KR101843418B1

KR101843418B1 - 펄스를 이용한 정전류 방전기

Info

Publication number: KR101843418B1
Application number: KR1020170118589A
Authority: KR
Inventors: 류영준
Original assignee: (주)리파워텍
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-03-29

Abstract

본 발명은 배터리; 입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키는 스위칭펄스 생성부; 및 상기 배터리와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되며, 방전 저항을 포함하고, 상기 스위칭펄스 생성부의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 상기 배터리에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 상기 배터리의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 스위칭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리 방전이 가능하도록 한 펄스를 이용한 정전류 방전기에 관한 것이다.

Description

펄스를 이용한 정전류 방전기{CONSTANT CURRENT DISCHARGE MACHINE USING PULSE}

본 발명은 펄스를 이용한 정전류 방전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리 방전이 가능하도록 한 펄스를 이용한 정전류 방전기에 관한 것이다.

전동 지게차 등과 같은 중장비의 가동전원을 공급하기 위하여 사용되는 2차전지의 배터리는 과산화납으로 이루어진 양극판과 납으로 이루어진 음극판을 포함하는 전극판과 묽은 황산으로 이루어진 전해액이 화학 반응을 일으켜 전기를 발생시키며, 방전될 경우 충전하면 배터리의 기능을 다시 회복할 수 있게 된다.

일반적인 방전기들은 전기저항을 가지고 있으며, 배터리의 전압을 강하시킴에 따라 발생되는 열을 배출시키는 간단한 구조로 되어 있지만, 이러한 일반적인 방전기들의 문제는 전압과 함께 전류도 동시에 강하되는 문제를 안고있는 것이다.

특히, 전술한 바와 같은 전동 지게차와 같은 장비의 경우 일정 시간 작업을 수행하더라도 배터리 잔량이 얼마나 남았는지 사용자가 파악할 수 없는 문제점이 있었기 때문에, 언제 배터리가 소모될 것인지 모르는 우려 속에서 작업해야 할 불편함도 있었다.

상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 등록특허 제10-0159536호의 "정전류 방전회로"와 같은 것을 들 수 있다.

선행기술은 샤시에 충전되어 있는 전하를 정전류 방식으로 방전시켜 전하에 의한 과전류 방전을 방지토록 한 것이다.

그러나, 이러한 일반적인 정전류 방식에 의한 방전기의 경우, 배터리가 방전에 거의 가까운 상태로 전압이 강하된 상태에서 마지막으로 기동하는 과정이 장시간에 걸쳐 반복될 경우, 배터리와 이를 포함한 각종 회로에 가해지는 과부하로 인하여 내구성이 저하되고 장치 전체의 수명이 단축되는 문제점 등이 있었던 것이다.

등록특허 제10-0159536호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리 방전이 가능하도록 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기를 제공하기 위한 것이다.

아울러, 본 발명은 방전시 배터리로부터 발생되는 열을 저감시켜 배터리의 내구성 및 수명 연한을 증대시킬 수 있도록 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배터리; 입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키는 스위칭펄스 생성부; 및 상기 배터리와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되며, 방전 저항을 포함하고, 상기 스위칭펄스 생성부의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 상기 배터리에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 상기 배터리의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 스위칭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 스위칭펄스 생성부는, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 펄스폭 가변을 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스위칭 회로부는, 상기 스위칭펄스 생성부에 의한 펄스폭 가변에 따라 가변 펄스를 생성하여 상기 배터리에 전달되는 전류 값을 변동시키는 IGBT 드라이브 회로부와, 상기 IGBT 드라이브 회로부와 상기 배터리 사이에 배치되며, 상기 배터리에 상기 스위칭 펄스 생성부의 변동된 전류 값이 상기 설정값을 초과한 경우 과전류가 상기 배터리로 흐르는 것을 방지하는 상기 방전 저항과, 상기 IGBT 드라이브 회로부에 의하여 생성된 상기 가변 펄스의 입력값에 따라 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 배터리를 단속(斷續)시키는 릴레이와, 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 릴레이 사이에 배치되며, 상기 릴레이의 개폐 동작을 제어하는 릴레이 제어부와, 실시간으로 측정된 상기 배터리의 방열판 온도값을 전달받아 상기 온도값이 일정 값 이상이면 가동되어 상기 배터리를 냉각시키는 팬과, 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 팬 사이에 배치되며 실시간으로 전달받은 상기 방열판의 온도값에 따라 상기 팬의 가동을 제어하는 팬 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배터리의 전압 및 전류를 측정하고 상기 스위칭펄스 생성부에 상기 제어신호를 전송하며 실시간으로 상기 배터리의 방열판 온도를 측정하면서 상기 배터리의 방전시 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 상기 스위칭 회로부의 가동 신호를 전달하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨트롤러는, 실시간으로 상기 방열판의 온도를 측정하고, 상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을 제어하며, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하며, 상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 CPU를 포함하며, 상기 CPU는 실시간으로 측정된 상기 방열판의 온도에 따라 상기 스위칭 회로부의 냉각 기능을 가동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CPU는, 상기 방열판의 온도를 실시간으로 측정하는 방열판 온도 측정부와, 상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 이루어지도록 상기 스위칭 펄스 생성부의 가동을 제어하는 스위칭 주파수 제어부와, 상기 스위칭 주파수 제어부와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되어, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하는 전류 제어부와, 상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 배터리 전압, 전류 측정부와, 상기 배터리의 방전 전압과 전류를 실시간으로 측정하는 방전 전압, 전류 측정부를 포함하며, 상기 배터리 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리 전압과 전류값과, 상기 방전 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리의 방전 전압과 전류값에 따라 상기 스위칭 회로부에 가동을 지시하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 배터리; 입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키는 스위칭펄스 생성부; 및 상기 배터리와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되며, 방전 저항을 포함하고, 상기 스위칭펄스 생성부의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 상기 배터리에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 상기 배터리의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 스위칭 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리 방전을 도모할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 방전시 배터리로부터 발생되는 열을 컨트롤러 및 스위칭 회로부의 협력 작용에 의하여 직접적으로 저감시킴으로써, 배터리의 수명을 증대시키고 배터리 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 스위칭펄스 생성부는, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 펄스폭 가변을 실시함으로써, 배터리 수명의 증대와 배터리 복원 효과를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 스위칭 회로부는, 상기 스위칭펄스 생성부에 의한 펄스폭 가변에 따라 가변 펄스를 생성하여 상기 배터리에 전달되는 전류 값을 변동시키는 IGBT 드라이브 회로부와, 상기 IGBT 드라이브 회로부와 상기 배터리 사이에 배치되며, 상기 배터리에 상기 스위칭 펄스 생성부의 변동된 전류 값이 상기 설정값을 초과한 경우 과전류가 상기 배터리로 흐르는 것을 방지하는 방전 저항과, 상기 IGBT 드라이브 회로부에 의하여 생성된 상기 가변 펄스의 입력값에 따라 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 배터리를 단속(斷續)시키는 릴레이와, 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 릴레이 사이에 배치되며, 상기 릴레이의 개폐 동작을 제어하는 릴레이 제어부와, 실시간으로 측정된 상기 배터리의 방열판 온도값을 전달받아 상기 온도값이 일정 값 이상이면 가동되어 상기 배터리를 냉각시키는 팬과, 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 팬 사이에 배치되며 실시간으로 전달받은 상기 방열판의 온도값에 따라 상기 팬의 가동을 제어하는 팬 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 배터리 방전시 가장 중요한 저감 대책 중 하나인 발열 문제를 해결함과 동시에 배터리에 대한 과전류의 유입을 원천적으로 차단함으로써 배터리의 수명을 증대시키고 배터리 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기 배터리의 전압 및 전류를 측정하고 상기 스위칭펄스 생성부에 상기 제어신호를 전송하며 실시간으로 상기 배터리의 방열판 온도를 측정하면서 상기 배터리의 방전시 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 상기 방전 회로부의 가동 신호를 전달하는 컨트롤러를 더 구비함으로써, 배터리 과부하 및 파손을 미연에 방지하고 배터리의 수명 증대와 함께 배터리 복원 효과까지 도모할 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 컨트롤러는, 실시간으로 상기 방열판의 온도를 측정하고, 상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을 제어하며, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하며, 상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 CPU를 포함하며, 상기 CPU는 실시간으로 측정된 상기 방열판의 온도에 따라 상기 스위칭 회로부의 냉각 기능을 가동시킴으로써, 배터리 방전시 발생되는 고온의 열로 인한 배터리 과부하 및 파손을 미연에 방지하고, 배터리의 수명을 증대시키고 배터리 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 상기 CPU는, 상기 방열판의 온도를 실시간으로 측정하는 방열판 온도 측정부와, 상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 이루어지도록 상기 스위칭 펄스 생성부의 가동을 제어하는 스위칭 주파수 제어부와, 상기 스위칭 주파수 제어부와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되어, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하는 전류 제어부와, 상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 배터리 전압, 전류 측정부와, 상기 배터리의 방전 전압과 전류를 실시간으로 측정하는 방전 전압, 전류 측정부를 포함하며, 상기 배터리 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리 전압과 전류값과, 상기 방전 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리의 방전 전압과 전류값에 따라 상기 스위칭 회로부에 가동을 지시하는 제어신호를 전달함으로써, 배터리 방전시 가장 중요한 저감 대책 중 하나인 발열 문제를 해결함과 동시에 배터리에 대한 과전류의 유입을 원천적으로 차단하여 배터리의 수명을 증대시키고 배터리 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스를 이용한 정전류 방전기의 전체적인 구성을 나타낸 블록 선도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스를 이용한 정전류 방전기의 전체적인 구성을 나타낸 블록 선도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 펄스를 이용한 정전류 방전기는 배터리(100)와 전원장치(이하 미도시) 사이에 연결되고, 전원장치에서 공급된 전원을 제어하여 배터리(100)를 방전시키기 위한 것이다.

본 발명의 펄스를 이용한 정전류 방전기는 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(100)에 스위칭펄스 생성부(200)와 스위칭 회로부(300)가 연결된 것이다.

우선, 스위칭펄스 생성부(200)는 입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키는 것이다.

그리고, 스위칭 회로부(300)는 스위칭펄스 생성부(200)의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 배터리(100)에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 배터리(100)의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 것으로, 배터리(100)가 방전될 때 가장 우선적인 저감대책으로 제시되어야 할 냉각 기능을 함께 수행할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 본 발명은 배터리(100)의 전압 및 전류를 측정하고 스위칭펄스 생성부(200)에 제어신호를 전송하며 실시간으로 배터리(100)의 방열판(이하 미도시) 온도를 측정하면서 배터리(100)의 방전시 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 스위칭 회로부(300)의 가동 신호를 전달하는 컨트롤러(400)를 더 구비할 수도 있을 것이다.

이를 위하여 컨트롤러 전원부(500)는 컨트롤러(400)에 외부의 교류전원을 직류로 변환하여 컨트롤러(400)를 구성하는 각 회로에 전원을 공급할 것이다.

우선, 스위칭펄스 생성부(200)는, 펄스폭변조(PWM) 방식에 의하여 배터리(100)의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 펄스폭 가변을 실시할 수 있다.

본 출원인이 기출원하여 등록받은 등록특허 제10-1521604호의 "고주파 정역펄스를 교차 발생하는 배터리복원장치"(이하 선등록발명)와 달리, 본 발명에서는 배터리(100)의 방전을 위한 스위칭 회로부(300)에 방전 저항(320)을 포함하고 있다.

이러한 방전 저항(320)을 통하여 배터리(100)가 방전되는 과정에서 방전 코일(이하 미도시)을 통하여 배터리 방전이 이루어지도록 하는데, 전술한 500 Hz를 초과하는 주파수에서는 소음이 커지는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스를 이용한 정전류 방전기에서는 이론상 100 Hz ~ 17 kHz의 폭넓은 주파수 범위에 걸쳐서 적용될 수도 있지만, 전술한 바와 같은 방전시의 소음 문제를 감안하여 100 내지 500 Hz의 주파수 범위, 더욱 바람직하게는 260±10 Hz 정도의 주파수대에서 펄스폭 가변을 실시할 수 있다.

선등록발명은 본 발명에 따른 방전기와 달리 배터리복원장치이므로, 충방전시 방전 코일을 통과할 필요가 없고, 방전 저항 또한 구비되어 있지 않기 때문에 소음 발생 방지 대책을 마련할 필요가 없었던 것이다.

한편, 스위칭펄스 생성부(200)가 생성한 같이 펄스신호에 연동하는 전류 값은 배터리(100)로 전달되어 방전이 개시되는데, 전술한 전류 값이 순간적으로 기준치를 초과하면 배터리(100)를 손상시키게 된다.

이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 스위칭펄스 생성부(200)와 배터리(100) 사이에 스위칭 회로부(300)를 추가하였다.

스위칭 회로부(300)는, 스위칭펄스 생성부(200)에 의한 펄스폭 가변에 따라 가변 펄스를 생성하여 배터리(100)에 전달되는 전류 값을 변동시키는 IGBT 드라이브 회로부(310)를 포함할 수 있다.

그리고 스위칭 회로부(300)는, IGBT 드라이브 회로부(310)와 배터리(100) 사이에 배치되며, 배터리(100)에 스위칭펄스 생성부(200)의 변동된 전류 값이 설정값을 초과한 경우 과전류가 배터리(100)로 흐르는 것을 방지하는 방전 저항(320)을 포함할 수 있다.

그리고 스위칭 회로부(300)는, IGBT 드라이브 회로부(310)에 의하여 생성된 가변 펄스의 입력값에 따라 스위칭펄스 생성부(200)와 배터리(100)를 단속(斷續)시키는 릴레이(330)를 포함할 수 있다.

그리고 스위칭 회로부(300)는, 스위칭펄스 생성부(200)와 릴레이(330) 사이에 배치되며, 릴레이(330)의 개폐 동작을 제어하는 릴레이 제어부(340)를 포함할 수 있다.

그리고 스위칭 회로부(300)는, 컨트롤러(400)에 의하여 실시간으로 측정된 배터리(100)의 방열판 온도값을 전달받아 온도값이 일정 값 이상이면 가동되어 배터리(100)를 냉각시키는 팬(350)을 포함할 수 있다.

그리고 스위칭 회로부(300)는, 스위칭펄스 생성부(200)와 팬(350) 사이에 배치되며 컨트롤러(400)로부터 전달받은 방열판의 온도값에 따라 팬(350)의 가동을 제어하는 팬 제어부(360)를 포함할 수 있다.

한편, 컨트롤러(400)는, 실시간으로 방열판의 온도를 측정하고, 스위칭펄스 생성부(200)에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을 제어하며, 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하며, 배터리(100)의 방전시 배터리(100)측으로 흐르는 변동되는 전류값과 배터리(100)의 전압을 실시간으로 측정하는 CPU(410)를 포함할 수 있다.

그리고, 컨트롤러(400)는 배터리(100)의 기본 데이터를 입력 가능한 터치 스크린 방식의 입력부(420)와, 배터리(100)의 기본 데이터 입력과, 배터리(100)의 실시간 전압과 전류와, 배터리(100)의 방전 상태와, 배터리(100)의 잔량을 화면으로 출력하는 터치 스크린 방식의 디스플레이부(430)와, 외부로부터 컨트롤러(400)를 원격 제어 가능한 통신 회로부(450)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 관리자는 터치 스크린 방식의 입력부(420)를 통하여 배터리(100)의 용량과 스펙을 선택하고, 선택된 결과에 따라 방전 전압을 조정할 수 있으며, 전술한 선택된 값과 방전 전압 및 기타 방전 등에 따른 진행 상황을 디스플레이부(430)를 통하여 실시간으로 출력되게 함으로써, 사용자의 시각적 인지도를 높이고 작업 편의를 향상시킬 수 있다.

또한, 통신 회로부(450)는 외부에 설치된 PC나 태블릿 PC 또는 스마트폰과 같은 단말장치(이하 미도시)에서 방전 및 충전 등 복원 과정을 실시간으로 모니터링하고, 전술한 단말장치를 통하여 컨트롤러(400)를 원격 제어할 수도 있음은 물론이다.

이러한 CPU(410)는 실시간으로 측정된 방열판의 온도에 따라 스위칭 회로부(300)의 냉각 기능을 가동시키게 된다.

CPU(410)는, 더욱 구체적으로 살펴보면, 방열판의 온도를 실시간으로 측정하는 방열판 온도 측정부(411)를 포함할 수 있다.

CPU(410)는, 스위칭펄스 생성부(200)에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을, 배터리(100)의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 이루어지도록 스위칭펄스 생성부(200)의 가동을 제어하는 스위칭 주파수 제어부(412)를 포함할 수 있다.

CPU(410)는, 스위칭 주파수 제어부(412)와 스위칭펄스 생성부(200) 사이에 배치되어, 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하는 전류 제어부(413)를 포함할 수 있다.

CPU(410)는, 배터리(100)의 방전시 배터리(100)측으로 흐르는 변동되는 전류값과 배터리(100)의 전압을 실시간으로 측정하는 배터리 전압, 전류 측정부(414)를 포함할 수 있다.

CPU(410)는, 배터리(100)의 방전 전압과 전류를 실시간으로 측정하는 방전 전압, 전류 측정부(415)를 포함할 수 있다.

따라서, 배터리 전압, 전류 측정부(414)에 의하여 실시간으로 측정되는 배터리(100) 전압과 전류값과, 방전 전압, 전류 측정부(415)에 의하여 실시간으로 측정되는 방전 전압과 전류값에 따라 스위칭 회로부(300)에 가동을 지시하는 제어신호를 전달하게 될 것이다.

이때, CPU(410)는 방전 전압, 전류 측정부(415)의 출력값에 따라 스위칭 회로부(300)를 피드백 제어하고, 배터리(100)의 용량이나 방전 상태에 따라서 스위칭펄스 생성부(200)를 피드백 제어하게 된다.

이때, 방전 전압, 전류 측정부(415)의 출력 전압은 방전시 배터리(100)의 기준전압보다 낮게 형성되어야 함은 물론이다.

특히, 스위칭 주파수 제어부(412)는 다양한 용량과 스팩을 가진 배터리(100)에 적용할 수 있도록, 배터리(100)의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 가변시킬 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스를 이용한 정전류 방전기의 작용 및 효과에 관하여 설명하고자 한다.

우선, 본 발명은 배터리(100); 입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키는 스위칭펄스 생성부(200); 및 배터리(100)와 스위칭펄스 생성부(200) 사이에 배치되며, 방전 저항(320)을 포함하고, 스위칭펄스 생성부(200)의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 배터리(100)에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 배터리(100)의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 스위칭 회로부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하여, 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리(100)의 방전을 도모할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 방전시 배터리(100)로부터 발생되는 열을 컨트롤러(400) 및 스위칭 회로부(300)의 협력 작용에 의하여 직접적으로 저감시킴으로써, 배터리(100)의 수명을 증대시키고 배터리(100)의 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 스위칭펄스 생성부(200)는, 배터리(100)의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 펄스폭 가변을 실시함으로써, 배터리(100)의 수명의 증대와 배터리(100)의 복원 효과를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 스위칭 회로부(300)는, 스위칭펄스 생성부(200)에 의한 펄스폭 가변에 따라 가변 펄스를 생성하여 배터리(100)에 전달되는 전류 값을 변동시키는 IGBT 드라이브 회로부(310)와, IGBT 드라이브 회로부(310)와 배터리(100) 사이에 배치되며, 배터리(100)에 스위칭펄스 생성부(200)의 변동된 전류 값이 설정값을 초과한 경우 과전류가 배터리(100)로 흐르는 것을 방지하는 전술한 방전 저항(320)과, IGBT 드라이브 회로부(310)에 의하여 생성된 가변 펄스의 입력값에 따라 배터리(100)와 스위칭펄스 생성부(200)를 단속(斷續)시키는 릴레이(330)와, 스위칭펄스 생성부(200)와 릴레이(330) 사이에 배치되며, 릴레이(330)의 개폐 동작을 제어하는 릴레이 제어부(340)와, 실시간으로 측정된 배터리(100)의 방열판 온도값을 전달받아 온도값이 일정 값 이상이면 가동되어 배터리(100)를 냉각시키는 팬(350)과, 스위칭펄스 생성부(200)와 팬(350) 사이에 배치되며 실시간으로 전달받은 방열판의 온도값에 따라 팬(350)의 가동을 제어하는 팬 제어부(360)를 포함하는 것을 특징으로 하여, 배터리(100)의 방전시 가장 중요한 저감 대책 중 하나인 발열 문제를 해결함과 동시에 배터리(100)에 대한 과전류의 유입을 원천적으로 차단함으로써 배터리(100)의 수명을 증대시키고 배터리(100)의 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

그리고, 본 발명에 따르면, 배터리(100)의 전압 및 전류를 측정하고 상기 스위칭펄스 생성부(200)에 제어신호를 전송하며 실시간으로 배터리(100)의 방열판 온도를 측정하면서 배터리(100)의 방전시 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 상기 스위칭 회로부(300)의 가동 신호를 전달하는 컨트롤러(400)를 더 구비함으로써, 배터리(100)의 과부하 및 파손을 미연에 방지하고 배터리(100)의 수명 증대와 함께 배터리 복원 효과까지 도모할 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 컨트롤러(400)는, 실시간으로 방열판의 온도를 측정하고, 스위칭펄스 생성부(200)에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을 제어하며, 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하며, 배터리(100)의 방전시 배터리(100)측으로 흐르는 변동되는 전류값과 배터리(100)의 전압을 실시간으로 측정하는 CPU(410)를 포함하며, CPU(410)는 실시간으로 측정된 방열판의 온도에 따라 스위칭 회로부(300)의 냉각 기능을 가동시킴으로써, 배터리(100)의 방전시 발생되는 고온의 열로 인한 배터리(100)의 과부하 및 파손을 미연에 방지하고, 배터리(100)의 수명을 증대시키고 배터리(100)의 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

또한, 본 발명에 따른 CPU(410)는, 방열판의 온도를 실시간으로 측정하는 방열판 온도 측정부(411)와, 스위칭펄스 생성부(200)에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을, 배터리(100)의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 이루어지도록 스위칭펄스 생성부(200)의 가동을 제어하는 스위칭 주파수 제어부(412)와, 스위칭 주파수 제어부(412)와 스위칭펄스 생성부(200) 사이에 배치되어, 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하는 전류 제어부(413)와, 배터리(100)의 방전시 배터리(100)측으로 흐르는 변동되는 전류값과 배터리(100)의 전압을 실시간으로 측정하는 배터리 전압, 전류 측정부(414)와, 배터리(100)의 방전 전압과 전류를 실시간으로 측정하는 방전 전압, 전류 측정부(415)를 포함하며, 배터리 전압, 전류 측정부(414)에 의하여 실시간으로 측정되는 배터리(100) 전압과 전류값과, 방전 전압, 전류 측정부(415)에 의하여 실시간으로 측정되는 방전 전압과 전류값에 따라 스위칭 회로부(300)에 가동을 지시하는 제어신호를 전달함으로써, 배터리(100)의 방전시 가장 중요한 저감 대책 중 하나인 발열 문제를 해결함과 동시에 배터리(100)에 대한 과전류의 유입을 원천적으로 차단함으로써 배터리(100)의 수명을 증대시키고 배터리(100)의 복원 효과를 향상시킬 수 있게 될 것이다.

이상과 같이 본 발명은 교차 발생된 저주파 정,역 펄스를 통하여 안정적으로 효율적인 배터리 방전이 가능한 펄스를 이용한 정전류 방전기를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...배터리
200...스위칭펄스 생성부
300...스위칭 회로부
310...IGBT 드라이브 회로부
320...방전 저항
330...릴레이
340...릴레이 제어부
350...팬
360...팬 제어부
400...컨트롤러
410...CPU
411...방열판 온도 측정부
412...스위칭 주파수 제어부
413...전류 제어부
414...배터리 전압, 전류 측정부
415...방전 전압, 전류 측정부
420...입력부
430...디스플레이부
450...통신 회로부
500...컨트롤러 전원부

Claims

배터리;
입력되는 제어신호에 따라 일정한 주기로 저주파 정, 역 펄스 신호를 교차로 발생시키되, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 펄스폭 가변을 실시하는 스위칭펄스 생성부;
상기 배터리와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되며, 방전 저항을 포함하고, 상기 스위칭펄스 생성부의 변동된 전류 값이 설정값을 초과하여 상기 배터리에 전달되는 것을 방지함과 동시에, 상기 배터리의 방전시 발생되는 열로 인한 온도를 강하시키는 스위칭 회로부; 및
상기 배터리의 전압 및 전류를 측정하고 상기 스위칭펄스 생성부에 상기 제어신호를 전송하며 실시간으로 상기 배터리의 방열판 온도를 측정하면서 상기 배터리의 방전시 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 상기 스위칭 회로부의 가동 신호를 전달하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는,
실시간으로 상기 방열판의 온도를 측정하고, 상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을 제어하며, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하며, 상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 CPU를 포함하며,
상기 CPU는 실시간으로 측정된 상기 방열판의 온도에 따라 상기 스위칭 회로부의 냉각 기능을 가동시키고,
상기 CPU는,
상기 스위칭펄스 생성부에 의하여 이루어지는 펄스폭 가변을, 상기 배터리의 용량에 따라 주파수를 100~500 Hz의 범위에서 이루어지도록 상기 스위칭 펄스 생성부의 가동을 제어하는 스위칭 주파수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 회로부는,
상기 스위칭펄스 생성부에 의한 펄스폭 가변에 따라 가변 펄스를 생성하여 상기 배터리에 전달되는 전류 값을 변동시키는 IGBT 드라이브 회로부와,
상기 IGBT 드라이브 회로부와 상기 배터리 사이에 배치되며, 상기 배터리에 상기 스위칭 펄스 생성부의 변동된 전류 값이 상기 설정값을 초과한 경우 과전류가 상기 배터리로 흐르는 것을 방지하는 상기 방전 저항과,
상기 IGBT 드라이브 회로부에 의하여 생성된 상기 가변 펄스의 입력값에 따라 상기 스위칭펄스 생성부와 상기 배터리를 단속(斷續)시키는 릴레이와,
상기 스위칭펄스 생성부와 상기 릴레이 사이에 배치되며, 상기 릴레이의 개폐 동작을 제어하는 릴레이 제어부와,
실시간으로 측정된 상기 배터리의 방열판 온도값을 전달받아 상기 온도값이 일정 값 이상이면 가동되어 상기 배터리를 냉각시키는 팬과,
상기 스위칭펄스 생성부와 상기 팬 사이에 배치되며 실시간으로 전달받은 상기 방열판의 온도값에 따라 상기 팬의 가동을 제어하는 팬 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 CPU는,
상기 방열판의 온도를 실시간으로 측정하는 방열판 온도 측정부와,
상기 스위칭 주파수 제어부와 상기 스위칭펄스 생성부 사이에 배치되어, 상기 펄스폭 가변에 따라 변동되는 전류값을 제어하는 전류 제어부와,
상기 배터리의 방전시 상기 배터리측으로 흐르는 상기 변동되는 전류값과 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하는 배터리 전압, 전류 측정부와,
상기 배터리의 방전 전압과 전류를 실시간으로 측정하는 방전 전압, 전류 측정부를 더 포함하며,
상기 배터리 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리 전압과 전류값과, 상기 방전 전압, 전류 측정부에 의하여 실시간으로 측정되는 상기 배터리의 방전 전압과 전류값에 따라 상기 스위칭 회로부에 가동을 지시하는 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 펄스를 이용한 정전류 방전기.