用于对电池组进行充电和放电的方法和设备与流程

本发明涉及用于对串联连接的多个电池组（battery）电池（cell）进行充电和放电的方法和设备。

背景技术：
在专用于电池组电池生产的工厂中，两个或三个电池组电池在托盘上被并联连接并且被充电或放电。在此，用于对多个电池进行充电和放电所需要的电源和控制开关电路的数量与包括在托盘中的电池的数量成比例。这种充电和放电方法涉及复杂的电路构造，并且由于难以控制电荷量，所以电池的充电时间和放电时间不一致。这种不一致的充电时间和放电时间使得不可能估计对托盘上的电池完成充电和放电的时间，导致针对充电和放电之后的处理的等待时间，进而生产系统的效率降低。

技术实现要素：
本发明的一个方面提供了一种用于对电池组进行充电和放电的方法和设备，该方法和设备能够容易地控制多个电池组电池的电荷量和充电/放电时间。本发明的另一个方面提供了一种用于对电池组进行充电和放电的方法和设备，该方法和设备能够将包括多个电池组电池的各个托盘的充电/放电时间维持恒定，以减少在充电/放电之后运输所述托盘的叉子（fork）的等待时间，从而提高后续处理的效率。根据本发明的一个方面，提供了一种用于对电池组进行充电和放电的设备，该设备包括：至少一个托盘，该至少一个托盘被设置在用于充电和放电的充电/放电结构中或者从所述充电/放电结构拆除；多个电池组电池，该多个电池组电池被包括在所述至少一个托盘中；以及电力控制系统，该电力控制系统用于通过电力线向被串联连接的所述多个电池组电池提供电力，其中，所述多个电池组电池被串联连接，并且所述电力控制系统控制流过被串联连接的所述多个电池组电池的电流。所述电力控制系统可以通过控制流过被串联连接的电池组电池的电流来调节所述电池组电池的充电/放电时间。所述电力控制系统可以通过对所提供的电力的电压控制来增大或减小施加到所述电池组电池的电流。所述设备还可以包括：被包括在所述至少一个托盘中的每一个托盘中并控制被串联连接的所述电池组电池的充电或放电的控制开关电路。可以按照所述电池组电池为单元进行对所述控制开关电路的公共控制。可以按照所述至少一个托盘为单元进行对所述控制开关电路的公共控制。所述电力控制系统可以通过测量所生成的电流来估计包括在所述托盘中的所述电池组电池的充电完成时间。所述控制开关电路可以包括：降压变换器，该降压变换器包括至少一对晶体管并被构造为利用该对晶体管降低电势；升压变换器，该升压变换器包括与所述至少一对晶体管相同类型的另一对晶体管并被构造为利用所述另一对晶体管增大电势；以及保护电路，该保护电路用于恒定地维持施加到所述降压变换器和所述升压变换器的电压。根据本发明的另一个方面，还提供了一种充电和放电系统，该充电和放电系统包括：至少一个托盘，该至少一个托盘包括串联连接的多个电池组电池；移动单元，该移动单元用于沿着预定路径运输所述至少一个托盘，以对包括在所述至少一个托盘中的所述多个电池组电池进行充电和放电；充电/放电结构，该充电/放电结构包括用于通过电力线向包括在所述至少一个托盘中的所述多个电池组电池提供电力的电力控制系统；以及用于将针对充电和放电运输的所述至少一个托盘放置到所述充电/放电结构的机械结构，其中，所述多个电池组电池被串联连接，并且所述电力控制系统控制流过被串联连接的所述多个电池组电池的电流。所述电力控制系统可以通过控制流过所述电池组电池的电流来调节被串联连接的所述电池组电池的充电/放电时间。所述充电/放电结构还可以包括：被包括在所述至少一个托盘中的每一个托盘中并控制被串联连接的所述电池组电池的充电或放电的控制开关电路。可以按照所述电池组电池为单元进行对所述控制开关电路的公共控制。所述控制开关电路可以按照所述至少一个托盘为单元控制被串联连接的所述电池组电池的充电或放电。所述电力控制系统可以通过对所提供的电力的电压控制来增大或减小施加到所述电池组电池的电流。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于对电池组进行充电和放电的方法，该方法包括以下步骤：连接设置在用于充电和放电的充电/放电结构中或者从所述充电/放电结构拆除的至少一个托盘上的多个电池组电池；通过连接到电力控制系统的电力线向所述多个电池组电池提供电力；控制所提供的电力的电压；以及通过经由对所述电压的控制，控制流过所述电池组电池的电流，来对所述多个电池组电池进行充电或放电，其中，所述多个电池组电池被串联连接。所述方法还可以包括以下步骤：通过控制流过所述电池组电池的电流来调节被串联连接的所述电池组电池的充电/放电时间。所述方法还可以包括以下步骤：通过控制所提供的电力的电压来增大或减小施加到所述电池组电池的电流。附图说明结合附图，根据示例性实施方式的以下描述，本发明的这些和/或其它方面、特征和优点将变得明显并且更容易理解，附图中：图1例示根据本发明的示例性实施方式的充电/放电系统；图2例示对电池组电池进行充电和放电的一般方法；图3例示根据本发明的示例性实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备的构造以及充电和放电方法；图4例示根据本发明的示例性实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备的充电和放电原理；图5例示根据本发明的示例性实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备中包括的控制开关电路的结构；图6例示在对电池组电池进行充电和放电的一般方法中使用的用于充电的开关电路的操作；图7例示在对电池组电池进行充电和放电的一般方法中使用的用于放电的开关电路的操作；以及图8是例示根据本发明的示例性实施方式的对多个电池组电池进行充电和放电的方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以按照许多不同的形式来具体实现，并且不应当被理解为限于这里阐述的示例性实施方式。而且，提供这些示例性实施方式，使得本公开是充分的，并向本领域技术人员全面传达本发明的范围。附图中类似的附图标记表示类似的元件。图1例示根据本发明的示例性实施方式的充电/放电系统。参照图1，根据本实施方式的充电/放电系统包括至少一个托盘110、移动单元130、机械结构150和充电/放电结构170。所述至少一个托盘110包括串联连接的多个电池组电池。移动单元130沿着预定路径运送所述至少一个托盘110，以便对所述至少一个托盘110中包括的多个电池组电池进行充电或放电。在此，移动单元130可以是例如双向传送带。机械结构150可以允许被移动单元130运送的用于充电或放电的所述至少一个托盘被设置在充电/放电结构170中并且在完全充电或放电之后返回到移动单元130。机械结构150可以是例如具有叉子155的堆垛起重机。充电/放电结构170包括用于通过电力线向包括在至少一个托盘中的多个电池组电池提供电力并且进行充电和放电的电力控制系统（PCS）（未示出）。在此，包括在所述至少一个托盘中的多个电池组电池被串联连接。此外，充电/放电结构170可以包括用于控制包括在所述至少一个托盘中的每一个托盘中并被串联连接的多个电池组电池的充电或放电的控制开关电路。在此，控制开关电路的公共控制可以按照多个电池组电池作为单元来进行并且控制所述至少一个托盘中的作为单元串联连接的多个电池组电池的充电或放电。将参照图3详细描述包括在充电/放电结构170中的PCS，并且将参照图5详细描述控制开关电路。根据示例性实施方式的充电/放电系统进行以下操作来进行充电和放电。首先，当未充电或放电的经预处理的电池被双向传送带130运送时，未充电或放电的经预处理的电池被堆垛起重机150的叉子155以托盘为单元运输到充电/放电设施170。在此，叉子155是用于在充电/放电处理中将托盘110返回到传送带130的堆垛起重机150的一部分。在此，托盘110可以包括多个经充电或放电的电池组电池。未充电或放电的经预处理的电池被运输到充电/放电设施170，以基于逐个托盘进行充电或放电。接着，完全充电或放电的电池组电池被各个托盘运输到双向传送带130以进行后续处理。在此，堆垛起重机150的叉子155还用于运输托盘110。图2例示对电池组电池进行充电和放电的一般方法。参照图2，充电/放电设施270可以包括多个电池充电器，例如，电池充电器1210到电池充电器N250。在此，针对在一个电池充电器（例如，电池充电器1210）中设置的托盘215中包括的两个或三个电池组电池220中的每一个设置电源225和控制开关电路230。具体地，在对电池组电池进行充电和放电的一般方法中，所需要的电源225和控制开关电路230的数量与设置在托盘215中的电池组电池220的数量成比例，因而使得充电和放电的控制变得复杂。例如，根据一般的充电和放电方法，对于五十个电池组电池220，需要五十个控制开关电路230和五十个电源225。此外，在对电池组电池进行充电和放电的一般方法中，电池组电池被并联连接并且被充电或放电。在此情况下，控制开关电路230是线性电路，其具有复杂的构造并且难以控制电荷量，使得充电/放电时间不一致。将参照图6和图7描述用于电池组电池被并联连接以进行充电和放电的一般充电和放电方法的控制开关电路230的操作和结构。根据电池组电池被并联连接以进行充电和放电的一般充电和放电方法，不对用于对包括在托盘中的全部电池组电池完成充电或放电的最终时间进行估计，因而，用于在充电或放电之后运输托盘的叉子待机，并且叉子的等待时间导致针对要进行的后续处理效率下降。图3例示根据本发明的示例性实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备的构造以及充电和放电方法。参照图3，估计本实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备包括电力控制系统（PCS）310、至少一个托盘320、多个电池组电池325和公共控制开关电路330。在本实施方式中，包括在所述至少一个托盘320中的多个电池组电池325被串联连接，并且PCS310的结构和控制开关电路330的结构被简化。此外，在本实施方式中，针对各个托盘设置用于控制充电和放电的一个控制开关电路330，并且该设备包括针对电池组电池的充电和放电提供电力的一个PCS310。在此，包括在所述至少一个托盘320中的多个电池组电池325通过+DC或-DC电力线315连接到PCS310。如上所述，在本实施方式中，在充电和放电处理中，包括在所述至少一个托盘320中的多个电池组电池325被串联连接，并且PCS310和控制开关电路330被简化，从而减少叉子的等待时间。各个部件如下进行操作。PCS310通过电力线315向串联连接的多个电池组电池提供电力。PCS310可以控制流过串联连接的多个电池组电池的电流。此外，PCS310可以通过控制提供到电池组电池的电力的电压来增加或减少施加到多个电池组电池的电流。具体地，PCS310升高向串联连接的多个电池组电池提供的电压，以便减少电池组电池的充电/放电时间，从而增加流过电池组电池的电流的量。此外，PCS310降低向串联连接的多个电池组电池提供的电压，以便减少电池组电池的充电/放电时间，从而减少流过电池组电池的电流的量。另外，PCS310控制流过电池组电池的电流，从而调节电池组电池的充电/放电时间。例如，考虑PCS310对包括在三个托盘中的三个电池进行充电或放电并且需要5V电压来对三个电池中的每一个电池进行充电的示例，PCS310提供15V电压以对全部三个电池进行充电。在此，当第一电池完全充电时，需要10V电压以对剩余两个电池进行充电。在此情况下，由于第一电池组电池完全充电，所以PCS310可以将施加到两个电池组电池的电压控制为10V。此外，PCS310测量所生成的电流，从而估计托盘中的电池组电池的充电完成时间。至少一个托盘320被设置在充电/放电结构中或者从充电/放电结构分离以进行充电/放电。所述至少一个托盘320包括串联连接的多个电池组电池325。控制开关电路330被包括在所述至少一个托盘320中的每一个中并控制串联连接的多个电池组电池的充电或放电。所述至少一个托盘320中的每一个可以包括控制开关电路330。在此，按照多个电池组电池作为单元并且逐个托盘地进行对控制开关电路330的公共控制。在此，对控制开关电路330进行公共控制是指单个控制开关电路330对多个电池组电池或者包括在一个托盘中的多个电池组电池具有公共效果的操作。当电池组电池325被完全充电/放电时，控制开关电路330可以切换到导通/截断状态。将在图5中例示根据示例性实施方式的控制开关电路330的结构。图4例示根据本发明的示例性实施方式的用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备的充电和放电原理。参照图4，在用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备中，包括在托盘中的电池组电池被串联连接。在此，被串联连接的电池组电池的组合的相对端子被提供B+和B-电压。随后，当PCS中生成的电流IP被提供到第一电池组电池CellI时，电流IP在短时间内从第一电池组电池CellI流到最后一个电池组电池CellN。在此，在PCS中生成的电流IP与经由第一电池组电池CellI流到最后一个电池组电池CellN的电流IB相同。因而，包括在托盘中的电池组电池的充电时间几乎相同，使得能够估计包括在托盘中的全部电池组电池的充电完成时间。在本实施方式中，测量了PCS中生成的电流，从而估计包括在托盘中的多个电池组电池的充电完成时间。类似地，还可以基于上述原理估计放电完成时间。在此，PCS中生成的电流IP可以被控制开关电路控制。估计本实施方式，可以仅通过调节由一个PCS提供的电流的量，来容易地控制包括在托盘中的全部电池组电池的充电/放电时间。此外，图5例示的控制开关电路的结构允许容易地控制直流电流，从而构造能够向串联连接的多个电池组电池施加电流的串联充电和放电系统。图5例示根据本发明的示例性实施方式的包括在用于对多个电池组电池进行充电和放电的设备中的控制开关电路的结构。参照图5，根据本实施方式的控制开关电路包括降压变换器510、升压变换器530和保护电路550。降压变换器510包括一对晶体管并且可以利用该对晶体管降低电势。当降压变换器510导通时，递降电压施加到串联连接的多个电池的相对端子，从而进行放电。在此，当在图3中开关S1闭合时，降压变换器510导通。升压变换器530包括与用于降压变压器510的晶体管相同类型的另一对晶体管，并且可以利用该另一对晶体管增大电势。当升压变换器530导通时，递升电压施加到串联连接的多个电池的相对端子，从而进行充电。在此，当在图3中开关S2闭合时，升压变换器530导通。在此，降压变换器510和升压变换器530可以被构造为晶体管，例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）或场效应晶体管（FET）。保护电路550将施加到降压变换器510和升压变换器530的电压维持恒定，从而保护控制开关电路以免被提供过电压或过电流。降压变换器510可以对应于图5中的开关S1，并且升压变换器530可以对应于图5中的开关S2。图6例示在对电池组电池进行充电和放电的一般方法中使用的开关电路在充电中的操作，并且图7例示开关电路在放电中的操作。参照图6和图7，例如，当S1导通并且S2截断时电池组电池被充电，而当S1截断并且S2导通时电池组电池被放电。图8是例示根据本发明的示例性实施方式的对多个电池组电池进行充电和放电的方法的流程图。参照图8，在操作810中，根据示例性实施方式的充电/放电系统利用移动单元和机械结构连接至少一个托盘上的多个电池组电池。在此，所述至少一个托盘被设置在充电/放电结构中或者从充电/放电结构分离以进行充电/放电。在操作820中，充电/放电系统通过连接到PCS的电力线向串联连接的多个电池组电池提供电力。随后，在操作830中，充电/放电系统控制流过多个电池组电池的电流并且对电池组电池进行充电或放电。在此，PCS可以增加流到电池组电池的电流的量，以便减少电池组电池的充电/放电时间，或者降低流过电池组电池的电流的量，以便增大充电/放电时间。另外，PCS可以控制所提供的电力的电压，从而增大或减小施加到电池组电池的电流的量。另外，PCS可以控制流过电池组电池的电流，从而调节电池组电池的充电/放电时间。本发明的上述示例性实施方式可以被记录在包括用于实现由计算机具体实现的各种操作的程序指令的非临时性计算机可读介质中。这些介质还可以独立地或者与程序指令一起包括数据文件、数据结构等。这些介质和程序指令可以是为了本发明的目的而特别设计和构建的，或者可以是计算机软件领域技术人员公知并且可用的类型。非临时性计算机可读介质的示例包括诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质、诸如CD-ROM盘和DVD的光学介质、诸如光磁盘的磁光介质以及诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、闪存存储器的特别构造为存储和执行程序指令的硬件装置等。程序指令的示例包括诸如由编译器生成的机器代码和包含可被计算机利用解释器执行的更高级别的代码的文件这两者。所描述的硬件装置可以构造为充当一个或更多个软件模块，以便执行本发明的上述示例性实施方式的操作，反之亦然。根据本发明的一个方面，流过串联连接的多个电池组电池的电流被控制，从而容易地控制电池组电池的电荷量和充电/放电时间。根据本发明的另一个方面，用于控制充电/放电的控制开关电路被构造为新类型，而不是线性电路，从而简化控制开关电路的构造。根据本发明的又一个方面，包括在托盘中的多个电池被串联连接，以使得各个托盘的充电/放电时间统一，从而减少在充电/放电之后用于处理的等待时间并且改进整个处理的效率。尽管已经示出和描述了本发明的几个示例性实施方式，但是本发明不限于所描述的示例性实施方式。相反，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对这些示例性实施方式进行修改，本发明的范围由权利要求及其等效物限定。相关申请的交叉引用本申请要求2012年3月22日在韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2012-0029459的优先权权益，通过引用将其公开并入本文。