KR20040092016A - Monitoring and diagnostic system for expected life of emergency power system - Google Patents

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KR20040092016A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for diagnosing deterioration of an emergency power system is provided to prevent the deterioration by monitoring the soundness of the emergency power system. CONSTITUTION: A relaying circuit(4) is connected to each cell of a storage battery(3). A constant current source(5) is controlled by a MCU(11) and is connected to the relaying circuit. A main input/output unit such as an LCD and a keypad is connected to the main control unit. An MPU(1) of main control unit outputs a selection control signal to operate an n-th relay connected to the storage battery. The MPU outputs a clock pulse signal to operate the constant current source. The constant current generated by the constant current source is applied to the storage battery through the relaying circuit. An auto scaling circuit(7) is used for amplifying characteristic data of the storage battery. The amplified data are converted by an A/D converter(6). Internal impedance of the storage battery is calculated by an impedance calculation program. State history data of storage battery cells are calculated by a program within the MPU. The characteristic data, the internal impedance, and the state history data are stored in the memory.

Description

통신망을 통한 비상전원시스템의 열화진단(품질감시)장치{ Monitoring and diagnostic system for expected life of emergency power system }Degradation diagnosis (quality monitoring) device of emergency power system through communication network {Monitoring and diagnostic system for expected life of emergency power system}

70년대 이후 축전지의 수요가 다양해지면서 비상용 전원 이외에도 대용량의 에너지 저장용, 전기 자동차용, 전력 부하 평준화를 위한 전력저장 등의 분야까지 적용되고 있다. 특히, 최근에는 IT산업의 확대에 따라 각종 Data 전송 및 유무선 통신망이 증가되고, 중계기와 같은 통신 설비가 급속히 확산되고 있으며, 이의 예비 전원장치로 사용되는 축전지의 수가 크게 증가되고 있다.Since the demand of storage batteries has been diversified since the 1970s, in addition to emergency power supplies, it has been applied to fields such as large-capacity energy storage, electric vehicles, and power storage for power load leveling. In particular, with the expansion of the IT industry, various data transmission and wired / wireless communication networks have increased, and communication facilities such as repeaters have been rapidly spreading, and the number of storage batteries used as a reserve power supply device has been greatly increased.

현재 유무선통신서비스를 제공하는 회사에서는 통신망 전원의 1차 예비전원 으로 수십만 개의 축전지설비를 가지고 있으며 상시 부동충전상태로 연결되어 운전 중에 있다. 본 설비는 교류전원의 정전이나 정류장치의 고장(점검)시 무순단 전력공급을 계속하기 위해 불가결한 설비로서 통신망 전원의 신뢰성을 유지하는데 이의 역할은 매우 중요하다고 할 수 있다. 대개 이들 통신망 전원으로 사용되는 축전지 PS형 또는 VGS형 2V 단전지를 24셀 또는 12셀 직렬로 연결하여 사용하고 있어 직렬 연결된 셀 하나만 열화 되더라도 상용라인 정전 시에 back-up기능을 수행할 수 없게 된다. 축전지가 경년 열화(Aging)로 점차 축전지 용량이 저하됨은 물론 양(+)극의 격자체 부식정도, 전해액의 감소 및 음극의 활물질의 Sulfation 정도차이에 따라 단전지간의 용량 차이가 나기 때문에 정기적으로 축전지의 건전상태를 체크하는 방안으로 잔여용량시험을 실시하여 열화진행 상황을 감시하고 있다.Currently, a company that provides wired / wireless communication service has hundreds of thousands of battery equipment as the primary backup power of communication network power, and it is connected and operated in a floating charging state at all times. This equipment is indispensable to continue the uninterrupted power supply in case of AC power failure or breakdown (check), and its role is very important in maintaining the reliability of the communication network power. Usually, PS or VGS type 2V single cell used as the power of these network is connected in 24 cell or 12 cell in series, so even if only one cell in series is deteriorated, back-up function cannot be performed in case of commercial line outage. As the capacity of the batteries decreases gradually due to ageing, the capacity of the batteries varies depending on the degree of corrosion of the positive electrode lattice, the decrease of electrolyte, and the degree of sulfation of the active material of the negative electrode. Residual capacity tests are conducted to monitor the progress of deterioration.

또한 매년 증가일로에 있는 Data처리용 전산센터의 무정전전원장치(UPS) 및 공장자동화, 감시제어설비인 DCS용 무정전전원장치에도 대용량의 축전지가 사용되고 있으며 이와 같은 축전지를 전원설비로 사용하는 비상전원도 신뢰성 확보를 위해 사전에 축전지의 열화 또는 수명진단이 필수적이다.In addition, large-capacity batteries are also used in the uninterruptible power supply (UPS) of data processing computer centers and the DCS, which are factory automation and monitoring and control facilities, which are increasing every year. In order to secure reliability, it is necessary to deteriorate the battery or diagnose the life of the battery in advance.

즉, Data처리용 전산센터 컴퓨터나 공장자동화설비 DCS시스템 등에 사용되고 있는 축전지도 100여개 이상의 셀이 직렬 연결되고 상시 부동충전 상태로 운전되고 있는 바 각 셀의 열화상태를 사전에 점검하지 아니하여 직렬 연결된 단전지의 일부(1개라도)가 열화 된다면 정전 시에 제 기능을 수행하지 못하게 되므로 평소에 이들 축전지 설비의 각 단전지 셀의 열화정도를 반듯이 체크해야 할 필요가 있다.In other words, more than 100 cells are connected in series and are always operated in the floating charge state. The deterioration status of each cell is not connected to each other. If a part (even one) of the cells is deteriorated, it will not function properly at the time of power failure, so it is necessary to check the degree of deterioration of each unit cell of these battery facilities.

현재까지 검증된 축전지 열화현상 진단방법은 계통에 연결되어 운전중인 조축전지를 실부하방전법에 의하여 전용량으로 방전하여 샘플 셀의 잔존용량을 측정하는 방법이 있으며 산업체에서 이 방법이 주로 사용되고 있다. 상기 방식은 계통 운영중인 축전지의 수명을 비교적 정확히 진단할 수 있으나 조축전지 중에서 최저용량 단전지(단위셀)만의 용량을 파악하여 조축전지 전체의 수명을 진단하는 방식으로 조축전지 중 열화가 현저하게 진행되어 수명이 다된 다수의 단전지(단위셀)를 모두 찾아내는 방안으로는 적합하지 아니함으로 이 방법만으로는 부동충전 중에 있는 조축전지 각 단전지 셀의 열화진행 정도를 진단할 수 없는 단점이 있으며, 또한 방전 시험 중에 정전이 발생된 경우에는 통신장치의 시스템이 정지할 위험성이 있고 수십 KW급의 부하기를 포함한 시험설비의 사전준비나 의사부하의 조정, 단자전압의 측정에 오랜 시간이 필요하는 등 많은 단점을 가지고 있다.The battery deterioration diagnosis method that has been proven to date is a method of measuring the remaining capacity of a sample cell by discharging a storage battery connected to a system in full capacity by a real load discharge method, and this method is mainly used in the industry. The above method can diagnose the lifespan of the battery in operation relatively accurately, but deterioration of the storage battery proceeds remarkably by grasping the capacity of only the lowest capacity unit cell (unit cell) among the battery. It is not suitable to find all the unit cells (unit cells) that have reached the end of their lifetime.Therefore, this method alone cannot diagnose the degree of deterioration of each unit cell of the storage battery during floating charging. If there is a power failure during the test, there is a risk that the system of the communication device will stop, and many preparations such as the preparation of the test facility including the load of several tens of KW class, the adjustment of the pseudo load, and the measurement of the terminal voltage will take a long time. Have

또한 도 1에 도시한 바와 같이 근래에 UPS 및 직류전원장치(rectifier)에 사용되고 있는 축전지의 진단을 할 목적으로 상용 판매중인 LabView 프로그램(data분석 software)과 데이터 획득 장치(DAQ)등을 구비한 PC를 사용하여 각 셀을 검색하면서 축전지의 각 셀별 온도, 부동충전상태의 전압, 충전전류를 측정하고 온도와 연관된 단자전압의 상관관계로써 축전지 이상유무 정도를 파악하는 계측진단장치가 상품화되고 있으나 상기의 진단방식은 부동 충전시 단전지의 단자전압을 직렬 연결된 동일 조전지 셀과 비교하여 상대적으로 열화가 진행된 정도는 파악 할 수 있으나, 부동전압의 크기 또는 직렬, 병렬 연결시의 단전지 셀 간의 영향으로 단자전압 편차가 많이 발생되므로 잔존용량(열화정도)과 부동충전시의 단자전압의 두 요소 간에는 절대적 상관관계는 없는 것으로 공인된 바 있으므로, 축전지 수명이나 고장을 진단하기 위한 방법으로 채택되기에는 그 신뢰성에 많은 문제가 발생하고 있다.In addition, as shown in FIG. 1, a PC equipped with a commercially available LabView program (data analysis software), a data acquisition device (DAQ), and the like for the purpose of diagnosing a battery which is recently used in a UPS and a rectifier. Measurement and diagnostic devices for measuring the temperature of each cell of the battery, the voltage of the floating charge state, the charging current, and the degree of battery abnormality by the correlation of the terminal voltage related to the temperature have been commercialized. The diagnostic method compares the terminal voltage of a unit cell in floating charging with the same battery cell connected in series to determine the degree of deterioration.However, due to the magnitude of the floating voltage or the effect between the unit cells in series and parallel connection Since there are many terminal voltage deviations, there is no absolute correlation between the two factors, the remaining capacity (degradation degree) and the terminal voltage during floating charging. Since the bar to be certified, and has a lot of problems for its reliability doegie adopted as a way to diagnose the battery life or failure.

또한 축전지의 내부임피던스를 측정할 수 있는 기능을 가진 계측기가 선발업체에서 현재 상용화되어 시판되고 있으나, 본 계측기를 사용하여 부동충전 중에 있는 축전지시스템의 각 셀을 수동으로 개별 측정해야 하며 지속적이고 체계적인 관리를 위해 측정된 데이터를 데이터 베이스화(이하 DB화)하여 분석하는 경우에는 충전중인 축전지 각 셀에 측정단자(Lead)를 옮겨가면서 측정하므로 전기감전 사고와 같은 위험성이 존재하며 측정치를 분석함에 있어 인력 및 시간이 중복으로 소요되는 단점이 있다. 또한 주위온도, 비중 및 충전전류 등 열화진단에 필요한 총체적 데이터가 동시에 측정될 수 없으므로 몇 개의 샘플 셀 임피던스측정은 용이하나 다수의 셀 임피던스를 동시에 측정하여 정확한 열화진단을 내리기에는 많은 어려움이 있다.In addition, although an instrument that has the ability to measure the internal impedance of a battery is commercially available and commercially available from the selection company, it is necessary to measure each cell of the battery system in floating charging manually by using this instrument. In the case of analyzing the measured data by database (hereinafter referred to as DB), the measurement terminals (Lead) are measured by moving them to each cell being charged, so there is a risk of an electric shock accident. There is a disadvantage in that time is duplicated. In addition, since total data required for degradation diagnosis such as ambient temperature, specific gravity, and charging current cannot be measured at the same time, it is easy to measure several sample cell impedances, but there are many difficulties in measuring accurate cell degradation at the same time and making accurate degradation diagnosis.

따라서 기존의 측정방법으로서는 다수의 축전지와 같은 비상전원시스템의 건전상태(열화정도)를 정확하게 파악하기 어려운 단점을 가지고 있다.Therefore, the existing measurement method has a disadvantage that it is difficult to accurately determine the sound state (deterioration degree) of the emergency power system such as a plurality of batteries.

본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로써 컴퓨터용 무정전전원장치, 유/무선 통신망의 전원(정류기) 및 이에 사용되는 축전지의 신뢰성을 확보하고 운전 중 특성을 실시간으로 진단하고 건전상태(열화정도)를 파악하여 원격에서도 이를 관리할 수 있는 서비스를 제공할 수 있는 종합 진단시스템을 제시코자 한다. 본 진단시스템은 100여개 이상의 병렬, 직렬 연결된 축전지셀을 실부하 상태(부동 또는 균등충전)에서 운전하면서 실시간으로 설정된 주기마다 축전지의 조전압, 충/방전전류, 내부온도, 내부 임피던스 및 비중과 같은 데이터를 측정하여 축전지의 수명(열화)상태와 상호 상관관계가 있는 요소를 찾아 축전지의 건전정도, 잔존용량을 분석하고 축전지의 잔여 수명을 진단하게 된다.The present invention is to improve the conventional problems, to ensure the reliability of the computer uninterruptible power supply, the power supply (rectifier) of the wired / wireless communication network and the battery used therein, to diagnose the characteristics in real time during operation and to check the sound state (degradation degree) In this paper, we will present a comprehensive diagnosis system that can provide services that can be managed remotely. This diagnostic system operates more than 100 parallel and series connected battery cells under real load condition (floating or equal charging), such as battery voltage, charge / discharge current, internal temperature, internal impedance and specific gravity By measuring the data, we find the factors that correlate with the deterioration state of the battery, analyze the battery's health, remaining capacity and diagnose the remaining life of the battery.

도 2에는 본 발명에서 제시한 비상 전원시스템의 건전상태(품질관리)를 진단하기 위한 시스템의 기능별 구조를 도시하고 있다. 본 발명의 구조 및 동작방법을 설명하면, 도 2에 도시된 공지의 전압, 전류 센서 및 써미스터 센서를 통해 피진단체의 단자전압(V), 전류(I) 및 온도(t) 등 축전지의 특성데이터를 마이크로프로세서 등의 중앙처리장치(이하 MPU)에 입력하여 측정하고 또한 축전지에 순시 교류 정전류(Is)를 공급한 후 축전지 내부 임피던스에 의해 단자전압에 발생되는 교류전압을 측정하여 상기 교류 정전류(Is)와 교류전압 두 측정치로부터 MPU내에 프로그램화된 알고리즘에 의해 축전지의 내부임피던스를 연산한다. 100여개의 축전지 셀의 측정을 위하여 다수의 릴레잉회로군이 구비되고 MPU에서 측정하고자 하는 축전지를 선택하는 신호를 발생시키면 축전지의 각 데이터는 선택된 릴레잉회로군의 해당 릴레이를 통해 MPU의 입력에 연결되고 내부임피던스를 측정하기 위한 정전류가 릴레이를 통해 축전지에 공급된다. 이러한 일련의 릴레잉회로군의 동작제어와 이를 통해 입력된 정보데이터를 진단 시스템에 구비된 내부 메모리에 저장하고 이를 기초데이터로 하여 MPU내의 열화진단 알고리즘프로그램이 가동되어 축전지 열화정도를 진단하게 된다.Figure 2 shows the functional structure of the system for diagnosing the sound state (quality control) of the emergency power system proposed in the present invention. Referring to the structure and operation method of the present invention, the characteristic data of the storage battery, such as the terminal voltage (V), current (I) and temperature (t) of the ground element through the known voltage, current sensor and thermistor sensor shown in FIG. Is inputted to a central processing unit (hereinafter referred to as MPU) such as a microprocessor, and the instantaneous AC constant current (Is) is supplied to the battery, and the AC voltage generated at the terminal voltage is measured by the internal impedance of the battery. The internal impedance of the battery is calculated by the algorithm programmed in the MPU from the two measurements. When a plurality of relay circuit groups are provided for measuring 100 battery cells and the MPU generates a signal for selecting a battery to be measured, each data of the battery is connected to the input of the MPU through a corresponding relay of the selected relay circuit group. A constant current is connected and supplied to the battery via a relay to measure the internal impedance. The operation control of the series of relaying circuits and the information data inputted therein are stored in the internal memory provided in the diagnostic system, and the degradation diagnosis algorithm program in the MPU is operated by using this as the basic data to diagnose the degree of degradation of the battery.

사용자 인터페이스로는 키패드입력과 LCD를 사용하며 축전지에 이상이 발생되면 진단장치의 LCD 화면상에 필요한 정보와 경보가 발생되게 되어 있어 축전지를 효율적으로 관리할 수 있도록 한다. 또한 취득한 데이터를 이력화하여 저장하고 이를 시리얼 통신과 같은 통신 수단을 통하여 외부 호스트 PC로 전송하며, 유/무선 통신망회로의 중계소와 같이 관리장소로부터 호스트 PC가 지리적으로 먼 거리에 위치한 경우나 산악지역과 같이 교통이 불편한 지역에 설치되어 인력의 현장 접근이 어려운 경우에도 원거리 통신망이나 무선통신망을 이용하여 전송가능토록 구성한다. 현장 또는 원격에 위치한 호스트 PC에서는 취득된 데이터를 분석하고 축전지의 상태를 판별하여 특성을 그래픽 또는 도표로 처리, 분석할 수 있도록 하며 이의 이력을 DB화하여 관리할 수 있고 이러한 데이터를 실시간으로 사후관리하게 되면 전원시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며 이의 관리에 필요한 경비도 절감할 수 있는 장점을 가지게 되는 것이다.Keypad input and LCD are used as the user interface, and when the battery malfunctions, necessary information and alarms are generated on the LCD screen of the diagnostic device, so that the battery can be managed efficiently. It also records and stores the acquired data and transmits it to an external host PC through a communication means such as serial communication, and when the host PC is located at a geographical distance from a management place such as a relay station of a wired / wireless communication network. As it is installed in an area where traffic is inconvenient, it can be configured to be transmitted by using a telecommunication network or a wireless communication network even when it is difficult to access the site. Host PC located in the field or remotely can analyze the acquired data, determine the state of the battery, process and analyze the characteristics as graphic or chart, and manage the history of it as a DB and follow-up management of such data in real time By doing so, the reliability of the power system can be improved and the cost required for the management thereof can be reduced.

뿐만 아니라, 본 발명에 의한 진단장치는 상기 설명한 열화진단 목적 외에도 화성공정과 같은 축전지 제조공정 중에 필요한 축전지셀의 충/방전시 특성 데이터를 자동으로 계측할 수 있는 기능을 가지며 단전지셀의 단자전압, 내부 임피던스 등 필요한 데이터를 단시간 내에 d/b화할 수 있어 충/방전시의 각 단전지 셀의 상태를 분석하기 위한 목적으로 활용될 수도 있다.In addition, the diagnostic apparatus according to the present invention has the function of automatically measuring the characteristic data during charging / discharging of the battery cell required during the battery manufacturing process such as the chemical conversion process, in addition to the above-described deterioration diagnosis purpose, and the terminal voltage of the unit cell. Since necessary data such as internal impedance and d / b can be converted within a short time, it may be used for the purpose of analyzing the state of each unit cell during charging / discharging.

도 1 은 기존의 축전지 계측진단장치 개념도1 is a conceptual diagram of a conventional battery measuring diagnostic apparatus

도 2 는 본 발명의 마이크로프로세서 기반의 진단장치 시스템 개념도2 is a conceptual diagram of a microprocessor-based diagnostic apparatus system of the present invention.

도 3 은 본 발명의 열화진단장치 시스템의 단위별 구성도3 is a configuration diagram of each unit of the degradation diagnostic system of the present invention

도 4 는 본 발명의 열화진단장치 시스템의 기능 블록 상호 연결도4 is a functional block interconnection diagram of the degradation diagnostic system of the present invention;

도 5 는 본 발명의 열화진단장치 시스템의 유무선통신 개념도5 is a conceptual diagram of a wired and wireless communication system of the degradation diagnostic apparatus of the present invention.

도 6-1은 본 발명의 열화진단장치 시스템의 유무선통신의 실시 예Figure 6-1 is an embodiment of wired and wireless communication of the degradation diagnostic device system of the present invention

도 6-2 는 본 발명의 진단장치시스템의 유무선통신의 또 다른 실시 예Figure 6-2 is another embodiment of wired and wireless communication of the diagnostic device system of the present invention

도 7 은 본 발명의 열화진단장치 시스템에 의해 획득된 축전지 셀의 임피던스 전압 및 리플전압의 주기7 is a cycle of the impedance voltage and the ripple voltage of the battery cell obtained by the degradation diagnostic apparatus system of the present invention.

도 8은 3조의 릴레잉회로군을 상호 병렬 연결하는 일 실시 예8 is an embodiment in which three sets of relaying circuit groups are connected to each other in parallel

도 9는 MCU 회로와 릴레잉회로군의 기능별 연결도9 is a functional diagram of the MCU circuit and relay circuit group

도 10은 본 발명의 정전류 회로 블록 다이어그램10 is a constant current circuit block diagram of the present invention.

도 11은 본 발명의 B급 증폭회로 상세도11 is a detailed view of the class B amplifier circuit of the present invention

도 12는 본 발명의 자동측정범위 선택 회로의 개념도12 is a conceptual diagram of an automatic measurement range selection circuit of the present invention.

도 13-1은 타이머 인터럽트 프로그램의 타임 Chart13-1 is a time chart of a timer interrupt program.

도 13-2는 메인 프로그램의 Flow Chart13-2 is a flow chart of the main program

도 14-1은 정전류(Is)와 임피던스전압(Vis)의 Zero Crossing회로의 블록연결도14-1 is a block diagram of a zero crossing circuit of constant current Is and impedance voltage Vis.

도 14-2는 정전류(Is)와 임피던스전압(Vis)의 순시파형 및 위상각 Time도14-2 shows the instantaneous waveform and phase angle time diagram of the constant current Is and the impedance voltage Vis.

전술한 바와 같이 본 진단장치시스템은 일반적인 통신망을 이용하여 축전지를 포함한 비상전원 시스템의 열화진단 관리방법을 제시하고 있는 바 그 구성 및 동작원리를 도 3~4를 통하여 자세히 설명하면 다음과 같다.As described above, the diagnostic apparatus system suggests a method for managing diagnosis of degradation of an emergency power system including a storage battery using a general communication network. The configuration and operation principle thereof will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 4 as follows.

도 3은 기본단위의 축전지(대개 12셀 또는 24셀, 36셀로 구성됨) 시스템을 진단할 수 있는 진단시스템 구성도의 기본 블록도를 도시하고 있다. 도 3에서 MPU(1)는 전체시스템을 제어, 관리하는 중앙처리장치로 메모리소자(2)에 각 축전지셀(3)의 특성이력데이터를 저장한다. 축전지 시스템의 각각의 셀과 릴레잉회로군(4)이 연결되어 있고 각각의 릴레이접점이 4단자망을 통해 축전지셀 각각의 양극과 음극단자에 연결되어 있다. MPU(1)로부터 측정하고자 하는 축전지와 연결된 릴레이코일을 여자(온)시키기 위해 릴레잉회로군(4)의 입력단자에 선택신호(Select)가 인가되면 1~N번의 릴레이중 선택된 릴레이가 동작되고, 이와 거의 동시에 정전류원회로(5)에 수십Khz의 펄스신호를 인가하여 정전류원회로(5)를 기동시키면 릴레이를 통해 축전기에 정전류가 투입되고 축전지의 전압(V), 온도(t), 임피던스데이터(Z), 비중(G)의 데이터신호가 자동스케일회로(7) 및 신호변환기(6)에서 MPU(1)에 입력 가능한 값으로 변환되어 MPU(1)의 입력단자에 입력되어진다. MPU(1)는 입력된 데이터로써 내부에 내장된 열화진단프로그램에 의해 현 상태 축전지셀의 상태이력 데이터를 연산하고 그 결과가 메모리소자(2)에 저장되고 필요시 RS232, RS422, RS485 또는 CDMA와 같은 통신장치(8)를 통해 외부로 전송된다. 여기에서 단지 축전지셀 몇 개의 수명진단목적으로 사용할 경우에는 릴레잉회로가 내장되지 않아도 되며 4단자망의 출력단자를 측정코 자 하는 축전지셀의 단자에 직접 연결한다.3 shows a basic block diagram of a diagnosis system configuration diagram for diagnosing a storage battery (usually composed of 12 cells, 24 cells, or 36 cells) of a basic unit. In FIG. 3, the MPU 1 is a central processing unit that controls and manages the entire system, and stores characteristic history data of each battery cell 3 in the memory device 2. Each cell of the battery system and the relay circuit group 4 are connected, and each relay contact is connected to the positive and negative terminals of each of the battery cells through a four-terminal network. When a select signal (Select) is applied to the input terminal of the relay circuit group 4 to excite (on) the relay coil connected to the battery to be measured from the MPU 1, the selected relay among the 1 to N relays is operated. At the same time, when the constant current source circuit 5 is started by applying a pulse signal of several tens of kilohertz to the constant current source circuit 5, a constant current is input to the capacitor through the relay, and the voltage (V), temperature (t) and impedance of the battery The data signals of the data Z and the specific gravity G are converted into values that can be input to the MPU 1 by the automatic scale circuit 7 and the signal converter 6 and input to the input terminals of the MPU 1. The MPU 1 calculates the state history data of the current state battery cell using the internally deteriorated diagnostic program as input data, and the result is stored in the memory device 2, and RS232, RS422, RS485 or CDMA It is transmitted to the outside via the same communication device (8). In this case, when using only the life cycle of several battery cells, the relay circuit does not need to be built-in and the output terminal of the 4-terminal network is directly connected to the terminal of the battery cell to be measured.

도 4는 본 진단장치의 기능 블록별 연결도로 진단장치의 하드웨어 구성을 도시하고 있다. 그 구성은 MCU로 도시된 메인 콘트롤라 유니트(11), 보조 Power Supply(10), 정전류원회로(5)(Constant current source), 릴레잉회로군(4), AC센서회로(15) 및 DC센서회로(14) 등으로 구성된다. 메인 콘트롤라 유니트(11)에는 전술한 바와 같이 MPU(1), 메모리소자(2)및 릴레잉회로(4)를 통해 입력되는 축전지의 각 특성데이터 및 비상전원장치의 품질정보 데이터 신호를 증폭시키기 위한 자동스케일회로(7)와 데이터 신호변환을 위한 A/D신호변환기(6),RS232, RS422, RS485 또는 CDMA 모듈과 같은 통신포트가 포함된다. 이러한 하드웨어들은 보조 Power Supply(10)로부터 동작에 필요한 제어파워(Contol Power)를 공급받는다.4 illustrates a hardware configuration of a diagnostic apparatus for connection diagrams of functional blocks of the diagnostic apparatus. Its configuration consists of a main controller unit 11, an auxiliary power supply 10, a constant current source 5, a relay circuit group 4, an AC sensor circuit 15, and a DC sensor shown as an MCU. Circuit 14 or the like. As described above, the main controller unit 11 amplifies each characteristic data of the storage battery and the quality information data signal of the emergency power supply unit, which are input through the MPU 1, the memory element 2 and the relay circuit 4. A communication port such as an automatic scale circuit 7 and an A / D signal converter 6 for data signal conversion, an RS232, RS422, RS485 or CDMA module is included. Such hardware is supplied with control power required for operation from the auxiliary power supply 10.

앞서 설명한 바와 같이 컴퓨터용 무정전전원장치, 유/무선통신망의 전원 (정류기) 및 이에 사용되는 축전지의 신뢰성을 확보하기 위하여 축전지시스템(3)을 상시 감시하면서 정전시, 통신설비나 컴퓨터에 교류전원을 무순단으로 공급하기 위한 UPS등과 같은 비상전원장치(18)의 운전상태를 상시 감시해야 할 필요가 있다. 이를 위하여 메인 콘트롤라 유니트(11)는 릴레잉회로군(4)을 통해 각 축전지셀의 데이터를 수집, 연산 처리하여 축전지상태를 진단하고, 동시에 비상전원장치(18)의 교류 출력전압과 출력전류 및 축전지의 충/방전시의 충/방전 전압(DCV) 및 전류(DCA)를 공지된 AC센서회로(15) 및 DC센서회로(14)를 통해 획득하여 이를 상시 기록(Recording)한다. 더욱 상세하게는 메인 콘트롤라 유니트(11)는 축전지의 특성을 체크하는데 소요되는 시간 이외에는 전원장치계통의 전력품질 모니터링을 위하여 전원계통의 삼상전압(AC전압)과 삼상전류(AC전류)를 측정하여 분석하고 정상상태의 각 상의 실효값과 사고시의 각 상의 실효값 및 순시전압값을 메모리에 저장하는 일련의 동작을 수행하고 저장된 데이터들을 일정한 시각에 호스트 컴퓨터로 전송하고 내부에 내장된 리얼 타임 클럭타이머(RTC)에 의하여 전송시간을 판별하고 사고시간을 기록한다. 또한 획득된 데이터 값이 전압순시강하현상(sag) 및 정전이 발생한 경우와 같이 설정된 한정치(Limit값)를 벗어 나면 통신포트를 통해 원격 또는 호스트 PC 측으로 사고 정보를 보내는 기능을 수행한다.As described above, in order to ensure the reliability of the computer uninterruptible power supply device, the power supply (rectifier) of the wired / wireless communication network, and the storage battery used therein, the AC power is supplied to the communication equipment or the computer in the event of a power failure. It is necessary to constantly monitor the operating state of the emergency power supply 18, such as a UPS for supplying in an uninterrupted manner. To this end, the main controller unit 11 collects and computes data of each battery cell through the relay circuit group 4 to diagnose the battery state, and at the same time, the AC output voltage and output current of the emergency power supply unit 18 and The charge / discharge voltage (DCV) and the current (DCA) at the time of charging / discharging the battery are obtained through the known AC sensor circuit 15 and the DC sensor circuit 14 and recorded at all times. More specifically, the main controller unit 11 measures and analyzes three-phase voltage (AC voltage) and three-phase current (AC current) of the power supply system to monitor power quality of the power supply system, except for the time required to check the characteristics of the battery. It performs a series of operations of storing the effective value of each phase in normal state, the effective value and instantaneous voltage value of each phase in an accident, and transfers the stored data to the host computer at a certain time, and the internal real time clock timer ( The transmission time is determined by RTC) and the accident time is recorded. In addition, if the acquired data value is out of the set limit (Limit value) such as voltage sag and power failure, it transmits the accident information to the remote or host PC through the communication port.

정전류원회로(5)는 축전지의 임피던스에 의해 전압이 발생될 수 있도록 일정 크기의 정전류를 공급해 주는 역할을 하고 릴레잉회로군(4)은 다수의 축전지셀 중 메인콘트롤라 유니트(11)내에 설치된 MPU(11)에 의해 발생되는 선택(Select) 제어신호에 의해 하나의 축전지셀을 선택하고, MPU(11)는 정전류원회로(5)의 기동을 위해 16Khz로 진동하는 사각파 형태의 클록(Clock) 신호를 공급해 주고 정전류원회로(5)는 상기의 16Khz 클록을 받아 이를 분주하여 1Khz 정현파 형태의 교류 정전류가 만들어 지고 상기 정전류는 릴레잉회로군(4)의 릴레이를 통하여 선택된 축전지셀에 공급된다.The constant current source circuit 5 serves to supply a constant current of a predetermined size so that a voltage can be generated by the impedance of the battery, and the relaying circuit group 4 is an MPU installed in the main controller unit 11 among the plurality of battery cells. One battery cell is selected by a select control signal generated by (11), and the MPU 11 is a clock of a square wave type that vibrates at 16 kHz to start the constant current source circuit 5. The constant current source circuit 5 receives the 16Khz clock and divides it to generate an AC constant current in the form of a 1 kHz sine wave, and the constant current is supplied to the selected battery cell through a relay of the relay circuit group 4.

전술한 바와 같이 축전지셀의 내부임피던스 전압은 1mv이하의 아주 낮은 전압이므로 측정회로의 배선전압강하 및 충전시 리플전류에 의하여 상기 신호전압의 측정치에 영향을 받게 된다. 따라서 측정시 단자의 접촉저항 영향을(리드의 선 저항과 Plug의 접촉저항) 줄이기 위해 교류 4단자 측정법을 사용한다. 즉 정전류회로의 단자에서 교류전류(Is)를 축전지 셀에 입력시키고 축전지 내부임피던스의 전압강하를 높은 임피던스를 가진 도 4에 도시된 프리앰프회로(16) 내의 고임피던스 회로와 연결하고 리드선의 저항과 단자접촉저항에 의해 거의 전류가 흐르지 않도록 하여 전압강하가 발생하지 않도록 한다. 이러한 계측방법으로서 리드선 저항과 접촉저항의 전압강하를 작게 하여 접촉저항의 영향을 거의 받지 않도록 한다.As described above, since the internal impedance voltage of the battery cell is a very low voltage of 1mv or less, the measurement value of the signal voltage is affected by the drop in the wiring voltage of the measurement circuit and the ripple current during charging. Therefore, AC 4-terminal measurement is used to reduce the contact resistance of the terminals (lead wire resistance and plug contact resistance). That is, the terminal of the constant current circuit inputs an alternating current Is to the battery cell, and connects the voltage drop of the internal impedance of the battery with the high impedance circuit in the preamplifier circuit 16 shown in FIG. The current does not flow by the terminal contact resistance so that no voltage drop occurs. As such a measuring method, the voltage drop between the lead wire resistance and the contact resistance is made small so that it is hardly affected by the contact resistance.

한편 릴레잉회로군(4)을 거쳐 획득된 축전지셀의 임피던스 전압(이하 교류전압(Vis)으로 함)은 수mv정도의 미세한 신호로써 셀 단자전압(VDC)에 비하면 매우 미세한 크기(수천분의 1)에 해당되고 주위로부터 전자파 Noise가 많이 혼입되어 있으므로, 프리앰프(16)를 최적으로 설계하여 교류전압(Vis)만을 증폭하여 뽑아내야 할 필요가 있다. 또한 부동충전중에는 리플전류가 축전지에 유입되므로 축전지의 단자전압파형에는 리플전압이 대폭 함유되어 있다. 이와 같은 리플전압에는 충전장치의 정류방식에 따라 다르나 여러 차수의 고조파 리플을 포함하고 이중 대부분은 프리앰프회로(16)내에 설계된 밴드패스필터에 의해 필터 되어 제거될 수 있으나, 측정에 필요하는 임피던스전압(V1s)과 주파수밴드가 유사한 900~1140hz의 리플전압잡음은 필터링(제거)되지 못하고 임피던스전압 (Vis)신호에 합하여 통과되므로 임피던스 측정값에 심각한 영향을 주게 된다.On the other hand, the impedance voltage (hereinafter referred to as AC voltage) of the battery cell obtained through the relay circuit group 4 is a fine signal of several mv, which is very small compared to the cell terminal voltage (VDC) (thousands of Since it corresponds to 1) and a lot of electromagnetic noise is mixed from the surroundings, it is necessary to design the preamplifier 16 optimally and amplify and extract only the AC voltage Vis. In addition, since the ripple current flows into the battery during floating charging, the terminal voltage waveform of the battery contains a large amount of ripple voltage. The ripple voltage depends on the rectification method of the charging device, but includes harmonic ripples of various orders, most of which can be filtered out by a band pass filter designed in the preamplifier circuit 16, but the impedance voltage required for the measurement. Ripple voltage noise of 900 ~ 1140hz, similar in frequency band (V1s), is not filtered (rejected) and passes through the impedance voltage (Vis) signal, which seriously affects the impedance measurement value.

상기의 리플전압주파수중 고조파성분의 함유량은 전술한 바와 같이 충전기의 정류방식(상수)에 따라 차이는 있으나 삼상정류방식인 경우에는 상용전원 60hz의 기수배 리플주파수를 가지므로 900hz(15고조파),1020hz(17고조파),1140hz(19고조파)가 대부분 측정값에 중대한 영향을 미치게 된다. 즉 임피던스교류전압(V1s)크기에 수배의 고조파 리플전압이 혼합되어 MPU(11)의 입력단에 들어온 측정신호 전압파형은 도7 에서 보인 바와 같이 일정한 주기로 진동하는 형상이며 다수의 고조파를 함유한 리플전압 역시 또 다른 일정한 주기(Trp)를 갖는다.As described above, the content of harmonic components among the ripple voltage frequencies is different depending on the rectification method (constant) of the charger. However, in the three-phase rectification method, the power supply has a radix frequency of 60 Hz, which is 900 Hz (15 harmonics). 1020 hz (17 harmonics) and 1140 hz (19 harmonics) will have a significant impact on most measurements. That is, several times the harmonic ripple voltage is mixed with the impedance alternating voltage (V1s), and the measurement signal voltage waveform entering the input terminal of the MPU 11 vibrates at a constant cycle as shown in FIG. 7 and includes a plurality of harmonic ripple voltages. Also has another constant period (Trp).

도 7은 이와 같은 리플잡음전압이 포함된 전압신호로 부터 정전류원(5)에서 공급된 교류전류(Is)에 의하여 유기된 임피던스전압(V1s)의 참값을 얻을 수 있는 방안을 제시한다. 우선 첫 번째 구간( T1)에서는 정전류(Is)를 인가하지 않은 상태로 부동충전중에 있는 축전지셀의 충전리플에 의해 발생된 리플전압순시치(Vrp)를 측정하여 읽어 저장하고 저장된 전압순시치(Vrp)가 최저점에 도달되는 순간의 내부 고속 타이머/카운터 값(tmin1)과 다음의 최저점에 도달된 카운터 값(tmin2)을 읽고 이값의 차를 연산한다. 이 값이 상기 리플전압신호(Vrp)의 주기(Trp)에 해당되는 카운터값(trp)이며 이를 측정에 소요되는 기간은 최소 전술한 고조파 리플전압의 진동주기보다 한 사이클이상이 소요되며 수m초 정도이다.FIG. 7 shows a method for obtaining the true value of the impedance voltage V1s induced by the AC current Is supplied from the constant current source 5 from the voltage signal including the ripple noise voltage. First, in the first section T1, without measuring the constant current Is, the ripple voltage instantaneous value (Vrp) generated by the charging ripple of the battery cell during floating charging is measured, read and stored, and the stored voltage instantaneous value (Vrp). The difference between this value is read by reading the internal high speed timer / counter value tmin1 and the counter value tmin2 reaching the next lowest point at the moment when) reaches the lowest point. This value is a counter value trp corresponding to the period Trp of the ripple voltage signal Vrp, and the time required for measurement thereof is at least one cycle longer than the above-described oscillation period of the harmonic ripple voltage and is several m seconds. It is enough.

상기에서 저장된 전압 순시치(Vrp)는 1사이클 MPU(11)내부의 메모리(쉬프트 레지스터)에 저장되고 이를 쉬프트시키면 항상 최근의 데이터로 갱신된다. △T시간이후 정전류원(Is)이 기동되어 정전류(Is)가 공급되고,두 번째 구간(T2)에서 내부카운터값이 최저점(tmin1)에 도달된 이후 N번째 주기에 해당된 값(trp)으로 증가되는 순간에 인터럽트가 걸려 인터럽트 프로그램이 수행되고, 이미 메모리에 저장된 한 사이클 리플전압출력(Vrp)과 D/A변환기를 통하여 들어오는 리플이 포함된 교류전압순시(Vrp+V1s)값을 읽어 상기 두 순시값의 차 ((Vrp+ V1s)- Vrp)를 계산하여 이 값으로 부터 리플전압의 영향을 받지 않는 임피던스전압(V1s)값을 얻을 수 있게 된다. 상기에서는 최저점을 측정하여 주기(trp)를 연산하는 방법을 제시하고 있으나, 파형최고점을 이용하여 연산할 수도 있으며 상기 단계는 모두 임피던스연산 과정에서 수행된다.The stored voltage instantaneous value Vrp is stored in a memory (shift register) inside the 1-cycle MPU 11 and is always updated with the latest data. After ΔT time, the constant current source Is is started to supply the constant current Is, and after the internal counter value reaches the lowest point tmin1 in the second section T2, it reaches the value trp corresponding to the Nth cycle. The interrupt program is executed at the moment of increase, and the interrupt program is executed and the AC voltage instantaneous voltage (Vrp + V1s) including the ripple voltage output (Vrp) already stored in the memory and the ripple coming through the D / A converter is read. By calculating the difference between the instantaneous values ((Vrp + V1s)-Vrp), the impedance voltage (V1s) which is not affected by the ripple voltage can be obtained from this value. In the above, a method of calculating the period trp by measuring the lowest point is presented, but it may be calculated using the waveform highest point, and the above steps are all performed in the impedance calculation process.

또한 축전지의 내부임피던스 측정을 위하여 도 4의 정전류원회로(5)에 의해 공급되는 교류 정전류의 크기가 일정하므로 축전지의 열화 정도나 용량크기에 따라 단자전압에서 측정된 축전지의 내부임피던스에 의한 교류 전압신호의 크기가 매우 가변적이게 된다. 즉, 한 가지 증폭이득 배율로 상기의 교류 전압신호를 증폭할 경우, 상기 측정전압의 크기가 작은 경우에는 메인 콘트롤라 유니트(11)의 입력단자로 출력되는 데이터의 크기도 매우 작아져 정밀도가 떨어지며 상기 측정전압이 큰 경우에는 메인 콘트롤라 유니트(11)의 입력 전압 범위를 벗어나 소손 및 동작 이상 등을 유발할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 12에 도시된 바와 같이 서로 다른 증폭이득 배율을 갖는 증폭기(50-1, 50-5, 5-10, 50-50)를 병렬로 연결하고 이의 출력을 아날로그 스위치(Analog Switch)와 같은 신호 선택기의 입력에 입력시켜 증폭이득 배율을 상기의 교류 전압신호(Vis)의 크기에 따라 선택하도록 한다.In addition, since the magnitude of the AC constant current supplied by the constant current source circuit 5 of FIG. 4 is constant for measuring the internal impedance of the battery, the AC voltage due to the internal impedance of the battery measured at the terminal voltage according to the degree of deterioration or capacity of the battery. The magnitude of the signal becomes very variable. That is, when amplifying the AC voltage signal with one amplification gain magnification, when the magnitude of the measured voltage is small, the size of the data output to the input terminal of the main controller unit 11 is also very small and the precision is lowered. If the measured voltage is large, it may cause burnout and operation abnormality out of the input voltage range of the main controller unit 11. To solve this problem, as shown in FIG. 12, amplifiers 50-1, 50-5, 5-10, and 50-50 having different amplification gain ratios are connected in parallel and their outputs are analog switches (Analog). The amplification gain magnification is inputted to the input of a signal selector such as a switch so as to be selected according to the magnitude of the AC voltage signal Vis.

도 12는 일 실시예로서 x1, x5, x10, x50의 4가지 증폭이득 배율을 갖는 증폭기(50)를 구비한 경우이다. 측정된 교류 전압신호(Vis)의 크기에 따라 적절한 증폭이득 배율을 가진 증폭기(50-1, 50-5, 50-10, 50-50)를 선택하는 방법은 다음과 같다. 상기 증폭기의 원만한 동작을 위해서는 적정한 범위내의 입력신호를 공급해야 하며 상기 증폭기에 의해 증폭된 출력신호의 크기가 동작전압의 크기보다 큰 경우는 증폭기의 증폭이득 배율에 비례하여 입력 신호를 증폭시키지 못하고 동작전압으로 한정되는 증폭기 포화현상(Saturation)이 발생한다는 것은 공지된 사실이다. 따라서 적절한 증폭이득 배율을 가진 증폭기를 선택하기 위해 먼저 가장 큰 증폭이득 배율을 가진 증폭기를 선택하고 입력된 전압 값에 의해 증폭기 출력신호가 포화되면 차례로 다음의 작은 증폭이득 배율의 증폭기를 선택하여 적정 범위의 메인 콘트롤라 유니트(11)의 입력 전압 범위가 취하여 질 수 있도록 한다. 반대로 입력된 데이터가 매우 작은 경우는 차례로 다음의 큰 증폭이득 배율을 갖는 증폭기로 변경하여 선택하게 된다. 따라서 임피던스 연산시, 적절한 배율을 가진 증폭기가 선택되는 것이며 이러한 일련의 사상적 개념을 가지고 동작하는 방법을 자동스케일선택 (auto scaling)으로 명시한다.12 illustrates an example in which an amplifier 50 having four amplification gain magnifications of x1, x5, x10, and x50 is provided. The method of selecting the amplifiers 50-1, 50-5, 50-10, 50-50 having the appropriate amplification gain ratio according to the magnitude of the measured AC voltage signal Vis is as follows. For smooth operation of the amplifier, an input signal within an appropriate range must be supplied. If the magnitude of the output signal amplified by the amplifier is greater than the magnitude of the operating voltage, the input signal cannot be amplified in proportion to the amplification gain ratio of the amplifier. It is well known that amplifier saturation, which is limited to voltage, occurs. Therefore, in order to select an amplifier with the proper gain gain ratio, first select the amplifier with the largest gain gain ratio, and when the amplifier output signal is saturated by the input voltage value, select the amplifier with the next small gain gain ratio in order. The input voltage range of the main controller unit 11 of the can be taken. On the contrary, if the input data is very small, it is changed to an amplifier having the next large amplification gain magnification. Therefore, when calculating impedance, an amplifier with appropriate magnification is selected, and the method of operating with this series of ideological concepts is specified by auto scaling.

도 8은 3조의 릴레잉회로군을 상호 병렬로 연결하는 일 실시 예이며 도 9는 메인 콘트롤라 유니트와 릴레잉회로군의 기능별 연결도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이 릴레잉회로군은 각각 16개(조합)의 릴레이조합으로 구성되며 각 군에는 정전류공급(Xna), 전압센싱(Xnb), 온도센싱(Xnc), 비중센싱용(Xnd) 릴레이를 각각 가지고 있다. 다수의 셀 중 특정 셀을 선택하기 위하여 MPU(11)로부터 선택(Select) 제어신호를 받아 해당군의 릴레이를 동작시키는 데 선택(Select) 제어신호는 6비트로 이루어져 있으며 이를 디코딩하여 다수군의 특정 릴레이를 용이하게 선택할 수 있도록 구성한다.FIG. 8 is an embodiment in which three sets of relay circuit groups are connected in parallel with each other, and FIG. 9 shows a functional diagram of a main controller unit and a relay circuit group. As shown in FIG. 8, the relay circuit group includes 16 relay combinations, and each group includes constant current supply (Xna), voltage sensing (Xnb), temperature sensing (Xnc), and specific gravity sensing (Xnd). ) Each has a relay. In order to select a specific cell among a plurality of cells, a select control signal is received from the MPU 11 to operate a relay of a corresponding group. The select control signal is composed of 6 bits and decoded to decode the specific relay. Configure so that you can easily select.

다수의 셀 중 특정 셀을 선택하기 위해 사용되어지는 선택(Select)제어신호의 동작과정에 대하여 도 9에 도시된 실시 예를 통해 상세하게 설명한다. 보통 산업체의 축전지시스템은 12셀, 24셀, 36셀로 구성되고 운영되고 있는바 회로실장편의 및 경제성을 고려하여 실시 예에서는 6비트로 이루어진 선택 제어신호를 사용하여 최대 48개의 릴레이를 선택하고 있다. 우선 MPU(11)에서 발생된 6비트의 선택 제어신호 중 2비트신호를 4비트 디코더회로(MUX)의 입력회로단자 G1, G2에 입력하여 각각 16개의 릴레이로 구성된 3조의 릴레잉회로조합 중 마스터조합(4-1), 제1 슬레이브회로조합(4-2), 제2 슬레이브회로조합(4-3)을 택일하고, 상기 6비트의 선택 제어신호중 나머지 4비트를 디코더회로(MUX)의 입력단자(D0,D1,D2,D3)에 인가한다. 상기 디코더회로(MUX)는 N개의 입력신호를 통해 2N의 선택신호를 출력할 수 있는 회로로 하나의 집적 회로(IC)로 실현될 수도 있다. 본 실시 예에서는 4개의 입력신호(D0~D3)가 사용되므로 16개의 출력 신호가 발생되고 상기 디코더회로(MUX)에 의해 선택된 출력신호는 이미 선택된 릴레이 조합내의 릴레이 16개중 트랜지스터 증폭기(TR Array)를 통하여 한 개의 릴레이를 선택하여 동작시키게 된다. 이와같이 메인 콘트롤라 유니트(11)는 6비트 선택 제어신호로써 48개의 릴레이 중 한(조)개의 릴레이만을 동작시켜 다수의 셀중 하나의 셀만을 선택하게 될 수 있는 것이다. 또한 릴레이 동작 중 발생할 수 있는 노이즈에 의해 동시에 한조 이상의 릴레이가 동작되는 것을 방지하기 위하여 디코더회로(MUX)의 입/출력 단에 저항을 연결하여 노이즈 영향을 최소화하고 상기 릴레이 구동용 전원(+12V)을 MPU(11)의 지령에 의해 On-Off 하도록 하여 릴레이소손을 방지할 수 있다. 상기의 마스터조합(4-1)과 각 슬레이브조합(4-2, 4-3) 회로는 동일회로 구조로 되어 있으므로 이들을 3단으로 상하로 겹쳐 좁은 공간에도 경제적으로 용이하게 설치할 수 있다.An operation of a select control signal used to select a specific cell among a plurality of cells will be described in detail with reference to the embodiment shown in FIG. 9. In general, the battery system of an industry consists of 12 cells, 24 cells, and 36 cells, and in consideration of convenience and economics of circuit mounting, the embodiment selects a maximum of 48 relays using a 6-bit selection control signal. First of all, a 2-bit signal among the 6-bit selection control signals generated by the MPU 11 is input to the input circuit terminals G1 and G2 of the 4-bit decoder circuit (MUX), and the master of the three relay circuit combinations consisting of 16 relays, respectively. The combination 4-1, the first slave circuit combination 4-2, and the second slave circuit combination 4-3 are alternatively selected, and the remaining 4 bits of the 6-bit selection control signal are input to the decoder circuit MUX. To terminals D0, D1, D2, and D3. The decoder circuit MUX is a circuit capable of outputting 2N selection signals through N input signals, and may be realized as one integrated circuit IC. In the present embodiment, since four input signals D0 to D3 are used, 16 output signals are generated, and the output signal selected by the decoder circuit MUX converts a transistor amplifier (TR Array) of 16 relays in the relay combination that is already selected. One relay is selected and operated. As such, the main controller unit 11 may select only one cell of a plurality of cells by operating only one (group) of 48 relays as a 6-bit selection control signal. In addition, in order to prevent one or more sets of relays from being operated simultaneously due to noise that may occur during relay operation, a resistor is connected to the input / output terminals of the decoder circuit MUX to minimize noise effects and the relay driving power supply (+ 12V) Can be turned on and off by the command of the MPU 11 to prevent relay burnout. Since the master combination 4-1 and the slave combinations 4-2 and 4-3 have the same circuit structure, the master combination 4-1 and the slave combination 4-2 and 4-3 can be easily and economically installed in a narrow space by stacking them in three stages.

도 4에 도시된 정전류원회로(5)에 의해 공급되는 정현파 교류 정전류는 도 4 에 도시된 메인 콘트롤라 유니트(11)내의 MPU에 의해 만들어지는 16Khz 클록을 받아 이를 분주하여 1Khz 정현파 형태의 교류 정전류를 공급함은 앞서 설명한바 있다. 상기 정현파 정전류의 주파수를 1Khz로 설정함을 상세히 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 축전지셀의 교류전류에 대한 등가회로는 저항, 인덕턴스, 커패시턴스( R―L―C)성분의 직렬회로로 등가 화될 수 있음이 입증되어 있으며, 상기 임피던스 성분 중 부동충전 사용에 따라 열화가 진행되는 양극판의 격자체 부식 또는 전해액의 감소의 요소에 가장 상관관계가 높다고 생각되는 저항(R)성분만을 측정하여야 함도 이미 공지된 바이다. 밀폐형 연축전지에 교류의 측정전류를 흘릴 경우에 축전지의 단자 간에 발생하는 교류전압파형은 주파수가 높을수록 L성분에 따른 전압의 위상이 전류의 위상보다 빠르고 주파수가 낮을수록 C성분에 의한 전류의 위상이 전압의 위상보다 지연되는 경향이 있다. 따라서 위상이 거의 일치할 수 있는 공진점의 주파수 범위(60-1000Hz)의 정현파 정전류를 생성하여 축전지셀에 공급함으로써 인덕턴스, 커패시턴스 성분을 제외한 내부저항 성분만에 의한 교류전압이 측정될 수 있도록 한다. 또한 축전지의 계면저항 역시 측정시 인가하는 정현파 교류 정전류의 주파수 크기에 따라 달라지는 이온저항이다. 측정주파수가 1Khz인 경우에는 계면저항이 커패시턴스 성분에 의한 임피던스에 비해 매우 작게 되어 이를 무시할 수 있게 되어 용액저항과 전기이중층 용량 커패시터의 직렬회로로 등가화 될 수 있다. 따라서 축전지셀에 1Khz의 정현파 교류 정전류를 흘리면 양극간에 정현파 전압파형이 유기되고 상기 정현파 정전류파형(Is)과 정현파 전압파형(Vis) 및 상기 두 파형의 위상차를 측정하면 내부저항에 의해서만 생성되는 전압성분만을 산출할 수 있고 이로써 정확한 축전지 내부저항의 계산이 가능하게 되는 것이다.The sinusoidal AC constant current supplied by the constant current source circuit 5 shown in FIG. 4 receives a 16KHz clock generated by the MPU in the main controller unit 11 shown in FIG. The supply box has been described above. The frequency of the sinusoidal constant current is set to 1 kHz in detail as follows. In general, the equivalent circuit for the AC current of the battery cell has been proved to be equivalent to the series circuit of the resistance, inductance, and capacitance (R-L-C) components, and deterioration proceeds according to the use of floating charge among the impedance components. It is also already known to measure only the resistance (R) component that is considered to be most correlated to the factor of lattice corrosion or reduction of electrolyte of the positive electrode plate. The AC voltage waveform generated between the terminals of the battery when an AC measurement current flows through the sealed lead-acid battery is characterized by the fact that the higher the frequency, the phase of the voltage according to the L component is faster than the phase of the current, and the phase of the current by the C component There is a tendency to be delayed than the phase of this voltage. Thus, the resonance point can be nearly in phase By generating a sinusoidal constant current in the frequency range of (60-1000Hz) and supplying it to the battery cell, the AC voltage by only the internal resistance component excluding inductance and capacitance components can be measured. In addition, the interfacial resistance of a battery is also an ion resistance that depends on the frequency of the sinusoidal AC constant current applied during measurement. If the measurement frequency is 1Khz, the interface resistance is very small compared to the impedance due to the capacitance component, so that it can be ignored and can be equivalent to the series circuit of the solution resistance and the electric double layer capacitor. Therefore, when a 1 kHz sine wave AC constant current flows through the battery cell, a sinusoidal voltage waveform is induced between the anodes, and the sine wave constant current waveform (Is), the sine wave voltage waveform (Vis), and the voltage component generated only by internal resistance when the phase difference between the two waveforms are measured. Bay can be calculated, which allows accurate calculation of battery internal resistance.

또한 도 4에 도시된 정전류원회로(5)에 의해 공급되는 정현파 교류 정전류의 크기는 알칼리 전지나 망간전지인 경우 수십㎃가 적정하며 수백AH 대용량의 납축전지인 경우 내부저항이 1m옴 이하이므로 가능한 한 큰 전류를 인가하여야 내부 임피던스전압(Vis)이 유기되어 잡음으로부터 전압신호파형을 정확히 뽑아낼 수 있다. 본 발명에서는 일 실시예로서 0.5m옴의 내부 임피던스 저항성분을 가진 축전지양극간에 0.5mv~1.0mv의 전압신호를 얻기 위하여 1~2A peak의 정전류가 사용될 수 있다.In addition, the size of the sine wave AC constant current supplied by the constant current source circuit 5 shown in FIG. When a large current is applied, the internal impedance voltage Vis is induced to accurately extract the voltage signal waveform from the noise. In one embodiment of the present invention, a constant current of 1 to 2 A peak may be used to obtain a voltage signal of 0.5 mv to 1.0 mv between a battery anode having an internal impedance resistance of 0.5 m ohms.

상기 설명한 바와 같은 동작을 위한 정전류원회로(5)의 기능별 블록도를 도 10에 도시하고 있다. 메인 콘트롤러 유니트 내의 MPU(11)로부터 MPU의 기본클록과 동기된 클록(예로써16KHz)을 입력 받아 포토커플러(30)을 통해 절연시키고 상기 MPU의 기본동작 클록을 분주하여 공지의 진폭조절이 가능한 정현파발생회로(33)를 통하여 기준 주파수(예로써 1Khz)를 가진 완전한 교류정현파형을 얻게 된다.A block diagram for each function of the constant current source circuit 5 for the operation as described above is shown in FIG. A sine wave capable of receiving a known amplitude control by receiving a clock (for example, 16 KHz) synchronized with the MPU basic clock from the MPU 11 in the main controller unit through the photocoupler 30 and dividing the basic operation clock of the MPU. The generator circuit 33 obtains a complete AC sine wave with a reference frequency (eg 1 Khz).

상기 정현파 기준 클록은 전술한 바와 같이 MPU(11)로부터 MPU의 기본동작 클록을 분주하며 따라서 MPU(11)의 기본동작 클록과 정현파주파수가 동기되므로 내부임피던스에 관련된 특성 데이터의 연산시 정현파 교류정전류(Is) 및 축전지 셀의 내부임피던스에 의해 발생되는 교류전압(Vis)의 위상차를 정확히 측정할 수 있고 정전류원 주파수변동에 의한 오차를 줄일 수 있는 수단을 용이하게 확보할 수 있게 되는 것이다.The sinusoidal reference clock divides the MPU 11's basic operation clock from the MPU 11 as described above, and thus the sine wave AC constant current in the calculation of characteristic data related to the internal impedance since the basic operation clock of the MPU 11 is synchronized with the sinusoidal frequency. Is) and it is possible to accurately measure the phase difference of the AC voltage (Vis) generated by the internal impedance of the battery cell and to easily secure a means for reducing the error caused by the constant current source frequency variation.

정전류출력을 공급하기 위하여 출력전류의 궤환치(If)인 출력전류 궤환신호를 CT와 같은 변류기(41)를 통해 절연한 후 연산증폭기로 구성된 정류평활회로(42)에서 직류 궤환신호로 바꾸고 차동 기능을 수행하는 연산증폭기(31)에서 전류 설정치(43)와 출력전류 궤환치와의 차(-)를 구한 후 이를 적분(버퍼)회로(32)를 통해 정현파발생회로(33)의 진폭조절단자(10)에 입력시킴으로써 정전류 공급이 가능토록 한다. 또한 측정 중에 전지의 특성 및 수명에 영향을 주지 않고 측정치의 해상도를 높이기 위해서는 축전지에 영향을 주지 않는 범위한도 이내의 최대전류를 축전지에 공급하되 측정에 필요한 시간을 줄이기 위하여 과도현상(over shoot)이 없는 안정된 전류를 발생시켜야 할 필요가 있다. 이를 위하여 MPU(11)에서 정전류원 기동(start)시 발생된 상기 정현파 기준 클록 신호(CLK)를 저항(R) 및 콘덴서(C) 및 버퍼회로로 구성된 적분회로로 적분하면 RC시정수에 의해 기동초기부터 서서히 상승하는 소프트스타트(soft-start) 신호(SS)를 생성할 수 있고. 상기 소프트스타트(soft-start) 신호를 차동기능을 수행하는 연산증폭기(31)의 출력단자에 다이오드를 통해 접속시키면 정전류원회로를 기동하기 위해 정현파 기준 클록 신호(CLK)가 발생되는 초기과정 동안에는 차동기능을 수행하는 연산증폭기(31) 출력이 발생되더라도 소프트스타트(soft-start) 신호(SS)가 상기연산증폭기(31) 출력보다 작게 되므로 소프트스타트 신호(SS)가 우선적으로 정현파발생회로의 진폭조절단자⑩에 입력되어 오버슈트없이 10m초 이내와 같은 빠른 시간내에 정현파 전류파형의 정상상태화가 가능하게 되는 것이다. 또한 상기의 방법에 의해 얻어진 차동기능을 수행하는 연산증폭기(31)의 출력신호인 교류정현파형(신호)은 과도응답을 개선하기 위하여 출력전류의 일부와 합하여 B급 증폭회로(35)에 입력되어 증폭된다.In order to supply the constant current output, the output current feedback signal which is the feedback value (If) of the output current is insulated through the current transformer 41 such as CT, and then converted into the DC feedback signal in the rectification smoothing circuit 42 composed of the operational amplifier and the differential function. After calculating the difference (-) between the current set value (43) and the output current feedback value in the operational amplifier 31 to perform the amplitude control terminal of the sinusoidal wave generator circuit (33) through the integral (buffer) circuit (32) 10) to enable constant current supply. In addition, in order to increase the resolution of the measured value without affecting the battery's characteristics and lifespan during measurement, the overshoot may be applied to supply the battery with the maximum current within the limit that does not affect the battery. There is a need to generate a stable current. To this end, when the sine wave reference clock signal CLK generated at the start of the constant current source in the MPU 11 is integrated into an integrated circuit composed of a resistor R, a capacitor C, and a buffer circuit, it is started by an RC time constant. Generate a soft-start signal (SS) that rises slowly from the beginning. When the soft-start signal is connected to the output terminal of the operational amplifier 31 which performs the differential function through a diode, the differential signal is generated during the initial process of generating the sinusoidal reference clock signal CLK to start the constant current source circuit. Even if the output of the operational amplifier 31 which performs a function is generated, the soft-start signal SS becomes smaller than the output of the operational amplifier 31, so that the soft-start signal SS preferentially adjusts the amplitude of the sinusoidal wave generation circuit. It is possible to normalize the sinusoidal current waveform within a short time, such as within 10m seconds, without being input over the terminal. In addition, an AC sine wave (signal), which is an output signal of the operational amplifier 31 that performs the differential function obtained by the above method, is input to the class B amplifier circuit 35 in combination with a part of the output current to improve the transient response. Is amplified.

도 11은 정전류원신호(Is)의 B급 전류 증폭회로 상세도이다. 상기 신호(Is)는 2차측이 2개로 분리되고 역 결선된 권선을 가진 고주파신호 트랜스(T2)에서 각각 180도 위상이 반전되어 최종적으로 정현파(sine파) 및 이와 위상이 반전된 코사인파(cos파)의 신호를 얻게 된다. 상기 2개의 신호는 연산증폭기(U9A, B)를 거쳐 1차권선의 중앙tap이 전원의 양극(+)에 연결되고 권권의 시작점과 끝점이 각각 NPN트랜지스터(Q3,Q4)의 컬렉터에 연결된 출력변압기(TM1)로 구성된 B급 증폭회로의 베이스단자에 인가되어 증폭된다. 증폭된 정현파출력은 축전지의 임피던스측정에 사용될 전류원(source)로써 상기 중앙tap을 가진 출력변압기(TM1)에 의해 절연되어 커플링콘덴서(Cdc)를 거쳐 도 9에 도시된 릴레잉회로군(4-1,4-2, 4-3)에 즉시 공급된다. 상기와 같은 동작을 통해 축전지 셀의 내부임피던스 측정을 위한 전류가 만들어지며 이는 축전지 내부임피던스가 아주 적어 단락된 부하와 유사한 경우라도 일정크기의 전류가 흐를 수 있도록 제어되는 것이다. 커플링콘덴서(Cdc)에서 축전지 단자전압(VDC)과 정전류원은 전기적으로 간섭을 받지 않게 된다.11 is a detailed view of the class B current amplifier circuit of the constant current source signal Is. The signal Is is a sine wave and a cosine wave whose phase is inverted by 180 degrees in the high frequency signal transformer T2 having the secondary side separated into two and having the reverse wiring. Par) signal. The two signals are output transformers connected through the operational amplifiers U9A and B, the center tap of the primary winding is connected to the positive pole of the power supply, and the start and end points of the winding are connected to the collectors of the NPN transistors Q3 and Q4, respectively. Amplified by being applied to the base terminal of the class B amplifier circuit composed of (TM1). The amplified sine wave output is a current source to be used for impedance measurement of the battery, is insulated by the output transformer TM1 having the center tap, and is connected to the relay circuit group shown in FIG. 9 through a coupling capacitor Cdc. 1,4-2, 4-3) is supplied immediately. Through the above operation, a current for measuring the internal impedance of the battery cell is generated, which is controlled to allow a certain amount of current to flow even when the internal impedance of the battery is very small and similar to a shorted load. In the coupling capacitor Cdc, the battery terminal voltage VDC and the constant current source are not electrically interrupted.

상기 설명한 일련의 사상적 개념에 의해 동작되어 측정된 비상전원 시스템의 축전지 셀에 대한 기초 데이터와 비상전원 시스템에 연결된 전원계통의 전력품질 모니터링을 위해 측정된 데이터는 도 4에 도시된 메인 콘트롤러 유니트(11)내의 MPU에 의해 내부 메모리에 저장되고 축전지 열화정도를 진단하며 비상전원 시스템의 전원계통에 대한 각상의 실효 값과 사고시의 각상의 실효값 및 순시전압값 연산하고 저장된 데이터들을 통신 포트를 통해 외부로 전송하고 내부에 내장된 리얼 타임 클록타이머(RTC)에 의하여 전송시간을 판별하고 사고시간을 기록하고 통신포트를 통해 원격 또는 호스트 PC 측으로 사고 정보를 보내는 기능이 수행된다. 또한 측정된 축전지 온도, 축전지셀 전압, 충·방전 전압·전류 등과 같은 축전지의 특성데이터 및 이를 기초로 하여 계산된 축전지의 고유 내부저항을 비상전원(품질) 감시진단시스템에 구비된 LCD와 같은 외부 출력 장치를 통해 나타내며, 키패드와 같은 외부 입력 장치에 의해 각종 데이터나 명령이 입력되며 상기 계산된 축전지 내부 저항의 크기에 의해 미리 설정된 열화기준 알고리즘의 프로그램이 가동되어 셀의 상태가 파악되고, 노화가 많이 진행된 셀의 정보에 대해서 시각(경고등) 및 청각(Beep음) 그리고 통신 매체를 통해 원격지의 관리자 및 상황실에 이상 유무를 알리게 된다. 이러한 MPU의 일련의 동작은 프로그램화된 소프트웨어 알고리즘에 의해 수행되고 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.The basic data for the battery cells of the emergency power system and the measured data for monitoring the power quality of the power system connected to the emergency power system measured by the series of ideological concepts described above are measured by the main controller unit 11 shown in FIG. It is stored in internal memory by MPU and diagnoses the deterioration degree of battery, calculates the effective value of each phase for power system of emergency power system, the effective value and instantaneous voltage value of each phase in case of accident, and saves the data to outside through communication port. Transmit and determine the transmission time by recording the internal real time clock timer (RTC), record the accident time and send the accident information to the remote or host PC through the communication port. In addition, the characteristic data of the battery such as the measured battery temperature, battery cell voltage, charge / discharge voltage, current, etc., and the intrinsic internal resistance of the battery calculated on the basis of the battery, the external power such as an LCD provided in the emergency power (quality) monitoring diagnosis system. Displayed through an output device, various data or commands are inputted by an external input device such as a keypad, and a program of a deterioration reference algorithm preset by the calculated internal resistance of the battery is operated to determine a state of a cell and to prevent aging. The information of the cell which has been advanced is informed to the remote manager and the situation room through the visual (warning light), hearing (beep sound) and communication media. This series of operations of the MPU is performed by a programmed software algorithm and described in detail as follows.

상기의 소프트웨어 알고리즘은 메인 프로그램과 타이머 인터럽트 프로그램으로 구성되어 있다. 메인 프로그램은 우선순위가 낮은 프로그램으로 외부입력장치 처리, 외부출력장치 처리, 통신, 축전지 셀의 임피던스 연산 등 엄격한 프로그램 수행 시간의 제약이 요구되지 않는 기능이 구현되어 수행되며 타이머 인터럽트 프로그램은 도해 4에 도시된 정전류원회로(5)의 제어, 릴레잉회로군(4)의 동작, AC 센서회로(15) 및 DC 센서회로(14)에 의해 측정되는 비상전원 시스템의 전원계통 측정 데이터 획득, 비상전원 시스템의 축전지 셀의 감시/진단을 위한 축전지 온도, 축전지셀 전압, 충·방전 전압·전류, 축전지 내부임피던스에 의한 교류전압의 데이터 획득 등 정해진 시간 내에 일련의 동작이 완료되어야 하는 기능이 구현된다.The software algorithm is composed of a main program and a timer interrupt program. The main program is a low-priority program that implements functions that do not require strict program execution time constraints such as external input device processing, external output device processing, communication, and battery cell impedance calculation. Control of the constant current source circuit 5 shown, operation of the relay circuit group 4, acquiring power system measurement data of the emergency power system measured by the AC sensor circuit 15 and the DC sensor circuit 14, emergency power A function that requires a series of operations to be completed within a predetermined time such as battery temperature, battery cell voltage, charge / discharge voltage and current for acquiring and monitoring the battery cell of the system, and ac data obtained from the battery internal impedance.

도 13-1은 메인 프로그램과 타이머 인터럽트 프로그램이 수행되는 방법을 개념적으로 도시한 것으로 메인 프로그램이 수행(120)되고 타이머 인터럽트 프로그램이 일정한 시간 간격으로 주기적으로 수행(121)되며 상기 인터럽트 프로그램의 수행이 완료된 후 다시 메인 프로그램이 복귀하여 연속적으로 수행(123)됨을 알 수 있다.13-1 conceptually illustrates how the main program and the timer interrupt program are performed. The main program is executed 120, the timer interrupt program is periodically performed 121 at regular time intervals, and the execution of the interrupt program is performed. After completion, it can be seen that the main program returns to execution 123 continuously.

신뢰성이 있는 축전지 셀의 내부 임피던스 측정을 위해 도 4에 도시된 정전류원회로(5)는 수 Khz의 높은 주파수로 진동하는 정현파 정전류를 발생하고 이는 상기 주파수와 동일한 주파수의 임피던스 전압을 발생시킨다는 것을 이미 설명한 바 있다. 이처럼 높은 주파수의 임피던스 전압을 타이머 인터럽트 프로그램 내에서 손실없이 획득하기 위해 임피던스 전압 파형을 획득하는 기능을 수행하는 순번의 타이머 인터럽트 프로그램의 수행단계에서는 도 13-1 도시된 바와 같이 메인프로그램내에서 손실없이 획득하기 위해 임피던스 전압 파형을 획득하는 기능을 수행하는 순번의 타이머 인터럽트 프로그램의 수행단계에서는 도 13-1 도시된 바와 같이 메인프로그램으로 복귀에서 리턴하지 않고 계속 수행(124)하게 된다. 상세하게는 비상전원 시스템의 전원계통의 입력 교류 파형, 직류 파형, 온도 등을 획득하기 위한 순번의 타이머 인터럽트 프로그램에서는 이들 정보의 획득 후 메인 프로그램으로 리턴하고 해당 순번의 인터럽트 발생되기 직전까지 수행된 메인 프로그램 이후를 연속적으로 수행한다. 임피던스 전압파형의 획득을 위한 타이머 인터럽트 프로그램의 수행은 높은 주파수를 가지는 임피던스 전압파형의 획득에 있어 메인 프로그램으로 복귀하지 않고 계속적으로 타이머 인터럽트 프로그램을 수행하여 빠른 속도로 임피던스 전압파형을 획득함으로서 데이터의 유효성을 높이고 동시에 비상전원 시스템의 전원계통의 감시를 위한 데이터도 주기적으로 획득하여 데이터의 연속성을 보장하고 손실이 없도록 하는 것이다.In order to measure the internal impedance of a reliable battery cell, the constant current source circuit 5 shown in FIG. 4 generates a sinusoidal constant current oscillating at a high frequency of several Khz, which has already generated an impedance voltage of the same frequency as that frequency. As explained. In order to perform the function of acquiring the impedance voltage waveform in order to acquire the impedance voltage of the high frequency without loss in the timer interrupt program, the loss is not lost in the main program as shown in FIG. 13-1. In the execution of the sequence timer interrupt program that performs the function of acquiring the impedance voltage waveform to acquire, as shown in FIG. 13-1, the execution continues without returning from the return to the main program (124). In detail, the timer interrupt program for obtaining the input AC waveform, DC waveform, temperature, etc. of the power system of the emergency power system returns to the main program after acquiring this information, and the main program is executed until immediately before the corresponding interrupt is generated. Run continuously after the program. The execution of the timer interrupt program for acquiring the impedance voltage waveform is performed by obtaining the impedance voltage waveform at high speed by continuously executing the timer interrupt program without returning to the main program in acquiring the impedance voltage waveform having the high frequency. In addition, the data for monitoring the power system of the emergency power system is also periodically acquired to ensure the continuity of the data and to prevent loss.

도 13-2는 메인 프로그램의 동작 순서를 설명하기 위한 순서도를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 메인 컨트롤 유닛(11)내의 MPU에서는 전원이 ON되면 보조 Power Supply(10)로부터 전원을 공급받게 되며, 메인 프로그램을 수행하게 되며 먼저 프로그램 초기화(131) 과정을 거쳐, 비상전원 시스템(18) 및 축전지셀(3)을 점검할 수 있는 준비를 한 후. 키패드와 같은 외부 입력 장치의 입력 여부를 검사(132)한다. 만약 외부 입력이 발생하게 되면 입력된 데이터가 진단시스템의 파라미터인지를 검사(133)하여 파라미터로 판단되면 해당 파라미터를 설정(134)하고 아닐 경우 통신포트를 통해 진단시스템과 외부 시스템간의 데이터 전송을 위한 명령인지를 검사(135)하고 명령으로 판단되면 데이터 전송 변수를 설정(136)한다. 그 후 데이터 전송 변수가 설정되어 있는지를 검사(137)하고 설정되어 있는 경우 데이터를 전송(138)하고 전송할 데이터가 남았는지를 확인(139)하여 모두 전송되었으면 데이터 전송 변수의 설정을 해제(140)한다. 데이터 전송은 데이터의 사이즈가 클 경우에는 한번에 모든 데이터를 전송하지 않고 데이터를 일정 분량으로 나누어 전송하며 메인 루프로 복귀하여 다른 프로그램이 수행할 수 있게 한다. 복귀 후 외부 시스템으로부터 데이터 전송을 요청이 있었는지를 검사(141)하여 요청이 있었다면 데이터 전송 변수가 설정(142)하여 다음번 메인 프로그램 실행시 데이터를 전송한다. 마지막으로 타이머 인터럽트에 의해 획득된 축전지 셀의 측정 데이터를 기초로 내부 임피던스를 연산해야 하는지를 검사(143)하여 내부 임피던스 연산 변수가 설정이 되어 있다면 임피던스 연산 프로그램(144)에 의해 이를 계산하고 상기 계산된 임피던스를 저장(145)한 후 내부 임피던스 연산 변수의 설정을 해제(146)한다. 상기 일련의 과정들이 반복적으로 수행된다.13-2 shows a flowchart for explaining the operation procedure of the main program. In the MPU in the main control unit 11 shown in FIG. 4, when the power is turned on, the MPU receives power from the auxiliary power supply 10, performs a main program, and firstly performs a program initialization 131 process. (18) and after preparing the battery cell (3) for inspection. In operation 132, an external input device such as a keypad is input. If an external input occurs, it is determined whether the input data is a parameter of the diagnostic system (133). If it is determined that the parameter is set, the parameter is not set (134). It checks whether it is a command (135) and if it is determined to be a command, sets the data transmission variable (136). Thereafter, it is checked whether the data transmission variable is set (137), and if it is set, the data is transmitted (138) and the data transmission variable is checked (139). do. If the data size is large, the data is divided into a certain amount of data instead of all data at once, and the data is returned to the main loop so that other programs can perform it. After the return, the system checks whether there is a request for data transmission from the external system (141). If there is a request, the data transmission variable is set (142) to transmit data the next time the main program is executed. Finally, the internal impedance calculation variable is set based on the measurement data of the battery cell acquired by the timer interrupt (143). If the internal impedance calculation variable is set, the impedance calculation program 144 calculates this and calculates the internal impedance. After storing the impedance 145, the internal impedance calculation variable is released (146). The series of processes is performed repeatedly.

도 13-2의 축전지 셀의 임피던스 연산 루틴(144)은 타이머 인터럽트 프로그램에서 획득되어 저장된 내부 임피던스 전압(Vis)과 교류 정전류(Is)의 순시 값을 기초로 수행되며 더욱 상세하게는 주기 및 평균치 연산 프로그램 단계 및 실효치, 위상차, 임피던스 연산단계로 구성되어 있다. 주기 및 평균치 연산 프로그램의 계산 원리 및 동작과정을 교류전압(Vis)과 교류 정전류(Is)의 순시파형이 도시된 도14-1,14-2를 통해 설명한다.The impedance calculation routine 144 of the battery cell of FIG. 13-2 is performed based on the instantaneous values of the internal impedance voltage Vis and the AC constant current Is obtained and stored in the timer interrupt program, and more specifically, the period and average value calculation. It consists of a program step, an effective value, a phase difference, and an impedance calculation step. The calculation principle and operation process of the period and average value calculation program will be described with reference to FIGS. 14-1 and 14-2 in which instantaneous waveforms of AC voltage Vis and AC constant current Is are shown.

도 14-1에 나타난 바와 같이 교류전압(Vis)과 교류전류(Is)를 A/D 변환기(171)로 입력시키고, 상기 전압과 전류의 위상차(φ)는 일정한 주파수로 증가하는 타이머(172)를 이용하여 구하게 된다. 실효치를 구하기 위해서는 먼저 전압과 전류의 평균치를 구하여야 한다. 전압신호를 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로(170)를 통과시켜 타이머를 이용하여 전압의 상승에지,를 구하고, 전류신호의 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로(170)를 통과시켜 타이머를 이용하여 전류의 상승에지,를 구하고, 전압 상승에지의 차이로 전압의 주기와 전류의 주기을 결정한다.As shown in FIG. 14-1, an AC voltage Vis and an AC current Is are input to the A / D converter 171, and the phase difference φ of the voltage and current increases at a constant frequency. It is obtained using. To find the effective value, first, the average value of voltage and current should be obtained. The voltage signal is passed through the Zero Crossing Detector circuit 170 to increase the voltage using a timer. , After passing through the Zero Crossing Detector circuit 170 of the current signal, the rising edge of the current using a timer , The period of the voltage as the difference of the voltage rising edge And cycle of current Determine.

도 14-2에 도시된 일 실시 예를 통해 자세히 설명하면 도 14-1에 도시된 교류전압(Vis)과 전류신호(Is)는 각각 A/D 변환기(171)에 입력되어 크기를 측정하게 된다. 또한 상기 전압(Vis), 전류신호(Is)는 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로(170)를 통과시켜 각 신호가 음(-)에서 양(+)으로 변화하는 시점에서 각 영점의 상승에지(Rising Edge)인 ZCV1, ZCV2, ZCI1, ZCI2를 발생시킨다. 교류전압과 전류(Is)의 상승에지는 빠르게 일정한 주파수로 증가하는 MPU(11)내에 있는 고속타이머/카운터에 연결된다. 예를 들어 상기카운터가 1MHz로 동작한다면 카운터의 한 단위는 1u초이다. 상승에지가 발생할 때의 카운터 값을 읽으면 상승에지의 시점(,,,)을 알 수 있다.14-2, the AC voltage Vis and the current signal Is shown in FIG. 14-1 are respectively input to the A / D converter 171 to measure the size. . In addition, the voltage Vis and the current signal Is pass through a zero crossing detector circuit 170 so that the rising edge of each zero at the time when each signal changes from negative to positive ( Rising Edge), Z CV1 , Z CV2 , Z CI1 , and Z CI2 are generated. That the AC voltage and the increase of the electric current (I s) is connected to the high-speed timer / counter in the fast MPU (11) that increases at a constant frequency. For example, if the counter operates at 1 MHz, one unit of the counter is 1 u second. If you read the counter value when rising edge occurs, , , , Can be seen.

전압의 상승에지의 카운터 값이 차례로= 1000,= 2000 이고, 전류의 상승에지의 카운터 값이 차례로= 1100,= 2100 이라면, 전압의 한 주기는 2000 - 1000 = 1000(u초)이고 1Khz가 된다. 전류의 한 주기도 2100 - 1100 = 1000 으로 같은 값이 된다. 1000 이 한 주기이므로 360도이고 전압과 전류의 위상차가 1100 - 1000 = 100 이므로 100을 각도로 환산하면 100 x 360 / 1000 = 36도 가 위상차가 된다. 더 높은 정밀도를 얻기 위해서는 카운터의 주파수를 높여야 할 필요가 있다.Counter value of rising edge of voltage = 1000, = 2000 and the counter value of rising edge of current is = 1100, If = 2100, one period of voltage is 2000-1000 = 1000 (u seconds) and becomes 1Khz. One period of current is equal to 2100-1100 = 1000. Since 1000 is one cycle, it is 360 degrees and the phase difference between voltage and current is 1100-1000 = 100. Therefore, if 100 is converted to an angle, 100 x 360/1000 = 36 degrees is the phase difference. To get higher precision, you need to increase the frequency of the counter.

이러한 연산과정을 거쳐 각 시간 주기를 결정한 후 한 주기 동안의 전압(Vis)과 전류(Is)의 순시값을 전부 합하고 평균하여 전압(Vis)과 전류(Is)의 평균값,를 계산할 수 있는 것이다.After determining each time period through this calculation process, the instantaneous values of voltage (Vis) and current (Is) are summed and averaged over one period to average the value of voltage (Vis) and current (Is). , Can be calculated.

실효치, 위상차, 임피던스 연산 프로그램의 계산은 상기에서 계산된 한주기 동안의 교류전압의 평균치와 전류의 평균치와 저장된 교류전압의 순시치 및 교류전류의 순시치를 이용하여 아래와 같은 계산식을 통하여 연산함으로써 구할 수 있다.The calculation of the effective value, phase difference, and impedance calculation program is the average value of the AC voltage during one cycle calculated above. And current The average value of, the instantaneous value of the stored AC voltage and the instantaneous value of the AC current can be obtained by calculating through the following equation.

여기서,은 저장된 교류 전압파형의 각 순시치를 의미하고은 저장된 교류 전류파형의 각 순시치를 의미하고 N은 전체 주기 동안의 순시치 저장수이다. 위상차 프로그램에서는 상기의 평균치 연산 프로그램에서 구한 전압의 상승점과 전류의 상승점의 차이로서 전압과 전류의 위상차의 관계식에서 구할 수 있는 것이다. 임피던스 연산은 상기의 연산 과정에 의해 구하여진 교류전압 실효치와 교류전류 실효치와 위상차를 이용하여 임피던스의 크기와 저항, 리액턴스 성분을 아래와 같은 계산식을 통하여 연산함으로써 구할 수 있는 것이다.here, Is the instantaneous value of the stored AC voltage waveform Is the instantaneous value of the stored AC current waveform and N is the instantaneous value stored for the entire period. In the phase difference program, the phase difference between the voltage and the current is the difference between the rising point of the voltage and the rising point of the current obtained by the above average calculation program. Is It can be obtained from the relationship of. Impedance calculation is the AC voltage effective value obtained by the above calculation process. And AC current effective value And phase difference It can be obtained by calculating the magnitude of impedance, resistance and reactance component by using the following formula.

상기에 설명한 바와 같이 타이머 인터럽트 프로그램이 일정주기마다 수행되고 수행이 완료되면 메인 프로그램으로 복귀된다. 타이머 인터럽트 프로그램이 수행될 때마다 파형저장프로그램 및 임피던스파형을 측정하게 되는 프로그램이 수행되고 타이머 인터럽트 프로그램의 수행 횟수를 계산하고 시간 측정을 위해 카운터 변수가 증가하고 카운터 변수가 정하여진 값에 도달하면 정하여진 프로그램 단계를 수행하거나 카운터 변수를 0으로 초기화시킨다.As described above, the timer interrupt program is executed at regular intervals and returns to the main program when the execution is completed. Whenever the timer interrupt program is executed, the program to measure the waveform storage program and the impedance waveform is executed, calculate the number of times the timer interrupt program is executed, set the counter variable to increase the time for the time measurement, and determine when the counter variable reaches the determined value. Perform a binary program step or reset the counter variable to zero.

상기 설명한 일련의 사상적 개념 및 동작 원리에 의해 본 발명에서 제시된 비상전원 시스템은 비상전원 시스템에 연결된 전원계통의 전력품질 모니터링을 위해 측정된 데이터와 비상전원 시스템에 사용되는 축전지 셀에 대한 기초 데이터를 측정, 연산하여 메모리에 저장하고 이를 기초데이터로 하여 MPU내의 축전지셀 내부 임피던스 계산 알고리즘에 의해 내부 임피던스를 계산하고 상기 데이터를 감시/진단시스템에 구비된 LCD와 같은 외부 출력 장치를 통해 나타내며, 키패드와 같은 외부 입력 장치에 의해 각종 데이터나 명령이 입력되며 상기 계산된 축전지 내부 저항의 크기에 의해 미리 설정된 열화기준 알고리즘의 프로그램이 가동되어 셀의 상태가 파악되고, 노화가 많이 진행된 셀의 정보에 대해서 시각(경고등) 및 청각(Beep음) 그리고 통신 매체를 통해 원격지의 관리자 및 상황실에 이상 유무를 알리는 것이 가능하게 되는 것이다.The emergency power system presented in the present invention by the above-described series of conceptual concepts and operating principles measures data measured for power quality monitoring of a power system connected to the emergency power system and basic data for battery cells used in the emergency power system. The internal impedance is calculated by the internal impedance calculation algorithm of the battery cell in the MPU, and the data is stored in the memory and used as the basic data, and the data is displayed through an external output device such as an LCD provided in the monitoring / diagnosis system. Various data or commands are inputted by an external input device, and a program of a deterioration reference algorithm preset by the calculated size of the internal resistance of the battery is operated to determine the state of the cell, and the time of the information of the aged cell ( Warning lights) and hearing (beep) and communication media By stating that the abnormality in the control room manager and the remote will be possible.

한편 본 발명에서 제시하고 있는 비상전원(품질) 감시/진단시스템에 의해 상시 감시되고 있는 비상전원장치내의 축전지시스템은 비상전원장치의 용량에 따라 12셀, 24셀 또는 36셀을 기본으로 하고 있으나 비상전원시스템용량이 증가에 따라 조축전지(직렬 연결된 축전지)수가 증가하게 되어 100여개 이상으로 구성되거나, 한 장소에 수개의 비상전원시스템이 설치 될 경우가 있다.On the other hand, the battery system in the emergency power supply which is constantly monitored by the emergency power (quality) monitoring / diagnosis system proposed in the present invention is based on 12 cells, 24 cells or 36 cells depending on the capacity of the emergency power supply, As the power system capacity increases, the number of storage batteries (serial batteries connected in series) increases, which may consist of more than 100 or several emergency power systems installed in one place.

도 5는 이와 같이 한 장소에 수개의 비상전원시스템이 설치되어 다수의 비상전원시스템의 전원계통을 감시하고 다수의 축전지 셀의 건전상태(열화정도)를 실시간으로 진단하기 위해 다수의 측정진단시스템을 사용하고, 이들 다수 측정진단시스템으로부터 획득된 진단 또는 측정 데이터를 원격지에서 전송하기 위해 원거리 네트워크 통신망을 이용하는 경우를 나타내는 블록도이다. 고장진단이나 데이터 갱신의 대상이 되는 축전지 셀이나 전원계통을 포함한 N개의 비상전원장치(160)가 이를 진단하기 위한 N개의 측정진단시스템(161,164)에 접속되어 있다. 이들 N개의 측정진단시스템(161,164)은 앞서 설명한 일련의 개념 및 방법에 의해 비상전원장치(160)를 진단 또는 측정하고, 상기 측정된 데이터를 다수의 측정진단시스템(161)간에 서로 공유하기 위하여 메인 컨트롤 유니트내에 구비된 통신포트에 Serial Interface 장치(162)를 각각 설치하고, 이러한 Serial Interface 장치(162)는 N개의 측정진단시스템을 병렬로 연결하기 위한 목적으로 설치된 로컬 네트워크(163)에 접속된다. 이러한 로컬 네트워크(163)는 무선인 경우도 포함된다. 또한, N대의 측정진단시스템 중 1대의 측정진단시스템을 메인 측정진단시스템(164)으로 선정하고 이를 통해 메인 측정진단시스템(164)과 나머지 측정진단시스템의 데이터의 전송을 가능케 할수 있다. 또한 메인 측정진단시스템(164)에 Serial Interface 장치(162)뿐만 아니라, Lan Interface 장치(165)를 함께 설치하여 N대의 측정진단시스템으로부터 획득된 데이터를 원격지로부터 전송할 수 있도록 구성한다. Lan Interface 장치(165)는 원거리 네트워크 통신망(166)과 연결된다. 이와 같은 구성에 의해 Serial Interface(162)와 Lan Interface 장치(165) 또는 Wireless Interface 장치(167)가 함께 설치된 메인 측정진단시스템(164)은 원격지의 진단 또는 측정 데이터를 인터넷과 같은 원거리 네트워크 통신망(166) 및 CDMA와 같은 무선 통신망(168)을 통해 전송함에 있어 모든 측정진단시스템의 데이터를 원거리 네트워크 통신망(166) 또는 CDMA와 같은 무선 통신망(168)에 의해 전송될 수 있도록 하는 Gateway 역할을 하는 것이다.FIG. 5 illustrates a plurality of measurement diagnosis systems for monitoring a power system of a plurality of emergency power systems and diagnosing the health status (degradation degree) of a plurality of battery cells in real time by installing several emergency power systems in one place. And a block diagram showing a case where a remote network communication network is used to remotely transmit diagnosis or measurement data obtained from these multiple measurement diagnostic systems. N emergency power supply units 160, including battery cells and power supply systems, which are subject to failure diagnosis or data update, are connected to N measurement diagnosis systems 161 and 164 for diagnosing them. These N measurement diagnostic systems 161 and 164 are used to diagnose or measure the emergency power supply 160 by a series of concepts and methods described above, and to share the measured data with a plurality of measurement diagnostic systems 161. Serial interface devices 162 are respectively provided in communication ports provided in the control unit, and these serial interface devices 162 are connected to a local network 163 provided for the purpose of connecting N measurement diagnostic systems in parallel. This local network 163 is also included in the case of wireless. In addition, one measurement diagnostic system of the N measurement diagnostic system is selected as the main measurement diagnostic system 164 through which it is possible to transmit the data of the main measurement diagnostic system 164 and the remaining measurement diagnostic system. In addition, not only the serial interface device 162 but also the Lan interface device 165 may be installed in the main measurement diagnosis system 164 to transmit data acquired from N measurement diagnosis systems from a remote location. The Lan Interface device 165 is connected to the local area network 166. By such a configuration, the main measurement diagnosis system 164 in which the serial interface 162 and the Lan interface device 165 or the wireless interface device 167 are installed together is configured to transmit remote diagnosis or measurement data to a remote network communication network 166 such as the Internet. In the transmission through the wireless communication network 168 such as CDMA and CDMA, it serves as a gateway to transmit data of all measurement diagnosis systems by the remote network communication network 166 or the wireless communication network 168 such as CDMA.

더욱 상세하게는 도 6-1에서 다수의 측정진단시스템 중에 1대는 메인 측정진단시스템(164)으로 지정되고 나머지는 슬레이브 측정진단시스템(164-a, -b, -c‥‥-n)으로 지정되는 것이다. 그리고 메인 측정진단시스템(164)은 RS-485, RS-422,RS-232와 같은 Serial 통신이나 블루투스(Bluetooth)와 같은 구역 내 통신이 가능한 Serial Interface 장치를 구비하여 통신에 대한 제어를 수행하며, 연결된 각 슬레이브 측정진단시스템들과 쌍방향으로 통신하며 이들을 제어한다. 그리고 메인 측정진단시스템(164) 및 슬레이브 측정진단시스템들은 각각 연결된 로컬 네트워크(163)를 통해 Parameter의 변경, 측정진단시스템에 저장되어 있는 Data들의 조회가 가능하며, 메인 측정진단시스템(164)에 연결된 PC와 같은 로컬 감시시스템(169)에서 메인 측정진단시스템(164)과 Serial Interface 장치를 통해 로컬 네트워크로 연결된 모든 슬레이브 측정진단시스템의 제어(parameter값 조정, Data 조회)가 가능하고 슬레이브 측정진단시스템에서도 각자의 진단시스템의 데이터 조회, Parameter값 조정이 가능하게 된다. 뿐만 아니라 메인 측정진단시스템(164)은 로컬 감시시스템(169)외에 이를 통하거나 직접 모든 무선통신망이나 원거리 네트워크 통신망이 연결될 수 있으며 상기의 경우 메인 측정진단시스템(164)을 통해서 모든 슬레이브 측정진단시스템들의 데이터도 Access가 가능하게 되는 것이다.More specifically, in FIG. 6-1, one of the plurality of measurement diagnosis systems is designated as the main measurement diagnosis system 164, and the others are designated as slave measurement diagnosis systems 164-a, -b, -c ....- n. Will be. In addition, the main measurement diagnosis system 164 includes a serial interface device such as RS-485, RS-422, and RS-232 or a serial interface device capable of communication within a zone such as Bluetooth, and performs control of communication. It communicates bidirectionally with and controls each of the connected slave measurement diagnostic systems. In addition, the main measurement diagnosis system 164 and the slave measurement diagnosis systems can change parameters and inquire data stored in the measurement diagnosis system through the connected local network 163, and are connected to the main measurement diagnosis system 164. In the local monitoring system 169 such as a PC, it is possible to control (parameter value adjustment, data inquiry) of all slave measurement diagnosis systems connected to the local network through the main measurement diagnosis system 164 and the serial interface device, and also in the slave measurement diagnosis system. It is possible to search the data of each diagnosis system and adjust the parameter value. In addition, the main measurement diagnosis system 164 may be connected to any wireless communication network or a long-distance network communication network in addition to the local monitoring system 169 or directly. In this case, all the slave measurement diagnosis systems may be connected to the main measurement diagnosis system 164. Access to data is also possible.

또한 도 6-2와 같이 상기에서 통신프로토콜이 상호 매칭 될 수 있는 임의의 비상전원장치(170)를 슬레이브 측정진단시스템 대신에 연결하여 사용할 수 있으며, 도 6-1의 슬레이브 측정진단시스템 대신에 연결된 상기 비상전원장치(170)의 통신포트와 메인 측정진단시스템(164)의 통신포트를 상호 연결하게 되면 상기 메인 측정진단시스템(164)을 통해 전술한 바 있는 데이터의 Access가 가능하게 되는 것이다.In addition, as shown in FIG. 6-2, any emergency power supply unit 170, which can be mutually matched with the communication protocols, may be used instead of the slave measurement diagnosis system, and connected instead of the slave measurement diagnosis system of FIG. 6-1. When the communication port of the emergency power supply device 170 and the communication port of the main measurement diagnosis system 164 are interconnected, access to the above-described data is enabled through the main measurement diagnosis system 164.

상기와 같은 사상에 의해 다양한 네트워크망으로 연결하고 되는 다수의 측정진단시스템은 원격측에서 통신포트 또는 인터넷이나 CDMA와 같은 네트워크망을 이용하여 모든 측정진단시스템에게 비상전원시스템의 전원계통에 대한 감시와 축전지 셀에 대한 데이터를 취득 및 연산하고 이의 열화 진단에 필요한 각종 명령을 하달할 수 있으며 모든 측정진단시스템의 데이터를 원격측으로 전송할 수 있는 통신망을 이용한 비상전원시스템의 열화진단시스템이 가능하게 되는 것이다. 또한 비상전원장치외에 PLC로 제어되는 각종 제어시스템을 본 진단장치일부의 기능을 이용하여 원격에서 제어 감시할 수 있으며, 다양한 통신방식구축이 가능하고 인터넷 망을 이용하는 경우 1개의 측정진단시스템에 연결된 호스트에 1개의 고정IP를 구축하여 N대의 비상전원(품질)감시시스템과 원거리통신망을 통해 쌍방통신하고 상기 호스트에서 원격으로 상기 N대의 비상전원장치의 운전상태를 각각 모니터링 하여 온라인상에서 1000Site 이상의 원격감시제어가 가능하므로 실시간으로 경제적인 유지보수를 수행할 수 있게 한다.As mentioned above, a number of measurement diagnostic systems connected to various networks are monitored by monitoring the power system of the emergency power system to all measurement diagnostic systems using a communication port or a network such as the Internet or CDMA at the remote side. The degradation diagnosis system of the emergency power system using the communication network which can acquire and calculate the data of the battery cell, issue various commands necessary for its degradation diagnosis, and transmit the data of all measurement diagnosis systems to the remote side becomes possible. In addition to the emergency power supply, various control systems controlled by PLC can be controlled and monitored remotely using some of the functions of this diagnosis device, and various communication methods can be established and a host connected to one measurement diagnosis system when using the Internet network. Establish one fixed IP in the network and communicate with each other through N emergency power (quality) monitoring system and telecommunication network, and monitor the operation status of the N emergency power devices remotely from the host and remotely control over 1000 sites online. This enables economical maintenance in real time.

이와같은 일련의 각 기능동작과 MPU에 내장된 프로그램이 수행됨에 따라 본 진단장치시스템은 축전지시스템을 포함한 비상전원장치시스템의 건전성을 상 실시간으로 무인 감시 제어하여 열화가 진행된 요인을 사전에 발견, 조치할 수 있을 뿐만 아니라 컴퓨터용 분석 소프트웨어 및 사용자 메뉴를 구성할 수 있어 상시전원이 차단되었을 경우에도 첨단장비에 안정적인 2차 예비 전원공급을 확보할 수 있으므로 계통의 신뢰도를 확보할 수 있고 경제적인 유지보수를 하게 하여 비상전원시스템을 합리화적으로 관리할 수 있다.As each series of these functional operations and the program embedded in the MPU is executed, the diagnostic system system unattended monitoring and control of the health of the emergency power supply system including the battery system in real time to find out the cause of the deterioration in advance. In addition, it is possible to configure the analysis software and user menu for the computer, so that even when the power is cut off, stable secondary reserve power supply can be secured to the advanced equipment, thereby ensuring the reliability of the system and economical maintenance. The emergency power system can be rationally managed.

또한 본 시스템은 24시간 실시간 양질의 전원공급을 절대적으로 필요로 하는 인터넷 데이터 센터, 전산센타, 이동통신기지국, 정보통신 넷트웍용 통신국사, 병원, 군사 통신전산시설, 은행, 산업감시제어시스템, 도로 교통, 철도 및 지하철 감시제어시스템, 선박, 전력회사의 발전소/변전소 등에서 필요로 하는 시스템으로서 본 시스템은 Computerized Automation 특성을 통하여 무인화, 유지보수의 자동화, 과학적인 유지보수, 예측 불가능한 2차 전원시스템의 고장으로 인한 운용불능 방지의 기능을 구현할 수 있기 때문에 경제적인 유지보수와 과학적인 운용을 할 수 있어, 다양한 기능이 포함되어있는 비상 전원 시스템의 전력품질을 상시 모니터할 수 있고 축전지시스템의 문제점을 조기에 감지하여 고장 난 셀을 사전에 교체도록 대처할 수 있으며 다양한 통신방식구축이 가능하고 인터넷망을 이용하는 경우 1개의 고정IP를 이용, 온라인상에서 1000Site 이상의 원격감시제어 가능하므로 실시간으로 경제적인 유지보수를 수행할 수 있게 한다.In addition, this system is an Internet data center, a computer center, a mobile communication base station, a telecommunications company for telecommunications networks, a hospital, a military telecommunications facility, a bank, an industrial surveillance control system, and a road that absolutely require high-quality power supply 24 hours a day. This system is required for transportation, railway and subway supervisory control system, ship, power company's power plant / substation, etc. This system has the characteristics of computerized automation for unmanned, maintenance automation, scientific maintenance, and unpredictable secondary power system. Economical maintenance and scientific operation are possible because it can prevent the inoperability caused by failure, so that the power quality of the emergency power system that includes various functions can be monitored all the time, It can detect the problem and cope to replace the failed cell in advance. Possible way to build and enable remote monitoring and control over the use of one or more 1000Site static IP, online when using the internet, because it enables you to perform a cost-effective maintenance in real time.

Claims (13)

다수의 비상전원장치내에 구비된 다수의 축전지의 특성데이터를 측정하여 마이크로프로세서와 같은 수치연산이 가능한 중앙처리장치(이하 MPU)에 의해 축전지의 건전상태(열화)를 진단하는 시스템에 있어서,In a system for diagnosing the state of health (deterioration) of a battery by a central processing unit (hereinafter referred to as MPU) capable of numerical operation such as a microprocessor by measuring the characteristic data of a plurality of batteries provided in a plurality of emergency power supply device, 축전지시스템(3)의 각각의 셀에 릴레잉회로군(4)이 연결되고, 상기 릴레잉회로군(4)의 릴레이접점이 4단자회로망을 통해 축전지셀 각 양극과 음극에 각각 연결되며, 메인 콘트롤러 유니트(MCU)에 의해 제어되는 정전류원회로(5)가 상기 릴레이회로군(4)에 연결되고, LCD나 키패드와 같은 입/출력장치가 메인 콘트롤라유니트(MCU)에 연결되고, 메인 콘트롤러유니트 내의 MPU(1)에 의해 전체시스템을 제어 관리되도록 구성되어, MPU(1)에 의해 인가되는 선택 제어신호(select)에 의해 측정코자 하는 축전지와 연결되는 n번째의 릴레이가 동작하고 상기 MPU(1)에 의해 발생되어진 수Khz의 크럭펄스신호에 의해 정전류원회로(5)가 기동되며 정전류원회로(5)에 의해 생성된 정전류(Is)가 릴레잉회로군(4)을 통해 축전기에 투입되고, 측정된 축전지의 단자전압(V), 교류전류(Is), 온도(t), 비중(G)과 같은 특성데이터가 자동 스케일 회로(7)에 의해 증폭되고 A/D변환기(6)를 통해 MPU(1)의 입력되어 MPU(1) 내부에 저장되고, 주기 및 평균치연산 프로그램 단계 및 실효치, 위상차, 임피던스 연산단계로 이루어진 임피던스 연산 프로그램에 의해 축전지의 내부 임피던스를 연산하고, 상기 특성데이터와 상기 축전지 내부임피던스 데이터를 기초로 하여 MPU(1)내의 내장된 프로그램에 의해 축전지 셀의 상태이력 데이터를 연산하고, 상기 특성데이터 및 상기 내부임피던스와 상기 축전지 셀의 상태이력 데이터가 메모리(2)에 저장되며, 필요시 RS232, RS422,RS485 또는 CDMA와 같은 통신(포트)장치(8)를 통해 PC혹은 서버나 호스트로 전송이 가능하도록 동작됨을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단시스템.A relay circuit group 4 is connected to each cell of the battery system 3, and a relay contact of the relay circuit group 4 is connected to each of the positive and negative electrodes of the battery cell through a four-terminal network, respectively. A constant current source circuit 5 controlled by a controller unit (MCU) is connected to the relay circuit group 4, an input / output device such as an LCD or a keypad is connected to the main controller unit (MCU), and the main controller unit. It is configured to control and control the entire system by the MPU (1) in the inside, the n-th relay connected to the battery to be measured by the selection control signal (select) applied by the MPU (1) is operated and the MPU (1) The constant current source circuit 5 is started by the clock pulse signal generated by several kilohertz, and the constant current Is generated by the constant current source circuit 5 is input to the capacitor through the relay circuit group 4. , Measured terminal voltage (V), alternating current (Is), on Characteristic data such as degrees (t) and specific gravity (G) are amplified by the automatic scale circuit (7), inputted by the MPU (1) through the A / D converter (6), stored in the MPU (1), and the period And an internal impedance of the battery by means of an impedance calculation program comprising an average value calculation program step and an effective value, phase difference, and impedance calculation step, and based on the characteristic data and the internal impedance data of the battery. By calculating the state history data of the battery cell, the characteristic data and the internal impedance and the state history data of the battery cell are stored in the memory 2, if necessary communication (port) such as RS232, RS422, RS485 or CDMA Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that it is operated to enable transmission to a PC or server or host through the device (8). 무정전전원장치나 통신망의 비상전원으로 사용되는 정류기와 같은 다수의 축전지를 전원설비로 사용하는 다수의 비상전원 시스템(18)의 운전 상태를 감시하고 동시에 상기 다수 축전지시스템의 건전상태(열화)를 진단하는 시스템에 있어서,Monitoring the operating status of a plurality of emergency power systems 18 using a plurality of batteries as power equipment, such as an uninterruptible power supply or a rectifier used as an emergency power source for a communication network, and at the same time diagnosing the health condition (deterioration) of the plurality of battery systems. In a system that 비상전원시스템(18)의 교류 전원 계통에 전압 및 전류를 측정하기 위해 공지의 AC센서회로(15)를 설치하고, 비상전원 시스템(18)의 직류 전원 계통에는 공지의 DC센서회로(14)를 설치하고, 릴레잉회로군(4)의 릴레이접점이 4단자회로망을 통해 상기 축전지시스템(3)의 각 양극과 음극에 각각 연결되고, 정전류원회로(5)가 상기 릴레잉회로군(4)에 연결되고, 메인 콘트롤라 유니트(11)는 마이크로프로세서와 같은 수치연산이 가능한 중앙처리장치(이하 MPU)와 입력신호(데이터)를 최적의 배율로 증폭하고 측정키 위한 프리앰프(17)또는 자동 스케일 회로(7)와 신호변환을 위한 A/D변환기(6)와 RS-232,RS-485, CDMA, LAN등과 같은 통신포트(8)를 구비하고, 진단시스템의 동작전원을 공급하기 위한 보조 Power supply(10)를 설치하고, LCD나 키패드와 같은 입/출력장치가 메인 콘트롤라 유니트(11)에 연결되고, 상기 메인 콘트롤러 유니트(11)내의 MPU에 의해 전체시스템이 제어 관리되도록 구성되어 메인 콘트롤러 유니트(11)내의 MPU의 선택 제어신호(select)에 의해 릴레잉회로군(4)이 운전되어 특정 릴레이가 동작되고, MPU에 의해 인가되는 수Khz의 클럭펄스신호에 의해 정전류원회로(5)가 기동되며, 상기 릴레잉회로군(4)을 통해 축전지시스템(3)의 해당 셀로부터 데이터를 수집, 연산 처리하고, MPU 내부에 내장된 프로그램에 의해 상기 데이터를 연산하여 축전지상태를 진단하고, 동시에 축전지시스템(3)의 충/방전시의 충/방전 전압(DCV) 및 전류(DCA)를 공지된 DC센서회로(14)를 통해 읽어 이를 상시 기록(recording)하고, 동시에 비상전원 시스템(18)의 전력품질 모니터링을 위하여 삼상과 같은 교류전압(AC전압)과 교류전류(AC전류)를 공지된 AC센서회로(15)를 통해 측정하고, 상기 MPU(1)는 내부에 내장되어 주기 및 평균치 연산 프로그램 단계 및 실효치, 위상차, 임피던스 연산단계로 이루어진 임피던스 연산 프로그램에 의해 임피던스를 연산하고, 상기 측정데이터와 상기 연산에 의한 데이터를 저장하고, 저장된 데이터들을 일정한 시각에 구비된 통신포트를 통해 호스트 컴퓨터로 전송하고, 상기 측정데이터와 상기 연산에 의한 데이터 값이 설정된 범위를 초과(이탈)하는 경우 통신포트를 통해 원격, 또는 호스트 컴퓨터로 데이터를 전송하고, 전송시간을 판별하여 사고(이상)시간을 기록하고, 상기 일련의 동작을 통해 축전지시스템의 열화상태를 진단함과 동시에 비상전원 시스템(18)의 전력품질을 모니터링 하는 기능(Power Quality Monitoring)을 수행함을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화 진단시스템.In order to measure voltage and current in the AC power system of the emergency power system 18, a well-known AC sensor circuit 15 is installed. In the DC power system of the emergency power system 18, a known DC sensor circuit 14 is provided. The relay contact of the relay circuit group 4 is connected to the positive and negative poles of the battery system 3 via a four-terminal network, and the constant current source circuit 5 is connected to the relay circuit group 4. The main controller unit 11 is connected to a central processing unit (hereinafter referred to as MPU) capable of numerical operation, such as a microprocessor, and a preamplifier 17 or an automatic scale for amplifying and measuring an input signal (data) at an optimum magnification. It has a circuit (7) and an A / D converter (6) for signal conversion and a communication port (8) such as RS-232, RS-485, CDMA, LAN, etc., and an auxiliary power for supplying operating power of the diagnostic system. install the supply (10), and input / output devices such as LCD and keypad Connected to the unit 11, and configured to control and control the entire system by the MPU in the main controller unit 11 so that the relaying circuit group 4 can be controlled by a selection control signal of the MPU in the main controller unit 11; ) Is operated so that a specific relay is operated, and the constant current source circuit 5 is activated by a clock pulse signal of several Khz applied by the MPU, and corresponding to the storage system 3 through the relay circuit group 4. Collect and calculate data from the cell, calculate the data by a program built in the MPU to diagnose the battery state, and at the same time charge / discharge voltage (DCV) and current during charge / discharge of the battery system 3 Read the (DCA) through the known DC sensor circuit 14 and record it at the same time, and at the same time to monitor the power quality of the emergency power system 18, such as three-phase AC voltage (AC voltage) and AC current (AC) Current) AC sensor circuit Measured through (15), the MPU (1) is internally built into the period and the average value calculation program step and the impedance calculation program consisting of the effective value, phase difference, impedance calculation step to calculate the impedance, the measurement data and the calculation Data stored in the network, transmitted to the host computer through the communication port provided at a certain time, and if the measured data and the data value by the calculation exceeds the set range (remote) through the communication port Or transmit data to the host computer, determine the transmission time, record the accident (abnormal) time, and diagnose the deterioration state of the battery system through the series of operations and at the same time the power quality of the emergency power system 18 Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system characterized by performing the function (Power Quality Monitoring). 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 메인 콘트롤라 유니트(11)내에 구비된 마이크로프로세서와 같은 수치연산이 가능한 중앙처리장치(이하 MPU)내에 내장된 소프트웨어는 메인 프로그램과 타이머 인터럽트 프로그램으로 구성되고, 일정한 시간주기마다 타이머 인터럽트 프로그램이 수행되고, 조건에 의해 측정 데이터의 획득이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고, 조건에 의해 릴레잉회로군(4)의 동작이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고, 조건에 의해 정전류원회로(5)의 기동동작이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고, 조건에 의해 축전지 내부 임피던스 전압파형의 획득이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고, 조건에 의해 축전지 임피던스 연산 알고리즘이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고,조건에 의해 직류전압.전류 및 교류계통 전원파형의 획득이 타이머 인터럽트 프로그램에서 수행되고,상기 획득된 측정 데이터와 상기 조건에 의해 수행되는 임피던스 연산 알고리즘을 통해 계산된 임피던스 데이터가 메모리에 저장되고, 타이머 인터럽트 프로그램이 수행된 후 메인 프로그램으로 복귀하되, 상기 조건에 의해 축전지 내부 임피던스 전압파형의 획득이 수행되는 기간 중에는 메인프로그램으로 복귀하지 않고 일정 시간동안 계속적으로 타이머 인터럽트 프로그램을 수행하고, 상기 조건에 의해 축전지 내부 임피던스 전압파형의 획득이 수행되는 기간 중에도 일정간격으로 각 측정 데이터의 획득이 실행되어, 비상계통전원의 품질에 관한 파형정보가 손실 없이 획득되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.Software embedded in a central processing unit (hereinafter referred to as MPU) capable of numerical operation such as a microprocessor provided in the main controller unit 11 is composed of a main program and a timer interrupt program, and a timer interrupt program is performed at a predetermined time period. The acquisition of the measurement data by the condition is performed in the timer interrupt program, the operation of the relaying circuit group 4 is performed in the timer interrupt program by the condition, and the start operation of the constant current source circuit 5 is performed by the condition. In the interrupt program, the condition of acquiring the battery internal impedance voltage waveform by the condition is performed in the timer interrupt program, and the condition of the battery impedance calculation algorithm is performed in the timer interrupt program by the condition, by the condition of DC voltage, current and AC system power supply. Acquisition of waveform The measured data and the impedance data calculated through the acquired impedance data and the impedance calculation algorithm performed by the condition are stored in the memory, and after the timer interrupt program is performed, the program returns to the main program. The timer interrupt program is continuously executed for a predetermined period of time without returning to the main program during the acquisition of the internal impedance voltage waveform by the battery, and at a predetermined interval even during the acquisition of the internal impedance voltage waveform of the battery under the above conditions. Acquisition of each measurement data is performed, so that the waveform information on the quality of the emergency system power supply is operated so as to acquire without loss, emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system. 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 메인 콘트롤라 유니트(11)내에 구비된 자동 스케일 회로(7)가, 측정신호가 서로 다른 증폭 이득(Gain)을 갖는 수개의 증폭기(50)입력에 공통으로 연결되고 상기 수개의 증폭기 출력을 아날로그 스위치(Analog Switch)와 같은 신호 선택기(51)의 입력에 각각 입력되도록 구성하여 상기 증폭기(50)중 증폭 이득(Gain)이 가장 큰 증폭기(50-50)를 선택하고 그 출력이 포화되면 차례로 한 단계씩 작은 증폭 이득(Gain)을 가진 증폭기를 선택하고, 상기의 단계를 반복하고, 해당 단계에서 선택된 증폭기의 출력이 설정된 범위보다 작은 경우는 다음 단계의 큰 증폭 이득을 가진 증폭기를 선택하고, 상기의 단계를 반복함으로써 측정신호가 포화되지 않고 최대의 데이터 해상도를 얻을 수 있도록 하고, 선택된 증폭기의 증폭 이득값이 임피던스 연산에 반영,계산되어 높은 측정 정밀도가 구현되는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.The automatic scale circuit 7 provided in the main controller unit 11 is connected in common to the inputs of several amplifiers 50 whose measurement signals have different amplification gains. It is configured to be input to the input of the signal selector 51, such as an analog switch, respectively, so that the amplifier 50-50 having the largest amplification gain among the amplifiers 50 is selected, and when the output is saturated, step by step Select an amplifier with a small amplification gain, repeat the above steps, and if the output of the amplifier selected in that step is smaller than the set range, select an amplifier with a large amplification gain in the next step. By repeating, the measurement signal is not saturated and the maximum data resolution is obtained, and the amplification gain value of the selected amplifier is reflected and calculated in the impedance calculation to obtain high measurement accuracy. Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that the density is implemented. 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 릴레잉회로군(4) 중 측정코저 하는 축전지에 연결된 릴레이를 선택하기 위해 메인 콘트롤라 유니트(11)내에 구비된 MPU에서 발생된 선택 제어신호(select)는 6비트의 바이너리 코드 신호로 구성되고, 상기 6비트 중 2비트 신호에 의하여 3조의 릴레잉회로군(4-1,4-2,4-3) 중 1개의 릴레잉회로군이 선택되고, 나머지 4비트가 디코더회로(MUX)의 입력단자(D0-D3)에 인가되고, 상기 디코더회로(MUX)의 출력단자(A0-A15)에 연결된 16개의 릴레이 중 1개가 선택됨으로써 최대 16개의 릴레이를 가진 3개의 릴레잉회로군(4)의 48개 릴레이 중 1개를 선택하고, 상기 릴레잉회로군(4)을 모두 동일구조로 설계, 제작하여 상기 릴레잉회로군(4) 3조를 3층 상하로 겹쳐 좁은 공간에도 용이하게 설치될 수 있도록 함을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.The selection control signal (select) generated in the MPU provided in the main controller unit 11 to select a relay connected to the storage battery of the relaying circuit group 4 is composed of a 6-bit binary code signal, One relay circuit group among the three relay circuit groups 4-1, 4-2, and 4-3 is selected by the 2-bit signal among the 6 bits, and the remaining 4 bits are input to the decoder circuit MUX. One of the 16 relays applied to the terminals D0-D3 and connected to the output terminals A0-A15 of the decoder circuit MUX is selected so that the three relay circuit groups 4 having a maximum of 16 relays One of the 48 relays is selected, and the relaying circuit group 4 is designed and manufactured in the same structure so that three sets of the relaying circuit group 4 can be easily stacked on three floors. Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that to enable. 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 정전류원회로(5)는 메인 콘트롤라 유니트(11)내의 MPU에서 기본 클록을 분주하여 형성된 동기된 클럭이 입력되고, 공지의 정현파발생회로(33)에 의해 상기 동기된 클럭이 분주되어 정현파주파수를 만들어, MPU(11)의 기본 클록과 정전류원회로(5)의 주파수가 항상 동기되어 교류정전류(Is) 및 임피던스 교류전압(Vis)의 위상이 정확히 측정될 수 있도록 하고, 변류기(41) 통해 교류출력전류 궤환(feed-back) 신호(If)를 입력 받고 상기 궤환 신호를 정류평활회로(42)을 통해 직류 궤환 신호로 바꾸고, 상기 출력전류 궤환치(If)와 전류 설정치(43) 차(-)를 구하고, 상기 차(-)신호를 정현파발생회로(33)의 진폭조절단자(10)에 입력(동작)시키고, 정전류원(5)을 기동시는 상기 동기된 클록신호를 적분하여 초기부터 서서히 상승하는 소프트 스타트신호(ss)가 만들어 지고, 상기 소프트 스타트신호(ss)를 다이오드를 통해 정현파발생회로(33)의 진폭조절단자(10)에 입력시킴으로써, 기동시 오버슈트 없이 빠른시간 안에 정상상태의 정현파전류를 출력할 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.The constant current source circuit 5 receives a synchronized clock formed by dividing a basic clock from an MPU in the main controller unit 11, and the synchronized clock is divided by a known sinusoidal wave generation circuit 33 to generate a sine wave frequency. And the base clock of the MPU 11 and the frequency of the constant current source circuit 5 are always synchronized so that the phases of the AC constant current Is and the impedance AC voltage Vis can be accurately measured, and the AC current flows through the current transformer 41. The output current feedback signal (If) is inputted, and the feedback signal is converted into a DC feedback signal through the rectifying smoothing circuit 42, and the difference between the output current feedback value If and the current set value 43 (- ), The difference (-) signal is input (operated) to the amplitude adjusting terminal 10 of the sinusoidal wave generating circuit 33, and the synchronized clock signal at the time of starting the constant current source 5 is integrated Slow rising soft start signal (ss) is generated, and By inputting the soft start signal (ss) to the amplitude control terminal 10 of the sinusoidal wave generation circuit 33 through a diode, it is controlled to output a sinusoidal wave current in a steady state in a short time without overshoot during startup Emergency power (quality monitoring) degradation diagnosis system. 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 정전류원회로(5)는 공지된 정현파발생회로(33)에 의해 교류정현파형(신호)이 출력되고, 상기 교류정현파형(신호)와 교류순시전류(If) 궤환 신호가 가산기(34)에 의해 합산되고, 상기 가산기의 출력신호는 제1B급 증폭회로(35)에 의해 전류 증폭되고, 상기 증폭회로(35)의 출력은 2차측이 2개의 권선으로 구성되어 병렬형태로 역결선된 고주파 신호트랜스(T2)의 1차측 권선에 연결되고 상기 고주파 신호트랜스(T2)의 2차측 출력은 상호간 180도 위상차를 가지는 정현파(Sine) 및 코사인파(cosine)의 신호가 되며 상기 2개의 신호는 제2 B급 증폭회로(37)에 의해 증폭되고 제2 B급 증폭회로(37)의 출력은 절연회로(38)입력에 연결되어 절연되고 상기 절연회로(38)의 출력이 축전지의 내부 임피던스측정에 사용될 전류원(source)으로 동작하되, 상기 제1 B급 증폭회로(35)는 NPN트랜지스터 Q1, Q2의 베이스에 연산증폭기(U3)의 출력이 연결되고 상기 트랜지스터의 각 에미터 단자는 상기 연산증폭기(U3)의 반전(-) 입력 단에 상호 연결되어 구성되고, 상기 제2 B급 증폭회로(37)는 1차권선의 중앙tap이 전원의 양극(+)에 연결되고 권선의 시작점과 끝점이 각각 NPN트랜지스터(Q3,Q4)의 각 콜렉터에 연결된 출력변압기(TM1)으로 구성되고 절연되어, 변류기(CT)를 거쳐 정전류(Is)를 공급함으로써 축전지의 내부 임피던스 측정 중에 전지의 특성 및 수명에 영향을 주지 않고 측정치의 해상도를 높이기 위하여 축전지에 영향을 주지 않는 한도 이내의 최대전류를 축전지에 공급하는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템In the constant current source circuit 5, an AC sinusoidal waveform (signal) is output by a known sinusoidal wave generating circuit 33, and the AC sinusoidal waveform (signal) and the AC instantaneous current (If) feedback signal are added to the adder 34. Summing up, the output signal of the adder is current amplified by the first class B amplification circuit 35, and the output of the amplifying circuit 35 is a high frequency signal in which the secondary side is composed of two windings and reversely connected in parallel. It is connected to the primary winding of the transformer T2, and the secondary output of the high frequency signal transformer T2 becomes a signal of sine wave and cosine wave having 180 degree phase difference from each other, and the two signals are second It is amplified by the class B amplifier circuit 37 and the output of the second class B amplifier circuit 37 is insulated by being connected to the input of the insulating circuit 38 and the output of the insulating circuit 38 is used for measuring the internal impedance of the battery. Operating as a current source, the first class B amplifier 35 is NPN An output of the operational amplifier U3 is connected to the bases of the transistors Q1 and Q2, and each emitter terminal of the transistor is connected to an inverting (-) input terminal of the operational amplifier U3, and the second B The amplification circuit 37 is composed of an output transformer TM1 having a central tap of the primary winding connected to the positive pole of the power supply and a start point and an end point of the winding connected to each collector of the NPN transistors Q3 and Q4, respectively. It is insulated and supplies constant current Is through the current transformer CT, so that the maximum current within the limit does not affect the battery in order to increase the resolution of the measured value without affecting the characteristics and life of the battery during the internal impedance measurement of the battery. Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that the supply to the storage battery 청구항 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 주기 및 평균치 연산 프로그램 단계는 입력된 교류전압(V1s)과 전류(Is)신호를 각각 A/D 변환기에 입력시키고, 교류전압(V1s)과 전류(Is)신호의 크기가 A/D 변환기에 의해 출력되고, 상기 교류전압(V1s)과 전류(Is)신호가 각각 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로에 입력되어 음(-)에서 양(+)으로 변화하는 시점(ZC_V,ZC_I)가 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로에 의해 측정되고, 제로크로스(Zero Crossing Detector)회로는 교류전압(V1s)의 제 1 영점 통과 신호(ZCV1)와 제 2 영점 통과 신호(ZCV2)를 출력하고, 또한 교류전류(V1s)의 제3 영점 통과 신호(ZcI1)와 제4 영점 통과 신호(ZCI2)를 출력하고, 상기의 제1 영점 통과 신호(ZCV1)및 제 2 영점 통과 신호(ZCV2), 제 3 영점 통과 신호(ZcI1), 제4 영점 통과 신호(ZCI2)가 고속타이머/카운터에 입력되고, 상기 고속타이머/카운터(172)는 상기 영점 통과 신호(ZCV1,ZCV2,ZcI1)가 입력되는 순간의 제 1 전압 카운터 데이터(TV1)및 제 2 전압 카운터 데이터(TV2), 제 1 전류 카운터 데이터(Ti1)를 출력하고, 상기 제 1 전압 카운터 데이터(TV1)와 제 2 전압 카운터 데이터(TV2)의 차로부터 상기 교류전압(V1s)신호 또는 교류전류(Is)의 주기를 계산하고, 상기 제 1 전압 카운터 데이터(TV1)와 상기 제 1 전류 카운터 데이터(Ti1)의 차로부터 교류전압(V1s)과 교류전류(Is)신호의 위상차를 계산하고 상기 두 신호의 위상차를 상기 교류전압(V1s)신호의 주기(Tv)로 나누어 한 주기에 대한 상기 두신호의 위상차각()을 계산하여 이들 데이터를 기초로 하여 내부 임피던스 값을 정밀하게 연산하는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.The period and average calculation program step inputs the input AC voltage (V 1s ) and the current (Is) signal to the A / D converter, respectively, and the magnitude of the AC voltage (V 1s ) and the current (I s ) signal is A / D. The point of time (Z C_V , Z) that is output by the converter and the AC voltage (V 1s ) and the current (Is) signal are respectively input to a zero crossing circuit and change from negative (+) to positive (+). C_I ) is measured by a zero crossing detector circuit, and the zero crossing detector circuit includes a first zero pass signal Z CV1 and a second zero pass signal Z CV2 of the AC voltage V1s. Outputs the third zero pass signal Z cI1 and the fourth zero pass signal Z CI2 of the AC current V 1s , and outputs the first zero pass signal Z CV1 and the second zero point. The pass signal Z CV2 , the third zero pass signal Z cI1 , and the fourth zero pass signal Z CI2 are input to the high speed timer / counter, and the high speed timer / counter 172 is the first voltage counter data T V1 and the second voltage counter data T V2 and the first current counter data Ti1 when the zero pass signals Z CV1 , Z CV2 , and Z cI1 are input. ), And calculates a period of the AC voltage V 1s signal or AC current I s from the difference between the first voltage counter data T V1 and the second voltage counter data T V2 , and The phase difference between the AC voltage V 1s and the AC current I s is calculated from the difference between the first voltage counter data T V1 and the first current counter data Ti1, and the phase difference between the two signals is converted into the AC voltage. (V 1s), each phase difference of the two signals for the period by dividing the period (T v) of the signal ( The emergency power (quality monitoring) degradation diagnosis system, characterized in that the internal impedance value is precisely calculated based on these data. 청구항 1항또는 2항에 있어서The method according to claim 1 or 2 고조파 리플전압이 혼합되어 MPU(11)의 입력단에 들어오면, 첫 번째 구간(T1)에서는 MPU(11)은 정전류(Is)를 인가하지 않은 상태로 부동충전중에 있는 축전지셀의 리플전압 순시치(Vrp)를 획득하여 저장하고, 전압순시치(Vrp)가 최저(고)점에 도달되는 순간의 내부 고속 타이머/카운터 값(tmin1)과 차기의 최저(고)점에 도달된 카운터 값(tmin2)을 읽어 저장하고, 양 값의 차를 연산하여 상기 값을 리플전압(Vrp)의 주기(Trp)에 해당되는 카운터값(trp)으로 인식하고, 상기에서 저장된 전압순시치(Vrp)는 주기 단위로 MPU(11)내부의 메모리(쉬프트 레지스터)에 저장되고 쉬프트시켜 항상 최근의 데이터로 갱신되고, 이후 △T시간구간에 정전류원이 기동되어 정전류(Is)가 축전지셀에 공급되며, 두 번째 구간(T2)에서, MPU(11)내부의 카운터값이 최저(고)점(tmin1)에 도달된 시점으로 부터 N배의 주기에 해당된 값(trp)으로 증가되는 순간에 인터럽트가 걸려 인터럽트 프로그램이 수행되고, 이미 상기 메모리에 저장된 한 사이클의 리플전압출력(Vrp)과 현재 입력되어지고 있는 리플이 포함된 교류전압순시(Vrp+Vis)값을 동시에 읽어 상기 두값의 차 ((Vrp+ Vis)- Vrp)를 계산하고, 상기 두값으로 부터 리플전압의 영향을 받지 않는 순수 임피던스전압(Vis)값을 연산하여, 부동충전중에도 측정정밀도를 향상시킬 수 있도록 설계된 비상전원 (품질감시)열화진단시스템When the harmonic ripple voltage is mixed and enters the input terminal of the MPU 11, in the first section T1, the MPU 11 does not apply the constant current Is, and the instantaneous ripple voltage of the battery cell during floating charging ( Vrp) is acquired and stored, and the internal high-speed timer / counter value tmin1 at the moment when the voltage instantaneous value Vrp reaches the lowest (high) point and the counter value (tmin2) reached the next lowest (high) point Read and store the value, calculate the difference between the two values to recognize the value as a counter value (trp) corresponding to the period (Trp) of the ripple voltage (Vrp), the voltage instantaneous value (Vrp) stored in the unit It is stored in the memory (shift register) inside the MPU 11 and is always updated with the latest data. After that, a constant current source is started at ΔT time interval, and the constant current Is is supplied to the battery cell, and the second section ( At T2), the time when the counter value inside the MPU 11 reaches the minimum (high) point tmin1 is reached. Interrupt is executed at the moment when the value is increased from trp to N times, and the interrupt program is executed. The ripple voltage output (Vrp) and the ripple currently being input are included. Simultaneously read the AC voltage instantaneous (Vrp + Vis) value to calculate the difference between the two values ((Vrp + Vis)-Vrp), and calculate the pure impedance voltage (Vis) value which is not affected by the ripple voltage from the two values, Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system designed to improve measurement accuracy during floating charging 다수의 비상전원장치내에 구비된 다수의 축전지의 특성데이터를 측정하여 마이크로프로세서와 같은 수치연산이 가능한 중앙처리장치(이하 MPU)에 의해 축전지의 건전상태(열화)를 진단하는 시스템이나 무정전전원장치나 통신망의 비상전원으로 사용되는 정류기와 같은 다수의 축전지를 전원설비로 사용하는 다수의 비상전원 시스템(18)의 운전 상태를 감시하고 동시에 상기 사용되는 다수의 축전지의 건전상태(열화)를 진단하는 시스템에 있어서,A system or an uninterruptible power supply system for diagnosing the health condition (deterioration) of a battery by a central processing unit (hereinafter referred to as an MPU) capable of numerical operation such as a microprocessor by measuring characteristic data of a plurality of battery cells provided in a plurality of emergency power devices. A system for monitoring the operating status of a plurality of emergency power systems 18 using a plurality of batteries, such as rectifiers used as emergency power of a communication network, as power equipment, and at the same time diagnosing the health status (deterioration) of the plurality of batteries used. To 모든 측정진단시스템(164,164-a,164-b,164-n)들이 동일한 형태와 구조의 모듈형태로 구성되고, 상기 측정진단시스템은 내부에 구비된 통신포트(163)를 이용하여 상호 연결되며 지정된 메인 측정진단시스템(164)는 통신포트를 통해 각 슬레이브 측정진단시스템(164-a,164-b,164-n)들과 쌍방향통신을 수행할 수 있으며, 상기 슬레이브 측정진단시스템(164-a,164-b,164-n)들은 직렬포트로써 로컬 감시시스템(169-a,169-b,169-n)과 연결될 수 있고, 메인 측정진단시스템(164)에 연결된 무선통신포트를 통해 무선 원거리통신이 가능하고, 메인 측정진단시스템(164)에 연결된 로컬 감시시스템(169)을 통해 원거리 네트워크 통신이 가능하고, 상기의 모든 측정진단시스템(164,164-a,164-b,164-n)은 내부에 구비된 통신포트를 통해 상기 각 로컬 감시시스템외에 직렬통신이 가능한 모든 원격제어장치나 콘솔장치 등이 연결될 수 있으며, 메인 측정진단시스템(164)에 연결된 로컬 감시시스템(169)에서 통신포트로 상호 연결된 모든 슬레이브 측정진단시스템(169-a,169-b,169-n)들의 데이터 조회, Parameter값 조정과 같은 제어가 가능하도록 구성된 비상전원 열화진단(품질감시)시스템.All measurement diagnostic systems 164, 164-a, 164-b, 164-n are configured in a modular form with the same shape and structure, and the measurement diagnostic systems are interconnected and designated using a communication port 163 provided therein. The main measurement diagnosis system 164 may perform bidirectional communication with each slave measurement diagnosis system 164-a, 164-b, 164-n through a communication port, and the slave measurement diagnosis system 164-a, 164-b, 164-n can be connected to the local monitoring system 169-a, 169-b, 169-n as a serial port and wireless telecommunication via a wireless communication port connected to the main measurement diagnostic system 164. Remote network communication is possible through the local monitoring system 169 connected to the main measurement diagnosis system 164, and all the measurement diagnosis systems 164, 164-a, 164-b, and 164-n are internally connected. All remote control stations capable of serial communication besides each local monitoring system through the provided communication port A console device or the like may be connected, and data of all slave measurement diagnosis systems 169-a, 169-b, and 169-n interconnected to a communication port from a local monitoring system 169 connected to the main measurement diagnosis system 164 may be connected. Emergency power deterioration diagnosis (quality monitoring) system configured to enable control such as inquiry and parameter value adjustment. 청구항 10항에 있어서,The method of claim 10, 슬레이브 측정진단시스템(164-a, -b, -n)은 통신프로토콜이 상호 호환될 수 있는 임의의 UPS 또는 정류기와 같은 비상전원장치(170)에 의해 대치되고, 상기 비상전원장치내의 직렬포트와 상기 메인 측정진단시스템(164)내에 구비된 동일 기종의 직렬포트를 상호 연결하고, 상기 메인 측정진단시스템(164)에 연결된 로컬 감시시스템(169)에 의해 비상전원장치를 감시, 제어할 수 있고, 상기 메인 측정진단시스템에 연결된 원거리 네트워크 통신을 통해 비상전원장치(170)를 감시, 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단 시스템.The slave measurement diagnostic system 164-a,-b,-n is replaced by an emergency power supply 170 such as any UPS or rectifier with which the communication protocols are compatible with each other, and the serial port in the emergency power supply. The serial port of the same type provided in the main measurement diagnosis system 164 can be interconnected, and the emergency power supply device can be monitored and controlled by the local monitoring system 169 connected to the main measurement diagnosis system 164. Emergency power supply (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that for monitoring and controlling the emergency power supply unit 170 via a remote network communication connected to the main measurement diagnostic system. 청구항 1항에 있어서The method of claim 1 릴레잉회로군(4)을 두지 않으며, MCU(11)의 입력회로에 연결된 4단자회로망의 4단자를 측정코저 하는 축전지 셀의 양극과 음극에 각각 수동으로 연결(직결)하고, 메인 콘트롤러 유니트(MCU)에서 외부신호를 받아 측정이 개시되면, MPU(1)은 수Khz의 펄스신호를 정전류원회로(5)에 인가시키고 이를 기동시켜, 상기 정전류원회로(5)에 의해 생성된 정전류(Is)가 4단자망을 통해 축전기에 투입되고, 연결된 상기 축전지의 단자전압(V), 전류(Is), 온도(t), 비중(G)과 같은 특성데이터가 자동 스케일 회로(7)에 의해 증폭되고 A/D변환기(6)를 통해 MPU(1)의 입력되어 MPU(1) 내부에 내장되고, 주기 및 평균치 연산 프로그램 단계 및 실효치, 위상차, 임피던스 연산단계로 이루어진 임피던스 연산 프로그램에 의해 축전지의 내부 임피던스를 연산하고, 상기 특성데이터와 상기 축전지 내부임피던스 기초로 하여 MPU(1)내의 내장된 프로그램에 의해 축전지셀의 상태이력 데이터를 연산하고, 상기 축전지셀의 특성데이터 및 내부임피던스값과 상기 축전지셀 상태이력 데이터가 메모리(2)에 저장되고 ,이러한 일련의 동작과 상기의 각 단계를 반복하면서 다른 셀을 측정,반복하고, 필요시 RS232, RS422,RS485 또는 CDMA와 같은 통신(포트)장치(8)를 통해 노트북PC나 서버, 호스트로 전송이 가능하도록 동작됨을 특징으로 하는 비상전원(품질감시)열화진단시스템.There is no relay circuit group 4, and it is connected (directly) to the positive and negative poles of the battery cell for measuring the four terminals of the four-terminal network connected to the input circuit of the MCU 11, respectively, and connected to the main controller unit ( When the measurement is started by receiving an external signal from the MCU, the MPU 1 applies a pulse signal of several Khz to the constant current source circuit 5 and starts it, thereby generating the constant current Is generated by the constant current source circuit 5. ) Is input to the capacitor through a four-terminal network, and characteristic data such as terminal voltage (V), current (Is), temperature (t), and specific gravity (G) of the connected battery are amplified by the automatic scale circuit (7). The internal of the battery by the impedance calculation program consisting of the period and average calculation program step and the effective value, phase difference, and impedance calculation step, which are inputted to the MPU 1 through the A / D converter 6 and built into the MPU 1. Calculate impedance and store the characteristic data The state history data of the battery cell is calculated by the built-in program in the MPU 1 on the basis of the internal impedance, and the characteristic data and the internal impedance value and the battery cell state history data of the battery cell are stored in the memory 2 and Repeat this sequence of steps and each of the above steps to measure and repeat other cells and send them to the notebook PC, server or host via a communication (port) device such as RS232, RS422, RS485 or CDMA, if necessary. Emergency power (quality monitoring) degradation diagnostic system, characterized in that it is operated to enable. 청구항 1항또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 원거리 네트워크 통신은 비상전원(품질) 감시시스템내에 내장된 통신포트를 이용하여 CDMA와 같은 무선통신망이나 인터넷과 같은 온라인 네트워크망을 이용하고, 1개의 측정진단시스템에 연결된 호스트에 1개의 고정IP를 구축하여 N대의 비상전원 (품질감시)진단시스템과 원거리통신망을 통해 쌍방통신하고 상기 호스트에서 원격으로 상기 N대의 비상전원장치의 운전상태를 각각 모니터링하여 상기 비상전원장치의 건전(열화) 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 비상전원(축전지)장치의 사후관리시스템.Long-distance network communication uses a wireless communication network such as CDMA or an online network such as the Internet by using a communication port built in an emergency power (quality) monitoring system, and establishes a fixed IP on a host connected to one measurement diagnosis system. N two emergency power (quality monitoring) diagnosis system and a telecommunication network for both sides of the communication and remotely monitor the operating state of the N emergency power devices from the host to diagnose the health (deterioration) state of the emergency power device Post-management system of the emergency power (storage battery) device, characterized in that.
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