KR20000007086U

KR20000007086U - 축전지 충방전 제어 회로

Info

Publication number: KR20000007086U
Application number: KR2019980018428U
Authority: KR
Inventors: 조현덕
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-09-26
Filing date: 1998-09-26
Publication date: 2000-04-25

Abstract

본 고안은 축전지(B)에 병렬로 부동기(10)를 접속하여 부하(20)에 직류전원을 공급하는 부동 충전 시스템에 관한 것으로 특히, 임의의 시점에 축전지 충전 전하의 강제 방전을 위한 방전 경로를 제공하여 부동충전 방식을 사용함으로써 발생되는 축전지 수명 단축을 방지하기 위해 제어신호에 따라 축전지(B)의 방전 경로를 형성시키는 스위치(SW2)와, 스위치(SW2)의 온동작시점을 인식시키기 위한 타임 카운팅 수단(200), 및 타임 카운팅 수단(200)에서 출력되는 타임 카운트 값을 입력받아 강제 방전 시점이라 인식하면 스위치(SW2)를 온동작시켜 축전지(B)에 충전되어 있는 전하를 강제 방전시키는 제어기를 구비한 축전지 충방전 제어 회로를 제공하여 부동 충전 시스템을 도입하고 있는 경우 부동 충전에 의해 발생될 수 있는 축전지의 수명 단축을 방지하는 효과가 있다.

Description

축전지 충방전 제어 회로(Control circuit for charge/discharge of a storage battery)

본 고안은 부동 충전(floating charge) 방식을 사용하는 시스템에서의 축전지 제어 회로에 관한 것으로 특히, 임의의 시점에 축전지 충전 전하의 강제 방전을 위한 방전 경로를 제공하여 부동충전 방식을 사용함으로써 발생되는 축전지 수명 단축을 방지하기 위한 축전지 충방전 제어 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 부동 충전이란 통신용 전원으로써 직류를 공급하는 경우에 널리 사용되는 방식으로, 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 축전지(B)에 병렬로 부동기(10)를 접속하여 부하(20)에 직류전원을 공급하는 방식이다. 이때, 부동기(10)는 흔히 상용전원에 의한 정류기를 사용하며, 부하(20)에는 주로 부동기(10)에서 전력을 공급한다.

따라서, 축전지(B)는 상기 부동기(10)에서 전력을 공급할 수 없는 상황(예를들어, 정전)에서 부하측에 전력을 공급하기 위한 예비 전원으로 사용된다.

상기와 같은 개념의 부동 충전 방식을 적용한 시스템에서 축전지의 종래 충방전 제어회로는 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정류기에서 발생되는 전압을 애노드 단자에 입력받아 캐소드 단자를 통해 부하측으로 전달하는 제 1 다이오드(D1)와, 정류기에서 발생되는 전압을 애노드 단자에 입력받아 캐소드 단자를 통해 축전지(B)측으로 전달하는 제 2 다이오드(D2)와, 상기 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단자에 걸리는 전압과 상기 축전지(B)의 +단자에 걸리는 전압을 입력받아 그 비교치를 출력하는 비교기(100)와, 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드 단자와 상기 축전지(B)의 +단자사이에 형성되고 제어신호에 따라 온/오프 동작하며 온동작시 상기 축전지(B)에 전하를 공급하는 충전경로를 형성시키는 제 1 스위치(SW1)와, 상기 축전지(B)의 +단자와 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드 단자사이에 형성되고 제어신호에 따라 온/오프 동작하며 온동작시 상기 축전지(B)에 충전되어 있는 전하에 의한 전압을 부하측으로 제공하는 구동전압 전달경로를 형성시키는 제 3 스위치(SW3), 및 상기 비교기(100)에서 출력되는 비교치를 입력받아 상기 제 1, 제 3 스위치(SW1, SW3)의 온오프 동작을 제어하는 제어기(400)으로 구성된다.

상기 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 역전압 방지소자이다.

상기와 같이 구성된 종래 축전지 충방전 제어회로의 동작을 살펴보면, 시스템 초기동작시 축전지(B)에 충전되어 있는 전하의 량이 작아 +단자에 걸리는 전압이 낮은 상태를 유지하는 가운데, 정류기에서 출력되는 전압이 제 1, 제 2다이오드(D1, D2)의 애노드 단자에 걸리게 된다.

이때, 비교기(100)는 상기 제 1다이오드(D1)의 캐소드 단자에 걸리는 전압을 입력받고 또한 상기 축전지(B)의 +단자에 걸리는 전압을 입력받아 비교한다. 상기 비교기(100)는 두 입력신호의 크기를 비교하여 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드 단자에 걸리는 전압이 크다고 판단되면 제 1논리상태의 신호를 출력하고 상기 축전지(B)의 +단자에 걸리는 전압이 크다고 판단되면 제 2논리상태의 신호를 출력하게 된다.

따라서, 상기 비교기(100)에서는 제 1논리상태의 신호가 출력되고, 상기 비교기(100)에서 출력되는 제 1논리상태의 신호를 입력받은 제어기(400)는 제 1스위치(SW1)는 온동작시키고 제 3스위치(SW3)는 오프동작시킨다.

이에따라, 부하측에는 정류기에서 발생되는 전력이 제공되고, 상기 축전지(B)에는 정류기에서 제 2 다이오드(D2)와 제 1 스위치(SW1)를 통해 입력되는 전압에 의해 충전되어진다.

반면에, 정류기로부터 전압이 발생되지 않으면, 상기 비교기(100)의 출력신호는 제 2 논리상태로 전환되어지며 그에따라 제어기(400)는 제 1 스위치(SW1)를 오프시키고 제 3 스위치(SW3)를 온동작시켜 부하측에 축전지(B)를 연결시켜 부하에 지속적인 구동 전압을 인가한다.

그러나, 이와같은 부동충전 시스템에서 정류기의 동작이 일정시간 오프되어 있다가 다시 정상적으로 동작하면 즉, 정전상태에서 정상상태로 복원되면 다시 축전지(B)는 충전모드로 진입하게 되는데, 축전기의 특성상 충전 전하가 잔존하는 상태에서 다시 충전되는 등의 동작이 이루어지면 축전지의 수명이 짧아지는 문제점이 발생되었다.

통상적으로, 축전지는 완전 방전 상태에서 충전되어는 것이 가장 이상적인 데 상술한 종래의 부동 충전 시스템에서는 축전지의 충전 전하가 방전되는 경로가 유인하게 부하측에 연결되는 경우밖에 없기 때문이다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 임의의 시점에 축전지 충전 전하의 강제 방전을 위한 방전 경로를 제공하여 부동충전 방식을 사용함으로써 발생되는 축전지 수명 단축을 방지하기 위한 축전지 충방전 제어 회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 부동 충전의 개념을 설명하기 위한 예시도

도 2는 부동 충전 방식을 적용한 시스템에서의 종래 축전지 충방전 제어회로 예시도

도 3은 본 고안에 따른 축전지 충방전 제어회로의 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

B : 축전지 10 : 부동기

20 : 부하 100 : 비교기

200 : 카운터 300 : 감지기

400 : 제어기

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 축전지에 병렬로 부동기를 접속하여 부하에 직류전원을 공급하는 부동 충전 시스템에 있어서, 제어신호에 따라 축전지의 방전 경로를 형성시키는 스위치와, 상기 스위치의 온동작시점을 인식시키기 위한 타임 카운팅 수단, 및 상기 타임 카운팅 수단에서 출력되는 타임 카운트 값을 입력받아 강제 방전 시점이라 인식하면 상기 스위치를 온동작시켜 축전지에 충전되어 있는 전하를 강제 방전시키는 제어기를 포함하는 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3는 본 고안에 따른 축전지 충방전 제어 회로의 구성 예시도로서, 정류기에서 발생되는 전압을 애노드 단자에 입력받아 캐소드 단자를 통해 부하측으로 전달하는 제 1 다이오드(D1)와, 상기 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단자에 걸리는 전압을 입력받아 특정 시정수에 의해 발진동작하는 RC발진기(200a)와, 상기 RC발진기(200a)에서의 발진동작에 따른 발진주파수를 카운팅하여 임의의 동작시간을 카운팅하는 카운터(200)와, 정류기에서 발생되는 전압을 애노드 단자에 입력받아 캐소드 단자를 통해 축전지(B)측으로 전달하는 제 2 다이오드(D2)와, 상기 축전지(B)의 +단자에 걸리는 전압의 크기를 감지하여 그 감지 데이터를 출력하는 감지기(300)와, 상기 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단자에 걸리는 전압과 상기 축전지(B)의 +단자에 걸리는 전압을 입력받아 그 비교치를 출력하는 비교기(100)와, 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드 단자와 상기 축전지(B)의 +단자사이에 형성되고 제어신호에 따라 온/오프 동작하며 온동작시 상기 축전지(B)에 전하를 공급하는 충전경로를 형성시키는 제 1 스위치(SW1)와, 상기 축전지(B)의 +단자와 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드 단자사이에 형성되고 제어신호에 따라 온/오프 동작하며 온동작시 상기 축전지(B)에 충전되어 있는 전하에 의한 전압을 부하측으로 제공하는 구동전압 전달경로를 형성시키는 제 3 스위치(SW3)와, 제어신호에 따라 온/오프 동작하며 온동작시 상기 축전지(B)에 충전되어 있는 전하를 저항(R)을 통해 접지로 전달하여 강제 방전시키기 위한 방전 경로를 형성시키는 제 2 스위치(SW2), 및 상기 감지기(300)와 비교기(100) 및 카운터(200)의 출력신호에 따라 상기 스위치들(SW1∼SW3)의 온/오프 동작을 제어하여 상기 축전지(B)의 충전 및 방전 그리고 부하측의 전원 공급등을 수행하는 제어기(400)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 축전지 충방전 제어 회로의 구성중 카운터(200)의 동작을 부연 설명하면, 상기 카운터(200)은 RC발진기(200a)의 발진 주파수를 카운트하는데, 초기 카운팅을 시작한 이후로 설정되어 있는 임계시간(예를들어 2∼24시간)을 경과하기 이전까지는 제 1 카운팅 출력단자(a)를 통해 하이 상태의 신호를 출력하고 임계시간을 경과한 후에는 로우상태의 신호를 출력한다.

또한, 상기 카운터(200)은 초기 카운팅을 시작한 이후로 설정되어 있는 임계시간이 경과한 후에 축전지의 충전 전하의 강제 방전시간이 경과하면 일정시간동안 제 2 카운팅 출력단자(b)를 통해 하이 상태의 신호를 출력한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 축전지 충방전 제어 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 초기모드에서 상용전원이 걸리면, 시스템 초기동작시 축전지(B)에 충전되어 있는 전하의 량이 작아 +단자에 걸리는 전압이 낮은 상태를 유지하는 가운데, 정류기에서 출력되는 전압이 제 1, 제 2다이오드(D1, D2)의 애노드 단자에 걸리게 된다.

따라서, 상기 비교기(100)에서는 제 1논리상태의 신호가 출력된다. 또한, 카운터(200)는 RC발진기(200a)의 발진 주파수를 카운트하는데, 초기 카운팅을 시작한 이후로 설정되어 있는 임계시간(예를들어 2∼24시간)을 경과하기 이전까지는 제 1 카운팅 출력단자(a)를 통해 하이 상태의 신호를 출력한다.

따라서, 상기 제어기(400)는 상기 카운터(200)의 제 1 카운팅 출력단자(a)를 통해 하이 상태의 신호가 입력되는 동안 상기 비교기(100)에서 출력되는 제 1논리상태의 신호를 입력받은 제어기(400)는 제 1스위치(SW1)는 온동작시키고 제 3스위치(SW3)는 오프동작시킨다. 이때, 제 2 스위치(SW2)는 오프상태이다.

상기 카운터(200)에서 출력되는 신호중 제 1 카운팅 출력단자(a)를 통해 하이 상태의 신호가 출력되는 구간이 경과한 후 전원의 입력이 중단되면 즉, 정류기로부터 전압이 발생되지 않으면, 상기 비교기(100)의 출력신호는 제 2 논리상태로 전환되어지며 그에따라 제어기(400)는 제 3 스위치(SW3)를 온동작시켜 부하측에 축전지(B)를 연결시켜 부하에 지속적인 구동 전압을 인가한다.

이때, 제 1 스위치(SW1)는 온 또는 오프상태이며, 제 2 스위치(SW2)는 무조건 오프상태여야 한다.

이후, 전원 오프상태에서 축전지(B)의 전압이 일정 임계치 이하로 떨어지는 경우 감지기(300)는 이를 인식하여 제어기(400)에 감지된 정보를 제공한다. 따라서, 제어기(400)는 축전지의 드라이 아웃(Dry-out)상태를 방지하기 위하여 부하측에 축전지(B)전원을 전달하는 경로를 형성시키고 있던 제 3 스위치(SW3)를 오프동작시킨다.

한편, 상기 제어기(400)는 전원이 입력되고 있는 가운데 즉, 제 3 스위치(SW3)를 오프시키고 있는 가운데, 상기 카운터(200)의 제 2 카운팅 출력단자(b)를 통해 하이 상태의 신호가 입력되면 축전지(B)의 충전 전하를 방전시키기 위하여 제 1 스위치(SW1)는 오프시키고 제 2 스위치(SW2)를 온동작시켜 축전지(B)에 충전되어 있던 전하를 방전시킨다.

상술한 바와 같이 동작하는 본 고안에 따른 축전지 충방전 제어 회로를 제공하여, 부동 충전 시스템을 도입하고 있는 경우 부동 충전에 의해 발생될 수 있는 축전지의 수명 단축을 방지하는 효과가 있다.

Claims

축전지(B)에 병렬로 부동기(10)를 접속하여 부하(20)에 직류전원을 공급하는 부동 충전 시스템에 있어서,

제어신호에 따라 축전지(B)의 방전 경로를 형성시키는 스위치(SW2)와;

상기 스위치(SW2)의 온동작시점을 인식시키기 위한 타임 카운팅 수단(200); 및

상기 타임 카운팅 수단(200)에서 출력되는 타임 카운트 값을 입력받아 강제 방전 시점이라 인식하면 상기 스위치(SW2)를 온동작시켜 축전지(B)에 충전되어 있는 전하를 강제 방전시키는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 충방전 제어 회로.