KR19990028295A - 재충전 가능 축전지의 내부 저항 축소 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재충전 가능한 축전지, 특히 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항(Ri)을 축소하는 방법에 관한 것으로서, 처리되지 않은 축전지의 단락 회로 전류(Ik)의 절대값 및, 공칭 전압의 절대값의 최소한 40배의 전기 에너지를 출력시키는 데 적합한 전기 에너지원은 축전지의 극(+/-)과 접속되고, 상기 축전지는 예정된 시간 주기 동안에 에너지를 받는다.

Description

재충전 가능 축전지의 내부 저항 축소 방법

본 발명은 재충전 가능 축전지(accumulator), 특히 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 타입의 축전지 (니켈-금속 수소화합물, 리튬 이온 축전지등)에 대한 상기 방법의 응용에 관한 것이다. 게다가. 본 발명은 그의 방법에 의해 성취될 수 있는 그런 축전지에 관한 것이다.

재충전 가능한 축전지의 용량을 줄이기 위하여, 본 기술 분야의 상태에서는 다양한 방법이 공지되어 있다. 이런 방법의 대부분은 축전지의 충전 동작 동안 시간 및 절대값에 대하여 충전 전류 또는 충전 전압을 제어하는데 기초를 두고 있다. 더욱이, 특정한 방전 소자는 재충전하기 전에 축전지를 완전히 방전시킨다. 그러나, 재충전 가능한 축전지의 처리를 위한 모든 상기 방법 및 접근 방식은 공통으로 비교적 저 전압 및 전류에 의하여 축전지를 충전한다는 것이다. 이를 고려하여, 본 발명은 특히 축전지의 용량을 증가시키는데 그목적을 두고 있다.

이를 위하여, 본 발명은 축전지의 내부 저항을 줄일 수 있는 놀라운 발견을 활용한다. 본 발명에 따르면, 처리되지않은 축전지의 단락 회로 전류의 절대값 및 공칭 전압의 절대값의 최소한 40배의 전기 에너지를 출력시키는 데 적합한 전기 에너지원과 축전지의 극은 접속된다. 본 발명의 방법의 양호한 실시예에 따르면, 에너지원은 d.c. 전압원이고, 그의 양극 단자는 축전지의 애노드와 접속되고, 그의 음극 단자는 축전지의 캐소드와 접속된다. 그러나, 양극 단자가 축전지의 캐소드와 접속되고, 음극 단자가 축전지의 애노드와 접속되도록 극성을 전환시킬수도 있다. 선택적으로, 에너지원은 또한 a.c. 전압원일 수 있다.

본 발명에 따르면, 에너지원은 최소한 천분의 1초 동안 축전지와 접속된다.

또한, 축전지에 전기 에너지가 여러번 공급되도록 에너지원을 반복적으로 스위치 오프 및 온 시킬 수 있다.

이런 에너지원은 양호하게도 축전지의 단락 회로 전류의 최소한 1.5배 및 공칭 전압의 대략 30배의 출력에 적합하다. 본 발명의 효과를 향상시키기 위하여, 에너지원은 축전지의 단락 회로 전류의 최소한 1.5배 및 공칭 전압의 대략 40배의 출력에 적합하다.

현재 특히 앙호한 실시예에 따르면, 에너지원은 개별적인 6개의 셀을 가진 축전지의 단락 회로 전류의 최소한 60배 및 공칭 전압의 대략 40배의 출력에 적합히다. 7.2V의 공칭 전압 및 대략 150 A의 단락 회로 전류를 가진 니켈-카드뮴 축전지에 대하여, 이는 대략 10KA 에서 대략 300V의 d.c.전압을 의미한다.

에너지원은 양호하게도 대략 1usec 동안 축전지와 접속된다.

내부 저항을 줄이는 바람직한 효과를 향상시키기 위해서는 전압또는 전류를 제각기 증가시킬수 있다. 축전지의 처리 동안에 그의 가열과 관련하여 문제가 발생할 경우에는 축전지를 적당히 냉각시킬 수 있다.

이는 양호하게도 액체(오일, 프리젠(frigen), 액체질소등)에 담금으로써 행해진다.

에너지원은 양호하게도 최소한 2msce 동안 축전지와 접속된다. 바람하지 않거나 이롭지 못한 축전지의 가열을 피하기 위하며 전술된 바와 같이 축전지를 냉각시키는 것 이외에, 에너지원을 또한 반복적으로 스위치 온 및 오프시켜, 축전지의 처리를 다수의 시간-순차 섹션으로 분할할 수 있다. 대략 1μsce 내지 2.5msec 의 지속 시간의 2내지 200 펄스에 따른 축전지의 펄스처리로, 제각기 본 발명의 바람직한 결과가 또한 산출된다.

본 발명에 따르면, (필요하다면, 또한 축전지 패키지를 형성하도록 다수의 개별적인 축전지 셀을 조립하기 전에) 개별적인 축전지의 각 셀이 상기 방법에 따라 처리될 수 있거나, 다수의 개별적인 축전지 셀로 구성되는 조립된 축전지 패키지가 조립에 연이어 처리된다. 후자경우에, 다수의 축전지 셀의 병렬 접속 및/또는 직렬 접속을 포함하는 지의 여부에 따라 전류 및/또는 전압은 증가된다.

본 발명의 방법은 이를 브랜드(brand) 신규 축전지에 적용할 시에나 10이하, 양호하게는 2내지3 의 충전 및 방전 동작을 치르는 그런 축전지를 성취한다.

본 발명은 또한 축전지에 관한 것으로, 특히 전술된 방법 또는 그의 수정으로 획득될 수 있고, 내부 저항이 축소되는 니켈-카드뮴 축전지에 관한 것이다.

최종으로, 본 발명은 상기 방법을 실행하는 데 적당한 에너지원에 관한 것이다. 바람직한 시간 주기동안 필요한 고전류 및 전압을 제공하기 위하여, 잇점으로 에너지원 캐패시터 장치를 포함할 경우에 그의 캐피시턴스 및 절연 내력(dielectric stremgth)은 (짧은 시간 주기 동안)전기 에너지를 축전지로 출력할 수 있는 식으로 선택된다. 캐패시터 장치가 정의된 식으로 저항기R(여기서는 축전지의 내부 저항)을 통해 방전된다는 사실에 의해, 축전지에 공급된 에너지 내용(content)은 매우 간단히 시간 정의된 방식(시상수 τ=Rc)으로 결정될 수 있다. 대안으로서, 적당한 반도체 스위치 및 대응하는 구동 회로에 의해 전기 네트워크로 부터 에너지를 직접 회수( withdraw) 할 수 있다.

본 발명의 다른 성질, 잇점 및 특성은 양호한 실시예를 참조로 아래에 기술된다.

도1 은 에너지원과 접속되는 축전지에 따른 기본 회로도이다.

도2 는 본 발명의 방법을 실행하기 위한 본 발명의 에너지원의 기본 회로도이다.

도1 에 도시된 바와 같이, (1,2V의 공칭 전압을 가진)니켈-카드뮴 축전지 셀은 에너지원과 접속되는 데, 상기 에너지원은 최소한 42V의 절대값을 가진 전압 및, 단락 회로 전류 Ik의 최소한 1.5 배의 절대값을 가진 전류를 출력할 수 있다. 테스트로 알 수 있는 바와 같이, 축전지 셀의 내부 저항을 축소하는 본 발명의 효과는 이런 에너지(13.5KW)가 대략 2msec 동안 니켈-카드뮴 셀에 인가될 경우, 대략 60V d.c. 및 대략 255 A d.c. 에서 일어난다. 양호한 변형에 따르면, 대략 10KA d.c.와 함께 300V d.c. 는 2msec 동안 니켈-카드뮴 셀에 인가된다.

도2 는 본 발명의 방법을 실행하기 위한 가능 회로 장치를 도시한 것이다. 본 발명의 축전지를 처리하기 위한 바람직한 고전압을 요구된 전류에 재공하기 위하여, 설명된 캐패시터 장치는 대략 500V의 절연 내력에서 대략 80μF 내지 대략 250mF(양호하게는 대략 7mF)의 캐패시턴스를 갖는다. 니켈-카드뮴 축전지를 캐패시터 장치 C 와 접속하는 스위치 S 는 수동 동작 가능 회로 브레이커 또는 전기 제어 가능 전력 반도체 스위치로서 설계될 수 있다. 캐패시터 장치 C 는 정류기를 통해 전기 네트워크로 부터 (명백히 도시되지 않은 식으로)충전된다.

본 발명에 방법(축전지에 대한 전기 에너지의 펄스 인가 또는 처리의 고전류, 고전압, 장시간 지속 시간의 처리)의 수정은 전술된 방식으로 가능하고, 본 발명의 정신에 의해 커버된다. 본 발명의 회로(도2)는, 에너지원이 전술된 방식으로 에너지를 공급할 경우에 또한 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고 다른 에너지원으로 교체될 수 있다.

Claims (17)

1. 재충전 가능한 축전지, 특히 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항(Ri)을 축소하는 방법에 있어서,

   처리되지 않은 축전지의 단락 회로 전류(Ik)의 절대값및.공칭 전압의 절대값의 최소한 40배의 전기 에너지를 출력시키는 데 적합한 전기 에너지원은 축전지의 극(+/-)과 접속되고, 상기 축전지는 예정된 시간 주기 동안에 에너지를 받는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 에너지원은 d.c. 접압원인데, 그의 양의 단자(+)는 축전지의 애노드와 접속되고, 그의 음의 단자(-)는 축전지의 캐소드와 접속되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 에너지원은 d.c. 전압원인데, 그의 양의 단자는 축전지의 캐소드와 접속되고, 그의 음의 단자는 축전지의 애노드와 접속되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
4. 제 1항에 있어서

   상기 에너지원은 2개의 출력 단자를 가진 d.c. 전압원인데, 그의 하나는 제각기 축전지의 에노드또는 캐소드와 접속되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
5. 제 1내지 4항중 한 항에 있어서,

   상기 에너지원은 전기 에너지화 되도록 최소한 1 마이크로초(1μsec) 동안 축전지와 접속되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 에너지원은 반복적이고 선택적으로 스위치 온 및 오프되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
7. 제 1내지 4항중 한 항에 있어서,

   상기 에너지원은 축전지의 단락 회로 전류(Ik)의 최소한 1.5배 및, 공칭 전압의 대략 40내지 30배를 출력시키는 데 적합한 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 에너지원은 축전지의 단락 회로 전류(Ik)의 최소한 1.5배 및, 공칭 전압의 대략 40배를 출력시키는 데 적합한 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 에너지원은 축전지의 단락 회로 전류의 최소한 60배 및 공칭 전압의 대략 300배를 출력시키는 데 적합한 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
10. 제 7내지 9항중 한 항에 있어서,

    상기 에너지원은 전기 에너지화 되도록 최소한 1 마이크로초(1μsec) 동안 축전지와 접속되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 에너지원은 반복적이고 선택적으로 스위치 온 및 오프되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
12. 제 1내지 11항중 한 항에 있어서,

    다수의 셀을 가진 축전지의 각 셀은 독립적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
13. 다수의 셀을 병렬로 처리되고, 전류는 셀의 수에 따라 증가되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
14. 제 1내지 12항중 한 항에 있어서,

    다수의 셀은 직렬 접속되어 처리되고, 전압은 셀의 수에 따라 증가되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
15. 제 1내지 14항중 한 항에 있어서,

    브랜드(brand) 신규 축전지는 축전지로서 이용되는 것을 특징으로 하는 니켈-카드뮴 축전지의 내부 저항 축소 방법.
16. 제 1내지 15항중 한 항또는 다수항에 따른 방법으로 성취 가능한 축전지, 특히 니켈-카드뮴 축전지.
17. 제 1내지 15항중 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 에너지원에 있어서,

    캐패시터 장치를 포함하는데. 그의 캐패시턴스 및 절연 내력은 요구된 전기 에너지를 각 축전지로 출력시킬 수 있는 식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지원.