KR100290320B1 - 재충전 전지의 신속한 충전방법 및 그 스위칭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지를 고속충전하는 방법에 관한 것으로서, 여기에서는 전지의 충전전류가 일정한 전류임펄스로 공급된다. 충전전류에는 전지의 충전상태에 따라 작용하는 서로 다른 다수의 강도가 제공되어 있다. 각 충전전류강도별로 전기화학적 전위경과(U=f(t))내의 전지고유영역이 병렬되어 있고, 각 영역은 전위 표준값에 의하여 그 특징을 가진다. 각 충전전류강도에 해당하는 전위영역은 전류가 이 영역을 통과할때 과도하게 가열되거나, 가스가 생기지 아니하도록 선택한다. 이것은 전지가 충전초에는 매우 강한 전류를 수용할 수 있다는 사실에 근거한 것이다. 전지의 충전상태는 임펄스가 휴지할 때마다 측정되어 기억되고, 전위표준값과 비교된다. 편차가 생긴 때에는 그 영역에 해당하는 전류표준값에 따라 처리된다.

Description

재충전 전지의 신속한 충전방법 및 그 스위칭장치

제1도 및 제1(a)-(c)도는 시판되고 있는 재충전 NiCd 전지를 충전할 때 이론적인 전압경과와 전류경과를 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 의한 방법을 실시하는 회로의 배열을 도시한 블록선도.

제3도는 50℃의 조작온도에서 충전을 시작할 때 사실상의 전압 및 전류경과를 도시한 도면.

제4도는 0℃에서 충전을 시작할 때, 사실상의 전압 및 전류경과를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전지 2 : 최종증폭기

3 : 트리거 4 : 전압 실제값 기억장치

5 : 전류 실제값 기억장치 6 : 전압 실제값 비교기

7 : 박스 8 : 제어논리

9 : RS-플리 플롭 콤비네이션 10 : 적분기

I1,I2,I3 : 충전전류

본 발명은 특허청구범위 제1항의 대개념에 의한 방법과 이 방법을 실시하기 위한 회로배치에 관한 것이다.

공지된 충전장치는 정전압 또는 정전류를 미리 제공한 다음에, 해당 충전전류 또는 전압을 조정하는 원리에 의한다. 이러한 정전압충전에 있어서는 전지에 일정한 충전전압이 인가되고, 대개는 처음에 상당히 강하던 전류가 충전시간이 경과함에 따라 점점 약화된다. 따라서 충전시간이 끝날 무렵에는 전지가 심하게 가열되는 일이 발생되지 않는다. 이로 인하여 전지를 충분히 충전시키려면 상당히 오랜 충전시간이 소요된다. 이른 바, 정전류충전에 있어서는 상대적으로 충전전압이 높은 정전류가 전지로 가해진다. 전지의 전압이 최대값에 도달하면, 충전전류가 차단된다. 이러한 최대전압은 전기화학적압(EMK)과 전지의 내부저항의 강하전압으로 구성된다. 다시 말하면 전류가 차단된 때에도, 전지는 완전히 충전되지 아니한다. 그런데도 불구하고 재충전을 하면 전지가 가열되어 손상을 입게된다. 이러한 이유로 공지된 전지에서는 충전전류를 약 2 암페어로 한정하는데, 이로 인하여 충전시간이 12 내지 24 시간이나 소요된다.

그러나, 전지를 매우 짧은 시간, 예를 들면 1시간내에 충전시키는 이른 바, 고속충전장치도 있다. 여기에서는 완전히 방전된 전지는 처음에는 비교적 강한 전류를 수용한다는 사실을 이용하고 있다. 이와 같은 현상은 내부저항이 적은 NiCd 전지에서 일어난다. 그러나 강한 충전전류가 적시에 차단되지 아니하면, 과충전으로 인하여 온도가 너무 상승하여 가스가 생기게 되기 때문에 전지가 파괴되거나, 적어도 그 수명이 단축될 위험이 있다.

특히, 이러한 종류의 고속충전장치에 있어서는 충전전류를 너무 일찍 차단하면 원하는 충전용량을 얻을 수 없기 때문에 충전전류 또는 충전전압을 차단할 올바른 시점을 찾아야 한다는 문제가 있다. 차단의 기준으로서는 충전시간, 온도 클램프(clamp)전압등을 들 수 있다. 전지가 무전류상태에 있을 때 전압을 측정하는 경우에는 클램프전압을 측정하는 방법이 가장 정확하다. 이것은 공지된 충전장치의 경우에는 충전을 잠시 중단한 사이에 전압을 측정하는 방법으로 실시할 수 있다. 그외에도, 전지의 충전전류를 일정한 전류임펄스로 공급하는 방법도 공지되어 있는데, 이때에는 전류임펄스가 중단된 사이에 클램프전압을 측정 및 관찰한다.

델타 V 장치라고 알려진 이러한 공지된 장치에서는 전지의 전압은 전지의 온도에 크게 의존되며, 전지의 온도가 상승하면 전지의 전압은 하강한다는 특성을 이용하고 있다. 이와 같은 공지된 장치에 있어서는 델타 V가 전압강하를 감지할 수 있도록 짧은 충전시간과 필요한 온도상승을 유지하기 위하여 현저한 과충전도 이용하고 있다는 사실이 알려져 있다. 그러나 전지의 온도가 높을 때 더 강한 전류로 충전을 하면 이러한 전압강하가 너무 일찍 일어난다는 단점이 있다. 이러한 경우에는 전지가 완전히 충전되지 아니한다. 더구나 가열시 발생하는 가스로 인하여 전지의 수명이 크게 단축된다.

또다른 공지의 장치에서는 충전이 끝날 무렵 급속한 전압상승이 기준으로 이용되고 있으며, 이때에는 충전전류가 차단되지 아니하고, 계속적으로 흐르게 된다. 그러므로 충전과정이 끝날 즈음에 온도상승을 효과적으로 저지할 수 있다. 이러한 방법으로 전지를 주의하며 충전할 수 있고 이에 의하여 긴 수명과 높은 충전 사이클수를 보장할 수 있다. 이같은 경우 1.2Ah 전지의 경우 최소 충전시간은 10분으로 되어있다. 그외에도 -10℃ 내지 +60℃의 온도범위 안에서 충전할 수 있다.

본 발명이 과제는 해로운 가열과 이로 인한 가스의 발생없이 충전시간을 더 단축시키고, 더 광범위한 온도범위 안에서도 충전시킬 수 있는 새로운 충전방법을 제공하는 것이다. 무엇보다도 충전장치는 시판되고 있는 어떠한 유형과 크기의 전지에도 사용할 수 있고 특히 자동차용 배터리를 신속히 충전하는데에도 이용할 수 있어야 한다.

본 발명은 또한 전지의 충전전류가 정전류 임펄스의 형태로 공급되는 충전방법에도 관한 것으로서 여기에서는 전류임펄스가 중단된 때에 전지의 클램프전압을 측정하고 예정된 최대차단전압에 도달하면 충전전류가 감소됨으로써 전지가 과도하게 가열되지 아니한다.

본 발명에 의한 방법은 전지의 충전상태에 따라 작용하는 여러 가지 세기의 충전전류를 제공하고, 그때 그때의 충전상태를 전지의 전극에서 전기화학적 전위(EMK)를 측정함으로써 파악하는 것을 특징으로 한다.

각 충전 전류 세기가 전지의 전기화학적 전압 기울기내 특정영역에 해당되어 상측 영역 한계를 초과하는때 각 충전 전류가 차단되고 다음 연결영역의 전류세기가 적용되고 하측 영역한계 아래로 떨어지면 각 충전 전류의 세기(히스테리시스 발생)를 원상으로 회복하도록 하므로써 상기의 본 발명 방법이 달성된다.

전지가 외부의 전류와 전압에 의하여 영향을 받는 공지된 충전방법 및 장치와는 달리, 본 발명에 의한 장치에 있어서는 상기 영역을 통한 충전주기중에 가열이나 가스발생이 일어나지 않도록 하는 영역을 선택할 수 있는 여러 가지 전류와 전압이 전지로 제공된다.

본 발명의 또다른 특징으로서는, 충전과정중, 전류임펄스가 일시적으로 중단되는 때마다 통상적으로 일어나는 전기화학적 전위의 강하가 충분히 충전되지 않은 전지에서의 표적 방전처리에 의해 전류 임펄스 중단중에 보강되는 것이다. 이같은 전류 임펄스 중단시의 방전처리는 10 내지 10,000 오옴의 저항기를 스위칭하므로써 보강된다. 이와 같은 짧은 시간에 행하여지는 전류임펄스 중단시의 방전에 의하여 실제 전기화학적 전압이 더 빨리 도달될 수 있다. 그외에도 이러한 방법에 의하여 이른 바, “메모리효과”(Memory-Effect)라고 알려진 전기 고유의 결정(結晶)이 전지 내에 형성되는 것을 방지한다. 이 메모리효과는 전지의 용량과 그 예상주기수를 저하시키는 것으로 알려져 있다.

본 발명에 의한 방법에 의하면, 충전시간을 5 내지 7분으로 단축시킬 수 있을 뿐 아니라 전지를 -20℃ 와 +80℃ 사이의 온도에서도 사용할 수 있다.

충전전류가 전지에 의하여 완전히 수용되고, 열로 변환되지 아니하기 때문에 처음에는 매우 높은 효율을 제공하면서도 몇분의 1초내의 충전, 측정 및 수정이 행하여져서 매우 절약적으로 충전이 된다.

특별히 절약적으로 충전을 하기 위하여 전류와 세기범위의 수를 임의로 높일 수 있고, 높은 전류영역을 제 1 위치가 아니라, 제 2 위치 또는 다른 위치에 놓거나, 높은 전류영역을 빼버릴 수도 있다. 그러므로, 이러한 방법은 전지를 광전기(photovoltaic)를 통하여 충전하여야 하는 경우에 매우 적합하다.

본 발명에 의한 방법은 배터리 팩(battery pack)을 충전시키는데도 이용할 수 있다. 이와 같이 이용하려면, 해당 파라미터만을 변경시키거나, 적합시키면 된다.

본 발명에 의한 방법 및 장치의 실시예를 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 시판되고 있는 Ni/CD 전지의 전형적인 충전과정을 도시한 것이다. U=f(t)는 전지의 전기화학적 전위(EMK)를 표시하고, I=f(U)는 일정하게 흐르는 충전전류를 나타낸다. 도면에 보는 바와 같이, 서로 다른 세가지의 높은 충전 정전류(constant current)(I1, I2, I3)가 제공된다. 충전전류의 세기는 충전할 전지에 따라 달리 선택한다. 이때에는 완전히 방전된 전지는 충전초에 상당히 높은 전류도 수용할 수 있다는 사실을 이용한다. 이러한 전류는 단락전류의 세기중 최대값으로 할 수 있다. 일실시예에 있어서 전류는 I1=10A, I2=6A, I3=4A 로 되어있다. 이와 같은 전류에는 각각 전기화학적 전압경로(U=f(t))내 전지의 고유영역(단계 1 내지 3)이 배정(할당)된다. 이때, 각 영역은 상측 전압 및 하측 전압으로 경계가 표시된다. 1단계의 영역은 전지가 완전히 방전된 때에는 실제로 0에서 시작하여 세트값(set value) 전위(U1)에서 끝난다. 1단계에 이어서, U1과 근소한 차이만이 있는 하측 세트값전위(U2a)를 가진 2단계가 이어진다. 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이 1단계에서 2단계로의 전이는 연속적으로 행하여지는 것이 아니라, 단계적으로 실행되기 때문에 1단계에서 전류(I1)와 전류(I2)는 교대로 적용된다. 이러한 작용은 제2도에 의하여 더 상세히 설명하기로 한다.

제1도에 도시된 실시예에서 2단계의 영역이 전압이 최대값(U2b)에 도달한 때에 끝나며, 여기에서는 2단계의 전류(I2)가 차단되고, 보상충전의 전류(I3)가 작용하게 된다. 이 영역은 하측 세트값전위(U3a)와 상측 세트값전위(U3b)에 의하여 표시된다. 보상충전(compensation change)은 실제로는 전류(I2)가 차단된 후, 측정된 전지의 전위가 3단계의 세트값전위(U3a)로 줄어든 때에야 비로서 개시된다. 즉, 전지는 아직도 완전히 충전되어 있지 아니하다. 전지의 전위가 다시 세트값전위(U3a)로 떨어지면, 충전전류(I3)가 적용되는 동안 세트값전위(3b)에 도달하기 위해 충전전류(I3)가 차단된 뒤 다시 적용되게 된다. 전위경로(U=f(t))중에서 3단계내의 검게 칠해진 좁은 표시된 영역은 전류(I3)가 전위(U3a, U3b)에 의하여 형성된 히스테레시스(hysterese:이력현상)에 대응하여 개폐되는 것을 의미한다. 제1(a)도 내지 제1(c)도에 도시된 바와 같이 전지의 전위는 값(U3a, U3b) 사이에서 변동되며, 충전시간이 경과함에 따라 스위칭(switching)시간이 점차적으로 증가하게 된다.

전류경로(I=f(t))내 검게 칠해진 좁은 표시된 영역은 보상충전이 전류(I3)가 충전 시간이 길어짐과 더불어 줄어들며, 이는 클럭-임펄스 충전전류(I3)의 충전임펄스의 임펄스시간 제어로 인한 것이다.

충전전류(I3)만으로는 세트값전위(U3b)에 도달하는데 불충분한 경우에, 전지가 아직도 완전히 충전되지 아니한 때에는 전위가 세트값(U2a)에 도달할 때까지 강하될 수 있으며, 이에 의하여 2단계의 충전전류(I2)가 다시 작용하게 되고, 전지는 더욱 높은 전류(I2)로 충전되게 된다. 세트값전위(U2b)에 다시 도달하면, 이전에서와 같이 보상충전으로 다시 전환된다. 이러한 과정은 여러번 반복될 수 있다. 이와 같은 방법으로 2단계내에서도 전이영역이 생길 수 있다.

충전이 진행되는 동안, 세트값전위(U1)로 표시 1단계의 영역에 도달한 후 전기화학적 전위를 충전하는 과정에서 전지가 불완전하게 충전되었기 때문에 다시 세트값전위(U1) 아래로 떨어질 때, 이에 의하여 다시 충전전류(I1)가 작용하고, 충전전류(I2)가 차단되며, 전이영역(1)이 발생된다. 더 강한 충전전류(I1)가 전지의 전위를 임펄스의 지속시간내에 다시 세트값전위(U1) 이상으로 끌어올리고, 이로 인하여 다시 충전전류(I1)가 차단되고, 충전전류(I2)가 작용하게 된다. 그 다음 임펄스 휴지중 전위(U1)가 다시 강하되었음이 밝혀지면, 이러한 과정이 반복된다.

이 과정은 전지의 전위가 임펄스 휴지시 더 이상 세트값전위(U1)이하로 강하되지 아니할 때까지 계속된다.

전이단계내에서는 충전전류의 임펄스가 언제나 2가지 세기의 전류들로 구성되기 때문에, 평균한뒤에는 제1도의 전이단계가 보여주는 바와 같이, 상기 충전전류는 일정하게 감소된다.

예를 들면 부분적으로 방전된 전지를 재충전하고자 하는 경우에는 1단계를 뛰어넘어 곧바로 2단계에서 충전이 시작된다. 실수로 완전히 충전된 전지가 이러한 본 발명 방법으로 작동하는 장치내에 놓여있다고 하면, 몇분의 1초내에 1단계와 2단계를 뛰어넘고 전지는 곧바로 정지단계(3)에 있게된다.

발광다이오드 또는 기타 광학적 표시수단을 이용하여 영역을 나타내는 전위 세트값(U1, U2a, U3a, U3b, U2b)이 표시하게 함으로써 전지의 용량상태를 쉽게 표시할 수 있다.

제2도는 제1도에 도시된 충전기울기를 실시하기 위한 회로의 배치를 도시한 블록선도이다. 도면에서 (1)은 충전하여야 할 전지를 나타낸다. 전지에 필요한 충전전류는 트리거(3)에 의하여 조정되는 최종증폭기(2)를 거쳐 일정하게 공급되기 때문에 일정한 전류임펄스가 공급된다. 이러한 시간주파수는 높게 선택되어 전지가 매우 주의하여 충전될 수 있도록 한다. 시간주파수는 1Hz 와 10KHz 사이일 수 있고 특히 조정할 수 있다. 시간주파수의 임펄스-휴지 비율도 예를 들면, 5:1 과 100:1 사이에서 조정할 수 있다. 즉, 임펄스의 지속시간은 임펄스의 휴지 시간보다 5 내지 100배로 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 전류임펄스가 휴지될 때마다 전치의 충전상태를 나타내는 전기화학적 전위(EMK)가 측정되고, 도선(L1)을 거쳐 전지전압기억장치(4)에 전압의 실제값으로서 공급된다. 이러한 전압의 실제값은 그다음의 임펄스휴지에서 구하여지는 바로 다음의 측정값이 입력될 때까지 기억장치에 기억되어 있다. 따라서 기억장치(4)는 가장 최근 내용으로 계속해서 수정된다.

전류의 실제값도 전술한 바와 같은 방식으로 도선(L2)을 거쳐 전류실제값 기억장치(5)에 공급되고, 바로 다음의 전류공급단계에서 구하여지는 다음 전류의 실제값이 입력될 때까지 기억장치에 저장되어 있다. 전류의 실제값을 기록하기 위해 분로(分路)저항을 이용하여 파악하며, 이 분로저항에서는 상기 전류에 비례하는 전압을 파악하고, 이같은 전압이 전압값으로서 전류실제값기억장치(5)에 공급된다.

전압실제값기억장치(4)와 전류실제값기억장치(5)는 최종증폭기(2)와 함께 동기적으로 작동할 수 있도록 2개의 기억장치(4, 5)는 도선(L3)을 거쳐 트리거(3)에 의하여 교호적으로 즉 하나는 임펄스휴지중에 다른 하나는 전류가 흐르는 단계중에 조정된다. 전압실제값기억장치(4)내에 제공되어 있는 전압실제값비교기(6)는 도선(L4)을 거쳐 세트값과 실제값을 비교할 수 있는 데이터를 공급받는다. 이러한 비교기를 위하여 필요한 전압 및 전류의 세트값은 박스(7)내에 들어있다.

전압의 형태로 존재하는 전류 및 전압의 세트값들은 일정한 전압이 공급되는 분압기를 이용하여 간단한 방법으로 구하여진다.

전압세트값들은 비교기(6)에 안내되고, 비교기의 계수가 파악하고자 하는 전위의 수와 같게 한다. 전압의 실제값은 모든 비교기에 제공된다. 각 비교기의 출력은 RS-플립 플롭 컴비네이션(9)에 공급되고, 이 컴비네이션은 2개의 히스테레시스(2, 3)가 형성되도록 각 영역(1 내지 3단계)을 선택한다.

제1도에 도시된 실시예에 있어서는, 두 개의 세트값 저압(U2a)(U2b)에 의해 히스테리시스(2단계)가 형성되고, 다른 히스테리시스(3단계)는 전압세트값 U3a 및 U3b 에 의해 형성되어 U2a 또는 U3a에서 U2b 또는 U3b로 전지전위가 상승하는 때에는 해당 충전전류(I2 또는 I3)가 적용되고, 반면, U2b 또는 U3b에서 U2a 또는 U3a 로 전지전위가 하강하는 때에는 이들 영역(단계 2 또는 단계 3)에 해당되는 전류 I2 또는 I3가 차단되도록 한다.

각 단계에 해당되는 전류세트값들은 도선(L5)을 거쳐 제어논리(8)에 전달된다. RS-컴비네이션 플립 플롭(9)은 지금 어느단계에 있는가를 제어논리에 전달하기 위하여 디지털신호를 제어논리(8)에 제공한다. 이러한 제어논리(8)에는 충전전류(I2, I3)가 있는 단계 2와 단계 3사이의 해당 커플링(결합)을 만들기 위해 각 단계를 제어하는 멀티플렉서가 포함되어 있다. 이에 의하여 제어논리(8)의 출력에서는 전지에서 필요한 전류세트값이 나타나고, 이 세트값은 적분기(10)에 공급된다. 적분기(10)는 제어논리에서 공급되는 전류세트값을 전류실제값기억장치(5)에 저장되어 있는 전류의 실제값과 비교하고 수정한다.

상기 적분기(10)는 다단식 최종증폭기를 거쳐 전지가 필요로 하는 최대허용충전전류를 제어한다. 최종증폭기(2)는 트리거(3)에 의하여 예비증폭단계를 거쳐 일정하게 작동하기 때문에 정확한 전류임펄스를 얻으며, 이러한 전류임펄스는 예를 들면, 전이단계(1)에서는 2가지 세기의 전류(I1, I2)로 구성되고, 임펄스 지속시간은 일정하다.

이러한 방법에 의한 충전장치는 실제로 전위차계등을 삽입하여 간단한 방법으로 각종전지에 적합시킬 수 있다. 이것은 정확히 말하면 “전극고유충전장치”(electrode specific charging device)라고 말할 수 있다.

제3도 및 제4도는 사실상의 전류-전압도표로서, 전압 곡선(U=f(t))과 전류곡선(I=f(U))은 전지의 온도가 50℃ 또는 0℃ 일 때 그린 것이다. 충전전류(I1 내지 I3)의 세기와 전압세트(set)(U1, U2a, U2b, U3a, U3b)의 크기는 제1도에서와 동일하게 선택하였다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제3도에 도시된 곡선기울기는 실제로 제1도에 도시된 것과 같으며, 다만 제3도에서 5 내지 7분으로 되어있는 충전시간만이 예외이다.

전지는 온도의 고저에 따라 제4도에 도시된 바와 같이 전류를 적게 수용하기 때문에 1단계는 짧은 전이단계(U1)가 경과하는 즉시 충전전류(I2)를 가진 2단계로 넘어간다. 충전전류가 최대전압세트값(U2b)에 도달한 후에는 보상충전의 충전전류(I3)가 충분하지 않기 때문에 그리고 전압(U3a)를 유지시키기 위해 충전전류(I2)가 다시 적용된다. 이러한 방법에 의하여 전이단계(U2)가 생기게 되었다. 본 발명에 의한 방법으로 작동하는 충전장치내에 알칼리성 1차전지를 넣었을 때에도 이 충전장치는 안정하게 재충전할 수 있는 것으로 판명된 것은 놀라운 일이다. 이러한 현상을 더 심층적으로 연구한 결과, 예를 들면 충전할 수 없는 것으로 공표되었던 알칼리-망간 1차전지를 50회에 걸쳐 연속하여 충전 및 방전하고, 50회 충,전방전이 끝난 후에도 그 공칭용량의 75% 정도를 보유하고 있다는 것이 판명되었다. 물론 고속충전을 할 수 없었고, 충전시간은 2 내지 3시간이었다. 많은 연구에 의하여 수은-산화수는 1차전지와 은-산화은 1차전지에서도 이러한 재충전특성이 나타난다는 것이 판명되었다. 이를 위하여는 전지별로 충전장치를 전지에 적합하게 조정할 필요가 있는 것은 물론이다.

본 발명에 의한 방법에 있어서는 공지된 고속충전장치에 비하여 충전장치의 회로기술적 비용이 다소 더 높은 것은 전자부품 등을 IC 회로로 통합시킴으로써 억제할 수 있다. 그러나, 충전시간이 극단적으로 짧거나, 전지를 조심하여 다루거나, 주기수가 많거나, 메모리작용이 방해를 받거나 경우에 따라서는 제거되는 경우에는 언제나 이러한 비용이 소요된다.

전지가 충전장치속에 잘못 넣어지는 것은 충전장치에 전압과 전류를 공급하는 안내선내에, 전지의 전극이 올바르게 되어있는 때에만 작동하는 스위칭 트랜지스터를 배치함으로써 쉽게 방지할 수 있다. 공지된 바로는 완전히 방전된 전지에도 약 0.6 볼트의 전기화학적 잔류전위가 있으며, 이러한 잔류전위를 적당히 보강만 하면, 입력회로내에 있는 스위칭 트랜지스터를 동작시키기에 충분하다. 예를 들면 전지의 양극 사이의 단락으로 인하여 결함이 생긴 전지에는 더 이상 잔류전위가 없기 때문에, 이러한 큰 결함있는 전지는 전술한 방법으로 식별하여 표시되게 할 수 있다. 이때에는 충전과정이 전혀 행하여지지 아니한다.

끝으로 전지의 온도를 제어하기 위하여 예를 들면 센서와 같은 장치를 추가로 제공할 수 있으나, 이것은 온도가 예를 들면 60℃ 이상으로 높을 때 전지를 충전하여야 하는 경우에만 중요하다.

Claims (10)

1. 일정한 전류 임펄스의 형태로 재충전 전지에 충전 전류를 공급하며, 최대 차단 전압에 도달된뒤에 상기 충전 전류가 줄어듦으로써 전지가 과도하게 가열되지 않도록 하고, 전류 임펄스가 휴지인동안 상기 전지의 각 클램프(clamp)전압을 측정하므로써 전지의 개별 충전 상태를 측정하며, 이때, 상기 충전 전류가 상기 전지의 각 충전 상태에 따라 각기 다른 세기의 다수의 충전전류로 구성되고, 상기 각기 다른 세기의 다수의 충전전류 각각에 전지의 전기화학적 전위 기울기 특정영역을 배정(할당)하며, 한 영역의 상측 영역 한계를 지나치므로써 당해 충전 전류를 차단케하고 인접 영역의 충전전류를 적용토록하며, 한 전이 단계에서, 상기 전지의 전기화학적 전압이 첫 번째 충전 단계의 첫 번째 상측 영역 한계 전압에 도달한때 상기 전지로 공급된 충전 전류를 첫 번째 충전단계의 첫 번째 세기 충전 전류로부터 두 번째 충전 단계의 푸 번째 세기 충전전류로 줄이고, 상기 전이 단계에서, 상기 전기화학적 전압이 상기 첫 번째 상측 영역 한계 전압이하로 떨어진때 상기 전지로 공급된 충전 전류를 상기 두 번째 세기의 충전전류로부터 상기 첫 번째 세기의 충전 전류로 증가시키며, 이에 의해서 상기 전이단계에서 상기 전지로 공급된 평균 충전 전류가 상기 첫 번째 세기의 충전 전류와 상기 두 번째 세기의 충전 전류사이 이도록 하고, 상기 전지의 전기화학적 전압이 상기 두 번째 충전단계의 한 하측 영역 한계 전압 이상으로 상승하는때, 상기 두 번째 단계에서 전지로 공급된 충전 전류를 상기 두 번째 세기의 충전 전류로 유지시키고, 그리고 상기 두 번째 단계에서 두 번째 충전 단계 상측 영역 한계 전압이 도달되면 상기 전지로 공급된 충전 전류를 세 번째 단계의 세 번째 세기 충전 전류로 줄이고, 상기 세 번째 단계 하측 및 상측 영역 한계 전압을 고정시키며 상기 세번째 세기의 충전 전류를 사용하고 또한 차단하므로써 상기 세 번째 단계에서 전지로 공급되는 평균 충전 전류가 더욱더 줄어들도록 하는 단계로 구성된 자동차에서 사용되는 바와같은 재충전 전지를 신속하게 충전하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전류 임펄스 휴지시에 표적이된 방전 처리에 의해 각 전류 임펄스 휴지중 충전 처리시에 대개 발생되는 아직 완전히 충전되지 않은 전지내 전기화학적 전압을 낮춤을 강화시키는 단계를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 재충전 전지의 신속한 충전방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 방전 처리가 10 오옴 내지 10,000 오옴 범위의 저항기에서 스위칭하므로써 강화되어짐을 특징으로 하는 재충전 전지의 신속한 충전방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 일정 전류 임펄스가 5:1 내지 100:1 사이의 임펄스 휴지 비로 구성됨을 특징으로 하는 재충전 전지의 신속한 충전방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 첫 번째 세기 충전 전류가 상기 전지의 단락 회로 전류값으로 세트됨을 특징으로 하는 재충전 전지의 신속한 충전방법.
6. 각 전류 임펄스 휴지시에 전지의 전기화학적 전압을 측정하기 위한 수단, 실제 전압 저장장치에 상기 측정된 전기화학적 전압을 저장하기 위한 수단, 상기 측정된 전기화학적 전압을 상기 개별 영역으로 배정된 전압값과 비교하기 위한 비교기 수단, 상기 비교기 수단의 출구에 연결되고 상기 각 실제 전압을 상기 개별 영역으로 배정하기 위한 RS 플리-플롭 컴비네이션, 그리고 상기 개별 영역들을 배정된 전류 세트 값들로 연결시키므로써 상기 논리제어수단의 한 출구에서 실제 전압에 해당하는 전류 세트 값이 나타나도록 하는 논리 제어 수단을 포함함을 특징으로 하는 제5항의 재충전 전지의 신속한 충전방법을 실시하기 위한 스위칭장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 논리 제어 수단으로부터 출력 증폭기로 전달된 전지에 공급되는 전류 세트값을 명령하기 위한 적분기 수단을 더욱더 포함하며, 상기 적분기 수단이 실제 전류를 각 전류 세트 값과 비교하고 상기 펄스 지속시간내에 이를 리세트시킴을 특징으로 하는 스위칭장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 임펄스 지속시간내 클럭-임펄스 충전전류중 실제 전류값을 측정하기 위한 분로 수단, 그리고 상기 임펄스 지속시간동안 실제 전류값 저장장치내에 실제 전류값을 저장하기 위한 수단을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 스위칭장치.
9. 제8항에 있어서, 트리거(trigger)를 더욱더 포함하며, 상기 출력 증폭기가 각기 다른 세기의 충전 전류를 전달시키고, 멀티-단계 증폭기를 포함하며, 상기 출력 증폭기가 상기 트리거에 의해 상기 실제 전압값 저장장치 및 상기 전류 세트값 저장장치와 함께 클럭-임펄스됨을 특징으로 하는 스위칭장치.
10. 제9항에 있어서, 일정 전압 소스(source)에 의해 공급된 전압 분산기를 더욱더 포함하고, 상기 전압과 전류 세트 값이 상기 전압 분산기에 의해 측정되어짐을 특징으로 하는 스위치장치.