KR20060116264A - 배터리 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 충전 시스템은, 충전 및 방전이 가능한 배터리의 온도를 감지하는 온도검출부와; 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값의 기준데이터가 미리 저장되는 메모리부와; 제2 직류전압값에 해당되는 제2 직류전압을 배터리로 출력하는 전압 변환부; 및 외부의 교류전원을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여, 온도검출부에 의하여 검출되는 상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값을 메모리부로부터 독출하여 전압 변환부를 제어하는 제어부;를 포함한다. 이에 의하면, 고속열차내에 마련되는 배터리의 상태와 배터리를 충전하는 충전회로의 상태에 따라 배터리의 충전여부 및 배터리에 공급되는 충전전압을 제어하며, 배터리를 충전하는 충전회로중 일부가 손상되더라도 이를 대체하여 충전하도록 함으로써 배터리 충전 시스템의 안정성을 향상시키며, 이를 통해 고속열차에 마련되는 전자기기의 안전성을 극대화 한다.
고속열차, 충전회로, 배터리, 온도, 충전기

Description

배터리 충전 시스템{System for charging battery}
도 1은 고속열차의 운전차량의 상부 단면도,
도 2는 직류 변환부를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 배터리의 외형도,
도 4는 차상컴퓨터의 일부로 장착되는 랙(RACK) 형태의 배터리 충전 시스템을 개념적으로 나타낸 도면,
도 5는 배터리의 온도와 충전전압간의 상관관계를 그래프로 표시한 도면, 그리고
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 배터리 충전 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 직류 변환부 100 : 배터리 충전 시스템
110 : 전압 변환부 120 : 온도 검출부
130 : 제어부 140 : 메모리부
150 : 전압 검출부 160 : 전류 검출부
200, 300, 400, 500 : 충전부 600 : 전원 분배부
601, 602 : 다이오드
B, B1 : 배터리
본 발명은 배터리 충전 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열차 차량의 저전압 분배 시스템에 의해 공급되는 고전압 직류 전류 보조 전원을 안정적으로 저전압 직류 출력 전류로 전환하는 개선된 배터리 충전 시스템에 관한 것이다.
고속열차에는 고속열차를 구동하기 위한 주전원과 주전원으로부터 공급된 전원을 재처리하여 고속열차를 구성하는 각 전자장치에 전원을 공급하기 위한 보조전원장치가 구비된다.
보조전원장치는, 주전원장치에서 공급되는 전원을 직류로 변환하는 변환장치, 및 변환된 직류를 일시 저장해두는 배터리로 구성되며, 배터리는 납축전지, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 납-황산전지와 같은 2차전지가 주로 사용된다.
주전원장치는 열차의 팬더그래프를 통해 열차로 인가되는 고압의 교류전원을 열차내에서 사용 가능한 저압의 교류로 변환한다. 통상 팬더그래프를 통해 인가되는 교류는 25,000V 이며, 열차내 전자장치는 이를 그대로 이용할 수 없다.
주전원장치는 25,000V의 교류를 수백V ∼ 수천V의 교류로 변환한다. 변환된 교류전원은 고속열차를 구동하는 모터에 제공되며, 보조전원장치에도 공급된다.
보조전원장치는 수백V ∼ 수천V의 교류전원을 정류 및 감압하여 수십V ∼ 수백V의 직류전원으로 변환하여 열차내 각 전자기기에 공급한다. 여기서, 열차내부에는 직류의 보조전원 전압을 안정화 하기 위해 충전 가능한 배터리 충전 시스템이 마련된다.
배터리 충전 시스템은, 배터리를 직류로 변환된 직류전원에 의해 충전하며, 충전 후 직류의 전압이 부족하거나 불안정할 경우 충전된 전원을 흘려 전원을 안정화시킨다.
이에 본 출원인은 고속열차내에 마련되어 고전압 직류 전류 보조 전원을 안정적으로 저전압 직류 출력 전류로 전환함으로써, 전원을 안정화시켜 고속열차내에 마련되는 전자기기의 안정성을 극대화 하는 배터리 충전 시스템을 제안하고자 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 목적은 고속열차내에 마련되는 배터리 충전 시스템의 안정성을 향상시켜 궁극적으로 고속열차에 마련되는 전자기기의 안전성을 향상시키는 배터리 충전 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 충전 시스템은 충전 및 방전이 가능한 배터리의 온도를 감지하는 온도검출부와; 상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값의 기준데이터가 미리 저장되는 메모리부와; 상기 제2 직류전압값에 해당되는 제2 직류전압을 상기 배터리로 출력하는 전압 변환부; 및 외부의 교류전원 을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여, 상기 온도검출부에 의하여 검출되는 상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값을 상기 메모리부로부터 독출하여 상기 전압 변환부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 전압 변환부의 출력전압을 검출하는 전압 검출부; 및 상기 전압 변환부의 출력전류를 검출하는 전류 검출부;를 더 포함한다.
이때, 상기 제어부는, 상기 전압 검출부 또는 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전압 변환부의 출력전압 또는 출력전류가 기저장된 최대출력전압 또는 최대출력전류에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 제2 직류전압의 공급을 차단한다.
또한, 상기 전류 검출부는, 상기 배터리의 충전전류를 계측하며, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 상기 배터리의 충전전류가 기저장된 최대충전전류값에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 기준데이터는, 상기 배터리의 온도가 20℃일때를 기준온도로 하고, 상기 배터리의 충전전압이 74.9V 인 경우를 기준전압으로 하며, 상기 기준전압은, 상기 온도검출부에서 검출되는 온도에 따라 증감되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준전압은, 상기 배터리의 온도의 증가에 반비례하여 감소하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전압 검출부는, 상기 제1 직류전압을 감지하며, 상기 제어부는, 상기 제1 직류전압이 기저장된 과전압 및 저전압에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압을 차단한다.
또한, 상기 배터리 및 상기 충전부 중 적어도 하나를 냉각시키기 위한 냉각부;를 더 포함하며, 상기 냉각부는, 모터에 의해 회전하는 냉각팬을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 충전 및 방전이 가능하며 각각의 양극과 음극이 상호 교차로 직렬 접속되는 복수의 배터리로, 제2 직류전압을 출력하도록 상호 대치 가능한 복수의 전압 변환부와; 외부의 교류전원을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여 상기 제2 직류전압을 상기 배터리로 출력하도록 상기 전압 변환부를 제어하는 제어부; 및 상기 복수개의 배터리를 소정 개수로 구획하고, 각 구획된 배터리와 상기 충전기 사이에 각각 접속되는 전원분배부;를 포함한다.
여기서, 상기 전원분배부는, 상기 충전기와 상기 배터리를 각각 접속하기 위한 복수의 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드는, 상기 각 배터리당 복수개가 접속되고, 접속된 복수개의 다이오드는 상기 전압 변환부 각각에 접속되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 각각의 온도를 감지하는 온도검출부; 및 상기 배터리의 온도에 대응하는 제2 직류전압값의 기준데이터가 미리 저장되는 메모리부;를 더 포함한다.
여기서, 제어부는, 상기 온도검출부에 의하여 검출되는 상기 배터리의 온도 에 대응되는 제2 직류전압값을 상기 메모리로부터 독출하여 상기 전압 변환부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전압 변환부의 출력전압을 검출하는 전압 검출부; 및 상기 전압 변환부의 출력전류를 검출하는 전류 검출부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 전압 검출부 또는 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전압 변환부의 출력전압 또는 출력전류가 기저장된 최대출력전압 또는 최대출력전류에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 제2 직류전압의 공급을 차단한다.
또한, 상기 전류 검출부는, 상기 배터리의 충전전류를 계측하며, 상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 상기 배터리의 충전전류가 기저장된 최대충전전류값에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전압 검출부는, 상기 제1 직류전압을 감지하며, 상기 제어부는, 상기 제1 직류전압이 기저장된 과전압 및 저전압에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압을 차단하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기준데이터는, 상기 배터리의 온도가 20℃일때를 기준온도로 하고, 상기 배터리의 충전전압이 74.9V 인 경우를 기준전압으로 하며, 상기 기준전압은, 상기 온도센서에서 계측된 온도에 따라 증감되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 고속열차에서 동력차의 상부 단면도를 나타낸다.
도시된 고속열차의 동력차는 운전자가 위치하는 운전실(1), 고속열차의 차상컴퓨터(2), 주변압기(3), 냉각송풍기(5)(6)(7) 등이 마련되며, 충전 시스템(100)과 배터리(B)는 차량의 양측 사이드에 마련된다.
차상컴퓨터(2)는 고속열차를 전반적으로 제어하기 위한 주 운전실 컴퓨터, 주 컴퓨터를 백업하기 위한 보조운전실 컴퓨터, 및 고속열차의 견인력과 전기제동을 관리하는 2개의 모터블록 컴퓨터를 포함한다. 도시되지 않았지만, 승객이 위치하는 객차에는 각각 하나씩의 객실 컴퓨터가 마련되며, 특정 객차에는 배터리 및 충전부가 마련된다.
주변압기(3)는 팬터그래프를 통해 고속열차의 외부로부터 인가되는 고압의 교류전원을 저압의 교류전원으로 변환한다. 차량에는 주변압기(3)에서 출력되는 교류전원을 저압의 직류전압으로 변환하는 직류 변환부(10)를 더 포함한다. 이는 도 2를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 직류 변환부(10)는 팬터그래프를 통해 고속열차의 외부로부터 인가되는 고압의 교류전원(AC 25,000V)이 주변압기(3)에 의하여 변환된 저압의 교류전원(AC 1,100V)을 정류하고 이를 일정한 직류전압으로 안정화한다.
이를 위해 직류 변환부(10)는 주변압기(3)에서 출력되는 교류전압을 직류로 변환하기 위한 다이오드(11, 12) 및 평활 커패시터(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 주변압기(3)의 1차측 및 2차측간 권선비는 1: 1/n으로 함으로서 출력전압을 감소시킨다. 여기서, 주변압기(3)의 2차측 권선의 출력전압은 교류 1100v 이고, 직류 변환부(10)의 출력전압은 직류 570v인 것이 바람직하다.
냉각송풍기(5)(6)(7)는 주변압기(3), 보조블럭(8) 및 견인전동기(9)의 온도를 감소시키기 위해 마련된다. 도시하지는 않았지만, 충전 시스템(100)이나 배터리(B)를 냉각하는 냉각송풍기를 구비하는 것이 바람직하다.
충전 시스템(100)과 배터리(B)는 직류 변환부(10)로부터 제공되는 직류전압을 저압(예컨대 72v)의 직류로 변환하여 저장해 두었다가 이를 동력차, 동력객차 또는 객차에 마련되는 각종 전자기기, 예컨대, 차상컴퓨터(2), 조명시설, 공기조화장치, 에어컨디셔너(4), 및 객차에 배치되는 자판기 등에 공급한다.
이때, 충전 시스템(100)은 직류 변환부(10)에서 출력되는 전원을 저압의 직류전압으로 변환 후, 이를 배터리(B)에 충전해 두며, 열차에서 사용되는 직류전압을 공급하게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리의 외형도를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 고속열차에 장착되는 배터리(B)는 차량의 하부에 장착되며, 복수개의 셀(20a ∼ 20f)이 직렬 접속되어 있다. 각각의 셀(20a ∼ 20af)은 양극(+)과 음극(-)의 출력단자를 구비하며, 각 셀의 양극(+)과 음극(-)이 상호 교차로 직렬 접속된다.
예컨대, 셀(20a)의 음극(-)과 셀(20b)의 양극(+)이 접속되고, 셀(20b)의 음극(-)과 셀(20c)의 양극(+)이 접속되는 구조로 각 셀(20a ∼ 20f)이 직렬 접속된 다.
이에 따라, 배터리(B)를 구성하는 각 셀(20a ∼ 20f)이 가지는 출력전압은 결합되는 셀의 개수에 비례하여 증가하게 된다. 이때, 배터리(B)의 출력전압은 72v인 것이 바람직하며, 각각의 셀은(20a ∼ 20f) 충전 및 방전이 용이한 2차 전지인 것이 바람직하다.
도 4는 차상컴퓨터의 일부로 장착되는 랙(RACK) 형태의 충전 시스템(100)을 개념적으로 표현한 것이다.
도시된 배터리 충전 시스템(100)은 전압 변환부(110), 온도 검출부(120), 전압 검출부(150), 메모리부(140) 및 제어부(130)를 포함한다.
전압 변환부(110)는, 직류 변환부(10)에서 출력되는 DC 570v의 제1 직류전압을 감압한 제2 직류전압을 배터리(B)로 출력하여 배터리(B)가 충전되도록 한다.
온도 검출부(120)는 배터리(B)의 온도를 검출하는 것으로서, 검출된 배터리(B)의 온도에 대한 정보를 제어부(130)로 송신한다.
메모리부(140)는 배터리(B)의 온도에 대응하는 적정 제2 직류전압값에 대한 기준데이터가 저장된다.
전압 검출부(150)는 배터리(B)의 전압을 검출하는 것으로서, 검출된 배터리(B)의 전압에 대한 정보를 제어부(130)로 송신한다.
제어부(130)는 전압 변환부(110), 온도 검출부(120), 전압 검출부(150) 및 메모리부(140)를 제어하는 것으로서, 도면에는 별도의 참조번호를 부여하여 도시하고 설명하였으나 제어부(130)가 차상컴퓨터(2)에 포함되는 것도 가능하다.
이러한 제어부(130)는 온도 검출부(120)에 의하여 검출되는 배터리(B)의 온도에 대응하는 제2 직류전압값을 메모리부(140)로부터 독출하여, 전압 변환부(110)를 제어하여 제2 직류전압값에 대응하는 제2 직류전압이 배터리(B)로 출력되게 한다.
이의 작동을 설명하면 다음과 같다.
제어부(130)는 배터리(B)의 양전압과 음전압을 센싱하기 위한 전압 검출부(150)와 배터리(B)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부(120)를 통해 인가되는 배터리(B)의 전압 및 온도를 토대로 배터리(B)의 충전 여부를 판단한다.
예컨대, 배터리의 양전압 및 음전압이 충전전압(예컨대 72V)에 도달한 경우, 배터리(B)는 완충된 상태이므로 더이상의 충전과정이 필요치 않게 된다.
이 경우, 제어부(130)는 배터리에 인가되는 제2 직류전압의 공급을 중단하여 배터리(B)의 과충전을 방지한다.
마찬가지로, 온도 검출부(120)에 의하여 검출된 배터리(B)의 온도가 기준온도(예컨대 20℃)에 미달하거나 초과하는 경우, 제어부(130)는 메모리부(140)에 기저장된 기준데이터에 따라 배터리(B)로 출력하는 제2 직류전압을 증감한다.
제어부(130)는 배터리(B)의 온도가 20℃일때 74.9V의 전압을 기준으로 하여 배터리(B)로 출력하며, 배터리(B)의 온도가 이보다 증가하거나 감소하는 경우 각각 배터리(B)에 인가되는 제2 직류전압을 감소 및 증가시킨다.
이는 도 5를 함께 참조하여 설명하도록 한다. 도 5는 배터리의 온도와 충전전압간의 상관관계를 그래프로 표시한 것이다
도시된 바와 같이, 배터리(B)의 온도가 높을수록 배터리(B)에 인가되는 전압은 감소하며 반대의 경우 증가한다. 도면에서 배터리(B)로 출력되는 제2 직류전압(예컨대 79.4V)이 배터리의 충전전압(74V)에 비해 높게 설정되어 있으며 이는 충전하는 측이 충전대상, 즉 배터리(B)의 출력전압 보다 높아야 충전이 일어나는 충전회로의 특성에 기인한 것이다.
배터리(B)의 온도가 높다는 것은 배터리(B)의 내부저항이 증가한다는 것을 의미하며, 저온(예컨대 -24℃)일 때와 동일한 전압을 인가하여 충전 시, 배터리(B)가 과열하거나 과충전되어 파손될 수 있다.
따라서, 배터리(B)의 온도가 증가할수록 배터리에 인가하는 전압은 감소되어야 하며, 도면에 도시된 바와 같이 온도 : 충전전압 또는 온도 : 제2 직류전압 간의 관계에 대한 데이터가 메모리부(140)에 미리 저장되는 것이 바람직하다.
즉, 제어부(140)는 온도 검출부(120)에 의해 검출된 배터리의 온도에 따라 직류 변환부(10)에서 입력되는 제1 직류전압을, 메모리부(140)로부터 해당되는 제2 직류전압값으로 증감시켜 최종적으로 전압 변환부(110)에 의하여 제2 직류전압을 증감시켜 배터리(B)에 공급하게 된다.
한편 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전압검출부(150) 및 전류검출부(160)를 더 포함한다.
전압 변환부(110)는 직류 변환부(10)로부터 제공되는 570V의 전압을 배터리의 충전전압(예컨대 72V)으로 변환한다. 전압변환부(110)의 출력전압 즉 제2 직류전압은 배터리의 온도, 배터리의 충전상태에 따라 가변된다.
제어부(130)는 온도 검출부(120)에서 인가되는 검출결과와 메모리부(140)에 기 저장된 제2 직류전압값을 참조하여 전압변환부(110)의 출력전압인 제2 직류전압을 조절한다.
메모리부(140)에 저장되는 제2 직류전압값은 앞서 도 5를 통해 도시되고 설명된 바와 같다.
전압 검출부(150)는 상기한 바와 같이 배터리의 출력전압(Vout) 뿐만 아니라 전압변환부(110)의 출력전압(Vin)을 검출한다. 또한, 전류검출부(160)는 배터리의 충전전류(Ibout)와 전압변환부(110)의 출력전류(Iout)를 검출한다.
여기서, 하나의 전압 검출부(150)에 의하여 배터리(B)의 출력전압 및 전압 변환부(110)의 출력전압을 검출하는 것을 도시하고 설명하였으나, 이와 달리 각각에 전압 검출부를 설치하는 것도 무방하다.
또한, 하나의 전류 검출부(160)에 의하여 배터리(B)의 충전전류와 전압 변환부(110)의 출력전류를 검출하는 것을 도시하고 설명하였으나, 이와 달리 각각에 전류 검출부를 설치하는 것도 무방하다.
제어부(130)는 전압검출부(150)와 전류검출부(160)에서 검출된 전압과 전류가 아래의 각 호에 해당되는 경우 배터리(B)의 손상방지를 위해 배터리(B)로 인가되는 제2 직류전압의 공급을 차단한다.
1) 전압 변환부(110)로 인가되는 전압 즉, 제1 직류전압이 메모리부(140)에 기저장된 저전압(360V) 미만인 경우,
2) 전압변환부(110)로 인가되는 전압 즉, 제1 직류전압이 메모리부(140)에 기저장된 과전압(690V)을 초과하는 경우,
3) 배터리(B)의 충전 전류가 메모리부(140)에 기저장된 최대충전전류(60A : 동력차 및 동력객차, 또는 100A : 객차)를 초과하는 경우,
4) 배터리 충전 시스템에 의하여 공급되는 총전류가 최대출력전류(110A : 동력차 및 동력객차, 또는 542A : 객차)를 초과하는 경우,
5) 전압변환부(110)의 출력전압 즉, 제2 직류전압이 최소출력전압(10V) 미만인 경우,
6) 전압변환부(110)의 출력전압 즉, 제2 직류전압이 최대출력전압(90V)을 초과하는 경우.
이로써, 배터리(B)의 충전을 안정적으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 열차에 마련되는 각종 전자기기의 안전성을 증가시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 배터리 충전 시스템의 다른 실시예에 의한 블록개념도를 나타낸다.
도 6은 열차의 객차의 배터리 충전 시스템을 나타내는 것으로서, 도 5에 도시된 동력차 또는 동력객차의 배터리 충전 시스템이 복수개 마련되는 것을 나타낸 다.
본 실시예에 의한 배터리 충전 시스템은 복수의 충전부(200)(300)(400)(500) 와 전원 분배부(600)를 포함한다.
충전부(200)(300)(400)(500)는 충전 및 방전이 가능하며 각각의 양극과 음극이 상호 교차로 직렬 접속되는 복수의 배터리로, 제2 직류전압을 출력하도록 상호 대치 가능한 복수의 전압 변환부(210)(310)(410)(510)와, 외부의 교류전원을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부(10)로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여 제2 직류전압을 배터리(B)로 출력하도록 전압 변환부(210)(310)(410)(510)를 제어하는 제어부(230)(330)(430)(530), 및 상기 복수개의 배터리(B)를 소정 개수로 구획하고, 각 구획된 배터리(B)와 충전부(200)(300)(400)(500) 사이에 각각 접속되는 전원분배부(600)를 포함한다.
또한, 충전부(200)(300)(400)(500)는 온도 검출부(220)(320)(420)(520), 전압 검출부(250)(350)(450)(550), 전류 검출부(260)(360)(460)(560)를 더 포함한다.
전원 분배부(600)는 충전부(200)(300)(400)(500)와 배터리(B)를 각각 접속하기 위한 복수의 다이오드를 포함하며, 다이오드는, 각 배터리(B)당 복수개가 접속되고, 접속된 복수개의 다이오드는 충전부(200)(300)(400)(500) 각각에 접속된다.
여기서, 충전부(200)(300)(400)(500)의 구성요소 중 전압 변환부(210)(310)(410)(510), 제어부(230)(330)(430)(530), 온도 검출부(220)(320)(420)(520), 전압 검출부(250)(350)(450)(550) 및 전류 검출부(260)(360)(460)(560)는 도 5에 도시된 배터리 충전 시스템의 전압 변환부(110), 제어부(130), 온도 검출부(120), 전압 검출부(150) 및 전류 검출부(160)와 그 작동 및 효과가 동일하므로 생략하기로 한다.
본 실시예의 특징은 하나의 배터리에 두개의 충전부가 접속되며, 두개의 충전부중 하나가 고장날 경우 다른 하나가 고장난 충전부를 대신하여 배터리를 충전하도록 구성된다.
이를 위해 충전부(400)와 배터리(B1), 및 충전부(500)와 배터리(B1) 사이에는 다이오드(601)(602)가 마련된다. 만일 충전부(400)가 파손되거나 기능불량상태에 빠지는 경우, 다이오드(602)는 충전부(500)를 통해 공급되는 직류전압을 배터리(B1)로 제공하게 된다.
다이오드(601)(602)는 충전부(400)(500)에서 배터리(B1) 쪽으로만 전류패스가 형성되므로 충전부(400)와 충전부(500)는 상호 독립적이 되며, 상호간에 전류는 흐르지 않게된다.
도면에는 4개의 충전부(200)(300)(400)(500)가 도시되어 있으나, 고속열차에 탑재되는 배터리의 숫자에 따라 충전부의 개수는 증감될 수 있으며, 도면에서는 2개의 충전부가 하나의 배터리를 충전, 및 보조 하도록 되어 있으나, 이는 일 예에 따른 것일 뿐 둘 이상의 충전부가 다이오드를 통해 배터리에 접속되어도 무방하다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경 및 수정은 본 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 고속열차내에 마련되는 배터리의 상태와 배터리를 충전하는 충전회로의 상태에 따라 배터리의 충전여부 및 배터리에 공급되는 충전전압을 제어하며, 배터리를 충전하는 충전회로중 일부가 손상되더라도 이를 대체하여 충전하도록 함으로써 배터리 충전 시스템의 안정성을 향상시키며, 이를 통해 고속열차에 마련되는 전자기기의 안전성을 극대화 한다.

Claims (16)

  1. 충전 및 방전이 가능한 배터리의 온도를 감지하는 온도검출부;
    상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값의 기준데이터가 미리 저장되는 메모리부;
    상기 제2 직류전압값에 해당되는 제2 직류전압을 상기 배터리로 출력하는 전압 변환부; 및
    외부의 교류전원을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여, 상기 온도검출부에 의하여 검출되는 상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값을 상기 메모리부로부터 독출하여 상기 전압 변환부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 변환부의 출력전압을 검출하는 전압 검출부; 및
    상기 전압 변환부의 출력전류를 검출하는 전류 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전압 검출부 또는 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전압 변환부의 출력전압 또는 출력전류가 기저장된 최대출력전압, 최소출력전압 또는 최대출력전류 에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 배터리의 충전전류를 계측하며,
    상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 상기 배터리의 충전전류가 기저장된 최대충전전류값에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준데이터는, 상기 배터리의 온도가 20℃일때를 기준온도로 하고, 상기 배터리의 충전전압이 74.9V 인 경우를 기준전압으로 하며,
    상기 기준전압은, 상기 온도검출부에서 검출되는 온도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기준전압은,
    상기 배터리의 온도의 증가에 반비례하여 감소하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전압 검출부는, 상기 제1 직류전압을 감지하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 직류전압이 기저장된 과전압 및 저전압에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  8. 충전 및 방전이 가능하며 각각의 양극과 음극이 상호 교차로 직렬 접속되는 복수의 배터리로, 제2 직류전압을 출력하도록 상호 대치 가능한 복수의 전압 변환부;
    외부의 교류전원을 직류전원으로 정류하는 직류 변환부로부터 제공되는 제1 직류전압을 입력으로 하여 상기 제2 직류전압을 상기 배터리로 출력하도록 상기 전압 변환부를 제어하는 제어부; 및
    상기 복수개의 배터리를 소정 개수로 구획하고, 각 구획된 배터리와 상기 충전기 사이에 각각 접속되는 전원분배부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원분배부는, 상기 충전기와 상기 배터리를 각각 접속하기 위한 복수의 다이오드를 포함하며,
    상기 다이오드는, 상기 각 배터리당 복수개가 접속되고, 접속된 복수개의 다이오드는 상기 전압 변환부 각각에 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스 템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 각각의 온도를 감지하는 온도검출부; 및
    상기 배터리의 온도에 대응하는 제2 직류전압값의 기준데이터가 미리 저장되는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 제어부는,
    상기 온도검출부에 의하여 검출되는 상기 배터리의 온도에 대응되는 제2 직류전압값을 상기 메모리로부터 독출하여 상기 전압 변환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전압 변환부의 출력전압을 검출하는 전압 검출부; 및
    상기 전압 변환부의 출력전류를 검출하는 전류 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전압 검출부 또는 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전압 변환부의 출력전압 또는 출력전류가 기저장된 최대출력전압 또는 최대출력전류에 도달하는 경 우, 상기 배터리로 출력되는 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 배터리의 충전전류를 계측하며,
    상기 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 상기 배터리의 충전전류가 기저장된 최대충전전류값에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전압 검출부는, 상기 제1 직류전압을 감지하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 직류전압이 기저장된 과전압 및 저전압에 도달하는 경우, 상기 배터리로 출력되는 상기 제2 직류전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기준데이터는, 상기 배터리의 온도가 20℃일때를 기준온도로 하고, 상기 배터리의 충전전압이 74.9V 인 경우를 기준전압으로 하며,
    상기 기준전압은, 상기 온도센서에서 계측된 온도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
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