KR102507725B1 - Smart Battery Charging Apparatus and Method - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 스마트 배터리 충전 장치에 있어서, 역률개선 AC-DC 컨버터(103); 상기 역률개선 AC-DC 컨버터(103)의 출력을 받는 DC-DC 컨버터(104); 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력 전류를 검출하는 전류센서(107); 상기 전류센서(107)와 연결된 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110); 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 상기 배터리(114)의 상태를 판단하기 위한 펄스 주입회로(105)를 포함하는 스마트 배터리 충전 장치를 제안한다.In the present invention, in the smart battery charging device, the power factor correction AC-DC converter (103); a DC-DC converter 104 receiving the output of the power factor correcting AC-DC converter 103; a current sensor 107 for detecting an output current of the DC-DC converter 104; A relay 110 composed of a first contact point and a second contact point connected to the current sensor 107; A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110; a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110; We propose a smart battery charging device including a pulse injection circuit 105 for determining the state of the battery 114 at the first contact of the relay 110.

Description

스마트 배터리 충전 장치 및 충전 방법{Smart Battery Charging Apparatus and Method}Smart battery charging apparatus and charging method {Smart Battery Charging Apparatus and Method}

본 발명은 전기자동차, 전동킥보드, 전동휠체어, 전기오토바이, 전기자전거 및 호보버드 등의 급속충전을 위한 스마트 배터리 충전 장치 및 충전 방법을 제안하고자 한다. 무엇보다 급속충전 방식은 완속충전과 비교하여 배터리의 충전 전류량이 높다는 것이 특징이다. 특히 초기 배터리 충전시 과전류를 효과적으로 저감시키며, 충전장치에 배터리가 연결되어 있는지 여부의 검출, 배터리가 없는 경우 충전기의 출력을 발생시키지 않으며, 배터리 전압과 충전 장치의 전압을 일치시키며 충전시키는 스마트 배터리 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것이다.The present invention is to propose a smart battery charging device and charging method for rapid charging of electric vehicles, electric kickboards, electric wheelchairs, electric motorcycles, electric bicycles, and hobo birds. Above all, the rapid charging method is characterized by a higher charging current of the battery compared to the slow charging method. In particular, it effectively reduces overcurrent during initial battery charging, detects whether the battery is connected to the charging device, does not generate the output of the charger when there is no battery, and matches the battery voltage with the voltage of the charging device. Smart battery charging that charges. It relates to a device and a charging method.

배터리의 경우, 과전류가 배터리의 열화를 초래하며, 초기 배터리 충전시 과전류를 방지하기 위한 다양한 발명 및 선행문헌이 제시되고 있다.In the case of a battery, overcurrent causes deterioration of the battery, and various inventions and prior literature for preventing overcurrent during initial battery charging have been proposed.

관련된 선행문헌으로 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0121640호 (공개일 2016. 10. 20.)(이하 [특허문헌1]이라함) "전력변환기를 이용한 배터리의 초기 충전시 과부하 방지 장치"를 제안하였다. 상기 [특허문헌1]은, 전력변환기; 배터리; 커패시터; 제1,2 스위칭부; 커패시터 측으로 전류 흐름을 제안하는 전류 제한부를 포함하는 과부하 방지 장치를 특징으로 하며, 배터리의 초기 과전류를 제안하는 과부하 방지 장치를 공개하였다.As related prior literature, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0121640 (published on October 20, 2016) (hereinafter referred to as [Patent Document 1]) "Overload prevention device during initial charging of battery using power converter" suggested. The [Patent Document 1] is a power converter; battery; capacitor; first and second switching units; Disclosed is an overload protection device comprising a current limiting unit for suggesting current flow to the capacitor side, and suggesting an initial overcurrent of a battery.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1815876호 (공고일 2018. 01. 08.)(이하 [특허문헌2]라함)에서는, 전지 셀; 전기적으로 연결하는 커넥터; 커넥터 일측(一側)에 위치한 전압센싱라인; 상기 전압센싱라인에 타측(他測)에 연결된 퓨즈를 포함하는 과전류 방지 장치를 포함하는 배터리 팩을 제안하였다.In addition, in Republic of Korea Patent Registration No. 10-1815876 (published date 2018. 01. 08.) (hereinafter referred to as [Patent Document 2]), a battery cell; connectors for electrical connection; a voltage sensing line located on one side of the connector; A battery pack including an overcurrent protection device including a fuse connected to the other side of the voltage sensing line has been proposed.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0010015호 (공개일 2019. 01. 30.)(이하 [특허문헌3]이라함)에서는, 배터리; 보호칩; 제1,2 패턴저항; 과전류 판단부; 충방전 차단 FET; 제1,2 와이어 저항을 포함하는 과전류 방지 장치를 제시하였다.In addition, in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0010015 (published on January 30, 2019) (hereinafter referred to as [Patent Document 3]), a battery; protection chip; first and second pattern resistance; overcurrent determination unit; charge/discharge blocking FET; An overcurrent prevention device including first and second wire resistors has been proposed.

상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]의 배터리의 충전시 과전류를 방지하는 방법에 대하여 다양한 기술을 공개하였다. 하지만, 첫째, 충전장치에서 배터리의 연결여부를 판단하고, 둘째, 배터리의 전압과 충전장치 전압을 일치시키고, 셋째, 이를 통하여 전류제어를 수행하며 배터리를 충전할 수 없다는 한계점이 있다.[Patent Document 1] to [Patent Document 3] various technologies have been disclosed for methods of preventing overcurrent during charging of the battery. However, there are limitations in that, first, the charging device determines whether the battery is connected, secondly, the voltage of the battery and the charging device are matched, and thirdly, the current control is performed and the battery cannot be charged.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0121640호 (공개일 2016. 10. 20.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0121640 (published on October 20, 2016) 대한민국 등록특허공보 제10-1815876호 (공고일 2018. 01. 08.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1815876 (Public date 2018. 01. 08.) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0010015호 (공개일 2019. 01. 30.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0010015 (published on 2019. 01. 30.)

본 발명은 단순하게 배터리의 충전시 과전류를 방지하는 것을 넘어서 급속 충전을 위한 충전기에 배터리가 연결되어 있는지 여부를 먼저 판단하며, 상기 배터리가 연결되어 있지 않거나, 일정(一定) 전압 이하의 경우, 충전기에서 출력전압을 발생시키지 않으며, 급속 충전장치에서 배터리의 전압을 검출하는 새로운 장치를 제안하고, 배터리의 전압과 일치시키도록 급속 충전장치의 전압을 조정하는 스마트 배터리 충전 장치 및 충전 방법을 제안한다.The present invention goes beyond simply preventing overcurrent when charging the battery and first determines whether the battery is connected to the charger for rapid charging, and if the battery is not connected or below a certain voltage, the charger Proposes a new device for detecting the voltage of a battery in a rapid charger without generating an output voltage, and proposes a smart battery charging device and charging method that adjusts the voltage of the rapid charger to match the voltage of the battery.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 스마트 배터리 충전 장치는, 역률개선 AC-DC 컨버터(103); 상기 역률개선 AC-DC 컨버터(103)의 출력을 받는 DC-DC 컨버터(104); 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력 전류를 검출하는 전류센서(107); 상기 전류센서(107)와 연결된 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110); 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 상기 배터리(114)의 상태를 판단하기 위한 펄스 주입회로(105)를 포함하는 것을 특징으로 한다. A smart battery charging device according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a power factor correction AC-DC converter 103; a DC-DC converter 104 receiving the output of the power factor correcting AC-DC converter 103; a current sensor 107 for detecting an output current of the DC-DC converter 104; A relay 110 composed of a first contact point and a second contact point connected to the current sensor 107; A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110; a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110; It is characterized by including a pulse injection circuit 105 for determining the state of the battery 114 at the first contact point of the relay 110.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르는 스마트 배터리 충전 장치는, 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110); 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 상기 배터리(114)의 연결을 판단하기 위한 펄스 주입회로(105)를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, a smart battery charging device according to another aspect of the present invention for solving the above problems, a relay consisting of a first contact and a second contact (Relay) (110); A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110; It is characterized in that it includes a pulse injection circuit 105 for determining the connection of the battery 114 to the first contact of the relay 110.

바람직하게는, 상기 펄스 주입회로(105)에서 생성된 펄스(Pulse)는 약 15[V]이며, 10[초]의 주기로 발생하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the pulse generated by the pulse injection circuit 105 is about 15 [V], and is characterized in that it occurs at a period of 10 [seconds].

또한 바람직하게는, 상기 펄스 주입회로(105)에서 생성된 펄스(Pulse)가 제1 펄스 구동회로(123)를 통하여 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 공급되며, 상기 제1 펄스 구동회로(123)는, 상기 펄스가 베이스에 공급되는 제1 N형 트랜지스터(121)와, 상기 제1 N형 트랜지스터(121)의 콜렉터와 연결되는 제1 저항(R1)과, 상기 제1 저항(R1)과 베이스에 연결되는 제2 N형 트랜지스터(122)로 구성되는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the pulse generated in the pulse injection circuit 105 is supplied to the first contact of the relay 110 through the first pulse driving circuit 123, and the first pulse The driving circuit 123 includes a first N-type transistor 121 to which the pulse is supplied to the base, a first resistor R1 connected to the collector of the first N-type transistor 121, and the first resistor (R1) and a second N-type transistor 122 connected to the base.

또한 바람직하게는, 상기 전압센서(111)에서 상기 배터리(114)의 전압 정보 및 상기 전류센서(107)에서 상기 스마트 배터리 충전 장치에서 출력되는 전류 정보를 검출 받아서 제어하는 주제어기(112)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the voltage sensor 111 detects voltage information of the battery 114 and the current sensor 107 detects current information output from the smart battery charging device, and includes a main controller 112 for control. It is characterized by doing.

더욱 바람직하게는, 상기 주제어기(112)는 역률개선 AC-DC 컨버터(103) 및 DC-DC 컨버터(104)를 제어하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the main controller 112 controls the power factor correction AC-DC converter 103 and the DC-DC converter 104.

또한 바람직하게는, 상기 배터리(114)가 연결되지 않는 경우, 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되지 못하며, 상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력단자(113)에 아무런 충전전압이 발생되지 않는 것을 특징으로 한다.Also preferably, when the battery 114 is not connected, the relay 110 cannot be turned on, and no charging voltage is generated at the output terminal 113 of the smart battery charging device. characterized in that it does not.

또한 바람직하게는, 상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력 전압보다 상기 배터리(114)의 정격전압이 일정(一定) 이하로 낮은 경우, 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되지 못하며, 상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력단자(113)에 아무런 충전전압이 발생되지 않는 것을 특징으로 한다.Also preferably, when the rated voltage of the battery 114 is less than a certain level lower than the output voltage of the smart battery charging device, the relay 110 cannot be turned on, and the It is characterized in that no charging voltage is generated at the output terminal 113 of the smart battery charging device.

가장 바람직하게는, 상기 주제어기(112)는 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되는 이후에 상기 배터리(114)의 충전전류를 점진적으로 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Most preferably, the main controller 112 controls the charging current of the battery 114 to gradually increase after the relay 110 is turned on.

다른 한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또다른 측면에 따르는 스마트 배터리 충전 방법은, 전압센서(111)를 통하여 배터리(114)의 전압을 검출하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후에 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 펄스(Pulse)를 주입하며, 동시에 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)를 동기화하여 턴온(Turn-on)시키는 제2 단계; 상기 제2 단계 이후에 상기 펄스(Pulse)의 최대 전압이 상기 배터리(114) 전압 이상(以上)인지 확인하는 제3 단계; 상기 제3 단계 이후에 펄스(Pulse)가 P형 FET(108) 및 충전검출 다이오드(109)를 통하여 상기 배터리(114)로 흐르는 전류가 일정(一定) 전류 이상(以上)인지 확인하는 제4 단계; 상기 제4 단계 이후에 스마트 배터리 충전 장치의 출력 전압과 상기 배터리(114)의 전압이 동일(同一)하게 되는지 확인하고 상기 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn-on)시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, a smart battery charging method according to another aspect of the present invention for solving the above problems, a first step of detecting the voltage of the battery 114 through the voltage sensor 111; After the first step, a pulse is injected into the first contact of the relay 110, and at the same time, the P-type FET (Field Effect Transistor) 108 is synchronized and turned on. step; A third step of checking whether the maximum voltage of the pulse is greater than or equal to the voltage of the battery 114 after the second step; A fourth step of checking whether the pulse current flowing to the battery 114 through the P-type FET 108 and the charge detection diode 109 after the third step is equal to or greater than a certain current ; After the fourth step, a fifth step of checking whether the output voltage of the smart battery charging device and the voltage of the battery 114 are the same and turning on the relay 110 It is characterized by including.

바람직하게는, 상기 제5 단계 이후에 주제어기(112)는 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력전류를 점차 선형적으로 증가시키는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, after the fifth step, the main controller 112 may include a sixth step of gradually linearly increasing the output current of the DC-DC converter 104.

더욱 바람직하게는, 상기 제6 단계 이후에 상기 주제어기(112)는 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력전류가 충전시 최대 출력전류에 도달하는 경우 배터리의 충전전류를 점차적으로 감소시키면서 충전하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, after the sixth step, the main controller 112 gradually reduces the charging current of the battery when the output current of the DC-DC converter 104 reaches the maximum output current during charging. It is characterized in that it includes a seventh step.

본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 장치 및 충전 방법은 첫째, 급속 충전을 위한 충전기에 배터리가 연결되어 있는지 여부를 판단하고, 만약 배터리가 연결되어 있지 않거나 일정(一定) 전압 이하이면, 충전기의 출력전압을 발생시키지 않으며, 둘째, 배터리의 전압과 일치시키도록 급속 충전장치의 전압을 조정하는 과정을 가지며, 셋째, 과전류가 발생하지 않도록 천천히 전류의 기울기를 가지고 충전시킴을 통하여 급속충전에서도 배터리에 충격을 주지 않게 과전류를 효과적으로 차단시키며, 배터리가 충전기와 분리되어 있을 경우, 출력전압을 발생시키지 않아서 전기적인 안정성이 매우 향상되며, 넷째, 충전기에 배터리를 잘못 연결하거나, 충전기의 출력전압과 전혀 맞지 않는 배터리를 연결 시에 충전이 되지 않으며 과충전이 되지 않아서 배터리의 폭발 및 화재가 방지되는 상승된 효과가 있다.The smart battery charging device and charging method proposed in the present invention first determines whether the battery is connected to the charger for rapid charging, and if the battery is not connected or is below a certain voltage, the output voltage of the charger Second, it has a process of adjusting the voltage of the rapid charging device to match the voltage of the battery, and third, it is charged with a current slope slowly so that overcurrent does not occur, so that the battery is not shocked even during rapid charging When the battery is separated from the charger, it does not generate an output voltage, so electrical stability is greatly improved. Fourth, if the battery is incorrectly connected to the charger, or the battery does not match the output voltage of the charger When connected, it does not charge and does not overcharge, so there is an increased effect of preventing explosion and fire of the battery.

상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In addition to the above objects and effects, other objects and advantages of the present invention will become apparent through detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1은 제안하는 스마트 배터리 충전 장치의 구성도이다.
도 2는 제안하는 스마트 배터리 충전부 세부 회로도이다.
도 3은 제안하는 스마트 배터리 충전부에서 발생하는 전압펄스 및 전류펄스 파형이다.
도 4는 제안된 스마트 배터리 충전 장치의 동작모드이다.
도 5는 기존의 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이다.
도 6은 제안된 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이다.
도 7은 제안된 스마트 배터리 충전 장치 사진이다.
도 8은 제안된 스마트 배터리 충전부 사진이다.1 is a configuration diagram of a proposed smart battery charging device.
2 is a detailed circuit diagram of the proposed smart battery charging unit.
3 is voltage pulse and current pulse waveforms generated in the proposed smart battery charging unit.
4 is an operation mode of the proposed smart battery charging device.
5 is a waveform of a battery voltage and a battery charging current at the start of charging in a conventional battery charging device.
6 is a waveform of a battery voltage and a battery charging current at the start of charging in the proposed battery charging device.
7 is a picture of the proposed smart battery charging device.
8 is a picture of the proposed smart battery charger.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정하여 해석되어서는 안 되며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below, and those skilled in the art are more It is provided for complete explanation.

도 1은 제안하는 스마트 배터리 충전 장치의 구성도이고, 도 2는 제안하는 스마트 배터리 충전부 세부 회로도이고, 도 3은 제안하는 스마트 배터리 충전부에서 발생하는 전압펄스 및 전류펄스 파형이며, 도 4는 제안된 스마트 배터리 충전 장치의 동작모드이다.1 is a configuration diagram of the proposed smart battery charging device, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the proposed smart battery charging unit, FIG. 3 is a voltage pulse and current pulse waveform generated by the proposed smart battery charging unit, and FIG. 4 is the proposed smart battery charging unit. This is the operation mode of the smart battery charging device.

도 5는 기존의 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이고, 도 6은 제안된 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이다.5 shows waveforms of battery voltage and charging current when charging starts in a conventional battery charging device, and FIG. 6 shows waveforms of voltage and current charging a battery when charging starts in the proposed battery charging device.

도 7은 제안된 스마트 배터리 충전 장치 사진이고, 도 8은 제안된 스마트 배터리 충전부 사진이다.7 is a picture of the proposed smart battery charging device, and FIG. 8 is a picture of the proposed smart battery charger.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 제안하는 스마트 배터리 충전 장치의 구성도이다.First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a configuration diagram of a proposed smart battery charging device.

상기 스마트 배터리 충전장치는 교류전원(101)에서 갑작스럽게 충전기로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 돌입전류 제한회로(102)가 있으며, 상기 돌입전류 제한회로(102)와 연결되어 충전기의 입력단 역률을 개선시키는 역률개선 AC-DC 컨버터(103)가 있다. 상기 역률개선 AC-DC 컨버터(103)의 출력을 받아서 충전기에서 원하는 전력으로 변환시키는 DC-DC 컨버터(104)가 있다. 본 발명의 가장 특징적인 부분은 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력을 바로 출력단자(113)를 통하여 배터리(114)에 직접 전달하는 것이 아니며, 스마트 배터리 충전부(120)를 통하여 첫째, 상기 배터리(114)가 충전기에 부착되어 있는지 여부를 먼저 판단하고, 둘째, 상기 배터리(114)가 충전기에 부착되어 있지 않거나 일정(一定) 전압 이하이면, 충전기에서 아무런 출력 전압을 발생시키지 않으며, 상기 배터리(114)가 충전하기 적합한 최저 및 최고의 전압에서만 충전시키는 것을 특징으로 한다.The smart battery charging device has an inrush current limiting circuit 102 for preventing current from suddenly flowing from the AC power source 101 to the charger, and is connected to the inrush current limiting circuit 102 to improve the power factor of the input terminal of the charger. There is a power factor correcting AC-DC converter 103. There is a DC-DC converter 104 that receives the output of the power factor correction AC-DC converter 103 and converts it into desired power in a charger. The most characteristic part of the present invention is that the output of the DC-DC converter 104 is not directly transmitted to the battery 114 through the output terminal 113, but through the smart battery charging unit 120. First, the battery (114) first determines whether it is attached to the charger, and secondly, if the battery 114 is not attached to the charger or is below a certain voltage, the charger does not generate any output voltage, and the battery ( 114) is characterized in that it is charged only at the lowest and highest voltages suitable for charging.

이를 위하여 상기 스마트 배터리 충전부(120)는 보다 세부적으로 다음의 구성을 가진다. 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110); 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109); 상기 릴레이(Relay)(110)의 상기 제1 접점과 연결된 전류센서(107); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 출력전압 판단을 위한 펄스 주입회로(105)를 가지는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.To this end, the smart battery charging unit 120 has the following configuration in more detail. A relay 110 composed of a first contact and a second contact; A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110; a current sensor 107 connected to the first contact point of the relay 110; a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110; The biggest technical feature is that the first contact of the relay 110 has a pulse injection circuit 105 for determining the output voltage.

주제어기(112)는 전류센서(107) 및 전압센서(111)로부터 충전기의 전류 및 전압 정보를 검출 받아 돌입전류 제한회로(102), 역률개선 AC-DC 컨버터(103) 및 DC-DC 컨버터(104)의 동작을 제어한다. 또한, 상기 주제어기(112)는 출력전압 판단을 위한 펄스 주입회로(105)를 동작시키고, 상기 출력전압 판단을 위한 펄스 주입회로(105)는 상기 릴레이(Relay)(110)의 상기 제1 접점에 펄스를 주입한다. 상기 펄스는 일례로 약 15[V]이며, 10[초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)로 지속적으로 제1 접점에 펄스(Pulse)가 주입되며, 동시에 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)를 10[초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)로 턴온(Turn-On) 시킨다. 상기 펄스(Pulse)의 전압, 주기 및 주파수는 상황에 따라서 임의로 가변이 가능하다. 상기 릴레이(Relay)(110)의 상기 제1 접점에 주입되는 펄스(Pulse)의 최대 전위가 배터리의 전압과 일정(一定) 범위 이내이면, 상기 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn-on)시키고 충전기를 통하여 상기 배터리(114)를 충전시키는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.The main controller 112 receives the current and voltage information of the charger from the current sensor 107 and the voltage sensor 111, and the inrush current limiting circuit 102, the power factor improving AC-DC converter 103 and the DC-DC converter ( 104) to control the operation. In addition, the main controller 112 operates the pulse injection circuit 105 for determining the output voltage, and the pulse injection circuit 105 for determining the output voltage is the first contact point of the relay 110. inject a pulse into The pulse is, for example, about 15 [V], and the pulse is continuously injected into the first contact at a period of 10 [seconds] (frequency of 0.1 [Hz]), and at the same time, a P-type FET (Field Effect Transistor) (108) is turned on at a period of 10 [seconds] (frequency of 0.1 [Hz]). The voltage, period, and frequency of the pulse can be arbitrarily varied according to circumstances. When the maximum potential of the pulse injected into the first contact point of the relay 110 is within a predetermined range of the voltage of the battery, the relay 110 is turned on. ) and charging the battery 114 through the charger is the biggest technical feature.

상기 주제어기(112)는 이러한 모든 상황에 대하여 디스플레이를 통하여 배터리를 통하여 공급되는 충전기의 전압, 전류 등 각종 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 펄스 주입회로(105)의 가장 핵심적인 부분은 충전기의 출력단자(113)에 상기 배터리(114)가 연결되어 있는지 확인하는 역할을 수행하는 것이 가장 큰 부분이다. 기존의 충전기에서는 출력단자에 배터리의 연결여부와 관계없이 출력전압이 생성되지만, 제안된 스마트 배터리 충전 장치는 첫째, 출력단자에 배터리가 연결되지 않는 경우, 전압센서(111)에서는 아무런 전압을 검출하지 못하며, 둘째, 출력단자에 배터리가 연결되어 있더라도 배터리 전압이 15[V] 이상 낮은 경우 배터리의 성능이 매우 낮아진 문제점이 있다. 위의 첫째 및 둘째의 경우에서 상기 릴레이(Relay)(110)의 상기 제1 접점에 펄스(Pulse)가 주입되며, 상기 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)가 턴온(Turn-on) 동작을 수행하더라도 충전검출 다이오드(109)를 통하여 전류가 흐르지 못한다. 본 발명에서는 배터리(114)의 충전 기준전압 보다 약 15[V] 이상 낮은 배터리의 경우 충전기가 충전하지 못하는 것을 특징으로 한다.The main controller 112 is characterized in that it provides various information such as voltage and current of the charger supplied through the battery through the display for all these situations. In the present invention, the most essential part of the pulse injection circuit 105 is to check whether the battery 114 is connected to the output terminal 113 of the charger. In conventional chargers, output voltage is generated regardless of whether the battery is connected to the output terminal, but in the proposed smart battery charging device, first, when the battery is not connected to the output terminal, the voltage sensor 111 does not detect any voltage. Second, even if the battery is connected to the output terminal, when the battery voltage is lower than 15 [V], the performance of the battery is very low. In the first and second cases above, a pulse is injected into the first contact of the relay 110, and the P-type FET (Field Effect Transistor) 108 turns on , current does not flow through the charge detection diode 109. In the present invention, it is characterized in that the charger cannot charge a battery that is lower than the charging reference voltage of the battery 114 by about 15 [V] or more.

배터리(114)는 충전전압이 매우 높으면, 폭발의 위험성이 있지만, 배터리의 충전전압이 매우 낮으면, 배터리의 물질 특성이 변화됨으로 인하여 배터리의 성능이 저감되고 수명이 매우 낮아지는 문제점이 있다.When the charging voltage of the battery 114 is very high, there is a risk of explosion, but when the charging voltage of the battery is very low, the performance of the battery is reduced and the lifespan of the battery is very low due to the change in material characteristics of the battery.

예로서 기준전압이 24[V]인 배터리는 9[V] 이하인 경우, 기준전압이 48[V]인 배터리는 33[V] 이하인 경우, 기준전압이 72[V]인 배터리는 58[V] 이하인 경우에서는 배터리의 성능이 매우 저감되는 것으로 판단하고, 본 발명의 주제어기(112)는 릴레이(Relay)(110)의 도통(On)을 기본적으로 수행하지 않는 것을 기술적 특징으로 한다. 본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 장치는 급속충전을 위한 스마트 배터리 충전 장치이며, 먼저 배터리가 정상적으로 충전할 수 있는 전압 범위에 도달했는지 확인하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 확인하는 가장 정확한 방법인 2가지의 방법을 확인하는 장치가 본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 장치이다.For example, a battery with a reference voltage of 24 [V] is 9 [V] or less, a battery with a reference voltage of 48 [V] is 33 [V] or less, and a battery with a reference voltage of 72 [V] is 58 [V] In the following cases, it is determined that the performance of the battery is greatly reduced, and the technical feature of the main controller 112 of the present invention is that the relay 110 is basically not turned on. The smart battery charging device proposed in the present invention is a smart battery charging device for rapid charging, and first has a technical feature of checking whether the battery has reached a voltage range that can be charged normally. The device for checking the two methods, which are the most accurate methods for checking this, is the smart battery charging device proposed in the present invention.

첫째 과정은 상기 전압센서(111)를 통하여 배터리의 전압을 검출하는 것이며, 둘째 과정은 상기 릴레이(Relay)(110)의 상기 제1 접점에 약 15[V]이며, 10 [초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)의 펄스(Pulse)를 주입하며, 동시에 상기 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)를 동기화하여 턴온(Turn-on)시키는 것이며, 셋째 과정은 상기 펄스(Pulse)의 최대 전압이 상기 배터리(114) 전압 이상인지 확인하며, 넷째 과정은 상기 펄스(Pulse)가 상기 P형 FET(108) 및 충전검출 다이오드(109)를 통하여 상기 배터리(114)로 흐르는 전류가 0.5[A] 이상인지 확인하며, 다섯째 과정은 충전기 전압과 배터리 전압이 동일(同一)하게 되는지 확인한 이후에 상기 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn-on)시키며, 여섯째 과정은 상기 주제어기(112)는 역률개선 AC-DC 컨버터(103) 및 DC-DC 컨버터(104)를 제어하면서 출력전류를 점차 선형적으로 증가시키며, 일곱째 과정은 상기 주제어기(112)는 충전시 최대 출력전류에 도달하는 경우 배터리의 충전전류를 점차적으로 감소시키면서 급속충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.The first process is to detect the voltage of the battery through the voltage sensor 111, and the second process is about 15 [V] to the first contact of the relay 110, with a period of 10 [seconds] ( A frequency of 0.1 [Hz]) is injected, and at the same time, the P-type FET (Field Effect Transistor) 108 is synchronized and turned on, and the third process is to It is checked whether the maximum voltage is equal to or higher than the voltage of the battery 114, and in the fourth process, the current flowing to the battery 114 through the P-type FET 108 and the charge detection diode 109 is 0.5 [ A] or more, the fifth process turns on the relay 110 after confirming that the charger voltage and the battery voltage are the same, and the sixth process turns on the main controller 112 ) gradually increases the output current linearly while controlling the power factor correction AC-DC converter 103 and the DC-DC converter 104, and in the seventh process, the main controller 112 reaches the maximum output current when charging In this case, it is characterized by rapid charging while gradually reducing the charging current of the battery.

도 2는 제안하는 스마트 배터리 충전부 세부 회로도이다. 특히 릴레이(Relay)(110), P형 FET(108), 충전검출 다이오드(109), 전류센서(107)와 출력전압 판단을 위한 펄스 주입회로(105)의 세부적인 연결 회로를 나타낸다. 상기 릴레이(Relay)(110)와 상기 전류센서(107)가 연결된 부분을 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점이라 하며, 여기에 펄스가 공급된다. 마이크로프로세서(미도시)에 의해서 10[초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)의 펄스(Pulse)가 제1 N형 트랜지스터(121)의 베이스에 공급되며, 제1 N형 트랜지스터(121)의 콜렉터와 제1 저항(R1)을 통해 베이스에 연결되는 제2 N형 트랜지스터(122)로 구성된 제1 펄스 구동회로(123)를 통해서 펄스의 온(on) 및 오프(off)가 반복된다. 구동전압(VDD)은 제2 저항(R2) 및 제2 N형 트랜지스터(122)를 통하여 펄스 파형을 나타내며, 제4 저항(R4)을 통하여 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 펄스가 공급된다. 또한 제6 저항(R6)를 통하여 상기 P형 FET(108)이 펄스와 동기화되어서 온(on) 및 오프(off) 동작을 수행한다.2 is a detailed circuit diagram of the proposed smart battery charging unit. In particular, detailed connection circuits of the relay 110, the P-type FET 108, the charge detection diode 109, the current sensor 107 and the pulse injection circuit 105 for determining the output voltage are shown. A portion where the relay 110 and the current sensor 107 are connected is called a first contact point of the relay 110, and a pulse is supplied thereto. A pulse with a period of 10 [seconds] (frequency of 0.1 [Hz]) is supplied to the base of the first N-type transistor 121 by a microprocessor (not shown), and the first N-type transistor 121 Pulses are turned on and off repeatedly through the first pulse driving circuit 123 composed of the second N-type transistor 122 connected to the base through the collector of and the first resistor R1. The driving voltage VDD represents a pulse waveform through the second resistor R2 and the second N-type transistor 122, and the pulse to the first contact of the relay 110 through the fourth resistor R4. is supplied In addition, the P-type FET 108 is synchronized with the pulse through the sixth resistor R6 to perform on and off operations.

만일 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 공급되는 펄스의 최대 전압이 배터리 전압보다 높은 경우, 배터리는 정상적으로 충전이 가능한 전압의 범위에 놓이게 되며, 상기 P형 FET(108) 및 상기 충전검출 다이오드(109)를 통하여 전류가 흐르게 된다. 이 경우, 제9 저항(R9), 제10 저항(R10), 제2 다이오드(D2)로 구성된 전압 피드백 회로(125)는 전압을 검출하며, 제1 집적회로(IC1)에 내장된 제1, 제2 비교기(126,127)를 통하여 상기 P형 FET(108)는 지속적으로 턴온(Turn-on) 신호가 생성된다. 하지만, 만일 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 공급되는 펄스의 최대 전압이 배터리 전압보다 일정(一定) 전압 이하로 낮은 경우, 상기 배터리(114)의 전압은 매우 낮으며, 배터리의 성능이 매우 저감된 것으로 판단하고, 상기 P형 FET(108) 및 상기 충전검출 다이오드(109) 사이의 접점에서 검출된 전압은 제3 N형 트랜지스터(129), 제1 다이오드(D1), 제7 저항(R7)으로 구성된 제2 펄스 구동회로(128)를 통하여 제2 비교기(127)를 통하여 상기 P형 FET(108)를 지속적으로 온(on) 및 오프(off) 동작을 수행하는 것을 기술적 특징으로 한다.If the maximum voltage of the pulse supplied to the first contact of the relay 110 is higher than the battery voltage, the battery is placed in the range of voltage that can be normally charged, and the P-type FET 108 and the charge detection A current flows through the diode 109. In this case, the voltage feedback circuit 125 composed of the ninth resistor R9, the tenth resistor R10, and the second diode D2 detects the voltage, and the first, The P-type FET 108 continuously generates a turn-on signal through the second comparators 126 and 127. However, if the maximum voltage of the pulse supplied to the first contact of the relay 110 is lower than the battery voltage by a certain voltage or less, the voltage of the battery 114 is very low, and the battery performance It is determined that this is greatly reduced, and the voltage detected at the junction between the P-type FET 108 and the charge detection diode 109 is the third N-type transistor 129, the first diode D1, and the seventh resistor The P-type FET 108 is continuously turned on and off through the second comparator 127 through the second pulse driving circuit 128 composed of (R7). do.

본 발명에서 상기 펄스 주입회로(105)를 포함하는 스마트 배터리 충전부(120)는 기존의 다른 발명과 분명하게 차별화되는 가장 핵심적인 기술이며, 충전기에서 출력단자(113)를 통하여 배터리(114)로 직접 충전하는 방식이 아니다. 첫째, 배터리(114)가 정상적으로 출력단자(113)에 연결되어 있는지 판단하고, 둘째 배터리(114)가 정상적으로 충전이 가능한 전압이 맞는지 판단한다. 셋째, 배터리(114)의 전압과 충전기의 출력전압을 동일(同一)하게 일치시키며, 넷째, 충전기의 전압이 점진적으로 충전하게 증가하도록 하는 장치를 제안하는 것이 가장 큰 특징이다.In the present invention, the smart battery charging unit 120 including the pulse injection circuit 105 is the most important technology that is clearly differentiated from other existing inventions, and directly from the charger to the battery 114 through the output terminal 113. It is not a charging method. First, it is determined whether the battery 114 is normally connected to the output terminal 113, and second, it is determined whether the voltage at which the battery 114 can be normally charged is correct. Third, the biggest feature is to propose a device that matches the voltage of the battery 114 and the output voltage of the charger identically, and fourth, gradually increases the voltage of the charger.

최근에는 충전기의 출력전압과 전혀 일치하지 않는 배터리를 충전시키는 경우가 종종 있다. 예로서 충전기의 출력전압이 24[V]이고 배터리의 충전전압 정격이 12[V]인 경우에는 배터리가 과전압으로 충전되고 폭발 또는 화재가 발생하는 문제점이 발생한다. (반대로 충전기의 출력전압이 12[V]이고 배터리의 충전전압 정격은 24 [V]인 경우에는 배터리가 충전되지 않으며, 폭발 또는 화재가 발생하지 않는다.) 본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 장치는 이를 스마트하게 방지하는 매우 상승된 효과를 가지게 되는 것이다.Recently, it is often the case that a battery that does not match the output voltage of the charger is charged. For example, if the output voltage of the charger is 24 [V] and the charging voltage rating of the battery is 12 [V], the battery is charged with overvoltage and an explosion or fire occurs. (Conversely, if the output voltage of the charger is 12 [V] and the charging voltage rating of the battery is 24 [V], the battery is not charged and no explosion or fire occurs.) The smart battery charging device proposed in the present invention It will have a very elevated effect of smartly preventing this.

도 3은 제안하는 스마트 배터리 충전부에서 발생하는 전압펄스 및 전류펄스 파형이다. 상기 펄스는 약 15[V]이며, 10[초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)로 지속적으로 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 펄스(Pulse)가 주입되는 것을 특징으로 한다.3 is voltage pulse and current pulse waveforms generated in the proposed smart battery charging unit. The pulse is about 15 [V], and the pulse is continuously injected into the first contact of the relay 110 at a period of 10 [seconds] (frequency of 0.1 [Hz]) .

도 4는 제안된 스마트 배터리 충전 장치의 동작모드이다. 상기 펄스는 약 15[V]이며, 10[초]의 주기(0.1[Hz]의 주파수)로 지속적으로 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 펄스(Pulse)가 주입되며, 릴레이 전단 전압은 배터리의 정격전압 보다 약간 적은 전압으로 프리챠아지(Precharge) 대기 전압을 생성한다. 상기 도 2를 참조하면 24[V] 충전기에서 프리챠아지(Precharge) 대기 전압은 약 14[V]가 생성됨을 확인할 수 있다. 상기 펄스는 P형 FET(108) 및 충전검출 다이오드(109)를 경유하여 전류가 흐르고, 상기 릴레이(Relay)의 제1 접점에서 전압상승이 발생한다. 전류센서(107)에서 전류검출이 0.5[A] 이상이 되면 점차로 배터리(114)의 전압과 충전기의 출력전압을 일치시킨다. 이후에 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn on)시키며, 주제어기(112)는 역률개선 AC-DC 컨버터(103) 및 DC-DC 컨버터(104)를 통하여 출력전류를 점진적으로 상승시키며, 출력전류가 최대 출력전류에 도달하는 경우 출력전류를 점진적으로 감소시킴을 통하여 배터리(114)에 충전하게 되는 과정을 가지게 된다. 따라서 본 발명은 무엇보다 배터리의 연결 여부, 배터리 전압의 적합 여부 등을 제안하는 스마트 배터리 충전 장치를 통하여 검토하게 되며, 급속충전에서 배터리에 손상이 되지 않으며, 충전기 전압과 배터리 전압이 전혀 상이한 경우 충전을 중단시킴을 통하여 배터리 폭발 및 화재를 사전에 방지하는 것을 기술적 특징으로 한다. 4 is an operation mode of the proposed smart battery charging device. The pulse is about 15 [V], and the pulse is continuously injected into the first contact of the relay 110 at a period of 10 [seconds] (frequency of 0.1 [Hz]), and the relay front end voltage produces a precharge standby voltage at a voltage slightly less than the rated voltage of the battery. Referring to FIG. 2, it can be seen that about 14 [V] is generated in the precharge standby voltage in the 24 [V] charger. The current flows through the pulse through the P-type FET 108 and the charge detection diode 109, and a voltage rise occurs at the first contact point of the relay. When the current detection by the current sensor 107 exceeds 0.5 [A], the voltage of the battery 114 and the output voltage of the charger are gradually matched. Afterwards, the relay 110 is turned on, and the main controller 112 gradually increases the output current through the power factor improving AC-DC converter 103 and the DC-DC converter 104, When the output current reaches the maximum output current, the battery 114 is charged by gradually reducing the output current. Therefore, the present invention is reviewed through a smart battery charging device that proposes, above all, whether the battery is connected, whether the battery voltage is appropriate, etc., and the battery is not damaged in rapid charging, and charging when the charger voltage and the battery voltage are completely different. It is a technical feature to prevent battery explosion and fire in advance by stopping the

도 5는 기존의 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이다. 기존 충전기의 배터리의 전압과 상관없이 충전전압이 발생하며, 초기에 40[A] 이상의 과전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 기존의 충전기는 배터리에 순간적으로 임펄스(Impulse) 전류를 주입시킴으로 배터리 분리막을 손상시키고 배터리 성능 및 수명을 저감시키는 문제점이 있다. 아울러, 예를 들어서 충전기의 출력 전압이 24[V]이고 배터리 정격 전압이 12[V]와 같이 충전기의 출력 전압과 비교하여 배터리의 정격 전압이 낮은 경우, 정격 전압이 12[V]의 배터리를 충전기의 출력전압 24[V]까지 충전시키는 문제점이 있다. 이 경우 배터리 셀의 폭발 및 화재가 발생하는 문제점이 있다.5 is a waveform of a battery voltage and a battery charging current at the start of charging in a conventional battery charging device. It can be seen that the charging voltage is generated regardless of the battery voltage of the existing charger, and overcurrent of 40[A] or more initially flows. Existing chargers inject an impulse current into the battery instantaneously, thereby damaging the battery separator and reducing battery performance and lifespan. In addition, if the rated voltage of the battery is low compared to the output voltage of the charger, such as, for example, the output voltage of the charger is 24 [V] and the rated voltage of the battery is 12 [V], a battery with a rated voltage of 12 [V] There is a problem of charging up to the output voltage of the charger 24[V]. In this case, there is a problem that explosion and fire of the battery cell occurs.

도 6은 제안된 배터리 충전장치에서 충전 시작시 배터리 전압 및 배터리 충전전류 파형이다. 상기 도 4에서 세부적인 동작 과정을 가지며 먼저 출력전류는 0.5[A] 이상의 전류 검출을 통하여 충전기의 전압과 배터리의 전압을 동일(同一)하게 일치시킨다. 이후에 배터리의 충전전류를 점차 상승시키며, 최대 전류인 25[A]를 도달하면 점차적으로 배터리의 충전전류를 감소시키는 것을 기술적 특징으로 한다.6 is a waveform of a battery voltage and a battery charging current at the start of charging in the proposed battery charging device. The detailed operation process is shown in FIG. 4, and first, the voltage of the charger and the voltage of the battery are identically matched through current detection of an output current of 0.5 [A] or more. After that, the charging current of the battery is gradually increased, and when the maximum current of 25 [A] is reached, the charging current of the battery is gradually reduced.

도 7은 제안된 스마트 배터리 충전 장치 사진이다. 제안된 충전장치는 24[V], 1500[W]급의 충전기를 나타내며, 제안된 스마트 배터리 충전 장치를 적용하여 48[V], 72[V]의 충전기에서도 충분히 적용할 수 있다.7 is a picture of the proposed smart battery charging device. The proposed charging device represents a 24 [V], 1500 [W] class charger, and can be sufficiently applied to a 48 [V] and 72 [V] charger by applying the proposed smart battery charging device.

도 8은 제안된 스마트 배터리 충전부 사진이다. 스마트 배터리 충전부(120) 내부에 릴레이(Relay)(110) 및 펄스 주입회로(105)가 내장되어 있음을 확인할 수 있다.8 is a picture of the proposed smart battery charger. It can be seen that the relay 110 and the pulse injection circuit 105 are built into the smart battery charger 120.

따라서 본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 장치는 다음과 같다.Therefore, the smart battery charging device proposed in the present invention is as follows.

스마트 배터리 충전 장치에 있어서, 역률개선 AC-DC 컨버터(103); 상기 역률개선 AC-DC 컨버터(103)의 출력을 받는 DC-DC 컨버터(104); 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력 전류를 검출하는 전류센서(107); 상기 전류센서(107)와 연결된 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110); 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111); 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 상기 배터리(114)의 상태를 판단하기 위한 펄스 주입회로(105)를 포함하는 스마트 배터리 충전 장치를 제안하고자 한다.A smart battery charging device comprising: a power factor correction AC-DC converter (103); a DC-DC converter 104 receiving the output of the power factor correcting AC-DC converter 103; a current sensor 107 for detecting an output current of the DC-DC converter 104; A relay 110 composed of a first contact point and a second contact point connected to the current sensor 107; A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110; a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110; A smart battery charging device including a pulse injection circuit 105 for determining the state of the battery 114 at the first contact point of the relay 110 is proposed.

또한 본 발명에서 제안하는 스마트 배터리 충전 방법은 다음과 같다. In addition, the smart battery charging method proposed in the present invention is as follows.

스마트 배터리 충전 방법에 있어서, 전압센서(111)를 통하여 배터리(114)의 전압을 검출하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후에 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 펄스(Pulse)를 주입하며, 동시에 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)를 동기화하여 턴온(Turn-on)시키는 제2 단계; 상기 제2 단계 이후에 상기 펄스(Pulse)의 최대 전압이 상기 배터리(114) 전압 이상(以上)인지 확인하는 제3 단계; 상기 제3 단계 이후에 펄스(Pulse)가 P형 FET(108) 및 충전검출 다이오드(109)를 통하여 상기 배터리(114)로 흐르는 전류가 일정(一定) 전류 이상(以上)인지 확인하는 제4 단계; 상기 제4 단계 이후에 스마트 배터리 충전 장치의 출력 전압과 상기 배터리(114)의 전압이 동일(同一)하게 되는지 확인하고 상기 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn-on)시키는 제5 단계; 상기 제5 단계 이후에 주제어기(112)는 출력전류를 점차 선형적으로 증가시키는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 방법을 제안하고자 한다.A smart battery charging method comprising: a first step of detecting a voltage of a battery 114 through a voltage sensor 111; After the first step, a pulse is injected into the first contact of the relay 110, and at the same time, the P-type FET (Field Effect Transistor) 108 is synchronized and turned on. step; A third step of checking whether the maximum voltage of the pulse is greater than or equal to the voltage of the battery 114 after the second step; A fourth step of checking whether the pulse current flowing to the battery 114 through the P-type FET 108 and the charge detection diode 109 after the third step is equal to or greater than a certain current ; A fifth step of checking whether the output voltage of the smart battery charging device and the voltage of the battery 114 are the same after the fourth step and turning on the relay 110; After the fifth step, the main controller 112 proposes a smart battery charging method comprising a sixth step of gradually linearly increasing the output current.

이상에서는 본 발명을 최적 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하며, 본 발명의 권리범위는 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정된다.In the above, the present invention has been described according to the best embodiment, but it is natural that changes and modifications made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention also belong to the present invention, The scope of the present invention is limited only by the following claims.

101 : 교류전원
102 : 돌입전류 제한회로
103 : 역률개선 AC-DC 컨버터
104 : DC-DC 컨버터
105 : 펄스 주입회로
106 : 디스플레이
107 : 전류센서
108 : P형 FET(Field Effect Transistor)
109 : 충전검출 다이오드
110 : 릴레이(Relay)
111 : 전압센서
112 : 주제어기
113 : 출력단자
114 : 배터리
120 : 스마트 배터리 충전부
121 : 제1 N형 트랜지스터
122 : 제2 N형 트랜지스터
123 : 제1 펄스 구동회로
125 : 전압 피드백 회로
126 : 제1 비교기
127 : 제2 비교기
128 : 제2 펄스 구동회로
129 : 제3 N형 트랜지스터
C1 : 제1 커패시터
C2 : 제2 커패시터
D1 : 제1 다이오드
D2 : 제2 다이오드
IC1 : 제1 집적회로
Pulse : 펄스 파형
R1 : 제1 저항
R2 : 제2 저항
R3 : 제3 저항
R4 : 제4 저항
R5 : 제5 저항
R6 : 제6 저항
R7 : 제7 저항
R8 : 제8 저항
R9 : 제9 저항
R10 : 제10 저항
VDD : 구동전압
Vpulse : 펄스전압
Ipulse : 펄스전류101: AC power
102: inrush current limiting circuit
103: power factor correction AC-DC converter
104: DC-DC converter
105: pulse injection circuit
106: display
107: current sensor
108: P-type FET (Field Effect Transistor)
109: charge detection diode
110: Relay
111: voltage sensor
112: main controller
113: output terminal
114: battery
120: smart battery charging unit
121: first N-type transistor
122: second N-type transistor
123: first pulse driving circuit
125: voltage feedback circuit
126: first comparator
127: second comparator
128: second pulse driving circuit
129: third N-type transistor
C1: first capacitor
C2: second capacitor
D1: first diode
D2: second diode
IC1: first integrated circuit
Pulse: pulse waveform
R1: first resistor
R2: 2nd resistor
R3: 3rd resistor
R4: 4th resistor
R5: 5th resistor
R6: 6th resistor
R7: 7th resistor
R8: 8th resistor
R9: ninth resistor
R10: 10th resistor
VDD: drive voltage
Vpulse: pulse voltage
Ipulse: pulse current

Claims (12)

스마트 배터리 충전 장치에 있어서,
역률개선 AC-DC 컨버터(103);
상기 역률개선 AC-DC 컨버터(103)의 출력을 받는 DC-DC 컨버터(104);
상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력 전류를 검출하는 전류센서(107);
상기 전류센서(107)와 연결된 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110);
상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109);
상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111); 및
상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 연결되어, 상기 제2 접점에 배터리(114)가 연결되는지 여부를 판단하기 위한 펄스 주입회로(105);
를 포함하는 스마트 배터리 충전 장치.
In the smart battery charging device,
a power factor correction AC-DC converter 103;
a DC-DC converter 104 receiving the output of the power factor correcting AC-DC converter 103;
a current sensor 107 for detecting an output current of the DC-DC converter 104;
A relay 110 composed of a first contact point and a second contact point connected to the current sensor 107;
A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109 connected in parallel with the relay 110;
a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110; and
a pulse injection circuit 105 connected to the first contact point of the relay 110 and determining whether the battery 114 is connected to the second contact point;
A smart battery charging device comprising a.
 삭제delete 청구항 제1항에 있어서,
상기 펄스 주입회로(105)에서 생성된 펄스(Pulse)는 15[V]이며, 10[초]의 주기로 발생하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
According to claim 1,
The pulse generated by the pulse injection circuit 105 is 15 [V], and the smart battery charging device, characterized in that it occurs at a cycle of 10 [seconds].
 청구항 제1항에 있어서,
상기 펄스 주입회로(105)에서 생성된 펄스(Pulse)가 제1 펄스 구동회로(123)를 통하여 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 공급되며,
상기 제1 펄스 구동회로(123)는, 상기 펄스가 베이스에 공급되는 제1 N형 트랜지스터(121)와, 상기 제1 N형 트랜지스터(121)의 콜렉터와 연결되는 제1 저항(R1)과, 상기 제1 저항(R1)과 베이스에 연결되는 제2 N형 트랜지스터(122)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
According to claim 1,
The pulse generated in the pulse injection circuit 105 is supplied to the first contact of the relay 110 through the first pulse driving circuit 123,
The first pulse driving circuit 123 includes a first N-type transistor 121 to which the pulse is supplied to a base, a first resistor R1 connected to a collector of the first N-type transistor 121, Smart battery charging device, characterized in that consisting of a second N-type transistor 122 connected to the first resistor (R1) and the base.
 청구항 제1항에 있어서,
상기 전압센서(111)에서 상기 배터리(114)의 전압 정보 및 상기 전류센서(107)에서 상기 스마트 배터리 충전 장치에서 출력되는 전류 정보를 검출 받아서 제어하는 주제어기(112)를 포함하는 스마트 배터리 충전 장치.
According to claim 1,
Smart battery charging device including a main controller 112 for receiving and controlling voltage information of the battery 114 from the voltage sensor 111 and current information output from the smart battery charging device from the current sensor 107 .
 청구항 제5항에 있어서,
상기 주제어기(112)는 역률개선 AC-DC 컨버터(103) 및 DC-DC 컨버터(104)를 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
The method of claim 5,
The main controller 112 controls the power factor correction AC-DC converter 103 and the DC-DC converter 104. Smart battery charging device.
 청구항 제1항에 있어서,
상기 배터리(114)가 연결되지 않는 경우, 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되지 못하며, 상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력단자(113)에 아무런 충전전압이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
According to claim 1,
When the battery 114 is not connected, the relay 110 cannot be turned on, and no charging voltage is generated at the output terminal 113 of the smart battery charging device. A smart battery charging device that does.
 청구항 제1항에 있어서,
상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력 전압보다 상기 배터리(114)의 정격전압이 일정(一定) 이하로 낮은 경우, 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되지 못하며, 상기 스마트 배터리 충전 장치의 출력단자(113)에 아무런 충전전압이 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
According to claim 1,
When the rated voltage of the battery 114 is less than a certain level lower than the output voltage of the smart battery charging device, the relay 110 cannot be turned on, and the smart battery charging device A smart battery charging device characterized in that no charging voltage is generated at the output terminal 113.
 청구항 제5항에 있어서,
상기 주제어기(112)는 상기 릴레이(Relay)(110)가 턴온(Turn on)되는 이후에 상기 배터리(114)의 충전전류를 점진적으로 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 장치.
The method of claim 5,
The main controller 112 controls to gradually increase the charging current of the battery 114 after the relay 110 is turned on. Smart battery charging device.
 DC-DC 컨버터(104)의 출력 전류를 검출하는 전류센서(107)와 연결된 제1 접점 및 제2 접점으로 구성된 릴레이(Relay)(110)와, 상기 릴레이(Relay)(110)와 병렬로 연결된 P형 FET(Field Effect Transistor)(108) 및 충전검출 다이오드(109)와, 상기 릴레이(Relay)(110)의 제2 접점과 연결된 전압센서(111)와, 상기 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 연결되어, 상기 제2 접점에 배터리(114)가 연결되는지 여부를 판단하기 위한 펄스 주입회로(105)와, 이들 전체 소자들을 제어하는 주제어기(112)를 포함하는 스마트 배터리 충전 장치를 이용하여, 상기 주제어기(112)에 의해 수행되는, 스마트 배터리 충전 방법으로서,
전압센서(111)를 통하여 배터리(114)의 전압을 검출하는 제1 단계;
상기 제1 단계 이후에 릴레이(Relay)(110)의 제1 접점에 상기 펄스 주입회로(105)로부터 생성되는 펄스(Pulse)를 주입하며, 동시에 P형 FET(Field Effect Transistor)(108)를 동기화하여 턴온(Turn-on)시키는 제2 단계;
상기 제2 단계 이후에 상기 펄스(Pulse)의 최대 전압이 상기 배터리(114) 전압 이상(以上)인지 확인하는 제3 단계;
상기 제3 단계 이후에 펄스(Pulse)가 P형 FET(108) 및 충전검출 다이오드(109)를 통하여 상기 배터리(114)로 흐르는 전류가 일정(一定) 전류 이상(以上)인지 확인하는 제4 단계; 및
상기 제4 단계 이후에 스마트 배터리 충전 장치의 출력 전압과 상기 배터리(114)의 전압이 동일(同一)하게 되는지 확인하고 상기 릴레이(Relay)(110)를 턴온(Turn-on)시키는 제5 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 방법.
A relay 110 composed of a first contact and a second contact connected to a current sensor 107 that detects the output current of the DC-DC converter 104, connected in parallel with the relay 110 A P-type FET (Field Effect Transistor) 108 and a charge detection diode 109, a voltage sensor 111 connected to the second contact of the relay 110, and the relay 110 A smart battery charging device including a pulse injection circuit 105 connected to the first contact point to determine whether the battery 114 is connected to the second contact point, and a main controller 112 to control all of these elements. As a smart battery charging method performed by the main controller 112 using,
A first step of detecting the voltage of the battery 114 through the voltage sensor 111;
After the first step, the pulse generated from the pulse injection circuit 105 is injected into the first contact of the relay 110, and at the same time, the P-type FET (Field Effect Transistor) 108 is synchronized A second step of turning on (Turn-on) by doing;
A third step of checking whether the maximum voltage of the pulse is greater than or equal to the voltage of the battery 114 after the second step;
A fourth step of checking whether the pulse current flowing to the battery 114 through the P-type FET 108 and the charge detection diode 109 after the third step is equal to or greater than a certain current ; and
A fifth step of checking whether the output voltage of the smart battery charging device and the voltage of the battery 114 are the same after the fourth step and turning on the relay 110;
Smart battery charging method comprising a.
 청구항 제10항에 있어서,
상기 제5 단계 이후에 상기 주제어기(112)는 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력전류를 점차 선형적으로 증가시키는 제6 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 방법.
The method of claim 10,
a sixth step in which the main controller 112 gradually linearly increases the output current of the DC-DC converter 104 after the fifth step;
Smart battery charging method characterized in that it further comprises.
 청구항 제11항에 있어서,
상기 제6 단계 이후에 상기 주제어기(112)는 충전시 상기 DC-DC 컨버터(104)의 출력전류가 최대 출력전류에 도달하는 경우 배터리의 충전전류를 점차적으로 감소시키면서 충전하는 제7 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배터리 충전 방법.The method of claim 11,
A seventh step of charging the battery while gradually reducing the charging current of the battery when the output current of the DC-DC converter 104 reaches the maximum output current during charging by the main controller 112 after the sixth step;
Smart battery charging method characterized in that it further comprises.
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