KR100855297B1 - Electric charging method of battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 축전지의 충전방법에 관한 것으로, 상세하게는 축전지에 충전되는 충전전류와 충전전압의 레벨을 감지하여, 충전전압에 의한 충전모드와 충전전류에 의한 충전모드를 변환시키므로 비효율적인 충전 시간 단축과 축전지의 정격용량을 충전할 수 있고, 축전지의 기능이 연장될 수 있는 축전지의 충전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a charging method of a battery, and in particular, by detecting the level of the charging current and the charging voltage charged in the battery, and converts the charging mode by the charging voltage and the charging mode by the charging current inefficient charging time shortening And it relates to a charging method of a battery that can charge the rated capacity of the battery, and can extend the function of the battery.
잠수함에 직류 공급 시스템을 구비하는 것은 종래의 기술에 속한다. 직류 공급 시스템은 재충전될 수 있는 배터리(축전지), 예를 들면 납축전지의 형태로 직류전원을 공급한다. 이러한 직류 공급 시스템에서는 배터리의 충전을 위해, 그리고 수면운행 또는 심해의 수중 운행시 전기발생을 위해 디젤발전기가 설치된다. 상기 축전지들과 더불어 연료셀 장치를 구비하는 것은 공지되어 있다. 소비측면에서 이러한 직류 공급 시스템의 경우 직류를 교류로 바꾸며 일반적인 전압수준으로 바꾸 는 전원공급 변환장치가 구비되어 있다. 또 다른 전기 소모장치로는 이러한 전기 공급망에 의해 동력을 공급받아서 잠수함의 프로펠러를 구동시키는 전기모터가 있다. 직류 공급 시스템의 동력 공급을 위하여 디젤발전기 및 연료셀장치가 구비되어 있다. Having a direct current supply system in a submarine belongs to the prior art. The direct current supply system supplies direct current power in the form of a rechargeable battery (eg, a accumulator), for example a lead acid battery. In such a DC supply system, a diesel generator is installed for charging the battery and for generating electricity during water operation or underwater operation in the deep sea. It is known to have a fuel cell device in addition to the accumulators. In terms of consumption, this DC supply system is equipped with a power supply converter that converts direct current into alternating current and changes to the normal voltage level. Another electricity consuming device is an electric motor powered by this electricity supply chain to drive the propeller of the submarine. A diesel generator and a fuel cell device are provided for power supply of a direct current supply system.
이와 같은 잠수함의 직류공급 시스템중에서 상기 축전지는 일반 전자제품의 충전방식과는 달리 정전압과 정전류가 교번적으로 출력되어 상기 축전지를 충전하게 되며 이는 도 1의 그래프에 도시된 바와 같다. Unlike the charging method of a general electronic product, the battery in the submarine DC supply system alternately outputs a constant voltage and a constant current to charge the battery, as shown in the graph of FIG. 1.
도 1은 종래의 축전지의 충전 방식을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing a charging method of a conventional storage battery.
도 1을 참조하면, 종래의 충전장치는 전원이 인가되면, 타이머가 카운트되면서 전압과 전류의 레벨이 상승된다. 그리고 전압과 전류의 레벨은 일정시간(Timer 1, a)이 경과되면, 상승되는 전압과 전류의 레벨이 유지된다. 이때, 출력전압의 레벨은 출력전류보다 상승속도가 빠르기 때문에 그래프의 a-b구간 동안은 전압이 보다 높은 레벨로서 축전지를 충전시킨다. 이후, 설정된 시간(Timer 2, b)이 경과되면, 정전류의 레벨은 상승되고, 정전압의 레벨을 하강된다. 따라서 정전류는 정전압보다 높은 레벨에서 축전지에 출력되고, 정전압은 상기 정전류보다 낮은 레벨의 전위를 갖고 출력된다. 그리고 전압과 전류는 설정된 시간(Timer 3, c)이 경과되면, 전압이 상승되고, 전류는 하강되어 축전지의 충전이 완료되는 시점까지 유지된 다. Referring to FIG. 1, when power is applied to a conventional charging device, the voltage and current levels are increased while the timer is counted. The level of voltage and current is maintained after a certain time (Timer 1, a) elapses. At this time, the level of the output voltage is faster than the output current, so the battery is charged as the level is higher during the a-b period of the graph. After that, when the set time (
그러나 축전지는 사용시간이 늘어남에 따라 축전지의 전해액이 소모될 수 있어, 그 전해액이 소손된 만큼 전압과 전류의 레벨을 가변시킬 수 있는 시간이 보충되어야 한다. 아울러 종래에는 축전지에 충전되는 전압이나 전류레벨을 감지함 없이 시간에 의해서만 전압과 전류의 레벨을 가변시키기 때문에 축전지의 극판이 소손될 수 있다. 그러나 종래에는 설정된 시간만을 카운트하여 전압과 전류의 레벨을 가변시키므로 저 충전만으로 축전지의 정격 방전량을 확보할 수 없고, 축전지의 수명이 짧기 때문에 잦은 교체가 이루어지는 문제점이 있다. However, the storage battery may consume the electrolyte of the battery as the use time increases, so that the time for varying the level of voltage and current as the electrolyte is burned out must be replenished. In addition, conventionally, since the voltage and current levels are changed only by time without sensing the voltage or current level charged in the battery, the pole plate of the battery may be burned out. However, in the related art, since only the set time is counted to change the level of voltage and current, it is not possible to secure the rated discharge amount of the battery only by low charge, and there is a problem that frequent replacement is performed because the battery life is short.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 축전지를 충전하는 충전전류와 충전전압의 레벨을 감지하여 전압과 전류충전 모드를 가변함에 따라 축전지의 수명 및 정확한 충전 의한 충전이 이루어질 수 있는 축전지의 충전방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to detect the level of the charging current and the charging voltage to charge the battery by varying the voltage and current charging mode of the battery life and It is to provide a charging method of a battery that can be charged by accurate charging.
본 발명의 목적은 인가되는 교류전원을 직류로 변환하고, 직류를 스위칭제어하므로 충전지의 충전전류와 충전전압의 레벨을 조절할 수 있도록 하므로 설정된 전압과 전류의 레벨의 조정 및 감지가능한 축전지의 충전방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to convert the applied AC power to direct current, and switching the direct current so that it is possible to adjust the level of the charging current and the charging voltage of the rechargeable battery, so that it is possible to adjust the level of the set voltage and current and to detect the charging method of the battery. To provide.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교류를 직류로 변환시키고, 스위칭에 의하여 전원의 방향을 인버팅하므로 출력전원의 레벨을 가변시켜 축전지의 충전전원을 출력하는 정류부와; 상기 정류부의 스위칭을 제어하므로 충전전원레벨을 상하로 가변시키는 고주파드라이버와; 상기 정류부에서 출력되는 충전전류와 충전전압의 레벨을 감지하여 상기 고주파드라이버를 제어하는 제어부를 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a rectifying unit for converting the alternating current into direct current, and inverting the direction of the power supply by switching to change the level of the output power to output the charging power of the battery; A high frequency driver for controlling the switching of the rectifier to change the charging power level up and down; And a control unit for controlling the high frequency driver by sensing the level of the charging current and the charging voltage output from the rectifying unit.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 정류부는 입력되는 외부전원의 노이즈를 제거하는 노이즈필터과, 상기 노이즈필터을 통해 인가되는 교류전원에서 맥류성분을 제거하므로 직류전원으로 변환시키는 브릿지수단과, 상기 고주파드라이버의 제어에 의해 상기 브릿지수단에서 인가되는 직류를 고속스위칭하여 순방향 또는 역방향의 전원을 강제로 인버팅시키는 스위칭인버터와, 상기 스위칭인버터를 통해 인버팅된 전원을 감압시키는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머에서 출력되는 전원을 일방향으로 통전시키는 정류수단과, 상기 정류수단을 통하여 인가되는 직류의 노이즈를 제거하여 상기 축전지에 충전전원을 출력하는 정전압출력수단과, 상기 충전전원의 전류레벨을 감지하여 상기 제어부에 감지신호를 인가하는 전류센서를 구비할 수 있다. In the battery charging device according to the present invention, the rectifier is a noise filter for removing the noise of the external power input, bridge means for converting to a DC power source by removing the pulse component from the AC power applied through the noise filter, and A switching inverter for forcibly inverting power in a forward or reverse direction by fast switching a direct current applied from the bridge means by a control of a high frequency driver, a transformer for reducing the power inverted through the switching inverter, Rectification means for energizing the output power in one direction, a constant voltage output means for outputting charging power to the storage battery by removing noise of direct current applied through the rectifying means, and sensing the current level of the charging power supply to the controller. The current sensor that applies the detection signal It can be provided.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 노이즈필터는 외부전원이 인가되는 입력단에 연결되어 입력되는 교류전원을 1차필터링하는 제1노이즈필터과, 상기 제1노이즈필터의 출력단에 연결되어 교류전원을 2차필터링하는 제2노이즈필터을 구비할 수 있다. In the battery charging device according to the present invention, the noise filter is connected to an input terminal to which an external power source is applied, and a first noise filter for primary filtering of the input AC power, and an AC power source connected to the output terminal of the first noise filter. It may be provided with a second noise filter for secondary filtering.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 스위칭인버터는 상기 제어부의 제어에 따른 상기 고주파드라이버의 스위칭제어신호에 따라서 온오프 스위칭되는 풀브릿지(FULL BRIDGE)를 구비할 수 있다. In the battery charging apparatus according to the present invention, the switching inverter may be provided with a full bridge (FULL BRIDGE) is switched on and off in accordance with the switching control signal of the high frequency driver under the control of the controller.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 제어부는 상기 전류 센서로부터 감지된 충전전류와 설정된 전류레벨을 비교하고, 상기 충전전원의 충전전압레벨과 설정된 전압레벨을 감지하는 레벨감지수단과, 상기 레벨감지수단의 감지신호에 따라 상기 충전전류가 설정된 전류레벨에 일치되면 상기 정류부에서 정전류를 출력토록 제어하고, 상기 충전전압이 설정된 전압레벨에 일치되면 상기 정류부에서 정전압을 출력하도록 상기 고주파드라이버를 제어하는 제어수단을 구비할 수 있다. In the battery charging device according to the present invention, the control unit is a level sensing means for comparing the charging current sensed by the current sensor and the set current level, and detects the charging voltage level and the set voltage level of the charging power, and the The rectifier outputs a constant current when the charging current matches the set current level according to a detection signal of a level sensing means, and controls the high frequency driver to output a constant voltage when the charging voltage matches the set voltage level. It can be provided with a control means.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 레벨감지수단은 상기 충전전류와 설정된 전류레벨을 비교하는 전류비교기와, 상기 충전전압과 설정전압레벨을 비교하는 전압비교기를 구비할 수 있다. In the battery charging apparatus according to the present invention, the level sensing means may include a current comparator for comparing the charging current with a set current level, and a voltage comparator for comparing the charging voltage with a set voltage level.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치에서 상기 축전지의 충전장치는 충전전압 및 충전전류의 레벨의 설정신호를 출력하는 조작패널과, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 정류부에서 상기 축전지의 충전전원의 레벨을 표시하는 디스플레이를 더 구비할 수 있다. In the battery charging device according to the present invention, the charging device of the battery includes an operation panel for outputting a setting signal of a level of a charging voltage and a charging current, and a level of the charging power of the battery at the rectifying unit under control of the controller. The display may further include a display.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 축전지에 출력되는 충전전압과 충전전류의 레벨을 감지하여 상기 충전전압의 레벨이 설정레벨에 도달되면, 정전압을 출력하는 제1정전압모드단계와; 상기 충전전류를 감지하여 설정된 전류레벨에 일치되는 지를 판단하는 설정레벨감지단계와; 상기 설정레벨감지단계에서 상기 충전전류가 설정된 전류레벨과 일치되면 정전류를 출력하여 상기 축전지를 충전하는 정전류모드단계와; 상기 정전류모드단계로서 상기 축전지를 충전하는 시간을 카운트하여 설정된 시간만큼 경과하였는지를 비교하는 카운트 및 설정시간비교단계와; 상기 정전류모드단계의 구동시간이 설정시간에 도달되면 정전압을 출력하고, 설정된 시간이 경과되면 충전을 완료하는 제2정전압모드단계를 포함한다. According to another feature of the present invention for achieving the above object, the present invention detects the level of the charging voltage and the charging current output to the battery, and outputs a constant voltage when the level of the charging voltage reaches the set level; A constant voltage mode step; A setting level sensing step of sensing the charging current and determining whether the charging current corresponds to a set current level; A constant current mode step of charging a storage battery by outputting a constant current when the charging current matches the set current level in the setting level sensing step; A counting and setting time comparing step of counting the time for charging the battery as a constant current mode step and comparing whether the set time has elapsed; And a second constant voltage mode step of outputting a constant voltage when the driving time of the constant current mode step reaches a set time and completing charging when the set time elapses.
이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전방법에서 상기 전류설정레벨은 상기 축전지의 정격용량의 5~15%일 수 있다. In the charging method of the battery according to the present invention, the current setting level may be 5 to 15% of the rated capacity of the battery.
상술한 바와 같이, 본 발명은 축전지의 충전전류와 전압의 레벨을 감지하여 충전전압과 충전전류의 레벨을 가변시키므로 전해액의 소손에 따른 충전시간의 보충이 가능함에 따라 저 충전으로 정격방전량을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 전해액의 양에 따른 충전레벨을 가변이 이루어지기 때문에 극판의 소손이 방지되므로 축전지의 수명이 연장되므로 유지 및 관리가 용이하고, 그 비용이 절감되는 효과가 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치 및 방법은 잠수정 등의 특수 분야뿐만아니라, 일반 공동주택의 변전설비에 설치되는 축전지의 충전장치, 자동차의 축전지를 위한 충전장치에 용이하게 적용할 수 있는 것이다. As described above, the present invention senses the level of charge current and voltage of the battery to change the level of charge voltage and charge current, so that it is possible to supplement the charging time according to the burnout of the electrolyte, thereby securing the rated discharge amount at low charge. It can work. In addition, the present invention is variable because the charge level is made according to the amount of the electrolyte is prevented burnout of the electrode plate is prolonged life of the battery is easy to maintain and manage, there is an effect that the cost is reduced. Such a charging device and method of a battery according to the present invention is not only a special field such as a submersible, but also can be easily applied to a battery charging device installed in the substation facility of a general apartment house, a charging device for a battery of a car. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5b에 의거하여 상세히 설명한다. 한편 각 도면에서 본 발명이 적용되는 축전지의 특성, 적용형태, 충전방법 등 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 2 to 5b. On the other hand, the drawings and detailed descriptions of the configuration, operations and effects thereof, which can be easily understood from related arts, such as characteristics, application forms, and charging methods of the battery to which the present invention is applied in each drawing, will be briefly or omitted. The illustrations are centered around the invention.
도 2는 본 발명에 따른 축전지의 충전장치를 나타낸 회로도이다. 2 is a circuit diagram showing a charging device for a storage battery according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 축전지의 충전장치는, 교류를 직류로 변환하여 풀브릿지( FULL BRIDGE) 방식으로 인버팅하고 출력전원의 레벨을 가변시켜 축전지의 충전전원을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)의 충전전압 및 충전전류의 레벨을 가변시키는 고주파드라이버(20)와, 상기 정류부(10)의 충전전류와 충전전압의 레벨을 감지하여 상기 고주파드라이버(20)를 제어하는 제어부(30)와, 사용자의 조작에 의하여 충전전압과 충전전류의 레벨설정신호를 출력하는 조작패널(40)과, 충전전압과 충전전류의 레벨을 화면에 표시하는 디스플레이(50)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the battery charging apparatus according to the present invention includes a rectifying
이때, 정류부(10)는 입력되는 전원의 노이즈를 이중으로 제거하는 제1노이즈필터(111) 및 제2노이즈필터(112)과, 교류를 직류로 변환시키는 브릿지수단(12)과, 풀브릿지방식의 고속스위칭에 의해 순방향과 역방향의 전원을 인버팅하는 스위칭인 버터(13)와, 전압을 감압 및 절연을 위한 트랜스포머(14)와, 일방향으로 통전시키는 정류수단(15)과, 전류를 감지하는 전류센서(17)와, 노이즈를 제거하여 상기 축전지에 충전전원을 출력하는 정 전압출력수단(16)을 포함한다. In this case, the
여기서 상기 제1노이즈필터(111)는 입력되는 3상의 220V 전원에 포함된 노이즈를 일차 필터링하고, 상기 제2노이즈필터(112)는 상기 제1노이즈필터(111)에서 1차 필터링된 3상의 교류전원을 2차필터링한다. Here, the
그리고, 브릿지수단(12)은 다수개의 정류다이오드와 제1콘덴서(C1)를 포함하여, 상기 제2노이즈필터(112)에서 노이즈가 제거된 교류전원에서 맥류성분을 제거하므로 직류전원으로 변환시킨다. In addition, the bridge means 12 includes a plurality of rectifier diodes and a first capacitor C1, and removes a pulse flow component from an AC power source from which noise is removed from the
스위칭인버터(13)는 풀브릿지(FULL BRIDGE) 회로를 구성하므로 고주파드라이버(20)의 제어에 의해 상기 브릿지수단(12)에서 인가되는 직류 전원을 고속스위칭하여 상기 트랜스포머(14)의 순방향 또는 역방향의 1차측 전원을 강제로 인버팅시킨다. 그러므로 상기 스위칭인버터(13)는 상기 축전지의 충전전압 및 충전전류의 레벨을 가변시킬 수 있다. 이를 위해 상기 스위칭인버터(13)는 다수개의 스위칭소자(FET1~FET4)가 구비되어 상호 교번적으로 온오프를 반복하게 된다. Since the
그리고, 트랜스포머(14)는 상기 스위칭인버터(13)를 통해 인버팅된 교류성분 의 전원을 축전지의 충전전압레벨(예를들면 110V)로 감압시키고, 1차측과 2차측을 절연시켜 상호간의 전기적인 간섭을 방지한다. The
또한, 정류수단(15)은 상기 트랜스포머(14)의 2차측에서 출력되는 전원을 정류하여 일방향으로 통전시키고, 상기 정 전압출력수단(16)은 직류노이즈코어(161)와 제2콘덴서(C2)를 통해 상기 정류수단(15)에서 출력되는 직류의 노이즈 성분을 제거하여 순수 직류전원을 출력한다. In addition, the rectifying
전류센서(17)는 상기 트랜스포머(14)의 2차측에서 출력되는 전류의 레벨을 감지하여 상기 고주파드라이버(20)에 감지신호를 출력한다.The
이와 같은 상기 정류부(10)의 연결구조는 하기와 같다. The connection structure of the rectifying
제1노이즈필터(111)는 외부전원이 인가되는 입력단(AC INPUT)에 입력측이 연결되며, 상기 제2노이즈필터(112)는 상기 제1노이즈필터(111)의 출력측에 직렬연결된다. 또한 상기 브릿지수단(12)은 다수개의 정류다이오드와 제1콘덴서(C1)를 포함하며, 각각의 정류다이오드는 상기 제2노이즈필터(112)의 출력측에 각각 연결되는 3개의 라인에 각각 동일방향으로 연결되고, 상기 제1콘덴서(C1)는 상기 정류다이오드와 병렬로 연결된다. An input side of the
그리고, 스위칭인버터(13)는 다수개의 스위칭소자(FET1~FET4)로 구성된다. 상기 스위칭소자(FET1~FET4)는 상기 브릿지수단(12)의 입력측과 출력측에 각각 연결되는 라인 사이에 연결된다. 또한 상기 스위칭소자(FET1~FET4)는 상기 브릿지수단(12)의 입력측과 출력측사이를 연결하는 두 개의 라인에 각각 입력단과 출력단이 연결되고, 게이트가 상기 고주파드라이버(20)에 연결된다. The
트랜스포머(14)는 1차 측이 상기 스위칭인버터(13)의 제1스위칭소자(FET1)의 출력단과 제3스위칭소자(FET3)의 입력단사이, 제2스위칭소자(FET2)의 출력단과 제4스위칭소자(FET4)의 입력단사이에 각각 연결되고, 2차측에서 상기 정류수단(15)에 각각 연결된다. 상기 정류수단(15)은 정류다이오드(D1, D2)를 포함하며, 상기 정류다이오드(D1, D2)는 상기 트랜스포머(14)의 2차측 출력단에서 출력된 전원을 각각 일방향으로 통전시키도록 연결된다. The
정 전압출력수단(16)은 상기 정류수단(15)의 출력측에서 직류성분을 제거하는 직류노이즈수단(161)이 연결되고, 상기 직류노이즈수단(161)의 출력측에 연결되는 제1저항(R1)과, 상기 제1저항(R1)과 병렬연결되는 제2콘덴서(C2)로서 구성된다. 여기서 상기 제1저항(R1)은 상기 고주파드라이버(20)를 통해 상기 제어부(30)에 연결된다. The constant voltage output means 16 is connected to a direct current noise means 161 for removing a direct current component from the output side of the rectification means 15, and a first resistor R1 connected to the output side of the direct current noise means 161. And a second capacitor C2 connected in parallel with the first resistor R1. The first resistor R1 is connected to the
이와 같은 정류부(10)는 상술한 바와 같이 상기 스위칭인버터(13)에 상기 고 주파드라이버(20)가 연결되고, 상기 정 전압출력수단(16)가 상기 제어부(30)에 연결된다. 아울러 상기 고주파드라이버(20)는 상기 제어부(30)에 연결되고, 상기 조작패널(40)은 상기 디스플레이(50)와 상기 고주파드라이버(20)와 제어부(30)에 각각 연결된다.As described above, the
여기서 상기 제어부(30)의 상세구성은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치를 나타낸 상세회로도를 보인 도 3과 같다. Here, the detailed configuration of the
도 3을 참조하면, 상기 제어부(30)는 상기 정류부(10)에서 출력되는 충전전압과 충전전류의 레벨을 감지하는 레벨감지수단(31)과, 상기 레벨감지수단(31)의 감지신호에 따라서 상기 고주파드라이버(20)를 제어하는 제어수단(32)을 포함한다. 또한 상기 조작패널(40)은 충전전압과 충전전류의 레벨을 상승명령을 출력하는 레벨상승스위치(51)와, 충전전압과 충전전류의 레벨의 하강명령을 출력하는 레벨하강스위치(52)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
이때, 레벨감지수단(31)은 상기 전류센서(17)의 감지신호와 설정된 레벨을 비교하는 전류비교기(a-amp)와, 상기 정 전압출력수단(16)의 충전전압과 설정된 레벨을 비교하는 전압비교기(v-amp)와, 상기 전류비교기(a-amp)의 출력신호와 상기 전압비교기(v-amp)의 출력신호에 따라서 후술되는 정전압모드와 정전류모드를 감지하는 제1앰프(amp1)를 포함한다. At this time, the
여기서, 전류비교기(a-amp)는 비반전입력단(+)을 통해 상기 전류센서(17)의 감지신호가 인가되고, 반전입력단(-)을 통해 설정된 레벨신호가 인가된다. 따라서 상기 전류비교기(a-amp)는 상기 비반전입력단(+)을 통해 상기 정류부(10)의 충전전류의 감지신호와 상기 반전입력단(-)을 통해 인가되는 설정레벨을 비교하여 양측이 동일한 레벨이 되는 지를 비교한다. 여기서 상기 전류비교기(a-amp)의 설정레벨은 상기 충전전류가 정격용량의 5~15%에 해당되는 레벨이 바람직하다.Here, the current comparator a-amp is applied with a sensing signal of the
그리고, 전압비교기(v-amp)는 비반전단자(+)에 상기 정 전압출력수단(16)의 충전전압이 인가되고, 반전단자(-)에 설정레벨의 전압이 인가된다. 그러므로 상기 전압비교기(v-amp)는 상기 충전전압의 레벨과 상기 설정전압레벨이 동일하면 감지신호를 출력한다.In the voltage comparator v-amp, the charging voltage of the constant voltage output means 16 is applied to the non-inverting terminal (+), and a voltage of a set level is applied to the inverting terminal (-). Therefore, the voltage comparator v-amp outputs a detection signal when the level of the charging voltage is equal to the set voltage level.
제1앰프(amp1)는 상기 반전단자(-)에 상기 전류비교기(a-amp)와 전압비교기(v-amp)가 같이 연결되며, 상기 전류비교기(a-amp) 또는 전압비교기(v-amp)에서 인가되는 신호를 증폭하여 상기 제어수단(32)에 인가한다. The first amplifier amp1 is connected to the current comparator (a-amp) and the voltage comparator (v-amp) together with the inverting terminal (-), and the current comparator (a-amp) or the voltage comparator (v-amp). Amplified and applied to the control means (32).
제어수단(32)은 상기 전류비교기(a-amp)와 상기 전압비교기(v-amp)에서 각각 인가되는 감지신호와, 자체 타이머의 카운트신호를 통해 상기 고주파드라이버(20)를 제어한다. 상세히 설명하자면, 상기 제어수단(32)은, 예를들면, 상기 전류비교 기(a-amp)에서 로우신호가 출력되면, 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 충전전압의 레벨을 상승 또는 일정레벨로 유지시켜 상기 정전류회로부에서 정격의 충전전압이 출력되도록 한다. 이때 상기 전압비교기(v-amp)는 로우에서 하이신호를 출력하게 된다. 또한 상기 제어수단(32)은 상기 전류비교기(a-amp)에서 하이신호가 인가되면 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 충전전압의 레벨을 하강시키고, 충전전류의 레벨을 정격전류레벨까지 상승시킨다. 이때 전압비교기(v-amp)는 로우신호를 출력한다. The control means 32 controls the
아울러 상기 제어수단(32)은 상기 조작패널(40)에 설치되는 레벨상승스위치(51)와 레벨하강스위치(52)의 스위칭신호에 따라서 상기 고주파드라이버(20)를 제어한다. 이는 사용자가 수동으로 상기 충전전압과 충전전류의 레벨을 설정할 수 있도록 해준다. 이와 같은 상기 제어수단(32)의 제어에 의한 충전전압과 충전전류의 변환은 도 4의 그래프에 도시된 바와 같다. In addition, the control means 32 controls the
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 상기의 구성에 대한 작용설명은 하기에서 설명한다. 아울러, 본 발명은 상술한 바와 같이 정류부(10)에 의한 직류변환과정(S11~S15)과, 상기 제어부(30)의 충전전원의 감지에 따른 제어과정(S21~S26)을 포함하므로 각각 구분하여 설명한다. 따라서 상기 직류변환과정은 도 4의 그래프와 도 5a의 순서도, 제어과정은 도 4의 그래프와 도 5b의 순서도를 이용하여 설명한다. The present invention includes the above configuration, the operation of the configuration will be described below. In addition, since the present invention includes the DC conversion process (S11 ~ S15) by the rectifying
도 4는 본 발명에 따른 축전지의 충전장치의 충전방식을 나타낸 그래프,도 5a는 본 발명에 따른 축전지의 충전방법에서 정전류회로부의 구동단계를 나타낸 순서도이다. 4 is a graph illustrating a charging method of a charging device for a storage battery according to the present invention, and FIG. 5A is a flowchart illustrating a driving step of the constant current circuit unit in the charging method of the storage battery according to the present invention.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 상기 정류부(10)의 구동단계는 입력된 3상의 교류전원에서 노이즈를 제거하는 노이즈필터링단계(S11)와, 교류성분의 전원을 직류성분으로 변환시키는 제1정류단계(S12)와, 순방향 전원 또는 역방향 전원의 방향을 강제로 인버팅하므로 충전전압 및 충전전류의 레벨을 스위칭하는 스위칭단계(S13)와, 인버팅된 전원을 감압하는 감압단계(S14)와, 교류를 직류로 변환시켜 출력하는 제2정류단계(S15)를 포함한다. 4 and 5A, the driving step of the
이때, 노이즈단계(S11)는 상기 제1노이즈필터(111)과 제2노이즈필터(112)에서 입력되는 3상의 교류전원을 순차적으로 필터링하여 노이즈성분을 제거하는 단계이다. 이때 상기 제1노이즈필터(111)와 제2노이즈필터(112)는 소형화와 노이즈제거 및 무게절감을 실현하기 위하여 페라이트코어에 에나멜 동선으로 권선하는 것이 바람직하다. At this time, the noise step (S11) is a step of removing the noise component by sequentially filtering the three-phase AC power input from the
그리고, 제1정류단계(S12)는 상기 브릿지수단(12)에서 상기 제2노이즈필터(112)에서 출력된 3상의 교류전원에서 맥류를 제거하므로 직류로 변환시키는 단 계이다. 이때 상기 브릿지수단(12)은 상기 3상의 교류전원을 인가하는 각각의 라인마다 한 쌍의 다이오드가 동일방향으로 배치되는 각각의 라인에 연결된다. 따라서 상기 제2노이즈필터(112)을 통해 인가되는 3상의 교류전원은 각각의 라인에 연결되는 정류다이오드와 제1콘덴서(C1)에 의해 맥류성분이 제거된다. The first rectifying step (S12) is a step of converting the direct current since the bridge means 12 removes the pulse current from the three-phase AC power output from the
스위칭단계(S13)는 상기 스위칭인버터(13)에 포함되는 다수개의 스위칭소자(FET1~FET4)가 상호 교번적으로 온오프되므로 순방향의 직류성분을 역방향, 또는 역방향의 직류성분을 순방향으로 강제변환시키는 단계이다. 이때 상기 스위칭인버터(13)는 상기 고주파드라이버(20)의 제어에 의해 듀티비가 가변되므로 충전전압 및 충전전압의 레벨을 상하로 조절한다. 따라서 상기 스위칭인버터(13)는 하기에서 설명되는 정전압모드에서 정전류모드(C1~C2), 정전류모드에서 정전압모드(C2~C3)로 가변되어 상기 축전지를 충전할 수 있도록 한다. In the switching step S13, since a plurality of switching elements FET1 to FET4 included in the switching
감압단계(S14)는 상기 트랜스포머(14)에서 1차측에 상기 스위칭 인버터의 인버팅에 의한 고주파 전압을 2차측으로 변환시키므로 전압을 감압하고, 양측의 절연을 행하는 단계이다. 즉, 상기 트랜스포머(14)는, 예를들면 220V를 ㄱ고주파의 110V로 감압하여 상기 정 전압출력수단(16)에 출력한다. The depressurizing step (S14) is a step of depressurizing the voltage and insulating both sides since the
제2정류단계(S15)는 상기 정류수단(15)에서 상기 트랜스포머(14)에서 출력된 고주파전원에서 순방향의 전원만이 통전되도록 하고, 상기 정 전압출력수단(16)에 서 노이즈를 제거하여 출력하는 단계이다. 상기 직류노이즈수단(161)와 제2콘덴서(C2)는 상기 정류수단(15)을 통해 인가되는 직류전원의 노이즈성분을 제거하여 축전지에 출력한다. In the second rectifying step S15, only the forward power is supplied from the high frequency power output from the
이와 같은 정류부(10)의 작용은 하기의 제어부(30)의 제어과정을 통해 정전압모드(C1~C2)와 정전류모드(C2~C3)(도 4참조)로서 상기 축전지를 충전시키며 이는 도 5b를 통해 상세히 설명한다. The operation of the rectifying
도 5b는 본 발명에 따른 축전지의 충전방법에서 제어부의 구동단계를 나타낸 순서도이다. 5B is a flowchart illustrating a driving step of a controller in a charging method of a storage battery according to the present invention.
도 5b를 참조하면, 상기 제어부(30)의 구동단계는 충전전압과 충전전류의 레벨을 감지하여 설정된 레벨에 도달되면 정전압을 출력하는 제1정전압모드단계(S21)와, 충전전류의 레벨과 설정레벨을 비교하는 설정레벨감지단계(S22)와, 충전전류와 설정레벨이 일치되면 정전류를 출력하는 정전류모드단계(S23)와, 시간을 카운트하는 카운트단계(S24)와, 정전류모드로 구동되는 시간이 설정시간이 경과되는 지를 판단하는 설정시간비교단계(S25)와, 설정된 시간이 경과되면 정전압을 출력하는 제2정전압모드단계(S26)를 포함한다. Referring to FIG. 5B, the driving step of the
이때, 제1정전압모드단계(S21)는 상기 제어수단(32)에서 상기 전류비교기(a- amp)와 상기 전압비교기(v-amp)의 감지신호를 감지하여 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 정전압을 출력하는 단계이다. 이때 상기 전류비교기(a-amp)는 상기 전류센서(17)로부터 감지되는 전류와 설정레벨을 비교하고, 상기 전압비교기(v-amp)는 상기 정 전압출력수단(16)에서 출력되는 전압레벨과 설정레벨을 비교한다. 따라서 상기 정류부(10)에 전원이 인가되면, 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이 시작(Start)에서 정전압구간(C1-C2)의 시작점(C1)까지 계속 상승된다. 그러므로 상기 전압비교기(v-amp)는 충전전압이 낮은 레벨에서 설정된 레벨에 도달되면 하이신호를 출력하고, 상기 전류비교기(a-amp)는 설정레벨보다 높은 레벨의 전류가 감지되므로 로우신호를 출력한다. 따라서 상기 제어수단(32)은 상기 전압비교기(v-amp)로부터 하이신호가 인가되고, 상기 전류비교기(a-amp)에서 로우신호가 인가되면, 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 정전압이 설정된 레벨로서 출력되도록 제어한다. 아울러 상기 제어수단(32)은 상기 디스플레이(50)를 제어하여 상기 제1정전압모드(C1~C2)로 구동됨을 표시하도록 제어한다. In this case, in the first constant voltage mode step S21, the control means 32 detects the detection signals of the current comparator and the voltage comparator v-amp to control the
설정레벨감지단계(S22)는 상기 제어수단(32)에서 충전전류가 설정된 레벨에 일치되는 지를 판단하는 단계이다. 상기 제1정전압모드(C1~C2)에서 상기 충전전류는 상기 정전압모드 시작점(Start)에서부터 레벨이 낮아지게 되고, 상기 충전전압은 설정된 레벨을 유지하며 상기 충전지를 충전하게 된다. 따라서 상기 전류비교기(a-amp)는 상기 충전전류가 설정레벨까지 낮아지는 것을 감지하여 상기 제어수단(32)에 감지신호를 인가한다. The setting level detection step S22 is a step in which the control means 32 determines whether the charging current corresponds to the set level. In the first constant voltage mode C1 to C2, the charging current is lowered from the start point of the constant voltage mode Start, and the charging voltage maintains the set level and charges the rechargeable battery. Accordingly, the current comparator a-amp senses that the charging current is lowered to a set level and applies a detection signal to the control means 32.
정전류모드단계는 상기 제어수단(32)에서 충전전류가 설정된 레벨과 일치되면 정전류를 출력하여 상기 축전지를 충전하는 단계이다. 여기서 상기 전류비교기(a-amp)는 상기 전류센서(17)의 감지신호에 따라서 상기 충전전류가 설정레벨에 도달되면, 하이신호를 출력한다. 여기서 상기 충전전류의 설정레벨은 정격의 5~15%로 설정함이 바람직하다. 따라서 상기 제어수단(32)은 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 상기 스위칭인버터(13)의 스위칭시간을 가변하므로 상기 충전전압의 레벨을 낮추고, 정전류를 출력토록 제어한다. 아울러 상기 제어수단(32)은 상기 디스플레이(50)를 통해 상기 정전류모드를 표시토록 제어한다. The constant current mode step is a step of charging the storage battery by outputting a constant current when the charging current matches the set level in the control means 32. Here, the current comparator a-amp outputs a high signal when the charging current reaches a set level according to the detection signal of the
카운트단계 및 설정시간비교단계(S24, S25)는 상기 제어수단(32)에서 상기 정전류모드단계(S23)로서 상기 축전지를 충전하는 시간을 카운트하여 상기 정전류모드단계로 상기 축전지를 충전하는 시간이 설정된 시간만큼 경과하였는지를 비교하는 단계이다. 즉, 상기 제어수단(32)은 도 4의 그래프에 도시된 정전류모드구동구간(C2~C3)의 시간을 카운트하며, 바람직하게로는 상기 디스플레이(50)를 통해 카운트되는 시간을 표시한다. In the count step and the set time comparison step (S24, S25), the time for charging the battery in the constant current mode step is set by counting the time for charging the battery as the constant current mode step (S23) in the control means (32). It is a step of comparing whether elapsed time. That is, the control means 32 counts the time of the constant current mode driving section C2 to C3 shown in the graph of FIG. 4, and preferably displays the time counted through the
제2정전압모드단계(S26)는 상기 제어수단(32)에서 상기 정전류모드단계의 구동시간이 설정시간에 도달되면 상기 고주파드라이버(20)를 제어하여 상기 정전류모드에서 정전압모드로 변환시킨다. 즉, 상기 정류부(10)는 상기 고주파드라이버(20) 의 스위칭제어에 의해 정전류의 출력레벨을 낮추고 정전압출력레벨을 상승시킨다. 그리고 상기 제어수단(32)은 충전전압이 상기 축전지의 정격전압의 120%가 되는 시점에서 상기 정류부(10)를 오프시켜 충전작업을 끝내게 된다. In the second constant voltage mode step S26, when the driving time of the constant current mode step reaches the set time in the control means 32, the
상술한 바와 같이 본 발명은 축전지의 충전시에 정전압모드와 정전류모드로서 충전을 실시하나, 종래에서처럼 단순히 시간만을 카운트하여 모드를 변경하는 것이 아니라 충전전압과 충전전류의 레벨을 감지하여 제1정전압모드와 정전류모드를 시작하고, 시간을 카운트하여 제2정전압모드로 변환된다. 따라서 종래와 달리 전해액의 소손된 양에 따라서 그 충전시간을 보충할 수 있고, 전원레벨과 시간의 카운트를 혼합하여 순차적으로 모드를 변경하므로 극판의 소손이 방지될 수 있다. As described above, the present invention charges the battery as the constant voltage mode and the constant current mode, but does not change the mode by counting only the time as in the related art, but instead detects the level of the charging voltage and the charging current as the first constant voltage mode. And the constant current mode is started, and the time is counted and converted to the second constant voltage mode. Therefore, unlike the related art, the charging time may be replenished according to the amount of the electrolyte burned out, and the mode may be sequentially changed by mixing the power level and the count of time, and thus the burnout of the electrode plate may be prevented.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축전지의 충전장치 및 방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. As described above, the charging device and method of the battery according to a preferred embodiment of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is only described for example and various within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that changes and variations are possible.
도 1은 종래의 축전지 충전방식을 나타낸 그래프,1 is a graph showing a conventional battery charging method;
도 2는 본 발명에 따른 축전지의 충전장치를 나타낸 회로도,2 is a circuit diagram showing a charging device for a storage battery according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 축전지의 충전장치를 나타낸 상세회로도,3 is a detailed circuit diagram showing a charging device for a storage battery according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 축전지의 충전장치의 충전방식을 나타낸 그래프,4 is a graph showing a charging method of a charging device for a storage battery according to the present invention;
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 축전지의 충전방법을 나타낸 순서도이다. 5A and 5B are flowcharts illustrating a charging method of a storage battery according to the present invention.
*도면의 주요부분을 나타낸 부호의 설명** Description of the symbols showing the main parts of the drawings *
10 : 정류부 111 : 제1노이즈필터10: rectifier 111: first noise filter
112 : 제2노이즈필터 12 : 브릿지수단112: second noise filter 12: bridge means
13 : 스위칭인버터 14 : 트랜스포머13: switching inverter 14: transformer
15 : 정류수단 16 : 정 전압출력수단15: rectification means 16: constant voltage output means
17 : 전류센서 20 : 고주파드라이버17: current sensor 20: high frequency driver
30 : 제어부 31 : 레벨감지수단30
32 : 제어수단 40 : 조작패널32: control means 40: operation panel
50 : 디스플레이 50: display
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