JP6973711B2 - バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパック - Google Patents

バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパック Download PDF

Info

Publication number
JP6973711B2
JP6973711B2 JP2020501788A JP2020501788A JP6973711B2 JP 6973711 B2 JP6973711 B2 JP 6973711B2 JP 2020501788 A JP2020501788 A JP 2020501788A JP 2020501788 A JP2020501788 A JP 2020501788A JP 6973711 B2 JP6973711 B2 JP 6973711B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
winding
battery
turned
smoothing capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020501788A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020528254A (ja
Inventor
ソン、ヒョン−ジン
ユー、セオン−ウク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Publication of JP2020528254A publication Critical patent/JP2020528254A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6973711B2 publication Critical patent/JP6973711B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/02—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20—Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路に関し、より詳しくは、バッテリーのエネルギーで平滑キャパシタをプレチャージする動作及び平滑キャパシタのエネルギーでバッテリーを充電する動作を選択的に実行する電源回路に関する。
本出願は、２０１８年２月１４日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００１８５９８号に基づく優先権を主張し、上記出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
通常、バッテリーと電気負荷との電気的接続は、メインコンタクターによって制御され、電気負荷側には、メインコンタクターを介してバッテリーに並列接続する平滑キャパシタが備えられる。平滑キャパシタは、バッテリーから供給されるＤＣ電力に含まれたノイズを抑制する。
ところが、バッテリーの電圧と平滑キャパシタとの電圧差が非常に大きいときにメインコンタクターがターンオンされれば、メインコンタクターに瞬間的に非常に大きい電流が流れるようになり、これによってメインコンタクターが破損し得る。このような問題を解消するための従来技術として、特許文献１などにはプレチャージ回路が開示される。プレチャージ回路は、プレチャージ抵抗及びプレチャージコンタクターを含む直列回路であって、メインコンタクターに並列接続する。メインコンタクターのターンオンに先立ってプレチャージコンタクターがターンオンされ、これによってバッテリーからの放電電流によって平滑キャパシタがプレチャージされることで、バッテリーと電気負荷との電圧差が許容可能な水準内に減少する。
ところが、従来のプレチャージ回路は、以下のような幾つかの短所を有する。第一は、短い時間内に過度に多い回数で平滑キャパシタをプレチャージする場合、プレチャージ抵抗の温度が大幅上昇するということである。プレチャージ抵抗の過熱は、プレチャージ抵抗そのものは勿論、周辺の回路部品の性能を低下させ得る。第二は、プレチャージングによって平滑キャパシタに貯蔵された電気エネルギーがバッテリーの充電のために活用されず、捨てられるという点が挙げられる。
韓国公開特許第１０−２０１５−００６３９５１号公報（公開日：２０１５年６月１０日）
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーと平滑キャパシタとが相互絶縁した状態で、バッテリーのエネルギーを用いて平滑キャパシタをプレチャージする電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパックを提供することを目的とする。
また、本発明は、バッテリーと平滑キャパシタとが相互絶縁した状態で、平滑キャパシタのエネルギーを用いてバッテリーを充電する電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパックを提供することを他の目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一面によるバッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路は、第１巻線及び第１巻線と磁気的に結合する第２巻線を含むトランスフォーマーと、第１巻線に直列接続する第１スイッチを含み、第１巻線と共にバッテリーに並列接続する第１スイッチング回路と、第２巻線に直列接続する第２スイッチを含み、第２巻線と共に平滑キャパシタに並列接続する第２スイッチング回路と、第１スイッチング回路及び第２スイッチング回路に含まれた各スイッチを独立的に制御するように構成されたスイッチコントローラと、を含む。スイッチコントローラは、バッテリーのエネルギーを用いて平滑キャパシタをプレチャージするための第１制御モードで、第１スイッチをターンオンし、かつ第２スイッチをターンオフする第１動作を実行した後、第１スイッチをターンオフし、かつ第２スイッチをターンオンする第２動作を実行するように構成される。
第１巻線に対する第２巻線の巻線比は、０より大きくかつ１以下であり得る。
スイッチコントローラは、平滑キャパシタのエネルギーを用いてバッテリーを充電するための第２制御モードで、第１スイッチをターンオフし、かつ第２スイッチをターンオンする第３動作を実行した後、第１スイッチをターンオンし、かつ第２スイッチをターンオフする第４動作を実行するように構成され得る。
トランスフォーマーは、第１巻線に直列接続する第３巻線をさらに含み得る。第３巻線は、第２巻線と磁気的に結合し得る。
第１スイッチング回路は、第３巻線に直列接続する第３スイッチと、第３巻線及び第３スイッチに並列接続する第４スイッチと、をさらに含み得る。
第３巻線に対する第２巻線の巻線比は、０より大きく、かつ１以下であり得る。
スイッチコントローラは、第１動作を実行するとき、第３スイッチをターンオフし、かつ第４スイッチをターンオンし得る。スイッチコントローラは、第２動作を実行するとき、第３スイッチをターンオフし、かつ第４スイッチをターンオフするように構成され得る。
スイッチングコントローラは、第３動作を実行するとき、第３スイッチをターンオフし、かつ第４スイッチをターンオフし得る。スイッチングコントローラは、第４動作を実行するとき、第３スイッチをターンオンし、かつ第４スイッチをターンオフするように構成され得る。
トランスフォーマーは、第２巻線に直列接続する第４巻線をさらに含み得る。第４巻線は、第１巻線と磁気的に結合し得る。第２スイッチング回路は、第４巻線に直列接続する第５スイッチと、第４巻線及び第５スイッチに並列接続する第６スイッチと、をさらに含み得る。
スイッチコントローラは、第１動作を実行するとき、第５スイッチをターンオフし、かつ第６スイッチをターンオフするように構成され得る。スイッチコントローラは、第２動作を実行するとき、第５スイッチをターンオンし、かつ第６スイッチをターンオフするように構成され得る。
スイッチコントローラは、第３動作を実行するとき、第５スイッチをターンオフし、かつ第６スイッチをターンオンするように構成され得る。スイッチコントローラは、第４動作を実行するとき、第５スイッチをターンオフし、かつ第６スイッチをターンオフするように構成され得る。
第１スイッチング回路及び第２スイッチ回路に含まれた各スイッチは、電界効果トランジスターであり得る。
本発明の他面によるバッテリー管理システムは、電源回路を含み得る。
本発明のさらに他面によるバッテリーパックは、バッテリー管理システムを含む。
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーと平滑キャパシタとが相互絶縁した状態で、バッテリーのエネルギーを用いて平滑キャパシタをプレチャージすることができる。
また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーと平滑キャパシタとが相互絶縁した状態で、平滑キャパシタのエネルギーを用いてバッテリーを充電することができる。
なお、本発明の効果は前述の効果に制限されず、言及していないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例による電動装置の構成を例示的に示した図である。 本発明の一実施例による電源回路の構成を例示的に示す図である。 図２の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作を説明するために参照される図である。 図２の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第２動作を説明するために参照される図である。 図２の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第３動作を説明するために参照される図である。 図２の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第４動作を説明するために参照される図である。 本発明の他の実施例による電源回路の構成を例示的に示す図である。 図７の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作を説明するために参照される図である。 図７の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第２動作を説明するために参照される図である。 図７の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第３動作を説明するために参照される図である。 図７の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第４動作を説明するために参照される図である。 本発明のさらに他の実施例による電源回路の構成を例示的に示す図である。 図１２の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作を説明するために参照される図である。 図１２の電源回路が平滑キャパシタをプレチャージする第１制御モードに関わる第２動作を説明するために参照される図である。 図１２の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第３動作を説明するために参照される図である。 図１２の電源回路がバッテリーを充電する第２制御モードに関わる第４動作を説明するために参照される図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
図１は、本発明の一実施例による電動装置の構成を例示的に示した図である。
図１を参照すれば、図１を参照すれば、電動装置１は、メインコントローラ２、バッテリーパック１０及び電気負荷４０を含む。例えば、電動装置１は、電気自動車であり得、この場合、メインコントローラ２を車両コントローラと称し得る。後述するモータコントローラ４４及びスイッチコントローラ５００は、メインコントローラ２からの命令に応じて動作し得る。モータコントローラ４４、スイッチコントローラ５００及びメインコントローラ２は、例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）によって相互間の通信を行い得る。モータコントローラ４４及びスイッチコントローラ５００の各々は、メインコントローラ２からの起動命令に応じて活性化し得る。
電気負荷４０は、バッテリーパック１０からＤＣ電力の供給を受けるか、またはバッテリーパック１０にＤＣ電力を供給するように構成される。電気負荷４０は、平滑キャパシタ４１、インバータ４２、モータ４３及びモータコントローラ４４を含み得る。平滑キャパシタ４１は、バッテリーパック１０の第１パック端子Ｐ＋と第２パック端子Ｐ−との間に並列接続し、ＤＣ電力の急激な変動を抑制する。インバータ４２は、バッテリーパック１０から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換してモータ４３に提供する。モータ４３は、インバータ４２から提供されるＡＣ電力を用いて動作する。
バッテリーパック１０は、バッテリー２０、第１メインコンタクター３１及びバッテリー管理システム１００を含む。バッテリーパック１０は、第２メインコンタクター３２をさらに含み得る。
バッテリー２０は、少なくとも一つのバッテリーセル２１を含む。各バッテリーセル２１は、例えば、リチウムイオンバッテリー２０であり得る。勿論、バッテリーセル２１の種類がリチウムイオンバッテリー２０に限定されることではなく、反復的に充放電が可能なものであれば、特に限定されない。複数のバッテリーセル２１がバッテリー２０に含まれる場合、複数のバッテリーセル２１は、直列または直・並列に接続し得る。
第１メインコンタクター３１は、バッテリーパック１０と電気負荷４０との間の低電圧ラインＬＬに設けられる。第２メインコンタクター３２は、バッテリーパック１０と電気負荷４０との間の高電圧ラインＨＬに設けられる。第１メインコンタクター３１及び第２メインコンタクター３２の各々は、単安定タイプまたは双安定タイプであり得る。図示したように、第１メインコンタクター３１の一端がバッテリー２０の正極端子に接続し、第１メインコンタクター３１の他端が電気負荷４０に接続し得る。第２メインコンタクター３２の一端がバッテリー２０の負極端子に接続し、第２メインコンタクター３２の他端が電気負荷４０に接続し得る。第１メインコンタクター３１と第２メインコンタクター３２の各々は、バッテリー管理システム１００が出力するスイッチング信号に応じて、開放制御状態または短絡制御状態に制御され得る。
バッテリー管理システム１００は、第１メインコンタクター３１、第２メインコンタクター３２及び／またはメインコントローラ２に動作可能に結合する。バッテリー管理システム１００は、電圧測定部１１０、電流測定部１２０、温度測定部１３０、制御部１４０及び電源回路２００を含む。
電圧測定部１１０は、バッテリー２０に含まれた各バッテリーセル２１の端子電圧を測定するように構成される。また、電圧測定部１１０は、バッテリー２０の端子電圧を測定し得る。電圧測定部１１０は、バッテリー２０及び／またはバッテリーセル２１の端子電圧を示す電圧信号を周期的にまたは制御部１４０の要請に応じて制御部１４０に伝送し得る。
電流測定部１２０は、バッテリーパック１０の高電圧ラインＨＬまたは低電圧ラインＬＬに設けられ、バッテリー２０を通して流れる電流を測定するように構成される。電流測定部１２０は、バッテリー２０を通して流れる電流を示す電流信号を周期的にまたは制御部１４０の要請に応じて制御部１４０に伝送し得る。
温度測定部１３０は、バッテリー２０の温度を測定するように構成される。温度測定部１３０は、バッテリー２０の温度を示す温度信号を周期的にまたは制御部１４０の要請に応じて制御部１４０に伝送し得る。
制御部１４０は、電圧測定部１１０、電流測定部１２０、温度測定部１３０及びメインコントローラ２に動作可能に結合する。制御部１４０は、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能遂行のための電気的ユニットのうち少なくとも一つを用いて具現され得る。制御部１４０には、メモリーデバイスが内蔵され得、メモリーデバイスとしては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスター、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体を用い得る。メモリーデバイスは、スイッチコントローラ５００によって実行される各種制御ロジッグを含むプログラム、及び／または制御ロジッグが実行されるときに発生するデータを保存、更新及び／または消去し得る。
制御部１４０は、電圧信号、電流信号及び／または温度信号に基づき、各バッテリーセル２１の状態（例えば、Ｓｔａｔｅ−ｏｆ−Ｃｈａｒｇｅ、Ｓｔａｔｅ−ｏｆ−Ｈｅａｌｔｈ、過充電、過放電、過熱など）をモニターする。また、制御部１４０は、モニターされた各バッテリーセル２１の状態を示す通知信号をメインコントローラ２に伝送し得る。
制御部１４０は、メインコントローラ２からの動作開始信号を電源回路２００に伝達する。例えば、メインコントローラ２は、電動装置１の電源ボタンが押されれば、動作開始信号を制御部１４０に伝送し得る。また、制御部１４０は、メインコントローラ２からの動作停止信号を電源回路２００に伝送する。例えば、メインコントローラ２は、電動装置１の電源ボタンが解除されれば、動作停止信号を制御部１４０に伝送し得る。
電源回路２００は、動作開始信号に応じて、第１制御モードを実行するように構成される。電源回路は、動作停止信号に応じて、第２制御モードを実行し得る。以下、図２〜図１６を参照して、本発明の実施例による電源回路２００についてより詳しく説明する。
図２は、本発明の一実施例による電源回路の構成を例示的に示す図であり、図３及び図４は、図２の電源回路が平滑キャパシタ４１をプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作及び第２動作を説明するために参照される図であり、図５及び図６は、図２の電源回路がバッテリー２０を充電する第２制御モードに関わる第３動作及び第４動作を説明するために参照される図である。
図２を参照すれば、電源回路２００は、トランスフォーマー３００、第１スイッチング回路４１０、第２スイッチング回路４２０及びスイッチコントローラ５００を含む。
トランスフォーマー３００は、第１巻線３１０及び第２巻線３２０を含む。第２巻線３２０は、第１巻線３１０と磁気的に結合する。第１巻線３１０から第２巻線３２０へエネルギーが伝達される場合、第１巻線３１０が一次巻線（ｐｒｉｍａｒｙ ｗｉｎｄｉｎｇ）になり、第２巻線３２０は二次巻線（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｗｉｎｄｉｎｇ）になる。逆に、第２巻線３２０から第１巻線３１０へエネルギーが伝達される場合、第２巻線３２０が一次巻線になり、第１巻線３１０は二次巻線になる。第１巻線３１０の巻回数（ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｕｒｎ）がａであるとすれば、第２巻線３２０の巻回数はｂであり得る。ａ：ｂ＝１：Ｎ１であり、Ｎ１は０より大きく、かつ１以下（例えば、０．９８）であり得る。
第１スイッチング回路４１０は、第１スイッチＳ１を含む。第１スイッチＳ１は、第１巻線３１０に直列接続する。第１スイッチング回路４１０は、バッテリー２０に並列接続する。即ち、第１スイッチＳ１は、第１巻線３１０と共にバッテリー２０に並列接続する。第１スイッチＳ１がターンオンされれば、バッテリー２０に貯蔵されたエネルギーが第１巻線３１０に伝達されるか、または第１巻線３１０に貯蔵されたエネルギーがバッテリー２０に伝達される。
第２スイッチング回路４２０は、第２スイッチＳ２を含む。第２スイッチＳ２は、第２巻線３２０に直列接続する。第２スイッチング回路４２０は、平滑キャパシタ４１に並列接続する。即ち、第２スイッチＳ２は、第２巻線３２０と共に平滑キャパシタ４１に並列接続する。第２スイッチＳ２がターンオンされれば、第２巻線３２０に貯蔵されたエネルギーが平滑キャパシタ４１に伝達されるか、または平滑キャパシタ４１に貯蔵されたエネルギーが第２巻線３２０に伝達される。
スイッチコントローラ５００は、電圧測定部１１０と、電流測定部１２０と、第１メインコンタクター３１と、第２メインコンタクター３２と、第１スイッチング回路４１０及び第２スイッチング回路４２０に含まれた各スイッチ及び／またはメインコントローラ２と、に動作可能に結合する。スイッチコントローラ５００は、制御部１４０と同様に、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ、ＤＳＰｓ、ＤＳＰＤｓ、ＰＬＤｓ、ＦＰＧＡｓ、マイクロプロセッサー、その他の機能の遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。
スイッチコントローラ５００は、第１メインコンタクター３１と、第２メインコンタクター３２と、第１スイッチング回路４１０及び第２スイッチング回路４２０に含まれた各スイッチと、を独立的に制御するように構成される。
スイッチコントローラ５００は、動作開始信号に応じて第１メインコンタクター３１をターンオンした後、第２メインコンタクター３２がターンオフされた状態で第１制御モードに進入する。第１制御モードとは、バッテリー２０のエネルギーを用いて平滑キャパシタ４１をプレチャージするためのモードである。スイッチコントローラ５００は、第１制御モードが終了すれば（即ち、平滑キャパシタ４１がプレチャージされれば）、第２メインコンタクター３２をターンオンする。
スイッチコントローラ５００は、動作停止信号に応じて第１メインコンタクター３１及び第２メインコンタクター３２の少なくとも一つをターンオフした後、第２制御モードに進入する。第２制御モードとは、平滑キャパシタ４１のエネルギーを用いてバッテリー２０を充電するためのモードである。
＜第１制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで第１動作及び第２動作を順次実行する。図３を参照すれば、第１動作とは、第１スイッチＳ１をターンオンし、かつ第２スイッチＳ２をターンオフする動作である。第１スイッチＳ１がターンオンされれば、バッテリー２０からの放電電流Ｉ１が第１スイッチＳ１及び第１巻線３１０を通して流れながら、バッテリー２０のエネルギーが第１巻線３１０に伝達される。これによって、第１動作が開始されたときから第２動作が開始されるまで、第１巻線３１０にエネルギーが蓄積される。図４を参照すれば、第２動作とは、第１スイッチＳ１をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２をターンオンする動作である。第１動作によって第１巻線３１０にエネルギーが蓄積された状態で第１スイッチＳ１がターンオフされ、かつ第２スイッチＳ２がターンオンされれば、第１巻線３１０に蓄積されたエネルギーが第１巻線３１０に磁気的に結合した第２巻線３２０に伝達される。これによって、次第に減少する電流Ｉ２が第２スイッチＳ２、第２巻線３２０及び平滑キャパシタ４１を通して流れながら、平滑キャパシタ４１がプレチャージされる。
第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２は、パルス信号（例えば、ＰＷＭ信号）が、ハイ状態（例えば、３Ｖ）を有するときにターンオンされ、ロー状態（例えば、０Ｖ）を有するときにターンオフされる電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり得る。スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで、第１スイッチＳ１に所定のデューティー比の第１パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２に第１パルス信号の位相と逆位相を有する第２パルス信号を出力することで、第１動作及び第２動作を具現できる。第１制御モードで、第１スイッチＳ１のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１のスイッチングオフ期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオン期間になる。第１動作及び第２動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
＜第２制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで第３動作及び第４動作を順次実行する。図５を参照すれば、第３動作とは、第１スイッチＳ１をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２をターンオンする動作である。第２スイッチＳ２がターンオンされれば、平滑キャパシタ４１からの放電電流Ｉ３が第２スイッチＳ２及び第２巻線３２０を通して流れながら、平滑キャパシタ４１のエネルギーが第２巻線３２０に伝達される。第３動作が開始されたときから第４動作が開始されるまで第２巻線３２０にエネルギーが蓄積される。
図６を参照すれば、第４動作とは、第２スイッチＳ２をターンオフし、かつ第１スイッチＳ１をターンオンする動作である。第２巻線３２０にエネルギーが蓄積された状態で第２スイッチＳ２がターンオフされ、かつ第１スイッチＳ１がターンオンされれば、第２巻線３２０に蓄積されたエネルギーが第２巻線３２０に磁気的に結合した第１巻線３１０に伝達される。これによって、次第に減少する電流Ｉ４が第１スイッチＳ１、第１巻線３１０及びバッテリー２０を通して流れながらバッテリー２０が充電される。
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで、第１スイッチＳ１に所定のデューティー比の第３パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２に第３パルス信号の位相と逆位相を有する第４パルス信号を出力することで、第３動作及び第４動作を具現できる。第２制御モードで、第１スイッチＳ１のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１のスイッチングオフ期間は第２スイッチＳ２のスイッチングオン期間になる。第３動作及び第４動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
図７は、本発明の他の実施例による電源回路の構成を例示的に示す図であり、図８及び図９は、図７の電源回路が平滑キャパシタ４１をプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作及び第２動作を説明するために参照される図である。図１０及び図１１は、図７の電源回路がバッテリー２０を充電する第２制御モードに関わる第３動作及び第４動作を説明するために参照される図である。
図７を参照すれば、電源回路２００は、トランスフォーマー３００、第１スイッチング回路４１０、第２スイッチング回路４２０及びスイッチコントローラ５００を含む。
トランスフォーマー３００は、第１巻線３１０、第２巻線３２０及び第３巻線３３０を含む。第３巻線３３０は、第１巻線３１０に直列接続する。第２巻線３２０は、第１巻線３１０及び第３巻線３３０と磁気的に結合する。第１巻線３１０及び第３巻線３３０の少なくとも一つから第２巻線３２０にエネルギーが伝達される場合、第１巻線３１０及び第３巻線３３０が一次巻線になり、第２巻線３２０は二次巻線になる。逆に、第２巻線３２０から第１巻線３１０及び第３巻線３３０の少なくとも一つにエネルギーが伝達される場合、第２巻線３２０が一次巻線になり、第１巻線３１０及び第３巻線３３０は二次巻線になる。第１巻線３１０の巻回数がａであり、第２巻線３２０の巻回数はｂであり得る。この場合、ａ：ｂ＝１：Ｎ１であり、Ｎ１は０より大きく、かつ１以下（例えば、０．９８）であり得る。第３巻線３３０の巻回数はｃであり得る。この場合、ｃ：ｂ＝１：Ｎ２であり、Ｎ２は０より大きく、かつ１以下であり得る。
第１スイッチング回路４１０は、第１スイッチＳ１、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を含む。第１スイッチＳ１は、第１巻線３１０に直列接続する。第３スイッチＳ３は、第３巻線３３０に直列接続する。第４スイッチＳ４は、第３巻線３３０及び第３スイッチＳ３に並列接続する。第１スイッチング回路４１０は、バッテリー２０に並列接続する。
第２スイッチング回路４２０は、第２スイッチＳ２を含む。第２スイッチＳ２は、第２巻線３２０に直列接続する。第２スイッチング回路４２０は、平滑キャパシタ４１に並列接続する。即ち、第２スイッチＳ２は、第２巻線３２０と共に平滑キャパシタ４１に並列接続する。第２スイッチＳ２がターンオンされれば、第２巻線３２０に貯蔵されたエネルギーが平滑キャパシタ４１に伝達されるか、または平滑キャパシタ４１に貯蔵されたエネルギーが第２巻線３２０に伝達される。
＜第１制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで第１動作及び第２動作を順次実行する。図８を参照すれば、第１動作とは、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４をターンオンし、かつ第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３をターンオフする動作である。第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４がターンオンされれば、バッテリー２０からの放電電流Ｉ１１が第１スイッチＳ１、第４スイッチＳ４及び第１巻線３１０を通して流れながら、バッテリー２０のエネルギーが第１巻線３１０に伝達される。これによって、第１動作が開始されたときから第２動作が開始されるまで第１巻線３１０にエネルギーが蓄積される。
図９を参照すれば、第２動作とは、第１スイッチＳ１、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２をターンオンする動作である。第１スイッチＳ１、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４がターンオフされ、かつ第２スイッチＳ２がターンオンされれば、第１巻線３１０に蓄積されたエネルギーが第１巻線３１０に磁気的に結合した第２巻線３２０に伝達される。これによって、電流Ｉ２が第２スイッチＳ２、第２巻線３２０及び平滑キャパシタ４１を通して流れながら平滑キャパシタ４１がプレチャージされる。
第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４は、第１スイッチＳ１と同様に、パルス信号がハイ状態（例えば、３Ｖ）を有するときにターンオンされ、ロー状態（例えば、０Ｖ）を有するときにターンオフされる電界効果トランジスターであり得る。
スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４に所定のデューティー比の第１パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２に第１パルス信号の位相と逆位相を有する第２パルス信号を出力することで、第１動作及び第２動作を具現できる。第３スイッチＳ３は、第１制御モードで、ターンオフ状態に維持され得る。第１制御モードで、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４のスイッチングオフ期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオン期間になる。第１動作及び第２動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
＜第２制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで、第３動作及び第４動作を順次実行する。図１０を参照すれば、第３動作とは、第１スイッチＳ１、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２をターンオンする動作である。第２スイッチＳ２がターンオンされれば、平滑キャパシタ４１からの放電電流Ｉ１３が第２スイッチＳ２及び第２巻線３２０を通して流れながら平滑キャパシタ４１のエネルギーが第２巻線３２０に伝達される。これによって、第３動作が開始されたときから第４動作が開始されるまで第２巻線３２０にエネルギーが蓄積される。
図１１を参照すれば、第４動作とは、第２スイッチＳ２及び第４スイッチＳ４をターンオフし、かつ第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３をターンオンする動作である。第２スイッチＳ２及び第４スイッチＳ４がターンオフされ、かつ第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３がターンオンされれば、第２巻線３２０に蓄積されたエネルギーが第２巻線３２０に磁気的に結合した第１巻線３１０及び第３巻線３３０に伝達される。これによって、次第に減少する電流が、第１スイッチＳ１、第３スイッチＳ３、第１巻線３１０、第３巻線３３０、バッテリー２０を通して流れながらバッテリー２０が充電される。
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで、第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３に所定のデューティー比の第３パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２に第３パルス信号の位相と逆位相を有する第４パルス信号を出力することで、第３動作及び第４動作を具現できる。第４スイッチＳ４は、第２制御モードで、ターンオフ状態に維持され得る。第２制御モードで、第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３のスイッチングオフ期間は、第２スイッチＳ２のスイッチングオン期間になる。第３動作及び第４動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
図１２は、本発明のさらに他の実施例による電源回路の構成を例示的に示す図であり、図１３及び図１４は、図１２の電源回路が平滑キャパシタ４１をプレチャージする第１制御モードに関わる第１動作及び第２動作を説明するために参照される図であり、図１５及び図１６は、図１２の電源回路がバッテリー２０を充電する第２制御モードに関わる第３動作及び第４動作を説明するために参照される図である。
図１２を参照すれば、電源回路２００は、トランスフォーマー３００、第１スイッチング回路４１０、第２スイッチング回路４２０及びスイッチコントローラ５００を含む。
トランスフォーマー３００は、第１巻線３１０、第２巻線３２０及び第４巻線３４０を含む。第４巻線３４０は、第２巻線３２０に直列接続する。第２巻線３２０及び第４巻線３４０は、第１巻線３１０と磁気的に結合する。第１巻線３１０から第２巻線３２０及び第４巻線３４０の少なくとも一つにエネルギーが伝達される場合、第１巻線３１０が一次巻線（ｐｒｉｍａｒｙ ｗｉｎｄｉｎｇ）になり、第２巻線３２０及び第４巻線３４０は二次巻線（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｗｉｎｄｉｎｇ）になる。逆に、第２巻線３２０及び第４巻線３４０の少なくとも一つから第１巻線３１０にエネルギーが伝達される場合、第２巻線３２０及び第４巻線３４０が一次巻線になり、第１巻線３１０は二次巻線になる。第１巻線３１０の巻回数がａであり、第２巻線３２０の巻回がｂであり、第４巻線３４０の巻回数がｄである。この場合、ａ：（ｂ＋ｄ）＝１：Ｎ３であり、Ｎ３は０より大きく、かつ１以下であり得る。
第１スイッチング回路４１０は、第１スイッチＳ１を含む。第１スイッチＳ１は、第１巻線３１０に直列接続する。第１スイッチング回路４１０は、バッテリー２０に並列接続する。即ち、第１スイッチＳ１は、第１巻線３１０と共にバッテリー２０に並列接続する。第１スイッチＳ１がターンオンされれば、バッテリー２０に貯蔵されたエネルギーが第１巻線３１０に伝達されるか、または第１巻線３１０に貯蔵されたエネルギーがバッテリー２０に伝達される。
第２スイッチング回路４２０は、第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６を含む。第２スイッチＳ２は、第２巻線３２０に直列接続する。第５スイッチＳ５は、第４巻線３４０に直列接続する。第６スイッチＳ６は、第４巻線３４０及び第５スイッチＳ５に並列接続する。第２スイッチング回路４２０は、平滑キャパシタ４１に並列接続する。即ち、第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６は、第２巻線３２０と共に平滑キャパシタ４１に並列接続する。
＜第１制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで第１動作及び第２動作を順次実行する。図１３を参照すれば、第１動作とは、第１スイッチＳ１をターンオンし、かつ第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６をターンオフする動作である。第１スイッチＳ１がターンオンされれば、バッテリー２０からの放電電流Ｉ２１が第１スイッチＳ１及び第１巻線３１０を通して流れながら、バッテリー２０のエネルギーが第１巻線３１０に伝達される。これによって、第１動作が開始されたときから第２動作が開始されるまで第１巻線３１０にエネルギーが蓄積される。
図１４を参照すれば、第２動作とは、第１スイッチＳ１及び第６スイッチＳ６をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２及び第５スイッチＳ５をターンオンする動作である。第１スイッチＳ１及び第６スイッチＳ６がターンオフされ、かつ第２スイッチＳ２及び第５スイッチＳ５がターンオンされれば、第１巻線３１０に蓄積されたエネルギーが第１巻線３１０に磁気的に結合した第２巻線３２０及び第４巻線３４に伝達される。これによって、電流Ｉ２２が第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５、第２巻線３２０、第４巻線３４０及び平滑キャパシタ４１を通して流れながら、平滑キャパシタ４１がプレチャージされる。
第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６は、第１スイッチＳ１と同様に、パルス信号がハイ状態（例えば、３Ｖ）を有するときにターンオンされ、ロー状態（例えば、０Ｖ）を有するときにターンオフされる電界効果トランジスターであり得る。スイッチコントローラ５００は、第１制御モードで、第１スイッチＳ１に所定のデューティー比の第１パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２及び第５スイッチＳ５に第１パルス信号の位相と逆位相を有する第２パルス信号を出力することで、第１動作及び第２動作を具現できる。第６スイッチＳ６は、第１制御モードでターンオフ状態に維持され得る。第１制御モードで、第１スイッチＳ１のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２及び第５スイッチＳ５のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１のスイッチングオフ期間は、第２スイッチＳ２及び第５スイッチＳ５のスイッチングオン期間になる。第１動作及び第２動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
＜第２制御モード＞
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで、第３動作及び第４動作を順次実行する。図１５を参照すれば、第３動作とは、第１スイッチＳ１及び第５スイッチＳ５をターンオフし、かつ第２スイッチＳ２及び第６スイッチＳ６をターンオンする動作である。第２スイッチＳ２及び第６スイッチＳ６がターンオンされれば、平滑キャパシタ４１からの放電電流Ｉ２３が第２スイッチＳ２、第６スイッチＳ６及び第２巻線３２０を通して流れながら、平滑キャパシタ４１のエネルギーが第２巻線３２０に伝達される。これによって、第３動作が開始されたときから第４動作が開始されるまで第２巻線３２０にエネルギーが蓄積される。
図１６を参照すれば、第４動作とは、第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６をターンオフし、かつ第１スイッチＳ１をターンオンする動作である。第２スイッチＳ２、第５スイッチＳ５及び第６スイッチＳ６がターンオフされ、第１スイッチＳ１がターンオンされれば、第２巻線３２０に蓄積されたエネルギーが、第２巻線３２０に磁気的に結合した第１巻線３１０に伝達される。これによって、電流Ｉ２４が、第１スイッチＳ１、第１巻線３１０及びバッテリー２０を通して流れながらバッテリー２０が充電される。
スイッチコントローラ５００は、第２制御モードで、第１スイッチＳ１に所定のデューティー比の第３パルス信号を出力し、第２スイッチＳ２及び第６スイッチＳ６に第３パルス信号の位相と逆位相を有する第４パルス信号を出力することで、第３動作及び第４動作を具現できる。第５スイッチＳ５は、第２制御モードでターンオフ状態に維持され得る。第２制御モードで、第１スイッチＳ１のスイッチングオン期間は、第２スイッチＳ２及び第６スイッチＳ６のスイッチングオフ期間になり、第１スイッチＳ１のスイッチングオフ期間は、第２スイッチＳ２及び第６スイッチＳ６のスイッチングオン期間になる。第３動作及び第４動作は一セットになり、予め決められた回数で繰り返され得る。
図２〜図１６を参照して前述したスイッチコントローラ５００の機能は、制御部１４０が代わりにすることもでき、この場合、電源回路２００は、スイッチコントローラ５００の代わりに制御部１４０を含み得る。
制御部１４０は、第１制御モード及び第２制御モードで電流センサー１２０によって測定される電流に基づき、バッテリー２０の充電状態を推定できる。これによって、パック端子Ｐ＋、Ｐ−を介して電流が流れないとしても、バッテリー２０及び平滑キャパシタ４１のいずれか一方から他方にエネルギーが伝達される間にバッテリー２０を通して流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３、Ｉ１４、Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３、Ｉ２４によって変化するバッテリー２０の充電状態を推定することができる。
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
１ 電動装置
１０ バッテリーパック
２０ バッテリー
３１ 第１メインコンタクター
３２ 第２メインコンタクター
４０ 電気負荷
１００ バッテリー管理システム
２００ 電源回路
３００ トランスフォーマー
４１０ 第１スイッチング回路
４２０ 第２スイッチング回路
５００ スイッチコントローラ

Claims (12)

  1. バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路であって、
    第１巻線と、前記第１巻線と磁気的に結合する第２巻線と、前記第２巻線と磁気的に結合し、前記第１巻線に直列接続する第３巻線と、を含むトランスフォーマーと、
    前記第１巻線に直列接続する第１スイッチを含み、前記第１巻線と共に前記バッテリーに並列接続する第１スイッチング回路と、
    前記第２巻線に直列接続する第２スイッチを含み、前記第２巻線と共に前記平滑キャパシタに並列接続する第２スイッチング回路と、
    前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路に含まれた各スイッチを独立的に制御するように構成されたスイッチコントローラと、を含み、
    前記第１スイッチング回路は、
    前記第３巻線に直列接続する第３スイッチと、
    前記第３巻線及び前記第３スイッチに並列接続する第４スイッチと、をさらに含み、
    前記スイッチコントローラは、
    前記バッテリーのエネルギーを用いて前記平滑キャパシタをプレチャージするための第１制御モードで、前記第１スイッチをターンオンし、かつ前記第２スイッチをターンオフする第１動作を実行した後、前記第１スイッチをターンオフし、かつ前記第２スイッチをターンオンする第２動作を実行し、
    前記平滑キャパシタのエネルギーを用いて前記バッテリーを充電するための第２制御モードで、前記第１スイッチをターンオフし、かつ前記第２スイッチをターンオンする第３動作を実行した後、前記第１スイッチをターンオンし、かつ前記第２スイッチをターンオフする第４動作を実行するように構成される、電源回路。
  2. 前記第１巻線に対する前記第２巻線の巻線比が、０より大きくかつ１以下である、請求項１に記載の電源回路。
  3. 前記第３巻線に対する前記第２巻線の巻線比が、０より大きく、かつ１以下である、請求項１または２に記載の電源回路。
  4. 前記スイッチコントローラは、
    前記第１動作を実行するとき、前記第３スイッチをターンオフし、かつ前記第４スイッチをターンオンし、
    前記第２動作を実行するとき、前記第３スイッチをターンオフし、かつ前記第４スイッチをターンオフするように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電源回路。
  5. 前記スイッチコントローラは、
    前記第３動作を実行するとき、前記第３スイッチをターンオフし、かつ前記第４スイッチをターンオフし、
    前記第４動作を実行するとき、前記第３スイッチをターンオンし、かつ前記第４スイッチをターンオフするように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電源回路。
  6. 前記トランスフォーマーは、
    前記第１巻線と磁気的に結合し、前記第２巻線に直列接続する第４巻線をさらに含み、
    前記第２スイッチング回路は、
    前記第４巻線に直列接続する第５スイッチと、
    前記第４巻線及び前記第５スイッチに並列接続する第６スイッチと、をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電源回路。
  7. バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路であって、
    第１巻線と、前記第１巻線と磁気的に結合する第２巻線と、前記第１巻線と磁気的に結合し、前記第２巻線に直列接続する第４巻線と、を含むトランスフォーマーと、
    前記第１巻線に直列接続する第１スイッチを含み、前記第１巻線と共に前記バッテリーに並列接続する第１スイッチング回路と、
    前記第２巻線に直列接続する第２スイッチと、前記第４巻線に直列接続する第５スイッチと、前記第４巻線及び前記第５スイッチに並列接続する第６スイッチと、を含み、前記第２巻線と共に前記平滑キャパシタに並列接続する第２スイッチング回路と、
    前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路に含まれた各スイッチを独立的に制御するように構成されたスイッチコントローラと、を備え、
    前記スイッチコントローラは、
    前記バッテリーのエネルギーを用いて前記平滑キャパシタをプレチャージするための第１制御モードで、前記第１スイッチをターンオンし、かつ前記第２スイッチをターンオフする第１動作を実行した後、前記第１スイッチをターンオフし、かつ前記第２スイッチをターンオンする第２動作を実行し、
    前記平滑キャパシタのエネルギーを用いて前記バッテリーを充電するための第２制御モードで、前記第１スイッチをターンオフし、かつ前記第２スイッチをターンオンする第３動作を実行した後、前記第１スイッチをターンオンし、かつ前記第２スイッチをターンオフする第４動作を実行するように構成される、電源回路。
  8. 前記スイッチコントローラは、
    前記第１動作を実行するとき、前記第５スイッチをターンオフし、かつ前記第６スイッチをターンオフし、
    前記第２動作を実行するとき、前記第５スイッチをターンオンし、かつ前記第６スイッチをターンオフするように構成される、請求項６または７に記載の電源回路。
  9. 前記スイッチコントローラは、
    前記第３動作を実行するとき、前記第５スイッチをターンオフし、かつ前記第６スイッチをターンオンし、
    前記第４動作を実行するとき、前記第５スイッチをターンオフし、かつ前記第６スイッチをターンオフするように構成される、請求項６から８のいずれか一項に記載の電源回路。
  10. 前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路に含まれた各スイッチが、電界効果トランジスターである、請求項１から９のいずれか一項に記載の電源回路。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の前記電源回路を含む、バッテリー管理システム。
  12. 請求項１１に記載の前記バッテリー管理システムを含む、バッテリーパック。
JP2020501788A 2018-02-14 2019-01-28 バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパック Active JP6973711B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180018598A KR102394826B1 (ko) 2018-02-14 2018-02-14 배터리와 평활 커패시터 간의 에너지 전달을 위한 전원 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
KR10-2018-0018598 2018-02-14
PCT/KR2019/001181 WO2019160257A1 (ko) 2018-02-14 2019-01-28 배터리와 평활 커패시터 간의 에너지 전달을 위한 전원 회로, 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020528254A JP2020528254A (ja) 2020-09-17
JP6973711B2 true JP6973711B2 (ja) 2021-12-01

Family

ID=67619204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020501788A Active JP6973711B2 (ja) 2018-02-14 2019-01-28 バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパック

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11258291B2 (ja)
EP (1) EP3678280B1 (ja)
JP (1) JP6973711B2 (ja)
KR (1) KR102394826B1 (ja)
CN (1) CN110892607B (ja)
ES (1) ES2927328T3 (ja)
HU (1) HUE059832T2 (ja)
PL (1) PL3678280T3 (ja)
WO (1) WO2019160257A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7361740B2 (ja) * 2021-03-31 2023-10-16 三菱電機株式会社 電動機制御装置
US11791648B2 (en) * 2021-05-28 2023-10-17 Deltran Operations Usa, Inc. Automated battery charging
GB2610636A (en) * 2021-09-13 2023-03-15 Eaton Intelligent Power Ltd Precharge device for DC loads

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127782A (en) * 1975-09-18 1978-11-28 Sawafuji Electric Co., Ltd. Automotive power supply
US6362979B1 (en) 2000-09-29 2002-03-26 Jeff Gucyski Switching power amplifier and uninterruptible power system comprising DC/DC converter for providing sinusoidal output
JP3573274B2 (ja) 2000-10-17 2004-10-06 日本電信電話株式会社 蓄電装置
JP3625789B2 (ja) * 2001-08-10 2005-03-02 本田技研工業株式会社 車両の電源装置
CN100389517C (zh) 2002-12-16 2008-05-21 丰田自动车株式会社 电源***及其控制装置和方法以及包括该电源***的汽车
JP2004304970A (ja) * 2003-04-01 2004-10-28 San'eisha Mfg Co Ltd スイッチング電源装置および電圧変換制御方法
DE102004033994B4 (de) 2003-07-16 2017-07-27 Denso Corporation Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler
JP3861871B2 (ja) * 2003-11-26 2006-12-27 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
JP2007318849A (ja) 2006-05-24 2007-12-06 Toyota Motor Corp 電気自動車の電気システム
JP5092843B2 (ja) * 2008-03-27 2012-12-05 三菱自動車工業株式会社 プリチャージ回路装置、電源回路装置、電気装置
US8058743B2 (en) * 2008-09-30 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Automotive electrical system for coupling power converters with a transformer
DE102009028972A1 (de) * 2009-08-28 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Parallelschaltung von Akkumulatorsträngen
JP5187407B2 (ja) * 2011-03-31 2013-04-24 株式会社豊田自動織機 補機バッテリ充電装置
US8871617B2 (en) 2011-04-22 2014-10-28 Asm Ip Holding B.V. Deposition and reduction of mixed metal oxide thin films
JP5847506B2 (ja) 2011-09-14 2016-01-20 株式会社ケーヒン 電子制御装置及び車両制御システム
JP2013103557A (ja) 2011-11-11 2013-05-30 Denso Corp 電力供給装置
US9042146B2 (en) 2011-11-14 2015-05-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC pre-charge circuit
KR20130069001A (ko) 2011-12-16 2013-06-26 (주)브이이엔에스 전기자동차 및 그 제어방법
JP5821619B2 (ja) 2011-12-26 2015-11-24 ソニー株式会社 電力貯蔵装置、電力システムおよび電動車両
KR20140097628A (ko) * 2013-01-28 2014-08-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법
JP2016059084A (ja) * 2013-02-04 2016-04-21 新電元工業株式会社 プリチャージ回路
JP5991279B2 (ja) 2013-07-18 2016-09-14 トヨタ車体株式会社 モータ駆動装置
JP2015056997A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 富士通テレコムネットワークス株式会社 双方向絶縁型ｄｃ−ｄｃコンバータと電源装置
CN103487365B (zh) * 2013-09-23 2015-07-29 山东省计算中心 腐蚀性气体对数据中心设备影响的实时评估***及方法
JP6113062B2 (ja) * 2013-11-28 2017-04-12 Tdk株式会社 車載用電圧変換装置、および車載装置
US9209635B2 (en) 2013-12-02 2015-12-08 Lg Chem, Ltd. Pre-charging system for a capacitor in a voltage inverter for an electric motor
JP2015107045A (ja) 2013-12-03 2015-06-08 株式会社ジェイテクト 充放電回路およびそれを備えたモータ制御装置
KR20150096919A (ko) 2014-02-17 2015-08-26 현대자동차주식회사 전기 자동차
KR101551068B1 (ko) 2014-03-14 2015-09-07 현대자동차주식회사 차량용 고전압 배터리 시스템의 전원 공급 안정화 장치
JP6228059B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-08 トヨタ自動車株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびバッテリシステム
KR20150115281A (ko) * 2014-04-03 2015-10-14 주식회사 아모센스 충전 셀의 셀 밸런싱 장치 및 방법
CN105022344B (zh) * 2014-04-22 2017-11-28 上海开通数控有限公司 数控机床热误差补偿方法
CN104200265A (zh) * 2014-07-28 2014-12-10 东北大学 一种改进的基于神经网络的桥梁损伤识别方法
KR101696315B1 (ko) 2014-08-25 2017-01-13 주식회사 엘지화학 성능이 개선된 프리차지 회로 및 이를 구비한 배터리 팩
JP6201967B2 (ja) * 2014-11-26 2017-09-27 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
JP6406031B2 (ja) * 2015-01-26 2018-10-17 株式会社デンソー Ｄｃｄｃコンバータ
US10361575B2 (en) 2015-02-17 2019-07-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power storage module, power storage apparatus, power storage system, control method, electronic apparatus, electric vehicle, and electric power system
JP6358134B2 (ja) * 2015-03-10 2018-07-18 オムロン株式会社 絶縁型双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ、および電力変換システム
JP6319144B2 (ja) * 2015-03-10 2018-05-09 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
US9958509B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-01 Foundation Of Soongsil University-Industry Cooperation Charger having battery diagnosis function and method of driving the same
JP2017028773A (ja) * 2015-07-16 2017-02-02 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
JP6428524B2 (ja) 2015-07-29 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
US10256733B2 (en) * 2015-09-30 2019-04-09 Apple Inc. Tapped winding flyback converter for multiple output voltages
JP6722058B2 (ja) * 2015-10-22 2020-07-15 株式会社デンソー 電源システムの制御装置
US10232735B2 (en) 2015-10-22 2019-03-19 Denso Corporation Control device for power supply system
DE102016007000A1 (de) * 2016-06-09 2017-02-16 Daimler Ag Vorladung über Transformator
CN109255490B (zh) * 2018-09-28 2022-03-22 西安建筑科技大学 一种基于kpca-bas-grnn的埋地管道外腐蚀速率预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200185954A1 (en) 2020-06-11
WO2019160257A1 (ko) 2019-08-22
EP3678280A1 (en) 2020-07-08
EP3678280B1 (en) 2022-08-24
EP3678280A4 (en) 2020-07-29
JP2020528254A (ja) 2020-09-17
HUE059832T2 (hu) 2023-01-28
ES2927328T3 (es) 2022-11-04
CN110892607B (zh) 2024-03-01
US11258291B2 (en) 2022-02-22
KR20190098532A (ko) 2019-08-22
CN110892607A (zh) 2020-03-17
PL3678280T3 (pl) 2022-11-14
KR102394826B1 (ko) 2022-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7045570B2 (ja) バッテリー制御装置及びこれを含むエネルギー貯蔵システム
CN110521051B (zh) 用于优化电池的内阻的电池管理***和方法
EP1388921B1 (en) Cell equalizing circuit
JP6973711B2 (ja) バッテリーと平滑キャパシタとの間のエネルギー伝達のための電源回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパック
EP3790151B1 (en) Balancing apparatus, and battery management system and battery pack including the same
KR101562015B1 (ko) 병렬 연결된 이차 전지들의 충전 제어 장치 및 방법
JP6957810B2 (ja) バッテリー管理システム、バッテリーパック及び電気車両
JP2003333762A (ja) 組電池用の電圧レベル均等化装置
JP2020505899A (ja) バッテリーパック及びこれを含む電力システム
JP2020523578A (ja) リレー駆動回路診断装置
JP2018538774A (ja) 電気自動車用駆動回路及びその制御方法
JP2020523970A (ja) 過放電防止装置
JP2020522216A (ja) バッテリーパック
JP2020521416A (ja) バッテリーパック
EP4024067A1 (en) Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method
EP3657593B1 (en) Battery pack
CN114051684B (zh) 电池管理***、电池组、电动车辆及电池管理方法
KR102404816B1 (ko) 전류 센서를 진단하기 위한 장치 및 방법
KR102681823B1 (ko) 배터리 가열을 위한 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 배터리팩
KR20200076423A (ko) 릴레이 진단 장치 및 방법
JPH1014123A (ja) 二次電池の充電回路
JP2023543581A (ja) 過放電防止装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210426

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6973711

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350