KR100793666B1 - Battery Test Apparatus and its Methods - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전체 축전지 셀 중에 상대적으로 다른 캐패시턴스와 내부 임피던스를 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치를 제공함에 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a battery diagnostic apparatus capable of accurately detecting relatively different capacitances and internal impedances among all battery cells.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축전지 진단장치는, 본 발명의 축전지 진단장치는, 전력변환장치에 결합되고, 직렬연결된 적어도 2 이상의 축전지를 진단하기 위한 장치에 있어서, 휘스톤 브릿지 방식을 이용하여 상기 축전지 중 적어도 두개의 축전지의 내부 임피던스를 노이즈 없이 비교하여 검출하기 위한 비교검출부; 상기 두개의 축전지의 내부 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함한다.The battery diagnostic apparatus of the present invention for achieving the above object, the battery diagnostic apparatus of the present invention is coupled to a power conversion device, in the device for diagnosing at least two or more batteries connected in series, using a Wheatstone bridge method A comparison detector for comparing and detecting internal impedances of at least two batteries of the batteries without noise; A central processing unit for determining whether a difference between internal impedances of the two storage batteries is within a predetermined range; And a status display unit for displaying the determination result of the central processing unit.
무정전 전원공급장치, 직류전원공급장치, 인버터, 컨버터, 전력변환장치 축전지, Conductance, 임피던스, 충전능력, 방전시험, 균등충전, 부동충전 Uninterruptible Power Supply, DC Power Supply, Inverter, Converter, Power Converter Battery, Conductance, Impedance, Charge Capability, Discharge Test, Equal Charge, Floating Charge
Description
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 일실시 회로도,1 is a circuit diagram of one embodiment of a general uninterruptible power supply;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축전지 진단장치의 블럭 구성도,2 is a block diagram of a battery diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도.Figure 3 is a circuit diagram of one embodiment of a battery diagnostic apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명> <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
210: 비교검출부 220: 중앙처리부210: comparison detection unit 220: central processing unit
230: 상태표시부 240: 보호회로부230: status display unit 240: protection circuit
본 발명은 축전지 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 무정전 전원공급장치, 직류전원 공급장치, 인버터, 컨버터 등에 연결되어 예비전원의 역할을 수행하여 입력전원의 공급이 중단되는 경우 부하에 전원공급을 하는 축전지의 열화상태를 진단하는 축전지 진단장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery diagnostic apparatus and method, and more particularly, connected to an uninterruptible power supply, a DC power supply, an inverter, a converter, and the like, and serve as a backup power supply to supply a load when the supply of input power is interrupted. The present invention relates to a battery diagnostic apparatus and method for diagnosing a deterioration state of a battery.
일반적으로 전자기술 및 통신기술의 발달에 따라 생활의 편리함을 위한 전자시스템 및 통신시스템이 개발되어 사용되고 있다. 전자시스템 및 통신시스템이 안정적으로 동작하기 위해서 전원공급이 안정적으로 이루어져야 한다. 이를 위해 전자시스템 및 통신시스템에는 무정전 전원공급장치 등이 설치되어 운영되고 있다. In general, with the development of electronic and communication technology, electronic systems and communication systems for the convenience of life have been developed and used. In order for the electronic and communication systems to operate stably, the power supply must be stable. To this end, an uninterruptible power supply is installed and operated in electronic systems and communication systems.
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 일실시 회로도이다.1 is a circuit diagram of a typical uninterruptible power supply.
무정전 전원공급장치는 인가되는 교류전원을 정류하기 위한 컨버터(110), 정류부로부터 출력되는 직류를 교류로 변환하기 위한 인버터(120), 교류전원을 부하에 직접 인가하기 위한 바이패스부(130), 컨버터와 인버터 사이에서 비상시에 전원을 공급하기 위한 축전지(140) 및 부하(150)를 포함한다.The uninterruptible power supply includes a
한편, 무정전 전원공급장치는 공급되는 전원이 예기치 않은 상황의 발생으로 인해 중단되는 경우에 전자시스템 및 통신시스템에 전원을 공급하기 위하여 축전지를 구비하고 있다. 다시 말해서, 전자시스템 및 통신 시스템은 공급되는 전원이 중단된 경우에 무정전 전원공급장치에 구비된 축전지로부터 전원을 공급받아 동작하게 된다. 따라서, 무정전 전원공급장치에 구비된 축전지에는 전원공급의 중단에 대비하기 위해 전자시스템 및 통신시스템에 공급하기 위한 전원이 충전되어 있어야 한다. On the other hand, the uninterruptible power supply is provided with a storage battery to supply power to the electronic system and communication system when the power supply is interrupted due to the occurrence of an unexpected situation. In other words, the electronic system and the communication system operate by receiving power from a storage battery provided in the uninterruptible power supply when the power supply is interrupted. Therefore, the battery provided in the uninterruptible power supply must be charged with power for supplying the electronic system and the communication system in order to prepare for interruption of the power supply.
그러나, 축전지가 시간이 지남에 따른 열화(Aging)로 인한 임피던스 상승, 극주 부식, 축전지 전해액의 감소 등으로 인해서 축전지의 충전 특성이 변화 되어 용량이 감소 될 수 있다. 최악의 경우, 무정전 전원공급장치에 전원공급이 중단된 경우, 축전지는 전자시스템 및 통신시스템이 안정적으로 동작하기 위한 전원 을 공급할 수 없게 된다. However, the charge capacity of the battery may be changed due to an increase in impedance due to deterioration (aging), pole corrosion, or a decrease in battery electrolyte due to deterioration of the battery over time, thereby reducing its capacity. In the worst case, when the power supply to the uninterruptible power supply is interrupted, the battery will not be able to supply power for the stable operation of the electronic and communication systems.
이를 방지하기 위해서, 축전지의 충전용량에 대한 검사는 정기적으로 이루어져 본래의 임무를 수행할 수 있도록 보장해야 한다. 특히 축전지가 완충전상태로 유지되는 상태(부동충전상태)가 있다. To prevent this, inspections of the battery's charge capacity should be made on a regular basis to ensure that it is capable of carrying out its original mission. In particular, there is a state in which the battery is kept in a fully charged state (floating charge state).
상기와 같은 문제점을 해결하고자 기존의 축전지에 대한 검사방법으로는 다음과 같은 방법들이 이용되고 있다. In order to solve the above problems, the following methods are used as inspection methods for existing storage batteries.
첫째, 무정전 전원공급장치에 인가되는 상용전원을 차단한 상태에서 축전지의 방전을 통해 부하(전자시스템 및 통신시스템)에 전원을 공급하고, 방전되는 축전지의 전압강하 및 전류량을 감시하는 방법이다. 이 방법은 방전되는 축전지의 전압이 일정 전압 이하로 기준용량 대비 기준시간보다 빨리 떨어지게 되면 축전지의 상태가 불량인 것으로 판정하기 위해 원격으로 축전지의 전압, 전류를 측정한다. First, it is a method of supplying power to the load (electronic system and communication system) through the discharge of the battery in a state in which the commercial power applied to the uninterruptible power supply is cut off, and monitors the voltage drop and current amount of the discharged battery. In this method, when the voltage of the discharged battery drops below a certain voltage earlier than the reference time, the battery's voltage and current are measured remotely to determine that the battery is in a bad state.
둘째, 휴대용 전압 및 전류 측정기로 축전지의 전압 및 전류를 측정하여 축전지의 상태를 측정하는 방법이다. Second, a method of measuring the state of the battery by measuring the voltage and current of the battery with a portable voltage and current meter.
셋째, 한 셀의 축전지 양극과 음극의 두 점에 일정 전압과 주파수를 인가하여 임피던스를 검사하는 장치를 이용하여 축전지의 임피던스를 검사하는 방법이다. Third, a method of testing impedance of a battery using a device for checking impedance by applying a predetermined voltage and frequency to two points of a battery anode and a cathode of a cell.
넷째, 셋째 방법과 유사한 방법으로 축전지 모든 셀에 셀 별로 양극과 음극의 두 점을 인출하여 원격으로 축전지의 임피던스 변화를 측정 및 감시하는 방법이다. Fourth, the method similar to the third method is a method of measuring and monitoring the change in the impedance of the battery remotely by drawing two points of the positive electrode and the negative electrode for each cell in each cell.
그런데, 세번째와 네번째 방법은 축전지에 일정한 값을 갖는 노이즈를 전송하고, 반사되는 값을 계산하여 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 토대로 축전지 상태를 판단하는 방식이다.However, the third and fourth methods are a method of transmitting noise having a constant value to the battery, calculating the reflected value to measure the impedance value, and determining the battery state based on the measured impedance value.
이러한 방식은 축전지의 충전용량을 측정하기 위해서 축전지의 초기 임피던스 값, 제조사, 종류, 충전용량, 주변온도, 사용연도에 따른 경년변화 등의 기준이 되는 주변요소를 정확히 파악해야 하는 불편함이 있다. In this method, it is inconvenient to accurately determine the peripheral factors, such as the initial impedance value, the manufacturer, the type, the charging capacity, the ambient temperature, and the aging change according to the year of use, in order to measure the charging capacity of the battery.
또한, 이러한 방식은 축전지를 완전히 분리한 상태에서는 불량 여부에 대한 정확한 검출이 가능하나, 축전지의 진단을 위해 진단장치로부터 송출되는 주파수가 직류전원장치, 무정전 공급장치 등의 전력변환장치로부터 발생되는 미세한 리플(ripple)에 의해서 결과값이 왜곡되어 진단값에 대한 신뢰성이 매우 낮은 실정이며, 만일 전력변환장치로부터 분리하여 축전지의 방전시 측정하더라도 부하에서 발생되는 고조파 성분으로 인하여 동일한 현상이 발생되어 측정값의 왜곡은 항상 존재한다.In addition, such a method can accurately detect whether or not a defective battery is completely removed from the battery, but the frequency transmitted from the diagnostic device for diagnosing the battery is minutely generated from a power converter such as a DC power supply device or an uninterruptible power supply device. The result value is distorted by ripple, so the reliability of the diagnostic value is very low. Even if the battery is discharged from the power converter, the same phenomenon occurs due to the harmonic components generated at the load. Distortion is always present.
이러한 관계로 주파수를 이용한 모든 종류의 진단장치는 노이즈에 대한 필터링 기능을 장점으로 강조하나, 수시로 왜곡되는 부하에 의하여 기준이 되는 주파수가 변화되기 때문에 부하에 연결된 상태에서는 측정이 무의미하다.For this reason, all kinds of diagnostic devices using frequency emphasize the filtering function for noise, but the measurement is meaningless when connected to the load because the reference frequency is changed by the frequently distorted load.
특히, 축전지의 성능과 방전특성은 내부저항뿐만 아니라 화학적, 기계적 요소와 사용환경 등 다양한 파라미터들에 의해 결정되므로 한가지 요소만을 측정하는 것은 무의미하여, 현장에서는 불량으로 이미 판정된 축전지를 분리한 후 상태를 판단하기 위한 참고자료로서 극히 제한적으로 활용하고 있을 뿐이다. In particular, the performance and discharge characteristics of a battery are determined by various parameters such as chemical, mechanical and operating environment as well as internal resistance. Therefore, measuring only one element is meaningless. It is only used as a reference for judging the problem.
그리고, 네 번째 방법은 세 번째의 방법에 따른 문제점과 함께 무정전 전원공급장치의 축전지에 일정 값의 노이즈를 주기적으로 공급함으로써, 축전기의 열화를 유도할 수 있다. 이는 전자시스템(예로, 정밀산업기기, 의료기기 등) 및 통신시스템(예로, 유무선 통신기기 등)의 정상적인 동작 수행에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 네 번째 방법은 축전지의 검사를 위한 측정 포인트를 축전지의 셀 별로 구성하여야 하므로 검사장치의 구성 및 설치에 많은 비용을 필요로 한다.In addition, the fourth method may induce deterioration of the capacitor by periodically supplying a predetermined value of noise to the battery of the uninterruptible power supply device together with the problem of the third method. This may adversely affect the normal operation of electronic systems (eg, precision industrial devices, medical devices, etc.) and communication systems (eg, wired and wireless communication devices, etc.). In addition, the fourth method requires a large cost for the construction and installation of the inspection apparatus because the measuring point for the inspection of the battery must be configured for each cell of the battery.
본 발명은 전체 축전지 셀 중에 상대적으로 다른 캐패시턴스와 내부 임피던스를 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a battery diagnostic apparatus and method capable of accurately detecting relatively different capacitances and internal impedances among all battery cells.
또한, 본 발명은 피측정물에 노이즈를 보내지 않으면서 축전지 충전 능력의 차이를 검출할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a battery diagnostic apparatus and method capable of detecting a difference in battery charging capability without sending noise to an object to be measured.
또한, 본 발명은 전력변환장치에 연결되어 발생되는 리플전압과, 부하에 의해서 발생되는 고조파 성분의 영향을 받지 않고 임피던스값을 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a battery diagnostic apparatus and method capable of accurately detecting an impedance value without being affected by a ripple voltage generated by a power converter and a harmonic component generated by a load. .
또한, 본 발명은 전력변환장치에 연결된 축전지가 충전중인 상태(균등충전), 완전 충전상태 (부동충전), 혹은 방전상태에서 임피던스를 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for diagnosing a battery that can accurately detect an impedance in a state in which a battery connected to a power converter is being charged (evenly charged), fully charged (floatingly charged), or discharged. There is this.
또한, 본 발명은 축전지의 초기 임피던스 값, 제조사, 전압, 종류, 용량, 주변온도 등의 기준값 뿐만 아니라 사용연도에 따른 경년 변화의 기준설정에 관계없 이 전체 축전지 셀 중에 상대적으로 저하된 축전지를 판단할 수 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention determines a battery that is relatively degraded among all battery cells irrespective of reference values such as initial impedance value, manufacturer, voltage, type, capacity, and ambient temperature of the battery, as well as reference setting of secular variation according to the use year. Another object is to provide a battery diagnostic apparatus and method.
또한, 본 발명은 축전지 내부 임피던스와 전압불평형으로 검출된 값이 상대적으로 정상범위인지를 판단할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an apparatus and method for diagnosing a battery capable of determining whether a value detected by an internal impedance of a battery and a voltage imbalance are within a relatively normal range.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축전지 진단장치는, 전력변환장치에 결합되고, 직렬연결된 적어도 2 이상의 축전지를 진단하기 위한 장치에 있어서, 휘스톤 브릿지 방식을 이용하여 상기 축전지 중 적어도 두개의 축전지의 내부 임피던스를 노이즈 없이 비교하여 검출하기 위한 비교검출부; 상기 두개의 축전지의 내부 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함한다.
본 발명의 축전지 진단장치는, 다른 실시예에 따르면, 상기 비교검출부와 상기 중앙처리부의 사이에 위치하여 부적절한 전기적 상황에서 회로를 보호하기 위한 보호회로부를 더 포함한다.The battery diagnostic apparatus of the present invention for achieving the above object is a device for diagnosing at least two or more storage batteries coupled to a power converter, and connected in series, wherein at least two storage batteries of the storage batteries are connected by using a Wheatstone bridge method. A comparison detector for comparing and detecting internal impedances without noise; A central processing unit for determining whether a difference between internal impedances of the two storage batteries is within a predetermined range; And a status display unit for displaying the determination result of the central processing unit.
According to another embodiment, the battery diagnostic apparatus of the present invention further includes a protection circuit unit positioned between the comparison detection unit and the central processing unit to protect the circuit in an inappropriate electrical situation.
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또한, 본 발명의 축전지 진단방법은, 전력변환장치에 결합되고, 직렬연결된 적어도 2 이상의 축전지를 진단하기 위한 방법에 있어서, 휘스톤 브릿지 방식을 이용하여 상기 축전지 중 적어도 두개의 축전지의 내부 임피던스를 노이즈 없이 비교하여 검출하는 단계; 상기 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계에 따른 결과를 표시하는 단계를 포함한다.In addition, the battery diagnostic method of the present invention is a method for diagnosing at least two or more batteries coupled to a power conversion device, the internal impedance of at least two batteries of the batteries using the Wheatstone bridge method. Comparing and detecting without; Determining whether a difference between the plurality of impedances is within a predetermined range; And displaying a result according to the determining step.
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바람직하게는, 상기 검출하는 단계는, 상기 축전지 중 제1 축전지의 제1 내부 임피던스에 상응하는 제3 임피던스를 제공하는 단계; 상기 축전지 중 제2 축전지의 제2 내부 임피던스에 상응하는 제4 임피던스를 제공하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 축전지의 중점과 상기 제3 및 제4 임피던스의 중점 간에 인가되는 양단전압을 검출하는 단계를 포함한다.Advantageously, the detecting step comprises: providing a third impedance corresponding to a first internal impedance of a first storage battery of the storage battery; Providing a fourth impedance corresponding to a second internal impedance of a second storage battery of the storage battery; And detecting a voltage at both ends applied between the midpoint of the first and second storage batteries and the midpoint of the third and fourth impedances.
바람직하게는, 상기 판단하는 단계는, 상기 양단전압의 과도 상태를 처리하는 과도 상태 처리 단계; 상기 과도 상태 처리 단계 후 출력되는 미약한 전압신호를 증폭하여 증폭전압신호를 출력하는 단계; 상기 증폭전압신호와 대비하기 위하여 제1 및 제2 기준신호를 발생시키는 단계; 및 상기 증폭전압신호와 상기 제1 및 제2 기준신호를 각각 비교하는 단계를 포함한다.Preferably, the determining step includes: a transient state processing step of processing the transient state of the voltage between both ends; Amplifying a weak voltage signal output after the transient state processing step and outputting an amplified voltage signal; Generating first and second reference signals to contrast the amplified voltage signals; And comparing the amplified voltage signal with the first and second reference signals, respectively.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축전지 진단장치의 블럭 구성도이다.2 is a block diagram of a battery diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따르면, 축전지 진단장치는 서로 다른 축전지 셀로부터 노이즈 없이 복수의 임피던스를 비교하여 검출하기 위한 비교검출부(210), 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부(220), 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부(230)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 축전지 진단장치는 비교검출부(210)와 중앙처리부(220)의 사이에 위치하여 부적절한 전기적 상황에서 회로를 보호하기 위한 보호회로부(240)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the battery diagnostic apparatus includes a
비교검출부(210)는 노드A와 노드B사이의 축전지와 노드B와 노드C사이의 축전지의 임피던스 값을 노이즈 없이 비교 검출한다. The
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상태표시부(230)는 디지털 값으로 표시할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상태표시부(230)는 사용자가 경보 처리나 이상 유무의 확인이 용이하도록 아날로그 값으로 표시할 수 있다. 또 한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 아날로그 또는 디지털 값은 통신망을 경유하여 원격에서 출력될 수 있다. 이 때, 통신망은 RS232, RS422, 및 TCP-IP를 이용한 인터넷 중 어느 하나일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the
보호회로부(240)는 사용자의 조작 미숙이나 축전지 고장 등으로 인한 과도상황에서 인가될 수 있는 과전압 등으로부터 사용자와 진단장치를 보호하는 기능을 수행한다.The
도 3은 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도이다.Figure 3 is a circuit diagram of one embodiment of a battery diagnostic apparatus according to the present invention.
본 발명은 테브낭의 정리를 활용하는 바, 비교검출부(210) 내 제1 캐패시터(C1)와 제1 저항(R1)의 제1 임피던스(Xc1)와 노드 B와 노드 C 사이의 제1 축전지(BA1)의 내부 캐패시터(C(B-C)) 및 내부저항(r(B-C))의 내부 임피던스(Xc3)의 곱은, 제2 캐패시터(C2)와 제2 저항(R2)의 제2 임피던스(Xc2)와 노드 A와 노드 C 사이의 제2 축전지(BA2)의 내부 캐패시터(C(A-C) 및 내부저항(r(A-C))의 내부 임피던스(Xc4)의 곱과 항상 같다. 즉, 수학식 1을 만족한다.The present invention utilizes the theorem of Thevenin, so that the first capacitor C1 and the first resistor Xc1 of the first resistor R1 in the
따라서, 제1 임피던스(Xc1) 및 제2 임피던스(Xc2)가 일정한 상태에서 제1 축전지의 내부 임피던스(Xc3) 혹은 제2 축전지의 내부 임피던스(Xc4) 중 어느 하나의 요소라도 변화되면 검출저항 R3 양단에는 전압이 인가되고 전류가 발생하게 된다.Therefore, when any one of the internal impedance Xc3 of the first battery or the internal impedance Xc4 of the second battery is changed while the first impedance Xc1 and the second impedance Xc2 are constant, both ends of the detection resistor R3 are changed. Voltage is applied and current is generated.
이때 검출되는 값은 단순하게 축전지 내부 저항값뿐만 아니라 수학식 2와 같이 종합 임피던스 값이 검출된다.At this time, the detected value is not only an internal resistance value of the battery but also a comprehensive impedance value as shown in Equation (2).
여기서, 축전지 설치시에 제1 및 제2 임피던스(Xc1, Xc2)가 제1 축전지(BA1)의 내부 임피던스(Xc3) 혹은 제2 축전지의 내부 임피던스(Xc4)에 대하여 공진상태를 유지하도록, 즉, 검출저항 R3의 양단에 걸리는 전압이 항상 "0"이?될 수 있도록 적절한 용량의 캐패시터(C1, C2)를 설치하고, 가변저항(R1, R2)을 적절히 조절하여 고정시킨다.Here, when the storage battery is installed, the first and second impedances Xc1 and Xc2 are maintained in a resonance state with respect to the internal impedance Xc3 of the first storage battery BA1 or the internal impedance Xc4 of the second storage battery. Capacitors C1 and C2 of appropriate capacitance are provided so that the voltage across the detection resistor R3 is always zero, and the variable resistors R1 and R2 are properly adjusted and fixed.
평형상태로 고정된 개별 축전지의 임피던스 값이 축전지 열화 등으로 인하여 불평형이 발생되면 검출저항 R3 양단에 전압이 인가되고, 비교검출부(210) 내 IC1을 통하여 노이즈 없이 검출된다.If an impedance value of an individual battery fixed in an equilibrium state occurs due to deterioration of the battery, a voltage is applied across the detection resistor R3 and detected without noise through IC1 in the
중앙처리부(220)는 검출저항 R3 양단 전압의 과도 상태를 처리하는 과도상태처리부(221), 과도상태처리부를 거쳐 출력되는 미약한 전압신호를 증폭하여 증폭전압신호를 출력하기 위한 증폭신호부(222), 증폭전압신호와 대비하기 위하여 제1 및 제2 기준신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 기준신호발생부(223, 225), 및 제1 및 제2 기준신호를 증폭전압신호와 각각 비교하기 위한 제1 및 제2 비교기(224, 226)를 포함한다.The
구체적으로, 과도상태처리부(221)는 직병렬 결합된 저항(R4, R5, R7)을 포함하여 과도전압을 일정부분 차단하여 전압신호를 출력한다.Specifically, the transient
증폭신호부(222)는 증폭기를 포함하여 저항 R6 대비 저항 R9의 증폭비 율(R9/R6)로 미약한 전압신호를 증폭한다.The amplifying
제1 및 제2 기준신호발생부(223, 225)는 가변저항(VR1, VR2)을 포함하여 축전지의 임피던스 변화에 대한 최대 허용 범위를 사용자가 지정할 수 있다.The first and second
제1 및 제2 비교기(224, 226)는 반전단자(-)에 제1 및 제2 기준신호를 입력받고, 비반전단자(+)에 증폭신호부(222)로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 비교하여 출력한다.The first and
제2 축전지(BA2)가 불량이면 상태표시부(230) 내 저항(R10)을 통하여 디지털 또는 아날로그 값으로 표시하고, 제1 축전지(BA1)가 불량이면 상태표시부(230) 내 저항(R11)을 통하여 디지털 또는 아날로그 값으로 표시한다.If the second storage battery BA2 is defective, the display is displayed as a digital or analog value through the resistance R10 in the
보호회로부(240) 내 바리스터(C3, C4)는 사용자의 조작 미숙이나 축전지 고장 등으로 인하여 인가되는 써지전압 혹은 과전압을 1차적으로 차단하고, 저항(R4, R5)으로 보내어 저항(R6) 보다 낮은 저항(R7)을 통하여 트랜지스터(TR1)의 콜렉터로 전압이 유입된다. The varistors C3 and C4 in the
이 때 보호회로부(240) 내 비교기(IC2)에 설치된 과도전압 차단용 기준전압 보다 높은 전압이 유입되는 경우 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전압이 인가되면서 유입된 과도 전압을 방전시킴으로써 2차적으로 기기를 보호한다.At this time, when a voltage higher than the reference voltage for transient voltage blocking installed in the comparator IC2 in the
또한, 진단장치 내부의 고장 등 이상과도상황으로 인한 장애 방지를 위하여 노드A, 노드B, 노드C에 접촉되어 인출되는 점 바로 후단에는 적절한 용량의 휴즈(F1, F2, F3)를 설치하여 축전지를 보호하도록 한다.In addition, in order to prevent failure due to abnormal internal situation such as failure in the diagnosis device, the battery is installed by installing fuses (F1, F2, F3) of suitable capacity immediately after the point where it is brought out in contact with Node A, Node B, and Node C. Protect it.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
본 발명에 따르면 전체 축전지 셀 중에 상대적으로 다른 축전지의 내부 임피던스의 미세한 차이를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 피측정물에 노이즈를 보내지 않아 축전지의 열화를 유도하거나 정밀산업기기, 의료기기, 유,무선통신기기, 고주파기기 부하에 영향을 주지 않고 축전지 충전 능력의 차이를 축전지 자체의 비교값으로 검출할 수 있다. 전력변환장치에 연결되어 발생되는 리플전압과, 부하에 의해서 발생되는 고조파 성분의 영향을 받지 않고 정확하게 임피던스값을 검출할 수 있다. 전력변환장치에 연결된 축전지가 충전중인 상태(균등충전)와 완전 충전상태 (부동충전), 그리고 방전상태에서도 축전지 충전 능력의 차이를 검출할 수 있다. 축전지의 초기 임피던스 값, 제조사, 전압, 종류, 용량, 주변온도 등의 기준값 뿐만 아니라 사용년도에 따른 경년 변화 기준설정에 관계없이 전체 축전지 셀중에 상대적으로 저하된 축전지를 판단할 수 있다. 축전지 내부 임피던스와 전압불평형으로 검출된 값이 상대적으로 정상범위인지를 판단할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately detect a minute difference in the internal impedance of a relatively different battery cell among all battery cells. In addition, it does not send noise to the measured object to induce the deterioration of the battery or detect the difference in battery charging capacity as a comparison value of the battery itself without affecting the load of precision industrial equipment, medical equipment, wired / wireless communication equipment, and high frequency equipment. can do. The impedance value can be detected accurately without being affected by the ripple voltage generated by the power converter and the harmonic components generated by the load. It is possible to detect the difference in battery charging capacity even when the battery connected to the power converter is being charged (evenly charged), fully charged (floatingly charged) and discharged. Regardless of the reference value of the initial impedance value, the manufacturer, voltage, type, capacity, and ambient temperature of the battery, as well as the aging change standard according to the year of use, the battery can be judged to be relatively degraded among all battery cells. It is possible to determine whether the value detected by the battery internal impedance and the voltage imbalance is relatively normal range.
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