KR200497857Y1 - 축전지 방전용 부하기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축전지 방전용 부하기에 관한 것으로서, 특히 경량화되어 이동이 용이하고 적용되는 축전지의 용량에 맞게 방전부하 용량을 용이하게 맞출 수 있는 축전지 방전용 부하기에 관한 것이다. 이에, 본 고안은, 축전지 방전용 부하장치에 있어서, 원통형 본체(100)와; 상기 원통형 본체(100) 내측면에 환형으로 배열되어 설치쇠는 운모히터(200)와; 상기 원통형 본체(100)의 외측으로 고정지지대(310)를 통하여 연결되는 단열판(300)과; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며 축전지와 연결되는 부스바(400)와; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며, 상기 부스바(bus bar)(400)와, 상기 운모히터(400)들을 전기적으로 연결하고 제어하기 위한 스위치부(500); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 방전용 부하장치를 제공한다.

Description

축전지 방전용 부하기 {Battery Discharge Load Bank}

본 고안은 축전지 방전용 부하기에 관한 것으로서, 특히 경량화되어 이동이 용이하고 적용되는 축전지의 용량에 맞게 방전부하 용량을 용이하게 맞출 수 있는 축전지 방전용 부하기에 관한 것이다.

본 고안은 전력부하설비등 일반 산업현장의 안정된 전력공급을 수요로하는 부하에 전력을 공급해주는 무정전전원공급장치(UPS)에서 필수요소인 축전지(Battery)의 수명, 성능, 용량등을 가늠할 수 있는 방전시험 방전용 부하기와 부하조정기에 관한 것이다. 일반적으로 산업용축전지의 방전은 기본 10시간 방전율이 최적이나 시간부족으로 4시간∼시간 범위에서 행해지며 이에따라 방전 전류도 비례하여 큰 방전 부하기와 부하조정기로 조정한다. 부하조정기와 부하기는 축전지실 인근에서 전선을 접속하여 구성하고 열 발산이 좋은 공간에서 실시한다.

UPS용 산업용축전지는 용량에 따른 중량이 무겁고 중량이 무거우며 전극의 이온화 작용으로 인한 수소가스등의 화학물질 등이 미세하게 배출되어 별도의 보관함과 장소, 환기시설 등을 필요로 설치 운영되고 있으며 UPS 장치의 사용중 설비인 축전지는 UPS 운영중 기간과 사용환경에 따른 수명, 성능, 용량등의 이상유무를 점검해 주어야 한다. 일종의 가상부하로 축전지 용량별 방전시험을 진행함에 있어 기존의 부하기(Load Bank)는 평균 중량이 무거워(100kg) 이동에 중장비(크레인) 사용이 필수이며 그로인한 작업시간 소요 및 중장비 사용의 사전협의가 필요했다. 또한 중량물 취급에 따른 전기실 및 축전지실에서의 운반 이동시에 허리부상, 손가락 골절, 압착 등의 안전사고로부터 노출되어 있다.

부하 전류는 축전지 용량에 맞게 방전부하 용량을 맞추어야 하며 이를 위해 IGBT 전력소자등을 이용한 부하조정기로 부하전류를 조정하여 부하기에 공급하여 왔다. 이하 관련된 선행문헌을 살펴본다. 하기 선행문헌에서의 식별부호는 본원고안과는 무관하다.

대한민국 등록특허 제10-1664641호 '축전 디바이스 방전 장치'는 축전 디바이스의 양극과 음극의 사이에 접속되는 부하 저항에 방전 전류를 흘림으로써, 상기 축전 디바이스의 방전을 행하여 상기 축전 디바이스의 상태를 측정하는 축전 디바이스 방전 장치로서, 상기 부하 저항의 저항치를 전환 가능한 방전부와, 상기 축전 디바이스에 있어서의 전압에 따라서, 상기 축전 디바이스의 양극과 음극의 사이에 접속되는 상기 부하 저항의 저항치를 전환함으로써, 방전 전류를 조정하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 축전 디바이스의 양극과 음극 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부를 구비하고, 상기 전압 측정부로 측정된 전압에 기초하여, 상기 축전 디바이스의 분극 곡선에 있어서의 분극치가 소정의 값 보다 커지게 하는 전류가 상기 축전 디바이스 상에 흐르도록, 상기 부하 저항의 저항치를 결정하여 자동적으로 전환하는 축전 디바이스 방전 장치를 개시하였다.

대한민국 등록특허 제10-0532720호 '축전지의 방전장치'는 각 변전소에 설치되며 디지털 제어방식에 의한 자동운전이 가능하고 전자식 버튼방식으로 이루어져 작동이 용이하며 고주파 변환소자(IGBT)에 과전류 서지 전압, 전류에 대한 억제효과를 가지고 저전압이 발생할 시에도 경보와 함께 운전이 자동으로 중단되도록 함으로써 축전지의 성능을 향상시키도록 축전지의 방전장치에 관한 것으로, 배터리의 전원이 마그네트 스위치에 의해 공급되도록 하고, 상기 마그네트 스위치를 경유하여 흐르는 전류 및 전압을 인식하도록 하고, 홀 센서를 경유하여 흐르는 전류를 인식하면서 배터리 전압 검출부에 의하여 배터리 양의 전원과 음의 전원을 각각 측정하도록 하고, 키입력부의 시작 스위치, 중지 스위치, 전압모드 스위치, 타임모드 스위치, 경보중지 스위치, 경보복귀 스위치, 모드선택 스위치, 설정 스위치, 좌 선택 스위치, 우 선택 스위치, 상 선택 스위치, 하 선택 스위치들을 통한 관리자의 선택사양을 전달받는 마이크로 프로세서는 상기 홀 센서를 흐르는 전류와 배터리 양의전원 및 배터리 음의 전원에 대한 측정치를 전달받아 내부의 동작을 제어하도록 하고, 상기 마이크로 프로세서의 제어를 받는 PWM파형 공급부에서는 전계효과 트랜지스터의 게이트에 트리거 전압을 인가하면서 선택적으로 온/오프시키도록 하고, 상기 마이크로 프로세서의 제어를 받는 고주파 노이즈 저감회로부는 인덕턴스에 의해 리플 성분이 제거되도록 하는 중에 상기의 전계효과 트랜지스터가 동작할 때 발생되는 스위칭 노이즈를 저감시키도록 하고, 상기 전계효과 트랜지스터에서 고주파 노이즈 저감회로부를 경유하여 공급되는 배터리의 전원이 부하로 방전되도록 하고, 상기 부하로 출력되는 전원을 출력전압 감지부에서 인식하여 상기의 마이크로 프로세서에 전달하도록 구성됨을 특징으로 한다.

그러나, 제10-1664641호와 제10-0532720호는 방전장치의 중량이 무거워 사용이 용이하지 아니한 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1664641호 '축전 디바이스 방전 장치' 등록일자 2016년10월04일 대한민국 등록특허 제10-0532720호 '축전지의 방전장치' 등록일자 2005년11월24일

따라서 본 고안은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 부하기(Load Bank)를 소형, 경량화 하여 중량물 운반에 따른 생산성 있는 작업시간을 제공하고 중량물 안전사고로부터 작업자를 보호하며, 별도의 부하조정기 없이 사용부하에 따른 부하용량 조절이 용이하게 스위치를 결합한 부하기(Load Bank)를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 실시예는, 축전지 방전용 부하장치에 있어서, 원통형 본체(100)와; 상기 원통형 본체(100) 내측면에 환형으로 배열되어 설치되는 운모히터(200)와; 상기 원통형 본체(100)의 외측으로 고정지지대(310)를 통하여 연결되는 단열판(300)과; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며 축전지와 연결되는 부스바(bus bar)(400)와; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며, 상기 부스바(400)와 상기 운모히터(200)들을 전기적으로 연결하고 제어하기 위한 스위치부(500);를 포함하는 축전지 방전용 부하장치를 제공한다.

상술한 본 고안의 일 실시예에 따르면, 종래의 “히팅용” 부하기를 “운모히터” 부하기로 갈음함으로써 부피와 중량을 소형 경량화(모둘별 20kg이하) 하였으며, 상기의 운모히터를 3로 스위치로 제어함으로써 부하별 용량을 용이하게 가변할 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안의 UPS 축전지 방전용 부하기는 산업용축전지 방전시험시 중량물 운반 이동 설치에 있어 중장비 사용에 따른 불필요한 작업시간 낭비를 줄이고 중량물로 인한 안전사고로부터 작업자를 보호하며 소형, 경량화로 모듈별(20kg) 결합 및 분리 사용이 가능하며 사용부하 용량조절이 용이한 효과를 갖는다.

도1은 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 구성도이다.
도 2는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 회로 구성도이다.
도 3은 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 스위치를 모두 좌측으로 설정한 상태의 전류값을 나타내는 표이다.
도4는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 스위치 구성 별 부하 변화표이다.
도 5는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 전류 변화 가능 곡선이다.

하기에서 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 고안의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 고안의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안은 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

도1은 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 구성도이고, 도 2는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 회로 구성도이다. 도1 및 도2에서 도시된 바와 같이, 본 고안은 축전지 방전용 부하장치에 있어서, 원통형 본체(100)와; 상기 원통형 본체(100) 내측면에 환형으로 배열되어 설치되는 운모히터(200)와; 상기 원통형 본체(100)의 외측으로 고정지지대(310)를 통하여 연결되는 단열판(300)과; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며 축전지와 연결되는 부스바(400)와; 상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며, 상기 부스바(400)와 상기 운모히터(200)들을 전기적으로 연결하고 제어하기 위한 스위치부(500);를 포함하는 전지 방전용 부하장치를 제공한다.

상기 운모히터(200)들은 브라켓(210)을 이용하여 상기 본체(100)와 이격되도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 본 고안은 부하를 위한 발열체를 경량인 운모히터를 적용함으로써 방전용 부하장치의 경량화를 구현한다. 상기 운모히터(200)는 운모판과 운모판 사이에 가는 열선이 고정된 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 운모히터(200)는 상기 원통형 본체(100)의 내주면에 환형으로 배열되며, 이때 발생되는 열은 상기 원통형 본체(100)를 따라 배출되게 된다. 본 고안은 상기 열이 원활히 배출되도록 상기 원통형 본체(100)의 중앙에 냉각팬(600)이 설치되는 구성을 제공한다.

일반적으로 운모히터는 두께가 얇은 운모판과 운모판 사이에 가는 열선을 고정시킨 후 열선의 양단에전압을 가하면 열선에 열이 발생하며 그 열은 다시 운모판에 전달되며, 다시 운모판의 열이 방열되는 구성을 갖는다. 이와 같이 운모를 절연체로 사용하는 박판형 운모 히터는 온도에 따른 용량 변화가 적고 절연저항이 높은 장점을 갖는다.

본 고안의 상기 운모히터(200)는 축전기와 연결된 부스바(400)와 전기적으로 연결된다. 또한 본 고안은, 운모히터(200)와 부스바(400)의 연결상태를 제어하기 위하여 베이클라이트 등의 재질로 구성되는 단열판(300) 뒤에 스위치부(500)가 구비된다. 적용되는 축전지의 용량에 따라서 요구되는 부하량 및 전류량이 상이함에 따라, 상기 스위치부(500)를 구성하는 각각의 스위치는 3로스위치인 것이 바람직하다. 상기 3로스위치는 연결off상태 및 각 저항체간의 다른 연결상태를 구현할 수 있게 함으로써, 다양한 전류 및 저항조건을 구현할 수 있게 한다. 본 고안에서는 3로 스위치를 중간에 두면 off상태를, 좌측으로 이동시키면 최대전류 연결구성, 우측으로 이동시키면 최소전류 연결구성 상태가 구현된다.

도 3은 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 스위치를 모두 좌측으로 설정한 상태의 전류값을 나타내는 표이고, 도4는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 스위치 구성 별 부하 변화표이다.

특히 도 3은 모든 스위치를 좌측으로 이동시켜 최대전류로 연결되는 구성을 나타낸다. 도3에서의 표에 나타난 바와 같이, 총 7개의 스위치를 모두 좌측으로 설정하는 경우 243.75A의 전류값이 나타나게 된다. 상술한 바와 같이 축전지는 다양한 용량이 적용될 수 있으므로, 방전용 부하기에 적용되는 전류와 부하량은 이에 대응되도록 조절되어야 한다. 이에 본 고안은 도3에서의 표에서 나타난 바와 같이, 7개의 3로스위치를 조절함으로써 60~243.75A의 전류값을 적용할 수 있게 된다. 도 5는 본 고안의 축전지 방전용 부하장치의 전류 변화 가능 곡선이다. 본 고안은 상술한 바와 같이 3로스위치의 스위치를 조합함으로써 243.75A까지의 전류값을 거의 직선에 가까운 수준의 많은 단계별로 구현할 수 있는 장점이 있다.

즉, 상기의 구성에 따르면 본 고안은 종래의 “히팅용” 부하기를 “운모히터” 부하기로 갈음함으로써 부피와 중량을 소형 경량화(모둘별 20kg이하) 하였으며, 상기의 운모히터를 3로 스위치로 제어함으로써 부하별 용량을 용이하게 가변할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 본 고안의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 고안의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 원통형 본체
200: 운모히터
210: 브라켓
300: 단열판
310: 고정지지대
400: 부스바(bus bar)
500: 스위치부
600: 냉각팬

Claims (4)

1. 축전지 방전용 부하장치에 있어서,
   원통형 본체(100)와;
   상기 원통형 본체(100) 내측면에 환형으로 배열되어 설치되는 운모히터(200)와;
   상기 원통형 본체(100)의 외측으로 고정지지대(310)를 통하여 연결되는 단열판(300)과;
   상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며 축전지와 연결되는 부스바(bus bar)(400)와;
   상기 단열판(300)의 원통형 본체(100) 반대측 면에 설치되며, 상기 부스바(400)와 상기 운모히터(200)들을 전기적으로 연결하고 제어하기 위한 스위치부(500);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 방전용 부하장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 운모히터(200)는 운모판과 운모판 사이에 가는 열선이 고정된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 방전용 부하장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스위치부(500)를 구성하는 각각의 스위치는 3로스위치인 것을 특징으로 하는 축전지 방전용 부하장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 원통형 본체(100)의 중앙에 냉각팬(600)이 설치되는 것을 특징으로 하는 축전지 방전용 부하장치.