KR101232562B1

KR101232562B1 - Apparatus for charging battery

Info

Publication number: KR101232562B1
Application number: KR1020110098834A
Authority: KR
Inventors: 양동순; 조병학; 박신열; 최경식
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-02-12

Abstract

PURPOSE: A battery charging device is provided to charge constant current by a permanent magnet generator by using a property that the voltage and the frequency of the permanent magnet generator are proportional to a rotary speed of the generator and using another property that impedance of a reactor is inversely proportional to a frequency. CONSTITUTION: A generation unit(110) is formed with a permanent magnet generator. The generation unit generates AC power source. A reactor unit(120) is serially connected to the generation unit. The reactor unit allows a current of the AC power source to maintain constant current. A rectification unit(130) rectifies the AC power source to DC power source. A battery unit(140) is charged by the DC power source. [Reference numerals] (110) Generation unit; (120) Reactor unit; (130) Rectification unit; (140) Battery unit

Description

Battery charging device {Apparatus for charging battery}

본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 영구자석발전기에 의한 정전류 충전이 가능한 신뢰성이 높은 배터리 충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging device. More specifically, the present invention relates to a highly reliable battery charging device capable of constant current charging by a permanent magnet generator.

통상 발전기의 발전원리는 자극 N극, S극으로 만들어진 자기장 속에 도체를 자기장과 수직 방향으로 운동시켜 기전력을 생성시킴으로서 원하는 전력을 얻게 되는 것으로서, 이와 같은 발전원리에 이용되는 것이 영구자석발전기이다. 이러한, 영구자석발전기는 회전 속도에 따라 전압과 주파수가 크게 흔들리는 일종의 불량 전원이다. 영구자석발전기에 의한 충전방식으로 배터리를 충전하고 관리하는 데에는 다음과 같은 문제가 있다.Normally, the power generation principle of a generator obtains a desired electric power by generating an electromotive force by moving a conductor in a direction perpendicular to the magnetic field in a magnetic field made of magnetic poles N pole and S pole. The permanent magnet generator is used for such a power generation principle. The permanent magnet generator is a kind of bad power source whose voltage and frequency are greatly shaken according to the rotation speed. There are the following problems in charging and managing a battery by a charging method using a permanent magnet generator.

먼저, 전자식 충전기는 발전기의 전압이 일정 값 이상 상승하였을 때에만 동작이 가능하므로 발전기 구동 토크가 수시로 변하는 환경에서는 적용이 불가능하다. 그리고, 발전기 전압이 충전기 동작범위에 존재하더라도 충전기의 전원을 켜는 순간 충전기에서 과도한 전력이 소모되므로 발전시스템의 운동에 큰 영향을 주어 출력을 저하시키는 요인으로 작용한다. 그리고, 발전기의 발전 전압이 크게 흔들리는 경우 충전기가 기동과 정지를 반복하게 되므로 충전 효율이 떨어지고, 전자소자에 대해 고장의 원인으로 작용한다. 또한, 전자식 충전기는 에너지 시스템의 각종 장치에서 발생하는 진동에 대해서도 취약하다.First, since the electronic charger can operate only when the voltage of the generator rises above a certain value, it is not applicable in an environment in which the generator driving torque changes frequently. In addition, even if the generator voltage is within the operating range of the charger, excessive power is consumed from the charger at the moment of turning on the charger, thereby greatly affecting the movement of the power generation system, thereby reducing the output. In addition, since the charger repeatedly starts and stops when the power generation voltage of the generator is greatly shaken, the charging efficiency is lowered, which causes a malfunction of the electronic device. Electronic chargers are also vulnerable to vibrations occurring in various devices of the energy system.

따라서, 영구자석발전기에 의한 충전방식으로 전기를 충전하는 시스템에서는, 회전 속도에 무관하게 안정적으로 전기가 충전되며, 넓은 입력 전압 범위에서 충전이 가능한 영구자석발전기에 의한 전원 충전기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in a system for charging electricity by a charging method using a permanent magnet generator, it is necessary to develop a power charging technology using a permanent magnet generator that can be stably charged regardless of the rotational speed and can be charged in a wide input voltage range. .

본 발명의 목적은 영구자석발전기에 의한 정전류 충전이 가능하게 한다. 즉, 본 발명은 영구자석발전기의 전압과 주파수가 발전기의 회전 속도에 비례하는 특성과 리액터의 임피던스가 주파수에 반비례하는 특성을 이용하여, 영구자석발전기에 의한 정전류 충전이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to enable constant current charging by a permanent magnet generator. That is, an object of the present invention is to enable constant current charging by a permanent magnet generator by using a characteristic in which the voltage and frequency of the permanent magnet generator are proportional to the rotational speed of the generator and the characteristics of the reactor's impedance being inversely proportional to the frequency. .

그리고, 본 발명은 넓은 입력 전압 범위에서 충전이 가능하게 하는 배터리 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a battery charging device that can be charged in a wide input voltage range.

또한, 본 발명은 소요 전력이 선형적으로 증감하여 발전시스템의 운동에 큰 영향을 주지 않는 배터리 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a battery charging device that does not significantly affect the movement of the power generation system because the required power is linearly increased or decreased.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는 영구자석발전기로 형성되어 교류 전원을 생성하는 발전부; 상기 발전부에 직렬 연결되며, 상기 교류 전원에 의한 전류가 정전류를 유지하도록 형성되는 리액터부; 상기 리액터부에 직렬 연결되며, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부; 및 상기 정류부에서 정류하여 생성된 상기 직류 전원에 의해서 충전되는 배터리부를 포함한다.Battery charging apparatus according to the present invention for achieving the above object is formed of a permanent magnet generator to generate an AC power source; A reactor unit connected in series to the power generation unit, the reactor unit configured to maintain a constant current through the AC power; A rectifier connected in series with the reactor and rectifying the AC power with a DC power; And a battery unit charged by the DC power generated by rectifying the rectifying unit.

이 때, 상기 배터리부를 모니터링하고, 상기 배터리부가 과충전 또는 과방전되지 않도록 상기 배터리부의 충방전을 제어하는 보호 회로부를 더 포함할 수 있다.In this case, the battery unit may further include a protection circuit unit that controls the charging and discharging of the battery unit such that the battery unit is not overcharged or overdischarged.

이 때, 상기 보호 회로부는, 상기 배터리부의 충전 전압이 기 설정된 과충전 한계값보다 높은 경우, 상기 배터리부의 충전 전압이 방전되도록 제어하며, 상기 배터리부의 충전 전압이 기 설정된 과방전 한계값보다 작은 경우, 상기 배터리부가 충전되도록 제어할 수 있다.In this case, when the charging voltage of the battery unit is higher than a preset overcharge threshold, the protection circuit unit controls the charging voltage of the battery unit to be discharged, and when the charging voltage of the battery unit is smaller than a preset overdischarge threshold, The battery unit may be controlled to be charged.

이 때, 상기 보호 회로부는, 상기 배터리부의 충전 전압이 부하 측으로 방전되도록 제어하기 위한 제 1 스위치부; 및 상기 직류 전원이 상기 배터리부에 충전되도록 제어하기 위한 제 2 스위치부를 포함할 수 있다.In this case, the protection circuit unit comprises: a first switch unit for controlling the charging voltage of the battery unit to be discharged to the load side; And a second switch unit for controlling the DC power to be charged in the battery unit.

이 때, 상기 제 1 스위치부 및 상기 제 2 스위치부는 각각 SSR(Solid State Relay)로 형성될 수 있다.In this case, the first switch unit and the second switch unit may be each formed of a solid state relay (SSR).

이 때, 상기 보호 회로부는 슈미트 트리거 회로(Schmidt trigger circuit)로 구현될 수 있다. In this case, the protection circuit unit may be implemented as a Schmidt trigger circuit.

이 때, 역률 보상용 콘덴서가 상기 정류부에 병렬로 연결될 수 있다.In this case, a power factor correction capacitor may be connected in parallel to the rectifier.

이 때, 상기 리액터부는 용량을 조절할 수 있는 탭을 가질 수 있다.At this time, the reactor unit may have a tab that can adjust the capacity.

이 때, 상기 정류부는 다이오드 브릿지 회로로 형성될 수 있다.In this case, the rectifier may be formed of a diode bridge circuit.

본 발명에 따르면, 영구자석발전기에 의한 정전류 충전이 가능하게 한다. 즉, 본 발명은 영구자석발전기의 전압과 주파수가 발전기의 회전 속도에 비례하는 특성과 리액터의 임피던스가 주파수에 반비례하는 특성을 이용하여, 영구자석발전기에 의한 정전류 충전이 가능하게 한다. According to the present invention, the constant current charging by the permanent magnet generator is enabled. That is, the present invention enables the constant current charging by the permanent magnet generator by using the property in which the voltage and frequency of the permanent magnet generator are proportional to the rotational speed of the generator and the impedance of the reactor is inversely proportional to the frequency.

그리고, 본 발명은 넓은 입력 전압 범위에서 충전이 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 소요 전력이 선형적으로 증감하여 발전시스템의 운동에 큰 영향을 주지 않는 충전 장치를 제공한다.In addition, the present invention enables charging in a wide input voltage range. In addition, the present invention provides a charging device in which the required power increases and decreases linearly so as not to greatly affect the movement of the power generation system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 리액터부의 용량에 따른, 발전기 전압 대비 배터리 충전 전류를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치에 있어서, 보호 회로부의 회로도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the battery charging current compared to the generator voltage according to the capacity of the reactor unit of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a protection circuit unit in a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter will be described the configuration and operation of the battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a circuit diagram of a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 발전부(110), 리액터부(120), 정류부(130) 및 배터리부(140)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the battery charging apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a power generation unit 110, a reactor unit 120, a rectifier 130, and a battery unit 140. do.

발전부(110)는 영구자석발전기로 형성된다. 이러한, 발전부(110)는 교류 전원을 생성한다.The generator 110 is formed of a permanent magnet generator. This, the power generation unit 110 generates AC power.

리액터부(120)는 발전부(110)에 직렬 연결되며, 교류 전원에 의한 전류가 정전류를 유지하도록 형성된다. 이러한, 리액터부(120)는 용량을 조절할 수 있는 탭(a,b,c,d)을 구비한 리액터로 형성될 수 있다.The reactor unit 120 is connected to the power generation unit 110 in series, and is formed such that a current by an AC power source maintains a constant current. The reactor unit 120 may be formed as a reactor having tabs a, b, c, and d capable of adjusting capacity.

정류부(130)는 리액터부(120)에 직렬 연결되며, 발전부(110)에서 생성되고, 리액터부(120)를 거친 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다. 이러한, 정류부(130)는 다이오드 브릿지 회로로 형성될 수 있다. 그리고, 리액터부(120)에 흐르는 지상(Lag) 전류는 발전부(110)의 역률을 저하시켜, 발전부(110)의 권선에서 열을 발생시킨다. 따라서, 역률을 보상하기 위한 역률 보상용 콘덴서가 정류부(130)에 병렬로 연결될 수 있다.The rectifier 130 is connected in series with the reactor unit 120, is generated by the power generation unit 110, and rectifies AC power passed through the reactor unit 120 into a DC power source. The rectifier 130 may be formed of a diode bridge circuit. In addition, the ground current flowing through the reactor unit 120 lowers the power factor of the power generation unit 110 to generate heat in the winding of the power generation unit 110. Therefore, a power factor correction capacitor for compensating the power factor may be connected to the rectifier 130 in parallel.

배터리부(140)는 정류부(130)에서 정류하여 생성된 직류 전원에 의해서 충전되는 배터리로 형성될 수 있다. 배터리부(140)는 충방전이 가능한 이차 전지로 형성될 수 있다.The battery unit 140 may be formed of a battery that is charged by the DC power generated by rectifying the rectifier 130. The battery unit 140 may be formed as a secondary battery capable of charging and discharging.

본 발명에 따른 배터리 충전 장치(100)의 전체적인 동작원리는 다음과 같다. The overall operation principle of the battery charging device 100 according to the present invention is as follows.

발전부(110)의 영구자석발전기에서 생성되는 교류 전압은 회전속도에 크기와 주파수가 비례하는 특성을 갖는다. 반면, 리액터부(120)의 리액터의 임피던스는 주파수에 반비례하므로, 발전부(110)에 접속된 리액터부(120)에 흐르는 전류는 다음의 수학식 1과 같이 얻어진다.The AC voltage generated by the permanent magnet generator of the power generator 110 has a characteristic in which magnitude and frequency are proportional to the rotation speed. On the other hand, since the impedance of the reactor of the reactor unit 120 is inversely proportional to the frequency, the current flowing through the reactor unit 120 connected to the power generation unit 110 is obtained as in Equation 1 below.

여기서,

은 리액터부(120) 즉, 리액터에 흐르는 전류이고, 발전부(110)의 전압

는 회전수(또는 주파수)에 비례하므로,

로 표현될 수 있다.

의 관계를 수학식 1에 대입하면, 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.here,

Denotes a current flowing through the reactor unit 120, that is, the reactor, and the voltage of the power generation unit 110.

Is proportional to the number of revolutions (or frequency),

It can be expressed as.

Substituting the relation of in Equation 1 is expressed as Equation 2 below.

수학식 2에서 보는 바와 같이 리액터부(120)의 리액터에 흐르는 전류는 회전수 또는 발전기의 전압에 무관하게 리액터의 용량 L에 반비례하는 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치(100)는 정전류 충전을 가능하게 한다.
As shown in Equation 2, it can be seen that the current flowing through the reactor of the reactor unit 120 has a constant value inversely proportional to the reactor capacity L regardless of the number of revolutions or the voltage of the generator. Therefore, the battery charging device 100 according to the present invention enables constant current charging.

이하에서는 리액터부의 용량에 따른, 발전기 전압 대비 배터리 충전 전류의 변화에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the change of the battery charging current with respect to the generator voltage according to the capacity of the reactor unit will be described.

도 3은 본 발명의 리액터부의 용량에 따른, 발전기 전압 대비 배터리 충전 전류를 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the battery charging current compared to the generator voltage according to the capacity of the reactor unit of the present invention.

도 2를 함께 참조하면, 도 2의 회로 구성에 있어서, 발전부(110)의 영구자석발전기는 두 개의 디스크형 영구자석 원판 사이에 코일 원판이 배치된 형태를 가지며, 몸체가 회전하는 타입의 AFPMG(Axial Flux Permanent Magnet Generator)로 구성하였다. 그리고, 리액터부(120)는 중간에 두 개의 탭(b,c)이 있어, 7.5mH(a-b)와 15mH(a-c) 및 30mH(a-d)를 선택할 수 있는 리액터로 구성하였다. 또한, 배터리부(140)는 24V, 100AH급의 납축 배터리로 구성하였다. Referring to FIG. 2, in the circuit configuration of FIG. 2, the permanent magnet generator of the power generation unit 110 has a form in which a coil disc is disposed between two disc-shaped permanent magnet discs, and a body of which an AFPMG rotates. (Axial Flux Permanent Magnet Generator). In addition, the reactor unit 120 has two taps (b, c) in the middle, and constitutes a reactor capable of selecting 7.5 mH (a-b), 15 mH (a-c), and 30 mH (a-d). In addition, the battery unit 140 is composed of a lead acid battery of 24V, 100AH class.

이 때, 배터리부(140)에 흐르는 충전전류는 다음의 수학식 3과 같이 미분방정식으로 표현된다. At this time, the charging current flowing through the battery unit 140 is represented by a differential equation as shown in Equation 3 below.

여기서,

는 충전전류의 순시 값이고,

와

는 각각 발전부(110)와 배터리부(140)의 전압 순시 값이며, 그리고, 발전기, 리액터 및 배터리의 내부 직류 저항값은 각각

,

및

이다. 또한, 다이오드에서의 전압 강하는 무시하였다. here,

Is instantaneous value of charging current,

Wow

Are instantaneous voltages of the generator 110 and the battery 140, and the internal DC resistance values of the generator, reactor, and battery are respectively.

,

And

to be. In addition, the voltage drop in the diode was ignored.

수학식 3에서 영구자석발전기와 리액터 및 배터리의 데이터를 대입하고 배터리의 전압을 24V로 일정하게 유지시킨 상태에서, 영구자석발전기의 전압의 실효값이 0~100V일 때의 충전전류를 구하면, 도 3의 그래프와 같은 결과가 얻어진다. When the data of the permanent magnet generator, the reactor and the battery are substituted in Equation 3, and the voltage of the battery is kept constant at 24 V, the charging current when the effective value of the voltage of the permanent magnet generator is 0 to 100 V is obtained. The same result as in the graph of 3 is obtained.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 배터리부(140)의 전압이 24V일 경우 발전부(110)의 실효 전압이 17V를 초과하면 충전을 시작하여 완만하게 충전전류가 증가하다가, 발전부(110)의 전압이 100V를 넘으면 급격히 포화되는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 리액터부(120)를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 발전부(110)의 전압의 넓은 범위에서 충전이 가능하며, 충전을 시작하는 시점에서는 충전전류가 완만하게 증가하다가 포화되기 때문에 발전시스템의 다이나믹스(Dynamics)에 큰 영향을 주지 않는다.Referring to FIG. 3, when the voltage of the battery unit 140 is 24V, the battery charging device 100 according to the embodiment of the present invention starts charging slowly when the effective voltage of the power generation unit 110 exceeds 17V. As the charging current increases, it can be seen that when the voltage of the power generation unit 110 exceeds 100V, it is rapidly saturated. As such, the battery charging device 100 according to the embodiment of the present invention including the reactor unit 120 may be charged in a wide range of the voltage of the power generator 110, and at the time of starting charging, the charging current is gentle. This increases and then saturates and does not significantly affect the dynamics of the power generation system.

납축 배터리의 충전전류는 배터리 용량의 1/10~1/20으로 충전하는 것이 바람직하므로, 실시예에서와 같이 100AH 배터리를 사용하는 경우 1/20 전류를 선택하면 5A로 충전하여야 한다. 따라서, 리액터부(120)의 용량을 30mH로 설정하면, 발전기 전압

가 80V를 초과하는 범위에서 약 5A로 충전이 가능하다. 반면, 고속 충전을 위해서 1/10 전류를 선택하면 10A로 충전하여야 하므로, 리액터부(120)의 용량을 15mH로 설정하면 된다. 이와 같이 충전 전류는 리액터부(120)의 용량에 반비례하기 때문에 리액터부(120)의 리액터에 설치된 탭(Tap)을 활용하여 용량을 변경하면서 다양한 충전전류를 얻을 수 있다.
Since the charging current of the lead acid battery is preferably charged at 1/10 to 1/20 of the battery capacity, when the 100AH battery is used as in the embodiment, when the 1/20 current is selected, the charging current should be charged at 5A. Therefore, when the capacity of the reactor unit 120 is set to 30 mH, the generator voltage

It can be charged to about 5A in the range exceeding 80V. On the other hand, if 1/10 current is selected for fast charging, 10A should be charged, so the capacity of the reactor 120 may be set to 15 mH. As such, since the charging current is inversely proportional to the capacity of the reactor unit 120, various charging currents can be obtained while changing the capacity by using a tap installed in the reactor of the reactor unit 120.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter will be described the configuration and operation of the battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 회로도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치에 있어서, 보호 회로부의 회로도이다.
4 is a block diagram showing the configuration of a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention. 5 is a circuit diagram of a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention. 6 is a circuit diagram of a protection circuit unit in a battery charging apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)는 발전부(210), 리액터부(220), 정류부(230), 배터리부(240) 및 보호 회로부(250)를 포함하여 구성된다. 이러한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)는 도 1 및 도 2에 따른 배터리 충전 장치(100)와 보호 회로부(250)가 더 포함된 구성상의 차이점을 갖는다. 이하에서, 도 1 및 도 2에 따른 배터리 충전 장치(100)와 동일 또는 유사한 구성은 동일한 명칭을 사용한다. 4 and 5, the battery charging device 200 according to another embodiment of the present invention includes a power generation unit 210, a reactor unit 220, a rectifier unit 230, a battery unit 240, and a protection circuit unit ( 250). Such a battery charging device 200 according to another embodiment of the present invention has a configuration difference in which the battery charging device 100 and the protection circuit unit 250 according to FIGS. 1 and 2 are further included. Hereinafter, the same or similar configuration as the battery charging apparatus 100 according to FIGS. 1 and 2 uses the same name.

발전부(210)는 영구자석발전기로 형성된다. 이러한, 발전부(210)는 교류 전원을 생성한다.The power generation unit 210 is formed of a permanent magnet generator. This, the power generation unit 210 generates an AC power source.

리액터부(220)는 발전부(210)에 직렬 연결되며, 교류 전원에 의한 전류가 정전류를 유지하도록 형성된다. 이러한, 리액터부(220)는 용량을 조절할 수 있는 탭(a,b,c,d)을 구비한 리액터로 형성될 수 있다. The reactor unit 220 is connected to the power generation unit 210 in series, and is formed so that the current by the AC power source maintains a constant current. The reactor unit 220 may be formed as a reactor having tabs a, b, c, and d capable of adjusting capacity.

정류부(230)는 리액터부(220)에 직렬 연결되며, 발전부(210)에서 생성되고, 리액터부(220)를 거친 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다. 이러한, 정류부(230)는 다이오드 브릿지 회로로 형성될 수 있다. 그리고, 리액터부(220)에 흐르는 지상(Lag) 전류는 발전부(210)의 역률을 저하시켜, 발전부(210)의 권선에서 열을 발생시킨다. 따라서, 역률을 보상하기 위한 역률 보상용 콘덴서가 정류부(230)에 병렬로 연결될 수 있다. The rectifier 230 is connected in series with the reactor unit 220, is generated in the power generation unit 210, and rectifies the AC power passed through the reactor unit 220 into a DC power source. The rectifier 230 may be formed of a diode bridge circuit. In addition, the ground current flowing through the reactor unit 220 lowers the power factor of the power generation unit 210 to generate heat in the winding of the power generation unit 210. Therefore, a power factor correction capacitor for compensating the power factor may be connected to the rectifier 230 in parallel.

배터리부(240)는 정류부(230)에서 정류하여 생성된 직류 전원에 의해서 충전되는 배터리로 형성될 수 있다. 배터리부(240)는 충방전이 가능한 이차 전지로 형성될 수 있다. The battery unit 240 may be formed of a battery that is charged by the DC power generated by rectifying the rectifier 230. The battery unit 240 may be formed as a secondary battery capable of charging and discharging.

보호 회로부(250)는 배터리부(240)를 모니터링하고, 배터리부(240)가 과충전 또는 과방전 되지 않도록 배터리부(240)의 충방전을 제어한다. 이러한, 보호 회로부(250)는 제어부(250a), 발전부(110)에 직렬 연결되는 제 1 스위치부(250b), 배터리부(240)에 연결된 부하부(250c) 및 부하부(250c)에 직렬 연결되는 제 2 스위치부(250d)로 구성될 수 있다. 제어부(250a)는 배터리부(240)의 전압을 모니터링하고, 제 1 스위치부(250b) 및 제 2 스위치부(250d)의 온, 오프 동작을 제어한다. 즉, 배터리부(240)의 충전 전압이 기 설정된 과방전 한계값보다 작은 경우, 제어부(250a)는 배터리부(240)가 충전되도록, 제 1 스위치부(250b)를 단락시키고, 제 2 스위치부(250d)를 개방시킨다. 그리고, 배터리부(240)의 충전 전압이 기 설정된 과충전 한계값보다 높은 경우, 제어부(250a)는 배터리부(240)가 방전되도록 제 1 스위치부(250b)를 개방시키고, 제 2 스위치부(250d)를 단락시켜, 배터리부(240)의 충전 전압이 부하부(250c)에서 방전되도록 한다. 이 때, 과충전 한계값은 과방전 한계값보다 높게 형성될 수 있다. 예를 들어, 과충전 한계값은 28V, 과방전 한계값은 25V로 형성될 수 있다. 이러한, 보호 회로부(250)는 슈미트 트리거 회로(Schmidt trigger circuit)로 구현될 수 있으며, 보호 회로부(250)의 일 예가 도 6에 도시되어 있다.
The protection circuit unit 250 monitors the battery unit 240 and controls charging and discharging of the battery unit 240 such that the battery unit 240 is not overcharged or overdischarged. The protection circuit unit 250 is serially connected to the control unit 250a, the first switch unit 250b connected in series to the power generation unit 110, the load unit 250c connected to the battery unit 240, and the load unit 250c. The second switch unit 250d may be connected. The controller 250a monitors a voltage of the battery unit 240 and controls on and off operations of the first switch unit 250b and the second switch unit 250d. That is, when the charging voltage of the battery unit 240 is smaller than the preset overdischarge threshold value, the controller 250a short-circuits the first switch unit 250b so that the battery unit 240 is charged, and the second switch unit Open 250d. When the charging voltage of the battery unit 240 is higher than the preset overcharge threshold, the controller 250a opens the first switch unit 250b to discharge the battery unit 240, and the second switch unit 250d. ), The charging voltage of the battery unit 240 is discharged in the load unit 250c. At this time, the overcharge threshold may be formed higher than the overdischarge threshold. For example, the overcharge threshold may be formed at 28V and the overdischarge threshold at 25V. The protection circuit unit 250 may be implemented as a Schmidt trigger circuit, and an example of the protection circuit unit 250 is illustrated in FIG. 6.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the battery charging apparatus according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made. May be optionally combined.

100, 200; 배터리 충전 장치
110, 210; 발전부
120, 220; 리액터부
130, 230; 정류부
140, 240; 배터리부
250; 보호 회로부100, 200; Battery charger
110, 210; Power generation
120, 220; Reactor part
130, 230; Rectifier
140, 240; Battery part
250; Protection circuit

Claims

A power generation unit formed of a permanent magnet generator to generate AC power;
A reactor unit connected in series to the power generation unit, the reactor unit configured to maintain a constant current through the AC power;
A rectifier connected in series with the reactor and rectifying the AC power with a DC power; And
It includes a battery unit which is charged by the DC power generated by rectifying in the rectifier,
A protection circuit unit for monitoring the battery unit and controlling charging and discharging of the battery unit such that the battery unit is not overcharged or overdischarged,
The protection circuit unit,
A first switch unit for controlling the charging voltage of the battery unit to be discharged to the load side; And
And a second switch unit for controlling the DC power to be charged in the battery unit.

delete

The method according to claim 1,
The protection circuit unit,
When the charging voltage of the battery unit is higher than a predetermined overcharge threshold, the charging voltage of the battery unit is controlled to discharge,
And charging the battery unit when the charging voltage of the battery unit is smaller than a preset overdischarge threshold.

delete

The method according to claim 1,
And the first switch unit and the second switch unit are each formed of a solid state relay (SSR).

The method according to claim 1,
The protection circuit unit is a battery charging device, characterized in that implemented as a Schmidt trigger circuit (Schmidt trigger circuit).

The method according to claim 1,
Battery charging apparatus characterized in that the power factor correction capacitor is connected in parallel to the rectifier.

The method according to claim 1,
The reactor unit, the battery charging device characterized in that it has a tab that can adjust the capacity.

The method according to claim 1,
The rectifier is a battery charging device, characterized in that formed by a diode bridge circuit.