KR100811608B1 - 축전지 진단장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체 축전지 셀 중에 상대적으로 다른 캐패시턴스와 내부 임피던스를 개별적으로 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
본원의 제1 발명에 따른 축전지 진단장치는, 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지를 진단하기 위한 장치에 있어서, 정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하고, 상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출함으로써 상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단할 수 있다.
축전지, 진단, 휴대, 임피던스, 충전능력

Description

축전지 진단장치 및 방법{Battery Test Apparatus and its Methods}
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 일실시 회로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축전지 진단장치의 블럭 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
210: 가상 축전지 220: 비교검출부
230: 중앙처리부 240: 상태표시부
250: 보호회로부
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 축전지 의 열화상태를 진단하는 축전지 진단장치 및 방법에 관한 것이다.
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.
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 일실시 회로도이다.
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.
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.
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 중 단된 경우, 축전지는 전자시스템 및 통신시스템이 안정적으로 동작하기 위한 전원을 공급할 수 없게 된다.
이를 방지하기 위해서, 축전지의 충전용량에 대한 검사는 정기적으로 이루어져 본래의 임무를 수행할 수 있도록 보장해야 한다. 특히 축전지가 완충전상태로 유지되는 상태(부동충전상태)가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 기존의 축전지에 대한 검사방법으로는 다음과 같은 방법들이 이용되고 있다.
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.
둘째, 휴대용 전압 및 전류 측정기로 축전지의 전압 및 전류를 측정하여 축전지의 상태를 측정하는 방법이다.
셋째, 한 셀의 축전지 양극과 음극의 두 점에 일정 전압과 주파수를 인가하여 임피던스를 검사하는 장치를 이용하여 축전지의 임피던스를 검사하는 방법이다.
넷째, 셋째 방법과 유사한 방법으로 축전지 모든 셀에 셀 별로 양극과 음극의 두 점을 인출하여 원격으로 축전지의 임피던스 변화를 측정, 감시하는 방법이 다.
그런데, 세번째와 네번째 방법은 축전지에 일정한 값을 갖는 노이즈를 전송하고, 반사되는 값을 계산하여 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 토대로 축전지 상태를 판단하는 방식이다.
이러한 방식은 축전지를 완전히 분리한 상태에서는 불량 여부에 대한 정확한 진단이 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 예측할 수 없이 수시로 변동되는 고조파 성분으로 인하여 동일한 현상이 발생되어 측정값의 왜곡은 항상 존재한다.
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.
특히, 축전지의 성능과 방전특성은 내부저항뿐만 아니라 화학적, 기계적 요소와 사용환경 등 다양한 파라미터들에 의해 결정되므로 한가지 요소만을 측정하는 것은 무의미하여, 산업현장에서는 불량으로 이미 판정된 축전지를 분리한 후 상태를 판단하기 위한 참고자료로써 극히 제한적으로 활용하고 있을 뿐이다.
그리고, 무정전 전원공급장치의 축전지에 일정 값의 노이즈를 주기적으로 공급함으로써, 축전기의 열화를 유도할 수 있고, 전자시스템(예로, 정밀산업기기, 의 료기기 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.
본 발명은 미리 설정된 다수의 축전지 임피던스 기준값 중에서 피측정물과 동일규격의 정상적인 성능의 기준 축전지 대비, 상대적으로 변화된 피측정 축전지의 캐패시턴스와 내부 임피던스를 개별적으로 정확하게 검출함으로써 다수의 축전지 셀 중에 상대적으로 성능이 저하된 하나의 축전지를 찾아낼 수 있는 축전지 진단장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정물에 노이즈를 보내지 않으면서 축전지 충전 능력을 개별적으로 검출할 수 있는 축전지 진단장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력변환장치에 연결되어 발생되는 리플전압과, 부하에 의해서 수시로 변동되는 고조파 성분의 영향을 받지 않고 임피던스를 개별적이면서도 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력변환장치에 연결된 축전지가 충전중인 상태(균등충전), 완전 충전상태(부동충전), 혹은 방전상태에서 임피던스를 개별적이면서도 정확하게 검출할 수 있는 축전지 진단장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원의 제1 발명에 따른 축전지 진단장치는, 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지를 진단하기 위한 장치에 있어서, 정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하고, 상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출함으로써 상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준 임피던스를 제공하기 위하여 복수의 직렬연결된 캐패시터와 저항 중 어느 하나를 제공할 수 있는 기준 임피던스 제공부를 포함하고, 상기 복수의 직렬연결된 캐패시터와 저항은 서로 다른 임피던스 값을 갖는다.
바람직하게는, 상기 기준 임피던스 제공부에 인가되는 전압은 상기 피측정 축전지의 전압과 동일한 크기이며, 상기 피측정 축전지의 전압과는 독립적으로 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준 임피던스를 디지털 값으로 제공할 수 있는 기준 임피던스 제공부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하기 위한 기준 임피던스 제공부; 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지의 임피던스와 상기 기준 임피던스를 노이즈 없이 비교하여 검출하기 위한 비교검출부; 상기 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 비교검출부와 상기 중앙처리부의 사이에 위치하여 부적 절한 전기적 상황에서 사용자 혹은 회로를 보호하기 위한 보호회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본원의 제2 발명에 따른 축전지 진단방법은, 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지를 진단하기 위한 방법에 있어서, 정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하는 단계; 상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출하는 단계; 및 상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
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.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 축전지 진단장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 축전지 진단장치는 다수의 기준값 중에 피측정 축전지와 동일 규격의 정상상태의 임피던스를 가지는 기준값을 선택하고, 피측 정 축전지의 현재 전압을 검출하여 동일한 전압값을 독립된 전원으로 기준값에 인가해 주는 기준값 선택부(210), 피측정 축전지와 선택된 기준 임피던스값으로부터 노이즈 없이 복수의 임피던스를 비교하여 검출하기 위한 비교검출부(220), 복수의 임피던스 간의 차이 값을 증폭하고 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부(230), 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부(240)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 축전지 진단장치는 비교검출부(220)와 중앙처리부(230)의 사이에 위치하여 부적절한 전기적 상황에서 회로를 보호하기 위한 보호회로부(250)를 더 포함할 수 있다.
기준값 선택부(210)는 선택할 수 있는 다수의 정상상태 축전지의 임피던스값을 미리 설정하여 두고, 사용자가 피측정 축전지와 동일 규격의 임피던스값을 아날로그 방식이나, 디지털 방식으로 선택할 수 있다. 또한, 기준값 선택부(210)는 비교하려는 임피던스 값이 전압의 영향을 받지 않도록 피측정 축전지에서 검출된 값과 동일한 값의 전압을 독립적인 전원회로(260)를 통하여 다수의 임피던스 중 선택된 임피던스에 인가하여 준다.
비교검출부(220)는 측정 대상 축전지와 기준값 선택부의 임피던스를 노이즈 없이 비교 검출한다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상태표시부(240)는 디지털 값으로 표시할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상태표시부(240)는 사용자가 경보 처리나 이상 유무의 확인이 용이하도록 아날로그 값으로 표시할 수 있다.
보호회로부(250)는 사용자의 조작 미숙이나 축전지 고장 등으로 인한 과도상 황에서 인가될 수 있는 과전압 등으로부터 사용자와 진단장치를 보호하는 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도이다.
기준값 선택부(210)의 기준 임피던스는 서로 다른 임피던스를 갖는 복수의 임피던스부(211, 212 ~ 21n)중 어느 하나를 선택하기 위한 선택스위치(214)를 포함한다. 복수의 임피던스부(211, 212 ~ 21n) 각각은 직렬연결된 가변 저항과 가변 캐패시터를 포함한다. 여기서, 각각의 기준임피던스부(Xc3) 초기값은 축전지 규격별 종류별 정상상태의 임피던스를 가지도록 미리 설정된다. 또한, 측정된 임피던스값을 비교하는 경우에 피측정 축전지에서 검출된 전압의 영향을 받지 않도록 피측정전압과는 독립적으로 연결되어 기준임피던스부에 전원을 제공하는 독립전원부(260)를 통하여 입력전압과 일치하는 값의 전압을 공급한다.
한편, 본 발명은 테브낭의 정리를 활용하는 바, 비교검출부(220) 내 제1 캐패시터(C1)와 제1 저항(R1)의 제1 임피던스(Xc1)와 선택된 기준값 선택부(210)의 임피던스(Xc3)의 곱은, 제2 캐패시터(C2)와 제2 저항(R2)의 제2 임피던스(Xc2)와 노드 A와 노드 B 사이의 축전지(BA)의 내부 캐패시터(C(A-B)) 및 내부저항(r(A-B))의 내부 임피던스(Xc4)의 곱과 항상 같다. 즉, 수학식 1을 만족한다.
Xc1 * Xc2 = Xc3 * Xc4
따라서, 제1 임피던스(Xc1)와, 제2 임피던스(Xc2) 그리고 기준값 선택부(210)의 임피던스(Xc3)가 일정한 상태에서 축전지의 내부 임피던스(Xc4)가 기준값과 대비하여 차이가 발생하면 검출저항 R3 양단에는 전압이 인가되고 전류가 발생하게 된다.
이때 검출되는 값은 단순하게 축전지 내부 저항값뿐만 아니라 수학식 2와 같이 종합 임피던스 값이 검출된다.
Figure 112006046067610-pat00001
정상적인 축전지라면 평형상태를 유지해야 하는 상태에서 피측정 축전지의 임피던스 값이 축전지 열화 등으로 인하여 상대적으로 기준값에 비해 변화가 발생되면 검출저항 R3 양단에 전압이 인가되고, 비교검출부(220) 내 IC1을 통하여 양방향으로 노이즈 없이 검출된다.
중앙처리부(230)는 검출저항 R3 양단 전압의 과도 상태를 처리하는 과도상태처리부(231), 과도상태처리부를 거쳐 출력되는 미약한 전압신호를 증폭하여 증폭전압신호를 출력하기 위한 증폭신호부(232), 증폭전압신호와 대비하기 위하여 제1 및 제2 기준신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 기준신호발생부(233, 235), 및 제1 및 제2 기준신호를 증폭전압신호와 각각 비교하기 위한 제1 및 제2 비교기(234, 236)를 포함한다.
구체적으로, 과도상태처리부(231)는 직병렬 결합된 저항(R4, R5, R7)을 포함하여 과도전압을 일정부분 차단하여 전압신호를 출력한다.
증폭신호부(232)는 증폭기를 포함하여 저항 R6 대비 저항 R9의 증폭비율(R9/R6)로 미약한 전압신호를 증폭한다.
제1 및 제2 기준신호발생부(233, 235)는 가변저항(VR1, VR2)을 포함하여 축전지의 임피던스 변화에 대한 최대 허용 범위를 사용자가 지정할 수 있다.
제1 및 제2 비교기(234, 236)는 반전단자(-)에 제1 및 제2 기준신호를 입력받고, 비반전단자(+)에 증폭신호부(232)로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 비교하여 출력한다.
축전지(BA)가 불량하면 상태표시부(240) 내 저항(R10)을 통하여 디지털 또는 아날로그 값으로 표시한다.
보호회로부(250) 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.
이 때 보호회로부(250) 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.
또한, 진단장치 내부의 고장 등 이상과도상황으로 인한 장애 방지를 위하여 노드A, 및 노드B에 접촉되어 인출되는 점 바로 후단에는 적절한 용량의 휴즈(F1, F2)를 설치하여 축전지를 보호하도록 한다.
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.
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 예측할 수 없는 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 값을 알면 어떠한 형태의 축전지라도 관계없이 상태를 판단하는 것이 가능하다.

Claims (19)

  1. 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지를 진단하기 위한 장치에 있어서,
    정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하고, 상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출함으로써 상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단하기 위한 축전지 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 임피던스를 제공하기 위하여 복수의 직렬연결된 캐패시터와 저항 중 어느 하나를 제공할 수 있는 기준 임피던스 제공부;
    상기 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지의 임피던스와 상기 기준 임피던스를 노이즈 없이 비교하여 검출하기 위한 비교검출부;
    상기 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및
    상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함하고,
    상기 복수의 직렬연결된 캐패시터와 저항은 서로 다른 임피던스 값을 갖는 축전지 진단장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 제공부에 인가되는 전압은 상기 피측정 축전지의 전압과 동일한 크기이며, 상기 피측정 축전지의 전압과는 독립적으로 제공되는 축전지 진단장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서, 상기 기준 임피던스 제공부는,
    복수의 임피던스부;
    상기 복수의 임피던스부 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택스위치; 및
    상기 피측정 축전지의 전압과 동일한 독립된 전압을 제공하기 위한 독립 전원
    을 포함하는 축전지 진단장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교검출부는,
    하기 검출저항을 중심으로 상기 피측정 축전지와 대향되어 설치되고, 상기 피측정 축전지의 내부 임피던스에 상응하는 제1 임피던스;
    하기 검출저항을 중심으로 상기 기준 임피던스와 대향되어 설치되고, 상기 기준 임피던스에 상응하는 제2 임피던스;
    상기 피측정 축전지와 상기 기준 임피던스의 중점인 제1 노드와 상기 제1 임피던스와 제2 임피던스의 중점인 제2 노드를 연결하는 검출저항; 및
    상기 검출저항의 양단전압을 검출하기 위한 전압검출기
    를 포함하는 축전지 진단장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비교검출부와 상기 중앙처리부의 사이에 위치하여 부적절한 전기적 상황에서 사용자 혹은 회로를 보호하기 위한 보호회로부
    를 더 포함하는 축전지 진단장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 중앙처리부는,
    상기 검출저항의 양단전압의 과도 상태를 처리하는 과도상태처리부;
    상기 과도상태처리부를 거쳐 출력되는 미약한 전압신호를 증폭하여 증폭전압신호를 출력하기 위한 증폭신호부;
    상기 증폭전압신호와 대비하기 위하여 제1 및 제2 기준신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 기준신호발생부; 및
    상기 제1 및 제2 기준신호를 증폭전압신호와 각각 비교하기 위한 제1 및 제2 비교기
    를 포함하는 축전지 진단장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비교기는 반전단자에 상기 제1 및 제2 기준신호를 입력받고, 비반전단자에 상기 증폭신호부로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 비교하는 축전지 진단장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 보호회로부는,
    써지전압 혹은 과전압을 차단하기 위한 바리스터; 및
    상기 전압검출기로부터 출력되는 전압이 소정의 기준전압보다 높은 경우 방전시키기 위한 트랜지스터를 포함하는 방전부
    를 포함하는 축전지 진단장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 상태표시부는, 경고신호를 송출할 수 있는 축전지 진단장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 상태표시부는, 상기 중앙처리부가 축전지 이상으로 판단하는 경우 축전지 교체를 알리는 디지털 명령신호를 출력할 수 있는 축전지 진단장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 상태표시부는, 아날로그 또는 디지탈 값으로 출력할 수 있는 축전지 진단장치.
  16. 전력변환장치에 결합된 피측정 축전지를 진단하기 위한 방법에 있어서,
    정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하고, 상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출함으로써 상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단하기 위한 축전지 진단방법.
  17. 제16항에 있어서,
    정상적인 축전지와 동일 특성을 갖는 기준 임피던스를 제공하는 단계;
    상기 기준 임피던스와 상기 피측정 축전지의 임피던스를 비교 검출하는 단계; 및
    상기 피측정 축전지에 대한 충전 성능을 진단하는 단계
    를 포함하는 축전지 진단방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113960353A (zh) * 2021-10-19 2022-01-21 合肥科威尔电源系统股份有限公司 一种高压电源的高精度低纹波测试装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194428A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Matsushita Electric Works Ltd 電池寿命検出装置
JP2003059544A (ja) 2001-05-29 2003-02-28 Canon Inc 二次電池の内部情報検知方法、内部情報検知装置、内部情報検知プログラム及び該プログラムを収めた媒体
JP2005315665A (ja) 2004-04-28 2005-11-10 Yokogawa Electric Corp 電池残存容量監視装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194428A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Matsushita Electric Works Ltd 電池寿命検出装置
JP2003059544A (ja) 2001-05-29 2003-02-28 Canon Inc 二次電池の内部情報検知方法、内部情報検知装置、内部情報検知プログラム及び該プログラムを収めた媒体
JP2005315665A (ja) 2004-04-28 2005-11-10 Yokogawa Electric Corp 電池残存容量監視装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104457B1 (ko) * 2010-02-03 2012-01-12 전재강 무정전 전원장치
KR20160097598A (ko) 2015-02-09 2016-08-18 고려대학교 산학협력단 연축전지를 이용한 에너지 저장 시스템 및 연축전지의 충방전 방법

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