KR101145488B1 - 배터리 충방전장치 - Google Patents

배터리 충방전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101145488B1
KR101145488B1 KR1020100070011A KR20100070011A KR101145488B1 KR 101145488 B1 KR101145488 B1 KR 101145488B1 KR 1020100070011 A KR1020100070011 A KR 1020100070011A KR 20100070011 A KR20100070011 A KR 20100070011A KR 101145488 B1 KR101145488 B1 KR 101145488B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
batteries
battery
switching
terminal
charging
Prior art date
Application number
KR1020100070011A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120009694A (ko
Inventor
안창덕
김성현
Original Assignee
안창덕
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안창덕 filed Critical 안창덕
Priority to KR1020100070011A priority Critical patent/KR101145488B1/ko
Publication of KR20120009694A publication Critical patent/KR20120009694A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101145488B1 publication Critical patent/KR101145488B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은, 복수의 배터리가 수납되는 수납 뱅크와; 상기 배터리가 수납되는 수납 뱅크로부터 부하 L로 전압 및 전류를 출력하는 출력 단자와; 상기 배터리 충전용의 전원과; 상기 복수의 배터리 간의 접속을 직렬 또는 병렬로 선택적으로 절환시키는 복수의 절환스위치 및; 상기 절환스위치의 절환을 제어하는 제어부를 구비하여 구성되는 배터리 충방전장치로서, 상기 제어부는, 상기 복수의 배터리를 충전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 각각이 상기 전원과 병렬 연결되도록 하고, 상기 복수의 배터리를 방전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 중 적어도 2개 이상이 직렬 연결되도록 하며, 상기 수납 뱅크에는 수납되는 개별 배터리의 + 및 - 단자용의 복수의 개별 접속 단자 쌍이 구비되고, 상기 개별 접속 단자 쌍을 선택적으로 접속 및 접속 해제하는 가변절환부를 더 구비하여 구성되며, 상기 제어부는, 상기 가변절환부를 선택적으로 접속 및 접속 해제함으로써, 상기 출력 단자로 출력되는 전압을 가변하도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치를 제공한다.

Description

배터리 충방전장치{Lead storage battery charging and discharging device}
본 발명은 자동차의 동력원 또는 설비의 예비 전원 등으로 사용되는 배터리 충방전장치에 관한 것으로, 복수의 배터리를 병렬로 충전하고, 직렬로 방전할 수 있도록 된 배터리 충방전장치에 관한 것이다. 또한, 그 방전 전압을 가변할 수 있도록 된 배터리 충방전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리(일명, 납축전지)란 화학적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어주는 충전의 사이클을 통해 배터리의 기능을 수행하는 것으로, 이온화 경향이 다른 두 개의 금속(+,-극판)과 액체(전해액)로 폐회로를 만들어 두 금속과 전해액의 화학반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 것이다.
여기서, 상기 금속은 전기에 대한 전도체로서 전자가 이동할 수 있는 경로가 되고, 용액은 이온이 이동하는 경로가 된다. 전자이든 이온이든 모두 전기적 성질을 가지므로 전위에 의한 반응이 일어나는데 두 금속 사이에서의 전위차에 의한 반응으로 한쪽의 반응은 산화되고 다른쪽의 반응은 환원되는 구조로 이루어져 충전과 방전이 이루어진다.
한편, 상기 배터리에서의 반응과정을 살펴보면,
방전 : 양극에서는 과산화납은 전해액인 황산기(SO4-)와 결합하여 황산납이 되며, 음극판에서는 납스펀지가 황산기(SO4-)와 결합하여 황산납이 되며, 전해액의 수소(H+)기는 양극의 산소(O-)기와 반응하여 전해액은 농도는 묽게 된다. 이와 같은 반응은 극판의 경화와 전해액의 농도의 변화를 가져오게 되어 결국에는 배터리의 성능을 저하시키는 원인이 된다.
충전 : 양극판에서는 황산납의 황산은 전해액으로 돌아가고 과산화납이 되며, 음극판에서는 황산납의 황산이 전해액으로 돌아가게 되어 납스펀지인 납이 되며, 전해액의 양극에서 되돌아 온 황산기에 의해서 묽은 황산으로 변한다.
여기서, 상기와 같은 배터리는, 복수 개 연결되어 전기자동차의 전원 또는 내연기관을 구비한 자동차 또는 서버, 건축물 등의 설비의 보조 또는 예비 전원 등으로 사용되고 있다. 예를 들어, 예비전원으로서 120V의 전압을 요구할 때는 상기 통상 2V의 배터리를 60개 직렬 연결하여 사용하고 있다. 또한, 필요에 따라서 2, 6, 8, 12V 등의 다양한 전압을 갖는 배터리를 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
한편, 상기 복수 결합된 배터리가 방전되는 경우, 개별 배터리를 재충전하여 사용하고 있다. 또한, 상기 복수의 배터리로부터의 출력 전압의 가변은, 개별 배터리를 직렬로 부가 연결하거나 또는 제거함으로써 이루어지고 있는 실정이다.
그런데, 통상, 상기와 같은 복수의 배터리를 직렬 또는 병렬로 연결하여, 이루어지는 배터리 어셈블리에서 개별 배터리를 빼내거나 부가하여 충전 또는 방전하는 것은 번거로운 일이 된다. 이는, 상기 배터리 어셈블리가 자동차나 예비 전원 설치부(예를 들어, 적재함)에 고정된 개수로 반영구적으로 설치되어 충방전을 행하고 있기 때문이다.
또한, 상기 복수의 배터리 간에는 충방전에 따라 그 충전 및 방전 성능이 다르게 되며, 따라서 그 성능이 다른 배터리 모두를 충전하는데 불필요한 부하가 걸리는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 복수 연결되어 사용되는 배터리들은 복수 회의 충방전에 따라, 전극판에 황산납(PbSO4) 등이 고착화되어 배터리 성능을 저하하는 문제점이 있었다. 이 경우, 성능 저하된 배터리를 분리하여, 전극판으로부터 황산납을 제거하고, 전해액을 충전하고 있지만, 이는 작업 공수를 증가시키는 요인이 된다.
또한, 복수의 배터리의 충방전에 있어서는, 각각의 배터리를 병렬 연결하여 충전하는 것이 개별 배터리에 걸리는 부하를 감소시키게 되며, 또한 직렬 연결하여 방전하는 것이 출력 전압을 높일 수 있다. 하지만, 직렬 및 병렬회로를 변환하며 충방전할 수 있는 장치가 배터리 분야에서는 아직 개시되지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 발명된 것으로서, 복수의 배터리를 병렬로 충전함으로써, 충전 효율을 향상시키고, 방전을 직렬로 하므로 출력 전압을 높일 수 있도록 된 배터리 충방전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 그 방전 전압을 가변할 수 있는 배터리 충방전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 복수 개의 배터리가 결합되어 사용되는 충방전장치에 있어서, 배터리의 전극판에 축적되는 황산납(PbSO4)을 용이하게 탈리시킬 수 있는 배터리 충방전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 복수의 배터리가 수납되는 수납 뱅크와; 상기 배터리가 수납되는 수납 뱅크로부터 부하 L로 전압 및 전류를 출력하는 출력 단자와; 상기 배터리 충전용의 전원과; 상기 복수의 배터리 간의 접속을 직렬 또는 병렬로 선택적으로 절환시키는 복수의 절환스위치 및; 상기 절환스위치의 절환을 제어하는 제어부를 구비하여 구성되는 배터리 충방전장치로서, 상기 제어부는, 상기 복수의 배터리를 충전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 각각이 상기 전원과 병렬 연결되도록 하고, 상기 복수의 배터리를 방전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 중 적어도 2개 이상이 직렬 연결되도록 하며, 상기 수납 뱅크에는 수납되는 개별 배터리의 + 및 - 단자용의 복수의 개별 접속 단자 쌍이 구비되고, 상기 개별 접속 단자 쌍을 선택적으로 접속 및 접속 해제하는 가변절환부를 더 구비하여 구성되며, 상기 제어부는, 상기 가변절환부를 선택적으로 접속 및 접속 해제함으로써, 상기 출력 단자로 출력되는 전압을 가변하도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 복수의 배터리를 병렬로 충전함으로써, 충전 효율을 향상시키고, 방전을 직렬로 하므로 출력 전압을 높일 수 있게 된다.
또한, 상기 방전 전압을 가변할 수 있게 된다.
또한, 충방전 동안 개별 배터리의 전극판에 축적되는 황산납(PbSO4)을 용이하게 탈리시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 충방전장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예2에 따른 배터리 충방전장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예3에 따른 배터리 충방전장치의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명의 그 밖의 실시예에 따른 배터리 충방전장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명은 일실시예로서 이해되어야 한다.
[실시예1]
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 충방전장치의 개략적인 구성도이다. 실시예1에 따른 본 발명의 배터리 충방전장치는 복수의 배터리를 병렬로 충전하고, 직렬로 방전하는 장치이다.
따라서, 본 발명에 따른 배터리 충방전장치는 복수의 배터리를 탈착 가능하게 수납할 수 있는 박스인 수납 뱅크(10)와, 상기 수납 뱅크(10)에 수납된 배터리 충전용의 전원(20)과; 상기 복수의 배터리 간의 접속을 직렬 또는 병렬로 선택적으로 절환(switching)시키는 절환스위치부(30) 및; 상기 절환스위치의 절환을 제어하는 제어부(40)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 제어부는 통상의 마이컴 또는 PLC 회로로 구현될 수 있다.
또한, 상기 배터리(Battary1 내지 4)가 수납된 수납 뱅크(10)로부터 도시 생략된 부하 L로 전압 및 전류를 출력하는 출력 단자부(50)와; 상기 충전용의 전원(20)을 상기 수납 박스(10)에 접속 및 접속 해제하는 접속스위치부(60)를 더 구비하여 구성된다. 한편, 도면 중 참조부호 70은 전원(20)이 교류전원일 때, 그 전류 및 전압 값을 직류 또는 설정된 전압 값으로 변경하기 위한 정압/정류 회로부이다. 또한, 상기 전원을 이용해서 충전용 정전류 및/또는 정전압을 생성하는 도시 생략된 전류 및 전압원이 상기 정압정류 회로의 다운스트림에 구비된다.
또한, 도면에 있어서는, 상기 접속스위치부(60)가 온오프스위치로 구현되고, 별도의 출력 단자부(50)가 구비된 것으로 도시되어 있지만, 접속스위치부(60)를 2접점 스위치로 구성하고, 1접점을 이용해서 상기 전원(20)과 접속하고, 2접점을 이용해서 상기 출력 단자부(50)와 접속하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 출력 단자부(50)에는 전기자동차의 구동용 배터리 또는 서버 또는 건축물의 배전반이 접속될 수 있다.
한편, 도 1에 있어서는, 상기 수납 뱅크(10)에 4개의 배터리(Bat1 내지 4)가 수납되는 것으로 도시되어 있지만, 그 수납 용량(개수)은 다양하게 확장될 수 있다. 또한, 상기 절환스위치부(30)는 3개의 절환스위치를 구비하는 것으로 도시되고 있지만, 상기 수납 뱅크(10)에 수납되는 배터리가 N개로 증감됨에 따라, 그 수를 N-1개로 증감할 수 있다.
여기서, 상기 수납 뱅크(10)는 각 배터리의 + 및 - 단자용의 접속 단자(a11, a12; a21, a22; a31, a32; a41, a42) 쌍이 구비된다. 따라서, 상기 수납 뱅크(10)에 배터리가 끼워지면, 각각의 배터리의 + 및 - 단자는 해당하는 단자(a11, a12; a21, a22; a31, a32; a41, a42) 쌍에 접속된다. 한편, 이러한 접속 구조는 통상적인 전구 또는 라디오의 배터리 적재함의 구조를 통해서 널리 공지되어 있음에 따라, 그 상세 설명은 생략한다.
또한, 상기 절환스위치부(30)는, 제1 내지 제3절환스위치(r1 내지 r3)로 구성되며, 각 스위치(r1 내지 r3)마다 서브스위치를 구비하며, 이 서브스위치는 입력 단자 및 출력 단자를 구비한다.
구체적으로는, 상기 제1절환스위치(r1)는 입력 단자 A1과 출력 단자 A11 및 A12를 갖는 2접점 스위치인 제11릴레이(r11)와, 입력 단자 B1과 출력 단자 B13 및 B14를 갖는 온오프 스위치인 제12릴레이(r12)를 구비하고; 상기 제2절환스위치(r2)는 입력 단자 A2와 출력 단자 A21 및 A22를 갖는 제21릴레이(r21)와, 입력 단자 B2와 출력 단자 B23 및 B24를 갖는 제22릴레이(r22)를 구비하고; 상기 제3절환스위치(r3)는 입력 단자 A3와 출력 단자 A31 및 A32를 갖는 제31릴레이(r31)와, 입력 단자 B3와 출력 단자 B33 및 B34를 갖는 제32릴레이(r32)를 구비하여 구성된다.
또한, 상기 수납 뱅크(10)의 상기 입출력 단자 a11으로부터 인출되는 배선은 상기 제12릴레이(r12)의 입력 단자 B1에 접속되고, 단자 a12로부터 인출되는 배선은 상기 제12릴레이(r12)의 입력 단자 A1에 접속된다. 여기서, 상기 단자 a11와 입력 단자 B1을 연결하는 배선은 분기되어, 장치 출력 단자부(50)까지 연장되는 +용의 주배선 S1을 형성하게 된다.
또한, 상기 수납 뱅크(10)의 상기 단자 a21로부터 인출되는 배선은 분기되어 각각 상기 제11 및 제12릴레이(r11, r12)의 출력 단자 A11 및 B14에 접속되는 한편, 상기 단자 a22로부터 인출되는 배선은 상기 제21릴레이(r21)의 입력 단자 A2에 접속된다. 여기서, 상기 제11릴레이(r11)의 출력 단자 A12는 장치 출력 단자부(50)까지 연장되는 -용의 주배선 S2를 형성하게 된다.
한편, 상기 주배선(S1, S2)은 상기 출력 단자부(50) 근방에서 분기되어, 온오프스위치로 구성될 수 있는 상기 접속스위치부(60)에 접속된다.
또한, 상기 수납 뱅크(10)의 상기 단자 a31으로부터 인출되는 배선은 분기되어 각각 상기 제21 및 제22릴레이(r21, r22)의 단자 A21 및 단자 B24접속되는 한편, 상기 단자 a32로부터 인출되는 배선은 상기 제31릴레이(r31)의 입력 단자 A3에 접속된다. 여기서, 상기 제21릴레이(r22)의 출력 단자 A22는 상기 주배선 S2에 접속된다. 또한, 상기 제22릴레이(r22)의 입력 단자 B2는 상기 주배선 S1에 접속된다.
또한, 상기 수납 뱅크(10)의 상기 단자 a41으로부터 인출되는 배선은 분기되어 각각 상기 제31 및 제32릴레이(r31, r32)의 출력 단자 A31 및 출력 단자 B34에 접속되는 한편, 상기 단자 a42로부터 인출되는 배선은 상기 주배선 S2에 접속된다. 여기서, 상기 제31릴레이(r31)의 단자 A32는 상기 주배선 S2에 접속된다. 또한, 상기 제32릴레이(r32)의 단자 B3는 상기 주배선 S1에 접속된다.
여기서, 상기 절환스위치부(30)는, 상기 제어부(40)에 의해 제어된다.
구체적으로는, 상기 제어부(40)의 제어 신호에 따라, 상기 제11릴레이(11)는 단자 A1과 단자 A11 사이 및 단자 A1과 단자 A12 사이를 절환하고; 상기 제12릴레이(12)는 단자 B1과 단자 B13 사이 및 단자 B1과 단자 B14 사이를 절환한다. 또한, 상기 제21릴레이(21)는 단자 A2와 단자 A21 사이 및 단자 A2와 단자 A22 사이를 절환하고; 상기 제22릴레이(22)는 단자 B2와 단자 B23 사이 및 단자 B2와 단자 B24 사이를 절환한다. 또한, 상기 제31릴레이(31)는 단자 A3과 단자 A31 사이 및 단자 A3과 단자 A32 사이를 절환하고; 상기 제32릴레이(32)는 단자 B3와 단자 B33 사이 및 단자 B3와 단자 B34 사이를 절환한다.
한편, 상기 단자 B13, B23 및, B33은 접지된다.
이하, 상기와 같이 결선된 본 발명에 따른 배터리 충방전장치의 동작을 설명한다.
사전에, 수납 뱅크(10)에는 충전 및 방전을 위한 복수의 배터리(Bat1 내지 4)가 수납된다. 이에 따라, 상기 배터리의 + 및 - 단자는 대응하는 단자(a11 내지 a41; a12 내지 a42) 쌍에 접속된다. 구체적으로는 배터리1의 + 및 - 단자는 뱅크의 단자(a11 내지 a12) 쌍에 접속되고, 배터리2의 + 및 - 단자는 뱅크의 단자(a21 내지 a22) 쌍에 접속되는 등으로 된다.
그러면, 상기 복수의 배터리에 대한 충방전 시행 조건이 성립된다.
여기서, 상기 배터리에 대한 충전은, 상기 제어부(40)에 의한 상기 절환스위치부(30) 및 접속스위치부(60)의 순차 제어에 의해 이루어진다.
제어부(40)는 상기 릴레이(r11 내지 r31 및 r12 내지 r32)로 제어신호를 전송하여, 상기 단자 A1과 단자 A12와, 단자 B1과 단자 B14를 접속시키고, 상기 단자 A2와 단자 A22와, 단자 B2와 단자 B24를 접속시키며, 단자 A3과 단자 A32와 단자 B3과 단자 B34를 접속시킨다(도면 중 점선으로 나타냄). 이러한 접속에 의하면, 상기 복수의 배터리(Bat1 내지 4)는 상호 병렬로 접속된다(병렬 연결 단계).
이어서, 상기 제어부(40)는 상기 접속스위치부(60)에 제어신호를 전송하여 온 동작시킨다(상기 주배선(S1,2)과 전원(20) 단자를 온시킨다).
이러한 접속스위치부(60)의 동작에 따라, 상기 복수의 배터리(Bat1 내지 4)에는 충전용의 전원이 공급된다(충전 단계).
한편, 상기 배터리는 병렬로 상호 접속됨에 따라, 각각의 배터리는 등가로 충전되므로, 성능이 떨어지는 개별 배터리에 대한 부하가 감소된다.
또한, 상기 배터리로부터의 방전은, 상기 제어부(40)에 의한 상기 접속스위치부(60) 및 절환스위치부(30)의 순차 제어에 의해 이루어진다.
상기 제어부(40)는 상기 접속스위치부(60)에 제어신호를 전송하여 오프 동작시킨다(상기 주배선(S1,2)과 전원(20) 단자를 오프시킨다).
이어서, 제어부(40)는 상기 릴레이(r11 내지 r31 및 r12 내지 r32)로 제어신호를 전송하여, 상기 단자 A1과 단자 A11와, 단자 B1과 단자 B13를 접속시키고, 상기 단자 A2와 단자 A21와, 단자 B2와 단자 B23를 접속시키며, 단자 A3과 단자 A31과 단자 B3과 단자 B33를 접속시킨다(도면 중 직선으로 나타냄). 이러한 접속에 의하면, 상기 복수의 배터리(Bat1 내지 4)는 상호 직렬로 접속된다(직렬 연결 단계).
따라서, 출력 단자부(50)에는 상기 복수(4개)의 배터리의 합 전압이 출력된다(방전 단계).
이에 따라, 상기 출력 단자부에 접속된 부하에는 상기 합 전압이 공급된다.
[실시예 2]
실시예2에 따른 본 발명의 배터리 충방전장치는 복수의 배터리를 병렬로 충전하고, 직렬로 방전하는 동시에, 방전 전압을 가변할 수 있는 장치이다.
이하, 도 2를 참조로 실시예2에 따른 본 발명의 배터리 충방전장치를 설명한다.
실시예2에 따른 배터리 충방전장치는, 상기 수납 뱅크(10) 내에 수납되는 상기 배터리(Bat1)용의 단자 쌍(a11, a12)을 상호 접속 및 접속 해제하는 릴레이(ra1)와; 상기 배터리(Bat2)용의 단자 쌍(a21, a22)을 상호 접속 및 접속 해제하는 릴레이(ra2)와; 상기 배터리(Bat3)용의 단자 쌍(a31, a32)을 상호 접속 및 접속 해제하는 릴레이(ra3)와; 상기 배터리(Bat4)용의 단자 쌍(a41, a42)을 상호 접속 및 접속 해제하는 릴레이(ra4)를 구비하여 구성되는 전압 가변용 절환스위치부(80: 이하, 가변절환부)를 구비하여 구성된다. 이러한 가변절환부의 동작은 상기 제어부(40)에 의해 제어된다.
한편, 실시예2에 따른 배터리 충방전장치의 그 밖의 구성은 상기 실시예1의 구성과 동일함에 따라 그 설명은 생략한다.
이하, 실시예2에 따른 배터리 충방전장치의 출력 전압 가변 동작을 설명한다.
상기 배터리로부터의 방전은, 상기 제어부(40)에 의한 상기 접속스위치부(60)와 절환스위치부(30) 및 가변절환부(80)의 순차 제어에 의해 이루어진다.
먼저, 상기 제어부(40)는 상기 접속스위치부(60)에 제어신호를 전송하여 오프 동작시킨다(상기 주배선(S1,2)과 전원(20) 단자를 오프시킨다).
이어서, 제어부(40)는 상기 릴레이(r11 내지 r31 및 r12 내지 r32)로 제어신호를 전송하여, 상기 단자 A1과 단자 A11와, 단자 B1과 단자 B13를 접속시키고, 상기 단자 A2와 단자 A21와, 단자 B2와 단자 B23를 접속시키며, 단자 A3과 단자 A31과 단자 B3과 단자 B33를 접속시킨다. 이러한 접속에 의하면, 상기 복수의 배터리(Bat1 내지 4)는 상호 직렬로 접속된다(직렬 연결 단계).
이에 따라, 상기 출력 단자부(50)에는 상기 4개의 배터리의 합 전압이 출력된다. 예를 들어, 각 배터리의 출력 전압이 24V일 때, 96V의 전압이 출력된다.
여기서, 상기 제어부(40)는 상기 가변절환부(80)의 릴레이(ra1 내지 ra4)의 단자를 선택적으로 접속시킨다. 예를 들어, 상기 릴레이(ra1)을 절환해서, 상기 단자 a11과 a12를 접속한다. 필요에 따라서, 상기 릴레이(ra1)의 절환과 함께 상기 배터리(Bat1)를 수납 뱅크(10)로부터 분리하거나, 배터리(Bat1)의 + 및 - 단자와 단자 a11과 a12의 접속을 차단한다.
이에 따라, 수납 뱅크(10) 내의 배터리(Bat1)에서 직렬 회로에서 제외되며, 상기 출력 단자부(50)에는 상기 3개의 배터리(Bat2, 3, 4)의 합 전압이 출력된다. 예를 들어, 72V의 전압이 출력된다.
따라서, 상기와 같은 가변절환부(80)의 릴레이(ra1 내지 ra4)의 선택 접속에 따라, 출력 전압을 다양하게 증감시킬 수 있다.
[실시예3]
실시예3에 따른 본 발명의 배터리 충방전장치는 복수의 배터리를 병렬로 충전하고, 직렬로 방전하며, 방전 전압을 가변할 수 있는 동시에, 복수 회의 충방전에 따라 상기 수납 뱅크(10)에 수납된 배터리의 전극판에 고착되는 황산납(PbSO4)을 전극판으로부터 탈리시키는 장치이다.
이하, 도 3을 참조로 실시예3에 따른 본 발명의 배터리 충방전장치를 설명한다.
실시예3에 따른 배터리 충방전장치는, 소정 전류 값의 고주파 펄스를 발생시키는 고주파 발생부(90: 또는 펄스 발생부)와; 절환하면서 고주파 발생부와 상기 단자(a11, a12; a21, a22; a31, a32; a41, a42) 쌍을 선택적으로 접속시켜서, 고주파 펄스가 단자에 인가하도록 하는 선택스위치부(91)를 구비하여 구성된다. 한편, 고주파 발생부 및 상기 선택스위치부의 온/오프는 상기 제어부(40)에 의해 수행된다.
따라서, 상기 고주파 발생부 및 선택스위치부가 온 동작하면, 상기 단자(a11, a12; a21, a22; a31, a32; a41, a42)를 통해 상기 수납 뱅크(10)에 수납되는 적어도 하나 이상의 배터리의 + 및 - 단자(및 이 단자를 통해서 전극판)에 고주파 펄스가 인가되며, 이러한 고주파 인가에 따라 전극판에 축적된 황산납은 탈리된다.
한편, 상기 선택스위치부(91)의 단자 선택 동작은 공지의 회로 구성에 의해 다양하게 구현될 수 있음에 따라, 그 상세 설명은 생략한다.
여기서, 상기 펄스 발생부(90)로부터 발생되는 펄스의 전류 값 Ip는 Ip=k?Ih(k 는 전지 종류에 따른 방전 계수이고, Ih 는 h 시간율에 해당하는 전류의 크기)의 관계식으로부터 얻어진다.
한편, 본 발명자의 실험에 의하면, 상기 k값은 실험적으로 4~20의 값을 가지며, 통상 전지의 종류에 따라 변화된다. 또한, 상기 h는 5~20시간율의 범위를 가지며 가장 효율적인 값은 5~8시간율이다. 또한, 펄스 방전 시간 tp는 전지 종류와 전해액 농도에 따라 0.5~5sec의 값을 가지며, 가장 효율적인 값은 1~2sec(전기화학반응이 일어나는 시간을 고려)이다. 또한, 상기 휴지 시간 tr은 전지 종류와 전해액 농도에 따라 2~20sec의 값을 갖는다. 또한, 상기 펄스 발생부(90)로부터 발생되는 고율 펄스는 상기 tp+tr로 이루어지는 주기 T를 가지며, 통상 3~10회 정도 인가되는 것이 바람직하다.
따라서, 일례로서, 상기 고주파 발생부(90)로부터 인가되는 펄스는, 방전 전류 Ip를 5C으로 하고(여기서, C(capacity)는 배터리 용량이다), 상기 방전 시간 tp를 1sec로 하고, 상기 휴지 시간 tr을 2sec로 해서, 주기 1T=3초로, 총 4회, 즉 12sec 동안 인가될 수 있다.
[그 밖의 실시예]
한편, 도 4는 실시예1에 따른 배터리 충방전장치에 있어서, 수납 뱅크(10)가 격벽(11)에 의해 복수 구획으로 구획된 상태가 도시된다. 상기 수납 뱅크(10)가 복수 구획될 경우, 개별 배터리의 수납 뱅크(10) 내로의 수납이 더욱 용이하게 된다.
한편, 상기 실시예들에 있어서는 복수의 릴레이로 구현되는 절환스위치가 개시되고 있지만, 이러한 절환스위치들은 공지된 다양한 전자 소자를 이용한 무접점 논리회로로 구현될 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였다. 본 발명의 범위는 상기 개별 실시예뿐 아니라 이들 실시예들의 조합도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 수납 뱅크, 20 : 전원,
30 : 절환스위치부, 40 : 제어부,
50 : 출력 단자, 60 : 접속스위치부,
80: 가변절환부, 90 : 고주파 발생부.

Claims (8)

  1. 복수의 배터리가 수납되는 수납 뱅크와;
    상기 배터리가 수납되는 수납 뱅크로부터 부하 L로 전압 및 전류를 출력하는 출력 단자와;
    상기 배터리 충전용의 전원과;
    상기 복수의 배터리 간의 접속을 직렬 또는 병렬로 선택적으로 절환시키는 복수의 절환스위치 및;
    상기 절환스위치의 절환을 제어하는 제어부를 구비하여 구성되는 배터리 충방전장치로서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리를 충전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 각각이 상기 전원과 병렬 연결되도록 하고, 상기 복수의 배터리를 방전할 때는, 상기 절환스위치를 절환해서, 상기 복수의 배터리 중 적어도 2개 이상이 직렬 연결되도록 하며,
    상기 수납 뱅크에는 수납되는 개별 배터리의 + 및 - 단자용의 복수의 개별 접속 단자 쌍이 구비되고, 상기 개별 접속 단자 쌍을 선택적으로 접속 및 접속 해제하는 가변절환부를 더 구비하여 구성되며, 상기 제어부는, 상기 가변절환부를 선택적으로 접속 및 접속 해제함으로써, 상기 출력 단자로 출력되는 전압을 가변하도록 된 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전용의 전원을 상기 수납 뱅크에 접속 및 접속 해제하는 접속스위치를 더 구비하여 구성되며,
    상기 제어부는, 충전시, 상기 절환스위치 및 상기 접속스위치를 절환해서, 상기 전원과 상기 수납 뱅크 내에 수납된 배터리 각각이 상기 전원과 병렬 연결되도록 하고,
    방전시, 상기 절환스위치 및 상기 접속스위치를 절환해서, 상기 출력 단자와 상기 수납 뱅크 내에 수납된 배터리가 직렬 연결되도록 하는 동시에 상기 전원과 상기 수납 뱅크와의 접속을 해제하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    펄스를 발생시키는 펄스 발생부와,
    상기 펄스 발생부와 상기 복수의 접속 단자 쌍을 선택적으로 접속 및 접속 해제하는 선택스위치를 더 구비하여 구성되며,
    상기 제어부는, 상기 펄스 발생부로부터 상기 복수의 접속 단자 쌍 중 적어도 하나에 선택적으로 펄스가 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수납 뱅크는 복수의 격벽으로 구획되는 복수의 구획을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수납 뱅크(10)에는 적어도 2개의 배터리가 수납되고,
    상기 절환스위치는 상기 배터리의 개수보다 하나 적게 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 펄스 발생부는 0.5~5sec 범위의 펄스 방전 시간 tp 및 2~20sec 범위의 휴지 시간 tr로 이루어지는 주기 T를 갖는 펄스를 3~10회 인가하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전장치.
  8. 삭제
KR1020100070011A 2010-07-20 2010-07-20 배터리 충방전장치 KR101145488B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100070011A KR101145488B1 (ko) 2010-07-20 2010-07-20 배터리 충방전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100070011A KR101145488B1 (ko) 2010-07-20 2010-07-20 배터리 충방전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120009694A KR20120009694A (ko) 2012-02-02
KR101145488B1 true KR101145488B1 (ko) 2012-05-15

Family

ID=45834451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100070011A KR101145488B1 (ko) 2010-07-20 2010-07-20 배터리 충방전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101145488B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101587234B1 (ko) * 2014-07-03 2016-01-20 (주)버추얼텍 모바일 충전 시스템
KR20200041649A (ko) 2018-10-12 2020-04-22 김상범 셀 출력 전력의 조절이 가능한 배터리 스택 무선 모니터링 시스템
KR102166778B1 (ko) 2018-12-27 2020-10-16 호남대학교 산학협력단 무선통신을 이용한 배터리팩
KR102224579B1 (ko) 2019-06-17 2021-03-09 ㈜브레이크 더 룰스 배터리팩 시스템
KR20210104211A (ko) 2020-02-14 2021-08-25 ㈜브레이크 더 룰스 Hppc를 이용한 배터리팩용 관리 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060016240A (ko) * 2004-08-17 2006-02-22 엘지전자 주식회사 배터리 충전 및 방전 제어장치 및 방법
KR100931510B1 (ko) 2009-01-12 2009-12-11 (주)마루엠씨에스 축전지의 재생 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060016240A (ko) * 2004-08-17 2006-02-22 엘지전자 주식회사 배터리 충전 및 방전 제어장치 및 방법
KR100931510B1 (ko) 2009-01-12 2009-12-11 (주)마루엠씨에스 축전지의 재생 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120009694A (ko) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1830449B1 (en) A capacitor system for a vehicle
CN107690740B (zh) 供电系统
US8421406B2 (en) Charge control circuit, battery-operated device, charging apparatus and charging method
KR101145488B1 (ko) 배터리 충방전장치
CN108583347A (zh) 一种并联充电和选择性单体电池放电均衡的均衡电路及其控制方法
JP3120348U (ja) 電源装置
CN110323803B (zh) 一种适用于串联锂离子电池组的多相交错变换器
KR20140016750A (ko) 병렬 연결된 이차 전지들의 충전 제어 장치 및 방법
CN216659649U (zh) 化成分容电路、设备及系统
JP3755043B2 (ja) 充放電可能な電源装置
KR20100061714A (ko) 전지 팩 및 전지 시스템
KR20140050878A (ko) 이차 전지 셀의 전압 벨런싱 장치 및 방법
KR20130053262A (ko) 전자기기 전원공급장치
JP6965770B2 (ja) 鉛蓄電池の制御装置、鉛蓄電池装置、無停電電源装置、電源システム、及び充電制御方法
CN113039697A (zh) 能量存储系统和提高电池性能的方法
KR20210073563A (ko) 차량 시동 기능을 구비한 전동 공구 전원
US20100159293A1 (en) Device for producing electrical energy and a charging current signal, and a device for producing electrical energy charged by the charging current signal
CN116505773B (zh) 电池变压电路及电池系统
JP5382070B2 (ja) セルバランス装置
JPH11355966A (ja) 組電池の充電装置および放電装置
CN115622187B (zh) 一种电池组的主动均衡电路及主动均衡方法
Perez et al. Lithium-ion battery pack arrays for lifespan enhancement
Nie et al. Fast battery equalization with isolated bidirectional DC-DC converter for PHEV applications
KR101599962B1 (ko) 에너지 저장 시스템
JP5090584B1 (ja) 電源システムおよび組電池の充電方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170426

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180502

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 8