KR102628666B1 - Apparatus for Equalizing Charge of Lead Storage Battery and Equalizing Charge Method Using the Same - Google Patents

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Abstract

납 축전지의 균등 충전 장치가 제공된다. 이 납 축전지의 균등 충전 장치는 교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원으로 납 축전지 모듈을 충전하기 위한 직류 전원을 제공하는 충전부, 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 전압 균등화부, 및 충전부 및 전압 균등화부를 펄스 폭 변조를 통해 제어하는 제어부를 포함한다. 납 축전지 모듈은 4개 이상의 배터리 셀들로 구성되고, 그리고 배터리 셀들은 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 가진다.An equalizing charging device for lead acid batteries is provided. This equalization charging device for lead-acid batteries includes a charging section that provides direct current power for charging the lead-acid battery module with commercial AC power provided from the AC power section, a voltage equalization section for performing equal charging of the lead-acid battery module, and a charging section and voltage equalization. It includes a control unit that controls the unit through pulse width modulation. A lead acid battery module consists of four or more battery cells, and the battery cells have a connection structure of 2 in series n parallel (where n is a natural number of 2 or more).

Description

납 축전지의 균등 충전 장치 및 이를 이용한 균등 충전 방법{Apparatus for Equalizing Charge of Lead Storage Battery and Equalizing Charge Method Using the Same}Equalizing Charge of Lead Storage Battery and Equalizing Charge Method Using the Same}

본 발명은 납 축전지의 균등 충전 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치 및 이를 이용한 균등 충전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an equalizing charging device for lead-acid batteries, and more specifically, to an equalizing charging device for lead-acid batteries that can dramatically extend the life of lead-acid battery modules used in military equipment and manage their performance at the best level, and the same. It relates to the equal charging method used.

환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제가 되면서, 전력을 저장하고, 그리고 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템(system)에 대한 관심이 높아지고 있다.As environmental destruction and resource depletion become problems, interest in systems that can store power and utilize the stored power efficiently is increasing.

전력 저장 시스템은 신 재생 에너지의 발전 전력을 배터리에 저장하거나, 상용 계통과 연계하여 상용 계통의 전력을 배터리에 저장할 수 있다. 전력 저장 시스템은 배터리(battery)에 저장된 전력을 상용 계통 또는 부하에 공급할 수 있다.The power storage system can store power generated from new and renewable energy in a battery, or store power from the commercial system in a battery in connection with the commercial system. The power storage system can supply power stored in a battery to a commercial grid or load.

전력 저장 시스템에는 전력을 저장하기 위해 충전 및 방전이 가능한 이차 전지(secondary battery)가 상용될 수 있다. 통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차(primary) 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 적용되는 외부 기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈(module)의 형태로 사용되기도 한다.A secondary battery capable of charging and discharging may be used in the power storage system to store power. Typically, secondary batteries are batteries that can be charged and discharged, unlike primary batteries that cannot be recharged. Secondary batteries may be used in the form of a single battery, depending on the type of external device to which they are applied, or in the form of a battery module in which multiple batteries are connected to form a single unit.

일반적으로 납 축전지(lead-acid battery 또는 lead storage battery), 니카드(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지는 소형 이차 전지로서 많이 사용되어져 왔는데, 최근 휴대용, 무선 전자 제품들의 개발이 증가하고 있는 추세로 볼 때, 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해 에너지(energy) 밀도가 높은 이차 전지의 필요성이 크게 대두되고 있고, 또한 환경 보전에 대한 관심이 높아짐에 따라 환경 친화적인 제품에 대한 관심도 높아지고 있다.In general, lead-acid batteries (or lead storage batteries), Ni-Cd batteries, and nickel-metal hydride (Ni-MH) batteries have been widely used as small-sized secondary batteries. Recently, the development of portable and wireless electronic products has been increasing. Considering the increasing trend, the need for secondary batteries with high energy density is emerging to make these products smaller and lighter, and as interest in environmental conservation increases, interest in environmentally friendly products is also growing. It's getting higher.

이때, 배터리 시스템을 제어하여 효과적으로 충전 및 방전 동작을 수행하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.At this time, much research is being conducted to control the battery system to effectively perform charging and discharging operations.

대한민국 등록특허 제10-0468127호Republic of Korea Patent No. 10-0468127

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치를 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a uniform charging device for lead acid batteries that can dramatically extend the life of lead acid battery modules used in military equipment and manage performance at the best level.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 균등 충전 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is to dramatically extend the lifespan of lead-acid battery modules used in military equipment, and to provide a uniform charging method using a uniform charging device for lead-acid batteries that can manage performance at the best level. There is something to do.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 납 축전지의 균등 충전 장치를 제공한다. 이 납 축전지의 균등 충전 장치는 교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원으로 납 축전지 모듈을 충전하기 위한 직류 전원을 제공하는 충전부, 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 전압 균등화부, 및 충전부 및 전압 균등화부를 펄스 폭 변조를 통해 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 납 축전지 모듈은 4개 이상의 배터리 셀들로 구성되고, 그리고 배터리 셀들은 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 가질 수 있다.In order to achieve the above-described problem, the present invention provides an equal charging device for lead acid batteries. This equalization charging device for lead-acid batteries includes a charging section that provides direct current power for charging the lead-acid battery module with commercial AC power provided from the AC power section, a voltage equalization section for performing equal charging of the lead-acid battery module, and a charging section and voltage equalization. It may include a control unit that controls the unit through pulse width modulation. A lead acid battery module is composed of four or more battery cells, and the battery cells may have a connection structure of 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more).

충전부, 전압 균등화부 및 납 축전지 모듈은 적용 장비의 발전기와 전기적으로 연결될 수 있다. 적용 장비는 군 장비일 수 있다.The charging unit, voltage equalization unit, and lead-acid battery module can be electrically connected to the generator of the applied equipment. Applicable equipment may be military equipment.

충전부는 교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원을 필터링하기 위한 제 1 보호 회로, 제 1 보호 회로에 의해 필터링된 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 교류-직류 변환기, 교류-직류 변환기에 의해 변환된 직류 전원의 출력 전압을 변환하는 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기, 출력 전압이 변환된 직류 전원의 극성을 판별하여 상기 출력 전압이 변환된 상기 직류 전원을 정류하는 동기 정류부 및 동기 정류부에 의해 정류된 직류 전원을 필터링하기 위한 제 2 보호 회로를 포함할 수 있다.The charging unit includes a first protection circuit for filtering the commercial AC power provided from the AC power unit, an AC-DC converter for converting the commercial AC power filtered by the first protection circuit into DC power, and a DC converted by the AC-DC converter. An LCD resonant half-bridge converter that converts the output voltage of a power supply, a synchronous rectifier that determines the polarity of the DC power whose output voltage has been converted and rectifies the DC power whose output voltage has been converted, and a DC power rectified by the synchronous rectifier. It may include a second protection circuit for filtering.

충전부는 직류-교류 변환기로부터 직류 전원을 공급받아 제어부로 전력을 공급하기 위한 보조 전원을 포함할 수 있다.The charging unit may include an auxiliary power source for supplying power to the control unit by receiving direct current power from the DC-AC converter.

제어부는 충전부의 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기 및 동기 정류부, 및 전압 균등화부를 펄스 폭 변조를 통해 제어할 수 있다.The control unit may control the LCD resonant half-bridge converter of the charging unit, the synchronous rectifier unit, and the voltage equalization unit through pulse width modulation.

제어부는 납 축전지 모듈로부터 전압 값 및 전류 값을 피드백 받을 수 있다.The control unit can receive feedback of voltage and current values from the lead acid battery module.

제어부에 의해 납 축전지 모듈의 상태를 표시하는 상태 표시부를 포함할 수 있다.The control unit may include a status display unit that displays the status of the lead acid battery module.

또한, 상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 균등 충전 방법을 제공한다. 이 균등 충전 방법은, 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서, 교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원이 인가되면 소정 시간 동안 최소 충전 전류를 유지하는 연시동을 수행하는 것, 연시동이 수행된 후, 설정 충전 전압에 도달할 때까지 최대 충전 전류로 정전류 충전을 수행하는 것, 설정 충전 전압에 도달한 후, 충전 전압을 유지한 상태에서 충전 전류가 최소 충전 전류에 근접할 때까지 정전압 충전을 수행하는 것, 충전 전류가 최소 충전 전류에 근접하면 충전 전류를 차단하는 것, 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것, 배터리 셀들 각각의 전압이 설정 값 미만이면 부동 충전을 수행하는 것, 및 배터리 셀들 각각의 전압이 설정 값 이상을 가지면 충전을 종료하는 것을 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the above-mentioned other problems, the present invention provides a method of equalizing charging of a lead acid battery using an equalizing charging device. This equal charging method is a lead-acid battery module in which four or more battery cells are configured to have a connection structure of 2 in series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), and when commercial AC power provided from the AC power unit is applied, the battery charges for a predetermined period of time. Performing soft start-up maintaining the minimum charging current; After soft start-up is performed, performing constant current charging with the maximum charging current until the set charging voltage is reached; After reaching the set charging voltage, maintaining the charging voltage In one state, performing constant voltage charging until the charging current approaches the minimum charging current; blocking the charging current when the charging current approaches the minimum charging current; equalizing when the voltage difference between battery cells connected in series is greater than a set value It may include performing floating charging when the voltage of each of the battery cells is below a set value, and terminating charging when the voltage of each of the battery cells is above the set value.

최소 충전 전류는 6.0 ~ 9.0A이고, 그리고 소정 시간은 30초일 수 있다.The minimum charging current is 6.0 to 9.0A, and the predetermined time may be 30 seconds.

설정 충전 전압은 28.3 ~ 29.5V 범위이고, 그리고 최대 충전 전류는 30.0A ± 10%일 수 있다.The set charging voltage ranges from 28.3 to 29.5V, and the maximum charging current can be 30.0A ± 10%.

직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차의 설정 값은 0.1 ~ 1.0V 범위일 수 있다.The set value of the voltage difference between battery cells connected in series may be in the range of 0.1 to 1.0V.

배터리 셀들 각각의 전압의 설정 값은 26.0V일 수 있다.The set value of the voltage of each battery cell may be 26.0V.

이에 더하여, 상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 다른 균등 충전 방법을 제공한다. 이 균등 충전 방법은, 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서, 적용 장비의 발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 시작하는 것, 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 설정 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것 및 발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 종료하는 것을 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the above-mentioned other problems, the present invention provides another equalizing charging method using a equalizing charging device for a lead acid battery. This equal charging method involves starting charging of the lead acid battery module from the generator of the applicable equipment in a lead acid battery module configured to have 4 or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more). It may include performing equalization when the set voltage difference between battery cells connected in series is greater than a set value, and terminating charging of the lead acid battery module from the generator.

발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 시작하는 것은 충전부가 교류 전원부와의 전기적 연결이 끊긴 상황에서 발전기를 이용하여 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 설정 전압인 27V 이상일 때에, 발전기 또는 보조 전원의 전력을 이용하여 제어부가 전압 균등화부를 제어하여 납 축전지 모듈에 대한 균등 충전을 수행하기 위해 제어 전원을 "on"하는 것일 수 있다.Charging of the lead-acid battery module from the generator begins when the voltage of each battery cell of the lead-acid battery module is above 27V, which is the generator charging set voltage, using the generator in a situation where the charging unit is electrically disconnected from the AC power supply. Using the power of the power source, the control unit may control the voltage equalization unit to turn the control power “on” to perform equal charging for the lead acid battery module.

직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 설정 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것은 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 간 설정 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것일 수 있다.If the set voltage difference between battery cells connected in series is greater than a set value, equalization may be performed. If the set voltage difference between battery cells of the lead acid battery module is greater than a set value, equalization may be performed.

발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 종료하는 것은 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 전압 설정 전압인 27V 미만일 때에, 제어부가 납 축전지 모듈에 대한 균등 충전을 종료하기 위해 제어 전원을 "off"하는 것일 수 있다.Terminating the charging of the lead-acid battery module from the generator means that when the voltage of each battery cell of the lead-acid battery module is less than 27V, which is the generator charging voltage set voltage, the control unit turns the control power "off" to end equal charging of the lead-acid battery module. “It could be.

상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 4개 이상의 배터리 셀(cell)들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n은 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈, 상용 교류(Alternating Current : AC) 전원(줄임 말로 '상전'으로 표현됨)으로 납 축전지 모듈을 충전하기 위한 직류(Direct Current : DC) 전원을 제공하는 충전부, 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 전압 균등화부, 및 충전부 및 전압 균등화부를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)를 통해 제어하는 제어부를 포함함으로써, 4개 이상의 배터리 셀들로 구성된 납 축전지 모듈을 균등 충전할 수 있다. 이에 따라, 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치가 제공될 수 있다.As described above, according to the means for solving the problem of the present invention, a lead acid battery module configured to have four or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), a commercial alternating current (Alternating Current) battery module : A charging unit that provides Direct Current (DC) power to charge the lead-acid battery module with AC) power (abbreviated as 'phase power'), a voltage equalization unit to perform equal charging of the lead-acid battery module, and a charging unit. And by including a control unit that controls the voltage equalization unit through pulse width modulation (PWM), a lead acid battery module consisting of four or more battery cells can be equally charged. Accordingly, an equal charging device for lead acid batteries that can dramatically extend the life of lead acid battery modules used in military equipment and manage performance at the best level can be provided.

또한, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n은 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서, 상용 교류 전원이 인가되면 연시동(soft start)을 수행하고, 정전류 충전을 수행하고, 정전압 충전을 수행하고, 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차가 설정 값 이상이면 균등화(balancing)를 수행하고, 그리고 배터리 셀들 각각의 전압이 설정 값 미만이면 부동(floating) 충전을 수행하는 것을 포함함으로써, 4개 이상의 배터리 셀들로 구성된 납 축전지 모듈을 균등 충전할 수 있다. 이에 따라, 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 균등 충전 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to the means for solving the problem of the present invention, in the lead acid battery module configured to have 4 or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), when commercial AC power is applied, soft start ( performs soft start, performs constant current charging, performs constant voltage charging, performs equalization if the voltage difference between battery cells connected in series is greater than the set value, and performs balancing if the voltage of each battery cell is less than the set value. By including performing floating charging, a lead acid battery module consisting of four or more battery cells can be equally charged. Accordingly, a uniform charging method using a uniform charging device for lead acid batteries can be provided that can dramatically extend the lifespan of lead acid battery modules used in military equipment and manage performance at the best level.

결과적으로, 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 교체 주기를 연장할 수 있기 때문에, 비용 절감을 이룰 수 있으며, 동절기 군 장비의 엔진(engine) 시동성 저하에 따른 가용도 저하를 획기적으로 개선할 수 있으며, 그리고 상기 준비 태세, 훈련 간에 납 축전지 모듈을 사용하여 군 장비를 운용하는 경우, 납 축전지 모듈의 충전을 위한 공회전 엔진 가동으로 인한 군 장비의 엔진 수명 감소, 연료 소모, 대기 오염, 소음 등과 같은 심각한 문제를 일소에 해결할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치 및 이를 이용한 균등 충전 방법이 제공될 수 있다.As a result, the replacement cycle of lead-acid battery modules used in military equipment can be extended, thereby reducing costs and dramatically improving the availability of military equipment due to poor engine startability in winter. , and when operating military equipment using lead-acid battery modules between the above-mentioned readiness and training, serious risks such as reduced engine life, fuel consumption, air pollution, noise, etc. of military equipment due to idling engine operation for charging of lead-acid battery modules. A uniform charging device for a lead acid battery that can completely solve the problem and a uniform charging method using the same can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록(block) 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치를 설명하기 위한 개략적인 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 방법을 설명하기 위한 그래프(graph)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 다른 균등 충전 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.
1 is a schematic block diagram illustrating an equal charging device for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic circuit diagram illustrating an equal charging device for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph for explaining a method of equalizing charging of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block flow diagram illustrating a method of equalizing charging of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block flow diagram for explaining another equal charging method of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in different forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims.

명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification. Accordingly, the same or similar reference signs may be described with reference to other drawings even if they are not mentioned or described in the corresponding drawings. Additionally, even if reference signs are not indicated, description may be made with reference to other drawings.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or devices. or does not rule out addition. Additionally, since this is according to a preferred embodiment, reference signs presented according to the order of description are not necessarily limited to that order.

하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.An element is said to be 'connected to' or 'coupled to' another element when it is directly connected to or combined with another element, or with another element in the middle. Includes all cases intervening. On the other hand, when one component is referred to as 'directly connected to' or 'directly coupled to' another component, it indicates that there is no intervening other component. 'And/or' includes each and all combinations of one or more of the mentioned items.

공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 장치 또는 구성 요소들과 다른 장치 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 장치의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 장치를 뒤집을 경우, 다른 장치의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 장치는 다른 장치의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as 'below', 'beneath', 'lower', 'above', and 'upper' are used as a single term as shown in the drawing. It can be used to easily describe the correlation between devices or components and other devices or components. Spatially relative terms should be understood to include different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, if a device shown in the drawings is turned over, a device described as 'below' or 'beneath' another device may be placed 'above' the other device. Accordingly, the illustrative term 'down' may include both downward and upward directions. The device may also be oriented in other directions, so spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.Additionally, embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the form of the illustration may be modified depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and are not intended to limit the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이고, 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치를 설명하기 위한 개략적인 회로 구성도이다.1 is a schematic block diagram for explaining an equal charging device for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining an equal charging device for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention. This is a schematic circuit diagram.

도 1 및 도 2를 참조하면, 납 축전지의 균등 충전 장치는 충전부(110), 제어부(120), 전압 균등화부(130), 상태 표시부(140) 및 납 축전지 모듈(150)을 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the equalization charging device for a lead acid battery may include a charging unit 110, a control unit 120, a voltage equalization unit 130, a status display unit 140, and a lead acid battery module 150. .

본 발명의 납 축전지의 균등 충전 장치의 충전부(110)는 납 축전지 모듈(150)을 충전하기 위한 상용 교류 전원을 제공하는 교류 전원부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.The charging unit 110 of the equal charging device for a lead storage battery of the present invention may be electrically connected to the AC power unit 100 that provides commercial AC power for charging the lead storage battery module 150.

교류 전원부(100)는 충전부(110)로 상용 교류 전원을 제공할 수 있다. 즉, 교류 전원부(100)는 충전부(110)로 220V의 상용 교류 전원을 제공할 수 있다.The AC power unit 100 can provide commercial AC power to the charging unit 110. That is, the AC power unit 100 can provide commercial AC power of 220V to the charging unit 110.

충전부(110)는 교류 전원부(100)로부터 제공되는 상용 교류 전원으로 납 축전지 모듈(150)을 충전하기 위한 직류 전원을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.The charging unit 110 may serve to provide direct current power for charging the lead acid battery module 150 with commercial AC power provided from the AC power unit 100.

충전부(110)는 제 1 보호 회로(111), 교류-직류 변환기(AC-DC converter)(112), 엘엘시(inductor-inductor-capacitor : LLC) 공진형 반 브리지(half-bridge) 변환기(113), 동기 정류(synchronous rectification)부(114) 및 제 2 보호 회로(115)를 포함할 수 있다.The charging unit 110 includes a first protection circuit 111, an AC-DC converter 112, and an inductor-inductor-capacitor (LLC) resonant half-bridge converter 113. ), a synchronous rectification unit 114, and a second protection circuit 115.

제 1 보호 회로(111)는 교류 전원부(100)로부터 제공되는 상용 교류 전원을 필터링(filtering)하기 위한 것일 수 있다. 즉, 제 1 보호 회로(111)는 교류 필터일 수 있다.The first protection circuit 111 may be for filtering commercial AC power provided from the AC power unit 100. That is, the first protection circuit 111 may be an alternating current filter.

교류-직류 변환기(112)는 제 1 보호 회로(111)에 의해 필터링된 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.The AC-DC converter 112 may convert commercial AC power filtered by the first protection circuit 111 into DC power.

엘엘시 공진형 반 브리지 변환기(113)는 교류-직류 변환기(112)에 의해 변환된 직류 전원의 출력 전압을 변환할 수 있다. 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기(113)는 전압과 전류의 위상을 천이하여 스위칭(switching) 전류와 전압의 중첩에 의한 전력 손실 및 고조파 잡음(noise)를 최소화하기 위한 것일 수 있다.The LCD resonant half-bridge converter 113 can convert the output voltage of the DC power converted by the AC-DC converter 112. The LCD resonant half-bridge converter 113 may be used to minimize power loss and harmonic noise due to overlap of switching current and voltage by shifting the phases of voltage and current.

동기 정류부(114)는 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기(113)에 의해 출력 전압이 변환된 직류 전원의 극성을 판별하여 출력 전압이 변환된 직류 전원을 정류할 수 있다. 동기 정류부(114)는 일반적인 정류기에 비해 전력 손실이 매우 낮은 전계 효과 트랜지스터(Field Effective Transistor : FET) 전력 반도체를 사용하여 전력 변환 주파수에 동기하여 정류 기능을 수행하기 때문에, 열 손실을 많이 감소시켜 높은 신뢰성을 가질 수 있다.The synchronous rectifier 114 can rectify the DC power whose output voltage has been converted by determining the polarity of the DC power whose output voltage has been converted by the LLC resonant half-bridge converter 113. The synchronous rectifier 114 performs a rectification function in synchronization with the power conversion frequency using a field-effect transistor (FET) power semiconductor with very low power loss compared to a typical rectifier, thereby greatly reducing heat loss and achieving high It can be reliable.

제 2 보호 회로(115)는 동기 정류부(114)에 의해 정류된 직류 전원을 필터링하기 위한 것일 수 있다. 즉, 제 2 보호 회로(115)는 직류 필터일 수 있다.The second protection circuit 115 may be used to filter the direct current power rectified by the synchronous rectifier 114. That is, the second protection circuit 115 may be a direct current filter.

충전부(110)는 직류-교류 변환기(112)로부터 직류 전원을 공급받아 제어부(120)로 전력을 공급하기 위한 보조 전원(116)을 포함할 수 있다. 여기서, 보조 전원(116)은 12V, 5V, 3.3V, 1.8V 등의 다양한 출력 전압을 가질 수 있다.The charging unit 110 may include an auxiliary power source 116 for receiving direct current power from the DC-AC converter 112 and supplying power to the control unit 120 . Here, the auxiliary power supply 116 may have various output voltages such as 12V, 5V, 3.3V, and 1.8V.

제어부(120)는 충전부(110) 및 전압 균등화부(130)를 펄스 폭 변조를 통해 제어할 수 있다. 보다 자세하게는 제어부(120)는 충전부(110)의 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기(113) 및 동기 정류부(114), 및 전압 균등화부(130)를 펄스 폭 변조를 통해 제어할 수 있다.The control unit 120 may control the charging unit 110 and the voltage equalization unit 130 through pulse width modulation. More specifically, the control unit 120 may control the LLC resonant half-bridge converter 113, the synchronous rectifier 114, and the voltage equalization unit 130 of the charging unit 110 through pulse width modulation.

또한, 제어부(120)는 납 축전지 모듈(150)로부터 전압 값 및 전류 값을 피드백(feedback) 받을 수 있다. 즉, 제어부(120)는 납 축전지 모듈(150)로부터 피드백 받은 전압 값 및 전류 값을 바탕으로 전압 균등화부(130)를 제어할 수 있다.Additionally, the control unit 120 may receive feedback of voltage and current values from the lead acid battery module 150. That is, the control unit 120 may control the voltage equalization unit 130 based on the voltage value and current value fed back from the lead acid battery module 150.

제어부(120)는 납 축전지 모듈(150)의 자연 방전을 최소화하기 위해 납 축전지 모듈(150)의 배터리 셀들 각각의 전압이 27V 이상일 때에 동작하도록 구성될 수 있다.The control unit 120 may be configured to operate when the voltage of each battery cell of the lead acid battery module 150 is 27V or higher in order to minimize natural discharge of the lead acid battery module 150.

제어부(120)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit : MCU)을 포함할 수 있다.The control unit 120 may include a microcontroller unit (MCU).

전압 균등화부(130)는 납 축전지 모듈(150)의 균등 충전을 수행하기 위한 것일 수 있다. 전압 균등화부(130)는 납 축전지 모듈(150)의 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행할 수 있다.The voltage equalization unit 130 may be used to perform equal charging of the lead acid battery module 150. The voltage equalization unit 130 may perform equalization when the voltage difference between battery cells connected in series of the lead acid battery module 150 is greater than or equal to a set value.

상태 표시부(140)는 제어부(120)에 의해 납 축전지 모듈(150)의 상태를 표시하기 위한 것일 수 있다. 상태 표시부(140)는 2개 이상의 램프(lamp)들로 구성될 수 있다. 램프는 발광 다이오드(Light-Emitting Diode : LED)일 수 있다.The status display unit 140 may be used to display the status of the lead acid battery module 150 by the control unit 120. The status display unit 140 may be composed of two or more lamps. The lamp may be a light-emitting diode (LED).

납 축전지 모듈(150)은 4개 이상의 배터리 셀들로 구성될 수 있다. 그리고 배터리 셀들은 2 직렬 n 병렬(여기서, n은 2 이상의 자연수) 연결 구조(2SnP)를 가질 수 있다. 여기서, 배터리 셀은 12V의 출력 전압을 가질 수 있다.The lead acid battery module 150 may be composed of four or more battery cells. And the battery cells may have a 2 series n parallel (where n is a natural number greater than or equal to 2) connection structure (2SnP). Here, the battery cell may have an output voltage of 12V.

이에 따라, 교류 전원부(100)와 전기적으로 연결된 충전부(110), 제어부(120) 및 전압 균등화부(130)는 상용 교류 전원을 이용하여 납 축전지 모듈(150)의 배터리 셀들 각각을 설정 충전 전압으로 균등 충전할 수 있다. 이때, 설정 충전 전압은 28.3 ~ 29.5V 범위일 수 있다.Accordingly, the charging unit 110, the control unit 120, and the voltage equalization unit 130, which are electrically connected to the AC power unit 100, use commercial AC power to set each of the battery cells of the lead acid battery module 150 to a set charging voltage. It can be charged equally. At this time, the set charging voltage may be in the range of 28.3 to 29.5V.

도시된 것과 같이, 적용 장비의 발전기(160)는 충전부(110), 전압 균등화부(130) 및 납 축전지 모듈(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 적용 장비는 군 장비일 수 있다. 여기서, 제어부(120)는 충전부(110)가 교류 전원부(100)와의 전기적 연결이 끊긴 상황에서 발전기(160)를 이용하여 납 축전지 모듈(150)을 균등화할 수 있다. 즉, 충전부(110)가 교류 전원부(110)와의 전기적 연결이 끊긴 상황에서, 발전기(160)와 전기적으로 연결된 제어부(120)는 납 축전지 모듈(150)의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 설정 전압인 27V 이상일 때에, 발전기(160) 또는 보조 전원(116)의 전력을 이용하여 전압 균등화부(130)를 제어하여 납 축전지 모듈(150)에 대한 균등 충전을 수행하는 균등화를 수행하고, 그리고 납 축전지 모듈(150)의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 설정 전압인 27V 미만일 때에, 납 축전지 모듈(150)에 대한 균등 충전을 종료할 수 있다.As shown, the generator 160 of the application equipment may be electrically connected to the charging unit 110, the voltage equalization unit 130, and the lead acid battery module 150. Applicable equipment may be military equipment. Here, the control unit 120 can equalize the lead acid battery module 150 using the generator 160 in a situation where the charging unit 110 is electrically disconnected from the AC power supply unit 100. That is, in a situation where the charging unit 110 is electrically disconnected from the AC power supply unit 110, the control unit 120 electrically connected to the generator 160 sets the voltage of each battery cell of the lead acid battery module 150 to the generator charging set voltage. When the voltage is above 27V, equalization is performed to perform equal charging to the lead acid battery module 150 by controlling the voltage equalization unit 130 using the power of the generator 160 or the auxiliary power source 116, and the lead acid battery module 150 When the voltage of each battery cell of the module 150 is less than 27V, which is the generator charging set voltage, equal charging of the lead acid battery module 150 may be terminated.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치는 상용 교류 전원이 제공되지 않는 상황에서도 운용이 가능할 수 있다.Accordingly, the equal charging device for lead acid batteries according to an embodiment of the present invention can be operated even in situations where commercial AC power is not provided.

이에 더하여, 군 장비의 부하(170)는 충전부(110), 전압 균등화부(130) 및 납 축전지 모듈(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 부하(170)는 군 장비의 유압 모터(motor) 등일 수 있다.In addition, the load 170 of military equipment may be electrically connected to the charging unit 110, the voltage equalization unit 130, and the lead acid battery module 150. Here, the load 170 may be a hydraulic motor of military equipment, etc.

본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치는 납 축전지의 충전 중에도 군 장비의 엔진 가동 없이도 운용이 가능할 수 있다.The equal charging device for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention can be operated even while charging the lead acid battery without operating the engine of military equipment.

본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 장치는 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n은 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈, 상용 교류 전원으로 납 축전지 모듈을 충전하기 위한 직류 전원을 제공하는 충전부, 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 전압 균등화부, 및 충전부 및 전압 균등화부를 펄스 폭 변조를 통해 제어하는 제어부를 포함함으로써, 4개 이상의 배터리 셀들로 구성된 납 축전지 모듈을 균등 충전할 수 있다. 이에 따라, 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치가 제공될 수 있다.The equal charging device for a lead-acid battery according to an embodiment of the present invention includes a lead-acid battery module configured to have four or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), and a lead-acid battery module as a commercial AC power source. It consists of four or more battery cells by including a charging unit that provides direct current power for charging, a voltage equalization unit to perform equal charging of the lead acid battery module, and a control unit that controls the charging unit and the voltage equalization unit through pulse width modulation. Lead acid battery modules can be equally charged. Accordingly, an equal charging device for lead acid batteries that can dramatically extend the life of lead acid battery modules used in military equipment and manage performance at the best level can be provided.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.FIG. 3 is a graph illustrating a method of equalizing charging of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block flow diagram illustrating a method of equalizing charging of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 납 축전지의 균등 충전 방법은 충전 시작(S110), 연시동(S120), 정전류 충전(S130), 정전압 충전(S140), 차단(cut-off)(S150), 균등화(S160), 부동 충전(S170) 및 충전 종료(S180)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, the equal charging method of a lead acid battery includes charging start (S110), continuous start (S120), constant current charging (S130), constant voltage charging (S140), cut-off (S150), It may include equalization (S160), float charge (S170), and charge termination (S180).

여기서, 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈(도 1 또는 도 2의 150 참조)은 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성될 수 있다.Here, the lead-acid battery module (see 150 in FIG. 1 or FIG. 2) of the equal charging device for lead-acid batteries may be configured to have 4 or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more). .

충전 시작(S110)은 교류 전원부(도 1 또는 도 2의 100 참조)와 납 축전지의 균등 충전 장치를 연결하는 것에 의해 이루어질 수 있다.Charging start (S110) can be accomplished by connecting the AC power unit (see 100 in FIG. 1 or FIG. 2) and the equalizing charging device for the lead acid battery.

이때, 교류 전원부에 의해 충전부(도 1의 110 참조)로 상용 교류 전원이 제공되면 납 축전지의 균등 충전 장치는 납 축전지 모듈에 대한 충전을 시작할 수 있다.At this time, when commercial AC power is provided to the charging unit (see 110 in FIG. 1) by the AC power unit, the equalizing charging device for the lead acid battery can start charging the lead acid battery module.

납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈에 대한 충전이 시작될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부(도 1의 140 참조)를 구성하는 램프들 중 제 1 램프(L1)는 녹색으로 점등되어 충전이 시작된 상태인 것을 표시할 수 있다.When charging of the lead-acid battery module of the lead-acid battery equalizing charging device begins, the first lamp L1 among the lamps constituting the status display unit (see 140 in FIG. 1) of the lead-acid battery equalizing charging device lights up in green. It can be displayed that charging has started.

연시동(S120)은 상용 교류 전원이 납 축전지의 균등 충전 장치에 인가되면 소정 시간 동안 최소 충전 전류를 유지하는 것일 수 있다. 최소 충전 전류는 6.0 ~ 9.0A이고, 그리고 소정 시간은 30초일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 연시동(S120)이 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점등되어 연시동(S120) 상태인 것을 표시할 수 있다.The soft start (S120) may be to maintain the minimum charging current for a predetermined period of time when commercial AC power is applied to the equalizing charging device for the lead acid battery. The minimum charging current is 6.0 to 9.0A, and the predetermined time may be 30 seconds. When continuous start-up (S120) of the equalizing charging device for a lead-acid battery is performed, the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit of the equalizing charging device for a lead-acid battery lights up in yellow to indicate the continuous starting (S120) state. can be displayed.

정전류 충전(S130)은 연시동(S120)이 수행된 후, 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각이 설정 충전 전압에 도달할 때까지 최대 충전 전류로 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈에 대해 정전류로 충전하는 것일 수 있다. 설정 충전 전압은 28.8V일 수 있다. 설정 충전 전압은 납 축전지의 균등 충전 장치의 주변 온도에 따라 가변될 수 있으며, 28.3 ~ 29.5V 범위일 수 있다. 그리고 최대 충전 전류는 30A ± 10%일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 정전류 충전(S130)이 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점등되어 정전류 충전(S130) 상태인 것을 표시할 수 있다.Constant current charging (S130) is performed after soft start (S120) is performed, and the battery cells of the lead-acid battery module of the lead-acid battery equalizing charging device are charged with the maximum charging current until each of the battery cells of the lead-acid battery module reaches the set charging voltage. It may be charging at a constant current for the lead acid battery module. The set charging voltage may be 28.8V. The set charging voltage may vary depending on the ambient temperature of the equalizing charging device for lead acid batteries and may range from 28.3 to 29.5 V. And the maximum charging current can be 30A ± 10%. When constant current charging (S130) for the equal charging device for a lead acid battery is performed, the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit for the equal charging device for a lead acid battery lights up in yellow to indicate the constant current charging (S130) state. can be displayed.

정전압 충전(S140)은 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각이 설정 충전 전압에 도달한 후, 충전 전압을 유지한 상태에서 충전 전류가 최소 충전 전류에 근접할 때까지 정전압으로 충전하는 것일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 정전압 충전(S140)이 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점등되어 정전압 충전(S140) 상태인 것을 표시할 수 있다.Constant voltage charging (S140) is performed after each battery cell of the lead-acid battery module of the lead-acid battery equalizing charging device reaches the set charging voltage, and then charges at a constant voltage while maintaining the charging voltage until the charging current approaches the minimum charging current. It may be. When constant voltage charging (S140) is performed for the equalizing charging device for a lead-acid battery, the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit of the equalizing charging device for the lead-acid battery lights up in yellow to indicate the constant voltage charging (S140) state. can be displayed.

차단(S150)은 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각에 대한 충전 전류가 최소 충전 전류에 근접하면 충전 전류를 차단하는 것일 수 있다. 이때, 최소 충전 전류에 근접하는 충전 전류의 값은 6.0 ~ 9.0일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 차단(S150)이 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 소등되어 충전 전류가 차단(S140)된 상태인 것을 표시할 수 있다.Cutoff (S150) may be to block the charging current when the charging current for each of the battery cells of the lead-acid battery module of the equal charging device for lead-acid battery approaches the minimum charging current. At this time, the value of the charging current close to the minimum charging current may be 6.0 to 9.0. When the equal charging device for the lead acid battery is blocked (S150), the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit of the equal charging device for the lead acid battery is turned off and the charging current is blocked (S140). can be displayed.

균등화(S160)는 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 중 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차가 설정 값 이상이면 전압 균등화부(도 1의 130 참조)에서 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈에 대한 균등화를 수행하는 것일 수 있다. 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 설정 전압차는 0.1 ~ 1.0V 범위일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 균등화(S160)가 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점멸되어 균등화(S160) 상태인 것을 표시할 수 있다.Equalization (S160) is performed when the voltage difference between battery cells connected in series among the battery cells of the lead-acid battery module of the lead-acid battery equalization charging device is greater than a set value, the voltage equalization unit (see 130 in FIG. 1) equalizes the lead-acid battery charging device. It may be performing equalization on the storage battery module. The set voltage difference between battery cells connected in series may be in the range of 0.1 to 1.0V. When equalization (S160) for the equalization charging device for lead-acid batteries is performed, the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display of the equalization charging device for lead-acid batteries blinks in yellow to indicate that it is in the equalization (S160) state. It can be displayed.

여기서, 균등화(S160)는 수동(passive) 전압 균등화가 아닌 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 능동(active) 전압 균등화일 수 있다.Here, equalization (S160) may be active voltage equalization between battery cells connected in series rather than passive voltage equalization.

부동 충전(S170)은 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 부동 충전 전압 값 미만이면 재충전을 수행하는 것일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 부동 충전 전압 값은 26.0V일 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 부동 충전(S170)이 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점등되어 부동 충전(S170) 상태인 것을 표시할 수 있다.Floating charging (S170) may be performed when the voltage of each battery cell of the lead-acid battery module of the equal charging device for lead-acid battery is less than the floating charging voltage value. The floating charge voltage value of each of the battery cells of the lead acid battery module of the equal charging device for lead acid batteries may be 26.0V. When floating charging (S170) is performed for the equalizing charging device for a lead-acid battery, the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit of the equalizing charging device for the lead-acid battery lights up in yellow to indicate the floating charging (S170) state. can be displayed.

충전 종료(S180)는 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 설정 값을 가지면 교류 전원부와 납 축전지의 균등 충전 장치를 해제하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 이에 따라, 납 축전지의 균등 충전 장치의 납 축전지 모듈에 대한 충전 및 균등화가 종료될 수 있다. 납 축전지의 균등 충전 장치에 대한 충전 종료(S180)가 수행될 경우, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 1 램프(L1) 및 제 2 램프(L2)는 소등되어 충전 종료(S170) 상태인 것을 표시할 수 있다.Charging termination (S180) can be accomplished by disabling the AC power unit and the equalizing charging device for the lead-acid battery when the voltage of each battery cell of the lead-acid battery module of the equalizing charging device for the lead-acid battery has a set value. Accordingly, charging and equalization of the lead acid battery module of the equalization charging device for the lead acid battery may be completed. When the charging termination (S180) for the equal charging device for the lead acid battery is performed, the first lamp (L1) and the second lamp (L2) among the lamps constituting the status display unit of the equal charging device for the lead acid battery are turned off and charged. It can be displayed that it is in a finished (S170) state.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 다른 균등 충전 방법을 설명하기 위한 블록 흐름도이다.Figure 5 is a block flow diagram for explaining another equal charging method of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 납 축전지의 다른 균등 충전 방법은 적용 장비의 발전기(도 1 또는 도 2의 160 참조)로부터 납 축전지 모듈(도 1 또는 도 2의 150 참조) 충전 시작(S210), 균등화(S220) 및 발전기로부터 납 축전지 모듈 충전 종료(S230)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 5, another equalization charging method of a lead acid battery includes starting charging (S210) of a lead acid battery module (see 150 in Figure 1 or 2) from the generator of the applied equipment (see 160 in Figure 1 or 2), equalization ( S220) and termination of charge of the lead acid battery module from the generator (S230).

발전기로부터 납 축전지 모듈 충전 시작(S210)은 충전부(도 1의 110 참조)가 교류 전원부(도 1 또는 도 2의 100 참조)와의 전기적 연결이 끊긴 상황에서 발전기(도 1 또는 도 2의 160 참조)를 이용하여 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 설정 전압인 27V 이상일 때에, 발전기 또는 보조 전원(도 1의 116 참조)의 전력을 이용하여 제어부(도 1의 120 참조)가 전압 균등화부(도 1의 130 참조)를 제어하여 납 축전지 모듈에 대한 균등 충전을 수행하기 위해 제어 전원을 "on"할 수 있다.Starting charging of the lead acid battery module from the generator (S210) occurs when the charging unit (see 110 in FIG. 1) is electrically disconnected from the AC power unit (see 100 in FIG. 1 or 2) and the generator (see 160 in FIG. 1 or 2). When the voltage of each battery cell of the lead acid battery module is 27V or higher, which is the generator charging set voltage, the control unit (see 120 in FIG. 1) uses the power of the generator or auxiliary power source (see 116 in FIG. 1) to equalize the voltage. (see 130 in FIG. 1) can be controlled to turn the control power “on” to perform equal charging for the lead acid battery module.

이때, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부(도 1의 140 참조)를 구성하는 램프들 중 제 1 램프(L1)는 녹색으로 점등되어 납 축전지 모듈에 대한 충전이 시작된 상태인 것을 표시할 수 있다.At this time, the first lamp (L1) of the lamps constituting the status display unit (see 140 in FIG. 1) of the equal charging device for the lead acid battery lights up in green to indicate that charging of the lead acid battery module has started. .

균등화(S220)는 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 간 설정 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것일 수 있다.Equalization (S220) may be performed when the set voltage difference between battery cells of the lead acid battery module is greater than or equal to a set value.

이때, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 2 램프(L2)는 황색으로 점멸되어 발전기에 의해 균등화(S220) 상태인 것을 표시할 수 있다.At this time, the second lamp L2 among the lamps constituting the status display unit of the equalization charging device for the lead acid battery may blink in yellow to indicate that it is in a state of equalization (S220) by the generator.

발전기로부터 납 축전지 모듈 충전 종료(S230)는 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 발전기 충전 전압 설정 전압인 27V 미만일 때에, 제어부가 납 축전지 모듈에 대한 균등 충전을 종료하기 위해 제어 전원을 "off"할 수 있다.Termination of charge of the lead acid battery module from the generator (S230) is when the voltage of each battery cell of the lead acid battery module is less than 27V, which is the generator charging voltage set voltage, the control unit turns the control power "off" to end equal charging of the lead acid battery module. can do.

이때, 납 축전지의 균등 충전 장치의 상태 표시부를 구성하는 램프들 중 제 1 램프(L1) 및 제 2 램프(L2)는 각각 녹색 및 황색으로 점멸되어 발전기에 의해 납 축전지 모듈에 대한 충전이 종료된 상태인 것을 표시할 수 있다.At this time, among the lamps constituting the status display unit of the equal charging device for lead acid batteries, the first lamp (L1) and the second lamp (L2) blink in green and yellow, respectively, to indicate that charging of the lead acid battery module by the generator has been completed. Status can be displayed.

본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 균등 충전 방법은 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n은 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서, 상용 교류 전원이 인가되면 연시동을 수행하고, 정전류 충전을 수행하고, 정전압 충전을 수행하고, 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하고, 그리고 배터리 셀들 각각의 전압이 설정 값 미만이면 부동 충전을 수행하는 것을 포함함으로써, 4개 이상의 배터리 셀들로 구성된 납 축전지 모듈을 균등 충전할 수 있다. 이에 따라, 군 장비에 사용되는 납 축전지 모듈의 수명을 획기적으로 연장하고, 그리고 성능을 최상의 상태로 관리할 수 있는 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 균등 충전 방법이 제공될 수 있다.The equal charging method of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention is a lead acid battery module configured to have 4 or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), where commercial AC power is applied. If the voltage difference between battery cells connected in series is above a set value, equalization is performed, and if the voltage of each battery cell is below the set value, floating charging is performed. By including this, a lead acid battery module consisting of four or more battery cells can be equally charged. Accordingly, a uniform charging method using a uniform charging device for lead acid batteries can be provided that can dramatically extend the lifespan of lead acid battery modules used in military equipment and manage performance at the best level.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 다른 균등 충전 방법은 4개 이상의 배터리 셀들이 2 직력 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서, 충전부가 교류 전원부와의 전기적 연결이 끊긴 상황에서, 적용 장비의 발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 시작하는 것, 직렬로 연결된 배터리 셀들 간의 설정 전압차가 설정 값 이상이면 균등화를 수행하는 것 및 발전기로부터 납 축전지 모듈에 대한 충전을 종료하는 것을 포함함으로써, 4개 이상의 배터리 셀들로 구성된 납 축전지 모듈을 균등 충전할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 납 축전지의 다른 균등 충전 방법은 상용 교류 전원이 제공되지 않는 상황에서도 운용이 가능할 수 있다.In addition, another equal charging method of a lead acid battery according to an embodiment of the present invention is a lead acid battery module configured to have 4 or more battery cells connected in 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more), wherein the charging unit In a situation where the electrical connection with the AC power supply is lost, starting charging of the lead-acid battery module from the generator of the applied equipment, performing equalization if the set voltage difference between battery cells connected in series is greater than the set value, and charging the lead-acid battery from the generator By including terminating charging of the module, a lead acid battery module consisting of four or more battery cells can be equally charged. Accordingly, another equal charging method for a lead acid battery according to an embodiment of the present invention may be operable even in situations where commercial AC power is not provided.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Above, embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : 교류 전원부
110 : 충전부
111, 115 : 제 1, 제 2 보호 회로
112 : 교류-직류 변환기
113 : 엘엘시 공진형 반 브리지 변환기
114 : 동기 정류부
116 : 보조 전원부
120 : 제어부
130 : 전압 균등화부
140 : 상태 표시부
150 : 납 축전지 모듈
160 : 발전기
170 : 부하
100: AC power unit
110: charging part
111, 115: first and second protection circuits
112: AC-DC converter
113: LLC resonant half-bridge converter
114: synchronous rectification unit
116: Auxiliary power unit
120: control unit
130: Voltage equalization unit
140: Status display unit
150: Lead acid battery module
160: generator
170: load

Claims (5)

교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원으로 납 축전지 모듈을 충전하기 위한 직류 전원을 제공하는 충전부;
상기 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 전압 균등화부; 및
상기 충전부, 전압 균등화부, 납 축전지 모듈과 전기적으로 연결된 발전기;
상기 납 축전지 모듈로부터 전압 및 전류를 피드백 받고 상기 피드백 받은 전압 및 전류를 바탕으로 상기 충전부 및 상기 전압 균등화부를 펄스 폭 변조를 통해 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 충전부는,
상기 교류 전원부로부터 제공되는 상기 상용 교류 전원을 필터링하기 위한 교류 필터와, 상기 교류 필터에 의해 필터링된 상용 교류 전원을 상기 직류 전원으로 변환하는 교류-직류 변환기와, 상기 교류-직류 변환기로부터 상기 직류 전원을 공급받아 상기 제어부로 전력을 공급하기 위한 보조 전원과, 상기 교류-직류 변환기에 의해 변환된 상기 직류 전원의 출력 전압을 변환하는 엘엘시 공진형 하프 브리지 변환기와, 상기 출력 전압이 변환된 상기 직류 전원의 극성을 판별하여 상기 출력 전압이 변환된 상기 직류 전원을 정류하는 동기 정류부와, 상기 동기 정류부에 의해 정류된 상기 직류 전원을 필터링하기 위한 직류 필터를 포함하고,
상기 납 축전지 모듈은 4개 이상의 배터리 셀들로 구성되고, 상기 배터리 셀들은 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 가지며,
상기 충전부가 상기 교류전원부와의 전기적 연결이 끊긴 상황이면, 상기 제어부는 상기 발전기 또는 보조 전원으로부터 전력을 공급받아 상기 전압 균등화부를 제어하되, 상기 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 상기 발전기의 충전 설정 전압 이상이면 상기 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 제어 전원을 온(on)하고, 상기 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 상기 발전기의 충전 설정 전압 미만이면 상기 납 축전지 모듈의 균등 충전을 종료하기 위한 제어 전원을 오프(off)하는 납 축전지의 균등 충전 장치.
A charging unit that provides direct current power for charging the lead acid battery module with commercial AC power provided from the AC power unit;
A voltage equalization unit for performing equal charging of the lead acid battery module; and
A generator electrically connected to the charging unit, voltage equalization unit, and lead acid battery module;
A control unit that receives voltage and current feedback from the lead storage battery module and controls the charging unit and the voltage equalization unit through pulse width modulation based on the feedback received voltage and current,
The charging part,
An AC filter for filtering the commercial AC power provided from the AC power unit, an AC-DC converter for converting the commercial AC power filtered by the AC filter into the DC power, and the DC power from the AC-DC converter. an auxiliary power supply for supplying power to the control unit, an LLC resonant half-bridge converter for converting the output voltage of the direct current power converted by the AC-DC converter, and the direct current into which the output voltage is converted. It includes a synchronous rectifier for determining the polarity of the power supply and rectifying the DC power whose output voltage has been converted, and a DC filter for filtering the DC power rectified by the synchronous rectifier,
The lead acid battery module is composed of four or more battery cells, and the battery cells have a connection structure of 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more),
When the charging unit is electrically disconnected from the AC power unit, the control unit receives power from the generator or an auxiliary power source and controls the voltage equalization unit, where the voltage of each battery cell of the lead acid battery module is used to charge the generator. If the voltage is higher than the set voltage, the control power for performing equal charging of the lead acid battery module is turned on, and if the voltage of each battery cell of the lead acid battery module is less than the charging set voltage of the generator, equal charging of the lead acid battery module is performed. A device for equalizing charge of lead-acid batteries that turns off the control power to terminate.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어부에 의해 상기 납 축전지 모듈의 상태를 표시하는 상태 표시부를 포함하는 납 축전지의 균등 충전 장치.
According to clause 1,
Equal charging device for a lead-acid battery including a status display unit that displays the status of the lead-acid battery module by the control unit.
4개 이상의 배터리 셀들이 2 직렬 n 병렬(여기서, n는 2 이상의 자연수) 연결 구조를 갖도록 구성된 납 축전지 모듈에 있어서,
교류 전원부와 전기적으로 연결된 충전부에 상기 교류 전원부로부터 제공되는 상용 교류 전원이 인가되면 상기 충전부에서 30초 동안 6.0 ~ 9.0A를 유지하는 연시동을 수행하는 것;
상기 연시동이 수행된 후, 상기 충전부에서 28.3 ~ 29.5V의 충전 전압에 도달할 때까지 30A ± 10%로 정전류 충전을 수행하는 것;
28.3 ~ 29.5V에 도달한 후, 상기 충전 전압을 유지한 상태에서 충전 전류가 6.0 ~ 9.0A에 근접할 때까지 정전압 충전을 수행하는 것;
상기 충전 전류가 6.0 ~ 9.0A에 근접하면 상기 충전 전류를 차단하는 것;
직렬로 연결된 상기 배터리 셀들 간의 전압차가 0.1 ~ 1.0V 이상이면 전압 균등화부에서 균등화를 수행하는 것;
상기 배터리 셀들 각각의 전압이 27.0V 미만이면 부동 충전을 수행하는 것;
상기 배터리 셀들 각각의 전압이 27.0V 이상이면 충전을 종료하는 것을 포함하고,
제어부가 상기 충전부 및 상기 전압 균등화부를 제어하고, 상기 충전부가 상기 교류전원부와의 전기적 연결이 끊긴 상황이면 상기 제어부는 상기 충전부, 전압 균등화부, 납 축전지 모듈과 전기적으로 연결된 발전기로부터 전력을 공급받아 상기 전압 균등화부를 제어하되, 상기 납 축전지 모듈의 상기 배터리 셀들 각각의 전압이 27.0V 이상이면 상기 납 축전지 모듈의 균등 충전을 수행하기 위한 제어 전원을 온(on)하고, 상기 납 축전지 모듈의 배터리 셀들 각각의 전압이 상기 발전기의 27.0V 미만이면 상기 납 축전지 모듈의 균등 충전을 종료하기 위한 제어 전원을 오프(off)하는 납 축전지의 균등 충전 장치를 이용한 균등 충전 방법.
In the lead acid battery module configured to have 4 or more battery cells connected in a 2 series n parallel (where n is a natural number of 2 or more) connection structure,
When commercial AC power provided from the AC power unit is applied to a charging unit electrically connected to the AC power unit, the charging unit performs a soft start to maintain 6.0 to 9.0 A for 30 seconds;
After the soft start is performed, performing constant current charging at 30A ± 10% until a charging voltage of 28.3 to 29.5V is reached in the charging unit;
After reaching 28.3 ~ 29.5V, performing constant voltage charging while maintaining the above charging voltage until the charging current approaches 6.0 ~ 9.0A;
blocking the charging current when the charging current approaches 6.0 to 9.0A;
If the voltage difference between the battery cells connected in series is 0.1 to 1.0 V or more, equalization is performed in the voltage equalization unit;
Performing floating charging when the voltage of each of the battery cells is less than 27.0V;
Including terminating charging when the voltage of each of the battery cells is 27.0V or higher,
The control unit controls the charging unit and the voltage equalization unit, and when the charging unit is electrically disconnected from the AC power unit, the control unit receives power from a generator electrically connected to the charging unit, the voltage equalization unit, and the lead acid battery module. Controls the voltage equalization unit, and if the voltage of each of the battery cells of the lead acid battery module is 27.0V or more, turns on the control power to perform equal charging of the lead acid battery module, and each of the battery cells of the lead acid battery module An equalizing charging method using a equalizing charging device for a lead-acid battery that turns off the control power to end equalizing charging of the lead-acid battery module when the voltage of the generator is less than 27.0V.
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