KR200174668Y1 - 축전지의 과방전 경고 장치 - Google Patents

Abstract

부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출하는 전류 편차 검출 수단; 온도 변화에 따른 축전지 전압을 보상하는 온도 보상 수단; 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차와 온도 변화에 따른 방전 전압의 편차가 보상되도록 상기 전류 편차 검출 수단의 출력과 상기 온도 보상 수단의 출력을 가산하는 가산 수단; 상기 가산 수단의 출력 값과 축전지의 사용 임계 전압에 대응하는 기준 값을 비교하는 비교 수단; 및 상기 비교 수단의 결과에 따라 상기 가산 수단의 출력 값이 상기 기준 값보다 작은 경우 경고 표시 기능을 수행하는 표시 수단을 포함하는 축전지의 과방전 경고 장치가 개시된다.

Description

축전지의 과방전 경고 장치

본 고안은 전기 자동차 등에서 사용되는 축전지가 과방전이 되는 경우에 계절적 온도 등 여러 가지 편차 요인들을 감안하여 경고를 수행하는 축전지의 과방전 경고 장치에 관한 것이다.

종래의 과방전 경고 장치들은 축전지의 전압 만을 검출하여 축전지의 방전 상태를 판단하였다. 통상적으로, 축전지는 정전류로 방전하는 경우도 있으나, 다양한 부하 조건에서 사용되므로 부하 조건에 따라서 방전 전류가 크게 변화하는 경우도 있다. 따라서, 정전류로 방전하는 시스템에서는 축전지의 방전 전압의 검출에 있어서 큰 문제가 발생하지 않았으나, 부하에 따라서 방전 전류가 크게 변화하는 시스템에서는 축전지의 가용 용량 변화를 반영하기 어려우므로 정확한 방전 상태의 검출을 하지 못하는 경우도 발생한다. 따라서, 축전지의 방전 상태를 정확히 검출하기 위해서는 부하 조건에 따라 변화되는 축전지 가용 전류량의 편차 요인이 고려되어야 한다.

또한, 축전지의 방전 전압은 온도가 증가함에 따라서 함께 증가한다. 그런데, 종래의 과방전 경고 장치들은 온도에 따른 축전지 전압의 변화를 보상하지 않음으로써, 축전지의 방전 전압을 검출하는데 있어서 편차가 발생하는 문제점을 가지고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 부하에 따라 변화하는 축전지 가용 전류량의 변동분 및 온도에 따라 변화하는 방전 전압 변동분이 고려된 축전지의 과방전 상태를 검출하여 경고 기능을 수행하는 축전지의 과방전 경고 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 과방전 경고 장치의 구성을 나타내는 개략적인 회로도이며,

도 2는 도 1에 도시되어 있는 각 구성 요소의 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...축전지100...전류 편차 검출부

100b...차동 증폭부120...가산부

130...비교부140...표시부

210...정전압 회로220...오동작 방지 회로

상기의 목적을 이루기 위하여 본 고안에 따른 축전지의 과방전 경고 장치는 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출하는 전류 편차 검출 수단과, 온도 변화에 따른 축전지 전압을 보상하는 온도 보상 수단과, 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차와 온도 변화에 따른 방전 전압의 편차가 보상되도록 상기 전류 편차 검출 수단의 출력과 상기 온도 보상 수단의 출력을 가산하는 가산 수단과, 상기 가산 수단의 출력 값과 축전지의 사용 임계 전압에 대응하는 기준 값을 비교하는 비교 수단, 및 상기 비교 수단의 결과에 따라 상기 가산 수단의 출력 값이 상기 기준 값보다 작은 경우 경고 표시 기능을 수행하는 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전류 편차 검출 수단은 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출하기 위하여 축전지와 부하사이에 연결된 저항기 및 상기 저항기의 양단 전압의 차를 증폭하여 부하 전류의 편차에 대응하는 전압을 출력하는 차동 증폭 수단을 포함한다. 상기 온도 보상 수단은 축전지의 방전 전압을 분기하는 두 개의 저항기를 구비하되, 전압 분기점과 접지 사이에 부온도 계수를 가진 더미스터를 구비하거나 축전지의 방전 전압과 전압 분기점 사이에 정온도 계수를 가진 더미스터를 구비하고, 상기 전압 분기점은 연산 증폭기의 비반전 단자에 입력 된다.

이하 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1에는 본 고안에 따른 과방전 경고 장치의 구성 요소가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 과방전 경고 장치는 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출하는 전류 편차 검출부(100)와, 온도 변화에 따른 축전지 전압을 보상하는 온도 보상부(110)와, 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차와 온도 변화에 따른 방전 전압의 편차가 보상되도록 상기 전류 편차 검출부(100)와 상기 온도 보상부(110)의 출력을 가산하여 출력하는 가산부(120)와, 상기 가산부(120)의 출력 값과 축전지의 사용 임계 전압에 대응하는 기준 값을 비교하는 비교부(130), 및 상기 비교부(130)의 결과에 따라 상기 가산부(120)의 출력 값이 상기 기준 값보다 작은 경우 경고 표시 기능을 수행하는 표시부(130)를 포함한다.

특히, 상기 전류 편차 검출부(100)는 부하에 따라서 축전지가 사용할 수 있는 전류량인 가용 전류량의 편차를 검출하기 위하여 축전지와 부하사이에 연결된 저항기(100a) 및 상기 저항기(100a)의 양단 전압의 차를 증폭하여 부하 전류의 편차에 비례하는 전압을 출력하는 차동 증폭부(100b)를 구비하고 있다.

상기 저항기(100a)의 양단 전압은 각각 축전지 전압및 부하 측에 인가되는 전압이다. 그리고, 두 전압의 차는 상기 저항기(100a)에 의하여 강하되는 전압이므로 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차에 비례한다. 따라서, 상기 전압차를 검출함으로써, 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출한다.

도 2에는 본 고안에 따른 과방전 경고 장치의 각 구성 요소의 회로 및 각 구성 요소들간의 입출력 관계가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 상기 차동 증폭부(100b)는 연산 증폭기(201)를 이용하여 두 입력 전압의 차를 증폭하여 출력시킨다. 상기 입력 전압은 저항기(100a)의 양단 전압으로서, 상기 차동 증폭부(100b)의 출력 전압은 연산 증폭기(201)에 연결되어 있는 저항 값들에 따라서 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

여기서, A는 소정의 증폭 이득으로 연산 증폭기(201)에 연결되어 있는 저항 값들에 의하여 결정된다.

상기 수학식 1에 의한 출력 전압,은 저항기에 의하여 강하되는 전압에 대응하므로, 상기 저항기에 흐르는 전류와도 대응한다. 이때, 상기 저항기에 흐르는 전류는 축전지(10)에서 부하(11)로 흐르는 축전지의 방전 전류로서, 상기 방전 전류량은 부하에 따라 변화된다. 따라서, 상기 차동 증폭부(100b)에서는 부하에 따른 가용 전류량의 편차가 검출된다.

한편, 온도 보상부(110)에서는 온도에 따른 축전지 전압의 편차를 보상한다. 즉, 축전지 전압이 입력되어서 온도에 따른 축전지 전압의 편차가 보상된 전압가 출력된다. 본 실시 예에서는 상기 보상을 하기 위하여 축전지 전압과 온도 특성이 정반대인 더미스터(TH)가 사용되었다. 즉, 저항기과에 의해 축전지의 방전 전압을 분기하고, 전압 분기점은 연산 증폭기의 비반전 단자에 입력된다.그리고, 상기 전압 분기점과 접지 사이에 부온도 계수(Negative Temperature Coefficient)를 가진 더미스터(TH)를 연결시킨다. 상기 더미스터(TH)는 부 온도 계수를 가졌으므로, 온도가 상승함에 따라서 상기 더미스터(TH) 저항은 감소한다. 상기 더미스터 (TH) 저항이 감소하면, 연산 증폭기(202)에 입력되는 축전지의 방전 전압은 온도 상승에 의한 변화량이 보상된 전압이 된다. 온도가 하강하는 경우에는 상기 더미스터(TH) 저항이 증가하므로, 상기 연산 증폭기(202)의 비반전 입력단에는 항상 온도 변화에 따른 축전지의 방전 전압의 편차가 보상된 전압이 입력된다.

한편, 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient)를 가진 더미스터를 사용하여도 온도 변화에 따른 축전지의 방전 전압의 편차를 보상할 수 있다. 이때, 상기 더미스터는 축전지의 방전 전압과 전압 분기점 사이에 연결시킨다. 그러면, 온도가 상승하면 상기 더미스터 저항 값도 상승하고, 온도가 하강하면 상기 더미스터 저항 값도 하강한다. 따라서, 연산 증폭기의 비반전 단자에 입력되는 축전지 방전 전압의 분기 전압은 항상 일정해 진다.

상기 가산부(120)에서는 상기 차동 증폭부(100b)에서 부하에 따른 방전 전류를 검출한 출력 전압과 상기 온도 보상부(110)에서 온도에 따른 축전지 전압의 편차가 보상된 출력 전압가 연산 증폭기(203)에 의해 가산되어 전압으로 출력된다.

그리고, 상기 출력 전압는 비교부(130)의 연산 증폭기(204)의 비반전 단자에 입력되며, 비교기로서 작용을 하는 상기 연산 증폭기(216)는 상기 입력을 기준 전압과 비교하여 상기 입력 전압이 기준 전압보다 낮아지게 되면 로우(Low) 상태를 출력한다. 이때, 상기 비교부(130)에서 사용되는 기준 전압은 축전지의 사용 임계 전압(축전지의 사용 가능한 전압의 임계 전압)에 대응하는 전압으로, 정전압 회로(210)에 의하여 일정하게 유지된다. 상기 정전압 회로(210)는 정전압 다이오드를 사용하여 구현할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 비교부(206)의 출력이 로우 상태가 되면 표시부(140)에서는 축전지의 과방전 상태가 표시된다.

이상과 같이, 본 고안에 따른 과방전 경고 장치를 이용하면, 방전 전류의 변화가 심하거나 온도 변화가 심한 경우에도 축전지의 과방전 상태를 정확히 검출하여 경고 표시를 할 수 있다.

한편, 서지(Serge) 전압에 의한 오작동을 방지하기 위하여, 비교부(130)의 출력단과 표시부(140) 사이에 오작동 방지 회로(220)를 연결하여 서지 전압등에 의한 오작동을 방지할 수 있다. 본 실시 예에서는, 상기 오작동 방지 회로(220)는 커패시터를 구비하여, 서어지가 발생하면 커패시터의 충전시간 동안 신호가 지연됨으로써 시스템의 오작동을 방지할 수가 있다.

본 고안은 상기의 실시 예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 축전지의 과방전 경고 장치는 축전지의 과방전을 판단하는데 있어서 부하에 따른 가용 전류량의 변동분 및 온도에 따른 방전 전압 변동분과 같은 편차들을 보상함으로써, 상기 편차들에 의한 영향없이 정확하게 축전지의 과방전을 검출하여 경고 표시할 수 있으며, 또한 서지 방지 회로의 삽입으로 서지 전압에 의한 시스템 손상이 방지되는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차를 검출하기 위하여, 축전지와 부하 사이에 연결된 저항기와, 상기 저항기의 양단 전압의 차를 증폭하여 상기 부하 전류의 편차에 대응하는 전압을 출력하는 차동 증폭 수단을 구비하는 전류 편차 검출 수단;

   축전지의 방전 전압을 분기하는 두 개의 저항기를 구비하되, 전압 분기점과 접지 사이에 정 또는 부 온도 계수를 갖는 더미스터를 구비하고, 상기 전압 분기점을 연산 증폭기의 비반전 단자에 입력되도록 하여 온도 변화에 따라 보상된 전압이 상기 연산 증폭기로부터 출력되도록 하는 온도 보상 수단;

   부하에 따른 축전지 가용 전류량의 편차와 온도 변화에 따른 방전 전압의 편차가 보상되도록 상기 전류 편차 검출 수단의 출력과 상기 온도 보상 수단의 출력을 가산하는 가산 수단;

   상기 가산 수단의 출력 값과 축전지의 사용 임계 전압에 대응하는 기준 값을 비교하는 비교 수단; 및

   상기 비교 수단의 결과에 따라 상기 가산 수단의 출력 값이 상기 기준 값보다 작은 경우 경고 표시 기능을 수행하는 표시 수단을 포함하는 축전지의 과방전 경고 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비교 수단의 출력단에 오작동 방지 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지의 과방전 경고장치.