KR20160094527A - 무정전 전원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 출력 전압에 출력하는데 필요한 복수 개의 작동 배터리 셀과 적어도 1개의 예비 배터리 셀을 포함하며 출력 단자에 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되어 상기 배터리 셀에 각각 병렬로 연결되며 상기 배터리 셀의 충전을 개별적으로 제어하는 충전 제어부와 상기 충전 제어부에 연결되어 상기 충전 제어부에 충전 전원의 전력을 공급하는 중앙 제어부 및 상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되며, 상기 배터리 셀의 양극 단자와 음극 단자 및 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되어 상기 배터리 셀의 바이패스 여부를 제어하는 바이패스 제어부를 포함하는 무정전 전원장치를 개시한다.

Description

무정전 전원장치{Uninterruptible Power Supply}
본 발명은 병렬 충전과 직렬 방전이 가능한 무정전 전원장치에 관한 것이다.
무정전 전원장치는 복수의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 필요로 하는 전압으로 승압된 출력 전압을 공급하는 장치이다. 상기 무정전 전원 장치는 복수 개의 배터리 셀이 직렬로 연결되어 있으므로 충전 시에도 직렬로 연결된 상태에서 승압 전압을 이용하여 충전이 진행된다. 상기 무정전 전원 장치는 직렬로 연결된 배터리 셀중에서 어느 하나의 배터리 셀이 성능 저하되는 경우에 전체 배터리 셀의 성능에 영향을 미치게 되며, 필요로 하는 승압 전압을 공급하지 못하게 된다.
한편, 상기 무정전 전원장치는 어느 하나의 배터리 셀이 성능 저하되는 경우를 대비하여 예비 배터리 셀을 보유하여도, 예비 배터리 셀도 직렬로 연결된 상태이기에, 동일한 수량의 예비 배터리 셀을 보유하여야만 전환하여 사용이 가능하다. 그러나, 상기 예비 배터리 셀의 수가 증가하는 경우에 무정전 전원 장치의 전체 부피와 비용이 증가될 수 있다.
본 발명은 병렬 충전과 직렬 방전이 가능하여 충전시의 충전 효율이 향상되고, 배터리 셀의 사용 효율을 증가시킬 수 있는 무정전 전원장치를 제공한다.
본 발명의 무정전 전원장치는 출력 단자에 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되어 상기 배터리 셀에 각각 병렬로 연결되며 상기 배터리 셀의 충전을 개별적으로 제어하는 충전 제어부 및 상기 충전 제어부에 연결되어 상기 충전 제어부에 충전 전원의 전력을 공급하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 셀은 출력 전압에 출력하는데 필요한 복수 개의 작동 배터리 셀과 적어도 1개의 예비 배터리 셀을 포함하며, 상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되며, 상기 배터리 셀의 양극 단자와 음극 단자 및 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되어 상기 배터리 셀의 바이패스 여부를 제어하는 바이패스 제어부를 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 바이패스 제어부는 상기 배터리 셀의 음극 단자와 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 스위칭 소자 및 상기 배터리 셀의 양극 단자와 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 다이오드를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 충전 제어부는 상기 작동 배터리 셀의 방전 과정에서 상기 배터리 셀의 방전 전압을 포함하는 성능 정보를 상기 중앙 제어부로 전송하며, 상기 중앙 제어부는 상기 성능 정보에 근거하여 상기 작동 배터리 셀의 바이패스 여부를 결정하여 바이패스되는 상기 작동 배터리 셀에 연결되어 있는 상기 바이패스 제어부로 신호를 전송하며, 상기 바이패스 제어부는 상기 작동 배터리 셀을 바이패스시키도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 제어부는 바이패스되는 상기 작동 배터리 셀의 개수에 대응되는 상기 예비 배터리 셀을 선택하여, 상기 예비 배터리 셀에 연결되어 있는 상기 바이패스 제어부에 신호를 전송하여 작동 배터리 셀로 전환하도록 형성될 ㅅ 있다.
또한, 상기 충전 제어부는 상기 중앙 제어부부터 연장되는 전원 라인과 상기 배터리 셀에 연결되는 충전 라인이 트랜스포머에 의하여 회로적으로 격리되도록 형성되며, 상기 충전 라인을 제어하는 제어 라인이 상기 중앙 제어부로부터 연장되는 신호 라인과 포토 커플러에 의하여 회로적으로 격리되어 형성될 수 있다.
본 발명의 무정전 전원장치는 방전시에 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리 셀이 충전시에 병렬로 연결되어 개별 충전되므로 배터리 셀의 충전 성능이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 무정전 전원장치는 충전시에 각각의 배터리 셀의 성능을 모니터링하여 성능이 저하된 배터리 셀을 실시간으로 예비 배터리 셀로 전환하여 사용하므로 배터리 셀의 사용 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 무정전 전원장치는 성능이 저하된 배터리 셀을 충전 과정에서 실시간으로 예비 배터리 셀로 전환하므로 안정적인 유지 보수가 가능하고 안정적으로 전압을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 전원 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 무정전 전원장치의 바이패스 제어부의 예시적인 회로도이다.
도 3은 도 1의 무정전 전원장치에서 예비 배터리 셀이 바이패스되는 연결관계를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 1의 무정전 전원장치에서 성능 저하 배터리 셀을 예비 배터리 셀로 전환시키는 연결관계를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 무정전 전원장치에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 전원장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 전원 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1의 무정전 전원장치의 바이패스 제어부의 예시적인 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 전원장치(100)는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수 개의 배터리 셀(110)과 충전 제어부(120)와 바이패스 제어부(130)와 중앙 제어부(140)를 포함하여 형성된다. 상기 무정전 전원장치(100)는 부하(10)에 연결되는 출력 단자(150)와 충전 전원(20)에 연결되는 충전 단자(160)를 포함하여 형성된다. 상기 무정전 전원장치(100)는 충전 전원(20)에 의하여 배터리 셀(110)이 충전되며, 부하(10)에 출력 전압을 공급한다. 한편, 상기 무정전 전원장치(100)는 충전 제어부(120)와 바이패스 제어부(130) 및 중앙 제어부(140)가 일체로 형성될 수 있다.
상기 무정전 전원장치(100)는 방전시에 복수 개의 배터리 셀(110)이 출력 단자(150)에 대하여 직렬로 연결되어 필요로 하는 소정의 출력 전압을 출력한다. 따라서, 상기 무정전 전원장치(100)는 적어도 출력 전압을 출력하는데 필요로 하는 복수 개의 배터리 셀(110)을 포함하여 형성된다. 상기 배터리 셀(110)은 모두 동일한 단위 전압을 가지며, 출력 전압은 단위 전압의 합으로 결정된다.
또한, 상기 무정전 전원장치(100)는 충전시에 복수 개의 배터리 셀(110)이 충전 단자(160)에 대하여 병열로 연결되어 충전된다. 즉, 상기 무정전 전원장치(100)는 각각의 배터리 셀(110)이 충전 제어부(120)를 통하여 충전 단자(160)에 개별로 연결되어 각각 충전된다.
또한, 상기 무정전 전원장치(100)의 배터리 셀(110)은 출력 전압을 출력하는데 필요한 작동 배터리 셀(110a)에 추가로 예비 배터리 셀(110b)을 더 포함하여 형성된다. 상기 배터리 셀(110b)은 바이패스 제어부(130)에 의하여 바이패스되어 전압을 출력하지 않는다. 상기 무정전 전원장치(100)는 충전 제어부(120)의 제어에 의하여 각각의 작동 배터리 셀(110a)의 성능을 평가하고 성능이 저하된 작동 배터리 셀(110a)이 있는지 여부를 평가한다. 상기 무정전 전원장치(100)는 사용중인 배터리 셀(110)중에서 성능이 저하된 배터리 셀(110)이 있는 경우에 해당 배터리 셀(110)을 바이패스시키고 바이패스되어 있는 예비 배터리 셀(110b)을 연결시킨다.
상기 배터리 셀(110)은 충전과 방전이 가능한 이차전지로 형성된다. 예를 들면, 상기 배터리 셀(110)은 리튬 전지 또는 니켈수소 전지로 형성될 수 있다. 상기 배터리 셀(110)은 n 개의 작동 배터리 셀(110a)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은 추가로 m 개의 예비 배터리 셀(110b)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 작동 배터리 셀(110a)은 출력 단자(150)에 연결되어 단위 전압을 출력하고 충전 단자(160)에 연결되어 충전되는 배터리 셀을 의미한다. 상기 예비 배터리 셀(110b)은 정상적으로 충방전될 수 있으며, 바이패스 제어부(130)에 의하여 바이패스되어 충전 단자(160)에 연결되지 않는 배터리 셀을 의미한다. 상기 작동 배터리 셀(110a)의 개수(n)는 무정전 전원장치(100)에서 필요로 하는 출력 전압(Vn)을 위하여 필요한 개수로 결정된다. 상기 작동 배터리 셀(110a)의 개수(n)는 출력 전압(Vn)을 단위 전압(Vo)으로 나눈 수에 대응되는 개수로 결정된다. 또한, 상기 예비 배터리 셀(110b)의 개수는 적어도 1개로 결정되며, 필요에 따라 적정한 개수로 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 무정전 전원장치(100)의 유지 보수가 어려운 경우에는 유지 보수 간격을 증가시키기 위하여 예비 배터리 셀(110b)의 개수를 증가시켜 결정할 수 있다. 또한, 상기 무정전 전원장치(100)의 가격이 문제가 되는 경우에는 적은 수의 예비 배터리 셀(110b)를 포함할 수 있다.
상기 무정전 전원장치(100)는 작동 배터리 셀(110a)의 개수는 일정하게 유지되며, 작동 시간이 경과됨에 따라 예비 배터리 셀(110b)의 개수가 감소된다. 상기 무정전 전원장치(100)가 최초 작동되기 전에, 배터리 셀(110)은 n 개의 작동 배터리 셀(110a)과 m 개의 예비 배터리 셀(110b)로 구성된다. 또한, 상기 무정전 전원장치(100)가 일정 시간 작동된 뒤에, 배터리 셀(110)은 작동 배터리 셀(110a)과 예비 배터리 셀(110b) 및 중지 배터리 셀(110c)로 구성된다. 여기서 상기 중지 배터리 셀(110c)은 성능이 저하되어 바이패스 제어부(130)에 의하여 바이패스되어 더 이상 사용되지 않는 배터리 셀이다. 이러한 경우에 상기 작동 배너리 셀(110a)의 일부가 중지 배터리 셀(110c)로 되며, 예비 배터리 셀(110b)이 작동 배터리 셀(110a)로 전환된다.
상기 작동 배터리 셀(110a)은 n 개가 순차적으로 직렬 연결된 후에 1번 작동 배터리 셀(110a)의 양극 단자와 n번 작동 배터리 셀(110a)의 음극 단자가 각각 출력 단자(150)의 양극 단자 및 음극 단자와 각각 연결된다. 상기 작동 배터리 셀(110a)은 2번 작동 배터리 셀(110a)부터 n-1번 작동 배터리 셀(110a)은 양극 단자가 이웃하는 작동 배터리 셀(110a)의 음극 단자와 서로 연결된다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은 m개의 예비 배터리 셀(110b)이 추가로 포함되는 경우에, m 개의 예비 배터리 셀(110b)은 n 개의 작동 배터리 셀(110a)의 앞 또는 뒤에 직렬로 연결된다. 상기 m 개의 예비 배터리 셀(110b)중에서 1번은 n번 작동 배터리 셀(110a)과 연결되며, m번의 예비 배터리 셀(110b)이 출력 단자(150)와 연결된다. 한편, 여기서는 예비 배터리 셀(110b)이 작동 배터리 셀(110a)의 뒤에 연결되는 것을 전제로 설명하였으나, 예비 배터리 셀(110b)이 작동 배터리 셀(110a)의 중간에 연결되는 경우에는 연결 관계가 달라질 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 상기 작동 배터리 셀(110a)과 예비 배터리 셀(110b)은 전체가 직렬로 연결된다.
상기 배터리 셀(110)은 충전 단자(160)와 병렬로 연결된다. 즉, 상기 배터리 셀(110)은 각각 충전 제어부(120)와 개별로 연결된다. 상기 배터리 셀(110)은 충전 제어부(120)에 의하여 독립적으로 충전된다. 상기 배터리 셀(110)은 충전 제어부(120)에 의하여 충방전 성능을 포함한 전지 성능이 측정된다. 상기 배터리 셀(110)은 측정 결과에 따라 전지 성능이 저하되는 것으로 나타나는 경우에 중지 배터리 셀로 구분되며 작동이 중지된다.
상기 충전 제어부(120)는 배터리 셀(110)의 수에 대응되는 수로 형성되며, 각각 배터리 셀(110)에 연결된다. 상기 충전 제어부(120)는 배터리 셀의 충전을 개별적으로 제어한다. 상기 충전 제어부(120)는 출력단이 배터리 셀(110)에 연결되며, 입력단이 중앙 제어부(140)에 연결된다. 상기 충전 제어부(120)의 출력단은 양극 단자가 배터리 셀(110)의 양극 단자에 연결되며, 음극 단자가 배터리 셀(110)의 음극 단자에 연결된다. 상기 충전 제어부(120)는 각각의 배터리 셀(110)에 병렬로 충전에 필요한 전력을 공급한다.
상기 충전 제어부(120)는 바람직하게는 격리 회로로 구성된다. 즉, 상기 충전 제어부(120)는 중앙 제어부(140)로부터 연장되는 전원 라인과 배터리 셀(110)에 연결되는 충전 라인이 회로적으로 격리되어 형성된다. 또한, 상기 충전 제어부(120)는 충전 라인을 제어하는 제어 라인이 중앙 제어부(140)로부터 연장되는 신호 라인과 회로적으로 격리되어 형성된다. 상기 배터리 셀(110)은 출력 전압을 위하여 직렬로 연결되어 있으므로 각각의 배터리 셀(110)은 음극 단자의 전위차가 다르게 된다. 따라서, 상기 충전 제어부(120)는 적정한 충전 전압을 공급하기 위하여 배터리 셀(110)과 충전 전원(20)을 회로적으로 격리시키는 것이 바람직하다. 상기 충전 제어부(120)는 중앙 제어부(140)와 연결되는 전원 라인과 배터리 셀(110)에 연결되는 충전 라인을 트랜스포머를 사용하여 격리한다. 또한, 상기 충전 제어부(120)는 포토 커플러를 사용하여 중앙 제어부(140)의 신호 라인과 회로적으로 격리한다. 상기 충전 제어부(120)에 사용되는 트랜스포머를 이용한 충전 라인의 격리 회로와 포토 커플러를 이용한 제어 라인의 격리 회로 구성은 일반적인 구성이므로 여기서 구체적인 설명은 생략한다.
상기 충전 제어부(120)는 배터리 셀(110)의 충전 과정에서 배터리 셀(110)의 충전 전류와 충전 전압을 모니터링하여 배터리 셀(110)의 성능 정보를 중앙 제어부(140)로 전송한다. 또한, 상기 충전 제어부(120)는 배터리 셀(110)의 방전 과정에서 배터리 셀(110)의 방전 전압을 모니터링하여 배터리 셀(110)에 대한 성능 정보를 중앙 제어부(140)로 전송한다.
상기 바이패스 제어부(130)는 배터리 셀(110)의 수에 대응되는 수로 형성되며, 각각 배터리 셀(110)에 연결된다. 상기 바이패스 제어부(130)는 연결되어 있는 배터리 셀(110)의 바이패스 여부를 제어한다. 상기 바이패스 제어부(130)는 배터리 셀(110)의 음극 단자와 양극 단자 및 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자와 연결된다. 상기 바이패스 제어부(130)는 배터리 셀(110)의 음극 단자와 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자를 전기적으로 연결하거나, 배터리 셀(110)의 음극 단자와 양극 단자를 전기적으로 연결한다. 예를 들면, 상기 바이패스 제어부(130)는 연결되는 배터리 셀(110)이 정상적으로 작동할 때에는 배터리 셀(110)의 음극 단자와 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자를 전기적으로 연결하여 배터리 셀(110)이 정상적으로 작동하도록 한다. 한편, 상기에서는 바이패스 제어부(130)가 배터리 셀(110)의 음극 단자에 연결되는 것을 기준으로 하였으나, 배터리 셀(110)의 양극 단자에 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 바이패스 제어부(130)는 배터리 셀(110)의 성능이 저하된 경우에 배터리 셀(110)의 음극 단자와 양극 단자를 전기적으로 연결하여 배터리 셀(110)이 바이패스되도록 한다. 상기 바이패스 제어부(130)는 중앙 제어부(140)와 전기적으로 연결되며, 중앙 제어부(140)의 의하여 작동이 제어된다.
상기 바이패스 제어부(130)는, 예를 들어 도 3을 참조하면, 전계효과 트랜지스터와 같은 스위칭 소자((Q1, Q2, ..., Qn, Qn+1)와 다이오드(D1, D2, ..., Dn, Dn+1)를 구비하며, 스위칭 소자는 배터리 셀(110)의 음극 단자와 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자 사이에 연결되고 다이오드는 배터리 셀(110)의 양극 단자와 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자와 연결된다. 보다 구체적으로는 상기 스위칭 소자는 드레인 단자가 이웃하는 배터리 소자의 양극 단자에 전기적으로 연결되며, 소스 단자가 배터리 셀(110)의 음극 단자에 연결되며 게이트 단자가 충전 제어부(120)에 전기적으로 연결되어 온/오프(on/off)된다. 상기 다이오드는 양극 단자가 배터리 셀(110)의 양극 단자에 연결되며, 음극 단자가 이웃하는 배터리 셀(110)의 양극 단자 및 스위칭 소자의 드레인 단자에 연결된다.
상기 바이패스 제어부(130)가 정상적으로 작동하는 배터리 셀(110a)에 연결되어 있는 경우에, 스위칭 소자(Q1, Q2, ..., Qn)는 충전 제어부(120)의 제어에 의하여 온(on)되며 배터리 셀(110)의 음극 단자와 이웃하는 작동 배터리 셀(110a)의 양극 단자가 전기적으로 연결시킨다. 상기 작동 배터리 셀(110a)은 정상적으로 충방전되며 작동한다. 이때 상기 다이오드(D1, D2, ..., Dn)는 역방향 전압이 걸리게 되므로 차단 상태(open)가 된다.
상기 바이패스 제어부(130)는 배터리 셀(110b)에 연결되어 있는 경우에, 충전 제어부(120)의 제어에 의하여 스위칭 소자(Qn+1)가 오프(off)되며 배터리 셀(110b)의 음극 단자가 출력 단자(150)의 음극 단자 또는 이웃하는 배터리 셀(110b)(예비 배터리 셀이 추가로 연결되어 있는 경우)의 양극 단자와 전기적으로 연결되지 않는다. 상기 배터리 셀(110b)의 양극 단자는 이웃하는 배터리 셀(110a)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Qn)의 드레인 단자와 연결된다. 상기 배터리 셀(110b)은 출력 단자(150)와 연결되지 않으며, 바이패스 된다. 이때 상기 다이오드(Dn+1)는 순방향 전압이 걸리게 되므로 연결 상태(short) 상태가 된다.
상기 중앙 제어부(140)는 충전 제어부(120)와 바이패스 제어부(130)에 연결되며, 충전 제어부(130)와 바이패스 제어부(130)의 작동을 제어한다. 상기 중앙 제어부(140)는 충전 전원(20)에 연결되며, 충전시에 충전 전원(20)의 전력을 충전 제어부(120)로 전송한다. 또한, 상기 중앙 제어부(140)는 충전 과정과 방전 과정에서의 충전 제어부(120)로부터 전송되는 작동 배터리 셀(110a)의 충전 전압과 방전 전압을 포함하는 성능 정보에 근거하여 작동 배터리 셀(110a)의 정상적인 동작 여부와 바이패스 여부를 결정한다. 예를 들면, 상기 중앙 제어부(140)는 어느 하나의 배터리 셀(110)의 충전 전압 또는 방전 전압이 설정된 기준 전압보다 낮은 경우에 해당 배터리 셀(110)을 바이패스하도록 결정할 수 있다. 상기 중앙 제어부(140)는 충전 제어부(120)에서 전송되는 배터리 셀(110)의 성능 정보로부터 작동에서 제외하는 작동 배터리 셀(110a)을 결정하여 해당 작동 배터리 셀(110a)에 연결되어 있는 바이패스 제어부(130)에 신호를 전송하여 해당 작동 배터리 셀(110a)을 바이패스 시키도록 한다. 또한, 상기 중앙 제어부(140)는 바이패스 되는 작동 배터리 셀(110a)의 개수에 대응되는 예비 배터리 셀(110b)을 선택하여 작동 배터리 셀(110a)로 전환시키도록 바이패스 제어부(130)로 신호를 전송한다. 한편, 상기 충전 제어부(120)가 배터리 셀(110a)의 성능 정보에 기초하여 바이패스되어야 하는 배터리 셀(110a)을 결정하여 중앙 제어부(140)로 전송하며, 중앙 제어부(140)는 결정된 배터리 셀(110a)에 연결되어 있는 바이패스 제어부(130)로 신호를 전송할 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 무정전 전원장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 무정전 전원장치에서 예비 배터리 셀이 바이패스되는 연결관계를 나타내는 구성도이다. 도 4는 도 1의 무정전 전원장치에서 성능 저하 배터리 셀을 예비 배터리 셀로 전환시키는 연결관계를 나타내는 구성도이다.
이하에서는 상기 무정전 전원 장치가 n 개의 배터리 셀(110a)과 1개의 배터리 셀(110b)로 구성되는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 배터리 셀(110a)(B1, B2, ..., Bn)에 연결되어 있는 바이패스 제어부(130)의 스위칭 소자가 모두 온(on)되어 배터리 셀(110a)은 직렬로 연결된다. 또한, 상기 배터리 셀(110b)(Bn+1)에 연결되어 있는 바이패스 제어부(130)의 스위칭 소자가 오프(off)되고 다이오드가 쇼트(short)되어 바이패스 된다. 상기 중앙 제어부(140)는 충전 제어부(120)로 충전 전원(20)으로부터 공급되는 충전 전원(20)을 공급하며, 충전 제어부(120)는 각각 연결되어 있는 배터리 셀(110a)과 배터리 셀(110b)을 충전한다. 상기 충전 제어부(120)는 배터리 셀의 충전이 완료되면 충전을 중단한다. 상기 배터리 셀(110a)은 출력 단자(150)에 연결되어 있는 부하(10)에 출력 전압에 따른 전원을 공급한다. 상기 무정전 전원장치(100)는 배터리 셀(110a)의 충전과 방전을 반복하여 부하(10)에 출력 전원을 공급한다.
상기 충전 제어부(120)는 작동 배터리 셀(110a)의 충전과 방전 과정에서 각 작동 배터리 셀(110a)의 성능을 평가하여 중앙 제어부(140)로 전송하며, 중앙 제어부(140)는 성능이 저하된 작동 배터리 셀(110a)(여기서는 B2)이 있는 경우에 해당 바이패스 제어부(130)로 신호를 전송한다. 상기 바이패스 제어부(130)는 스위칭 소자가 오프(off)되면서 작동 배터리 셀(110a)(B2)이 중지 배터리 셀(110c)로 전환되도록 한다. 상기 중앙 제어부(140)는 예비 배터리 셀(110b)(Bn+1)에 연결되어 있는 바이패스 제어부(130)로 신호를 전송하며, 스위칭 소자가 온(on)되면서 예비 배터리 셀(110b)(Bn+1)의 바이패스 상태를 해제시켜 작동 배터리 셀(110b)(Bn+1)로 전환시켜 이웃하는 작동 배터리 셀(110a)(Bn)과 직렬로 연결되도록 한다. 상기 작동 배터리 셀(110b)(Bn+1)은 이미 충전되어 있는 상태이므로, 무정전 전원 장치의 출력 전압은 일정하게 유지된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 무정전 전원장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 무정전 전원장치
110; 배터리 셀 120; 충전 제어부
130; 바이패스 제어부 140; 중앙 제어부
150; 출력 단자 160; 충전 단자

Claims (6)

  1. 출력 단자에 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되어 상기 배터리 셀에 각각 병렬로 연결되며 상기 배터리 셀의 충전을 개별적으로 제어하는 충전 제어부 및
    상기 충전 제어부에 연결되어 상기 충전 제어부에 충전 전원의 전력을 공급하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 출력 전압에 출력하는데 필요한 복수 개의 작동 배터리 셀과 적어도 1개의 예비 배터리 셀을 포함하며,
    상기 배터리 셀에 대응되는 개수로 형성되며, 상기 배터리 셀의 양극 단자와 음극 단자 및 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되어 상기 배터리 셀의 바이패스 여부를 제어하는 바이패스 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스 제어부는 상기 배터리 셀의 음극 단자와 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 스위칭 소자 및 상기 배터리 셀의 양극 단자와 이웃하는 상기 배터리 셀의 양극 단자 사이에 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 제어부는 상기 작동 배터리 셀의 방전 과정에서 상기 배터리 셀의 방전 전압을 포함하는 성능 정보를 상기 중앙 제어부로 전송하며,
    상기 중앙 제어부는 상기 성능 정보에 근거하여 상기 작동 배터리 셀의 바이패스 여부를 결정하여 바이패스되는 상기 작동 배터리 셀에 연결되어 있는 상기 바이패스 제어부로 신호를 전송하며,
    상기 바이패스 제어부는 상기 작동 배터리 셀을 바이패스시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 바이패스되는 상기 작동 배터리 셀의 개수에 대응되는 상기 예비 배터리 셀을 선택하여, 상기 예비 배터리 셀에 연결되어 있는 상기 바이패스 제어부에 신호를 전송하여 작동 배터리 셀로 전환하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원장치
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 제어부는 상기 중앙 제어부부터 연장되는 전원 라인과 상기 배터리 셀에 연결되는 충전 라인이 트랜스포머에 의하여 회로적으로 격리되도록 형성되며, 상기 충전 라인을 제어하는 제어 라인이 상기 중앙 제어부로부터 연장되는 신호 라인과 포토 커플러에 의하여 회로적으로 격리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.
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