KR20160076825A - 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법 - Google Patents

돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법은, 보조 스위치의 제어를 통해 배터리 팩에 전원을 공급하여 1차 돌입전류를 제한하고, 충전전압과 배터리 전압을 감지하여 배터리의 상태, 고장에 대한 진단, 접속 상태를 확인하여, 모든 상태가 정상일 경우 소프트 스타트 (soft-start) 기능을 이용하여 충전 전압이 배터리 전압에 근접하였을 때 메인 릴레이를 접속함으로써 양방향으로 발생될 수 있는 2차 돌입전류를 방지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 배터리 충전 방법은, 충전 시 돌입전류를 방지하며, 배터리의 이상유무를 판단하여 배터리의 전압이 일정 전압 이상인 경우에는 배터리를 정상 충전시키고, 배터리의 전압이 일정 전압 이하인 경우에는 보조릴레이를 작동시켜 배터리를 원하는 충전전압으로 충전시킨 후에 배터리를 정상 충전시키는 것을 특징으로 한다.

Description

돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법{METHOD FOR CHARGING BATTERY WITH PREVENTING INRUSH CURRENT AND DIAGNOSISING BATTERY FAILURE}
본 발명은 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 안정적인 충전 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 이상 유무를 확인하고, 배터리와 캐패시터의 전압 차에 의해 양방향으로 발생할 수 있는 돌입전류를 방지하여 회로의 안정성을 확보할 수 있는 배터리의 고장 진단 방법, 배터리 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것이다.
대기오염과 차량의 배기가스 등으로 인하여 지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즘 친환경 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 이와 같은 상황에서 친환경 에너지인 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차를 실용화하거나 전력수요의 사용량을 활용하여 다양한 부하 관리 기술들이 개발되고 있다.
이 중에서 전기자동차는 외부로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후, 배터리에 충전된 에너지로 차륜과 결합된 모터를 통해 기계적 에너지인 동력을 얻는다.
충전기능을 이용하는 전기자동차는 초기에 캐패시터(Capacitor)를 충전하기 위한 돌입 전류(Inrush current)를 제어하기 위한 방법이 필요하다.
만약 충전 장치의 캐패시터의 전압과 배터리의 전압 사이의 전압 차가 큰 상태에서 충전 장치와 배터리가 연결되면, 돌입 전류가 흘러 릴레이에 고착되거나, 소자가 파괴되어 화재가 발생할 수 있는 등 소자에 치명적인 영향을 미치게 되어 제품의 수명 단축 및 파손 등 제품의 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있다는 문제점을 갖는다.
한국공개특허공보 제 10-2006-0016455호에서는 하이브리드 전기자동차에서 배터리를 전류원으로 하여 인버터 구동시킬 때 프리차징 릴레이와 저항을 사용하지 않고 돌입전류를 방지하는 장치에 대하여 개시하고 있다.
상기 발명은 회로에서 배터리와 인버터의 캐패시터를 연결하기 전에 인버터를 구동시켜 역기전력이 발생하면, 그 역기전력으로 캐패시터를 충전하여 배터리 전압과 캐패시터의 전압 차가 일정 전압 이하일 때 릴레이를 접속하여, 프리차징 릴레이와 저항을 사용하지 않고 돌입전류를 방지하는 장치에 대해 개시하고 있다.
또한, 한국공개특허공보 제 10-2014-0066360호에서는 (-) 메인 릴레이와 (+) 메인 릴레이를 사용하며 프리차징 릴레이와 저항을 (+) 릴레이와 병렬 접속하여 돌입전류를 방지하는 제어방법에 대하여 개시하고 있다.
상기 발명은 고전압 배터리로 모터를 구동을 위해 캐패시터로 연결되는 과정에서 발생되는 돌입전류를 방지하기 위한 방법으로서 BMS(Battery Management System)에서 프리차징 릴레이와 (-) 메인 릴레이를 순차적으로 온 (On) 하여 링크단의 캐패시터 전압을 우선 충전한 다음, 배터리 전압과 링크단의 캐패시터 전압을 감지하여 링크단의 캐패시터 전압이 배터리 전압의 90% 이하가 될 때 메인 릴레이를 접속하여 돌입전류를 최소화 하는 방법에 대해 기술하고 있다.
상기 발명들은 상시 연결되어 있는 배터리와 인버터로 구성된 차량시스템의 일 실시 예로서, 배터리와 인버터를 연결할 때 링크 캐패시터에 의해 발생하는 돌입전류를 예방하기 위한 것으로, 하나의 제어기(BMS)에서 제어하는 방법에 대해서만 한정되어있다.
상기 발명들과 같이 배터리와 인버터의 캐패시터가 상시 연결되어 있는 경우에는 하나의 제어기(BMS)에서 단 방향으로의 돌입전류 예방을 위한 제어가 쉽게 구현이 가능하다. 그러나 상기 발명들의 경우 배터리가 이상이 없는 경우에 대해서만 적용할 수 있으며, 외부에서 분리와 연결을 반복하는 충전, 방전 장치에서 배터리의 이상 유, 무에 대한 판단과 배터리의 역 접속에 대한 보호는 되지 않는다는 문제점을 가지고 있다. 특히 배터리에서 계통으로 연결되는 양방향 충전, 방전 장치의 경우 충전기와 배터리가 모두 전류원이 될 수 있어 전압 차가 유동적이므로 능동적인 양방향 돌입전류 제어 방법이 필요하다
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 보조 릴레이의 제어를 통해 배터리 팩에 전원을 공급하여 양방향으로의 1차적인 돌입전류를 제한하고, 캐패시터의 충전 전압과 배터리의 전압을 감지하여 배터리의 상태, 고장에 대한 진단, 접속 상태를 확인한다. 모든 상태가 정상일 경우, 충전기의 소프트 스타트 (soft-start) 기능을 이용하여 충전 전압이 배터리 전압에 근접하였을 때 메인 릴레이를 접속시킴으로써, 양방향으로 발생될 수 있는 2차적인 돌입전류를 방지하여 안정성을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 충전기와 배터리가 역 접속 되었을 경우 모든 릴레이 (Relay) 를 오프 (Off) 시키고 경보를 송출하며, 배터리가 과방전 되었을 경우에는 보조 릴레이의 온/오프를 통하여 배터리를 완속 충전 한 다음 일정 전압이 되었을 때 메인 릴레이를 접속시켜 배터리를 정상 충전한다. 보조 릴레이의 온/오프를 통해 보조 릴레이를 제어하지 않을 경우 배터리 임피던스의 변화에 의해 아주 용량이 큰 돌입전류 방지 저항을 필요로 하게 되나, 보조 릴레이를 제어함으로써 돌입전류 방지 저항의 용량을 줄일 수 있으며 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명은 배터리의 충전, 방전 시 돌입전류를 방지하며, 배터리의 이상유무를 판단하고, 배터리의 전압이 일정 전압 이상인 경우에는 배터리를 정상 충전하고, 일정 전압 이하인 경우에는 보조 릴레이를 작동시켜서 배터리의 전압을 원하는 충전 전압으로 충전시킨 후, 메인 릴레이를 작동시켜 배터리를 정상 충전시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 배터리 충전 방법은, 전력 변환부, 캐패시터, 메인 릴레이, 보조 릴레이, 돌입전류 방지 저항 및 제어부를 구비한 충전 시스템의 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법으로서, 상기 캐패시터는 상기 전력 변환부와 병렬 연결되며, 상기 메인 릴레이는 상기 충전 시스템과 배터리 사이의 연결을 단속하며, 상기 보조 릴레이 및 상기 돌입전류 방지 저항은 상기 메인 릴레이와 병렬 연결되고, 상기 보조릴레이와 상기 돌입전류 방지 저항은 직렬 연결되며, 상기 제어부에서: 상기 전력 변환부를 동작시켜 상기 캐패시터를 충전시키는 단계; 상기 보조 릴레이를 온 (On) 시켜 돌입전류를 제한하는 단계; 상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압을 감지하는 단계; 감지된 상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리에 이상이 없다고 판단되는 경우, 상기 배터리의 전압과 같아지도록 상기 캐패시터의 전압을 제어하는 단계; 상기 캐패시터의 전압이 상기 배터리의 전압과 같아졌을 때 상기 메인 릴레이를 온시켜 돌입전류를 제한하는 단계; 상기 보조 릴레이를 오프 (Off) 시키는 단계를 포함하며, 감지된 상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리에 이상이 있다고 판단되는 경우, 상기 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이를 오프시키는 단계; 사용자에게 경보를 송출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 배터리가 과방전된 경우, 상기 보조 릴레이의 온/오프를 반복하여 상기 배터리를 충전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 충전 시스템과 상기 배터리가 역 접속 상태인 경우 및 상기 배터리가 충전이 되지 않는 경우 중 적어도 하나의 경우에 상기 배터리에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 배터리의 충전이 완료되면 상기 메인 릴레이를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이는 스위치, IGBT (Insulated gate bipolar mode transistor), FET (Field effect transistor), 또는 SCR (Silicon controlled rec) 를 포함하며, 상기 돌입전류 방지 저항은 써미스터 (Thermistor) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시형태가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법은, 역 극성 접속을 방지할 수 있으며(사용자에 의해 극성을 반대로 연결하는 경우), 배터리 충전 시 배터리의 고장 진단이 가능하며, 배터리의 고장 진단 후 배터리의 충전이 가능하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은, 양방향(전원에서 부하로, 부하에서 전원으로)으로의 돌입전류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은, 메인 릴레이보다 보조 릴레이를 먼저 온시켜, 캐패시터와 배터리의 전압 차에 의해 발생되는 1차 돌입전류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은, 배터리 전압과 충전 전압을 감지한 후 소정의 배터리 전압에서 메인 릴레이를 접속하여, 2차적인 돌입전류를 방지한 상태에서 배터리의 충전이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은, 부하와 전원 사이에서 양방향으로 작동이 가능하므로 계통연계 (Vehicle to Grid: V2G) 또는 B2B (Battery to Battery) 등의 양방향 시스템에서도 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은, 소프트 스타트 (Soft-start) 기능을 통해 배터리의 임의의 낮은 전압에서도 충전이 가능하며, 전류를 검출하여 충전 초기부터 충전 전류의 제한이 가능하고, 충전 종료 조건 만족 시 릴레이 차단을 통해 배터리의 과충전 방지가 가능하다.
도 1은 종래의 돌입전류 방지 회로의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시스템의 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 돌입전류 방지 및 배터리 고장 진단이 가능한 배터리 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시스템 (200) 의 회로 구성도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시스템 (200) 은 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 돌입전류 방지 회로가 사용될 수도 있다. 충전 시스템 (200) 은 전원 (201), 충전기 (210), 배터리 팩 (220) 을 포함할 수 있다. 충전기 (210) 는 전원 (201) 과 병렬 연결된 전력 변환부 (212) 및 캐패시터 (213) 를 포함할 수 있다. 또한 충전기 (210) 는 캐패시터 (213) 와 배터리 팩 (220) 사이의 연결을 단속하는 메인 릴레이 (214), 메인 릴레이 (214) 와 병렬 연결된 돌입전류 방지 저항 (215) 및 보조 릴레이 (216) 를 포함할 수 있다. 보조 릴레이 (216) 와 메인 릴레이 (214) 는 스위치, IGBT (Insulated gate bipolar mode transistor), FET (Field effect transistor), 또는 SCR (Silicon controlled rec) 등의 스위칭 소자일 수 있으며, 돌입전류 방지 저항 (215) 은 써미스터와 같은 저항 값을 갖는 소자일 수 있다. 돌입전류 방지 저항 (215) 과 보조 릴레이 (216) 는 직렬로 연결되어 있다. 충전기 (210) 는 또한 전력 변환부 (212), 메인 릴레이 (214) 및 보조 릴레이 (216) 를 제어하는 제어부 (217) 를 포함할 수 있다. 제어부 (217) 는 또한 충전기 (210) 의 전압 및 전류를 검출할 수 있다. 배터리 팩 (220) 은 배터리 (221) 및 BMS (Battery Management System) (222) 를 포함할 수 있으며, 충전기 (210) 와 배터리 (221) 사이의 연결은 스위치 (223) 로 단속될 수 있다.
그러나, 본원 발명은 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 전원 (201) 은 교류 또는 직류일 수 있고, 본원 발명은 계통연계와 같이 양방향으로 사용되는 모든 시스템에 적용될 수 있다.
보다 구체적으로, 전원 (201) 이 동작하면, 제어부 (217) 는 보조 릴레이 (216) 를 온시켜 돌입전류 방지 저항 (215) 을 통해 전류가 소정의 값 이하로 흐르게 함으로써 1차 돌입전류를 제한할 수 있다. BMS (222) 는 배터리 팩 (220) 과 연결되는 스위치 (223) 전단의 전압을 감지하여 스위치 (223) 를 온시켜 배터리 (221) 가 충전기 (210) 와 연결되도록 할 수 있다.
제어부 (217) 는 충전기 (210) 의 캐패시터 (213) 의 충전 전압, 전류 및 배터리 (221) 의 전압을 감지함으로써 배터리 (221) 의 상태, 고장에 대한 진단, 접속 상태를 확인할 수 있다. 제어부 (217) 는 배터리 (221) 의 전압이 과방전 상태일 경우 등 필요에 따라 보조 릴레이 (216) 를 온/오프 시키면서 배터리 (221) 를 완속 충전시킴으로써 돌입전류를 방지하여, 돌입전류 방지 저항 (215) 의 파손을 방지함과 동시에 배터리 (221) 의 이상 유/무 및 배터리 (221) 의 역 접속 상태 등을 감지할 수 있다. 제어부 (217) 는 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단될 경우 경보를 발생시키고 충전 시스템 (200) 의 모든 동작을 정지시킬 수 있다.
전력 변환부 (212) 는 저 전압에서 서서히 기동하는 소프트 스타트 (soft-start) 를 통해 충전 전압을 서서히 상승시킬 수 있어, 배터리 (221) 의 초기 전압이 임의의 낮은 전압인 경우에도 충전 전류를 제한하며 배터리 (221) 를 충전시킬 수 있다. 제어부 (217) 는 배터리 팩(220) 의 스위치 (223) 를 온시킨 상태에서 배터리 (221) 의 전압을 감지하여, 캐패시터 (213) 의 충전 전압을 배터리 (221) 의 전압과 비교하여 캐패시터 (213) 의 충전 전압이 목표한 값 이상이 되면 메인 릴레이 (214) 를 온시켜 2차 돌입전류를 제한할 수 있다. 2차 돌입전류를 제한하고 메인 릴레이 (214) 를 온시킨 상태에서 충전하는 동안에, 보조 릴레이 (216) 를 오프시켜 충전기 (210) 와 배터리 (221) 의 분리 등의 급작스런 상황에서 돌입전류 방지 저항 (215) 을 보호할 수 있다. 제어부 (217) 는 충전 조건에 따라 배터리 (221) 가 완전 충전 시 메인 릴레이 (214) 를 오프시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 고장 진단 방법의 순서도이다. 먼저, 사용자는 전원 (201) 을 온시킨다 (단계 310). 전원을 온시킴에 따라 전력 변환부 (212) 가 동작한다 (단계 320). 전력 변환부 (212) 의 동작으로 캐패시터 (213) 가 충전된다. 다음으로, 제어부 (217) 는 보조 릴레이 (216) 를 온시킨다 (단계 330). BMS (222) 는 캐패시터 (213) 의 전압을 감지하여 배터리 팩 (220) 의 스위치 (223) 를 온시킬 수 있도록 전원을 공급한다. 스위치 (223) 가 온됨으로써, 배터리 (221) 와 충전기 (210) 가 연결된다. 돌입전류 방지 저항 (215) 과 직렬로 연결된 보조 릴레이 (216) 를 온시켜 배터리 (221) 로 흐르는 전류가 돌입전류 방지 저항 (215) 을 통해 소정의 값 이하로 흐르게 함으로써, 캐패시터 (213) 의 전압과 배터리 (221) 의 전압 사이의 전압 차에 의해 발생되는 1차 돌입전류를 제한할 수 있다. 다음으로, 제어부 (217) 는 캐패시터 (213) 의 전압 및 배터리 (221) 의 전압을 감지한다 (단계 340). 다음으로, 제어부 (217) 는 배터리 (221) 의 이상 유무를 확인한다 (단계 350). 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우, 단계 300 으로 이동한다. 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우는, 배터리 (221) 와 충전기 (210) 가 역 접속 상태인 경우, 배터리 (221) 가 일정 시간 이상 충전이 되지 않는 경우 또는 과충전이 지속되는 경우 등을 포함한다. 배터리 (221) 가 과방전 상태라고 판단되는 경우, 단계 351 로 이동한다. 배터리 (221) 에 이상이 없다고 판단되는 경우, 단계 360 으로 이동한다.
배터리 (221) 에 이상이 없는 경우, 제어부 (217) 는 배터리 (221) 의 전압과 같아지도록 전력 변환기 (212) 의 충전 전압을 서서히 상승시켜 (soft-start) 배터리 전압과 비슷한 전압 레벨까지 캐패시터 (213) 를 충전시킨다(단계 360). 제어부 (217) 는 캐패시터 (213) 의 전압과 배터리 (221) 의 전압 사이의 전압 차가 소정의 전압 이하가 되도록 충전 전압을 제어할 수 있다. 캐패시터 (213) 의 충전 전압이 배터리 (221) 의 전압과 비슷한 전압 레벨까지 충전된 경우, 제어부 (217) 는 메인 릴레이 (214) 를 온시키고 보조 릴레이 (216) 를 오프시킨다(단계 370). 메인 릴레이 (214) 가 온됨으로써, 배터리 (221) 가 충전된다. 캐패시터 (213) 의 충전 전압과 배터리 (221) 의 전압 차이가 소정 범위 이내일 때 메인 릴레이 (214) 를 접속시킴으로써 배터리 (221) 와 캐패시터 (213) 의 전압 차이에 의해 양방향으로 발생할 수 있는 2차 돌입전류를 방지하여, 회로의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 배터리 (221) 가 충전되는 동안 보조 릴레이 (216) 를 오프시킴으로써, 배터리 (221) 가 충전기 (210) 와 분리되거나 충전이 중지되는 등의 긴급 상황에서 돌입전류 방지 저항 (215) 을 보호할 수 있다.
배터리 (221) 의 이상 유무를 확인한 결과, 배터리 (221) 가 과방전 상태라고 판단되는 경우, 제어부 (217) 는 보조 릴레이 (216) 를 반복하여 온/오프시킨다(단계 351). 보조 릴레이 (216) 의 온/오프를 통하여, 배터리 (221) 는 완속 충전된다(단계 361). 보조 릴레이 (216) 의 온/오프를 통하여 배터리 (221) 의 완속 충전을 개시함으로써 돌입전류를 방지하고, 돌입전류 방지 저항 (215) 의 파손을 방지함과 동시에 배터리 (221) 의 이상 유무를 확인할 수 있다. 또한, 보조 릴레이 (216) 를 온/오프 하지 않을 경우 배터리 임피던스의 변화에 의해 매우 용량이 큰 돌입전류 방지 저항 (215) 을 필요로 하게 되나, 보조 릴레이 (216) 를 제어함으로써 돌입전류 방지 저항 (215) 의 용량을 줄일 수 있으며, 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다. 다음으로, 제어부 (217) 는 배터리 (221) 의 이상 유무를 확인한다(단계 371). 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우, 단계 300 으로 이동한다. 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우는, 배터리 (221) 와 충전기 (210) 가 역 접속 상태인 경우 및/또는 배터리 (221) 의 완속 충전시 일정 시간이 경과하여도 배터리 (221) 가 충전이 되지 않는 경우를 포함할 수 있다. 배터리 (221) 가 정상이라고 판단되는 경우, 단계 370으로 이동한다.
제어부 (217) 는 충전 조건에 따라 배터리 (221) 의 충전이 완료될 경우 메인 릴레이 (214) 를 오프시킨다(단계 380). 제어부 (217) 가 메인 릴레이 (214) 를 오프시킴으로써 배터리 (221) 의 과충전을 방지할 수 있다. 또한, 제어부 (217) 가 메인 릴레이 (214) 를 오프시킴으로써 충전 시스템 (200) 의 동작이 정지된다(단계 390).
한편, 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우, 제어부 (217) 는 경보를 발생시킨다(단계 300). 제어부 (217) 는 경보를 발생시킨 다음, 모든 릴레이를 오프시켜 충전 시스템 (200) 의 동작을 정지시킨다(단계 390). 배터리 (221) 에 이상이 있다고 판단되는 경우 충전 동작을 정지시킴으로써, 충전 시스템 (200) 에 있어서 부품 파손 및 안전 사고를 방지할 수 있다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
또한, 본원에서 사용된 임의의 예시, 또는 임의의 실시형태는 다른 예시들 또는 실시형태들에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석할 필요는 없다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명의 바람직한 실시형태를 다양하게 변경 및 개량할 수 있음이 당업자에게는 자명하다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위와 그 균등물에 상응하는 최광의의 변경 및 개량을 포함한다.
200: 충전 시스템
201: 전원
210: 충전기
212: 전력 변환부
213: 캐패시터
214: 메인 릴레이
215: 돌입전류 방지 저항
216: 보조 릴레이
217: 제어부
220: 배터리 팩
221: 배터리
222: BMS (Battery Management System)
223: 스위치

Claims (5)

  1. 전력 변환부, 캐패시터, 메인 릴레이, 보조 릴레이, 돌입전류 방지 저항 및 제어부를 구비한 충전 시스템을 이용하여, 상기 충전 시스템에 연결되는 배터리를 충전하는 배터리 충전 방법으로서,
    상기 캐패시터는 상기 전력 변환부와 병렬 연결되며,
    상기 메인 릴레이는 상기 충전 시스템과 상기 배터리 사이의 연결을 단속하며,
    상기 보조 릴레이 및 상기 돌입전류 방지 저항은 상기 메인 릴레이와 병렬 연결되고, 상기 보조릴레이와 상기 돌입전류 방지 저항은 직렬 연결되며,
    상기 제어부에서:
    상기 전력 변환부를 동작시켜 상기 캐패시터를 충전시키는 단계;
    상기 보조 릴레이를 온 (On) 시켜 돌입전류를 제한하는 단계;
    상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압을 감지하는 단계;
    감지된 상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리에 이상이 없다고 판단되는 경우, 상기 배터리의 전압과 같아지도록 상기 캐패시터의 전압을 제어하는 단계;
    상기 캐패시터의 전압이 상기 배터리의 전압과 같아졌을 때 상기 메인 릴레이를 온시켜 돌입전류를 제한하는 단계;
    상기 보조 릴레이를 오프 (Off) 시키는 단계를 포함하며,
    감지된 상기 캐패시터의 전압과 상기 배터리의 전압에 기초하여 상기 배터리에 이상이 있다고 판단되는 경우, 상기 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이를 오프시키는 단계;
    사용자에게 경보를 송출하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리가 과방전된 경우, 상기 보조 릴레이의 온/오프를 반복하여 상기 배터리를 충전시키는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 시스템과 상기 배터리가 역 접속 상태인 경우 및 상기 배터리가 충전이 되지 않는 경우 중 적어도 하나의 경우에 상기 배터리에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전이 완료되면 상기 메인 릴레이를 오프시키는 단계를 더 포함하는, 배터리 충전 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 릴레이 및 상기 보조 릴레이는 스위치, IGBT (Insulated gate bipolar mode transistor), FET (Field effect transistor), 또는 SCR (Silicon controlled rec) 를 포함하며,
    상기 돌입전류 방지 저항은 써미스터 (Thermistor) 를 포함하는, 배터리 충전 방법.
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