KR101785592B1 - 축전지 보호 기능을 가지는 충전기 - Google Patents

축전지 보호 기능을 가지는 충전기 Download PDF

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이진수
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화인테크 주식회사
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Abstract

본 발명은 충전기에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 축전지가 만충전된 경우 더이상 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하여 축전지가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지함으로써 축전지의 파손을 예방할 수 있으면서도 충전부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우에 무순단 절체에 의해 축전지가 부하에 전원을 공급할 수 있으며, 부하에 전원을 계속적으로 공급하면서도 축전기의 일시적 방전을 통해 축전지의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 대한 것이다.

Description

축전지 보호 기능을 가지는 충전기{Charger having battery protection function}
본 발명은 충전기에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 축전지가 만충전된 경우 더이상 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하여 축전지가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지함으로써 축전지의 파손을 예방할 수 있으면서도 전원공급부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우에 무순단 절체에 의해 축전지가 부하에 전원을 공급할 수 있으며, 부하에 전원을 계속적으로 공급하면서도 축전기의 일시적 방전을 통해 축전지의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 대한 것이다.
무정전 전원장치(Uninterruptible power supply)는 변전소, 전기실, 수배전반, 제어 전원시스템 등의 안전한 사용을 위해 전원을 안정적으로 공급해주는 장치로, 정전 등으로부터 시스템을 보호한다. 하기의 특허문헌과 같이, 무정전 전원장치는 크게 충전기 및 배터리를 포함하며, 상기 충전기는 상용전원을 이용하여 부하에 전원을 공급하는 동시에 축전지를 충전시켜 축전지가 만충전 상태에 있도록 하며, 정전 등이 발생하여 충전기가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우 무순단 절체에 의해 축전지가 방전되어 순간의 정전도 없어 부하에 계속 전기가 공급되도록 한다.
<특허문헌>
특허공보 제10-0573620호(2006. 04. 18. 등록) "이중화회로를 이용한 고주파 방식 축전지용 충전기"
하지만, 종래의 무정전 전원장치에서 상기 충전기와 축전지는 상시 연결되어 있어, 축전지가 만충전되어도 축전지의 내부 임피던스 때문에 미세한 전류가 계속하여 축전지 내부로 흐르게 되어, 상기 축전지는 트리클 충전(Trickle Charge) 상태에 있게 된다. 상기 트리클 충전 상태에서 축전지의 셀에서는 발열에 의한 화학적 작용에 의해 셀 경화 현상이 발생하여, 시간이 지남에 따라 각 셀의 임피던스는 차이가 나게 되며, 이로 인해 각 셀의 전압은 불평형하게 되어, 특정 셀에서는 셀의 만충전 전압을 넘어서게 되어 셀이 영구 파손되거나 화재, 폭발이 일어나는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 축전지가 만충전된 경우 더이상 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하여 축전지가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지함으로써 축전지의 파손을 예방할 수 있는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 트리클 충전을 방지하면서도 전원공급부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우에 무순단 절체에 의해 축전지가 부하에 전원을 공급할 수 있는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부하에 전원을 계속적으로 공급하면서도 축전기의 일시적 방전을 통해 축전지의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기는 축전지와 부하에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부와 축전지를 연결하는 충전선로 상에 설치되어, 상기 전원공급부와 축전지가 연결된 상태를 유지하도록 하면서 축전지의 만충전시 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하는 보호연결부와; 상기 축전지의 충전 및 부하에의 전원 공급을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 보호연결부는 상기 충전선로에 설치되어 축전지에서 충전기 방향으로만 전류가 흐를 수 있도록 하는 정류기와, 일단은 정류기 전측 충전선로에 연결되고 타단은 정류기 후측 충전선로에 연결되는 분기선로 상에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어하에 작동하여 상기 분기선로를 개폐하는 충전스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 정류기는 다이오드가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기는 일단은 전원공급부와 보호연결부 사이의 충전선로에 연결되며 타단은 부하에 연결되는 부하선로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기는 상기 보호연결부와 축전지 사이의 충전선로에 연결되며 축전지의 상태를 진단할 수 있도록 축전지를 방전시키는 상태진단부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 상태진단부는 전류를 방전시키는 방전기와, 일단은 상기 보호연결부와 축전지 사이의 충전선로에 연결되면 타단은 방전기에 연결되는 방전선로 상에 설치되어 상기 방전선로를 개폐하는 방전스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 컨트롤러는 비엠에스에서 상기 축전기가 만충전이 되었다는 정보가 출력된 경우 충전스위치를 개방하여 분기선로가 개방되도록 하여 더이상 축전지에 전류가 공급되지 않도록 제어하는 충전모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 상태진단부를 작동시켜 축전지가 방전되도록 하고 이때 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 축전지의 이상 여부를 진단하는 상태진단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 상태진단모듈은 상기 축전기가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 충전스위치를 오프시키고 방전스위치를 온시킨 상태에서 방전기를 작동시켜 축전지의 전류가 방전선로를 따라 흘러 방전되도록 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 셀별 단위시간당 전압의 변화를 산정하여 셀의 이상 여부를 진단하는 셀진단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 상태진단모듈은 상기 방전모듈이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱을 확인하여 축전지의 이상 여부를 판단하는 축전지진단모듈을 추가로 포함하며, 상기 축전지진단모듈은 셀간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 축전지가 이상이 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기에 있어서 상기 축전지는 복수 개의 셀이 연결되어 형성되며, 리튬 배터리가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기는 전원공급부가 부하에 전원을 공급하는 동시에 축전지를 충전하고, 전원공급부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우 전압 불평형에 의해 자동으로 축전지가 방전되어 순간의 정전도 없어 부하에 전원이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 축전지가 만충전된 경우 더이상 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하여 축전지가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지함으로써 축전지의 파손을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 트리클 충전을 방지하면서도 전원공급부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우에 무순단 절체에 의해 축전지가 부하에 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부하에 전원을 계속적으로 공급하면서도 축전기의 일시적 방전을 통해 축전지의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 충전기의 개략 회로도.
도 3은 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 4 내지 7은 도 1의 충전기의 작동과정을 설명하기 위한 참고도.
이하에서는 본 발명에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 개략 구성도이며, 도 2는 도 1의 충전기의 개략 회로도이고, 도 3은 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 4 내지 7은 도 1의 충전기의 작동과정을 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 축전지 보호 기능을 가지는 충전기를 도 1 내지 7을 참조하여 설명하면, 상기 충전기(1)는 상용전원을 이용하여 부하(3)에 전원을 공급하는 동시에 축전지시스템(2)의 축전지(21)를 충전하여, 정전 등이 발생하여 충전기(1)가 부하(3)에 전원을 공급하지 못하는 경우 무순단 절체에 의해 축전지(21)가 방전되어 순간의 정전도 없어 부하(3)에 계속 전기가 공급되도록 하여, 즉 상기 충전기(1)와 축전지시스템(2)은 무정전 전원장치를 구성하게 된다. 상기 충전기(1)를 설명하기에 앞서 축전지시스템(2)을 설명하면, 상기 축전지시스템(2)은 축전기(21)와, 상기 충전기(1)와 축전지(21)를 연결하는 선로(100) 상에 설치되어 선로(100)를 개폐하는 스위치(22)와, 축전기(21)의 충전상태를 센싱하여 충전기(1)에 전송하고 스위치(22)의 개폐를 제어하는 비엠에스(23, BMS(Battery managenent system)) 등을 포함한다. 상기 축전지(21)는 복수 개의 셀이 연결되어 형성되며, 예컨대 리튬 배터리 등이 사용될 수 있다. 상기 스위치(22)는 전기적으로 작동하는 스위치가 사용되며, 예컨대 마그네트 스위치가 사용될 수 있다. 상기 비엠에스(23)는 셀별로 충전상태를 센싱하여 셀별 충전 전압 및 축전지의 충전 전압에 대한 정보를 출력한다. 앞서 설명한 바와 같이, 축전지(21)가 계속적인 트리클 충전 상태에 있는 경우, 셀 경화에 의해 특정 셀에서는 만충전 전압(리튬 배터리의 경우 4.2V)을 넘어서게 되어 화재, 폭발이 발생할 수 있는데, 상기 비엠에스(23)는 셀의 충전상태를 센싱하여 충전기(1)에 전송하는 것뿐만 아니라 특정 셀에서 만충전 전압을 넘어서는 경우 화재, 폭발의 위험을 방지하기 위해 스위치(22)를 작동시켜 축전지(21)에 더이상 전원이 공급되지 않도록 할 수 있다. 하지만, 위 경우 축전지(21)의 특정 셀은 셀 경화에 의해 영구 손상이 일어난 상태이며, 스위치(22)를 오프시켜 축전지(21)에 전원이 공급되지 않도록 하는 것은 선로(100)를 개방하는 것이 되어 충전기(1)가 부하(3)에 전원을 공급하지 못하는 경우에 상기 축전지(22)도 부하(3)에 전원을 공급할 수 없어 무정전 전원장치의 기능을 수행할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명은 축전지(21)가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지하여 축전지(21)의 셀이 손상되는 것을 미리 방지하고, 선로(100)는 폐쇄 상태를 유지하도록 하여 충전기(1)가 부하(3)에 전원을 공급하지 못하는 경우 무순단 절체에 의해 상기 축전지(22)가 부하(3)에 전원을 공급할 수 있도록 하는데, 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 충전기(1)는 교류 전원을 적정치의 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)와 축전지(21)를 연결하는 충전선로(100) 상에 설치되어 상기 전원공급부(11)와 축전지(21)가 연결된 상태를 유지하도록 하며 축전지(21)의 만충전시 축전지(21)에 전원이 공급되지 않도록 하는 보호연결부(12)와, 상기 보호연결부(12)와 축전지(21) 사이의 충전선로(100)에 연결되며 축전지(21)의 상태를 진단할 수 있도록 축전지(21)를 방전시키는 상태진단부(13)와, 일단은 전원공급부(11)와 보호연결부(12) 사이의 충전선로(100)에 연결되며 타단은 부하(3)에 연결되는 부하선로(200) 상에 위치하여 전압강하를 보상하면서 정격전압이 부하(3)에 공급되도록 하는 전압강하부(14)와, 축전지(21)의 충전과 상태진단 및 부하(3)에 전원공급을 제어하는 컨트롤러(15) 등을 포함한다.
상기 전원공급부(11)는 교류 전원을 적정치의 직류 전원으로 변환하여 공급하는 구성으로, 상기 전원공급부(11)에서 공급되는 전원은 부하(3)에 사용되고 축전지(21)의 충전에 이용되게 된다. 상기 전원공급부(11)는 다양한 구성 및 방법에 의해 교류 전원을 적정치의 직류 전원으로 변환하여 공급할 수 있는데, 도시하지 않았지만 일 예로 노이즈 필터와 서지 제거 소자를 이용하여 교류전압에서 노이즈와 서지 전압을 제거한 후 다이오드 브릿지를 이용하는 AC-DC 컨버터를 통해 직류전압으로 변환하고 IGBT를 이용하는 DC-DC 컨버터를 통해 적정치의 직류 전원으로 변환하여 공급하게 된다.
상기 보호연결부(12)는 상기 전원공급부(11)와 축전지(21)를 연결하는 충전선로(100) 상에 설치되어 상기 전원공급부(11)와 축전지(21)가 연결된 상태를 유지하도록 하며 축전지(21)의 만충전시 축전지(21)에 전원이 공급되지 않도록 하는 구성으로, 정류기(121), 충전스위치(122) 등을 포함한다.
상기 정류기(121)는 상기 충전선로(100)에 설치되어 축전지(21)에서 충전기(1) 방향으로만 전류가 흐를 수 있도록 하는 구성으로, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 다이오드가 사용될 수 있다.
상기 충전스위치(122)는 일단은 정류기(121) 전측 충전선로(100)에 연결되고 타단은 정류기(121) 후측 충전선로(100)에 연결되는 분기선로(400) 상에 설치되어 상기 컨트롤러(15)의 제어하에 작동하여 상기 분기선로(400)를 개폐하는 구성으로, 예컨대 앞서 설명한 전기적 스위치가 사용될 수 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 보호연결부(12)의 구체적인 작동과정은 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 상태진단부(13)는 상기 보호연결부(12)와 축전지(21) 사이의 충전선로(100)에 연결되며 축전지(21)의 상태를 진단할 수 있도록 축전지(21)를 방전시키는 구성으로, 방전기(131), 방전스위치(123) 등을 포함한다.
상기 방전기(131)는 전류를 방전시키는 구성으로, 상기 컨트롤러(15)의 제어 하에 작동하여 설정된 전류가 방전되도록 한다.
상기 방전스위치(132)는 일단은 상기 보호연결부(12)와 축전지(21) 사이의 충전선로(100)에 연결되면 타단은 방전기(131)에 연결되는 방전선로(300) 상에 설치되어 상기 방전선로(300)를 개폐하는 구성으로, 예컨대 앞서 설명한 전기적 스위치가 사용될 수 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 상태진단부(13)의 구체적인 작동과정을 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 전압강하부(14)는 일단은 전원공급부(11)와 보호연결부(12) 사이의 충전선로(100)에 연결되며 타단은 부하(3)에 연결되는 부하선로(200) 상에 위치하여, 전압강하를 보상하면서 정격전압이 부하(3)에 공급되도록 한다. 상기 전압강하부(14)는 다양한 구성 및 방법에 의해 정격전압이 부하(3)에 공급되도록 할 수 있는데, 도시하지 않았지만 일 예로 실리콘 다이오드 군이 마그네트 스위치에 의해 선택적으로 온되는 상태에 의해 정압강하를 보상하면서 정격전압이 부하(3)에 공급되도록 할 수 있다.
상기 컨트롤러(15)는 축전지(21)의 충전과 상태진단 및 부하(3)에 전원공급을 제어하는 구성으로, 송수신모듈(151), 전원모듈(152), 충전모듈(153), 상태진단모듈(154), 전압강하모듈(155), 저장모듈(156), 제어모듈(157) 등을 포함한다.
상기 송수신모듈(151)은 상기 비엠에스(23)으로부터 출력되는 셀별 충전 전압 및 축전지의 충전 전압에 대한 정보를 수신하고, 상기 전원공급부(11), 보호연결부(12), 상태진단부(13), 전압강하부(14) 각각에 제어신호를 출력한다.
상기 전원모듈(152)은 상기 전원공급부(11)를 제어하여 적정치의 직류전원이 공급되도록 한다.
상기 충전모듈(153)은 상기 비엠에스(23)에서 출력된 정보를 분석하여 축전지(21)가 트리클 충전 상태에 들어가지 않도록 상기 보호연결부(12)를 제어하는 구성으로, 구체적으로 상기 비엠에스(23)에서 상기 축전기(21)가 만충전이 되었다는 정보가 출력된 경우 충전스위치(121)를 개방하여 분기선로(400)가 개방되도록 한다. 상기 충전선로(100) 상에 설치된 정류기(12)는 축전지(21)에서 전원공급부(11) 방향으로만 전류가 흐르게 하므로, 상기 분기선로(400)가 개방되는 경우에는 상기 축전지(21)에 더이상 전류가 공급되지 않게 되어 축전지(21)가 트리클 충전 상태에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
상기 상태진단모듈(154)은 상기 상태진단부(13)를 작동시켜 축전지(21)가 방전되도록 하고 이때 상기 비엠에스(21)가 출력한 정보를 분석하여 축전지(21)의 상태를 진단하는 구성으로, 방전모듈(154a), 셀진단모듈(154b), 축전지진단모듈(154c) 등을 포함한다. 상기 축전지(21)를 일정시간 동안 방전시키고 상기 축전지(21)의 각각의 셀의 단위 시간당 전압의 변화량을 분석하는 것이 가장 간단하고 정확하게 축전지(21)의 상태(축전지의 상태라 함은 축전지가 손상 없이 정상적으로 작동하는 여부를 의미함)를 진단할 수 있는 방법인데, 상기 전원공급부(11)가 정상적으로 작동하는 경우 축전지(21)는 전류를 부하(3)로 방전하지 않으므로, 본 발명은 상기 상태진단모듈(154)이 상기 상태진단부(13)를 제어하여 일시적으로 축전지(21)를 방전시키고 이때 비엠에스(23)가 출력한 정보를 분석하여 축전지(21)의 상태를 진단하게 된다. 상기 상태진단모듈(154)에서는 축전지(21)를 구성하는 셀별 이상 여부, 셀의 밸런싱을 판단하여 축전지(21)의 상태를 판단하게 된다.
상기 방전모듈(154a)은 축전기(21)가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 제어하는 구성으로, 구체적으로 상기 충전스위치(122)를 오프시키고 방전스위치(132)를 온시킨 상태에서 방전기(131)를 작동시켜 축전지(21)의 전류가 방전선로(300)를 따라 흘러 방전되도록 한다.
상기 셀진단모듈(154b)은 상기 방전모듈(154a)이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 축전기(21)가 방전하는 경우 상기 비엠에스(21)에서 출력된 셀별 충전전압의 양이 달라짐으로 이를 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 비엠에스(23)는 셀별 충전전압을 실시간으로 측정하여 전송하므로, 상기 셀별 단위시간당 전압의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 단위 시간당 설정범위를 넘어서는 전압변화가 있다는 정보(예를 들어, 정상적인 셀에서는 1시간당 0.9 내지 1.1V의 전압 변화가 있어야 하는데, 상기 비엠에스(23)에서 1시간당 1.1V를 넘어서는 전압변화가 출력된 경우)가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하게 된다.
상기 축전지진단모듈(154c)은 상기 방전모듈(154a)이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스(23)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 축전지의 이상 여부를 판단한다. 축전지(21)의 방전시 각 셀의 단위 시간당 전압 변화량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우(예컨대, 셀 간의 전압변화량 차이 0.05V 이내라고 설정되어 있는데, 제1의 셀에서는 1시간당 1V의 전압변화가 있고, 제2의 셀에서는 1시간당 1.06V의 전압변화가 있는 경우에 해당), 즉 셀 간의 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 축전지진단모듈(154c)은 축전지(21)가 이상이 있는 것으로 판정하게 된다. 상기 상태진단모듈(154)에서 분석된 결과는 디스플레이(미도시)에 나타내어지게 된다.
상기 전압강하모듈(155)은 상기 전압강하부(14)를 제어하여 정격전압이 부하(3)에 공급되도록 한다.
상기 저장모듈(156)은 상기 컨트롤러(15) 작동의 기준이 되는 설정정보, 상기 비엠에스(23)가 출력한 정보 및 상기 컨트롤러(15)에서 생성된 정보가 저장되어 있다. 상기 제어모듈(157)은 컨트롤러(15)의 전체적인 작동을 제어한다.
상기와 같은 구성을 포함하는 충전기를 이용하여 무정전 전원장치를 제어하는 방법을 도 1 내지 7을 참조하여 살펴보면, 상기 무정전 전원장치의 제어방법은 충전 및 정상전원공급단계, 충전중단단계, 비상전원공급단계, 상태진단단계 등을 포함한다.
상기 충전 및 정상전원공급단계는 상기 컨트롤러(15)의 제어하에 전원공급부(11)가 적정치의 직류 전원을 생성하여 전원을 부하(3) 및 축전지(21)에 공급하는 단계로, 부하(3)에의 전원 공급 및 축전지(21)의 충전이 이루어지게 된다. 도 4(도 4에서 굵은 실선은 전류의 흐름을 나타낸다)에 도시된 바와 같이, 상기 충전 및 정상전원공급단계에서는 전원모듈(152)이 전원공급부(11)를 작동시켜 적정치의 직류 전원이 생성되도록 하고, 상기 충전모듈(153)은 충전스위치(122)를 온시켜 상기 전원공급부(11)에서 생성된 직류 전원이 축전지(21)에 공급되도록 하며, 상기 전압강화모듈(155)을 전압강하부(14)를 작동시켜 상기 전원공급부(11)에 생성된 직류 전원을 정적전압으로 변환하여 부하(3)에 공급되도록 한다.
상기 충전중단단계는 상기 충전 및 정상전원공급단계에서 부하(3) 및 축전지(21)에 전원을 공급하는 중에 상기 비엠에스(21)로부터 축전지(21)가 만충전되었다는 정보가 출력된 경우, 상기 컨트롤러(15)가 상기 보호연결부(12)를 추가적으로 제어하여 더이상 축전지(21)에 전원공급되지 않도록 하는 단계로, 상기 충전중단단계에서 부하(3)에는 계속적으로 전원이 공급되고 있다. 도 5(도 5에서 굵은 실선은 전류의 흐름을 나타낸다)에 도시된 바와 같이, 상기 충전중단단계에서는 충전모듈(153)이 충전스위치(122)를 오프시켜 상기 전원공급부(11)에서 생성된 직류 전원이 축전지(21)에 공급되지 않도록 한다.
상기 비상전원공급단계는 상기 충전 및 정상전원공급단계 또는 상기 충전중단단계에서 전원공급부(11)가 부하(3)에 전원을 공급하는 중에 정전 등의 사유로 상기 전원공급부(11)가 부하(3)에 전원을 공급하지 못하는 경우, 도 6(도 6에서 굵은 실선은 전류의 흐름을 나타낸다)에 도시된 바와 같이, 전압불평형에 의해 자동으로 축전지(21)에서 전류가 방전되어 부하(3)에 공급(즉, 무순단 절체)되는 단계이다.
상기 상태진단단계는 충전중단단계 중에 상기 컨트롤러(15)가 상기 상태진단부(13)를 작동시켜 축전지(21)가 방전되도록 하고 이때 상기 비엠에스(21)가 출력한 정보를 분석하여 축전지(21)의 상태를 진단하는 단계이다. 도 7(도 7에서 굵은 실선은 전류의 흐름을 나타낸다)에 도시된 바와 같이, 상기 상태진단단계에서는 상기 방전모듈(154a)이 상기 충전스위치(122)를 오프시키고 방전스위치(132)를 온시킨 상태에서 방전기(131)를 작동시켜 설정된 만큼 축전지(21)의 전류가 방전선로(300)를 따라 흘러 방전되도록 하고, 상기 셀진단모듈(154b)이 상기 방전모듈(154a)이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 축전기(21)가 방전하는 경우 상기 비엠에스(21)에서 출력된 셀별 충전전압의 양이 달라짐으로 상기 셀별 단위시간당 전압의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하며, 상기 축전지진단모듈(154c)이 상기 방전모듈(154a)이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스(23)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 축전지의 이상 여부를 판단한다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 충전기 2: 배터리시스템 3: 부하
11: 전원공급부 12: 보호연결부 13: 상태진단부
14: 전압강하부 15: 컨트롤러 21: 축전지
22: 스위치 23: 비엠에스 121: 정류기
122: 충전스위치 131: 방전기 132: 방전스위치
151: 송수신모듈 152: 전원모듈 153: 충전모듈
154: 상태진단모듈 155: 전압강하모듈 156: 저장모듈
157: 제어모듈 154a: 방전모듈 154b: 셀진단모듈
154c: 축전지진단모듈 100: 충전선로 200: 부하선로
300: 방전선로 400: 분기선로

Claims (12)

  1. 축전지와 부하에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부와 축전지를 연결하는 충전선로 상에 설치되어, 상기 전원공급부와 축전지가 연결된 상태를 유지하도록 하면서 축전지의 만충전시 축전지에 전원이 공급되지 않도록 하는 보호연결부와; 상기 축전지의 충전 및 부하에의 전원 공급을 제어하는 컨트롤러와; 일단은 전원공급부와 보호연결부 사이의 충전선로에 연결되며 타단은 부하에 연결되는 부하선로와; 상기 보호연결부와 축전지 사이의 충전선로에 연결되며 축전지의 상태를 진단할 수 있도록 축전지를 방전시키는 상태진단부;를 포함하고,
    상기 보호연결부는,
    상기 충전선로에 설치되어 축전지에서 충전기 방향으로만 전류가 흐를 수 있도록 하는 정류기와, 일단은 정류기 전측 충전선로에 연결되고 타단은 정류기 후측 충전선로에 연결되는 분기선로 상에 설치되어 상기 컨트롤러의 제어하에 작동하여 상기 분기선로를 개폐하는 충전스위치를 포함하며,
    상기 상태진단부는,
    전류를 방전시키는 방전기와, 일단은 상기 보호연결부와 축전지 사이의 충전선로에 연결되면 타단은 방전기에 연결되는 방전선로 상에 설치되어 상기 방전선로를 개폐하는 방전스위치를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 상태진단부를 작동시켜 축전지가 방전되도록 하고 이때 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 축전지의 이상 여부를 진단하는 상태진단모듈을 포함하고,
    상기 상태진단모듈은,
    상기 축전지가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 충전스위치를 오프시키고 방전스위치를 온시킨 상태에서 방전기를 작동시켜 축전지의 전류가 방전선로를 따라 흘러 방전되도록 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 셀별 단위시간당 전압의 변화를 산정하여 셀의 이상 여부를 진단하는 셀진단모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 축전지가 방전할 때 상기 비엠에스가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱을 확인하여 축전지의 이상 여부를 판단하는 축전지진단모듈을 추가로 포함하며,
    상기 축전지진단모듈은 셀간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 축전지가 이상이 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 정류기는
    다이오드가 사용되는 것을 특징으로 하는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    비엠에스에서 상기 축전지가 만충전이 되었다는 정보가 출력된 경우 충전스위치를 개방하여 분기선로가 개방되도록 하여 더이상 축전지에 전류가 공급되지 않도록 제어하는 충전모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항, 제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지는
    복수 개의 셀이 연결되어 형성되며, 리튬 배터리가 사용되는 것을 특징으로 하는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기.
  12. 제1항, 제3항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지 보호 기능을 가지는 충전기는
    전원공급부가 부하에 전원을 공급하는 동시에 축전지를 충전하고, 전원공급부가 부하에 전원을 공급하지 못하는 경우 전압 불평형에 의해 자동으로 축전지가 방전되어 순간의 정전도 없어 부하에 전원이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 축전지 보호 기능을 가지는 충전기.
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JP2003142162A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック

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