KR101498449B1 - 독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법 - Google Patents

독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법 Download PDF

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주성탁
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Abstract

독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크게 되어 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 배터리의 충전방식이 전환될 때, 정전류 제어기에서 출력된 PWM 제어신호의 크기가 정전류 제어기에서 생성되는 PWM 제어신호에 반영되어 출력되도록 함으로써, 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상의 발생을 억제할 수 있다.

Description

독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법{STAND-ALONE PV POWER GENERATION SYSTEM AND CHARGING CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 독립형 태양광 발전시스템에서 배터리 충전 알고리즘의 하나인 정전류-정전압 충전방식으로 일정 구간까지 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 배터리의 충전량(SOC: State of Charge)이 설정된 값이 되었을 때 배터리를 정전압으로 충전하기 위해서 정전압 충전방식으로 변경할 때 태양전지의 출력 전력, 배터리 전압 및 배터리 전류가 흔들리는 과도현상을 억제하여 배터리를 안정적으로 충전하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 에너지 고갈 및 환경오염의 문제로 에너지의 효율적인 사용이 필요하고 이 문제에 대한 대안으로 신 재생에너지가 이슈가 되어 이에 대한 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 다양한 신 재생에너지들 중에서 태양광 에너지는 소규모 주택용부터 대규모 발전용까지 다양하게 사용되고 있다. 이러한 태양광 에너지를 이용하여 발전하는 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 전기로 전환하기 위해서 별도의 기계장치를 필요로 하지 않는다. 이에 따라 태양광 발전시스템은 유지보수가 거의 필요 없으며 긴 수명을 갖는다는 장점을 가진다.
이러한 태양광 발전시스템은 크게 상용전력과 연계하여 운전하는 계통 연계형 태양광 발전시스템과 상용전력과 분리되어 단독으로 사용되는 독립형 태양광 발전시스템으로 구분된다.
독립형 태양광 발전시스템은 계통에 연결할 수 없는 곳이나 소규모 태양광 발전시스템에서 주로 사용되고 있다. 독립형 태양광 발전시스템은 태양전지 어레이(PV array), 전력조절장치 및 배터리로 구성된다. 특히 지속적으로 일정한 전력을 발전할 수 없기 때문에 배터리는 태양광 발전의 특성상 에너지를 저장해야 하므로 독립형 태양광 발전시스템의 필수요소로 여겨지고 있다.
최근 태양광 충전기라고도 불리는 독립형 태양광 발전시스템의 경우 기존 태양광 PCS(Photovolatic power conditioning system)의 최대 전력점 추적 제어(MPPT:Maximum Power Point Tracking)뿐만 아니라 배터리를 효율적으로 충전하기 위한 충,방전 알고리즘 및 제어기 설계 등이 추가로 더 고려되어야 한다. 배터리를 최적으로 운용하기 위하여 전력조절장치에는 다양한 배터리 충전알고리즘이 적용되고 있으며 이를 통해 배터리의 전압 및 전류가 제어되고 있다. 배터리 충전 알고리즘은 크게 정전류 충전방식, 정전압 충전방식 및 정전류-정전압 충전방식으로 구분될 수 있다.
정전류 충전방식은 배터리가 충전될 때까지 정전류로 충전하는 방법으로 짧은 시간 내에 배터리를 충전하는데 유리하지만 정격 SOC 부근에서 충전효율이 좋지 않고 충전시간이 설정되지 않으면 과충전 문제를 발생할 수 있다.
정전압 충전방식은 설정된 전압으로 일정하게 배터리를 충전하는 방법이지만 초기구간에서 배터리 전압이 낮을 경우 과전류가 발생할 수 있으며 충전시간이 길어질 수 있다는 문제를 가진다.
정전류-정전압 충전방식은 배터리를 안정적으로 충전하기 위해 일반적으로 적용되는 충전방법으로 추정된 배터리의 SOC를 이용하여 일정 구간까지 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 정전압 충전방식으로 변경하여 배터리를 충전하는 방법이다.
하지만 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 시점에서 과도현상이 발생할 수 있다. 이러한 과도현상으로 인해서 태양광 발전시스템의 동작이 정지되거나 태양광 발전시스템이 파손될 수 있다.
따라서 이러한 과도현상의 개선이 억제될 필요가 있는데, 이를 위해서 정전압제어기와 정전류제어기를 직렬로 연결한 정전류-정전압 충전방식(이하 직렬 정전류-정전압 충전방식이라 함)이 제안되고 있다. 직렬 정전류-정전압 충전방식은 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로의 변경 시점을 최적의 SOC 구간에서 설정할 수 없게 하며 시스템의 차수가 증가하여 복잡한 제어기 설계 과정이 필요하다는 단점을 가지며 배터리 전압이 증가하면서 충전전류가 서서히 떨어지게 되므로 충전시간이 길어질 수 있는 문제점을 가진다.
이러한 직렬 정전류-정전압 충전방식의 단점을 개선하기 위해서 정전압제어기와 정전류제어기를 병렬로 연결한 정전류-정전압 충전방식(이하 병렬 정전류-정전압 충전방식이라 함)이 제안되고 있다. 병렬 정전류-정전압 충전방식은 초기에 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 배터리의 SOC가 일정 SOC로 된 경우 정전압 충전방식으로 변경되어 배터리를 충전하는 방식으로 충전시간을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
이렇게 병렬 정전류-정전압 충전방식은 직렬 정전류-정전압 충전방식보다 빠르게 배터리를 충전할 수 있다는 장점을 갖지만, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상이 발생할 수 있다. 이렇게 과도현상이 발생하는 이유는 정전류 충전방식에 사용되는 정전류 제어기 및 정전압 충전방식에 사용되는 정전압 제어기가 PI 제어기로 구성되는데 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환될 때 정전압 제어기가 정전류 제어기의 출력을 반영하지 못하여, 태양전지 어레이에서 출력되는 전압을 강압하여 배터리에 공급하는 인버터(강압 인버터)의 스위칭을 제어하는 PWM 신호의 듀티 값이 정전류 제어기에서 출력되는 PWM 신호의 듀티 값과 큰 차이가 발생하기 때문이다.
따라서 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 억제하여 독립형 태양광 발전시스템이 파손되거나 독립형 태양광 발전시스템의 동작이 중단되는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2013-0080302호(공개일: 2013년 07월 12일)가 있다.
병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 억제하여 독립형 태양광 발전시스템이 파손되거나 독립형 태양광 발전시스템의 동작이 중단되는 것을 방지하는 독립형 태양광 발전시스템 및 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법이 제안된다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템은, 상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 태양전지 전압 감지부; 상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 태양전지 전류 감지부; 상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 컨버터 전류 감지부; 상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부; 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전류 제어기; 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전압 제어기; 및 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터에 인가하고 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면 상기 정전압 제어기에서 발생된 PWM 제어 신호를 상기 컨버터에 인가하는 제어부를 포함한다.
상기 정전류 제어기는, 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 최대 전력점 추종부; 상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 제1감산기; 상기 제1감산기의 출력을 비례 제어하여 출력하는 제1비례 제어기; 상기 제1감산기의 출력을 적분 제어하여 출력하는 제1적분 제어기; 및 상기 제1비례 제어기의 출력 값과 상기 제1적분 제어기의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제1가산기를 포함한다.
상기 정전류 제어기는, 상기 제1가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제1리미터를 더 포함할 수 있다.
상기 정전압 제어기는, 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 출력하는 제2감산기; 상기 제2감산기의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 제2적분 제어기; 상기 제2감산기의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 제2비례 제어기; 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 모드부에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 모드 변환 보상 감산기; 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 모드 변환 보상 가산기; 및 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제2가산기를 포함한다.
상기 정전압 제어기는, 상기 제2가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제2리미터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법으로, 상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 단계; 상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 단계; 상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 단계; 상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 단계; 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 작거나 같으면 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터로 인가하는 정전류 충전모드 단계; 및 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면, 상기 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전모드 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터에 인가하는 정전압 충전모드 단계를 포함한다.
상기 정전류 충전모드 단계는, 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하는 단계; 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하는 단계; 및 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함한다.
상기 정전류 충전모드 단계는, 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 정전압 충전모드 단계는, 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하는 단계; 상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 단계; 상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 단계; 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 단계; 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 단계; 및 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함한다.
상기 정전압 충전모드 단계는, 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크게 되어 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 배터리의 충전방식이 전환될 때, 정전류 제어기에서 출력된 PWM 제어신호의 크기가 정전류 제어기에서 생성되는 PWM 제어신호에 반영되어 출력되도록 함으로써, 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템이 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상이 억제된 것을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 대한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 적어도 하나의 태양전지(1)로 이뤄진 태양전지 어레이(2), PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터(3) 및 컨버터(3)에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리(4)를 포함한다. 즉 적어도 하나의 태양전지(1)로 구성된 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원이 컨버터(3)에 의해서 크기가 다운되어 배터리(4)로 충전하게 되는 것이다.
이때 컨버터(3)는 벅 컨버터(Buck converter)로 구성될 수 있으며 도 1에 이에 대한 구성이 나타나 있으며 다이오드 D2, 스위치 S1, 다이오드 D1, 인덕터 L 및 커패시터 C로 구성될 수 있으며 스위치 S1에 인가되는 PWM 제어신호에 따라 스위치 S1이 온(on)/오프(off)를 반복하여 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원을 펄스모양의 전원으로 출력하고 이를 인덕터 L 및 커패시터 C를 통해 평활하여 출력하게 되는 것이다. 이때 도 1의 컨버터(3)에 컨버터(3)의 출력을 감지하는 컨버터 전류 감지부(7)가 포함되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 컨버터(3)의 출력전류를 감지하게 위해서 인덕터 L에 연결한 것일 뿐 컨버터 전류 감지부(7)는 도 1의 컨버터(3)에 포함되지 않음에 주의하여야 한다. 그리고 상기 컨버터(3)는 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원의 크기를 다운시킬 수 있는 것이라면 상기 벅 컨버터(3)의 구성에 제한되지 않는다.
이렇게 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전원은 PWM 제어신호에 따른 스위칭 동작을 하는 컨버터(3)에 의해서 다운되어 배터리(4)로 인가되는 것이다. 이렇게 배터리(4)로 인가되는 전원에 의해서 충전된 배터리(4)의 배터리 충전전압이 설정된 배터리(4)의 충전전압보다 작거나 같은 경우에는 정전류로 배터리(4)를 충전하기 위해서, 즉 정전류 충전 모드를 수행하기 위해서 후술할 정전류 제어기(8)에 의해서 생성된 PWM 제어신호가 상기 컨버터(3)의 스위치 S1로 인가되도록 하며, 한편 배터리(4)로 인가되는 전원에 의해서 충전된 배터리(4)의 배터리의 충전전압이 설정된 배터리(4)의 충전전압보다 크게 된 경우에는 정전압으로 배터리(4)를 충전하기 위해서, 즉 정전압 충전 모드를 수행하기 위해서 후술할 정전압 제어기(15)에 의해서 생성된 PWM 제어신호가 상기 컨버터(3)의 스위치 S1로 인가되도록 한 것이다.
이때 종래 기술의 경우 정전류 충전방식으로 배터리를 충전하다가 정전압 충전방식으로 배터리를 충전하기 위해서, 즉 정전류 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호에서 정전압 제어기에서 출력되는 PWM 제어신호가 컨버터로 인가되기 위해서 충전모드로 변환하는 과정에서 정전압 제어기가 정전류 제어기의 출력을 반영하지 못하여, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상이 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 없애기 위해서 본 발명의 실시예에서는 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크게 되어 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 배터리의 충전방식이 전환될 때, 정전류 제어기에서 출력된 PWM 제어신호의 크기가 정전류 제어기에서 생성되는 PWM 제어신호에 반영되어 출력되도록 함으로써, 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 과도현상의 발생을 억제할 수 있도록 하였다.
이렇게 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 전환될 때 발생하는 과도현상을 억제하기 위한 구성들 및 각각의 동작에 대해서 살펴보기로 한다.
정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 전환될 때 발생하는 과도현상을 억제하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 태양전지 전압 감지부(5), 태양전지 전류 감지부(6), 컨버터 전류 감지부(7), 충전 전압 감지부(27), 정전류 제어기(8), 정전압 제어기(15) 및 제어부(23)를 포함한다.
태양전지 전압 감지부(5)는 태양전지 어레이(2)의 출력단에 연결되어 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 즉 태양전지 어레이(2)에서 생성된 전압을 감지한다.
태양전지 전류 감지부(6)는 태양전지 어레이(2)의 출력단에 연결되어 태양전지 어레이(2)의 출력전류, 즉 태양전지 어레이(2)에 의해서 생성된 전류를 감지한다.
컨버터 전류 감지부(7)는 컨버터(3)의 출력전류를 감지한다.
충전 전압 감지부(27)는 배터리(4)의 충전 전압을 감지한다.
정전류 제어기(8)는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 감지된 컨버터(3)의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다. 즉 충전 전압 감지부(27)에서 감지된 배터리(4)의 충전 전압이 설정된 배터리의 충전 전압보다 작거나 같은 경우에 정전류 제어기(8)가 생성하는 PWM 제어신호는 컨버터(3)의 스위칭 S1으로 인가된다.
상기 정전류 제어기(8)는 최대 전력점 추종부(MPPT)(9), 제1감산기(10), 제1비례 제어기(11), 제1적분 제어기(12), 제1가산기(13) 및 제1리미터(14)를 포함한다.
최대 전력점 추종부(9)는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압(Vin) 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류(Iin)로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류(I*out)를 출력한다. 이렇게 최대 전력점 추종 제어를 수행하는 이유는 태양전지의 경우 일사량, 셀의 온도, 부하와 같은 외부 조건이 변화할 때 출력 특성이 달라지는 특징을 가지므로 주어진 외부조건에 대하여 태양전지가 항상 최대 전력점 근처에서 동작하여야 하기 때문이다. 이러한 최대 전력점을 추종하기 위해서 P&O(Perturbation and Observation) 제어를 사용할 수 있다. 이를 사용하는 이유는 P&O 제어방법이 간단한 피드백 구조를 가지며 소수의 측정 파라미터를 갖기 때문이다.
제1감산기(10)는 상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력한다.
제1비례 제어기(11)는 상기 제1감산기(10)의 출력을 비례 제어하여 출력한다.
제1적분 제어기(12)는 상기 제1감산기(10)의 출력을 적분 제어하여 출력한다.
제1가산기(13)는 상기 제1비례 제어기(11)의 출력 값과 상기 제1적분 제어기(12)의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력한다.
제1리미터(13)는 상기 제1가산기(13)에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하여 출력한다. 이때 제1리미터(13)는 정전류 제어기(8)의 필수 구성으로 포함될 수도 있지만 태양광 독립형 발전시스템의 시스템 설계 사양에 따라 정전류 제어기(8)의 구성으로 선택적으로 추가될 수도 있다.
한편 정전압 제어기(15)는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다. 즉 충전 전압 감지부(27)에서 감지된 배터리(4)의 충전 전압이 설정된 배터리의 충전 전압보다 큰 경우에 정전압 제어기(15)가 생성하는 PWM 제어신호는 컨버터(3)의 스위칭 S1으로 인가된다.
이러한 정전압 제어기(15)는 제2감산기(16), 제2적분 제어기(17), 제2비례 제어기(18), 모드 변환 보상 감산기(19), 모드 변환 가산기(20), 제2가산기(21) 및 제2리미터(22)를 포함한다.
제2감산기(16)는 설정된 배터리의 충전전압(V*out)과 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압(Vout) 간 차이 값을 출력한다. 이때 설정된 배터리의 충전전압은 독립형 태양광 발전시스템의 설계자에 의해서 설정될 수 있으며, 배터리(4)의 사양에 따라 달라질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
제2적분 제어기(17)는 상기 제2감산기(16)의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력한다.
제2비례 제어기(18)는 상기 제2감산기(16)의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력한다.
모드 변환 보상 감산기(19)는 상기 적분 충전전압 값과, 상기 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력한다. 이때 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 바뀌기 전, 즉 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압(Vout)이 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 크게 되기 전 정전류 제어기(8)에서 마지막으로 출력된 PWM 제어신호일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
모드 변환 보상 가산기(20)는 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력한다.
제2가산기(21)는 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다.
제2리미터(22)는 상기 제2가산기(21)에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한한다. 이때 제2리미터(22)는 정전압 제어기(15)의 필수 구성으로 포함될 수도 있지만 태양광 독립형 발전시스템의 시스템 설계 사양에 따라 정전압 제어기(15)의 구성으로 선택적으로 추가될 수도 있다.
충전모드 제어부(23)는 상기 감지된 배터리의 충전전압(Vout)이 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기(8)에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하고, 상기 감지된 배터리의 충전전압(Vout)이 상기 설정된 배터리의 충전전압(V*out)보다 크면 상기 정전압 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호를 상기 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압과 같아질 때까지 정전류 제어기(8)에서 PWM 제어신호를 발생하여 컨버터(3)의 스위치로 인가하여 태양전지 어레이에서 생성된 전원을 다운시켜 배터리를 충전하며, 배터리(4)의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 커지게 되는 경우에 정전압 제어기(15)에서 PWM 제어신호를 발생하여 컨버터(3)의 스위치로 인가한다. 이때 정전압 제어기(15)에서 발생 되는 PWM 제어신호에는 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되므로, 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 배터리(4)의 출력전압 및 배터리(4)의 출력전류가 흔들리는 과도현상을 방지할 수 있게 된다.
이에 대한 예시가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
도 2는 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상을 예시한 도면이다. 도 2의 (a)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 태양전지 어레이의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (b)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (c)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 발생하는 것을 나타내며, 도 2의 (d)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간('0'인 경우 정전류 충전방식이 수행되고 '1'인 경우 정전압 충전방식이 수행됨)을 나타낸다.
도 2를 참조하면 종래 병렬 정전류-정전압 충전방식은 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템과 달리 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되지 않으므로, 태양전지 어레이의 출력전압, 배터리의 출력전압 및 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상을 방지할 수 없다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템이 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 발생하는 과도현상이 억제된 것을 예시한 도면이다. 도 3의 (a)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 태양전지 어레이의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (b)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전압이 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (c)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간에서 배터리의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 억제된 것을 나타내며, 도 3의 (d)는 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변환되는 구간('0'인 경우 정전류 충전방식이 수행되고 '1'인 경우 정전압 충전방식이 수행됨)을 나타낸다.
도 3을 참조하면 병렬 정전류-정전압 충전방식에서 정전류 충전방식에서 정전압 충전방식으로 변경되는 순간 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템은 종래와 달리 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호가 반영되어 출력되므로, 태양전지 어레이(2)의 출력전압, 배터리(4)의 출력전압 및 배터리(4)의 출력전류가 흔들리는 과도현상이 종래 기술에 비해서 현저하게 억제됨을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 충전제어방법은 도 1에 도시된 독립형 태양광 발전시스템의 의해서 수행될 수 있다. 이에 따라 도 1의 독립형 태양광 발전시스템의 구성을 기초로 하여 배터리의 충전제어방법에 대해서 살펴보기로 한다.
태양전지 전압 감지부(5)는 태양전지 어레이(2)의 출력전압을 감지한다(S1).
태양전지 전류 감지부(6)는 태양전지 어레이(2)의 출력전류를 감지한다(S2).
컨버터 전류 감지부(7)는 컨버터(3)의 출력전류를 감지한다(S3).
충전전압 감지부(27)는 배터리(4)의 충전 전압을 감지한다(S4).
상기 단계 S1 내지 S4는 동시에 수행되거나 S1->S2->S3->S4 순으로 순차적으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이후 제어부(23)는 상기 감지된 배터리(4)의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압(SOC:State of Charge)보다 큰가를 확인한다(S5).
이때 상기 감지된 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크면 제어부(23)는 정전압 제어기(15)를 이용하여 정전압 충전모드를 수행하고(S8), 작거나 같으면 정전류 제어기(8)를 이용하여 정전류 충전모드를 수행한다(S7).
먼저 정전류 충전모드는 상기 감지된 태양전지 어레이의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 감지된 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하는 것을 나타낸다.
좀 더 구체적으로 정전류 충전모드는 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전압 및 상기 감지된 태양전지 어레이(2)의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하고, 상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하고, 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력할 수 있다. 상기 정전류 충전모드는 상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다.
한편 상기 정전압 충전모드는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기(8)에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 컨버터(3)의 스위치 S1으로 인가하는 것을 나타낸다.
좀 더 구체적으로 상기 정전압 충전모드는 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하고, 상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하고, 상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하고, 상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하고, 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력할 수 있다. 상기 정전압 충전모드는 상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템에 있어서,
    상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 태양전지 전압 감지부;
    상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 태양전지 전류 감지부;
    상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 컨버터 전류 감지부;
    상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 충전 전압 감지부;
    상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전류 제어기;
    설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 제어기에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생하는 정전압 제어기; 및
    상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 작거나 같으면 상기 정전류 제어기에서 발생된 PWM 제어신호를 상기 컨버터에 인가하고 상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압 보다 크면 상기 정전압 제어기에서 발생된 PWM 제어 신호를 상기 컨버터에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전류 제어기는,
    상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 최대 전력점 추종부;
    상기 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 제1감산기;
    상기 제1감산기의 출력을 비례 제어하여 출력하는 제1비례 제어기;
    상기 제1감산기의 출력을 적분 제어하여 출력하는 제1적분 제어기; 및
    상기 제1비례 제어기의 출력 값과 상기 제1적분 제어기의 출력 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제1가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 정전류 제어기는,
    상기 제1가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제1리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전압 제어기는,
    설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 출력하는 제2감산기;
    상기 제2감산기의 출력을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 제2적분 제어기;
    상기 제2감산기의 출력을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 제2비례 제어기;
    상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 모드부에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 모드 변환 보상 감산기;
    상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 모드 변환 보상 가산기; 및
    상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 제2가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 정전압 제어기는,
    상기 제2가산기에서 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 제2리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 태양광 발전시스템.
  6. 적어도 하나의 태양전지로 이뤄진 태양전지 어레이, PWM(Pulse Width Modulation)제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 태양전지 어레이에서 생성된 전원의 크기를 다운시켜 출력하는 컨버터 및 상기 컨버터에서 출력되는 전원으로 충전되는 배터리를 포함하는 독립형 태양광 발전시스템의 충전제어방법에 있어서,
    상기 태양전지 어레이의 출력전압을 감지하는 단계;
    상기 태양전지 어레이의 출력전류를 감지하는 단계;
    상기 컨버터의 출력전류를 감지하는 단계;
    상기 배터리의 충전 전압을 감지하는 단계;
    상기 감지된 배터리의 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 작거나 같으면 상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 구해진 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 적분 제어하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터로 인가하는 정전류 충전모드 단계; 및
    상기 감지된 충전전압이 설정된 배터리의 충전전압보다 크면, 상기 설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이 값을 각각 적분 제어 및 비례 제어하여 적분 충전전압 값 및 비례 충전전압 값으로 출력하고, 상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전모드 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이 값으로 상기 적분 충전전압 값을 보상한 후 얻어진 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 이용하여 PWM 제어신호를 발생해서 상기 컨버터에 인가하는 정전압 충전모드 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 정전류 충전모드 단계는,
    상기 태양전지 어레이의 출력전압 및 태양전지 어레이의 출력전류로 최대 전력점 추종 제어(Maximum Power Point Tracking)를 수행하여 컨버터의 기준전류를 출력하는 단계;
    상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 출력하는 단계;
    상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 비례 제어하여 출력하는 단계;
    상기 컨버터의 기준 출력전류와 상기 컨버터의 출력전류 간 차이 값을 적분 제어하여 출력하는 단계; 및
    상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 정전류 충전모드 단계는,
    상기 비례 제어하여 출력된 값과 상기 적분 제어하여 출력된 값을 가산하여 출력된 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 정전압 충전모드 단계는,
    설정된 배터리의 충전전압과 상기 감지된 배터리의 충전전압 간 차이인 충전전압 차이 값을 출력하는 단계;
    상기 충전전압 차이 값을 적분 제어하여 적분 충전전압 값을 출력하는 단계;
    상기 충전전압 차이 값을 비례 제어하여 비례 충전전압 값을 출력하는 단계;
    상기 적분 충전전압 값과 상기 정전류 충전 단계에서 발생한 PWM 제어신호의 크기 값 간 차이인 모드변환 보상 값을 출력하는 단계;
    상기 모드변환 보상 값과 상기 적분 충전전압 값을 가산하여 적분 충전전압 보상값을 출력하는 단계; 및
    상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 PWM 제어신호로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 정전압 충전모드 단계는,
    상기 적분 충전전압 보상값과 상기 비례 충전전압 값을 가산하여 출력되는 PWM 제어신호의 크기를 설정된 값으로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 충전제어방법.
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