KR100317065B1 - 재충전형전기에너지축전지의충전장치 - Google Patents

Abstract

충전기(1)가 다수의 미산 충전회로(3.1 내지 3.n)을 포함하며, 이들 각각은 한 그룹의 셀(2.1 내지 2.n)로 구성된 축전지(2)에 연결된다.

이같은 배지로서 축전지(2)는 완전히 충전될 수 있으며 가장낮은 최대 용량을 갖는 셀 또는 셀들에게 손상을 입힐 위험을 크게 줄이게 한다.

축전기의 충전으로의 적용

Description

재충전형 전기에너지 축전지의 충전장치

본 발명은 다수의 1차 전지로 구성되는 재충전형 전기에너지 축전지를 충전하기 위한 재충전형 전기에너지 축전지의 충전장치에 관한 것이다.

다음의 설명을 간명하게 하기 위하여 "충전기" 및 "축전지"라는 용어는 각각 이러한 장치 및 재충전형 전기에너지 축전지를 나타내기 위하여 사용키로 한다.

또한 같은 이유로 이러한 축전지의 충전이라는 설명은 축전지를 얼마동안 사용한 후 이에 의하여 공급된 전기에너지를 회복할 목적으로 수행되는 작동을 나타내나 이러한 작동은 축전지의 재충전이라는 내용으로 설명되기도 할 것이다.

통상 축전지의 "용량"이라는 용어는 암페어^●시(Amp^●h)로 나타내는 크기, 즉 공칭용량을 나타내며 이는 완전히 충전된 후 축전지가 어느 주어진 조건에서 이론적으로 회복하는 전기에너지의 양을 나타낸다. 따라서, 이러한 관점에서 어느 주어진 축전지의 용량은 고정값을 갖는다.

그러나, 다음의 설명에 있어서, "용량"이라는 용어는 축전지가 어느 주어진 순간에 회복할 수 있는 전기에너지의 양을 나타내는 크기를 나타내는데 사용될 것이며, 이로써 용량은 축전지가 완전히 충전되거나 완전히 방전되었을 때의 값인 축전지의 공칭용량과는 다를 수 있는 최대값과 제로값사이에서 변화한다.

축전지의 충전은 잘 알려진 여러 가지 방법에 의하여 수행될 수 있으며 본문에서는 그 전부가 설명되지는 않을 것이다.

주로 사용되는 이들 방법중의 하나에 따라서, 충전은 명백히 구분되는 두 연속단계로 수행된다.

이들 단계에서 제1단계중에, 충전기는 일정한 크기 I1을 갖는 전류 Ia를 축전지에 공급하는 바, 이러한 크기는 축전지의 공칭용량과 이 축전지가 방전된 후 이를 완전히 충전하는데 소요되는 최대허용시간에 따라 선택된다. 예를 들어, 200 암페어^●시의 공칭용량을 갖는 축전지를 충전하는데 10시간이 소요된다고 가정할 때 크기 I1의 선택된 값은 20 암페어가 될것이다. 그러나, 이러한 크기 I1은 어느경우에 있어서나 축전지의 제조자에 의하여 설정된 최대값을 넘지 않아야 하며, 그렇지 않으면 축전지가 손상될 위험이 있다.

축전지 양 단자의 전압 Ua가 규칙적으로 증가하는 이러한 제1단계는 상기 전압 Ua가 축전지 제조자에 의하여 설정된 값 U1에 이르를 때 종료되어야 한다.

이러한 제1단계의 종료시에도 아직 완료되지 않은 축전지의 충전은 제2단계중에 종료되며, 이러한 제2단계중에 충전기는 축전지 양 단자의 전압 Ua를 상기 값 U1으로 유지한다.

그리고 전류 Ia는 축전지의 용량이 최대값에 이르렀을 때 가장 약하게 될 때까지 낮아진다.

이러한 방법을 수행하는 충전기는 축전지 양 단자에 걸리는 전압이 상기 언급된 값 U1 이하인 동안에 상기 언급된 크기 I1을 갖는 정전류를 공급할 수 있게 구성되어 축전지 양 단자의 이러한 전압이 상기 값 Ul을 넘지않도록 하는 소오스로 구성된다.

또한 자주 사용되는 다른 방법에 따라서, 축전지의 충전은 단일단계에서 그 크기가 이 축전지의 용량증가중에 용량이 그 최대값에 이르렀을 때의 매우 낮은 값으로 점진적으로 감소하는 전류 Ia를 축전지에 공급함으로서 수행되며, 이러한 시간중에 축전지의 양 단자의 전압 Ua은 상기 언급된 값 U1까지 증가한다.

이러한 방법을 수행하는 충전기는 값 Ul을 가지고 내부저항을 갖는 무부하전압을 공급할 수 있도록 구성된 전압소오스로 구성되어 이 전압소오스가 공급할 수 있는 최대전류의 크기는 값 I1을 갖는다.

축전지의 양 단자의 전압 Ua는 이러한 값 U1을 넘지 않아야 하며, 만약 그렇지 않으면 축전지의 손상위험이 있고 그 사용수명이 단축될 수 있다. 그러나, 이 값 U1은 축전지의 충전중 이러한 축전지의 온도에 따라 크게 달라진다.

따라서, 공지의 충전기는 대개 축전지의 온도에 따라서 이 값 U1을 조절하기 위한 수단을 포함하며, 이 수단은 간단한 수동형이거나 자동형이고 자동형인 경우 축전지내에 구성된 하나 또는 수 개의 온도측정감지기를 포함한다.

가장 간단한 공지의 충전기에 있어서, 값 U1은 고정되어 있다. 즉, 이는 온도에 따라서 축전지가 불완전하게 충전되거나 손상의 위험이 있음을 의미한다.

실제로 축전지의 여러 단위전지(cell)는 결코 모두 동일한 최대용량을 갖지 않는 것으로 알려져 있다. 환언컨데, 축전지의 충전중 그리고 이후의 회복과정중에 이들 각 전지가 저장하는 최대전기에너지량은 실질적으로 결코 동일하지 않다. 이는 이들 전지의 최대용량을 결정하는 파라메타, 예를 들어 이들 전지의 활성물질의 분량 또는 화학조성이 각 전지 마다 엄격히 동일하게 이들 전지를 제조하는 것이 불가능하기 때문이다. 더욱이, 이들 파라메타의 일부는 시간 또는 온도에 따라 달라질 수 있다.

또한, 이러한 전지가 완전히 충전되었을 때, 즉 그 용량이 최대값에 이르렀을 때 축전지의 전지를 통하여 계속하여 많은 전류를 흐르도록 하는것은 바람직하지 않은 것으로 알려져 있는 바, 그 이유는 이러한 전류가 전지를 손상시킬 수 있는 화학적이거나 물리적인 현상을 만들어내기 때문이다. 이러한 경우에 있어서 전지의 손상도는 이를 통하여 흐르는 전류의 크기에 따라 증가하며, 특히 이러한 손상은 그 최대용량을 더욱 줄이는 결과를 가져온다.

축전지가 공지의 충전기에 의하여 충전될 때, 어떠한 충전방법이 이러한 장치에 이용되든지 간에, 동일한 전류가 이러한 축전지의 모든 전지를 통하여 흐르는 것이 명백하다. 따라서, 그 최대용량이 가장 낮은 축전지의 전지가 다른 전지는 아직 최대용량에 도달하지 않았는 싯점에 이러한 최대 용량에 이르게 된다. 일반적으로 이러한 시기를 측정하는 것이 불가능하므로 축전지의 층전전류는 전지가 최대용량에 이른 후에도 계속하여 가장 낮은 최대용량을 갖는 전지를 통하여 흐르게 된다. 따라서 이 전지는 이러한 전류에 의하여 손상되기 쉽다. 더욱이, 이러한 전지에 대한 손상가능성은 특히 그 최대용량의 감소결과를 가져오게 되므로 축전지가 충전될 때 마다 이 전지는 조금씩 나빠져서 결국은 완전히 파괴되어 전체 축전지가 파손되도록 한다.

이들 결점은 축전지의 전지의 수가 많아지면 많을 수록 더욱 심각하게 된다.

예를 들어 상기 언급된 제1방법을 수행하는 충전기에 의하여 충전되는 납축전지의 경우를 예로 들어 본다.

이러한 축전지의 경우, 예를 들어 상기 한정된 값 U1는 단위전지당 2.5 볼트로 설정된다. 만약 이 축전지가 60개의 전지로 이루어졌다면, 이 값 Ul은 다음과 같을 것이다.

Ul = 60 × 2.5 볼트 = 150 볼트

60개 전지중의 하나를 다른 59개의 전지와 구분하기 위하여 전지 Ex라 하고, 이 전지가 다른 전지의 각 최대용량보다 작은 최대용량을 가지며, 나머지 다른 전지들의 최대용량이 모두 같다고 가정하자.

이 축전지를 충전하는 제1단계중에, t1으로 나타내는 어느 순간에 다른 각 전지들의 단자의 전압이 2.5 볼트에 이르기 전에 전지 Ex의 양 단자의 전압은 값 2.5 볼트에 이르게 된다.

또한, 이러한 순간 t1에 전지 Ex를 제외한 다른 각 59개 전지의 양단자의 전압은 단지 2.3 볼트의 값만을 갖는다고 가정하자.

이와 같은 경우, 어느 순간 tl에서 축전지의 양 단자의 전압 Ua는 다음과 같다.

Ua = 59 ×2.3 볼트 + 2.5 볼트 = 138.2 볼트

따라서, 충전기는 축전지를 충전하는 제1단계를 중단하지 않고 물론 전지 Ex를 포함하는 축전지의 전지를 통하여 계속 흐르는 전류의 크기는 일정하게 유지된다. 이들 각 전지의 양단 전압은 계속 증가하고 전지 Ex의 용량이 그 최대값에 이르렀을 때 전지 Ex의 양 단자 전압은 2.7 볼트의 값에서 매우 신속히 안정화될 것이다.

축전지의 양 단자의 전압 Ua가 순간 t2로 나타내는 어느 순간에 상기 언급된 150 볼트의 값에 도달하고 충전기가 축전지의 제1충전단계를 중단할때, 전지 Ex를 제외한 나머지 59개의 각 전지의 양 단자의 전압은 다음과 같을 것이다.

이러한 예의 경우와 같이, 납축전지가 정전류로 충전될 때, 각 전지의 양 단자의 전압증가율은 시간에 대하여 일정하지 않으나, 상기 전압이 2.5 볼트의 값에 접근할 때 매우 낮아지도록 전압의 증가에 따라 전압증가율이 감소하는 것이 잘 알려져 있다. 따라서, 전지 Ex를 제외한 축전지의 모든 전지의 양 단자 전압이 2.3 볼트일 때의 순간 tl과 상기 전압이 거의 2.5 볼트일 때의 순간 t2사이에는 상당히 긴 시간이 필요함을 이해할 것이다.

따라서, 전지 Ex의 용량이 그 최대값이 도달한 후 아주 긴 시간동안 이를 통하여 계속하여 흐르는 많은 전류에 의하여 전지 Ex는 손상될 위험이 크다.

실제로, 축전지의 여러 전지의 최대용량은 전지마다 같지 않으므로 하나의 전지만이 손상의 위험이 있다고 할 수 없으며 최대용량이 비교적 낮고 축전지를 충전하는 제1단계의 종료전에 전압이 2.5볼트에 도달하는 전지는 모두 손상의 위험이 있다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은 축전지를 구성하는 전지, 즉 단위전지중의 일부가 다른 전지의 최대용량 보다 낮은 최대용량을 갖는 경우 이러한 축전지의 충전중에 축전지의 손상위험을 줄이거나 완전히 배제하는 축전지의 충전장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 다수의 제1전지로 구성되는 전기에너지 축전지의 충전장치에 의하여 달성될 수 있는 바, 이 장치가 상기 전지의 한 그룹을 충전하기 위한 다수의 제2불연속 충전회로로 구성되고 상기 각 그룹이 적어도 하나의 상기 전지로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 충전기(1)를 보인 것으로, 이는 축전지(2)를 충전하기 위한 것이다.

이후 명백하게 되는 바와 같이, 축전지(2)의 전지는 각각 동일한 수의 전지를 갖는 전지그룹(2.1-2.n)으로 나누어져 있다.

제1도에서는 처음의 두 전지그룹(2.1)(2.2)과 최종의 전지그룹(2.n)만을 도시하였다.

같은 그룹내의 모든 전지는 서로 직렬로 연결되어 있다.

각 전지그룹(2.1-2.n)은 축전지(2)의 외부로부터 접근할 수 있으며 최초 전지의 양극단자에 연결된 제1단자와, 역시 축전지(2)의 외부로부터 접근할 수 있으고 최종 전지의 음극단자에 연결된 제2단자를 갖는다. 물론 각 제1단자와 제2단자는 이들 단자가 속하는 그룹의 각 양극단자와 음극단자를 구성하며 이들은 상기 전지그룹과 동일한 부호에 문자 a와 b를 붙여 표시하였다.

제1전지그룹(2.1)의 양극단자(2.la)와 최종 전지그룹(2.n)의 음극단자(2.nb)는 각각 축전지(2)의 양극단자와 음극단자를 구성한다.

최종 전지그룹(2.n)의 음극단자를 제외하고 각 전지그룹의 음극단자는 다음 전지그룹의 양극단자에 연결되어 축전지(2)의 모든 전지가 축전지(2)의 양극단자(2.la)와 음극단자(2.nb)사이에서 직렬로 연결된다.

충전기(1)는 축전지(2)의 전지그룹(2.1-2.n)중 하나를 충전할 수 있게 된 다수의 불연속 충전회로로 구성된다. 이러한 충전회로는 그 전체를 부호 3으로 표시하였다. 이들 충전회로 각각에는 부호 3.1-3.n을 붙였으며 각 충전회로의 부호중에서 두번째 자리수의 부호는 충전하고자 하는 축전지(2)의 전지그룹의 부호와 동일하게 표시하였다.

각 충전회로(3.1-3.n)는 변압기와 이 변압기의 2차권선에 연결된 정류회로로 구성된다. 이들 변압기와 정류회로는 각각 부호 4.1-4.n 및 부호 5.1-5.n로 표시하였으며, 이들 각 변압기와 각 정류회로의 부호에서 두번째자리수의 부호는 이들이 구성하는 충전회로의 부호와 일치한다.

변압기(4.1-4.n)의 1차권선은 모두 모든 충전회로(3.1-3.n)에 공통인 입력(3a)(3b)에 병렬로 연결되며, 이들 입력은 교류전압 U6을 발생하는 소오스(6)의 출력(6a)(6b)에 연결된다.

정류회로(5.1-5.n)는 이들이 전문가에게 잘 알려진 정류회로와 동일한 형태이므로 상세히 설명치는 않을 것이다. 간단히 설명컨데, 어떠한 형태의 정류회로에 있어서는 이들이 연결되는 변압기의 2차권선에 중간탭을 내는 것이 필요한 경우도 있다. 이러한 경우를 도시하지 않았다.

부호 +로 보인 각 정류회로(5.1-5.n)의 포지티브 출력은 이러한 정류회로가 일부를 구성하는 충전회로의 포지티브 출력을 구성하며 이러한 포지티브 출력에는 충전회로와 동일한 부호에 부호 a를 붙여 표시하였다. 마찬가지로, 부호 -로 보인 각 정류회로(5.1-5.n)의 네거티브 출력은 이러한 정류회로가 일부를 구성하는 충전회로의 네거티브 출력을 구성하며 이러한 네거티브 출력에는 충전회로와 동일한 부호에 부호 b를 붙여 표시하였다.

각 충전회로(3.1-3.N)는 상기 언급된 바와 같이 축전지(2)의 전지그룹(2.1-2.n)중의 하나를 충전할 수 있게 되어 있으므로 이들 충전회로(3.1-3.n)의 각출력(3.la-3.na)과 각 출력(3.1b-3.nb)는 동일한 두번째 자리수와 부호로 표시된 축전지(2)의 단자에 연결된다.

어떤 경우에 있어서, 축전지(2)를 구성하는 전지그룹은 내부연결부를 통하여 서로 직렬로 연결된다. 이들 각 연결부는 축전지의 외부로부터 접근할 수 있는 단일단자에 연결된다. 환언컨데, 최종 전지그룹을 제외하고 제1도의 예에서는 분리된 각 전지그룹의 음극단자와 다음 전지그룹의 양극단자는 두 전지그룹에 공통인 단 하나의 동일한 단자를 형성한다.

이러한 경우에 있어서, 도시하지는 않았으나, 최종 충전회로의 음극단자는 제외하고 각 충전회로(3.1-3.n)의 음극단자와 다음 충전회로의 양극단자는 모두 이들 두 회로가 각각 충전되어야 하는 두 전지그룹에 공통인 축전지의 단자에 연결된다.

이러한 연결은 별도의 두 도선 또는 단일도선에 의하여 이루어질 수 있으며, 최종 충전회로의 음극단자는 제외하고 각 충전회로(3.1-3.n)의 음극단자는 충전기(1)내의 다음 충전회로의 양극단자에 연결된다.

충전기(1)아 축전지(2)사이의 여러 연결부는 충전기(1)와 축전지(2)가 예를 들어 고정된 부동의 시설물에 영구적으로 서로 근접하여 배치되거나 또는 이들이 차량에 설치될 때 고정될 수 있다. 또한 이들 여러 연결부는 예를 들어 충전기(1)가 고정되고 예를 들어 차량과 같은 가동장치의 일부를 구성하는 축전지를 충전할 수 있게 되어 있을 때 분리가능하게 구성될 수도 있다.

또한 교류전압 소오스(6)가 생략되고 변압기(4.1-4.n)의 1차측이 전기에너지공급원, 예를 들어 메인전원에 고정적으로 또는 분리가능하게 연결될 수 있다. 그러나, 이러한 전원으로부터 공급되는 교류전원의 주파수는 대개 예를 들어 50Hz-60Hz 정도로 매우 낮으므로 변압기(4.1-4.n)의 크기가 아주 대형화되어야 한다. 이러한 이유로, 10-20kHz 정도 또는 그 이상으로 비교적 높은 주파수의 교류전압을 발생하는 발전기 형태의 소오스(6)를 제공하는 것이 유리하다. 이 정도 크기의 주파수에서 어느 주어진 전력을 전달하기 위한 변압기의 크기는 매우 작고 그 제조가격도 저렴한 것이 알려져있다. 이러한 소오스의 예에 대하여서는 이후 상세히 설명될 것이다.

제1도의 충전기(1)는 축전지(2)의 전지그룹(2.1-2.n)을 충전하기 위한 공지의 방법을 실현할 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 언급된 제2충전방법에 따라 작동하는 충전기(1)의 경우 각 충전회로(3.1-3.n)에 의하여 공급되는 무부하전압이 Ul/n(여기에서, U1은 축전지 2의 제조자에 의하여 특정되는 상기 언급된 값이고, n은 전지그룹 2.1-2.n의 수를 나타낸다)의 값을 가지고 각 충전회로(3.1-3.n)에 의하여 공급될 수 있는 최대전류가 축전지(2)의 최대용량과 충전허용시간에 따라 선택되며 충전작동 초기에 축전지(2)에 공급되는 것이 바람직한 최대전류와 같도록 변압기(4.1-4.n) 및 정류회로(5.1-5.n) 그리고 필요한 경우 소오스(6)를 구성할 수 있다.

이러한 방법으로 충전기(1)가 구성될 때, 축전지(2)의 충전초기에 각 전지그룹(2.1-2.n)에 공급되는 전류의 크기와 그 양 단자에 걸리는 전압은 이 순간에서 이러한 전지그룹의 용량에 따라 좌우되는 값을 가지며, 이러한 전류이 크기는 모두크고 전압은 용량이 낮으므로 모두 낮다. 이러한 용량이 증가함에 따라, 이 전지그룹의 충전전류는 감소하고 다른 전지그룹의 용량에 관계없이 그 양 단자의 전압은 U1/n의 값까지 증가한다.

제1도의 충전기(1)아 같은 충전기에 의하여 축전지를 충전할 수 있는 상기 언급된 제1방법에 의하여 충전되는 납축전지가 60개의 전지로 구성되고, 60개의 전지가 한 그룹에 6개의 전지로 구성되어 10개의 그룹으로 나누어진 예를 다시 들기로 한다. 이와 같은 경우 상기 언급된 값 Ul/n은 다음과 같다.

150 볼트/10 = 15 볼트

이제, 전지그룹 G로 나타내는 이들 10개 전지그룹중의 하나에 있어서, 전지그룹 G의 다른 5개의 전지와 구별토록 전지 Ex로 나타내는 6개의 전지중의 하나가 이들 다른 전지의 각 최대용량보다 낮은 최대용량을 가지고 다른 전지들의 최대용량은 동일한 것으로 가정한다.

전지그룹 G의 제1충전단계는 상기 예에서 설명한 것과 유사한 방법으로 수행되나, 이 예의 경우에 있어서, 전지 Ex의 양단자의 전압은 t1으로 나타내는 순간에 2.5 볼트의 값에 도달할 때, 전지그룹 G의 양 단자의 전압 Ug는 다음과 같다.

Ug = 5 ×2.3 볼트 + 2.5 볼트 = 14 볼트

또한, t2로 나타내는 어느 순간에 전압 Ug가 상기 업급된 15 볼트의 값에 도달하고, 이전의 예와 같이 전지 Ex의 양 단자의 전압이 2.7 볼트에 도달하였을 때,전지 Ex를 제외한 다른 5개 각 전지의 양 단자의 전압은 다음과 같을 것이다.

다시 언급컨데, 전지의 양 단자 전압의 증가율은 이러한 전압이 비교적 낮을 때는 매우 높고 이 전압이 2.5 볼트에 가까워질 때 현저히 낮아진다.

따라서, 이러한 예에서는 순간 t1과 t2사이의 시간이 축전지가 공지의 충전기에 의하여 충전되는 상기 언급된 예의 경우보다 매우 짧다.

따라서, 축전지가 본 발명에 따른 충전기에 의하여 충전될 때, 다른 전지보다 낮은 용량을 갖는 전지가 손상될 수 있는 위험성과 이러한 전지의 손상정도는 이러한 축전지가 공지의 충전기로 충전되는 경우보다 매우 낮고 그 사용수명이 현저히 증가한다. 공지의 충전기에 대한 본 발명에 따른 충전기의 잇점은 본 발명이 서로 연속되지 않고 축전지의 전지그룹을 각각 충전할 수 있게 된 충전회로를 포함하는 것에 기인하고 있다.

축전지의 사용수명이 기능한 길어야 하는 것이 중요한 경우, 본 발명에 따른 충전기는 축전지의 전지와 같이 많은 수의 충전회로를 갖도록 구성될 수 있다. 이와 같은 경우 물론 상기 언급된 전지그룹은 단 하나의 단일전지로 구성될 것이다. 이러한 경우를 도시하지는 않았다.

제2도는 본 발명에 따른 충전기(11)의 실시형태를 보인 것이다.

제1도의 충전기(1)와 같이, 이 충전기(11)는 축전지(2)를 충전토록 되어 있으며, 이 축전지의 전지는 n개의 그룹으로 나누어져 있다. 비록 제2도에서는 전지그룹이 별도로 도시되지는 않았으나, 이후 이들은 제1도와 동일하게 부호 2.1-2.n으로 표시하였다.

이후 상세히 설명되는 바와 같이, 축전지(2)는 충전기(11)에 영구적으로 연결될 필요는 없다.

제1도의 충전기(1)와 마찬가지로, 충전기(11)는 축전지(2)의 전지그룹중 하나를 충전할 수 있게 된 불연속 충전회로로 구성된다. 제1도의 충전기(1)와 같은 동일한 부호 3.1-3.n로 나타낸 이들 충전회로는 제1도의 충전회로와 동일하므로 다시 상세히 설명하지는 않을 것이다. 축전지(2)의 여러전지그룹의 단자에 대한 이들의 연결구성도 제1도와 동일하다.

충전기(11)는 예를 들어 메인 전원과 같이 교류전압을 공급하는 전기에너지 공급네트워크에 연결되는 두개의 입력단자(11a)(11b)와, 두 입력(12a)(12b)이 각각 이들 단자(11a)(11b)에 연결되는 정류기(12)로 구성된다. 이 실시예에 있어서, 정류기(12)가 단자(11a)(11b)를 통하여 연결되는 전원은 단상전원이며 정류기(12)는 이에 상응하게 구성된다. 그러나 이 전원은 예를 들어 3상과 같은 다상전원으로 구성될 수 있으며 이와 같은 경우 정류기(12)도 이에 상응하게 구성되고 충전기(11)의 입력단자의 수도 이러한 전원의 도선수에 맞추어 구성됨을 알 수 있을 것이다.

정류기(12)는 전문가에게 잘 알려진 여러 가지 정류기중의 하나로 구성될 수 있으므로 상세히 설명하지는 않을 것이다. 간단히 요약컨데, 이 정류기는 그 포지티브 출력(12c)과 네거티브 출력(12d)사이에 그 맥동율이 그 구조에 따라 달라지고 저역필터의 구성여부에 따라 달라지는 정류전압 U12을 발생한다.

정류기(12)의 출력(12c)(12d)은 전압조절기(13)의 입력(13a)(13b)에 연결된다. 이 전압조절기(13)는 그 입력(13a)(13b)에 인가된 전압으로부터 제어입력(13e)으로 수신되는 조절신호의 값에 따라 달라지는 안정된 직류전압을 그 출력(13c)(13d)으로 발생토록 구성된다. 이러한 조절신호는 이후 상세히 설명된다.

전압조절기(13)의 출력(13c)(13d)는 컨버터(14)의 입력(l4a)(l4b)에 연결되며 이 컨버터는 그 값이 전압 U13의 값에 따라 달라지는 교류전압 U14를 그 출력(14c)(14d)에 공급토록 구성되어 있다.

모든 충전회로(3.1-3.n)의 입력은 컨버터(14)의 출력(14c)(14d)에 병렬로 연결된다.

또한 컨버터(14)에는 출력(14e)이 구성되어 있으며, 이는 그 출력(14e)에서 전류 I14의 크기를 나타내는 측정신호 S14를 발생토록 구성되고 이 신호는 충전회로(3.1-3.n)에 공급된다.

또한 충전기(11)는 각각 컨버터(14)의 출력(14e)과 이후 상세히 설명되는 기준신호 R1를 공급하는 소오스(도시하지 않았음)의 출력에 연결되는 두 입력(15a)(15b)를 갖는 적분기(15)로 구성된다.

적분기(15)에는 출력(15c)이 구성되어 있으며, 이 적분기는 이러한 출력(15c)에서 신호 R1과 S15의 차이의 시간에 대한 적분값과 동일한 값을 갖는 신호 S15를 공급토록 구성되어 있다. 환언컨데, 신호 S15의 값은 다음 등식으로 얻을 수 있다.

S15 = ∫(R1-S14)dt

또한, 충전기(11)는 각각 충전회로(3.1-3.n)의 포지티브 출력(3.la-3.1n)과 축전지(2)가 충전기(11)에 연결되었을 때 축전지(2)의 전지그룹(2.1-2.n)의 양극단자(2.la-2.na)에 연결된 입력(16al-16an)을 갖는 비교기(16)으로 구성된다. 또한 비교기(16)는 충전회로(3.n)의 네거티브 출력(3.nb)과 축전지(2)의 최종 전지그룹(2.n)의 음극단자(2.nb)에 연결된 입력(16ao)을 가지고, 상기 축전지(2)는 충전기(11)에 연결된다. 또한 이 비교기(16)는 이후 상세히 설명되는 기준전압 Ur을 소오스(도시하지 않았음)로부터 수신하는 입력(16b)을 포함한다.

비교기(16)는 또한 출력(16c)으로 구성되고, 이는 이러한 출력(16c)에 의하여 송급된 신호 Sl6이 두 인접한 입력(l6al-l6ao)사이의 모든 전압 차가 전압 Ur보다 작은 경우 제1상태를 가지고 이들 전압차중에서 어느 하나가 전압 Ur보다 큰 경우 신호 S16이 제2상태를 갖도록 구성된다.

환언컨데, 비교기(16)는 축전기(2)가 충전기(11)에 연결되었을 때, 이 축전지(2)의 각 전지그룹(2.1-2.n)의 단자사이의 전압이 전압 Ur보다 작은 경우 신호 S16이 그 제1상태를 가지고 이들 전지그룹(2.1-2.n)의 어느 하나의 단자사이의 전압이 전압 Ur보다 큰 경우 신호 S16이 그 제1상태를 갖도록 구성된다.

충전기(11)는 또한 각각 적분기(15)의 출력(15c)와 이후 상세히 설명되는 기준신호 R2를 공급하는 소오스(도시하지 않았음)에 연결되는 제1입력(l7a)과 제2입력(l7b)를 갖는 스위치(17)를 포함한다.

이 스위치(17)는 비교기(16)의 출력(16c)에 연결되는 제어입력(17c)과, 전압조절기(13)의 제어입력(l3e)에 연결되는 출력(l7d)으로 구성된다. 스위치(17)는 그출력(l7c)에서 발생되고 상기 언급된 전압 U13의 값을 조절하기 위한 신호인 신호 S17이 신호 S16이 그 제1상태 또는 제2상태에 있는 것에 따라 신호 S15 또는 신호 R2와 동일하게 되도록 구성된다.

상기 언급된 회로(12-17)는 제1도의 충전기(1)의 소오스(6)의 기능을 수행하고, 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 이 소오스는 충전기(11)가 상기 언급된 제1방법과 유사한 방법을 수행함으로서 축전지(2)를 충전할 수 있도록 구성된다.

이 방법의 제1단계에서, 충전기(11)는 이후 전류 Ia1-Ian으로 나타내고 모두 상기 언급된 값 I1과 동일한 일정한 값을 가지며 이 축전지(2)가공지의 충전기에 의하여 충전되어야 하는 경우와 동일한 방법으로 선택되는 전류를 축전지(2)의 여러 전지그룹(2.1-2.n)에 공급한다. 이러한 제1단계에서, 여러 전지그룹(2.1-2.n)의 단자사이의 전압 Ug1-Ugn은 이들 전지그룹(2.1-2.n)의 용량이 증가함에 따라 서로 관계없이 점진적으로 증가한다.

이러한 제l단계는 이들 전압 Ugl-Ugn의 어느 하나가 사전에 결정된 값 U1/n 보다 클 때, 즉 축전지(2)의 전지의 수 n으로 나누어지는 상기 값 U1의 비율보다 클 때 종료한다.

동시에 시작하는 축전지(2)의 제2충전단계중에, 충전기(11)는 각 전지그룹(2.1-2.n)에 이러한 값 U1/n과 같은 정전압을 인가한다.

또한 충전기(11)는 다른 전지의 최대용량보다 낮은 최대용량을 갖는 하나 또는 수개의 전지가 손상되는 위험없이 축전지(2)의 모든 전지그룹(2.1-2.n)을 이들의 최대용량까지 충전시킬 수 있을 것이다. 충전기(11)가 작동하고 축전지(2)의제1충전단계중에 상기 언급된 값 I1과 같은 일정한 크기를 갖는 전류를 각 전지그룹(2.1-2.n)에 공급하여야 할 때, 컨버터(14)는 k1.n.I1과 같은 일정한 크기를 갖는 전류 I14를 공급하여야 한다(여기에서, n은 전지그룹 2.1-2.n의 수이고 kl은 변압기와 각 충전회로 3.1-3.n의 정류기의 특성에 따라 달라지는 상수이다).

이후 상세히 설명되는 바와 같이, 적분기(15)의 입력에 인가되는 신호 Rl은 전류 I14가 상기 언급된 값 kl.n.I1을 가질 때 그 값이 신호 S14에 의하여 취하는 값과 같도록 선택된다.

적분기(2)의 제2충전단계중에 전압 Ug1-Ugn은 모두 U1/n과 같은 일정한 값으로 유지되어야 한다. 그리고, 컨버터(14)에 의하여 공급되는 전압 U14는 k2.U1/n과 동일한 값을 가져야 한다(여기에서, k2는 변압기와 각 충전회로 3.1-3.n의 정류기의 특성에 따라 달라지는 다른 상수이다).

전압 U14가 이러한 값을 가져야 하는 경우, 전압조절기(13)에 의하여 공급되는 전압 U13은 k3.U14(여기에서, k3은 컨버터 14의 특성에 따라 달라지는 또 다른 상수이다)와 동일한 값을 가져야 하며, 이로써 신호 S17은 일정하고 잘 결정된 값을 가져야 한다.

이후 상세히 설명되는 바와 같이, 스위치(17)의 입력(17b)에 인가되는 신호 R2는 그 값이 신호 S17이 가져야 하는 값과 동일하게 선택되어야 하며, 전압 U13과 U14도 상기 언급된 값을 가져야 하고, 각 전지그룹(2.1-2.n)에 인가되는 전압도 값 U1/n을 가져야 한다.

역시 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 비교기(16)의 입력(16b)에 인가되는기준전압 Ur의 값은 이러한 동일한 값 U1/n과 같다.

모든 전압 Ug1-Ugn이 전압 Ur보다 낮을 때, 신호 S16은 그 제1상태에 있으며, 스위치(17)는 신호 S17이 신호 S15와 동일한 상태에 있게 된다.

따라서, 정류기(12)에 의하여 공급되는 정류된 전압 U12로부터 전압조절기(13)에 의하여 발생된 전압 U13은 신호 S15의 값에 따라 달라지는 값을 갖는다.

이러한 조건에서, 전류 I14의 값은 자동적으로 상기 언급된 값 k1.n.I1으로 조절된다.

실제로, 전류 I14의 값이 k1.n.I1과 같은 경우, 신호 S14는 상기 언급된 바와 같이 신호 Rl과 같다. 이와 같이, 이들 신호 Rl와 S14의 차이의 시간에 대한 적분값과 동일한 신호 S15는 신호 Sl7과 같이 일정하다. 또한 전압 U13과 Ul4도 일정하며, 실제로 전압 Ul4는 전류 I14가 k1.n.I1과 동일한 값을 갖는다.

예를 들어, 축전지(2)의 전지그룹(2.1-2.n)중에서 하나 또는 수 개의 내부저항이 증가하여 전류 I14의 값이 이러한 값 이하로 감소하는 경우, 신호 S14도 감소하고, 신호 R1과 신호 S14의 차이는 양의 값을 갖는다. 이와같이, 전압 U14이 전류 I14의 크기가 값 kl.n,I1이 되는 값에 도달할 때까지 신호 S15가 증가하여 전압 Ul3의 증가와 이에 따른 전압 U14의 증가를 가져온다. 이 순간에 신호 R1과 신호 S14사이의 차이는 다시 제로가 되고 신호 S15는 전압 U13과 전압 U14와 같이 다시 일정하게 되고 전압 U14는 실제로 전류 I14의 크기가 다시 이러한 값 kl.n.I1을 갖는 값을 갖는다.

만약 어떠한 이유에서 이러한 크기가 상기 값 kl.n.I1 보다 크게 되면 전류 I14의 크기의 유사한 조절이 이루어진다.

축전지(2)의 이러한 제l충전단계중에 충전기(11)에 의하여 여러 전지그룹(2.1-2.n)에 공급되는 전류의 크기는 이들 전류가 특히 이러한 충전단계의 초기에 서로 다를 수 있는 이들 전지그룹(2.1-2.n)의 내부저항에 따라 달라질 수 있으므로 모두 값 I1과 동일하지는 않다. 다만 이들 전류의 크기의 합만이 일정하고 n.I1과 동일하다.

그러나, 최저내부저항을 갖는 전지그룹이 보다 많은 전류를 흡수하고 다른 전지그룹보다 신속히 충전되므로 이들 전류의 크기는 이러한 값 I1에 근접하는 경향을 보인다.

또한 이들의 내부저항이 보다 신속히 증가하고 어느 정도의 시간이 지난 후 모든 전지그룹의 내부저항이 실제로 동일한 값을 가지며, 이들 전지그룹에 의하여 흡수된 전류는 모두 값 I1을 갖는다.

이러한 상황은 전지그룹(2.1-2.n)의 단자에서 전압 Ugl-Ugn중의 하나가 상기 한정된 값 Ur 보다 크게 될 때까지 변화되지 않는다.

축전지(2)의 제1충전단계의 종료싯점이고 제2충전단계의 초기싯점인 이 순간에, 신호 S16은 제2상태가 되고 스위치(17)는 그 출력신호 S17이 상기 한정된 신호 R2와 동일한 상태가 된다. 따라서, 전압 U13과 U14는 일정하게 되며, 전압 U14는 값 k2,U1/n을 가지고, 모든 전지그룹(2.1-2.n)의 단자에서 전압 Ug1-Ugn은 값 U1/n과 동일하게 된다.

이들 전지그룹(2.1-2.n)의 내부저항사이의 차이와 그 결과로서 이들에 의하여 흡수된 전류가 서로 다르고 여러 충전회로(3.1-3.n)에서의 상이한 전압강하가 일어나도록 함으로서 이들 전압 Ug1-Ugn은 값 Ul/n과 정확히 동일하지 않다.

그러나, 이들 차이는 작고 또한 최저내부저항을 갖는 전지그룹이 다른 전지그룹보다 많은 전류를 흡수하며 보다 신속히 충전되므로 제로로 감소되는 경향을 보인다. 이와 같이 이들의 내부저항은 다른 전지의 내부저항보다 신속히 증가한다. 어느 정도의 시간이 지난 후, 이들 모든 내부저항은 서로 동일하게 되고 마찬가지로 여러 전지그룹에 의하여 흡수되는 전류나 여러 전압 Ug1-Ugn도 동일하게 된다.

축전지(2)의 이러한 제2충전단계중에 충전기(11)에 의하여 여러 전지그룹(2.1-2.n)에 공급되는 전류는 이들 전지그룹이 완전히 충전되어 이들 전류가 매우 약하게 될 때까지 서로에 관계없이 점진적으로 감소한다.

또한 컨버터(14)에 의하여 공급되는 전류 I14도 매우 약하게 되며 신호 S14도 마찬가지로 약하게 된다.

모든 충전회로(3.1-3.n)에 공통인 소오스가 이미 언급된 바와 같이 정류기(12), 조절기(13) 및 컨버터(14)를 포함한다는 사실로부터 얻게 되는 주요잇점은 이러한 소오스에 의하여 공급되는 전압, 즉 제2도의 예에서 전압 U14의 주파수가 충전기가 연결되는 전기에너지공급 네트워크의 전압의 주파수와 무관하다는 것이다.

이와 같이, 전압 Ul4의 주파수는 충전회로(3.1-3.n)의 변압기의 크기나 가격이 최소가 되는 값에서 자유롭게 선택될 수 있다.

이는 또한 전압 Ul4의 파형이 정현파가 아니고 직각파형 또는 사다리꼴에 가까운 파형을 갖도록 컨버터(14)를 설계할 수 있도록 한다.

이러한 전압이 충전회로(3.1-3.n)와 유사한 회로에 인가될 때 이러한 회로에 의하여 흡수되는 전류도 그 파형이 동일하게 되고 전압의 파형이 정현파의 경우 나타나는 매우 높고 좁은 피크부분을 갖지 않는다는 것은 잘 알려져 있다. 또한 이러한 특성은 충전회로(3.1-3.n)의 일부를 구성하는 정류기의 크기나 가격을 줄일 수 있도록 한다.

다른 한편으로 전압조절기(13)는 전기에너지공급네트워크에 의하여 충전기(11)에 공급되는 교류전류가 이러한 충전기에 의하여 네트워크에서 발생될 수도 있는 방해현상을 제거하거나 실질적으로 줄이도록 설계될 수 있도록 한다.

충전기(11)를 구성하는 여러 회로들은 이들이 전문가에 의하여 특별한 문제없이 구성될 수 있는 잘 알려진 회로이므로 상세히 설명하지는 않는다.

또한, 축전지는 이러한 축전지의 형태에 따른 주어진 한계이하로 방전시키는 경우 손상의 위험이 있고 사용수명이 단축되므로 축전지를 주어진 한계이하로 방전시키는 것은 바람직하지 않은 것은 잘 알려져 있다.

이미 언급된 바와 같이, 축전지의 전지는 모두 동일한 최대용량을 갖지 않는다. 따라서, 하나의 축전지가 이용장치에 전기에너지를 공급함으로서 방전하는 동안에, 그 여러 전지의 잔류용량은 결코 모두 동일하지 않으며 이들 전지중의 하나는 항상 상기 언급된 한계에 도달하고 이러한 한계이하에서 이 전지는 다른 전지가 한계에 도달하기 전에 방전되어서는 아니된다. 이러한 전지의 손상을 방지하기 위하여, 이 순간에 축전지의 방전은 중단되어야 한다.

그러나, 한편으로는 한 전지의 잔류용량이 그 한계값에 이르는 순간을 검출할 수 없거나 검출이 불가능하다. 다른 한편으로, 이러한 순간에 축전지의 방전이 중단되는 경우, 다른 전지의 잔류용량은 아직 한계값에 이르지 않는다. 이와 같이 축전지에 저장된 전기에너지의 상당부분이 사용되지 못하는 바, 이는 이상적이지 않다.

제3도를 참조하여 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시형태중의 하나는 축전지의 사용중에 축전지의 모든 전지의 용량을 서로 동일한 값으로 유지함으로서 이러한 결점을 해소할 수 있도록 한다. 이러한 축전지에서 유용한 전기에너지는 그 전지중 하나의 용량이 한계값에 이르고 다른 전지가 한계값에 이르기 전에 그 이하로 떨어짐으로서 손상되는 위험이 없이 모두 사용될 수 있다.

제3도에서 보인 실시형태에서는 본 발명에 따른 충전기(11')를 보이고 있다.

제1도와 제2도의 충전지(1)(11)과 마찬가지로, 이 충전기(11')는 축전지(2)를 충전시킬 수 있도록 되어 있으며, 이 축전지는 이를 구성하고 있는 전지가 n개의 그룹으로 나누어져 있다. 이들 전지그룹은 도시하지 않았으나 제1도와 같은 동일한 부호 2.1-2.n으로 나타낼 수 있다.

다시, 충전기(1)(11)의 경우와 같이, 충전기(11')는 각각 전지그룹(2.1-2.n)에 연결되는 불연속 충전회로(3.1-3.n)를 포함한다.

또한, 충전기(11')는 정류기(12), 조절기(13), 컨버터(14), 적분기(15) 및 비교기(16)를 포함하며, 이들 회로는 제2도와 동일한 부호로 표시하였고 여기에서더 이상 상세한 설명은 않기로 한다.

충전기(11)의 스위치(17) 대신에, 충전기(11')는 다른 스위치(17')를 가지며, 이 스위치는 각각 적분기(15)의 출력(15c)과 신호 R2를 공급하는 소오스의 출력(도시하지 않았음)에 연결되는 두개의 입력(17'a)(17'b)과, 조절기(13)의 제어입력(13e)에 연결되어 이에 전압 U13의 제어신호 S17'를 공급하는 출력(17'd)을 갖는다.

또한 스위치(17')는 각각 비교기(16)의 출력(l6c)과 충전기(11')의 부가적인 입력단자(1lc)에 연결되는 두개의 제어입력(17'c)(17'e)을 포함하며, 입력단자(1lc)는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 제1 또는 제2상태를 취할 수 있는 신호 Sc를 수신할 수 있게 되어 있다.

스위치(17')는 다음과 같은 방법으로 신호 Sl7'를 발생할 수 있도록 구성되어 있다.

- 신호 Sl6과 Sc가 모두 제1상태일 때, 신호 S17'는 신호 S15와 동일하다.

- 신호 Sc가 제1상태이고 신호 S16이 제2상태일 때, 신호 S17'는 기준신호 R2와 동일하다.

- 신호 Sc가 제2상태일 때, 신호 S17'는 신호 S16의 상태에 관계없이 신호 S15와 동일하다.

또한 충전기(11')는 각각의 소오스(도시하지 않았음), 즉 상기 언급된 신호 Rl와 동일한 기준신호(부호를 동일하게 표시하였다)를 공급하기 위한 제1소오스와, 이후 상세히 설명되는 바와 같이 신호 Rl을 사전에 결정된 일정한 계수 f로 나눈값과 동일한 값을 갖는 다른 기준신호 R3을 공급하는 제2소오스에 연결되는 두 입력(18a)(18b)을 갖는 스위치(18)를 포함한다.

스위치(18)는 또한 충전기(11')의 입력단자(11c)에 연결된 제어입력(18c)를 포함하며, 이는 그 출력(18d)에서 이후 상세히 설명되는 바와 같이 상기 단자(11c)에 인가되는 신호 Sc가 그 제1상태 또는 제2상태에 있는가의 여부에 따라 신호 Rl또는 신호 R3과 동일한 신호 S18을 공급할 수 있도록 구성된다.

충전기(11')는 또한 두 접점(19a)(19b)을 갖는 전자 릴레이(19)를 포함한다. 접점(19a)은 축전지(2)의 양극단자(2.la)와 전압조절기(13)의 입력(l3a)에 연결된 정류기(12)의 포지티브 출력(l2c)사이에 직렬로 연결되고, 접점(l9b)은 축전지(2)의 음극단자(2.nb)와 전압조절기(13)의 입력(l3b)에 연결된 정류기(12)의 네거티브 출력(l2d)사이에 직렬로 연결된다.

릴레이(19)의 코일은 증폭기(20)의 출력에 연결되고, 이 증폭기는 그 입력이 충전기(11')의 입력단자(11c)에 연결되며 릴레이(19)의 접점(l9a)(l9b)이 신호 Sc가 제1상태 또는 제2상태에 있는가에 따라 도시된 바와 같이 개방되거나 폐쇄될 수 있도록 구성된다.

축전지(2)에 의하여 공급되는 장치가 제3도에서 부호 21로 도시되어 있다.

이 장치(21)는 축전지(2)와 같은 축전지에 의하여 공급될 수 있는 여러 장치중의 하나일 수 있다. 이러한 장치는 적당한 제어회로가 구비되고 차량의 하나 이상의 구동바퀴를 구동시키는 하나 또는 여러 전기모터로 구성될 수 있다.

그 특성이 어떠하든 간에 이 장치(21)는 각각 축전지(2)의 양극단자(2.la)와음극단자(2.nb)에 연결되는 두 공급단자(2la)(21b)와, 이 장치를 사용케하거나 사용치 않도록 하는 수단을 포함한다.

상기 언급된 신호 Sc는 충전기(11')의 입력(11c)에 연결된 장치(21)의 출력(21c)에 의하여 공급되며, 이 장치(21)는 이 장치가 사용되거나 사용되지 않는 것에 따라서 신호 Sc가 각각 제1상태 또는 제2상태에 놓이도록 구성된다.

이후 상세히 설명되는 바와 같이, 충전기(11')는 두가지 상이한 모드로 작동할 수 있다.

이들 모드중에서 제1모드는 장치(21)가 사용되지 않을 때 사용되고 충전기(11')의 단자(11a)(11b)가 전기에너지공급 네트워크에 연결된다.

따라서, 신호 Sc는 제1상태에 놓여 신호 S18가 기준신호 Rl과 동일하게 되며, 신호 S17'가 신호 S16과 동일하게 되고 릴레이(19)의 접점(19a)(l9b)이 개방된다.

이와 같이 충전기(11')의 작동은 제2도의 충전기(11)과 동일하며, 이러한 작동에 대하여서는 다시 설명하지 않기로 한다.

충전기(11')의 제2작동모드는 그 단자(11a)(11b)가 전기에너지공급네트워크에 연결되어 있지 않을 때 사용되며, 장치(21)가 사용된다. 그리고 축전지(2)가 장치(21)에 전류를 공급하고, 이 축전지를 구성하고 있는 여러전지그룹의 용량이 감소한다.

그리고 신호 Sc는 제2상태가 되고, 그 결과 릴레이(19)의 접점(l9a)(l9b)이 모두 폐쇄되며, 축전지(2)의 양극단자(2.la)와 음극단자(2.nb)는 전압조절기(13)의입력(l3a)(l3b)에 인가된다.

더욱이, 스위치(17')는 그 출력신호 Sl7'가 신호 S15와 동일한 상태에 놓인다. 스위치(18)는 그 출력신호 S18이 기준신호 R3과 동일한 상태에 놓이므로 신호 S15는 신호 R3와 신호 S14사이의 차이의 시간에 대한 적분감과 동일하게 된다.

이러한 제2모드에서 충전기(11')의 작동은 상기 언급된 바와 같이 제 2도에서 보인 축전지(2)의 충전기(11)와 유사하다.

그러나, 이 제2모드에서, 조절기(13)는 축전지(2)의 양 단자의 전압 Ua로부터 전압 U13을 빌생한다.

또한, 전압 Ul3의 값, 전압 Ul4의 값 및 전류 I14의 크기에 따라 달라지는 신호 S17'의 값은 이제 신호 R3와 신호 S14사이의 차이의 시간에 대한 적분값과 동일하게 된다. 신호 R3의 값은 신호 Rl을 상기 언급된 계수 f로 나눈 값과 동일하므로 전류 I14의 크기는 kl.n.Il/f와 동일한 값으로 조절되며, k1.n.Il/f는 충전기가 제1모드로 작동하여 축전지(2)가 제1충전단계에 있을 때 전류 I14의 크기의 값이다.

이와 같이, 각 충전회로(3.1-3.n)가 이에 결합된 전지그룹(2.1-2.n)에 축전지(2)에 의하여 장치(21)에 공급되는 전류와는 반대방향으로 흐르는 전류(이후 보상전류라고도 함)를 공급하며, 이로써 전류가 흐르는 전지그룹(2.1-2.n)의 용량감소율이 감소되고, 이러한 감소는 축전지(2)가 장치(21)의 작동에 요구되는 전기에너지를 공급하기 때문에 일어난다.

이들 보상전류의 크기의 합은 물론 n.Il/f와 동일하나 이들 크기는전지그룹(2.1-2.n)의 용량과 이들의 내부저항이 전지마다 상이하므로 서로 다를 수 있다.

그러나, 이들 차이는 최대크기를 갖는 보상전류가 최저내부저항과 최저용량을 갖는 전지그룹을 통하여 흐르는 전류이므로 축전기(2)가 방전함에 따라 점진적으로 감쇠하는 경향을 보인다.

따라서, 이들 전지그룹의 용량의 감소율은 다른 전지그룹의 감소율보다 크게 감소하여 일정한 시간이 지난 후 모든 전지그룹의 용량은 이들 용량의 감소율과 같이 동일하게 된다. 또한 여러 보상전류의 크기는 서로 동일하게 되고 값 Il/f과 같게 된다.

계수 f의 값은 매우 자유롭게 선택될 수 있다. 시험결과 보상전류가 전류크기의 l/50과 l/5사이로 구성된 크기를 가질 때 양호한 결과를 얻었으며 축전지는 이론적으로 1 시간동안 공급할 수 있다. 예를 들어, 200 암페어^●시(Amp^●h)의 공칭용량을 갖는 축전지의 경우, 보상전류의 크기는 200 암페어의 l/50과 l/5사이, 즉 4-40 암페어사이일 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 제1충전단계중에 축전지에 공급된 전류의 크기 I1은 암페어^●시로 표시되는 축전지의 공칭용량과 시간으로 표시되는 충전허용시간사이의 비율과 동일하게 선택된다.

따라서, 상기 언급된 크기를 가져야 하는 보상전류의 경우, 계수 f는 이러한 허용시간의 시간수의 l/50과 l/5사이로 구성되어야 한다.

200 암페어^●시의 공칭용량을 갖는 상기 축전지의 경우에 있어서, 만약 크기 I1가 20 암페어로 선택된 축전지의 충전허용시간이 10시간인 경우, 계수 f의 값은 10의 l/50과 l/5사이, 즉 0.2와 2사이로 구성되어 보상전류의 크기가 4 암페어와 40 암페어 사이가 될 것이다.

충전기(11')가 이러한 제2모드로 작동될 때, 이는 축전지(2)에 저장된 에너지의 일부를 여러 전지그룹(2.1-2.n)으로 보내어 이들의 용량이 서로 동일하게 되도록 하고 이들의 용량감소율이 동일하도록 하는 경향을 보일 것이다.

이로써 전지그룹(2.1-2.n)중 하나의 용량이 최소값에 도달하게 되는 위험이 크게 감소된다. 이러한 최소값 이하에서는 다른 그룹의 전지가 정상적으로 방전되기 전에 이러한 전지그룹이 손상으로 방전되지 않아야 한다. 이와 같이, 축전지의 손상위험없이 축전지(2)의 유용한 모든 전기에너지가 실질적으로 모두 사용될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 충전기는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 여러 수정이 가능하다.

여기에 전부를 설명할 수는 없지만 이러한 수정중에서는 축전지(2)의 온도를 측정할 수 있는 하나 이상의 온도측정감지기를 제공하고 온도가 어떠하든 간에 손상의 위험없이 축전지(2)가 최대용량까지 충전될 수 있도록 온도에 따라 전압 Ur의 값과 신호 R2의 값을 수정하기 위하여 온도측정값에 응답하는 수단이 제공되는 것이 있을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 충전기에는 축전기의 충전종료시 소오스(6)(제1도)에 의하여 또는 컨버터(14)(제2도와 제3도)에 의하여 공급되는 전류의 크기가 사전에 결정된 값보다 작게될 때 그 작동이 중단될 수 있도록 하는 수단이 구비될 수 있다.

구동바퀴가 구동축전지로 불리는 축전지에 의하여 전기에너지가 공급되는 하나 이상의 전기모터에 의하여 구동되는 차량이 이 차량의 헤드라이트, 제동등 및 계기판 등과 같은 차량의 모든 보조회로에 전기에너지를 공급할 수 있게 된 보조축전지를 구비할 수 있다. 또한 이러한 차량은 이와같은 보조축전지를 충전시키는 충전기를 포함할 수 있다.

물론, 이러한 차량이 구동축전지를 충전하기 위한 본 발명에 따른 충전기를 구비할 때, 보조축전지의 충전기 입력에 변압기를 제공하고 이 변압기의 1차권선을 제1도의 회로(3.1-3.n)와 같은 충전회로의 일부를 구성하는 변압기의 1차권선과 병렬로 제1도의 소오스(6)와 같은 소오스에 연결하는 것이 유리하다.

제1도는 본 발명에 따른 충전기의 회로도.

제2도와 제3도는 본 발명에 따른 충전기의 두 실시형태를 보인 상세회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

1... 충전기 2... 축전지

6... 소오스 11... 충전기

12... 정류기 13... 전압조절기

14... 컨버터 15... 적분기

16... 비교기 17, 18... 스위치

Claims (3)

1. 하나 이상의 전지를 포함하는 다수의 전지그룹으로 구성된 재충전형 전기에너지 축전지(2)를 충전하기 위한 재충전형 전기에너지 축전지의 충전장치에 있어서, 이 장치가 제1교류전압(U6; Ul4)을 발생하는 소오스(6; 12-17; 12-18), 직렬로 연결된 각각 상기 전지그룹(2.1-2.n)에 출력이 연결되는 다수의 정류기(5.1-5.n)와, 서로 분리되어 있고 각 정류기(5.1-5.n)에 연결되며 각각 상기 제1교류전압(U6; U14)이 인가되도록 상기 소오스(6; 12-17; 12-18)에 연결된 1차권선과 각 정류기(5.1-5.n)의 입력에 연결되는 2차권선으로 구성되는 다수의 변압기(4.1-4.n)로 구성되고, 상기 각 전지그룹(2.1-2.n)의 양 단자의 전압(Ugl-Ugn)이 사전에 결정된 기준전압(Ur)보다 낮을 때 상기 1차권선에 공급된 전류(I14)가 일정한 크기를 갖도록 상기 제1교류전압(U14)이 다양한 값을 가지며, 상기 전지그룹(2.1-2.n)중 어느 한 전지그룹의 양 단자의 전압(Ugl-Ugn)이 사전에 결정된 기준전압(Ur)보다 높을 때 상기 제1교류전압(U14)이 고정된 값을 가짐으로서 상기 각 전지그룹(2.1-2.n)에 인가된 전압이 상기 기준전압(Ur)과 동일하도록 상기 소오스가 구성됨을 특징으로 하는 재충전형 전기에너지 축전지의 충전장치 .
2. 제1항에 있어서, 상기 소오스(12-17; 12-18)가 제2교류전압으로부터 정류된 전압(U12)을 공급하기 위한 정류기(12), 상기 정류된 전압(U12)으로부터 조절신호(Sl7; Sl7')의 값에 따른 값을 갖는 직류전압(U13)을 공급하기 위한 조절기(13), 상기 직류전압(U13)으로부터 상기 제1전압(U14)을 공급하고 상기 제1전압(U14)에 응답하여 상기 충전회로(3.1-3.n)에 의하여 흡수된 전류(I14)의 크기에 따른 값을 갖는 측정신호(S14)를 공급하기 위한 컨버터(14), 상기 전류(I14)가 상기 일정한 크기를 가질 때 상기 측정신호(S14)의 값과 동일한 제1기준신호(U1)의 값과 상기 측정신호(S14)의 값사이의 차이의 시간에 대한 적분값과 동일한 값을 갖는 적분신호(S15)를 공급하기 위한 적분기(15)와, 상기 각 전지그룹(2.1-2.n)의 양 단자의 전압(Ug1-Ugn)이 상기 기준전압(Ur)보다 낮을 때 상기 적분신호(S15)의 값과 동일한 값을 가지고 상기 전지그룹(2.1-2.n)의 어느 한 전지그룹의 양 단자의 전압(Ug1-Ugn)이 상기 기준전압(Ur)보다 높을 때 제2기준전압(R2)의 값과 동일한 값을 갖는 상기 조절신호(S17; S17')를 발생하기 위한 수단(16, 17;16, 17')으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 소오스(12-18)가 출력(12c, l2d)을 가지고 상기 출력(l2c, l2d)사이에 제2교류전압으로부터의 정류된 전압(Ul2)을 공급할 수 있게 구성된 정류기(12), 상기 정류기(12)의 상기 출력(l2c, l2d)에 연결되는 입력(13a, l3b)을 가지고 조절신호(S17')의 값에 따른 값을 갖는 직류전압(U13)을 공급할 수 있도록 구성된 조절기(13), 상기 직류전압(U13)으로부터 상기 제1전압(U14)을 공급하고 상기 제1전압(U14)에 응답하여 상기 충전회로에 의하여 흡수된 전류(I14)의 크기에 따른 값을 갖는 측정신호(Sl4)를 공급하기 위한 컨버터(14), 제어신호(Sc)의 제1상태 또는 제2상태에 응답하여 상기 전류(I14)가 일정한 크기를 가질 때 상기 측정신호(Sl4)의 값과 동일한 제1값(Rl) 또는 이 제l값의 일부와 동일한 제2값(R2)을 갖는 제1기준신호(S18)를 발생하기 위한 수단(18), 상기 기준신호(S18)의 값과 상기 측정신호(S14)의 값사이의 차이의 시간에 대한 적분값과 동일한 값을 갖는 적분신호(S15)를 공급하기 위한 적분기(15)와, 상기 각 전지그룹(2.1-2.n)의 양 단자의 전압(Ug1-Ugn)이 상기 기준전압(Ur)보다 낮을 때 상기 적분신호(S15)의 값과 동일한 값을 가지고 상기 전지그룹(2.1-2.n)의 어느 한 전지그룹의 양 단자의 전압(Ugl-Ugn)이 상기 기준전압(Ur)보다 높을 때 제2기준전압(R2)의 값과 동일한 값을 갖는 상기 조절신호(S17')를 발생하기 위하여 상기 제어신호(Sc)의 상기 제1상태에 응답하고 상기 전지그룹(2.1-2.n)의 양 단자의 전압(Ug1-Ugn)에 관계없이 상기 적분신호(S15)의 값과 동일한 값을 갖는 상기 조절신호(S17')를 발생하기 위하여 상기 제어신호(Sc)의 상기 제2상태에 응답하는 수단(17)으로 구성되고, 상기 조절기(13)의 상기 입력(l3a, l3b)에 상기 축전지(2)에 의하여 발생된 전압(Ua)을 인가하기 위하여 상기 제어신호(Sc)의 상기 제2상태에 응답하는 수단(19,20)을 포함함을 특징으로 하는 장치.