KR100911432B1 - 축전지 세트 및 이를 구비한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축전지 세트와 이를 구비한 장치에 관한 것으로, 상기 축전지 세트는 축전지 제어장치와; 2 이상의 연결된 축전지와; 각 축전지 내부에 장착된 내부저항 감지부 및 제어부와 전류조절부를 포함하는 감지회로;로 구성되어 있으며, 상기 내부저항 감지부는, 각 축전지 내부에 장착되어 있음으로써 축전지의 내부 저항값의 변화를 감지하여 축전지의 기대 수명을 판단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

축전지 세트 및 이를 구비한 장치 {STORAGE BATTERY SET AND APPARATUS HAVING THEREOF}

본 발명은 축전지 세트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 축전지의 내부 저항값을 기준으로 감지 신호에 따라 충전전류를 조절하는 축전지에 관한 것이다.

축전지는 화학작용에 의해 직류기전력을 발생시켜 외부에 전원을 공급한다. 특히 비상 또는 상시전원으로서 축전지의 보급이 증가되면서 축전지의 속성을 감지하는 축전지 관리장치가 개발되었다.

축전지는 종류별로 기대수명이 다를 뿐만 아니라 동일한 제품이라고 하더라도 사용환경에 따라 기대수명이 단축되므로 각각의 축전지에 대한 상태를 확인하고 예비전원의 신뢰성을 높이기 위해 축전지를 감시하고 제어하는 축전지 감시장치가 필요하게 되었다.

도 1은 종래의 축전지 관리장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 축전지 관리장치(1)는 복수의 축전지(2a, 2b, ..., 2n)에 각각 전선으로 연결되어 각 축전지의 상태를 감지하고 축전지의 교체 필요여부를 통지하여 시스템의 신뢰성을 향상시킨다.

그런데, 종래의 축전지 관리장치(1)는 하나의 장치에 복수의 축전지(2a, 2b, ..., 2n)가 일일이 전선으로 연결되어 있는 구성을 가지고 있으므로 설치가 복잡하고 위험한 문제가 있으며, 측정치의 정확도가 떨어지고 가격이 비싸다.

또한, 종래의 축전지 관리장치(1)는 축전지의 속성에 따라 충전전류를 조절하여 과저충전을 방지하는 기능이 없기 때문에 복수의 축전지(2a, 2b, ..., 2n)를 하나의 축전지로 간주하여 각각의 상태와 무관하게 일률적으로 충전이 수행되므로 잔량이 많은 축전지는 과충전이 되어 축전지의 수명이 단축되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 축전지 관리장치를 간편하게 설치할 수 있는 축전지 세트를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은 축전지의 충전용량과 수명을 늘리고 안정성을 확보할 수 있는 축전지 세트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 모든 산업용 축전지에 적용이 가능하여 비상전원, UPS용, 전기자동차용, 대체에너지용 등에 기술적인 파급효과가 있는 축전지 세트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적에 의하면, 2 이상의 축전지를 사용하여 축전용량을 대형화한 축전지 세트에 있어서, 상기 축전지 세트는 축전지 제어장치와; 2 이상의 연결된 축전지와; 각 축전지 내부에 장착된 내부저항 감지부 및 제어부와 전류조절부를 포함하는 감지회로;로 구성되어 있으며, 상기 내부저항 감지부는, 각 축전지 내부에 장착되어 있음으로써 축전지의 내부 저항값의 변화를 감지하여 축전지의 기대 수명을 판단할 수 있고, 상기 축전지제어장치는, 각 축전지의 전압을 측정하여 각 축전지의 상기 감지회로 내 상기 제어부에 각 축전지별 전압을 기준전압과 비교하여 충전전류량을 공급하게 하는 신호를 전달하고; 상기 감지회로 내 제어부는 상기 신호를 수신하여 감지회로 내 상기 전류조절부가 상기 신호에 따라 각 축전지에 공급되는 충전전류의 양을 조절함으로써 각 축전지의 전압이 동일하게 유지되면서 충전되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 축전지 세트는 수배전반에 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 축전기 세트는 무정전전원장치(Uninterruptible Power Supply)에 구비될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 축전기 세트는 정류기에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 축전지 세트에 의하면 감지회로를 간편하게 설치할 수 있어 설치비용 절감, 위험성 제거, 정밀한 측정, 노화방지, 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 축전지 세트에 의하면 축전지의 충전용량과 수명을 늘리고 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 축전지 세트에 의하면 모든 산업용 축전지에 적용이 가능하여 비상전원, UPS용, 전기자동차용, 대체에너지용 등에 기술적인 파급효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 축전지에 대해 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3는 각각 본 발명에 따른 축전지(100)를 도시한 정면도 및 평면도이다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축전지(100)는 감지회로(200)가 축전지(100) 외함의 커버에 내장될 수 있다.

그리고, 도 4는 본 발명에 따른 축전지(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축전지(100)는 감지회로(200)를 포함하며, 이 때 감지회로(200)는 한 쌍의 전선 등의 연결부(10)에 의해 축전지(100)의 양 전극과 연결된다.

본 발명에 따른 감지회로(200)는 감지부(210)와, A/D 컨버터(220)와, 전류조절부(230)와, 제어부(240)와, 통신부(250)를 포함하고, 소형 인쇄회로기판의 형태로 구현되며, 축전지(100)로부터 분리될 수 있도록 별도의 커버를 더 포함할 수 있다. 여기서, 축전지(100)로부터 발생되는 열로부터 보호되기 위해 열차단 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 축전지(100)로부터 발생되는 가스로부터 보호하기 위하여 부식방지 코팅을 하거나 밀폐되도록 하는 것도 가능하다.

감지부(210)는 연결부(10)를 통해 연결된 축전지(100)의 전극으로부터 축전지(100)의 속성인 축전지의 내부 저항을 감지하여 축전지의 노후도를 판단할 수 있다. 즉, 축전지의 내부저항값의 변화를 감지하는 내부 저항 감지부(210b)가 포함된다. 여기서, 축전지(100)의 속성에는 축전지(100)의 전압과, 온도 등을 포함할 수 있다. 그리하여, 본 발명에 따른 감지부(210)는 축전지(100)의 전압을 감지하는 전압감지부(210a)와, 축전지(100)의 온도를 감지하는 온도감지부(210c)를 포함할 수 있다.

A/D 컨버터(220)는 감지부(210)에 의해 감지된 속성에 대한 정보를 아날로그 신호에서 후술할 제어부(240)가 처리 가능한 디지털 신호로 변환시킨다.

전류조절부(230)는 축전지(100)에 공급되는 충전전류를 조절한다. 본 발명에 따른 전류조절부(230)는 후술할 축전지 제어장치(400)가 감지부(20)에 의해 감지된 속성에 기초한 명령을 제어부(240)로 송신하면 제어부(240)의 제어에 따라 축전지(100)의 충전전류를 조절하는 충전전류제한회로(230a)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 충전전류제한회로(230a)는 감지부(210)에 의해 감지되는 축전지(100)의 온도와, 축전지(100)의 전압과, 축전지(100)의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 감지된 값에 대응하는 기준온도와, 기준전압과, 기준내부저항 중 적어도 어느 하나와 비교하여 상기 충전전류의 공급을 제한할 수 있다.

여기서, 충전전류제한회로(230a)는 저항성분을 가지는 스위칭소자로서 전류를 소비하여 해당 축전지에 공급되는 전류를 제한하는 것을 일예로 한다.

제어부(240)는 감지부(210)에 의해 감지된 속성에 따라 축전지(100)의 충전에 필요한 레벨의 충전전류를 공급하도록 전류조절부(230)를 제어한다.

통신부(250)는 외부의 축전지 제어장치(400)와 통신을 수행한다. 본 발명에 따른 통신부(250)는 전력선통신 (Power Line Communication) 등과 같은 유선통신방식 뿐만 아니라 또는 주파수 (Radio Frequency) 방식 등과 같은 무선통신방식에 의해 외부와 송수신이 가능하다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 감지회로(300)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 감지회로(300)는 감지부(210)에 의해 감지된 속성에 대한 정보를 외부의 축전지 제어장치(400)와 송수신하고 축전지 제어장치(400)는 복수의 축전지의 속성을 비교하고 분석하여 복수의 축전지 감지회로(300)에 충전전류를 제한하는 명령을 지시하고 감지회로(300)는 그 명령을 수행한다.

축전지 제어장치(400)는 감지회로(300)의 감지부(210)에 의해 감지되는 축전지(100)의 온도와, 축전지(100)의 전압과, 축전지(100)의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 감지된 값에 대응하는 기준온도와, 기준전압과, 기준내부저항 중 적어도 어느 하나와 비교하여 충전전류제한회로(230a)를 통해 충전전류의 공급을 제한할 수 있다.

구체적으로, 감지회로(300)의 감지부(210a)에 의해 감지된 전압이 기준전압보다 높은 경우 축전지(100)에 충전되는 전류의 공급을 제한할 수 있으며, 감지된 전압과 온도가 기준전압 또는 기준온도보다 높은 경우 축전지(100)에 충전되는 전 류의 공급을 제한할 수 있으며, 감지된 전압이 기준전압보다 낮다 할지라도 감지된 온도가 기준온도보다 높은 경우 축전지(100)에 충전되는 전류의 공급을 제한할 수 있다.

물론, 위에서 설명한 전압과, 내부저항과, 온도 중 어느 하나에 의해 충전전류의 공급이 제한되는 것은 아니며, 두 개 이상에 의해 충전전류의 공급을 제한할 수도 있다. 예를 들어, 전압과 온도가 기준전압 및 기준온도보다 높다고 하더라도 내부저항이 기준내부저항보다 매우 큰 경우에는 충전전류의 공급을 제한하지 않을 수도 있다.

이로써, 본 발명에 따른 축전지(100)는 각각에 내장된 감지회로(200)가 속성에 대한 정보를 외부의 축전지 제어장치(400)로 송신하고 축전지 제어장치(400)의 제어에 의해 복수 개의 축전지(100a, 100b, ..., 100n)가 각각 목표전압까지 동시에 도달이 가능하도록 균등하게 충전을 수행할 수 있다. 그리하여, 축전지(100a, 100b, ..., 100n)의 과충전 또는 저충전 현상을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 감지회로(300)를 포함한 축전지는 변전소에 설치되는 수배전반(500)에 구비될 수 있다. 여기서, 변전소에 설치되는 수배전반은 대부분 원격에서관리가 가능하며 그 기능을 담당하는 장치는 수배전반(500)에 설치된 디지털 전력감시장치로 구현될 수 있다.

수배전반(500)의 비상조작전원으로 축전지(100)가 설치되는데, 정전 등과 같은 비상시에 디지털 전력감시장치로 전원이 공급되지 않아 원격에서 상황을 파악할 수 없고, 전원을 복구하기 위해 신속하게 차단기를 투입할 수 없는 상황에서 본 발명에 따른 축전지(100)는 감지회로(200, 300)가 내장되어 축전지 제어장치(400)에 의해 축전지(100)의 감시가 가능하기 때문에 축전지(100)의 상태에 대한 정보를 원격의 관리자에게 송신할 수 있어 사고에 대비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 축전지(100)는 무정전전원장치(500, Uninterruptible Power Supply)에도 구비될 수 있기 때문에 축전지(100)를 보다 효과적으로 관리할 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 감지회로(200, 300)를 포함한 복수의 축전지(100)가 외부의 축전지 제어장치(400)와 연결되는 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 감지회로(200, 300)는 하나의 통신선(800)을 통해 상호간에 연결이 가능하여 도 1과 같은 종래의 축전지관리장치(1)에 비해 간단하게 저렴한 비용으로 설치가 가능하다.

도 7은 외부의 축전지 제어장치(400)에 의해 복수의 각 축전지(100a, 100b, ..., 100n)가 균등하게 충전되는 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 감지회로(200, 300)는 전류조절부(230)에 포함된 충전전류제한회로(230a)에 의해 해당 축전지(100)로의 충전전류의 공급을 제한한다. 그 일예로 BAT1은 충전된 배터리 잔량이 가장 적기 때문에 가장 많은 충전전류가 공급되고, BAT3은 충전된 배터리 잔량이 가장 많기 때문에 가장 적은 충전전류가 공급된다. 이로써, 시간이 경과하면 모든 축전지(100a, 100b, ..., 100n)가 목표전압까지 동시에 도달할 수 있도록 균등하게 충전이 가능하다. 이로써, 축전지의 수명을 연장시킬 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 감지회로(200, 300)가 축전지(100)에 설치된 형상을 도시한 사시도이다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

도 1은 종래의 축전지 관리장치와 축전지가 연결되는 구성을 도시한 블록도이며,

도 2는 본 발명에 따른 축전지의 정면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 축전지의 표면도이며,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 축전지의 구성을 도시한 블록도이며,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 축전지의 구성을 도시한 블록도이며,

도 6은 본 발명에 따른 축전지의 감지회로와 축전지가 연결되는 구성을 도시한 블록도이며,

도 7은 본 발명에 따른 축전지의 감지회로에 의해 공급되는 전류의 그래프를 도시한 도면이며,

도 8은 본 발명에 따른 축전지를 도시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 100 : 축전지 200, 300 : 감지회로

210 : 감지부 210a : 전압감지부

210b : 내부저항감지부 210c : 온도감지부

220 : A/D 컨버터 230 : 전류조절부

230a : 충전전류제한회로 240 : 제어부

250 : 통신부 400 : 축전지 제어장치

500 : 수배전반 600 : 무정전전원공급장치(UPS)

700 : 자동차 계기판 800 : 통신선

Claims (12)

1. 2 이상의 축전지를 사용하여 축전용량을 대형화한 축전지 세트에 있어서,

   상기 축전지 세트는

   축전지 제어장치와;

   2 이상의 연결된 축전지와;

   각 축전지 내부에 장착된 내부저항 감지부 및 제어부와 전류조절부를 포함하는 감지회로;로 구성되어 있으며,

   상기 내부저항 감지부는, 각 축전지 내부에 장착되어 있음으로써 축전지의 내부 저항값의 변화를 감지하여 축전지의 기대 수명을 판단할 수 있고,

   상기 축전지제어장치는,

   각 축전지의 전압을 측정하여 각 축전지의 상기 감지회로 내 상기 제어부에 각 축전지별 전압을 기준전압과 비교하여 충전전류량을 공급하게 하는 신호를 전달하고; 상기 감지회로 내 제어부는 상기 신호를 수신하여 감지회로 내 상기 전류조절부가 상기 신호에 따라 각 축전지에 공급되는 충전전류의 양을 조절 함으로써 각 축전지의 전압이 동일하게 유지되면서 충전되도록 하는 것을 특징으로 하는 축전지 세트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 따른 축전지 세트를 구비하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
10. 제1항에 따른 축전지 세트를 구비하는 것을 특징으로 하는 무정전전원장치(Uninterruptible Power Supply).
11. 제1항에 따른 축전지 세트를 구비하는 것을 특징으로 하는 정류기.
12. 삭제

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