KR20100104216A - 축전지 진단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축전지 진단장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 축전지의 정확한 임피던스 값을 측정하기 위해 극주 접촉점의 금속저항, 내부저항, 커패시턴스, 비선형 저항, 인덕턴스 값을 반영한 임피던스 등가회로를 구성함으로써, 절대적인 측정값을 수학적으로 측정할 수 있도록 하며, 포토커플러를 이용한 추가 보호회로를 구성함으로써 과전류, 써지전압 및 단락전류에 의한 회로의 손상을 방지할 수 있는 축전지 진단장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 일군의 축전지 건전지수를 측정하기 위하여 상기 일군의 축전지를 이루는 각 셀별 건전지수의 원격진단이 가능하도록 셀을 선택하는 셀 선택부; 상기 선택된 셀 중 적어도 일부에 대하여 복수의 내부 임피던스를 노이즈없이 비교하여 검출하기 위한 비교 검출부; 상기 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치를 제공한다.
무정전 전원공급장치, 직류전원공급장치, 인버터, 컨버터, 전력변환장치 축전지, Conductance, 임피던스, 충전능력, 방전시험, 균등충전, 부동충전

Description

축전지 진단장치{System for Monitoring Battery State of Health}
본 발명은 축전지 진단장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 축전지의 정확한 임피던스 값을 측정하기 위해 극주 접촉점의 금속저항, 내부저항, 커패시턴스, 비선형 저항, 인덕턴스 값을 반영한 임피던스 등가회로를 구성함으로써, 절대적인 측정값을 수학적으로 측정할 수 있도록 하며, 포토커플러를 이용한 추가 보호회로를 구성함으로써 과전류, 써지전압 및 단락전류에 의한 회로의 손상을 방지할 수 있는 축전지 진단장치에 관한 것이다.
전자·통신 기술의 발달에 따라 생활의 편의를 위한 전자시스템 및 통신시스템이 개발되어 사용되고 있다. 전자시스템과 통신시스템이 안정적으로 동작하기 위해서는 안정적인 전원공급이 필수적이다. 이를 위해 전자시스템 및 통신시스템에는 무정전 전원공급장치 등이 설치되어 운영되고 있다.
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 회로도이다.
무정전 전원공급장치는 인가되는 교류전원을 정류하기 위한 컨버터(110), 컨버터(110)로부터 출력되는 직류를 교류로 변환하기 위한 인버터(120), 교류전원을 부하에 직접 인가하기 위한 바이패스부(130), 컨버터(110)와 인버터(120) 사이에서 비상시에 전원을 공급하기 위한 축전지(140) 및 부하(150)로 구성된다.
무정전 전원공급장치는 축전지를 구비하여, 전원이 중단된 경우 축전지로부터 전원을 공급받아 동작한다. 따라서, 무정전 전원공급장치에 구비된 축전지에는 전자시스템 및 통신시스템에 공급하기 위한 전원이 충전되어 있어야 한다. 그러나, 축전지는 시간경과에 따른 열화(aging)로 인한 임피던스 상승, 극주 부식, 전해액 감소 등으로 인하여 충전특성이 변화되어 용량이 감소할 수 있다.
이를 방지하기 위해 축전지의 충전용량 검사를 정기적으로 실시하는 것이 바람직하며, 축전지 검사방법으로는 다음과 같은 방법들이 이용되고 있다.
첫째, 무정전 전원공급장치에 인가되는 상용전원을 차단한 상태에서 축전지의 방전을 통해 부하에 전원을 공급하고, 방전되는 축전지의 전압강하 및 전류량을 감시하는 방법이다.
둘째, 휴대용 전압 및 전류 측정기로 축전지의 전압과 전류를 측정하여 축전지의 상태를 측정하는 방법이다.
셋째, 한 셀의 축전지 양극과 음극의 두 점에 일정 전압과 주파수를 인가하여 임피던스를 검사하는 방법이다.
넷째, 축전지의 모든 셀에 셀 별로 양극과 음극의 두 점을 인출하여 원격으로 축전지의 임피던스 변화를 측정하는 방법이다.
그러나, 이러한 방식들은 축전지의 충전용량을 측정하기 위해 초기 임피던스값, 제조사, 종류, 충전용량, 주변온도, 사용연도에 따른 경년 변화와 같은 주변요소를 정확히 파악해야 하는 불편함이 있다. 또한, 이러한 방식은 축전지를 완전히 분리한 상태에서는 불량여부에 대한 정확한 검출이 가능하나, 축전지의 진단을 위해 진단장치로부터 송출되는 주파수가 직류전원장치, 무정전 공급장치 등의 전력변환장치로부터 발생되는 미세한 리플(ripple)에 의해서 결과값이 왜곡되어 신뢰성이 낮은 실정이며, 전력변환장치로부터 분리하여 축전지의 방전시 축정하더라도 부하에서 발생되는 고조파 성분으로 인하여 동일한 현상이 발생되므로 측정값의 왜곡은 항상 존재하게 된다.
특히, 축전지의 성능과 방전특성은 내부저항뿐만 아니라 화학적, 기계적 요소와 사용환경 등 다양한 파라미터들에 의해 결정되므로 한 가지 요소만을 측정하는 것은 무의미하며, 현장에서는 불량으로 이미 판정된 축전지를 분리한 후 상태를 판단하기 위한 참고자료로서 극히 제한적으로 활용하고 있을 뿐이다.
그리고, 네번째 방법은 세번째 방법에 따른 문제점과 함께, 무정전 전원공급장치의 축전지에 일정 값의 노이즈를 주기적으로 공급함으로써, 축전지의 열화를 유도할 수 있다. 이는 정밀산업기기, 의료기기와 같은 전자시스템 및 유무선 통신기기와 같은 통신시스템의 정상적인 동작수행에 악영향을 줄 수 있다. 더구나, 네번째 방법은 축전지의 검사를 위한 측정 포인트를 축전지의 셀별로 구성하여야 하므로 검사장치의 구성 및 설치에 많은 비용을 필요로 한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하면서 정확한 건전지수(SOH)값을 확인할 수 있도록 하는 축전지 진단장치에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 축전지의 정확한 임피던스 값을 측정하기 위해 절대적인 측정값을 수학적으로 측정할 수 있도록 하며, 과전류, 써지전압 및 단락전류에 의한 회로의 손상을 방지할 수 있는 축전지 진단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 축전지 진단장치는 일군의 축전지 건전지수를 측정하기 위하여 상기 일군의 축전지를 이루는 각 셀별 건전지수의 원격진단이 가능하도록 셀을 선택하는 셀 선택부; 상기 선택된 셀 중 적어도 일부에 대하여 복수의 내부 임피던스를 노이즈없이 비교하여 검출하기 위한 비교 검출부; 상기 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축전지 진단장치는 상기 비교 검출부와 상기 중앙처리부 사이에 위치하여 회로를 보호하기 위한 보호회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀 선택부를 이루는 각 셀은 극주 접촉점의 금속저항 Rm, 내부저항 Ra, 커패시턴스 C와 병렬연결된 비선형저항 R1, 인덕턴스 L을 포함하는 임피던스 등가회로로 표현될 수 있다.
또한, 상기 임피던스 등가회로는 하기 수학식에 의해 내부 임피던스가 계산 될 수 있다.
Figure 112009015982884-PAT00001
또한, 상기 셀 선택부는 상기 임피던스 등가회로 중 측정하고자 하는 축전지와 동일한 등가회로를 선택하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 축전지 진단장치는 기준전압 이상이 유입되는 경우 동작하여 상기 스위치를 보호하는 포토커플러를 포함하는 추가 보호회로부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 축전지 진단장치는 피측정 셀을 흐르는 전류량에 따라 정상상태, 오차범위 단계, 축전지 전위차에 의한 전압보상 필요 단계, 내부 임피던스 차 발생 열화 증가 단계, 열화 증가 및 극주 부분부식 단계, 극주 부식 증가 및 극주 부분단선 단계, 극주 단선 및 점검으로 인한 단선상태의 7단계로 상기 축전지 건전지수를 표시할 수 있다.
본 발명에 의하면 축전지의 정확한 임피던스 값을 측정하기 위해 극주 접촉점의 금속저항, 내부저항, 커패시턴스, 비선형 저항, 인덕턴스 값을 반영한 임피던스 등가회로를 구성함으로써, 절대적인 측정값을 수학적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 포토커플러를 이용한 추가 보호회로를 구성함으로써 과전류, 써지전압 및 단락전류에 의한 회로의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 축전지 진단장치와 진단방법에 따르면 전력변환장치에 결합된 일군의 축전지를 진단함에 있어 일군의 축전지 중 적어도 일부의 축전지를 휘스톤 브릿지 방식을 이용하여 임피던스를 비교 검출함으로써 일부 축전지에 대한 충전 성능을 진단할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축전지 진단장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 축전지 진단장치는, 도 2를 참조하면, 셀 선택부(210), 비교검출부(220), 중앙처리부(230), 상태표시부(240), 및 보호회로부(250)를 포함한다.
셀 선택부(210)는 일군의 축전지 건전지수를 측정하기 위하여 일군의 축전지 일개 조에서 각각의 셀별 건전지수를 원격진단이 가능하도록 셀을 선택한다.
예컨대, 제1 축전지 또는 제2 축전지가 그 대상일 경우, 셀 선택부(210)는 제1 축전지의 양극(+)단과 음극(-)단 양단이 비교검출부(220)로 연결될 수 있도록 점 A와 점 B의 릴레이 접점을 구동시켜 준다. 이어서, 제2 축전지를 측정하고자 할 때에는 제1 축전지의 양극단은 차단(open)하고 제1 축전지의 음극단이 비교검출부(220)로 연결될 수 있도록 점 C의 릴레이 접점을 구동시켜 준다. 이러한 방식으로 계속 이어져 측정하고자 하는 조의 마지막 셀을 측정하였으면 다시 제1 축전지부터 반복하게 된다.
측정하고자 하는 피 축전지와 동일 규격을 가진 최적 조건의 축전지를 선택하고, 실시예로 "가" 유형의 축전지인 경우 선택 스위치를 "가" 위치에 놓은 상태이면 "가" 축전지가 가지는 규격화된 등가 축전지에 연결된다. 최초 설치시에는 각 셀별로 연결 부분의 접촉 저항이나 검출선의 길이차에 따른 선저항에 의한 오차가 발생될 수 있기 때문에 n개의 가변 저항(R1 ~ R3)값을 조절하여 IC1-SENSOR에 흐르는 전류값이 0이 되도록 세팅하여 준다.
본 발명에 따른 등가 축전지는 연결 부분의 접촉 저항이나 검출선의 길이차에 따른 선저항에 의한 오차를 고려한다. 이러한 등가 축전지에 대한 회로도는 도 3과 같다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 등가 축전지는 금속 저항 성분과 화학적 요소 성분을 포함하여 이루어진다. 금속 저항 성분은 접속 터미널 저항 성분 RTERMINALS, 부극판 부식 저항 성분 RSTRAPS & POSTS, 극판저항 변동 금속저항 성분 RPLATES 등을 포함한다. 접속 터미널 저항 성분 RTERMINALS는 그 접촉 저항값이 0~12% 사이에서 변동한다. 부극판 부식 저항 성분 RSTRAPS & POSTS는 극판간 접촉 저항값이 0~25% 사이에서 변동한다. 극판저항 변동 금속저항 성분 RPLATES는 그 접촉 저항값이 0~40% 사이에서 변동한다.
화학적 요소 성분은 전해액의 화학 저항 성분 RELECTROLYTE, 온도 저항 계수, 재료 성분비에 따른 성분값 등을 포함한다. 전해액의 화학 저항 성분 RELECTROLYTE는 그 저항값이 0~15% 사이에서 변동하며, 불순물이 생기거나 고갈될 경우 증가한다. 온도 저항 계수는 주변 온도 변화에 따라 그 값이 0~40% 사이에서 변동한다. 또한, 황산납, 과산화납, 황산, 격리판 등 등가 축전지의 재료 성분비에 따라 0~30% 사이에서 저항값은 변동한다.
등가 축전지의 임피던스 Z는 아래 수학식 1과 같이 극주 등의 접촉점의 금속 저항 Rm, 내부 저항 Ra, 비선형 저항 Rl, 인덕턴스 L 등으로 표현될 수 있다. 이때, 금속 저항 Rm은 RSTRAPS & POSTS와 RPLATES를 포함하는 개념이고, 내부 저항 Ra는 RTERMINALS를 포함하는 개념이며, 비선형 저항 R1은 RELECTROLYTE를 포함하는 개념이다.
Figure 112009015982884-PAT00002
이러한 등가 축전지에 연결하여 휘스톤 브리지 방법과 테브낭의 정리를 통해 등가 축전지 대비, 상대적으로 피측정 축전지를 흐르는 전류량에 비례하여 아래와 같이 7단계로 단계별 건전지수 값을 표시한다.
0 단계 : 정상상태
1 단계 : 오차범위 단계(일상점검)
2 단계 : 축전지 전위차에 의한 전압보상필요 단계(보충전)
3 단계 : 내부 임피던스 차 발생 열화 증가 단계(점검단계)
4 단계 : 열화 증가 및 극주 부분부식 단계(긴급정비)
5 단계 : 극주 부식 증가 및 극주 부분단선 단계(긴급수리)
6 단계 : 극주 단선 및 점검으로 인한 단선상태(비상조치)
1차 건전지수 측정, 2차 셀 전압 측정, 3차 전체 전류 및 온도측정을 수행하며, 전류 및 온도는 한 조의 첫번째 또는 마지막 셀에서 센서를 통해 별도로 검출한다.
다시 도 2를 참조하여 설명한다.
비교검출부(220)는 각각의 셀별 건전지수를 최적상태의 축전지 건전지수 값에 비교하여 상대적인 진단을 할 수 있도록 한다. 비교검출부(220)는 서로 다른 축전지 셀로부터 노이즈없이 복수의 임피던스를 비교하여 검출한다.
구체적으로, 비교검출부(220)는 노드 A와 노드 B 사이의 축전지와, 노드 B와 노드 C 사이의 축전지의 임피던스 값을 노이즈 없이 비교 검출한다.
중앙처리부(230)는 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는 지 를 판단한다.
상태표시부(240)는 중앙처리부(230)의 판단결과를 표시하며, 디지털 값으로 표시할 수 있다. 또한, 상태표시부(240)는 사용자가 경보 처리나 이상 유무의 확인이 용이하도록 아날로그 값으로 표시할 수도 있다.
보호회로부(250)는 사용자의 조작 미숙이나 축전지 고장 등으로 인한 과도상황에서 인가될 수 있는 과전압 등으로부터 사용자와 진단장치를 보호한다.
도 4는 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도이다.
테브낭의 정리를 활용하면, 비교검출부(220) 내 제1 커패시터(C1)와 제1 저항(R1)의 제1 임피던스(Xc1)와 노드 B와 노드 C 사이의 제1 축전지(BA1)의 내부 커패시터(C(B-C)) 및 내부저항(r(B-C))의 내부 임피던스(Xc3)의 곱은, 제2 커패시터(C2)와 제2 저항(R2)의 제2 임피던스(Xc2)와 노드 A와 노드 C 사이의 제2 축전지(BA2)의 내부 커패시터(C(A-C)) 및 내부저항(r(A-C))의 내부 임피던스(Xc4)의 곱과 항상 같다. 즉, 다음 수학식을 만족한다.
Xc1 × Xc3 = Xc2 × Xc4
따라서, 제1 임피던스(Xc1) 및 제2 임피던스(Xc2)가 일정한 상태에서 제1 축전지의 내부 임피던스(Xc3) 혹은 제2 축전지의 내부 임피던스(Xc4) 중 어느 하나의 요소라도 변화되면 검출저항 R3 양단에는 전압이 인가되고 전류가 발생하게 된다.
이때, 검출되는 값은 단순하게 축전지 내부저항값 뿐만 아니라 하기 수학식과 같이 종합 임피던스 값이 검출된다.
Figure 112009015982884-PAT00003
여기서, 축전지 설치시에 제1 및 제2 임피던스(Xc1, Xc2)가 제1 축전지(BA1)의 내부 임피던스(Xc3) 혹은 제2 축전지의 내부 임피던스(Xc4)에 대하여 공진상태를 유지할 수 있도록, 즉 검출저항 R3의 양단에 걸리는 전압이 항상 0 이 될 수 있도록 적절한 용량의 커패시터(C1, C2)를 설치하고 가변저항(R1, R2)을 적절히 조절하여 고정시킨다.
평형상태로 고정된 개별 축전지의 임피던스 값이 축전지 열화 등으로 인하여 불평형이 발생되면 검출저항 R3 양단에 전압이 인가되고, 비교검출부(220) 내 IC-1을 통하여 노이즈 없이 검출된다.
다시 도 2를 참조하여 설명한다.
중앙처리부(230)는 검출저항 R3의 양단 전압의 과도상태를 처리하는 과도상태처리부(231), 과도상태처리부(231)를 거쳐 출력되는 미약한 전압신호를 증폭하여 증폭전압신호를 출력하기 위한 증폭신호부(232), 증폭전압신호와 대비하기 위하여 제1 및 제2 기준신호를 발생시키기 위한 제1 및 제2 기준신호발생부(233, 235), 제1 및 제2 기준신호를 증폭전압신호와 각각 비교하기 위한 제1 및 제2 비교기(234, 236)를 포함한다.
구체적으로, 과도상태처리부(232)는 직병렬 결합된 저항(R4, R5, R7)을 포함하여 과도전압을 일정부분 차단하여 전압신호를 출력한다.
증폭신호부(232)는 증폭기를 포함하여 저항 R6 대비 저항 R9의 증폭비율(R9/R6)로 미약한 전압신호를 증폭한다.
제1 및 제2 기준신호발생부(233, 235)는 가변저항(VR1, VR2)을 포함하여 축전지의 임피던스 변화에 대한 최대 허용범위를 사용자가 지정할 수 있다.
제1 및 제2 비교기(234, 236)는 반전단자(-)에 제1 및 제2 기준신호를 입력받고, 비반전단자(+)에 증폭신호부(232)로부터 출력되는 전압신호를 입력받아 비교하여 출력한다.
제2 축전지(BA2)가 불량하면 상태표시부(240) 내 저항(R10)을 통하여 디지털 또는 아날로그 값으로 표시하고, 제1 축전지(BA1)가 불량하면 상태표시부(240) 내 저항(R11)을 통하여 디지털 또는 아날로그 값으로 표시한다.
보호회로부(250) 내 바리스터(C3, C4)는 사용자의 조작 미숙이나 축전지 고장 등으로 인하여 인가되는 써지전압 혹은 과전압을 1차적으로 차단하고, 저항(R4, R5)으로 보내어 저항(R6)보다 낮은 저항(R7)을 통하여 트랜지스터(TR1)의 콜렉터로 전압이 유입된다.
이때, 보호회로부(250) 내 비교기(IC2)에 설치된 과도전압 차단용 기준전압보다 높은 전압이 유입되는 경우, 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전압이 인가되면서 유입된 과도 전압을 방전시킴으로써 2차적으로 기기를 보호한다. 또한, 진단장치 내부의 고장 등 이상과도상황으로 인한 장애방지를 위하여 노드A, 노드B, 노드C에 접촉되어 인출되는 점 바로 후단에는 적절한 용량의 휴즈(F1, F2, F3)를 설치하여 축전지를 보호하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 다른 실시 회로도이다. 도 5의 실시예는 셀 선택부와 추가적인 보호회로부가 구비된다는 점 이외에는 도 4의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.
축전지는 구성물질별, 제조방법 및 용도별, 용량별로 다양한 임피던스를 가지고 있으며, 통신 시스템용과 산업용에는 이들 중 한정된 축전지만 사용하게 된다. 축전지의 유형별/용량별로 최적 상태에서의 임피던스를 등가회로로 표시하여 극주 접촉점의 금속저항 Rm과 내부저항 Ra와 비선형저항 R1 및 인덕턴스 L로 표현할 수 있다(수학식 1 참조).
셀 선택부(310)를 이루는 311 ~ 31n은 수학식 1과 같은 방법으로 계산되어 설정된 임피던스 값의 등가회로를 나타낸다.
스위치(314)는 임피던스 등가회로(311 ~ 31n) 중 측정하고자 하는 축전지와 동일한 등가회로를 선택하는 역할을 수행한다. 즉, 스위치(314)에 의해 선택된 어느 하나의 임피던스 등가회로가 휘스톤 브릿지에서의 R4 역할을 담당하게 된다.
추가 보호회로부(360)는 과전류, 써지 전압 및 단락전류에 대한 보호회로이다. 예컨대, 축전지는 용도별로 서버용 12V, 정류기용 48V, UPS 400V, 720V의 DC 전압이 인가된다. 따라서, 이들 중 적절한 선택이 이루어지지 않는 경우, 회로는 과전압, 과전류에 의해 손상을 입을 수 있으며, 추가 보호회로부(360)는 이를 방지하기 위함이다.
IC6를 중심으로 한 OP-AMP는 비교 증폭회로이며 RB4를 통하여 용도별로 적정한 기준전압을 설정하게 된다. OP-CO1은 포토커플러로, 회로를 전기적으로 분리하 는 역할과 스위치 역할을 통해 기준전압 이상이 유입되는 경우 동작하여 R15, R16과 폐회로를 구성함으로써 스위치(314)를 보호하게 된다.
도 5의 실시예에 따르면 축전지의 정확한 임피던스 값을 측정하기 위해 극주 접촉점의 금속저항, 내부저항, 커패시턴스, 비선형 저항, 인덕턴스 값을 모두 반영하여 임피던스값을 계산하므로, 절대적인 측정값을 수학적으로 측정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 축전지 진단분야, 특히 전자 시스템 및 통신 시스템에 전원을 공급하는 무정전 전원공급장치에 사용되는 축전지의 건전지수를 측정하는 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 무정전 전원공급장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축전지 진단장치의 블록도,
도 3은 축전지를 등가회로로 표시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 일실시 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 축전지 진단장치의 다른 실시 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 - 셀 선택부 220 - 비교 검출부
230 - 중앙처리부 240 - 상태 표시부
250 - 보호회로부

Claims (7)

  1. 일군의 축전지 건전지수를 측정하기 위하여 상기 일군의 축전지를 이루는 각 셀별 건전지수의 원격진단이 가능하도록 셀을 선택하는 셀 선택부;
    상기 선택된 셀 중 적어도 일부에 대하여 복수의 내부 임피던스를 노이즈없이 비교하여 검출하기 위한 비교 검출부;
    상기 복수의 임피던스 간의 차이가 소정의 범위 내에 있는지를 판단하기 위한 중앙처리부; 및
    상기 중앙처리부의 판단결과를 표시하기 위한 상태표시부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비교 검출부와 상기 중앙처리부 사이에 위치하여 회로를 보호하기 위한 보호회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀 선택부를 이루는 각 셀은 극주 접촉점의 금속저항 Rm, 내부저항 Ra, 커패시턴스 C와 병렬연결된 비선형저항 R1, 인덕턴스 L을 포함하는 임피던스 등가회로로 표현되는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임피던스 등가회로는 하기 수학식에 의해 내부 임피던스가 계산되는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
    Figure 112009015982884-PAT00004
  5. 제3항에 있어서,
    상기 셀 선택부는 상기 임피던스 등가회로 중 측정하고자 하는 축전지와 동일한 등가회로를 선택하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
  6. 제5항에 있어서,
    기준전압 이상이 유입되는 경우 동작하여 상기 스위치를 보호하는 포토커플러를 포함하는 추가 보호회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
  7. 제1항에 있어서,
    피측정 셀을 흐르는 전류량에 따라 정상상태, 오차범위 단계, 축전지 전위차에 의한 전압보상 필요 단계, 내부 임피던스 차 발생 열화 증가 단계, 열화 증가 및 극주 부분부식 단계, 극주 부식 증가 및 극주 부분단선 단계, 극주 단선 및 점검으로 인한 단선상태의 7단계로 상기 축전지 건전지수를 표시하는 것을 특징으로 하는 축전지 진단장치.
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