KR20170135770A - Power supply apparatus of mobile car having charge-discharge device of secondary batteries and the booster used to the same - Google Patents

Power supply apparatus of mobile car having charge-discharge device of secondary batteries and the booster used to the same Download PDF

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Abstract

The present invention is to provide a power supply of an electric vehicle having a device for switching a charging and discharging mode of a secondary battery which allows the switching of a power supply supplied to the load to be instantaneously and continuously performed by simultaneously performing the turn-off at one side thereof and the turn-on at the other side thereof, allows power to be maximally and efficiently supplied by maximally using a condition between each power supply, and boosts voltage to be charged to supply the same to the load. The power supply of an electric vehicle of the present invention comprises: a power generating unit connected to one axle of an electric vehicle to generate power at a low voltage so as to charge a low voltage battery; a booster for boosting the low voltage of the power generating unit to a high voltage; and a load driving unit for storing the high voltage boosted by the booster, and driving the other axle of the electric vehicle. The power generating unit includes: a low voltage charging and discharging battery for storing electricity obtained by a generator; and a first charging and discharging mode switching device for controlling any one side of the low voltage charging and discharging battery to be charged by a charging mode, and controlling electricity charged at the other side thereof to be transmitted to the booster by a discharging mode. The load driving unit includes: a high voltage charging and discharging battery stored at the high voltage boosted by the booster, or driving a motor with a stored voltage; and a second charging and discharging mode switching device for controlling the electricity boosted by the booster to charge any one side of the high voltage charging and discharging battery by the charging mode, and controlling a motor to be driven by the electricity charged at the other side thereof by the discharging mode.

Description

이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치 및 그에 사용되는 승압기{POWER SUPPLY APPARATUS OF MOBILE CAR HAVING CHARGE-DISCHARGE DEVICE OF SECONDARY BATTERIES AND THE BOOSTER USED TO THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply device for an electric vehicle having a secondary battery charge / discharge mode switching device and a booster used therein,

본 발명은 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지를 2개 이상 구비한 1차측 발전부와 역시 이차전지를 2조 이상 구비한 2차측 구동부에 의해, 1차측은 발전이나 입력 전원에 의해 충전되면서 2차측을 충전시키고, 2차측의 일부 출력은 부하를 구동하도록 전원을 공급하면서 동시에 다른 일부 출력은 다른 하나 이상의 이차전지 충전에 이용함으로써 축전지를 교대로 안전하게 활용할 수 있도록 하되, 발전부에서는 저전압으로 저전압용 배터리를 충전하고 이를 다시 고전압으로 승압시켜 고전압용 배터리를 충전하며, 이로써 모터를 구동하도록 하는, 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply apparatus for an electric vehicle having a secondary battery charge / discharge mode switching device, and more particularly to a power supply apparatus for an electric vehicle having a primary battery, The drive unit charges the secondary side while the primary side is charged by the power generation or the input power source while the partial output of the secondary side supplies the power to drive the load while another part of the output is used to charge the other one or more secondary batteries, And a secondary battery charge / discharge mode switching device for charging a low-voltage battery with a low voltage and boosting the voltage again to a high voltage so as to charge the high-voltage battery, thereby driving the motor. To a power supply device of an electric vehicle.

일반적으로, 2차 배터리는 한 번 사용하고 나면 못쓰는 1차 배터리와는 달리, 사용 후 전원을 연결하여 충전하면 가역 반응을 거쳐 재사용할 수 있는 충전 가능한 배터리를 말한다.Generally, a secondary battery is a rechargeable battery that can be reused after recharging when connected to a power source after use, unlike a primary battery that is not used once.

그런데, 이러한 2차 배터리는 배터리의 충전 용량에 의해 한번 충전하고 난 후 일정시간이 경과하고 나면 방전이 되어 다시 충전해야 하는데, 2차 배터리의 충전 도중에는 방전이 불가능하거나 현저하게 충방전 효율이 떨어지므로, 대부분의 경우에는 이차전지를 2개 이상 구비하여 둘을 병렬로 연결하여 사용하거나, 하나의 이차전지를 별도의 장치로 충전하는 동안, 다른 이차 전지를 방전하여 연속적으로 사용하게 된다. However, such a secondary battery has to be charged again after a certain period of time has elapsed after the battery is once charged by the charging capacity of the battery. During the charging of the secondary battery, discharge is impossible or remarkably lowers the charging / discharging efficiency In most cases, two or more secondary cells are provided and connected in parallel, or while one secondary cell is charged with a separate device, other secondary cells are discharged and used continuously.

더욱이, 이러한 2차 전지의 경우에는 통상 정격전류로 계속해서 방전을 하게 될 경우, 제조사에서 이상적인 사용시간보다 실제 사용시간은 현저하게 짧아진다는 공통된 문제점이 있다.
Further, in the case of such a secondary battery, there is a common problem that when the battery is continuously discharged at a rated current, the actual use time is significantly shorter than the ideal use time at the manufacturer.

일예로, 2차 납축전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸어주는 충전의 사이클을 통해 배터리의 기능을 한다.For example, a secondary lead-acid battery functions as a battery through a charge cycle that converts electrical energy into electrical energy and electrical energy into chemical energy.

통상, 상기 2차 납축전지는 방전시 황산염(sulfate, SO4)이 극판과 결합함으로써 물이 생성되어 비중이 낮아지고, 다시 충전시에는 결합된 황산염이 전해액으로 돌아와 비중이 커지게 된다.Generally, in the secondary lead-acid secondary battery, sulfate and SO 4 are combined with the electrode plate to generate water, thereby lowering the specific gravity of the secondary lead-acid battery. At the time of charging, the combined sulfate returns to the electrolyte solution and the specific gravity becomes larger.

즉, 2차 납축전지로서 진한 황산 수용액에 담근 납(Pb)과 이산화납(PbO2)의 전극으로 구성되어 결국,In other words, it is composed of lead (Pb) and lead dioxide (PbO 2 ) electrodes immersed in a concentrated sulfuric acid aqueous solution as a secondary lead acid battery,

양극: Pb(s) + HSO4- →PbSO4(s) + H+ + 2e- Cathode: Pb (s) + HSO 4 - → PbSO 4 (s) + H + + 2e -

음극: PbO2(s) + HSO4 - + 3H+ + 2e- →PbSO4(s) + 2H2OCathode: PbO 2 (s) + HSO 4 - + 3H + + 2e - ? PbSO 4 (s) + 2H 2 O

2차납축전지: Pb(s) + PbO2(s) + 2HSO4 - + 2H+ →2PbSO4(s) + 2H2O2 chanap battery: Pb (s) + PbO 2 (s) + 2HSO 4 - + 2H + → 2PbSO 4 (s) + 2H 2 O

와 같이 전지반응이 일어난다.
The battery reaction occurs.

두 전극반응은 불용성인 PbSO4를 생성하여 이것이 두 전극에 부착된다.The two electrode reactions produce insoluble PbSO 4 , which is attached to both electrodes.

상기 2차 납축전지가 방전시 황산이 소모되고 물이 생성되며, 이 물의 밀도는 황산용액 밀도의 약 70퍼센트가 되기 때문에 전지의 충전상태는 전해액의 밀도를 측정하여 알 수 있으며, 2차 납축전지가 재충전될 때 전극반응은 상기 반응의 역반응이 된다.Since the density of the water is about 70% of the density of the sulfuric acid solution, the state of charge of the battery can be determined by measuring the density of the electrolytic solution, and the secondary lead acid battery The electrode reaction becomes a reverse reaction of the reaction.

그러나 오랜 기간 동안의 충/방전 사이클을 거치는 동안 방전(자가방전 포함)시 두 전극에 달라 붙어있던 황산염이 충전시에 이탈되지 아니하고 그대로 달라붙어 있는 경우가 발생하는데, 이것을 황산화(황산염화) 현상이라 부른다.However, during a long charge / discharge cycle, the sulphate sticking to the two electrodes during discharging (including self-discharge) may not be removed during charging, but may stick to the sulphate. .

이러한 황산화 현상은 2차 납축전지가 보다 많이 방전될수록 심해지며, 이에 기인하여 화학, 전기반응의 통로가 차단되고 절연 기능을 하게 되어 2차 납축전지의 전압, 용량 및 비중도를 떨어뜨린다.This sulfation phenomenon becomes worse as the secondary lead-acid battery is discharged more, and as a result, the passage of chemical and electric reactions is cut off and the insulating function is performed, thereby lowering the voltage, capacity and specific gravity of the secondary lead acid battery.

이에 의해 2차 납축전지의 효율이 떨어져 한 번의 2차납축전지 만충전으로 사용할 수 있는 시간(방전시간)이 현저하게 단축되는 문제점이 있었다. As a result, there is a problem that the efficiency of the secondary lead storage battery is reduced and the time (discharge time) that can be used for one full charge of the secondary storage battery is remarkably shortened.

실제로 통상 자동차용으로 많이 사용되는 델코 배터리의 경우, 납 축전지 하나의 용량은 12V, 100A로서, 전력은 1200W가 되고, 이 납축전지 2개를 병렬로 연결하면 총 전력은 2400W가 되는바, 이 납축전지 2개를 병렬로 연결하여 300W의 부하에 전력을 공급하면, 이론상으로 8시간을 사용하여야 하지만, 실제로는 만충전하여 (2.4kwh까지 충전한다는 의미가 아니며 충전이 가능한 정도까지 충전한다는 의미임) 연속방전시 그에 훨씬 못 미치는 1.5시간 정도밖에 사용할 수 없다. Indeed, in the case of a Delco battery, which is generally used for automobiles, the capacity of one lead acid battery is 12V, 100A, and the power is 1200W. When two lead acid batteries are connected in parallel, the total electric power becomes 2400W. When two batteries are connected in parallel and power is supplied to a load of 300W, theoretically 8 hours should be used, but in reality, it is not fully charged (it does not mean charging up to 2.4 kwh, It can only be used for about 1.5 hours which is far less than the discharge time.

이는, 다음의 <표 1>에서도 확인할 수 있는바, <표 1>은 DC12V, 100A 출력의 납축전지 2개를 병렬 연결하여 전원을 구성하고, 1200W 인버터(모델 SI-1000A)를 통해, 300W 짜리 백열전구인 부하를 연결하여 연속방전시킨 경우, 납축전지의 전압과 인버터의 전압을 10분 단위로 체크한 시험결과이다.As shown in the following Table 1, power supply is constructed by connecting two lead acid batteries of DC12V and 100A output in parallel, and a 300W inverter (Model SI-1000A) This is the result of checking the voltage of the lead accumulator battery and the voltage of the inverter in 10-minute increments when the incandescent bulb load is connected and discharged continuously.

Figure pat00001
Figure pat00001

<표 1>에서 보는 바와 같이, 포장마차에서 300W 짜리 전등을 계속 켜 놓았을 때와 같은 연속방전의 경우, 시간에 지나감에 따라 배터리 출력전압이 급속히 떨어짐을 알 수 있으며, 결국 1.5시간(90분) 후에는 배터리 출력전압이 10.64V 이하로 떨어져 더 이상 사용할 수 없게 됨을 알 수 있다.As shown in <Table 1>, it can be seen that, in the case of continuous discharge such as when the 300 W lamp is continuously turned on in the stand, the battery output voltage rapidly decreases with time, Min), the battery output voltage drops below 10.64 V, indicating that the battery can no longer be used.

전술한 바와 같이, 이와 같은 현상은 중간 충전없이 계속 방전하는 과정에서 (+)극과 (-)극 표면이 황산납으로 코팅되면서 반응속도가 줄어듦으로써 배터리의 충방전 효율이 떨어져 원래 배터리가 가지고 있던 용량(2.4kWh)의 극히 일부(0.49kWh)만 사용 가능하였기 때문이다.
As described above, such a phenomenon occurs when the (+) electrode and (-) electrode surface are coated with lead sulfate in the process of continuously discharging without intermediate charging, the reaction rate of the battery decreases, (0.49 kWh) of the capacity (2.4 kWh).

한편, 2차 전지의 충방전 사용회수는 제한되어 있으며, 상기 납축전지와 같은 배터리의 경우 일례로 300 사이클로 제한되어 있으며, 매일 1회 정도 충방전의 경우 배터리의 수명은 1년 정도로 정해져 있다. On the other hand, the number of times the secondary battery is used for charging and discharging is limited. For example, in the case of a battery such as the lead-acid battery, the battery is limited to 300 cycles.

이는 충방전을 거듭할수록 충전 및 방전을 통해 사용할 수 있는 1회 용량이 감소하기 때문인바, 일예로 델코 12V 100A 배터리 2개의 경우, 1회 연속 사용시에는 1.5시간 정도를 사용하여 이론상 최대 용량의 16.6%를 사용할 수 있었으나, 3회 충방전을 하였을 시에는 1.2시간(1시간 12분) 사용으로 15% 정도만 사용가능하고, 다시 6회 사용시에는 1시간 7분 가량으로 13.9% 정도만을 사용가능하며, 그 %값이 계속 줄어들어 300회 사용시에는 의미가 없어지기 때문이다.This is due to the decrease in the capacity that can be used through charging and discharging as the charging and discharging are repeated. For example, in the case of two Delco 12V 100A batteries, 1.5 hours of continuous use is used, resulting in a theoretical maximum capacity of 16.6% However, when the battery is charged and discharged three times, only about 15% can be used by using 1.2 hours (1 hour and 12 minutes), and when it is used six times, only about 13.9% can be used by about 1 hour and 7 minutes, The% value continues to decrease, making it meaningless when used 300 times.

추가적으로, 상기 납축전지의 경우, 과부하로 인한 기기파손 및 폭파의 우려로 인하여, 2차납축전지의 특성상 충전중에는 부하에 절대적으로 사용하지 못하도록 규정하고 있어, 통상적으로 충전중에는 2차납축전지를 사용하지 못하는 문제점이 있었으며, 통상 연속방전시에는 1.5시간 정도 밖에 사용할 수 없으나, 충전시에는 10시간 정도가 소요되므로, 야간에 연속방전을 하여야 하는 포장마차의 경우, 전날 여러 대의 배터리를 미리 충전을 해 놓아야 하므로 시간적 경제적으로 많은 불편함이 있었다.
In addition, in the case of the above lead acid battery, due to the damage of the device due to overload and the fear of explosion, it is stipulated that the secondary battery can not be used absolutely during charging due to the characteristics of the secondary storage battery. The battery can not be used for about 1.5 hours at normal discharge but it takes about 10 hours to charge the battery. Therefore, in case of a stand to be continuously discharged at night, several batteries must be charged beforehand, There were many inconveniences economically.

한편, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 2개 이상의 배터리를 교대로 방전하면서 부하에 전력을 공급하고, 방전하고 있는 전력의 일부를 다른 배터리의 충전전압으로 사용하는 기술이 대한민국 특허공개 제2006-111499호로 개시된바 있다. In order to solve such a problem, a technique of supplying electric power to a load while alternately discharging two or more batteries and using part of the discharged electric power as a charging voltage of another battery is disclosed in Korean Patent Publication No. 2006-111499 Lt; / RTI &gt;

즉, 상기 제1 종래기술은, 도 1에서 보는 바와 같이, 배터리 전력 사용을 관리하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는바, 제 1 배터리(1)가 제 2 배터리(2)를 재충전하기 위해 전력을 제공하면서 외부 부하에 전력을 제공하게 한다. 지정된 시간에, 상기 스위칭 시스템 및 방법은 제 1 배터리 및 제 2 배터리들 임무들을 변경하게 한다. 즉, 지정된 시간에, 제 2 배터리는 또한 제 1 배터리를 충전하기 위해 전력을 제공하는 동안 외부 부하에 전력을 제공하기 시작할 수 있다. 상기 스위칭 시스템 및 방법은 제 1 배터리 및 제2 배터리로 하여금 외부 부하에 전력의 전달을 중단하지 않고 임무들을 변경하게 한다. That is, the first prior art provides a system and method for managing battery power usage, as shown in FIG. 1, in which a first battery 1 powers up to recharge a second battery 2 While providing power to the external load. At a designated time, the switching system and method cause the first and second batteries to change their duties. That is, at a designated time, the second battery may also begin to provide power to the external load while providing power to charge the first battery. The switching system and method cause the first battery and the second battery to change their mission without interrupting the delivery of power to an external load.

결국, 상기 제1 종래기술의 실시예에서 표현된 바와 같이, 다중 배터리들에 의해 제공된 전력을 효율적으로 사용하고 관리하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 교환기 스위치는 단일 배터리가 빠르게 소모되지 않도록 두 개 이상의 배터리들 사이에서 변경하도록 설정될 수 있다. 하나의 배터리가 전력을 손실하기 시작할때, 교환기 스위치는 다른 배터리로부터 전력을 인출하기 시작한다. 다른 배터리는 제일 약한 배터리에 재충전 전류를 제공할 수 있다. 교환기 스위치는 두 개 이상의 배터리들 사이에서 스위칭을 지원할 수 있다. 전력 공급 시스템의 교환기 스위치 구현은 배터리 전력을 효율적으로 사용함으로써 결과적으로 배터리들의 사용 수명을 증가시킨다.As a result, a system and method are provided for efficiently using and managing the power provided by multiple batteries, as represented in the first prior art embodiment. The exchanger switch may be set to change between two or more batteries so that a single battery is not quickly drained. When one battery starts to lose power, the exchange switch starts to draw power from the other battery. Other batteries can provide the recharge current to the weakest battery. An exchange switch can support switching between two or more batteries. Switching switch implementations in power supply systems increase the service life of batteries as a result of efficient use of battery power.

그러나, 이상의 제1 종래기술의 경우, 이론상으로는 가능하나 치명적인 문제점이 존재하여, 실제로 제품으로 사용되지 못하였는바, 그 이유는, 일예로 제2 배터리에서 제1 배터리로의 전환시, 상기 제2 배터리의 (+) 단자가 제1 배터리의 (-) 단자와 순간적으로 접촉되므로, 여기에서 강한 서지 전류 및 스파크가 발생하며, 이는 배터리 폭발의 원인이 되며, 이는 아무리 전환시점을 좋게 잡는다 하더라도 100A 정도의 강한 전류가 단속되는 상황에서 피할 수 없는 치명적인 문제점이기도 하다.
However, in the case of the first prior art described above, there is a theoretically possible but fatal problem, and it is not actually used as a product because, for example, upon switching from the second battery to the first battery, (+) Terminal of the battery instantly contacts the (-) terminal of the first battery, so that a strong surge current and spark are generated here, which causes a battery explosion, Is a fatal problem that can not be avoided in a situation where a strong current is interrupted.

다른 한편, 이상의 제1 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는 특허 제1297148호 내지 제 1297150호와 같은 발명을 하였는바, 이는, 이차전지를 2개 이상 구비하여 하나의 이차전지를 이용해 대부분의 출력은 부하에 전원을 공급하면서 나머지 출력은 다른 하나의 이차전지 충전에 이용함으로써 축전지를 교대로 안전하게 활용할 수 있는 안전한 이차전지를 이용한 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있었다.In order to solve the problems of the first prior art described above, the inventor of the present invention has made the same inventions as those of Japanese Patent Nos. 1297148 to 1297150. This is because, by using two or more secondary batteries, The output of which is used to supply power to the load while the remaining output is used to charge the other secondary battery so that the secondary battery can be safely used alternately and safely.

즉, 이차전지를 2개 이상 구비하여 하나의 이차전지를 이용해 대부분의 출력은 부하에 전원을 공급하면서 나머지 출력은 다른 하나의 이차전지 충전에 이용함으로써 이차전지를 충전하는 중에도 다른 하나의 이차전지를 부하의 전원으로 사용하여 과부하 및 기기파손 또는 폭파없이 안전하게 에너지를 보충 저장할 수 있는 이차전지를 이용한 전원장치를 제공할 수 있었다.In other words, when two or more secondary batteries are provided, one of the secondary batteries is used to supply power to the load, while the remaining output is used to charge the other secondary battery, It is possible to provide a power supply unit using a secondary battery that can safely store and supplement energy without overload, device breakage, or explosion.

이를, 첨부도면 중 도 2 내지 도 6을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.This will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6 of the accompanying drawings.

도 2는 제2 종래기술에 따른 전원장치의 전체 구성도이고, 도 3a는 도 2의 릴레이의 전방 사시사진이고, 도 3b는 도 2의 릴레이의 후방 사시사진이고, 도 4는 도 2의 제어부의 회로도이고, 도 5는 도 4의 제어부의 제어 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 6은 제2 종래기술에 따른 전원장치의 배터리 1이 방전상태인 경우의 외관 사진으로서 배터리 2의 충전 정도가 디스플레이되고 있는 상태의 실제 동작 사진이다.FIG. 3 is a front perspective view of the relay of FIG. 2, FIG. 3b is a rear perspective view of the relay of FIG. 2, and FIG. 4 is a front perspective view of the relay of FIG. FIG. 5 is a flow chart showing the control operation of the control unit of FIG. 4, and FIG. 6 is a photograph of the battery 1 of the power source device according to the second prior art when the battery 1 is in a discharged state, It is a photograph of the actual action in the state.

도 2에 도시된 바와 같이 제2 종래기술에 따른 전원장치는, 이차전지로서의 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2), 방전모드의 배터리의 DC 전압을 AC로 인버팅하여 부하(50)에 전원을 공급하는 인버터(30),인버터(30)의 출력 교류 혹은 상용 교류 전원을 DC로 정류하여 충전모드의 배터리를 충전하는 충전기(40) 및 이들을 제어하는 제어부(20), 그리고 상기 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2)를 방전모드 혹은 충전모드로 각각 지정해주는 상기 제어부(20)의 제어동작에 따라 배터리를 인버터나 충전기에 연결하여주는 릴레이부(10)를 포함한다.2, the power supply device according to the second prior art includes a first battery 1 and a second battery 2 as secondary cells, a DC voltage of a battery in a discharge mode, A charger 40 for rectifying the output AC or commercial AC power of the inverter 30 by DC to charge the battery in the charging mode and a control unit 20 for controlling them, And a relay unit 10 for connecting the battery to the inverter or the charger according to the control operation of the control unit 20 for designating the first battery 1 and the second battery 2 as the discharge mode or the charge mode, respectively.

경우에 따라, 직접 배터리를 충전하기 위한 상용 AC 전원이 제4 스위치(SW4)에 연결될 수 있으며, 혹은 직접 배터리를 충전하기 위한 외부솔라셀(60) 등의 외부 전원을 더 포함할 수 있다.In some cases, a commercial AC power source for directly charging the battery may be connected to the fourth switch SW4, or may further include an external power source such as an external solar cell 60 for directly charging the battery.

상기 이차전지로서의 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2)는 2개가 한 쌍을 이루는 것이 바람직하나, 반드시 2개에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상이어도 된다. 이차전지로서의 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2) 각각은 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸어주는 충전의 사이클을 통해 배터리의 기능을 수행하고, 제어부(20)의 제어에 의해 하나의 이차전지가 방전되는 동안에 다른 하나의 이차전지가 충전하는 과정을 교대로 반복 수행한다.It is preferable that the first battery 1 and the second battery 2 as a pair of the secondary batteries form a pair, but the number is not necessarily limited to two, but may be three or more. Each of the first battery 1 and the second battery 2 as a secondary battery performs a function of a battery through a discharge cycle that converts chemical energy into electrical energy and a charging cycle that converts electrical energy into chemical energy, 20, the other secondary battery is charged while one secondary battery is being discharged.

솔라셀(60)은 반도체의 성질을 이용하여 태양 빛(photons)을 전기 에너지로 변환시켜 DC 전압을 제어부(20)의 스위칭 동작에 의해 배터리에 공급함으로써, 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2)의 충전이나 부하(50)의 전원에 보조적으로 사용할 수 있도록 한다. 이때 상기 보조전원으로서는 반드시 솔라셀에 한정되는 것은 아니고, 풍력발전기나 경수력 발전기 등의 다른 보조전원이 가능하다.The solar cell 60 converts the photons to electrical energy using the properties of the semiconductor and supplies the DC voltage to the battery by the switching operation of the control unit 20 so that the first battery 1 and the second battery So that it can be used as a supplement to the charging of the battery pack 2 or the power supply of the load 50. [ At this time, the auxiliary power source is not limited to the solar cell, and other auxiliary power sources such as a wind power generator and a light hydro power generator can be used.

상기 제어부(20)는 2개 이상의 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2) 중 하나의 이차전지에서 출력되는 DC 전압의 크기를 감지하여 기준전압 이하이면 다른 하나의 이차전지로 전환하여 다른 하나의 이차전지에서 DC 전압을 출력할 수 있도록 하고, 이때 다른 하나의 이차전지에서 출력되는 DC 전압의 크기를 감지하여 기준전압 이하이면 하나의 이차전지로 전환하여 하나의 이차전지에서 DC 전압을 출력할 수 있도록 자동으로 제어한다. The controller 20 senses the magnitude of the DC voltage output from one of the two or more first batteries 1 and the second batteries 2 and switches to another one if the voltage is below the reference voltage, The DC voltage can be output from one secondary battery. At this time, the magnitude of the DC voltage output from the other secondary battery is sensed, and when the secondary voltage is below the reference voltage, the secondary battery is converted into one secondary battery, And automatically controls it.

또한, 상기 제어부(20)는 인버터(30)를 제어하여 인버터(30)에 출력되는 AC전력의 대부분을 부하(50)의 전원으로 사용할 수 있도록 제어하고, 나머지 AC전력은 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2) 충전에 사용할 수 있도록 충전기(40)에 출력되도록 제어한다.The control unit 20 controls the inverter 30 so that most of the AC power output to the inverter 30 can be used as the power source of the load 50. The remaining AC power is supplied to the first battery 1, And the charger 40 so as to be used for charging the second battery 2.

또한, 상기 제어부(20)는 충전기(40)를 제어하여 방전중인 하나의 이차전지를 부하의 전원으로 사용하는 경우 충전기(40)에 공급되는 AC전력을 다른 하나의 이차전지로 출력하여 충전할 수 있도록 한다.The controller 20 controls the charger 40 so that the AC power supplied to the charger 40 can be output to another secondary battery for charging when one secondary battery being discharged is used as the load power. .

또한, 상기 제어부(20)는 충전기(40)를 제어하여 상용 AC전원을 두 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2)에 출력하여 같이 충전할 수 있도록 한다. 상기 제어부(20)의 구성 및 동작에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.Also, the controller 20 controls the charger 40 to output the commercial AC power to the first battery 1 and the second battery 2 so that they can be charged together. The configuration and operation of the control unit 20 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

상기 제2 종래기술의 가장 큰 특징은, 각종 스위치를 제외하고, 각 DC 단자의 (+) 단자가 상호 고정 연결되어 있으며, (-) 단자를 스위칭하여 제어가 이루어진다 점이다. 이는 일반적으로 (-)극을 접지로 사용하고, (+)극의 연결을 스위칭함으로써 동작을 제어하는 일반적인 방식과 정반대되는 방식인바, 그 이유는 (-)전극을 스위칭함으로써 절환시 서지 전류 및 스파크 발생을 최소화하여 배터리를 폭발의 위험으로부터 보호하기 위함이다.The most significant feature of the second prior art is that the (+) terminals of the DC terminals are fixedly connected to each other, except for the various switches, and the control is performed by switching the (-) terminal. This is in contrast to the usual way of controlling the operation by using the negative (-) pole as the ground and switching the (+) pole connection because the surge current and spark This is to protect the battery from the risk of explosion by minimizing the occurrence.

즉, 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2), 인버터(30), 충전기(40)는 물론, 제어부(20)의 (+) 단자들이 상호 고정적으로 연결되어 있다. That is, the (+) terminals of the control unit 20 as well as the first battery 1 and the second battery 2, the inverter 30, and the charger 40 are fixedly connected to each other.

한편, 제1 배터리(1) 및 제2 배터리(2)의 (-)단자는 각각, 릴레이부(10)의 제1 배터리 연결단자(15) 및 제2 배터리 연결단자(16)에 각각 접속되며, 이는 다시 제1 릴레이(11)의 가동접점(110) 및 제2 릴레이(12)의 가동접점(120)에 접속되며, 제어부(20)의 제1 배터리 연결단자(B1) 및 제2 배터리 연결단자(B2)의 (-)단자에 접속된다. 다만, 상기 릴레이부(10)의 제1 배터리 연결단자(15) 및 제2 배터리 연결단자(16)와 상기 제어부(20)의 제1 배터리 연결단자(B1) 및 제2 배터리 연결단자(B2)는 전원스위치(SW0)를 통해 연결됨으로써, 전원스위치를 넣었을 때에만 제어부에 파워가 공급되어 제어부가 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The negative terminals of the first battery 1 and the second battery 2 are respectively connected to the first battery connection terminal 15 and the second battery connection terminal 16 of the relay unit 10 Which is again connected to the movable contact 110 of the first relay 11 and the movable contact 120 of the second relay 12 and the first battery connection terminal B1 of the control unit 20 and the second battery connection (-) terminal of the terminal B2. The first battery connection terminal 15 and the second battery connection terminal 16 of the relay unit 10 and the first battery connection terminal B1 and the second battery connection terminal B2 of the control unit 20, It is preferable that power is supplied to the control unit only when the power switch is turned on so that the control unit can operate.

이하, 상기 릴레이부(10)의 동작을 도 2 내지 도 3b를 참조하여 상세히 설명한다. 릴레이부(10)는 베이스(10a) 상에 제1 릴레이(11) 및 제2 릴레이(12)가 구비되는바, 각 릴레이는 기부로서의 각각의 플레이트(110b, 120b) 상에 구비되며, 다시 각 플레이트의 전면에 부도체의 지지대(110c, 120c)가 일례로 수직방향으로 고정 설치된다.Hereinafter, the operation of the relay unit 10 will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG. 3B. The relay unit 10 includes a first relay 11 and a second relay 12 on a base 10a and each relay is provided on each of the plates 110b and 120b as a base, Supporting bases 110c and 120c of nonconductive material are fixed to the front surface of the plate, for example, in the vertical direction.

각 릴레이의 지지대 상에는 수평방향으로 충전기 연결판(13)과 인버터 연결판(14)이 가로질러 고정설치되는바, 충전기 연결판(13)과 인버터 연결판(14)은 각각 전기적으로 분리되어 있고, 한편으로는 상기 충전기 연결판(13)은 제1 릴레이(11)의 제1 고정단자(111) 및 제2 릴레이(12)의 제1 고정단자(121)가 전기적으로 접속되며, 상기 인버터 연결판(14)은 제1 릴레이(11)의 제2 고정단자(112) 및 제2 릴레이(12)의 제2 고정단자(122)가 전기적으로 접속된다.The charger connection plate 13 and the inverter connection plate 14 are horizontally fixed across the support plate of each relay. The charger connection plate 13 and the inverter connection plate 14 are electrically separated from each other, On the other hand, the charger connection plate 13 is electrically connected to the first fixed terminal 111 of the first relay 11 and the first fixed terminal 121 of the second relay 12, The second fixed terminal 112 of the first relay 11 and the second fixed terminal 122 of the second relay 12 are electrically connected to each other.

따라서, 제1 스위치(SW1)가 ON 상태일 경우(

Figure pat00002
='LOW')에는, 상기 제1 플레이트(110b) 상의 가동단자 지지판(115)에 지지되어 있는 상기 제1 릴레이의 가동단자(110)는, 솔레노이드(114)의 동작에 의해 제2 고정단자(112) 및 인버터 연결판(14)에 접속되고, 따라서 제1 배터리(1)를 인버터(30)에 연결하여 줌으로써 상기 제1 배터리가 방전모드로 동작하도록 한다 (도 2의 실선 표시 부분 참조).Therefore, when the first switch SW1 is in the ON state (
Figure pat00002
The movable terminal 110 of the first relay supported by the movable terminal support plate 115 on the first plate 110b is electrically connected to the second fixed terminal 112 by the operation of the solenoid 114. [ 112 and the inverter connection plate 14 so that the first battery 1 is connected to the inverter 30 so that the first battery operates in the discharge mode (see a solid line in FIG. 2).

이때, 제2 스위치(SW2)는 OFF 상태이여야 하며(

Figure pat00003
='HIGH'), 상기 제2 플레이트(120b) 상의 가동단자 지지판(125)에 지지되어 있는 상기 제2 릴레이의 가동단자(120)는, 탄지 스프링(126)에 의해 탄지되므로 제1 고정단자(122) 및 충전기 연결판(13)에 접속되고, 따라서 제2 배터리(2)를 충전기(40)에 연결하여 줌으로써 상기 제2 배터리가 충전모드로 동작하도록 한다 (도 2의 실선 표시 부분 참조).At this time, the second switch SW2 must be in the OFF state (
Figure pat00003
= 'HIGH'), the movable terminal 120 of the second relay, which is supported by the movable terminal support plate 125 on the second plate 120b, is resiliently biased by the biasing spring 126, 122 and the charger connection plate 13 so that the second battery 2 is connected to the charger 40 so that the second battery operates in the charging mode.

그리하여, 상기 인버터(30)는 제1 배터리로부터 출력되는 DC 전원을 내부 회로에 의해 AC로 인버팅하며, 제1 출력용 콘센트(30a) 및 제2 출력용 콘센트(30b)로 교류 전원을 출력하게 된다. 따라서, 사용자는 부하(일례로 300W 전구)의 플러그(SW3)를 상기 제1 콘센트에 접속하여, 전구를 밝힐 수 있게 된다. Thus, the inverter 30 inverts the DC power output from the first battery to AC by the internal circuit, and outputs the AC power to the first output receptacle 30a and the second output receptacle 30b. Thus, the user can connect a plug (SW3) of a load (for example, a 300W bulb) to the first outlet to illuminate the bulb.

아울러, 상기 인버터(30)의 제2 출력용 콘센트(30b)에 상기 충전기(40)의 플러그(SW4)를 접속하면, 인버터의 교류 출력의 일부(바람직하게는 15~35%)가 충전기로 출력되는바, 충전기는 이를 정류하는 등의 방식으로 DC로 바꾸어 현재 충전모드에 있는 제2 배터리(2)로 보내어, 제2 배터리(2)를 충전하게 된다.Further, when the plug SW4 of the charger 40 is connected to the second output receptacle 30b of the inverter 30, a part (preferably 15 to 35%) of the AC output of the inverter is output to the charger The battery charger converts the DC power into a DC by way of rectifying it, and sends it to the second battery 2 in the current charging mode to charge the second battery 2.

이 경우, 추가로 설명하면, 충전기의 (-) 단자가 충전기 연결판(13), 제2 릴레이의 제1 고정단자(121) 및 제2 릴레이의 가동단자(120)를 통해, 제2 배터리 연결단자(16)를 통해 제2 배터리의 (-)단자에 접속되기 때문에, 제2 배터리가 충전모드로 동작가능한 것이다. In this case, the negative terminal of the charger is connected through the charger connection plate 13, the first fixed terminal 121 of the second relay and the movable terminal 120 of the second relay, (-) terminal of the second battery through the terminal 16, the second battery can be operated in the charging mode.

한편, 상기 충전기의 플러그인 상기 제4 스위치(SW4)는 인버터의 제2 콘센트(30b)에 접속될 수도 있으나, 미도시된 교류 상용전원(120V, 60Hz)의 콘센트에 접속되도록 할 수도 있으며, 혹은 보조발전기로서의 소형 유류발전기나 소수력 발전기등의 보조 교류전원에 접속되도록 하는 것도 가능하다.Meanwhile, the fourth switch SW4, which is a plug of the charger, may be connected to the second receptacle 30b of the inverter, but may be connected to an outlet of a not-shown AC commercial power source (120 V, 60 Hz) It may be connected to a supplementary AC power source such as a small-sized oil generator or a small-scale power generator as a generator.

한편, 상기 릴레이부의 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 제어부(20)의 제1 및 제2 제어신호 출력단자(HD1, HD2)에 접속되어, 각각의 제1 및 제2 제어신호(

Figure pat00004
,
Figure pat00005
)에 의해 스위칭이 이루어지는바, 역시 각 제어신호 출력단(HD1, HD2)의 (+)단자는 +12V에 고정접속되고, 각 제어신호 출력단의 (-)단자를 통해 출력되는 상기 제어신호에 의해 동작하는 제1 및 제2 솔레노이드(114, 124)에 의하여 가동접점의 절환이 이루어진다. The first and second switches SW1 and SW2 of the relay unit are connected to the first and second control signal output terminals HD1 and HD2 of the control unit 20 so that the first and second control signals
Figure pat00004
,
Figure pat00005
(+) Terminal of each of the control signal output terminals HD1 and HD2 is fixedly connected to +12 V, and the control signal output terminals HD1 and HD2 are operated by the control signal outputted through the (-) terminal of each control signal output terminal The first and second solenoids 114 and 124 switch the movable contact.

즉, 제1 (

Figure pat00006
)가 'LOW'이고 제2 제어신호(
Figure pat00007
)가 'HIGH'이어서, 제1 솔레노이드(114)가 '온'이고 제2 솔레노이드(124)가 '오프'이면 (도 2의 실선 표시 부분), 제1 배터리(1)의 (-)단자가 '제1 배터리 연결판(15)-제1 릴레이 가동단자(110)-제1 릴레이 제2 고정단자(112)-인버터 연결판(14)-인버터(30)'를 통해 부하(50)에 연결되며 (인버터와 충전기는 유도결합으로 결합되나 전기적으로는 단절됨), 제2 배터리(2)의 (-)단자는 '제2 배터리 연결판(16)-제2 릴레이 가동단자(120)-제2 릴레이 제1 고정단자(121)-충전기 연결판(13)'을 통해 충전기(40)에 연결되며, 제1 배터리는 방전모드로 그리고 제2 배터리는 충전모드에 있게 된다. 참고로 도 2에서 화살표는 전류의 방향이 아니고, 에너지의 전달방향을 나타내는 것이다.That is,
Figure pat00006
) Is 'LOW' and the second control signal (
Figure pat00007
) Of the first battery 1 is 'HIGH' and the first solenoid 114 is 'ON' and the second solenoid 124 is 'OFF' (the solid line portion in FIG. 2) The connection is made to the load 50 via the first battery connecting plate 15, the first relay moving terminal 110, the first relay second fixed terminal 112, the inverter connecting plate 14, and the inverter 30 ' (-) terminal of the second battery 2 is connected to the second battery connection plate 16, the second relay operation terminal 120, the second battery connection plate 16, Is connected to the charger 40 through the relay first fixed terminal 121 and the charger connection plate 13, and the first battery is in the discharge mode and the second battery is in the charge mode. For reference, arrows in FIG. 2 indicate the direction of energy transfer, not the direction of current.

반대로 제1 (

Figure pat00008
)가 'HIGH'이고 제2 제어신호(
Figure pat00009
)가 'LOW'이어서, 제1 솔레노이드(114)가 '오프'이고 제2 솔레노이드(124)가 '온'이면 (도 2의 점선 표시 부분), 제1 배터리(1)의 (-)단자가 '제1 배터리 연결판(15)-제1 릴레이 가동단자(110)-제1 릴레이 제1 고정단자(111)-충전기 연결판(13)'을 통해 충전기(40)에 연결되며, 제2 배터리(2)의 (-)단자는 '제2 배터리 연결판(16)-제2 릴레이 가동단자(120)-제2 릴레이 제2 고정단자(122)-인버터 연결판(14)-인버터(30)'를 통해 부하(50)에 연결되며, 제1 배터리는 충전모드로 그리고 제2 배터리는 방전모드에 있게 된다.Conversely,
Figure pat00008
Is 'HIGH' and the second control signal (
Figure pat00009
) Of the first battery 1 is 'LOW' and the first solenoid 114 is 'off' and the second solenoid 124 is 'on' (dotted line portion in FIG. 2) Is connected to the charger 40 through the first battery connecting plate 15, the first relay moving terminal 110, the first relay first fixed terminal 111, and the charger connecting plate 13, (-) terminal of the inverter 2 is connected to the second battery connection plate 16, the second relay operation terminal 120, the second relay second fixed terminal 122, the inverter connection plate 14, To the load 50, the first battery being in a charging mode and the second battery being in a discharging mode.

미설명 참조부호 113 및 123은 제1 및 제2 배터리 접속단자(15, 16)와 각 릴레이의 가동단자(110, 120)를 연결하는 전선이며, 확실한 접속을 위해, 좌우 두 개씩의 단자가 동일한 형태로 구비되며 각 단자에 각각 2개의 전선으로 접속하여 총 4개의 전선으로, 각 배터리 접속단자(15, 16)를 해당 릴레이의 가동단자와 접속하게 된다. 미설명 참조부호 110a 및 120a는 각 릴레이의 가동접점(110, 120) 고정부이다. 미설명부호 127은 제2 릴레이의 제어신호 단자이다.Reference numerals 113 and 123 denote electric wires for connecting the first and second battery connection terminals 15 and 16 and the movable terminals 110 and 120 of the respective relays. And each of the terminals is connected by two electric wires, and each of the battery connection terminals 15 and 16 is connected to the movable terminal of the corresponding relay by a total of four electric wires. Reference numerals 110a and 120a denote fixed portions of the movable contacts 110 and 120 of the respective relays. Reference numeral 127 denotes a control signal terminal of the second relay.

이제, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제2 종래기술의 제어부(20)의 구성 및 동작을 설명한다. Now, referring to Figs. 4 and 5, the configuration and operation of the control unit 20 of the second conventional technique will be described.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 제어부(20)는, 제1 및 제2 배터리의 전원이 입력되는 배터리 전원 입력부(210), 상기 배터리 전원 입력부(210)로부터 입력된 배터리의 전압(+12V 혹은 +24V)을 컨버팅하여 +5V 및 +12V의 정전압을 발생하는 정전압 회로부(220), 상기 배터리 전원 입력부(210)로부터 입력된 제1 및 제2 배터리의 전압의 크기를 출력하는 제1 배터리 전압표시부(260) 및 제2 배터리 전압표시부(270), 상기 릴레이부의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 릴레이 제어신호 출력부(250) 및 상기 제1 및 제2 배터리의 전압의 크기를 검출하여 상기 릴레이 제어신호 출력부(250)를 통해 릴레이 제어신호를 출력하는 제어 IC를 포함하는 처리부(240)를 포함한다. 4, the control unit 20 includes a battery power input unit 210 to which power of the first and second batteries is input, a voltage (+12 V or +12 V) of the battery input from the battery power input unit 210, A constant voltage circuit unit 220 for converting a voltage of the first battery voltage input unit 210 to a constant voltage circuit unit 220 for converting the first and second battery voltages to generate a constant voltage of +5 V and +12 V, 260, and a second battery voltage display unit 270, a relay control signal output unit 250 for outputting a control signal for controlling operation of the relay unit, and a relay control unit 250 for detecting the magnitude of voltage of the first and second batteries, And a control IC 240 for outputting a relay control signal through the signal output unit 250. [

추가로, 상기 제어부는 옵션설정부(290)를 더 포함할 수 있는바, 이를 통해 제1 및 제2 배터리의 충방전 모드를 전환하는 기준치를 임의로 변경하는 것이 가능하다.In addition, the control unit may further include an option setting unit 290 to arbitrarily change a reference value for switching the charge / discharge mode of the first and second batteries.

미설명 부호 230은 제어 IC의 리셋부이며, 280은 추가적인 입출력단자로 사용가능한 예비단자부이다.
Reference numeral 230 denotes a reset section of the control IC, and reference numeral 280 denotes a spare terminal section which can be used as an additional input / output terminal.

*먼저, 배터리전원 입력부(210)를 설명하면, 제1 배터리(1)의 DC 전압(VB1)을 분압저항 R37, R33을 통해 검출하여 제어 IC(Q1)의 VBA 단자를 통해 입력하며, 제2 배터리(2)의 DC 전압(VB2)을 분압저항 R41, R34를 통해 검출하여 제어 IC(Q1)의 VBB 단자를 통해 입력한다. 참고로, C14 및 C13은 노이즈 필터링용 커패시터이다.First, the battery voltage input unit 210 detects the DC voltage V B1 of the first battery 1 through the voltage dividing resistors R37 and R33 and inputs it through the V BA terminal of the control IC Q1, The DC voltage V B2 of the second battery 2 is detected through the voltage dividing resistors R41 and R34 and input through the V BB terminal of the control IC Q1. For reference, C14 and C13 are capacitors for noise filtering.

한편, 상기 배터리 전원 입력부(210)로부터 입력된 제1 및 제2 배터리의 전압은 다이오드(D11, D12)에 의해 믹싱되어 정전압 회로부(220)의 DC-DC 컨버터(221)로 입력되는바, DC-DC 컨버터(221)는 릴레이 구동용 정전압(+12V) 및 본 제어회로용 정전압(+9V)을 출력하게 된다. 추가로, 상기 DC-DC 컨버터(221)에서 출력되는 제어회로용 정전압(+9V)은 정전압 IC(Q5)에서 다시 +5V의 정전압으로 조정되어진다. The voltages of the first and second batteries input from the battery power input unit 210 are mixed by the diodes D11 and D12 and input to the DC-DC converter 221 of the constant voltage circuit unit 220, -DC converter 221 outputs a constant voltage for relay driving (+12 V) and a constant voltage for this control circuit (+9 V). Further, the constant-voltage (+9 V) for the control circuit output from the DC-DC converter 221 is regulated to the positive voltage of +5 V again in the constant-voltage IC (Q5).

이제, 처리부(240)의 제어 IC(Q1)는 제1 배터리의 순간 전압의 크기를 제1 배터리 전압표시부(260)의 LED들(L1~L23)을 통해, 그리고 제2 배터리의 순간 전압의 크기를 제2 배터리 전압표시부(270)의 LED들(L6~L25)을 통해 출력하게 된다. 일례로 상기 제어 IC(U1)는 PIC16F877A 가 사용될 수 있다.The control IC Q1 of the processing unit 240 determines the magnitude of the instantaneous voltage of the first battery through the LEDs L1 to L23 of the first battery voltage display unit 260 and the magnitude of the instantaneous voltage of the second battery Through the LEDs (L6 to L25) of the second battery voltage display unit (270). For example, the control IC U1 may be a PIC16F877A.

아울러, 상기 제1 및 제2 배터리의 순간 전압의 크기를 비교하여 릴레이 제어신호 출력부(250)를 통해 상기 릴레이부(10)의 온/오프를 제어하게 된다. In addition, the on / off of the relay unit 10 is controlled through the relay control signal output unit 250 by comparing the magnitudes of the instantaneous voltages of the first and second batteries.

예를들어, 제1 릴레이의 제어신호를 출력하는 단자(S1)를 통해, '하이'신호를 출력하게 되면, 스위칭용 트랜지스터(Q2)가 턴온되며, 따라서 제1 릴레이 제어신호 출력단(HD1)의 제어단자 신호(

Figure pat00010
)가 'LOW'가 되므로, 제1 릴레이 제어신호 출력단(HD1)의 상위 전원단자를 통해 제1 릴레이(11)의 솔레노이드(도 2의 SW1)(도 3b의 114)로 출력된 +12V 전압이 상기 출력단(HD1)의 하위 전원단자를 통해 통전되므로, 결국 제1 솔레노이드(114)가 동작하여, 상기 제1 릴레이의 가동단자(110)를 제2 고정단자(112) 측으로 접속되게 함으로써, 결국 제1 배터리의 (-)단자가 인버터 연결판(13)을 통해 인버터(30)의 (-)단자에 접속되도록 함으로써, 결국 제1 배터리(1)가 방전모드로 동작하게 된다. 이 경우, 제1 릴레이 동작 표시용 다이오드(L3) 역시 통전되므로, 제1 릴레이가 동작하는 상태를 보이게 된다 (도 6 좌측 LED 참조).For example, when the high-level signal is output through the terminal S1 for outputting the control signal of the first relay, the switching transistor Q2 is turned on, and thus the output of the first relay control signal output terminal HD1 The control terminal signal (
Figure pat00010
The voltage of +12 V output to the solenoid (SW1 in FIG. 2) (114 in FIG. 3B) of the first relay 11 is supplied to the first relay control signal output terminal HD1 through the upper power supply terminal of the first relay control signal output terminal HD1 The first solenoid 114 operates so that the movable terminal 110 of the first relay is connected to the second fixed terminal 112 side, The negative terminal of the first battery 1 is connected to the negative terminal of the inverter 30 through the inverter connection plate 13 so that the first battery 1 is eventually operated in the discharge mode. In this case, since the first relay operation indicating diode L3 is also energized, the first relay is in operation (see the left LED in Fig. 6).

반대로, 이때 제2 릴레이의 제어신호를 출력하는 단자(S2)를 통해, '로우'신호를 출력하게 되면, 스위칭용 트랜지스터(Q3)가 턴오프되며, 따라서 제2 릴레이 제어신호 출력단(HD2)의 제어단자 신호(

Figure pat00011
)가 'HIGH'가 되므로, 제2 릴레이 제어신호 출력단(HD2)의 상위 전원단자를 통해 제2 릴레이(12)의 솔레노이드(도 2의 SW2)(도 3b의 124)로 출력된 +12V 전압이 상기 출력단(HD2)의 하위 전원단자를 통해 통전되지 않게 되므로, 결국 제2 솔레노이드(124)가 동작하지 않게 되어, 상기 제2 릴레이의 가동단자(120)를 제1 고정단자(121) 측으로 접속되게 함으로서, 결국 제2 배터리의 (-)단자가 충전기 연결판(13)을 통해 충전기(40)의 (-)단자에 접속되도록 함으로써, 결국 제2 배터리(2)가 충전모드로 동작하게 된다. 이 경우, 제2 릴레이 동작 표시용 다이오드(L5) 역시 통전되지 않게 되므로, 제2 릴레이가 동작하지 않는 상태를 보이게 된다 (도 6 우측 LED 참조).On the contrary, when the 'low' signal is output through the terminal S2 that outputs the control signal of the second relay, the switching transistor Q3 is turned off, and thus the output of the second relay control signal output terminal HD2 The control terminal signal (
Figure pat00011
The voltage of +12 V outputted to the solenoid (SW2 in FIG. 2) (124 in FIG. 3B) of the second relay 12 is applied to the second relay 12 through the upper power supply terminal of the second relay control signal output terminal HD2 The second solenoid 124 does not operate so that the movable terminal 120 of the second relay is connected to the first fixed terminal 121 side The negative terminal of the second battery is connected to the negative terminal of the charger 40 through the charger connection plate 13 so that the second battery 2 operates in the charging mode. In this case, since the second relay operation indicating diode L5 is also not energized, the second relay is in a non-operating state (see the right LED of Fig. 6).

이후, 제1 배터리 전압은 계속 감소하게 되며, 제1 배터리는 충전 도중에 있게 되는바, 도 6에서는 제2 배터리의 충전 상태가 80%임을 알 수 있다.Thereafter, the first battery voltage continues to decrease, and the first battery is in the middle of charging. In FIG. 6, the charging state of the second battery is 80%.

더 진행하여, 이제 제1 배터리의 전압이 일정 이상 떨어지거나 전류가 감소하거나 혹은 정해진 시간이 경과하여 충방전을 전환할 필요가 있을 경우, 제어부(20)는 릴레이 제어신호를 반대로 하게 되며, 역으로 제2 릴레이가 방전 모드로 되며, 제1 릴레이가 충전모드로 되고 있는 실제 동작 사진이다.When the voltage of the first battery is further decreased or the current is decreased or the charge / discharge is required to be switched after a predetermined time has elapsed, the control unit 20 reverses the relay control signal, The second relay is in the discharge mode, and the first relay is in the charge mode.

계속해서, 이상의 상기 제어 IC의 기본적인 제어 동작을 도 5를 참조하여 설명하면, 먼저 제1 배터리 및 제2 배터리의 순간 전압을 측정하고 각 전압 표시부(260, 270)를 통해 출력하며(S1, S2), 이후 측정된 양 배터리의 순간 전압(VB1, VB2)을 비교하여(S3), 만약 제1 배터리의 순간 전압(VB1)이 제2 배터리의 순간 전압(VB2) 보다 크면, 제1 릴레이를 턴온시켜 제1 배터리를 방전모드로 하고, 제2 릴레이를 턴오프시켜 제2 배터리를 충전모드로 한다(S4)(도 6 참조).Next, the basic control operation of the control IC will be described with reference to FIG. 5. First, the instantaneous voltages of the first battery and the second battery are measured and output through the voltage display units 260 and 270 (S1, S2 If the instantaneous voltage V B1 of the first battery is greater than the instantaneous voltage V B2 of the second battery by comparing the instantaneous voltages V B1 and V B2 of the both batteries, 1 relay is turned on to put the first battery into the discharge mode, and the second relay is turned off to put the second battery into the charge mode (S4) (see Fig. 6).

이후, 방전 모드에 있는 제1 배터리(1)의 전압 강하가 기준치(일예로 0.2V) 이상 하강하였는가 여부를 판단하여(S5), 그렇지 않으면 제1 및 제2 배터리 전압을 측정하여 표시하고 충전모드에 있는 제2 배터리의 충전 정도 및 충전 전압을 측정하여 표시하고, 계속해서 S4 내지 S6 단계를 반복한다.Then, it is determined whether or not the voltage drop of the first battery 1 in the discharge mode has fallen more than a reference value (for example, 0.2 V) (S5). Otherwise, the first and second battery voltages are measured and displayed, And the charging voltage of the second battery in the second battery are measured and displayed, and the steps S4 to S6 are repeated.

한편, 상기 S5 단계에서의 판단 결과, 방전 모드에 있는 제1 배터리(1)의 전압 강하가 기준치(일예로 0.2V) 이상 하강하였다고 판단되면, 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 반대로 스위칭하여 제1 배터리를 충전모드로, 제2 배터리를 방전 모드로 전환하게 되며(S7), 처음으로 리턴하여 이상을 반복하게 된다(S8).On the other hand, if it is determined in step S5 that the voltage drop of the first battery 1 in the discharge mode has fallen below a reference value (for example, 0.2 V), the first relay and the second relay are reversely switched The battery is switched to the charge mode and the second battery is switched to the discharge mode (S7), and the process returns to the beginning to repeat the abnormality (S8).

역으로, 상기 S3 단계에서의 판단 결과, 제1 배터리의 순간 전압(VB1)이 제2 배터리의 순간 전압(VB2) 보다 작으면, 제2 릴레이를 턴온시켜 제2 배터리를 방전모드로 하고, 제1 릴레이를 턴오프시켜 제1 배터리를 충전모드로 한다(S14).Conversely, if it is determined in step S3 that the instantaneous voltage V B1 of the first battery is lower than the instantaneous voltage V B2 of the second battery, the second relay is turned on to turn the second battery into the discharge mode , The first relay is turned off to set the first battery to the charge mode (S14).

역시 이후, 방전 모드에 있는 제2 배터리(2)의 전압 강하가 기준치(일예로 0.2V) 이상 하강하였는가 여부를 판단하여(S15), 그렇지 않으면 제1 및 제2 배터리 전압을 측정하여 표시하고 충전모드에 있는 제1 배터리의 충전 정도 및 충전 전압을 측정하여 표시하고, 계속해서 S14 내지 S16 단계를 반복한다.Then, it is determined whether or not the voltage drop of the second battery 2 in the discharge mode has fallen more than a reference value (for example, 0.2 V) (S15). Otherwise, the first and second battery voltages are measured and displayed, Mode and the charging voltage of the first battery in the mode are measured and displayed, and the steps S14 to S16 are repeated.

한편, 상기 S15 단계에서의 판단 결과, 방전 모드에 있는 제2 배터리(2)의 전압 강하가 기준치(일예로 0.2V) 이상 하강하였다고 판단되면, 제1 릴레이 및 제2 릴레이를 반대로 스위칭하여 제2 배터리를 충전모드로, 제1 배터리를 방전 모드로 다시 전환하게 되며(S7), 처음으로 리턴하여 이상을 반복하게 된다(S8).On the other hand, if it is determined in step S15 that the voltage drop of the second battery 2 in the discharge mode has fallen more than the reference value (for example, 0.2 V), the first relay and the second relay are reversely switched, The battery is switched to the charge mode and the first battery is switched back to the discharge mode (S7), and the process returns to the beginning to repeat the abnormality (S8).

아울러, 이상은 제1 및 제2 배터리의 동작모드의 전환 기준을 도 4의 DIP 스위치(DIP1)의 조작을 통해 배터리의 전압 강하(0.2V)로만 세팅하였을 경우의 실시예를 설명한 것이며, 경우에 따라 배터리 전압 이외에 배터리 전류나 혹은 충방전 전환 시간을 도 4의 DIP 스위치(DIP1)의 조작을 통해 미리 다르게 세팅하여 행할 수 있도록 설정하는 것도 가능하다.The above description has been made on the case where the switching reference of the operation modes of the first and second batteries is set only to the voltage drop of the battery (0.2 V) through the operation of the DIP switch DIP1 of FIG. 4, It is also possible to set the battery current or the charging / discharging switching time in addition to the battery voltage so that it can be set differently in advance through the operation of the DIP switch DIP1 in Fig.

도 4의 옵션 설정부(290)는, 제어 IC의 단자에 접속된 풀업 어레이 저항(RA2)과 DIP 스위치(DIP1)로 구성되는바, DIP 스위치(DIP1)를 통해 설정이 가능하다. 일예로, DIP 스위치의 1번 스위치만을 올리면, 방전모드 배터리의 0.1V 전압강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 1번 스위치만을 올리면, 방전모드 배터리의 0.2V 전압강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 1번 및 2번 스위치를 모두 올리면, 방전모드 배터리의 0.3V 전압강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 3번 스위치만을 올리면, 방전모드 배터리의 0.4V 전압강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 1번 내지 3번 스위치를 모두 올리면, 방전모드 배터리의 0.7V 전압강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정될 수 있다. 아울러, DIP 스위치의 4번 스위치를 올리면, 방전모드 배터리의 전압이 100A에서 5A 전류강하시 충반전 모드 전환을 하도록 설정될 수 있다. 혹은, DIP 스위치의 5번 스위치를 올리면, 방전모드 배터리의 방전 시간이 2.5분 경과하였을 경우에 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 6번 스위치를 올리면, 방전모드 배터리의 방전 시간이 5분 경과하였을 경우에 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 7번 스위치를 올리면, 방전모드 배터리의 방전 시간이 10분 경과하였을 경우에 충반전 모드 전환을 하도록 설정되며, DIP 스위치의 8번 스위치를 올리면, 방전모드 배터리의 방전 시간이 20분 경과하였을 경우에 충반전 모드 전환을 하도록 설정될 수 있다. The option setting unit 290 shown in FIG. 4 includes a pull-up array resistor RA2 and a DIP switch DIP1 connected to the terminal of the control IC, and can be set through the DIP switch DIP1. For example, if only one switch of the DIP switch is set up, it is set to switch the charge / inversion mode when the voltage drop of the discharge mode battery is 0.1 V. If only the switch 1 of the DIP switch is raised, Mode switch is set up. When all the switches 1 and 2 of the DIP switch are raised, the discharge mode battery is set to switch the charge / inversion mode when the voltage drop of the battery is 0.3V. If only the switch 3 of the DIP switch is raised, Is set to switch the charge / inversion mode when the voltage drop of 0.4V is applied. When the switches 1 to 3 of the DIP switch are all raised, the discharge mode battery can be set to switch the charge / inversion mode when the voltage drop is 0.7V. In addition, when the switch 4 of the DIP switch is raised, the voltage of the discharge mode battery can be set to switch the charge / inversion mode when the current drop is 5A from 100A. Alternatively, if the DIP switch 5 is turned on, the discharge mode of the discharge mode battery is set to switch the charge / discharge mode when the discharge time of the battery is 2.5 minutes. If the DIP switch 6 is raised, When DIP switch 7 is turned on, discharge mode is set to switch the charge / discharge mode when the discharge time of battery is 10 minutes. When the switch is turned on, when the discharge time of the discharge mode battery is 20 minutes, it can be set to perform the charge / discharge reversal mode change.

혹은 이들 전압, 전류 및 경과시간을 조합하여 충반전 모드 전환을 결정하도록 프로그래밍할 수도 있다.Alternatively, these voltages, currents, and elapsed times may be programmed to determine the charge-reversal mode switching.

최종적으로, 방전 중인 배터리의 전압이 10.7V 미만으로 되면, 모든 동작을 중지시킬 필요가 있는바, 통상 10.5V 미만에서도 계속해서 방전시에는 과방전으로 인하여 배터리의 재충전이 불가능하도록 되어 버릴 가능성이 있기 때문이다. 이 경우, 도 5의 흐름도에서, S4 단계 바로 이전에, 제1 배터리의 전압(VB1)이 10.7V 미만인지를 판단하는 단계가 추가되어야 하며, 제1 배터리의 전압(VB1)이 10.7V 이상일 경우에, S4 단계로 이행하고, 만약 제1 배터리의 전압(VB1)이 10.7V 미만일 경우에는 충방전 프로그램을 전면 중지하는 단계로 가야하며, 역시 S14 단계 바로 이전에도, 제2 배터리의 전압(VB2)이 10.7V 미만인지를 판단하는 단계가 추가되어야 하며, 제2 배터리의 전압(VB2)이 10.7V 이상일 경우에, S14 단계로 이행하고, 만약 제2 배터리의 전압(VB2)이 10.7V 미만일 경우에는 충방전 프로그램을 전면 중지하는 단계로 가야한다.Finally, if the voltage of the battery under discharge is less than 10.7 V, it is necessary to stop all operations. Even if the voltage is less than 10.5 V, the battery may not be able to be recharged due to overdischarge Because. In this case, a step of determining whether the voltage (V B1 ) of the first battery is less than 10.7 V should be added immediately before the step S4 in the flowchart of FIG. 5, and the voltage (V B1 ) The program proceeds to step S4. If the voltage V B1 of the first battery is less than 10.7 V, the program goes to the step of stopping the charging / discharging program entirely. Also, immediately before the step S14, (V B2) of the voltage to be added to the step of determining whether or less than 10.7V, second, when the voltage (V B2) of the battery is more than 10.7V, and the operation proceeds to step S14 if the second battery (V B2) If it is less than 10.7V, go to the step of stopping charge / discharge program completely.

추가적으로, S5 및 S15 단계에서도 각각, 방전모드인 배터리의 전압 강하가 기준치(여기서는 0.2V) 이상인지와, 방전모드인 배터리의 전류 강하가 기준치(일예로 5A) 이상인지와, 방전모드인 배터리의 연속방전 경과시간이 기준치(일예로 5분) 이상인지의 조건 중에서 어느 한가지 조건이 충족되었는지, 혹은 2가지 조건 이상이 충적되었는지, 혹은 3가지 조건이 모두 충족되었는지 여부를 가지고 충반전 모드 전환을 시도하는 것처럼 흐름도를 변경하는 것이 가능하다.In addition, it is determined whether or not the voltage drop of the battery in the discharge mode is equal to or greater than the reference value (here, 0.2 V), the current drop of the battery in the discharge mode is equal to or greater than the reference value Whether or not any one of the conditions that the continuous discharge elapsed time is equal to or greater than a reference value (for example, five minutes) is satisfied, or whether two or more conditions are satisfied, or whether all three conditions are satisfied It is possible to change the flow chart as it is.

이제, 이상의 제2 종래기술의 작용효과를 이하 상술한다. Now, the operation and effect of the second prior art will be described in detail below.

주지하였다시피, 이차전지는 가역적인 전기화학반응을 이용하는 축전지로서, 일예로 납축전지의 경우에는 과산화납을 양극으로, 납을 음극으로 사용하고 전해액으로 묽은 황산을 사용한다.As noted, a secondary battery is a reversible electrochemical battery. For example, in the case of a lead-acid battery, lead peroxide is used as an anode, lead is used as a cathode, and dilute sulfuric acid is used as an electrolyte.

상기 이차전지는 방전하는 동안 전극물질과 전해질 사이에 화학반응이 일어나는데, (-)극에서는 순수한 납원자(Pb)가 전해질의 황산이온(SO4 )과 반응하고, 황산(H2SO4)은 물에 녹아 음전하를 띤 황산이온과 양전하를 띤 수소이온(H)으로 되며, 납원자는 황산이온과 결합하면서 전자를 두 개 잃고 황산납(PbSO4)이 된다.During the discharge of the secondary battery, a chemical reaction occurs between the electrode material and the electrolyte. In the negative electrode, pure lead atoms (Pb) react with the sulfate ions (SO 4 2 ) of the electrolyte and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) (H + ) with a negatively charged sulfate ion and a negatively charged hydrogen ion (H + ). The lead atom bonds with the sulfate ion to lose two electrons and become lead sulfate (PbSO 4 ).

상기 이차전지를 사용(방전)할수록 황산이 소모되고 물이 생겨서 황산이 점점 묽어지게 되며, 이때 충전기를 이용해 충전하게 된다.As the secondary battery is used (discharged), sulfuric acid is consumed and water is generated, so that the sulfuric acid gradually becomes thinner, and the battery is charged by the charger.

충전기는 강제로 상기 방전 과정의 반대 방향으로 전자를 흐르게 해서 역반응이 일어나게 하며 방전 과정의 반대 방향으로 반응이 일어나면 전극물질이 원래대로 바뀌고, 황산의 양도 다시 증가하여 충전된 이차전지를 이용해 다시 전원을 공급할 수 있게 된다.When the reaction occurs in the opposite direction to the discharging process, the electrode material is changed to the original state, and the amount of sulfuric acid is increased again, so that the charged secondary cell is used again to supply power .

즉, 방전이 진행되면 (-)극과 (+)극은 모두 황산납으로 변화하여 반응속도가 줄어들고 부산물로 물이 생성되어 전해액의 농도가 낮아지게 되나, 가역적인 화학반응을 이용하여 충전을 하게 되는 것이다.
That is, when the discharge progresses, the (-) and (+) poles are changed to lead sulfate, and the reaction rate is decreased. As a by-product, water is generated to lower the concentration of the electrolyte. .

*제2 종래기술은 2개 이상의 이차전지를 이용하여 충방전을 반복하는 과정에서, 발생할 수 있는 기기파손이나 폭발의 위험성을 줄일 수 있는 것이다.The second conventional technique can reduce the risk of device breakage or explosion that may occur in the course of repeating charging and discharging using two or more secondary batteries.

예를들면, 양 배터리가 모두 12.7V일 경우, 제1 배터리를 방전시켜 부하에 전력을 공급하다가, 12.5V가 되면 모드를 전환하게 되고, 제2 배터리를 방전 모드로 및 제1 배터리를 충전 모드로 하게 되어, 일예로 제2 배터리의 전압이 12.5V일 시점에서 제1 배터리는 12.6V로 재충전이 되어짐으로써, 비록 나중에는 모두 10.7V 미만으로 되어 방전을 전면 금지시켜야 하겠지만, 어쨋든 충방전을 교대로 행하되 안전하게 절환할 수가 있는 것이다.For example, when both batteries are at 12.7 V, the first battery is discharged to supply power to the load. When the battery is at 12.5 V, the mode is switched. When the second battery is discharged and the first battery is charged For example, when the voltage of the second battery is 12.5 V, the first battery is recharged to 12.6 V, so that all of them will be less than 10.7 V at a later time to completely prohibit the discharge. However, But it is safe to switch.

한편, 정격전압 12V 납축전지의 경우, 완전충전시 14.5~13.5V 정도의 배터리 전압이 관찰되며, 방전을 하게 됨에 따라 전압이 계속해서 낮아지며, 12V까지는 큰 변화가 없으나, 12V 미만으로 떨어질 시에는 배터리의 성능이 급격히 감소하게 된다 (이는 각 배터리의 특성에 따라 다소 차이가 있으나, 모든 배터리의 성능이 비례적으로 감소하지 않고 어느 시점에서 급격하게 성능이 떨어지는 클리프 현상을 갖는 것은 일반적이다). 이는 방전으로 인한 황산염 물질이 셀 간의 전극에 들러붙어 배터리의 성능을 크게 떨어뜨리기 때문이다.On the other hand, in the case of a rated voltage 12V lead acid battery, the battery voltage of about 14.5 to 13.5V is observed at the time of full charge, and the voltage is continuously lowered due to the discharge. When the battery voltage drops below 12V, (It is common to have a clipping phenomenon in which the performance of all the batteries does not decrease proportionally but suddenly deteriorates at some point) although the performance of each battery is slightly different. This is because the sulphate material from the discharge adheres to the electrodes between the cells, thereby greatly degrading the performance of the battery.

특히, 9.5V 에서도 방전이 가능한 것으로 관찰되나, 다만 재충전을 용이하게 하기 위하여 전술한 바와 같이 10.7V 이하에서는 방전을 정지시키는 것이 바람직하다.Particularly, it is observed that the discharge is possible even at 9.5 V, but it is preferable to stop the discharge at 10.7 V or less as described above in order to facilitate recharging.

더욱이, 완전방전 후에 충전하려면 델코 배터리의 경우에 10시간 이상을 충전하여야 하나, 제2 종래기술에 의하면 제1 배터리의 방전 도중에도 아무런 폭발이나 과열 위험없이 제2 배터리를 솔라셀 등의 외부 전원으로도 충전하는 것이 가능하여, 이와 같이 외부 보조전원을 사용하는 경우, 방전시간에 제한이 없게 된다는 추가적인 장점이 있다.
Further, in order to charge the battery after the full discharge, the battery must be charged for 10 hours or more in the case of the Delco battery. However, according to the second prior art, the second battery is discharged to the external power source So that there is an additional advantage that the discharge time is not limited when the external auxiliary power source is used as described above.

그러나, 상기 제2 종래기술에서의 전원장치는 사실 중요한 한가지 요소가 생략되어 있다.However, the power source device in the second prior art has in fact omitted one important factor.

상기 충전기의 플러그인 상기 제4 스위치(SW4)는 인버터의 제2 콘센트(30b)에 접속될 수도 있으나, 미도시된 교류 상용전원(120V, 60Hz)의 콘센트에 접속되도록 할 수도 있으며, 혹은 보조발전기로서의 소형 유류발전기나 소수력 발전기등의 보조 교류전원에 접속되도록 하는 것도 가능하다.The fourth switch SW4 which is a plug of the charger may be connected to the second receptacle 30b of the inverter but may be connected to an outlet of an unshown AC commercial power source 120V or 60Hz, It may be connected to a supplementary AC power source such as a small-sized oil generator or a small-scale power generator.

그리고, 보다 바람직하기로는, 상기 인버터와 연결된 2개의 제1 및 제2 배터리가 공히 거의 방전상태인 경우, 교류 상용전원에 의해 부하가 가동되면서 상기 충전기에 의해 제1 및 제2 배터리가 충전되어지고, 나아가 교류 상용전원도 정전 상태인 경우에는 소형 유류발전기나 소수력 발전기등의 보조 교류전원에 의해 부하가 가동되면서 상기 제1 및 제2 배터리가 충전되어지도록 하여야 한다.More preferably, when the two first and second batteries connected to the inverter are almost in a discharged state, the load is activated by the AC commercial power supply, and the first and second batteries are charged by the charger Further, when the alternating current commercial power source is in the blackout state, the load must be operated by the auxiliary alternating current power source such as the small oil generator or the small hydroelectric generator so that the first and second batteries are charged.

그런데, 이러한 전원의 절환은 일측에서의 턴오프와 타측에서의 턴온이 동시에 이루어져 순식간에 무단속으로 절환이 이루어져야 한다. 그러나, 이러한 순간적인 절환에 대해 상기 제2 종래기술은 별다른 특유의 장치를 제공하지 않고, 종래의 일반적인 절환장치를 상정하여 설명하였다.However, the switching of the power source is required to be instantly switched to the uninterrupted state because the one-side turn-off and the other-side turn-on are simultaneously performed. However, the second conventional technique for such instantaneous switching does not provide a unique device, but a conventional conventional switching device has been described on the assumption.

더욱이, 종래의 독립형 태양광 발전 시스템은 낮에는 솔라셀에 연결된 축전지를 충전하고 밤에는 축전된 전력으로 비교적 조도에 비해 소비전력이 낮은 부하를 구동하는 방식이었으나, 제1 종래기술에 따르는 일반적인 축전지를 사용하는 관계로, 제1 종래기술에서 언급한 문제점으로 인하여 몇 시간 가동되지도 못하고 배터리가 소모되어 버리며, 솔라셀의 발전 용량 및 배터리의 축전 용량을 크게 하더라도 설사 처음에는 그런대로 동작하지만 몇 번 충전과 방전이 반복되다 보면, 축전지의 피로도가 쌓여 나중에는 완전충전이 되지 못하며 역시 몇시간 점등되지 못하고 배터리가 소모되어 버린다는 문제점이 있어, 상용 AC 전원과 연결되지 않고 독립적으로 사용되는 형태의 태양광 발전 시스템은 결국 대부분 실패하였다.
In addition, a conventional stand-alone solar power generation system is a system in which a battery connected to a solar cell is charged in the daytime and a load in which power consumption is lower than that in comparatively illuminated at night is driven. However, Due to the problems mentioned in the first prior art, the battery can not be operated for several hours and the battery is consumed. Even if the power generation capacity of the solar cell and the storage capacity of the battery are increased, If the discharge is repeated, the battery is piled up and can not be fully charged at a later time. Also, the battery can not be lit for several hours and the battery is consumed. Therefore, there is a problem in that the battery is not connected to a commercial AC power source, The system eventually failed most of the time.

결국, 본 발명자는, 상술한 제1 및 제2 종래기술의 문제점 및 이에 따른 태양광 발전 시스템의 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 이차전지를 구비한 전원장치와 상기 전원장치 외부의 또다른 전원을 갖는 전력관리 시스템에서의 부하에 공급되는 전원의 절환을 일측에서의 턴오프와 타측에서의 턴온이 동시에 이루어져 순식간에 무단속으로 절환이 이루어지도록 하면서, 각 전원간의 조건을 최대한 활용하여 최대한 효율적인 전원 공급이 이루어지도록 하는 충방전 모드 전환 장치와 이차전지를 이용한 전원장치를 갖는 LED 태양광 발전 시스템을 제공하는 특허 제1563949호를 발명하였다. In order to solve the problems of the first and second related arts and the related art solar power generation system, the inventor of the present invention has proposed a power supply apparatus having a secondary battery and another power supply outside the power supply apparatus The switching of the power supplied to the load in the power management system having the power supply is switched from one side to the other and the other side is turned on at the same time so that the switching can be performed in an instant without any interruption. And a power supply device using a secondary battery. The present invention has been accomplished on the basis of these findings.

상기 제3 종래기술에 의하면, 이차전지를 2개 이상 구비하여 하나의 이차전지를 이용해 대부분의 출력은 부하에 전원을 공급하면서 나머지 출력은 다른 하나의 이차전지 충전에 안전하게 이용함으로써 축전지를 교대로 안전하게 활용할 수 있는 충방전 모드 전환 장치와 이차전지를 이용한 전원장치를 갖는 LED 태양광 가로등 시스템이 제공될 수 있다.According to the third prior art, two or more secondary cells are provided, and one of the secondary cells is used to supply power to the most of the output, while the remaining output is safely used for charging the other one of the secondary cells. An LED solar streetlight system having a charge / discharge mode switching device and a power source device using a secondary battery that can be utilized can be provided.

이를 도 7a 내지 도 9를 참조하여 상술하면, 다음과 같다.This will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 9 as follows.

도 7a는 상기 제3 종래기술에 따른 충방전 모드 전환 회로를 이용한 전력관리 시스템의 회로도이고, 도 7b는 상기 제3 종래기술에 따른 충방전 모드 전환 회로를 이용한 전력관리 시스템의 구성도이다. 도 8a 내지 도 8d는 도 7a의 전환장치의 충방전 모드 전환 회로의 회로도로서, 도 8a는 충방전 모드 전환 회로의 제어부이고, 도 8b는 충방전 모드 전환 회로의 입력부이고, 도 8c는 충방전 모드 전환 회로의 제1 출력부이고, 도 8d는 충방전 모드 전환 회로의 제2 출력부이며, 도 9는 도 8의 제어부(CPU)의 동작 흐름도이다.FIG. 7A is a circuit diagram of the power management system using the charge / discharge mode switching circuit according to the third prior art, and FIG. 7B is a configuration diagram of the power management system using the charge / discharge mode switching circuit according to the third prior art. 8A is a control section of the charge / discharge mode switching circuit, FIG. 8B is an input section of the charge / discharge mode switching circuit, and FIG. 8C is a circuit diagram of the charge / discharge mode switching circuit of FIG. FIG. 8D is a second output section of the charge / discharge mode switching circuit, and FIG. 9 is an operation flowchart of the control section (CPU) of FIG.

먼저, 상기 제3 종래기술의 충방전 모드 전환 장치와 이차전지를 이용한 전원장치를 갖는 LED 태양광 가로등 시스템에 사용되는 이차전지를 이용한 전원장치의 충방전 모드 전환 회로를 이용한 전체 전력관리 시스템을 도 7a를 참조하여 설명한다.First, a total power management system using a charge / discharge mode switching circuit of a power supply device using a secondary battery used in an LED solar streetlight system having a charge / discharge mode switching device of the third prior art and a power supply device using a secondary battery 7a.

상기 제3 종래기술이 적용되는 이차전지를 이용한 전원장치(100)는, 제2 종래기술에서 설명한 본 발명자의 특허 제1297148호 발명에서의 전원장치 (도 2 참조) 와 거의 동일하다.The power supply apparatus 100 using the secondary battery according to the third prior art is almost the same as the power supply apparatus (see FIG. 2) in the invention of Japanese Patent No. 1297148 described in the second prior art.

다만, 제2 종래기술에서의 이차전지를 이용한 전원장치의 경우에는, 도 2에서 보는 바와 같이, 인버터(30)에서 부하(50)로 바로 제3 스위치(SW3)를 통해 인버터의 교류 전력이 부하로 인가되며, 인버터(30)에서 충전기(40)로 바로 제4 스위치(SW4)를 통해 인버터의 교류 전력이 충전기로 인가되어 DC로 변환된 다음에 충전용 배터리를 충전하게 된다.2, the alternating-current power of the inverter is directly supplied from the inverter 30 to the load 50 via the third switch SW3, And the AC power of the inverter is directly applied from the inverter 30 to the charger 40 through the fourth switch SW4 to be converted into DC after being applied to the charger, and then the rechargeable battery is charged.

그러나, 상기 제3 종래기술이 적용되는 이차전지를 이용한 전원장치(100)의 경우에는, 도 7a에서 보는 바와 같이, 인버터(30)에서 부하(50) 및 충전기(40)로 바로 가지 않고, 전환장치(300)를 통해서 접속되며, 이때 전환장치는 인버터(30)의 입력 외에도 상용 AC 전원(400) 및 유류 발전기와 같은 임시 발전기(500)의 입력을 가지며, 이들 적어도 3가지의 입력 중의 어느 하나의 입력을 부하 및 충전기로 출력하게 되며, 이들 전원을 절환할 경우에 미리 정해진 우선순위 및 조건에 따라 자동으로 정전 없이 절환되어 진다.However, in the case of the power supply apparatus 100 using the secondary battery of the third prior art, as shown in FIG. 7A, the inverter 30 does not directly go to the load 50 and the charger 40, Wherein the switching device has an input of a temporary generator 500, such as a commercial AC power source 400 and a oil generator, in addition to the input of the inverter 30, and one of these at least three inputs To the load and the charger. When these power sources are switched, they are automatically switched without power failure according to predetermined priority and conditions.

보다 구체적으로는, 이차전지를 이용한 전원장치(100)의 인버터(30)의 출력단자(30a)가 전환장치(300)의 인버터 입력단(INV_IN)(도 7a 및 도 8b 참조) 의 양 입력단자 'INV1' 및 'INV2' (도 8b 참조) 에 접속되어 진다. More specifically, the output terminal 30a of the inverter 30 of the power supply apparatus 100 using the secondary battery is connected to the input terminal INV_IN of the switching device 300 (see Figs. 7A and 8B) INV1 'and INV2 (see FIG. 8B).

유사하게, 상용 AC 전원(400)의 양 단자가 전환장치(300)의 AC 입력단(AC_IN)의 양 입력단자 'AC1' 및 'AC2' (도 8b 참조) 에 접속되어 지며, 발전기(500)의 양 단자가 전환장치(300)의 발전기 입력단(GEN_IN)의 양 입력단자 'GEN1' 및 'GEN2' (도 8b 참조) 에 접속되어 진다. Similarly, both terminals of the commercial AC power supply 400 are connected to both input terminals 'AC1' and 'AC2' (see FIG. 8B) of the AC input AC_IN of the switching device 300, Both terminals are connected to the positive input terminals 'GEN1' and 'GEN2' (see FIG. 8B) of the generator input GEN_IN of the switching device 300.

전환장치(300)의 부하 출력단자 (L1, L2)(도 7a 및 도 8b 참조) 는 부하의 단자(50a)에 접속되어 지며, 이와 병렬 접속된 제2 출력단자(PL1)는 추가적인 출력장치에 필요에 따라 선택적으로 접속 가능하도록 일례로 콘센트로 구성되어질 수 있고, 또다른 출력단자(PL2)는 충전기(40)의 입력단자(40a)에 접속되어 진다. The load output terminals L1 and L2 (see FIGS. 7A and 8B) of the switching device 300 are connected to the load terminal 50a, and the second output terminal PL1 connected in parallel to the load output terminals L1 and L2 And the other output terminal PL2 may be connected to the input terminal 40a of the charger 40. In this case,

종래기술과 마찬가지로, 이상의 외부 교류 전원 외에도, 외부 직류 전원 (일례로 솔라셀(60)의 단자(60a)가 전원장치(100)의 충전용 배터리에 스위치를 통해 접속되어 질 수 있다.The external DC power source (for example, the terminal 60a of the solar cell 60) can be connected to the rechargeable battery of the power supply apparatus 100 via the switch, in addition to the above external AC power supply.

이상의 도 7a의 구성을 좀더 현실감 있게, 도 7b에 모형도로 도시하였는바, 도 7b에는, 이외에도 12V 선이 하나 더 있는바, 이는 방전모드에 있는 배터리의 출력전압이 제어부(20)의 DC-DC 컨버터(221)(도 4 참조)를 통해 약 12V로 컨버팅되어 상기 제3 종래기술의 전환장치(300)로 입력되는바, 이는 배터리의 전압이 정상적인 상태에서는 약 12V (보다 정확하게는, 일례로 10.7V 내지 12.3V) 를 유지하지만, 그렇지 않은 경우에는 이들 전압이 변화하는바, 이 배터리의 전압을 전환장치의 단자 '12V+' 및 '12V-' 단자(도 8b)에서 감지하여 현재 배터리의 충방전 상태를 감지하기 위함이다.7B, there is also another 12V line, which indicates that the output voltage of the battery in the discharge mode is higher than the DC-DC voltage of the control unit 20, Is converted to about 12 V through the converter 221 (see FIG. 4) and is input to the switching device 300 of the third prior art, because the voltage of the battery is about 12 V (more precisely, 10.7 V to 12.3V). Otherwise, when these voltages are changed, the voltage of this battery is sensed at the terminals '12V +' and '12V-' terminals (FIG. 8b) To detect the state.

미설명 부호 '61'은 솔라셀(60)의 전원을 상기 제3 종래기술의 전원장치에 맞도록 조절하기 위한 조절장치이다.Reference numeral 61 denotes a regulating device for regulating the power supply of the solar cell 60 to match the power supply of the third prior art.

이제, 도 8a 내지 도 9를 참조하여, 이상의 상기 제3 종래기술의 충방전 모드 전환 장치와 이차전지를 이용한 전원장치를 갖는 LED 태양광 가로등 시스템에 사용되는 전환장치의 충방전 모드 전환 회로 및 방법에 대하여 설명한다.Now, referring to Figs. 8A to 9, the charge / discharge mode switching circuit and method of the switching device used in the LED solar streetlight system having the charge / discharge mode switching device of the third prior art and the power source device using the secondary battery Will be described.

상기 전력관리 시스템에 사용되는 이차전지를 이용한 전원장치의 충방전 모드 전환 회로는, 도 8a 내지 도 8d에서 보는 바와 같이, 입력부(310)(도 8b), 출력부(320)(도 8c 및 도 8d) 및 이들을 제어하는 제어부(330)(도 8a)로 구성된다. As shown in FIGS. 8A to 8D, the charging / discharging mode switching circuit of the power supply apparatus using the secondary battery used in the power management system includes an input unit 310 (FIG. 8B), an output unit 320 8d and a control unit 330 (FIG. 8A) for controlling them.

먼저, 도 8b를 참조하여 입력부를 설명하면, 인버터의 입력단자(INV1, INV2)를 통해 입력된 교류를 전파정류 및 평활화하고(BR2, R26-R28, R35, C21), 이를 제2 포토 커플러(Q2)를 통해 제어부(330)의 CPU(U1)의 'RB5' 입력단자로 신호를 주게 되는바, 따라서 CPU는 상기 입력부 및 입력단자 'RB5'를 통해 인버터의 전력 인가 여부를 계속해서 감시하게 된다. 일례로 상기 CPU는 '16F628' PIC 마이컴일 수 있다.R2b-R28, R35, and C21) are rectified and rectified (BR2, R26, R28, R35, and C21) through the input terminals INV1 and INV2 of the inverter, Q2 to the 'RB5' input terminal of the CPU U1 of the control unit 330, so that the CPU continuously monitors whether or not the inverter is powered through the input unit and the input terminal 'RB5' . For example, the CPU may be a 16F628 PIC microcomputer.

마찬가지 방식으로, 상용 AC 입력단자(AC1, AC2)를 통해 입력된 교류를 전파정류 및 평활화하고(BR1, R2, R24-R25, R34, C20), 이를 제1 포토 커플러(Q1)를 통해 제어장치의 CPU(U1)의 'RB4' 입력단자로 신호를 주게 되는바, 따라서 CPU는 상기 입력부 및 입력단자 'RB4'를 통해 상용 AC 전원의 전력 인가 여부를 계속해서 감시하게 된다. R2, R24-R25, R34, C20) through the first photocoupler (Q1), and outputs the AC current to the control device To the 'RB4' input terminal of the CPU U1 of the commercial power supply, so that the CPU continuously monitors whether or not the commercial AC power is supplied through the input unit and the input terminal 'RB4'.

역시 마찬가지 방식으로, 발전기(제너레이터)의 입력단자(GEN1, GEN2)를 통해 입력된 교류를 전파정류 및 평활화하고(BR3, R29-R31, R36, C22), 이를 제3 포토 커플러(Q3)를 통해 제어장치의 CPU(U1)의 'RB6' 입력단자로 신호를 주게 되는바, 따라서 CPU는 상기 입력부 및 입력단자 'RB6'를 통해 발전기의 전력 인가 여부를 계속해서 감시하게 된다. (BR3, R29-R31, R36, and C22), which is inputted through the input terminals GEN1 and GEN2 of the generator (generator), is rectified and smoothed through the third photocoupler Q3 RB6 'input terminal of the CPU U1 of the control apparatus, so that the CPU continuously monitors whether or not the electric power of the generator is applied through the input unit and the input terminal' RB6 '.

한편, 상기 입력부(310)는 전원장치(100)의 축전지의 전압(약 12V)의 크기를 '12V+' 및 '12V-' 단자를 통해 입력받는바, 이는 전압 크기가 그대로 혹은 전압분배기(일례로 전압분배 저항: 미 도시됨)를 통해 크기가 조절되어, 제어부의 CPU(U1)의 'RA0' 단자로 인가되며, 따라서 제어부 CPU는 계속해서 축전지의 저압의 크기를 검출하게 된다.The input unit 310 receives the voltage of the battery of the power supply apparatus 100 (about 12 V) through the terminals 12 V + and 12 V-, Voltage distribution resistor: not shown), and is applied to the 'RA0' terminal of the CPU U1 of the control unit, so that the control CPU continues to detect the magnitude of the low voltage of the battery.

더욱이, 상기 입력부(310)의 '12V+' 및 '12V-' 단자를 통해 인가되는 축전지 전압은 다이오드(D3) 및 파워 스위치(S1A)를 통해 제5 정전압다이오드(U5) 및 제6 정전압다이오드(U6)를 통해 Vcc(일례로 5V)를 출력하고, 저항(R18)을 통해 표시용 LED(D8)을 점등시킨다.The battery voltage applied through the terminals 12V + and 12V- of the input unit 310 is connected to the fifth constant voltage diode U5 and the sixth constant voltage diode U6 through the diode D3 and the power switch S1A. (For example, 5 V) through the resistor R18 and turns on the display LED D8 through the resistor R18.

한편, 상기 입력단의 끝에는, CPU(U1)가 전환장치의 내부 온도를 체크하여 일정 온도 이상으로 고안이라고 판단되는 경우, 'RB7' 단자를 '하이'로 만들어, 팬(FAN)이 동작하도록 한다.On the other hand, when the CPU U1 checks the internal temperature of the switching device at the end of the input terminal and determines that the temperature is higher than a predetermined temperature, the RB7 terminal is made high to operate the fan.

이제, 출력부(320)와 제어부의 동작에 대해, 도 8a, 도 9c, 및 도 8d를 참조하여 설명한다.Now, the operation of the output unit 320 and the control unit will be described with reference to Figs. 8A, 9C, and 8D.

CPU의 출력단자 'RB1'은 저항(R14) 및 표시용 LED(D4)를 통해 접지와 연결됨과 동시에, 저항(R17)을 통해 인버터 전원 스위칭회로부(321)에 연결되어 진다.The output terminal RB1 of the CPU is connected to the ground via the resistor R14 and the display LED D4 and is connected to the inverter power supply switching circuit portion 321 through the resistor R17.

그리하여, 상기 단자 'RB1'의 출력이 '하이'이면, 제3 및 제4 포토커플러(U3, U4)를 턴온시키며, 이에 따라 제6 트라이액(D6) 및 제7 트라이액(D7)을 턴온시켜, 제1 인버터 단자(INV1)가 제6 트라이액(D6)을 통해 부하 출력단의 일측(L1)에 연결되며 (이때 스위치(S2)가 개재될 수 있음), 제2 인버터 단자(INV2)가 제7 트라이액(D7)을 통해 부하 출력단의 타측(L2)에 연결됨으로써, 결국 인버터 파워가 부하에 인가되도록 스위칭한다. 참고로, 상기 부하 단자(L1, L2)와 병렬로 제1 예비출력단(Pl1)이 연결될 수 있으며, 이 예비출력단은 추가용 부하로 출력을 하기 위해 일례로 리셉터클로 이루어질 수 있다.Thus, if the output of the terminal RB1 is high, the third and fourth photocouplers U3 and U4 are turned on so that the sixth triac D6 and seventh triac D7 are turned on The first inverter terminal INV1 is connected to the one side L1 of the load output terminal through the sixth triac D6 so that the switch S2 can be interposed therebetween and the second inverter terminal INV2 And is connected to the other end L2 of the load output stage through the seventh triac D7, thereby eventually switching the inverter power to be applied to the load. For example, the first preliminary output terminal Pl1 may be connected in parallel to the load terminals L1 and L2. The preliminary output terminal may be formed of a receptacle, for example, to output the additional load.

한편, CPU의 출력단자 'RB0'은 저항(R13) 및 표시용 LED(D2)를 통해 접지와 연결됨과 동시에, 저항(R16)을 통해 상용 AC 전원 스위칭회로부(U2, D1 및 부속회로)에 연결되어 진다.The output terminal RB0 of the CPU is connected to the ground through the resistor R13 and the display LED D2 and connected to the commercial AC power switching circuit units U2 and D1 and the auxiliary circuit through the resistor R16. .

그리하여, 상기 단자 'RB0'의 출력이 '하이'이면, 제2 포토커플러(U2)를 턴온시키며, 이에 따라 제1 트라이액(D6)을 턴온시켜, 제1 AC 단자(AC1)가 제1 트라이액(D1) 통해 부하 출력단의 일측(L1)에 연결된다. 한편, 제2 AC 단자(AC2)는 상기 제2 부하 출력단(L2)과 공통 접속되어 진다.Thus, when the output of the terminal RB0 is high, the second photocoupler U2 is turned on, thereby turning on the first triac D6, so that the first AC terminal AC1 is turned on, Is connected to one side (L1) of the load output stage through the liquid (D1). On the other hand, the second AC terminal AC2 is commonly connected to the second load output terminal L2.

추가적으로, CPU의 출력단자 'RB3'은 저항(R32)을 통해 충전용 스위칭회로부(U7, D9 및 부속회로)에 연결되어 진다.In addition, the output terminal RB3 of the CPU is connected to the charging switching circuit units U7, D9 and the auxiliary circuit through the resistor R32.

그리하여, 상기 단자 'RB3'의 출력이 '하이'이면, 제7 포토커플러(U7)를 턴온시키며, 이에 따라 제9 트라이액(D9)을 턴온시켜, 제1 AC 단자(AC1)가 제9 트라이액(D9) 통해 충전용 리셉터클(PL2)의 일측에 접속되어 진다. 역시, 제2 AC 단자(AC2)는 상기 제2 부하 출력단(L2) 및 충전용 리셉터클의 타단과 공통 접속되어 진다.Thus, when the output of the terminal RB3 is high, the seventh photo coupler U7 is turned on, so that the ninth triac D9 is turned on, so that the first AC terminal AC1 is turned on, And is connected to one side of the charging receptacle PL2 via the liquid D9. Also, the second AC terminal AC2 is commonly connected to the second load output terminal L2 and the other end of the charging receptacle.

이제, 도 8d를 참조하면, 이는 도 8c에서 인버터 전원 스위칭회로부(321) 대신 발전기 전원 스위칭회로부(322)로 대체되어 있으며, 상기 발전기 전원 스위칭회로부(322)는 CPU의 출력단자 'RB2'에 접속되어 진다는 점을 제외하고는 다른 회로는 동일하다.8D, this is replaced with a generator power switching circuit 322 in place of the inverter power switching circuit 321 in FIG. 8C. The generator power switching circuit 322 is connected to the output terminal RB2 of the CPU The other circuits are the same except that they are turned on.

즉, CPU의 출력단자 'RB2'는 저항(R15) 및 표시용 LED(D5)를 통해 접지와 연결됨과 동시에, 저항(R117)을 통해 발전기 전원 스위칭회로부(322)에 연결되어 진다.That is, the output terminal RB2 of the CPU is connected to the ground through the resistor R15 and the display LED D5, and is connected to the generator power switching circuit portion 322 through the resistor R117.

그리하여, 상기 단자 'RB2'의 출력이 '하이'이면, 제13 및 제14 포토커플러(U103, U104)를 턴온시키며, 이에 따라 제16 트라이액(D106) 및 제17 트라이액(D107)을 턴온시켜, 제1 발전기 단자(GEN1)가 제16 트라이액(D106)을 통해 부하 출력단의 일측(L1)에 연결되며, 제2 발전기 단자(GEN2)가 제17 트라이액(D107)을 통해 부하 출력단의 타측(L2)에 연결됨으로써, 결국 발전기 파워가 부하에 인가되도록 스위칭한다. Thus, when the output of the terminal RB2 is high, the thirteenth and fourteenth photocouplers U103 and U104 are turned on, thereby turning on the 16th triac D106 and the 17th triac D107, The first generator terminal GEN1 is connected to one side L1 of the load output stage through the 16th triac D106 and the second generator terminal GEN2 is connected to the load output stage via the 17th triac D107, And is connected to the other side (L2), thereby eventually switching the generator power to be applied to the load.

한편, 제어부(330)의 CPU(U1)에는 DIP 스위치가 부가되어 있어, 이를 통해 각종 기준 전압(Vr1, Vr2)이나 기준 시간(Tr)의 조정이 외부에서 가능하도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, a DIP switch is added to the CPU U1 of the control unit 330 so that adjustment of the various reference voltages Vr1 and Vr2 and the reference time Tr can be made externally.

더욱이, 상기 전원장치의 충방전 모드 전환 회로에서의 CPU의 동작, 즉 전원장치의 충방전 모드 전환 방법에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다.The operation of the CPU in the charging / discharging mode switching circuit of the power supply unit, that is, the charging / discharging mode switching method of the power supply unit will be described with reference to Fig.

먼저, 시스템이 동작하게 되면, 가장 우선순위에 있는 인버터의 전원이 '온'인지 여부를 체크하게 되는바(S1), 이는 인버터 파워를 입력부(310)의 입력단(INV_IN)을 통해 제어부(330) CPU의 'RB5' 단자의 입력이 '하이'인지 여부로 검사하게 된다.First, when the system operates, it is checked whether the power supply of the inverter having the highest priority is 'on' (S1). This is because the inverter 330 is controlled by the control unit 330 through the input terminal INV_IN of the input unit 310, It is checked whether the input of the 'RB5' terminal of the CPU is 'high'.

인버터 전원이 '온'이면, 배터리가 장착되었거나 적어도 배터리로부터 인버터를 통해 의미있는 파워가 출력되고 있음을 의미하므로, 이제 배터리 전압을 체크하여 배터리 출력 전압(Vt)이 허용 상한치인 제2 기준전압(Vr2) 이상인지 여부를 체크하게 된다(S3). 대체로 제2 기준전압은 배터리가 과충전되는지 여부를 체크하기 위한 것으로, 일례로 델코 납축전지 배터리의 경우에는 12.3V 정보가 적합하다. 만약, 상기 S1 단계에서, 인버터 전원이 '오프'이면, 배터리가 장착되지 않았거나 적어도 배터리로부터 인버터를 통해 의미있는 파워가 출력되지 않음을 의미하므로, 후술하는 바와 같이 다음 순위의 상용 AC 전원의 정전 여부를 체크하는 S7 단계로 이행한다. If the inverter power is on, it means that the battery is installed or at least meaningful power is being output from the battery through the inverter. Therefore, the battery voltage is now checked to determine whether the battery output voltage Vt is higher than a second reference voltage Vr2) or not (S3). In general, the second reference voltage is for checking whether the battery is overcharged. For example, 12.3V information is suitable for a Delco lead acid battery. If the inverter power is 'off' in step S1, it means that the battery is not mounted or at least meaningful power is not outputted from the battery through the inverter. Therefore, as described later, The process proceeds to step S7 where it is checked.

상기 S3단계는, 전원장치(100)의 배터리(BAT-1, BAT-2) 단자의 전압(12V+ 및 12V-)을 직접 혹은 분압저항을 사용하여 계량화된 전압으로 하여, CPU의 'RA0' 단자를 통해 체크하게 된다.In step S3, the voltages (12V + and 12V-) of the battery (BAT-1, BAT-2) terminals of the power supply device 100 are directly or voltage measured by using a voltage dividing resistor, . &Lt; / RTI &gt;

이제, 상기 S3 단계에서 판단 결과, 배터리 출력 전압(Vt)이 제2 기준전압(Vr2) 이상이라면(Vt≥Vr2), 전원장치의 배터리가 과충전되었음을 의미하므로, 충전 동작을 정지시키고 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB3'를 '로우'로 함), 배터리 전압이 충분하므로 인버터를 부하 출력으로 연결하게 되고 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB1'를 '하이'로 함)(S4), 처음으로 리턴한다.If it is determined in step S3 that the battery output voltage Vt is equal to or higher than the second reference voltage Vr2 (Vt? Vr2), it means that the battery of the power supply device is overcharged. The CPU output terminal 'RB1' of FIG. 8C is set to 'LOW'), the inverter is connected to the load output (the CPU output terminal 'RB1' of FIG. 8A and FIG. ), And returns to the beginning.

만약, 상기 S3 단계에서의 판단 결과, 배터리 출력 전압(Vt)이 제2 기준전압(Vr2) 이상이 아니면(Vt<Vr2), 배터리 전압이 허용 하한치인 제1 기준전압(Vr1) 이하인지 여부를 체크하게 된다(S5).If it is determined in step S3 that the battery output voltage Vt is not higher than the second reference voltage Vr2 (Vt <Vr2), it is determined whether the battery voltage is lower than the first reference voltage Vr1 (S5).

그리하여, 배터리 출력 전압(Vt)이 제1 기준전압(Vr1) 이하가 아니면(Vt>Vr1), 배터리 전압이 허용 상한치 이하 및 허용 하한치 이상인 정상치에 있는 것이므로(Vr1≤Vt≤Vr2), 인버터 전원 스위칭회로부(321)를 '온' 상태로 유지함으로써, 부하를 인버터에 계속해서 연결하는 동작을 유지하고 ('RB1'을 '하이'로 유지)(S6), 이후 배터리 출력 전압(Vt)이 제1 기준전압(Vr1) 이하로 떨어질 때까지 상기 S5 및 S6 단계를 반복한다.If the battery output voltage Vt is not lower than the first reference voltage Vr1 (Vt > Vr1), since the battery voltage is at a normal value below the permissible upper limit value and above the permissible lower limit value (Vr1? Vt? Vr2) By maintaining the circuit portion 321 in the ON state, the operation of continuously connecting the load to the inverter is maintained (S6), and then the battery output voltage Vt is maintained at the first The steps S5 and S6 are repeated until the voltage drops below the reference voltage Vr1.

반면, 배터리 출력 전압(Vt)이 제1 기준전압(Vr1) 이하이면(Vt≤Vr1), 배터리가 연결은 되어 있으나, 방전을 해서는 안 되는 상황이므로, 상용 AC 전원을 부하에 연결하고 동시에 상용 AC 전원으로 배터리를 충전하여야 한다.On the other hand, when the battery output voltage Vt is less than the first reference voltage Vr1 (Vt &lt; Vr1), the battery is connected but is not allowed to discharge. Therefore, The battery must be charged with power.

이를 위해, 두번째 우선순위에 있는 상용 AC 전원이 '온'인지 여부를 체크하게 되는바(S7), 이는 상용 AC 전원의 파워를 입력부(310)의 입력단(AC_IN)을 통해 제어부(330) CPU의 'RB4' 단자의 입력이 '하이'인지 여부로 검사하게 된다.(S7) which checks whether the commercial AC power source of the second priority is 'on'. This is because the power of the commercial AC power source is supplied to the control unit 330 through the input AC_IN of the input unit 310 It is checked whether the input of the 'RB4' terminal is 'high'.

상용 AC 전원이 '온'이면, 상용 AC 전원이 정전이 아닌 정상 상태이므로, 부하를 즉시 (무정전 상태로) AC 전원으로 전환하고 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB1'를 '로우'로 하고, 'RB0'을 '하이'로 함)(S11), 아울러 상용 AC 전원으로 베터리를 충전하는 동작을 병행하게 된다 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB3'을 '하이'로 함)(S13). If the commercial AC power supply is on, the commercial AC power supply is in a normal state, not a power failure. Therefore, the load is immediately switched to the uninterruptible power supply (AC power supply) (the CPU output terminal 'RB1' (RB0 is set to high) (S11), and the battery is charged with a commercial AC power source (the CPU output terminal RB3 in FIGS. 8A and 8C is set to high) S13).

한편, 상기 S13 단계에서 충전과 동시에 타이머(Tc)를 리셋하고 타이머를 동작시키는바, 이는 일정 시간 (일례로 1~2 시간) 이상 배터리를 충전하지 못하도록 하기 위함이다. 이와 같이 배터리 충전 중지를 배터리의 전압으로 제어하는 외에도 충전 시간으로 제어하는 이유는, 가령 배터리가 노후화되어 아무리 충전해도 충전 과전압까지 배터리 전압이 이르지 않을 수 있기 때문에, 안전상 일정 시간 이상을 충전하지 못하도록 하기 위함이다. On the other hand, in step S13, the timer Tc is reset and the timer is operated at the same time as charging. This is to prevent the battery from being charged for a predetermined time (for example, 1 to 2 hours). In addition to controlling the battery charge stop by the voltage of the battery, the reason for controlling the charge time is that the battery voltage may not reach the charge over-voltage even if the battery is aged, It is for this reason.

이를 위해, 다음 단계인 S15 단계에서, 충전 시간(Tc)이 기준 시간(Tr) 이상인지 여부를 체크하여, '예스'이면, 충전을 정지시키고 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB3'을 '로우'로 함)(S16), 처음으로 리턴한다.To this end, it is checked whether the charging time Tc is equal to or greater than the reference time Tr in the next step S15, and if it is YES, the charging is stopped (the CPU output terminal RB3 in FIGS. Quot; low &quot;) (S16), and returns to the beginning.

그러나, 상기 S15 단계에서의 판단 결과, '노우' 이면, 과충전인지 여부를 체크하기 위해, 배터리 출력 전압(Vt)이 제2 기준전압(Vr2) 이상인지 여부를 체크하여(Vt≥Vr2 ?), 그렇지 않으면 계속 충전해도 되므로 AC 전원의 '온' 상태 여부를 체크하여(S19) 상기 S15, S17 및 S19 단계를 반복한다.However, if it is determined in step S15 that the battery output voltage Vt is greater than or equal to the second reference voltage Vr2 (Vt? Vr2?), Otherwise, it is checked whether the AC power source is 'on' (S19), and the steps S15, S17 and S19 are repeated.

그러나, 만약 상기 S17 단계에서의 판단 결과, 배터리 출력 전압(Vt)이 제2 기준전압(Vr2) 이상이라면(Vt≥Vr2), 전원장치의 배터리가 충분히 충전되었음을 의미하므로, 부하 전원을 인버터로 전환하고 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB0'를 '로우'로 하고, 'RB1'을 '하이'로 함)(S18), 충전 동작을 정지시키며 (도 8a 및 도 8c의 CPU 출력단 'RB3'를 '로우'로 함)(S16), 처음으로 리턴한다.However, if it is determined in step S17 that the battery output voltage Vt is equal to or higher than the second reference voltage Vr2 (Vt? Vr2), it means that the battery of the power supply is sufficiently charged. (The CPU output terminals 'RB0' and 'RB1' of FIG. 8A and FIG. 8C are set to 'low' and 'high', respectively) (S18) Quot; low &quot;) (S16), and returns to the beginning.

한편, 상기 S7 단계 혹은 상기 S19 단계에서의 판단 결과, AC 전원이 '온'이 아니면, 이는 사용 AC 전원이 정전 상태임을 의미하므로, 부하에 계속적인 무단속 파워를 공급하기 위해, 발전기 가동을 시작하게 되며(S8), 부하 전원을 발전기로 전환하게 된다(S9). On the other hand, if it is determined in step S7 or S19 that the AC power source is not 'on', it means that the AC power source is in a power failure state. Therefore, in order to continuously supply uninterrupted power to the load, (S8), and the load power is switched to the generator (S9).

그리고 발전기로의 전환은, 도 8a 및 도 8d의 CPU 출력단 'RB1'을 '로우'로 하고, 'RB2'를 '하이'로 함으로서, 도 8d에서 보는 바와 같은 발전기 전원 스위칭회로부(322)가 동작하도록 함으로써, 행해진다. 이후, 처음으로 리턴하여, 다시 전체를 반복하여 수행한다.
8A and FIG. 8D, the generator output switching circuit 322 shown in FIG. 8D operates as shown in FIG. 8B by setting the CPU output terminals RB1 and RB2 of FIG. 8A and FIG. . Then, it returns to the beginning, and repeats the whole again.

상술한 제3 종래기술에 의하면, 이차전지를 2개 이상 구비하여 하나의 이차전지를 이용해 대부분의 출력은 부하에 전원을 공급하면서 나머지 출력은 다른 하나의 이차전지 충전에 안전하게 이용함으로써 축전지를 교대로 안전하게 활용할 수 있는 충방전 모드 전환 장치와 이차전지를 이용한 전원장치를 갖는 LED 태양광 가로등 시스템이 제공될 수 있다.
According to the above-described third prior art, since the secondary battery is provided with two or more secondary batteries, most of the output is supplied to the load while the remaining output is safely used for charging another secondary battery, An LED solar streetlight system having a charge / discharge mode switching device and a power source device using a secondary battery that can be safely used can be provided.

그러나, 상기 제1 내지 제3 종래기술 공히, 문제가 되는 점은, 사용 전압이 (일례로, 12V)이 충전전압과 동일한 경우에 대해 적용되는 기술이다. 그러나, 순수하게 전기로만 구동되는 자동차나 하이브리드 자동차의 경우 (이하, 본 명세서에서 '전기자동차'라 칭함), 솔라셀이나 제너레이터 등에 의해 충전되는 전압은 상대적으로 저전압인 12V에 최적화되어 있으나, 차량의 구동 회전축을 구동하기 위한 모터는 48V 이상의 고전압에 최적화되어 있어, 상기 종래기술을 그대로 전기자동차에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
However, all of the above-mentioned first to third related arts are problems, which is a technique applied to a case where the use voltage (for example, 12V) is equal to the charge voltage. However, in the case of an automobile or a hybrid vehicle which is driven purely by an electric furnace (hereinafter referred to as an 'electric vehicle'), the voltage charged by a solar cell or a generator is optimized to 12V, which is a relatively low voltage, The motor for driving the driving rotary shaft is optimized to a high voltage of 48V or more, and thus the conventional technology can not be applied to an electric vehicle.

특허 제1297148호 내지 제1297150호 (2013년 08월 09일 등록)Patent No. 1297148 to No. 1297150 (registered on August 09, 2013) 특허 제1563949호 (2015년 10월 22일 등록)Patent No. 1563949 (registered on October 22, 2015)

본 발명은 상술한 제1 내지 제3 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이차전지를 구비한 전원장치와 상기 전원장치 외부의 또다른 전원을 갖는 전력관리 시스템에서의 부하에 공급되는 전원의 절환을 일측에서의 턴오프와 타측에서의 턴온이 동시에 이루어져 순식간에 무단속으로 절환이 이루어지도록 하면서, 각 전원간의 조건을 최대한 활용하여 최대한 효율적인 전원 공급이 이루어지도록 하되, 충전되는 전압을 저전압에서 고전압으로 승압하여 부하에 공급하도록 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the problems of the first to third prior arts described above, and it is an object of the present invention to provide a power supply system including a power supply unit including a secondary battery, Off of the power supply is switched from the one side to the other side at the same time so as to be switched to the endless state in an instant and the most efficient use of the power supply is achieved by maximizing the use of the conditions between the power supplies, And supplying the secondary battery to the load by increasing the voltage of the secondary battery to the load.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치는, 전기자동차의 일 차축에 연결되어 저전압으로 발전하여 저전압 배터리에 충전하는 발전부(1000); 상기 발전부(1000)의 저전압을 고전압으로 승압하는 승압기(3000); 및 상기 승압기(3000)에 의해 승압된 고전압을 축전하였다가 상기 전기자동차의 타 차축을 구동하는 부하구동부(2000);를 포함하며, 상기 발전부(1000)는, 전기자동차의 일 차축(a)의 회전력으로부터 저전압으로 발전을 하는 발전기(1200)에 의해 얻어진 전기를 축전하는 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002), 및 상기 발전기에 의해 얻어진 전기가 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 타측에 충전된 전기를 상기 승압기로 보내도록 방전모드로 제어하는 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)를 포함하며, 상기 부하구동부(2000)는, 상기 승압기에 의해 승압된 고전압으로 축전되며 혹은 축전된 전압으로 모터(2200)를 구동하는 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002), 및 상기 승압기에 의해 승압된 전기가 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 타측에 충전된 전기로 상기 모터(2200)를 구동하도록 방전모드로 제어하는 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)를 포함하며, 상기 승압기(3000)는, 발전부(1000)로부터의 입력된 저전압을 고전압으로 승압하는 승압부(3400); 상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 출력을 정류하여 출력하는 정류출력부(3500); 상기 승압부(3400)의 승압 파워를 제어하는 PWM 제어부(3300); 상기 발전부(1000)로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는 기동 및 셧다운 회로(3600); 및 상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 소프트 스타터 회로(3700); 를 포함하며, 상기 PWM 제어부에 의해, 발전부로부터의 입력 파워에 따라 승압 여부와 승압 역율이 제어되면서 승압되어 부하구동부로 출력되는 파워도 그에 응하여 변동되도록 제어되되, 상기 PWM 제어부가 기동을 시작할 때에는 최소 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하고, 발전부의 배터리의 전압이 상승함에 따라 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하는 PWM 신호의 역율을 점점 증가시켜 가며, 전기자동차의 공칭 전압(Vh)에 이르러서는 최대 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력함을 계속 유지함으로써, 상기 부하구동부(2000)의 고전압 배터리(2001,2001)의 충전율이 최대로 유지되도록 하여, 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for an electric vehicle including a charging / discharging mode switching device for a secondary battery, the power supply apparatus including a power generation unit connected to a first shaft of an electric vehicle, (1000); A boosting unit 3000 for boosting the low voltage of the power generation unit 1000 to a high voltage; And a load driving unit 2000 for storing a high voltage boosted by the boosting unit 3000 and driving another axle of the electric vehicle. (1001, 1002) for accumulating electricity obtained by the generator (1200) generating power from the rotational force of the generator (1200), and the electricity obtained by the generator is supplied to the low- A first charge / discharge mode switching device 1100 for controlling the charge mode to charge an arbitrary one side, or to charge the other side of the low-voltage chargeable battery 1001, 1002 to the booster, And the load driving unit 2000 includes a high voltage charging and discharging battery 2001, 2002 for driving the motor 2200 with a voltage charged or stored at a high voltage boosted by the voltage booster, (2001,2002) is charged in a charging mode so that electricity raised by the air pressure is charged in any one of the high-voltage charging-only batteries (2001,2002) And a second charging / discharging mode switching device 2100 for controlling the discharging mode so as to drive the power generation unit 2200. The voltage boosting unit 3000 includes a voltage boosting unit for boosting a low voltage input from the power generation unit 1000 to a high voltage 3400); A rectifying output unit 3500 for rectifying and outputting the high voltage output stepped up by the step-up unit 3400; A PWM control unit 3300 for controlling the step-up power of the step-up unit 3400; A start-up and shutdown circuit 3600 that shuts down the PWM control unit 3300 to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation unit 1000 is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage exceeds the predetermined voltage; And a soft starter circuit (3700) for gradually raising the operation of the PWM control unit (3300) when the PWM control unit (3300) starts to operate. Wherein the PWM control unit is controlled so that the voltage step-up ratio and the step-up power factor are controlled in accordance with the input power from the power generation unit, and the power that is boosted and output to the load driving unit is also changed in response to the input power, The power factor of the PWM signal output to the switching elements (Q3, Q4) of the voltage boosting section gradually increases as the voltage of the battery of the power generation section increases as the voltage of the battery of the power generation section increases And keeps outputting the PWM signal of the maximum power factor to the switching elements Q3 and Q4 of the voltage boosting unit by the nominal voltage V h of the electric vehicle, (2001, 2001) is maximized so that the boosting is performed with the most suitable power factor according to the state of the battery of the power generation section, so that the charging of the load driving section 2000 is optimized And a control unit for controlling the control unit to control the control unit.

바람직하게는, 상기 승압기(3000)는, 발전부(1000)로부터의 저전압의 입력을 받아 평활화하여 상기 승압부로 제공하는 입력부(3100); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the booster 3000 includes an input unit 3100 that receives a low voltage from the power generation unit 1000 and smoothens it and provides the boosted voltage to the boosting unit; And further comprising:

더욱 바람직하게는, 상기 승압기(3000)는, 상기 발전부(1000)로부터의 입력 전원이 이상 전압일 경우에 회로를 보호하기 위한 과전압 보호회로(3200); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
More preferably, the booster 3000 includes an overvoltage protection circuit 3200 for protecting the circuit when the input power from the power generation unit 1000 is an abnormal voltage; And further comprising:

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기는, 상기 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기로서, 발전부(1000)로부터의 저전압의 입력을 받아 평활화하는 입력부(3100); 상기 입력부(3100)로부터의 저전압을 고전압으로 승압하는 승압부(3400); 상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 출력을 정류하여 출력하는 정류출력부(3500); 상기 승압부(3400)의 승압 파워를 제어하는 PWM 제어부(3300); 상기 발전부(1000)로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는 기동 및 셧다운 회로(3600); 및 상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 소프트 스타터 회로(3700); 를 포함하며, 상기 PWM 제어부에 의해, 발전부로부터의 입력 파워에 따라 승압 여부와 승압 역율이 제어되면서 승압되어 부하구동부로 출력되는 파워도 그에 응하여 변동되도록 제어되되, 상기 PWM 제어부가 기동을 시작할 때에는 최소 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하고, 발전부의 배터리의 전압이 상승함에 따라 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하는 PWM 신호의 역율을 점점 증가시켜 가며, 전기자동차의 공칭 전압(Vh)에 이르러서는 최대 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력함을 계속 유지함으로써, 상기 부하구동부(2000)의 고전압 배터리(2001,2001)의 충전율이 최대로 유지되도록 하여, 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a booster for use in a power supply apparatus for an electric vehicle including a charging / discharging mode switching device for a secondary battery, A booster used in an apparatus includes an input unit (3100) for receiving a low voltage from a power generation unit (1000) and smoothing it; A boosting part 3400 for boosting the low voltage from the input part 3100 to a high voltage; A rectifying output unit 3500 for rectifying and outputting the high voltage output stepped up by the step-up unit 3400; A PWM control unit 3300 for controlling the step-up power of the step-up unit 3400; A start-up and shutdown circuit 3600 that shuts down the PWM control unit 3300 to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation unit 1000 is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage exceeds the predetermined voltage; And a soft starter circuit (3700) for gradually raising the operation of the PWM control unit (3300) when the PWM control unit (3300) starts to operate. Wherein the PWM control unit is controlled so that the voltage step-up ratio and the step-up power factor are controlled in accordance with the input power from the power generation unit and the power that is stepped up and output to the load driving unit is changed in response to the input power, The power factor of the PWM signal output to the switching elements (Q3, Q4) of the voltage boosting unit gradually increases as the voltage of the battery of the power generation unit increases, And keeps outputting the PWM signal of the maximum power factor to the switching elements Q3 and Q4 of the voltage boosting unit by the nominal voltage V h of the electric vehicle, (2001, 2001) is maximized so that the boosting is performed with the most suitable power factor according to the state of the battery of the power generation section, so that the charging of the load driving section 2000 is optimized And a control unit for controlling the control unit to control the control unit.

더욱 바람직하게는, 상기 승압기(3000)는, 상기 발전부(1000)로부터의 입력 전원이 이상 전압일 경우에 회로를 보호하기 위한 과전압 보호회로(3200); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the booster 3000 includes an overvoltage protection circuit 3200 for protecting the circuit when the input power from the power generation unit 1000 is an abnormal voltage; And further comprising:

이때, 상기 기동 및 셧다운 회로(3600)는, 상기 발전부(1000)로부터 입력되는 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압 전압(Vth) 미만에서는, 상기 입력 전압(V3)이 분압저항(R24,R26,R27)에 의해 분압된 감지 전압이, 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 셧다운 단자(SHDN)에 인가됨으로써, 상기 칩이 비활성화 상태로 있게 되며, 상기 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압 전압(Vth) 이상이면, 제1 분압저항(R24)을 통해 제어용 제너다이오드(U2)에 인가될 경우, 상기 제너다이오드(U2)에 브레이크다운이 발생하게 되고, 상기 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 셧다운 단자(SHDN)에 인가되는 전압이 '로우' 상태로 바뀜으로써, 상기 칩이 활성화 상태로 변환되어, 부스터의 승압 동작이 이루어지도록 하며, 다시 상기 입력 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 미만으로 떨어질 경우에는, 상기 PWM 제어부를 셧다운시켜, 부스터의 승압 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.At this time, when the input voltage V3 input from the power generation unit 1000 is less than the minimum threshold voltage Vth, the input voltage V3 is divided by the voltage dividing resistors R24 and R26 R27 are applied to the shutdown terminal SHDN of the switching chip U1 of the PWM control unit through the connecting elements R25 and D8 so that the chip is inactivated, When the input voltage V3 is equal to or higher than the minimum threshold voltage Vth, when the voltage is applied to the control zener diode U2 through the first voltage dividing resistor R24, the Zener diode U2 breaks down The voltage applied to the shutdown terminal SHDN of the switching chip U1 of the PWM control unit is changed to the low state through the connection elements R25 and D8 so that the chip is converted into the active state, The boosting operation of the booster is performed, and the input voltage (V3) When the voltage falls below the threshold voltage (Vth), the PWM control unit is shut down to stop the boosting operation of the booster.

또한, 상기 승압기는, 상기 입력부의 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압(Vth) 이상이여서, 상기 PWM 제어부가 활성화 상태로 되어, 부스터의 승압 동작이 시작되는 경우, 상기 입력 전압이 제6 제너다이오드(D6)를 통해 소프트 스타터 회로(3700)의 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터에 접속되며, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 푸쉬풀 연결용 다이오드(D7)를 통해 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 소프트 스타터 단자(SS)에 접속되어 지며, 그리하여, 상기 입력 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 이상일 경우, 제6 제너다이오드(D6)를 브레이크 다운시키게 되고, 저전압 상태가 되는 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터로 베이스단으로부터의 전류가 흐르게 되므로, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터측 저항(R17)에 걸리는 전압(Vr)이 서서히 상승함으로서, 연결용 다이오드(D7)의 푸쉬풀 동작에 의해, 상기 스위칭용 칩(U1)의 소프트 스타터 단자(SS)에, 상기 공칭전압에 이를 때까지 서서히 증가하는 전압(0V~4V)이 인가되게 되며, 이에 응하여, 상기 스위칭용 칩(U1)은, 최저 역율로부터 최대 역율로까지의 서서히 증가하는 역율을 갖는 펄스파를 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)로 출력하게 됨으로써, 서서히 증가하는 PWM 제어를 하게 되는 것을 특징으로 한다.
The booster may be configured such that when the input voltage V3 of the input unit is equal to or higher than the lowest threshold voltage Vth so that the PWM control unit is activated and the boosting operation of the booster is started, The collector of the fifth switching transistor Q5 is connected to the emitter of the fifth switching transistor Q5 of the softstarter circuit 3700 via the diode D6 through the diode D7 for push- When the input voltage V3 is equal to or higher than the minimum threshold voltage Vth, the sixth Zener diode D6 is connected to the soft starter terminal SS of the switching chip U1 of the PWM control unit, A current flows from the base end to the emitter of the fifth switching transistor Q5 which is brought into a low voltage state so that the voltage Vr applied to the collector side resistor R17 of the fifth switching transistor Q5 This slowly A voltage (0V to 4V) gradually increasing until reaching the nominal voltage is applied to the soft starter terminal SS of the switching chip U1 by the push-pull operation of the connecting diode D7 The switching chip U1 outputs the pulse wave having the gradually increasing power factor from the lowest power factor to the maximum power factor to the switching transistors Q3 and Q4 in response to this, .

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 이차전지를 2개 이상 구비하여 하나의 이차전지를 이용해 대부분의 출력은 부하에 전원을 공급하면서 나머지 출력은 다른 하나의 이차전지 충전에 안전하게 이용함으로써 축전지를 교대로 안전하게 활용할 수 있으며 충전되는 전압을 승압하여 부하에 공급하도록 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery including two or more secondary batteries, one of which is used to supply power to a load and the remaining output is used to charge another secondary battery safely, And a secondary battery charging / discharging mode switching device for boosting the charged voltage and supplying the charged voltage to the load, which can be safely utilized, can be provided.

더욱이, 이렇게 저전압의 1차측과 고전압의 2차측을 분리함으로써, 야간과 같이 전기자동차를 구동하지 않는 휴지시에도 전기자동차 구동시에 충전된 1차측 전원으로 2차측을 충전함으로써, 충전시간을 절약할 수 있고, 혹은 고전압의 2차측으로 전기자동차를 구동시에도, 저전압 배터리에만 충전이 가능한 차량의 잉여 회전력이 저전압의 1차측을 충전하며, 이를 통해 다시 승압시켜 2차측을 충전함으로써, 발전효율을 최적으로 할 수 있다.Furthermore, by separating the primary side of the low voltage and the secondary side of the high voltage, charging time can be saved by charging the secondary side with the charged primary side power supply even when the electric vehicle is not driven as in the nighttime In addition, even when the electric vehicle is driven by the secondary side of the high voltage, the surplus torque of the vehicle which can be charged only to the low-voltage battery charges the primary side of the low voltage. can do.

특히, 상기 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기에 의하면, 차량이 정지 중인 이유 등으로 제너레이터의 충전 전압이 소정치 이하에서는 승압기를 셧다운시켜 충전을 정지하도록 하며, 제너레이터의 충전 전압이 높아지면 그에 따라 일정 전압으로 승압되는 충전 전류를 점차 높임으로써 충전 효율이 최적화되도록 한다.
Particularly, according to the booster used in the power supply unit of an electric vehicle having the secondary battery charging / discharging mode switching device, when the charging voltage of the generator is below a predetermined value because the vehicle is stopped or the like, the booster is shut down to stop charging When the charging voltage of the generator is increased, the charging current that is stepped up to a constant voltage is gradually increased to optimize the charging efficiency.

도 1은 제1 종래기술에 따른 두 개의 배터리들 및 교환기 스위치를 가진 발전기를 도시하는 도면.
도 2는 제2 종래기술에 따른 전원장치의 전체 구성도.
도 3a는 도 2의 릴레이의 전방 사시사진.
도 3b는 도 2의 릴레이의 후방 사시사진.
도 4는 도 2의 제어부의 회로도.
도 5는 도 4의 제어부의 제어 동작을 나타내는 흐름도.
도 6은 제2 종래기술에 따른 전원장치의 배터리 1이 방전상태인 경우의 외관 사진으로서 배터리 2의 충전 정도가 디스플레이되고 있는 상태의 실제 동작 사진.
도 7a는 제3 종래기술에 따른 충방전 모드 전환 회로를 이용한 전력관리 시스템의 회로도.
도 7b는 제3 종래기술에 따른 충방전 모드 전환 회로를 이용한 전력관리 시스템의 구성도.
도 8a 내지 도 8d는 도 7a의 전환장치의 충방전 모드 전환 회로의 회로도로서,
도 8a는 충방전 모드 전환 회로의 제어부이고,
도 8b는 충방전 모드 전환 회로의 입력부이고,
도 8c는 충방전 모드 전환 회로의 제1 출력부이고,
도 8d는 충방전 모드 전환 회로의 제2 출력부.
도 9는 도 8의 제어부(CPU)의 동작 흐름도.
도 10은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치의 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치의 실제 제품 사진.
도 12a 내지 도 12c는, 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기의 실제 제품 사진.
도 13은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기의 회로도.
Figure 1 shows a generator with two batteries and an exchanger switch according to the first prior art.
Fig. 2 is an overall configuration view of a power supply device according to a second prior art; Fig.
Figure 3a is a front perspective view of the relay of Figure 2;
Figure 3b is a photograph of a rear view of the relay of Figure 2;
4 is a circuit diagram of the control unit of Fig.
5 is a flowchart showing a control operation of the control unit of Fig.
6 is a photograph of the actual operation when the battery 1 of the power source apparatus according to the second prior art is in a discharged state and the charging degree of the battery 2 is being displayed.
7A is a circuit diagram of a power management system using a charge / discharge mode switching circuit according to the third prior art.
7B is a block diagram of a power management system using a charge / discharge mode switching circuit according to the third prior art.
8A to 8D are circuit diagrams of the charge / discharge mode switching circuit of the switching device of FIG. 7A,
8A is a control section of the charging / discharging mode switching circuit,
8B is an input part of the charging / discharging mode switching circuit,
8C is a first output portion of the charge / discharge mode switching circuit,
8D is a second output of the charge / discharge mode switching circuit.
9 is a flowchart of the operation of the control unit (CPU) of Fig.
10 is a configuration diagram of a power source device of an electric vehicle having a secondary battery charge / discharge mode switching device according to the present invention.
FIG. 11 is a photograph of an actual product of a power supply device of an electric vehicle having a charging / discharging mode switching device for a secondary battery according to the present invention. FIG.
12A to 12C are photographs of an actual product of a booster used in a power unit of an electric vehicle provided with a charge / discharge mode switching device for a secondary battery according to the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram of a booster used in a power supply unit of an electric vehicle provided with a charging / discharging mode switching device for a secondary battery according to the present invention. FIG.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 10은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치의 구성도이고, 도 11은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치의 실제 제품 사진이다.
FIG. 10 is a configuration diagram of a power supply device for an electric vehicle having a secondary battery charge / discharge mode switching device according to the present invention, and FIG. 11 is a schematic view of a power supply device of an electric vehicle It is a real product photo.

본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.A power supply device for an electric vehicle having a secondary battery charge / discharge mode switching device according to the present invention will be described with reference to Figs. 10 and 11. Fig.

도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치는, 전기자동차의 일 차축(주로, 종동축)에 연결되어 저전압으로 (일례로, 12V로) 발전하여 저전압 배터리에 충전하는 발전부(1000); 상기 발전부(1000)의 저전압을 고전압으로 (일례로, 48V로) 승압하는 승압기(3000); 및 상기 승압기(3000)에 의해 승압된 고전압을 축전하였다가 상기 전기자동차의 타 차축(구동축)을 구동하는 부하구동부(2000);를 포함한다.As shown in FIG. 10, the electric power unit of the electric vehicle with the secondary battery charge / discharge mode switching device of the present invention is connected to the first axis (mainly the slave axis) of the electric vehicle, A power generation unit 1000 for generating electricity and charging the low-voltage battery; A booster 3000 for boosting the low voltage of the power generation unit 1000 to a high voltage (for example, 48V); And a load driving unit 2000 for storing a high voltage boosted by the booster 3000 and driving another axle (drive shaft) of the electric vehicle.

더 자세히는, 상기 발전부(1000)는, 전기자동차의 일 차축인 종동축(a)에 적당한 동력전달장치(일례로, 벨트)에 의해 타이어의 회전력이 전달되도록 연결되는 회전축에 접속된 발전기(1200), 상기 발전기에 의해 얻어진 전기를 축전하는 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002), 및 상기 발전기에 의해 얻어진 전기가 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 타측에 충전된 전기로 후술하는 고전압용 배터리(2001,2002) 중의 임의의 일측을 충전하기 위해 승압기(300)로 전력을 방전하도록 방전모드로 제어하는 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)를 포함한다. 상기 도 10의 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)는 'ELPO 시스템'으로 알려진 본 발명자의 선등록특허 제1297150호의 충방전 모드 전환 장치(도 6의 장치), 바람직하게는, 또다른 선등록특허 제1539094호의 이차 전지를 이용한 전원 장치 (도 7a 및 도 7b의 부재번호 '100')와 거의 흡사한바, 다만 부하(50)로 연결되는 단자가 본원발명에서는 승압기(3000)로 연결된다는 점만이 상이하다.More specifically, the power generation unit 1000 includes a generator (not shown) connected to a rotary shaft that is connected to a driven shaft (a), which is a primary shaft of an electric vehicle, to transmit rotational force of the tire by a suitable power transmitting device Voltage charging cells 1001 and 1002 for storing electricity obtained by the generator and electric power obtained by the generator are charged to charge any one of the low-voltage charging batteries 1001 and 1002 Mode battery or the high voltage battery 2001,2002, which is charged to the other side of the low voltage chargeable battery 1001, 1002, is discharged to the booster 300 to discharge any one of the high voltage batteries 2001, And a first charge / discharge mode switching device 1100 for controlling the first charge / The first charge / discharge mode switching device 1100 of FIG. 10 is a charge / discharge mode switching device (the device of FIG. 6) of the present invention's prior art No. 1297150 known as an 'ELPO system' 7A and 7B) using the secondary battery of Patent No. 1539094, except that a terminal connected to the load 50 is connected to the booster 3000 in the present invention It is different.

상기 부하구동부(2000)는, 전기자동차의 타 차축인 구동축(b)에 적당한 동력전달장치(일례로, 차동기어)에 의해 연결되어 타이어에 회전력을 발생시키는 전기 모터(2200), 상기 승압기에 의해 승압된 고전압으로 축전되며 혹은 축전된 전압으로 상기 모터를 구동하는 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002), 및 상기 승압기에 의해 승압된 전기가 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 타측에 충전된 전기로 상기 모터(2200)를 구동하도록 방전모드로 제어하는 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)를 포함한다. The load driving unit 2000 includes an electric motor 2200 connected to a drive shaft b as an other axle of the electric vehicle by a suitable power transmission device (for example, a differential gear) to generate a rotational force on the tire, (2001, 2002) for driving the motor with a voltage that is boosted or stored at a boosted high voltage, and an electric power boosted by the booster is supplied to an arbitrary one of the high voltage backup batteries 2001, A second charging / discharging mode switching device (2100) for controlling the discharging mode so as to drive the motor (2200) in the charging mode for charging one side or the other side of the high voltage charging / discharging battery (2001,2002) .

상기 도 10의 제2 충방전 모드 전환 장치(2100) 역시, 'ELPO 시스템'으로 알려진 본 발명자의 선등록특허 제1297150호의 충방전 모드 전환 장치(도 6의 장치), 바람직하게는, 또다른 선등록특허 제1539094호의 이차 전지를 이용한 전원 장치 (도 7a 및 도 7b의 부재번호 '100')와 거의 흡사한바, 다만 발전기(500)로부터의 입력 단자가 본원발명에서는 승압기(3000)로부터의 출력이라는 점이 상이하고, 이때 부하(50)가 상기 전기 모터(2200)가 되며, 또한 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)와의 상이한 점은, 충방전용 배터리(2001,2002)가 48V 고전압으로서, 선등록특허에서의 12V 배터리 4개가 직렬로 연결되어 일측 충방전용 배터리(2001)가 되며, 타측 배터리 역시 12V 배터리 4개가 직렬로 연결된 충방전용 배터리(2002)가 되므로, 배터리 단자와의 +/- 연결 방식에 차이가 있다는 점만이 상이하다.
The second charge / discharge mode switching device 2100 of FIG. 10 is also a charge / discharge mode switching device (the device of FIG. 6) of the present inventor's prior art 1297150 known as an 'ELPO system' 7A and 7B), the input terminal of the generator 500 is an output from the booster 3000 in the present invention. The load 50 is the electric motor 2200 and is different from the first charge / discharge mode switching device 1100 in that the chargeable battery 2001,2002 has a high voltage of 48V, Four 12V batteries in the patent are connected in series to form one side charging battery (2001), and the other side battery is also a charging battery (2002) in which four 12V batteries are connected in series. Only there is a difference It is different.

한편, 상기 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기(3000)에 대하여, 도 12a 내지 도 13을 참조하여 설명한다.A boosting device 3000 used in a power source device of an electric vehicle having the secondary battery charge / discharge mode switching device will be described with reference to FIGS. 12A to 13. FIG.

도 12a 내지 도 12c는, 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기의 실제 제품 사진이고, 도 13은 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기의 회로도이다.12A to 12C are photographs of actual products of a booster used in a power supply unit of an electric vehicle having a charge / discharge mode switching device for a secondary battery according to the present invention, Fig. 1 is a circuit diagram of a booster used in a power supply unit of an electric vehicle having an electric motor.

상기 승압기(3000)의 회로는, 발전부(1000)로부터의 저전압 (일례로 12V) 의 입력을 받아 평활화하는 입력부(3100); 상기 입력부(3100)로부터의 12V 직류 전압을 승압하는 승압부(3400); 상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 (일례로 48V) 출력을 정류하여 출력하는 정류출력부(3500); 상기 승압부(3400)의 승압 파워를 제어하는 PWM 제어부(3300); 발전부로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는 기동 및 셧다운 회로(3600); 상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 소프트 스타터 회로(3700); 및 상기 발전부(1000)로부터의 입력 전원이 이상 전압일 경우에 회로를 보호하기 위한 과전압 보호회로(3200); 를 포함한다.The circuit of the booster 3000 includes an input unit 3100 for receiving and smoothing a low voltage (e.g., 12V) from the power generation unit 1000; A boosting part 3400 for boosting the 12V DC voltage from the input part 3100; A rectifying output section 3500 for rectifying and outputting a high voltage (for example, 48V) output stepped up by the voltage step-up section 3400; A PWM control unit 3300 for controlling the step-up power of the step-up unit 3400; A start-up and shutdown circuit 3600 that shuts down the PWM control unit 3300 to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation unit is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage exceeds the predetermined voltage; A softstarter circuit 3700 for gradually raising the operation of the PWM control unit 3300 when the PWM control unit 3300 starts to start; And an overvoltage protection circuit (3200) for protecting the circuit when the input power from the power generation unit (1000) is abnormal voltage; .

먼저, 입력부(3100)는, 전기자동차의 일 차축인 종동축(a)의 회전력에 의해 발전기(1200)로부터 발전되어 직류변환되고 다시 저전압 배터리(1001,1002)에 충전된 저전압 (일례로 12V) 을 입력받는 입력측 커넥터(J1)와, 이 저전압을 LC 회로(L1, C1)에 의해 평활화하여 다음 단으로 인가한다.First, the input unit 3100 generates a low voltage (for example, 12V) that is generated from the generator 1200 by the rotational force of the driven shaft a, which is the first axis of the electric vehicle, And the low voltage is smoothed by the LC circuits L1 and C1 and applied to the next stage.

다음, 승압부(3400)는, 상기 입력부(3100)로부터의 저전압(12V) 직류 전압을 고전압(48V)으로 승압하는바, 자동차 발전기에서의 충전은 저전압으로 충전하는 것이 일반적이고 효율적이나, 그 저전압을 가지고 그대로 모터를 회전시키기에는 파워가 약하기 때문에, 모터에 보다 효율적인 고전압(48V)으로 승압하기 위한 것이다. 실제로 승압기(3000)에서는 56V로 승압시켜 부하구동부(2000)로 인가하게 되며, 이에 부하구동부(2000)에서는 고전압 배터리들을 원하는 48V로 충전하게 된다. 상기 승압부는, 변압기(T1)에 의하여 이루어지는바, 보다 상세히는 제3 및 제4 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)가 교호적으로 스위칭되면서 변압기에 교류 전압을 인가하고 변압기에서 고전압으로 승압하게 되며, 아울러 상기 제3 및 제4 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)는 상기 PWM 제어부(3300)의 제어칩(U1)에 의해 적당한 역율을 갖도록 PWM 방식으로 교호적으로 온/오프 제어된다. Next, the voltage-boosting portion 3400 boosts the low-voltage (12V) direct-current voltage from the input portion 3100 to a high voltage (48V). It is general and efficient to charge the vehicle generator with a low voltage, (48V), which is more efficient for the motor, since the power is weak to rotate the motor as it is. Actually, in the booster 3000, the voltage is increased to 56V and applied to the load driver 2000. The load driver 2000 charges the high voltage batteries to a desired voltage of 48V. The voltage step-up unit is constituted by a transformer T1. More specifically, the third and fourth switching transistors Q3 and Q4 are alternately switched to apply an alternating voltage to the transformer and step up to a high voltage from the transformer. The third and fourth switching transistors Q3 and Q4 are alternately ON / OFF-controlled by the PWM method so as to have a proper power factor by the control chip U1 of the PWM control unit 3300.

한편, 상기 승압부(3400)는, 스위칭용 칩(U1)과 그 주변회로(R10~R12, C5~C8)들로 이루어지는바, 단순히 상기 제3 및 제4 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)를 교호적으로 온/오프 제어할 뿐만 아니라, 제너레이터로부터의 파워에 따라 상이한 역율을 갖도록 하면서 PWM 제어를 하도록 하여, 승압 파워가 최적으로 되도록 제어한다. 예를들어, 자동차의 공칭 전압(Vh)이 13.8V라 할 때, 발전부(1000)로부터 입력되는 전압(V3)이 최저 문턱전압 전압(Vth)(일례로 13.5V) 미만에서는 (V3<Vth), 승압 동작이 이루어지지 않도록 셧다운시키고 (이에 대해서는 기동 및 셧다운 회로(3600)와 함께 후에 상세히 설명한다), 최저 문턱전압 전압(Vth)에 다다르면 (V3≥Vth), 역율을 0%에서부터 서서히 높여가다가 공칭전압에 다다르면(V3=Vh) 역율이 100%가 되도록 제어하는바 (이에 대해서는 소프트 스타터 회로(3700)와 함께 후에 상세히 설명한다), 그리하여 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어한다. The boosting unit 3400 includes the switching chip U1 and its peripheral circuits R10 to R12 and C5 to C8 so that the third and fourth switching transistors Q3 and Q4 Not only on / off control is alternately performed, but also PWM control is performed while having a different power factor depending on the power from the generator, so that the boosting power is controlled to be optimum. For example, assuming that the nominal voltage Vh of the automobile is 13.8 V, when the voltage V3 input from the power generation section 1000 is less than the minimum threshold voltage Vth (13.5 V, for example) (V3 <Vth ), The power factor is gradually increased from 0% (V3? Vth) to the lowest threshold voltage Vth (V3? Vth) in order to prevent the voltage boost operation from being performed (this will be described in detail later with the startup and shutdown circuit 3600) (V3 = Vh) and the power factor is 100% (this will be described later in detail together with the soft starter circuit 3700), so that the boosting is performed as the most suitable power factor according to the state of the battery of the power generator So that charging of the load driving unit 2000 is performed optimally.

상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 (일례로 48V) 은 정류출력부(3500)에 의해 직류로 변환되어 출력되는바, 먼저 변압기에 의해 승압된 교류 전압이 정류부(D2~D5, C9~C12, R13~R16)에 의해 직류로 변환되어 출력측 단자(J2, J3)를 통해 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)로 출력되어 진다. 당연히, 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)는, 본 발명자의 선등록 특허의 기술에서 설명한 것처럼, 출력 고전압을 특별한 경우에는 직접 부하(여기서는 전기 모터)로 인가될 수도 있기는 하지만, 일반적인 상황에서는 고전압 배터리(2001,2002)를 충전하는데 사용하도록 하는바, 원칙적으로는 일측 고전압 배터리(2001)를 충전하고, 타측 고전압 배터리(2002)를 방전 모드로 하여 모터를 구동하게 되며, 일정 시간 후에는 교대로 타측 고전압 배터리(2002)를 충전 모드로, 일측 고전압 배터리(2001)를 방전 모드로 교호적으로 충방전 제어하게 된다.The high voltage (for example, 48V) boosted by the voltage boosting section 3400 is converted into a direct current by the rectifying output section 3500 and is outputted. The AC voltage boosted by the transformer is first supplied to the rectifying sections D2 to D5, C12 and R13 to R16, and is output to the second charge / discharge mode switching device 2100 through the output terminals J2 and J3. Of course, although the second charge-discharge mode switching device 2100 may be applied by a direct load (here, an electric motor) in a special case of the output high voltage as described in the description of the present invention by the inventors of the present invention, The high-voltage battery 2001 and the high-voltage battery 2002 are charged. In principle, the high-voltage battery 2001 is charged and the other high-voltage battery 2002 is set to the discharge mode. The other high voltage battery 2002 is charged and discharged in a charge mode and the one high voltage battery 2001 is charged and discharged alternately in a discharge mode.

한편, 상기 입력부(3100)와 PWM 제어부(3300) 사이에는 과전압 보호회로(3200)가 삽입되는 것이 바람직한바, 과전압 보호회로(3200)는, 입력되는 전압이 서어지와 같은 어떤 이상 현상으로 과도하게 크면, 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스측 전압 (여기서는 제1 PNP 트랜지스터의 이미터-베이스단 전압(Vin)) 으로 센싱을 하여, 상기 센싱 전압이 기준값 이상이면, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되고, 다시 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단에 베이스단이 접속된 제2 NPN 트랜지스터(Q2)가 턴온되면서, 상기 스위칭 칩(U1)의 입력측 제어단 (+IN, -IN)이 사실상 쇼트되면서 상기 칩이 턴오프되고 상기 PWM 제어부가 동작을 하지 않도록 함으로써, 상기 승압기(3000) 전체 회로를 과전압으로부터 보호하게 된다. 상기 과전압 보호회로(3200)의 나머지 소자들은 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다.It is preferable that an overvoltage protection circuit 3200 is inserted between the input unit 3100 and the PWM control unit 3300 so that the overvoltage protection circuit 3200 prevents the input voltage from excessively (Here, the emitter-base terminal voltage Vin of the first PNP transistor), and when the sensing voltage is equal to or higher than the reference value, the first transistor Q1 is turned on And the second NPN transistor Q2 whose base end is connected to the collector terminal of the first transistor Q1 is turned on so that the input side control terminals + IN and -IN of the switching chip U1 are substantially short- The chip is turned off and the PWM control unit does not operate, thereby protecting the entire circuit of the booster 3000 from the overvoltage. The remaining elements of the overvoltage protection circuit 3200 are well known in the art and will not be described in detail.

이제, 본 발명의 가장 핵심이 되는 기동 및 셧다운 회로(3600)와 소프트 스타터 회로(3700)에 대해 상술한다. Now, the most important start-up and shutdown circuit 3600 and softstarter circuit 3700 of the present invention will be described in detail.

먼저, 기동 및 셧다운 회로(3600)는, 발전부로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는바, 가령 전동차가 기동 중이 아니면서 발전부 배터리도 거의 방전인 상태에서 승압 및 고전압 배터리를 충전하게 되면, 저전압 배터리의 손상으로 이어질 것이기 때문에, 이를 방지하고자 함이며, 다음, 소프트 스타터 회로(3700)는, 상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 일종의 보호 회로이면서 동시에 고전압으로의 승압 및 고전압 배터리 충전 효율을 최적화하기 위한 것이다.First, the startup and shutdown circuit 3600 shuts down the PWM control section 3300 so as to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation section is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage is equal to or higher than the pre- The soft starter circuit 3700 is designed to prevent the low-voltage battery from being damaged by the PWM control unit 3700. In this case, 3300 is a type of protection circuit for gradually raising the operation of the PWM control unit 3300 at the start of operation, and at the same time to optimize the boosting to the high voltage and the charging efficiency of the high voltage battery.

예를들어, 자동차의 공칭 전압(Vh)이 13.8V라 할 때, 발전부(1000)로부터 입력되는 입력 커넥터(J1)의 제3 단자(V3)가, 상기 기동 및 셧다운 회로(3600)와 소프트 스타터 회로(3700)에 접속되는바 (이는 동시에 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 13번 단자(VC)에도 접속됨), 상기 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압 전압(Vth)(일례로 13.5V) 미만에서는, 상기 제3 단자의 전압(V3)이 분압저항(R24,R26,R27)에 의해 분압된 감지 전압이, 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 기동 및 셧다운 회로(3600)의 출력단과 접속된 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 10번 단자(SHDN)에 인가됨으로써, 상기 칩이 비활성화 상태로 있게 된다. For example, when the nominal voltage Vh of the automobile is 13.8 V, the third terminal V3 of the input connector J1 input from the power generation section 1000 is connected to the startup and shutdown circuit 3600, (Which is also connected to the terminal No. VC of the switching chip U1 of the PWM control unit) connected to the starter circuit 3700 and the input voltage V3 is the lowest threshold voltage Vth The detection voltage obtained by dividing the voltage V3 of the third terminal by the voltage-dividing resistors R24, R26 and R27 is applied to the start-up and shutdown circuitry (not shown) through the connecting elements R25 and D8 The chip is inactivated by being applied to the terminal No. SHDN of the switching chip U1 of the PWM control unit connected to the output terminal of the PWM control unit.

한편, 상기 제3 단자의 전압(V3)이, 제1 분압저항(R24)을 통해 제어용 제너다이오드(U2)와 접속되는바, 상기 제너다이오드(U2)의 브레이크다운 전압은 저항(R22) 및 가변저항(R23)의 포텐셔미터(Potentiometer)에 의해 제어용 제너다이오드(U2)의 게이트에 일례로 2.5V 정도의 전압이 인가되었을 때에 브레이크다운이 발생하도록 조정되어질 수 있다.Meanwhile, the voltage V3 of the third terminal is connected to the control zener diode U2 through the first voltage dividing resistor R24, and the breakdown voltage of the zener diode U2 is controlled by the resistor R22 and the variable A breakdown may be caused to occur when a voltage of, for example, about 2.5 V is applied to the gate of the control zener diode U2 by a potentiometer of the resistor R23.

아뭏든, 최저 문턱전압(Vth) 이상의 제3 단자의 전압(V3)이, 제1 분압저항(R24)을 통해 제어용 제너다이오드(U2)에 인가될 경우, 상기 제너다이오드(U2)에 브레이크다운이 발생하게 되고, 결국 상기 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 10번 단자(SHDN)에 인가되는 전압이 '로우' 상태로 바뀜으로써, 상기 칩이 활성화 상태로 변환되게 된다 (상기 최저 문턱전압(Vth) 이상의 제3 단자의 전압(V3)은 동시에 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 13번 단자(VC)에도 충분히 높은 동작 전압(VC)을 인가하게 됨). 결국, 상기 입력부 커넥터(J1)의 제3 단자의 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 미만일 경우에는, 상기 PWM 제어부가 비활성화 상태여서, 부스터의 승압 동작이 이루어지지 않다가, 상기 최저 문턱전압(Vth) 이상일 경우에는, 상기 PWM 제어부가 활성화 상태로 되어, 부스터의 승압 동작이 이루어지도록 하며, 다시 상기 최저 문턱전압(Vth) 미만으로 떨어질 경우에는, 상기 PWM 제어부를 셧다운시켜, 부스터의 승압 동작을 정지시키게 된다.Even if the voltage V3 of the third terminal higher than the lowest threshold voltage Vth is applied to the control zener diode U2 through the first voltage dividing resistor R24, breakdown occurs in the zener diode U2 The voltage applied to the terminal SHDN of the switching chip U1 of the PWM control unit is changed to a low state through the connecting elements R25 and D8 so that the chip is activated (The voltage V3 of the third terminal higher than the lowest threshold voltage Vth simultaneously applies a sufficiently high operation voltage VC to the terminal No. VC of the switching chip U1 of the PWM control unit) ). As a result, when the voltage V3 of the third terminal of the input connector J1 is less than the minimum threshold voltage Vth, the PWM control unit is deactivated, so that the boosting operation of the booster is not performed, When the voltage of the booster is higher than the voltage (Vth), the PWM control unit is activated and the boosting operation of the booster is performed. When the voltage falls below the lowest threshold voltage (Vth), the PWM control unit is shut down, The operation is stopped.

한편, 상기 입력부 커넥터(J1)의 제3 단자의 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth)(일례로 13.5V) 이상일 경우에는, 상기 PWM 제어부가 활성화 상태로 되어, 부스터의 (일례로 56V로의) 승압 동작이 이루어지도록 하는바, 상기 제3 단자(V3)가 제6 제너다이오드(D6)를 통해 소프트 스타터 회로(3700)의 제5 PNP형 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터에 접속되는바, 이는 다시, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 푸쉬풀 연결용 다이오드(D7)를 통해 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 8번 단자(SS)(Soft Starter 단자)에 접속되어 진다. 그리하여, 상기 제3 단자의 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth)(일례로 13.5V) 이상일 경우, 제6 제너다이오드(D6)를 브레이크 다운시키게 되고, 저전압 상태가 되는 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터로 베이스단으로부터의 전류가 흐르게 되므로, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터측 저항(R17)에 걸리는 전압(Vr)이 서서히 상승하게 되는바, 결국 연결용 다이오드(D7)의 푸쉬풀 동작에 의해, 상기 스위칭용 칩(U1)의 8번 단자(SS)에, 상기 공칭전압에 이를 때까지 서서히 증가하는 전압(0V~4V)이 인가되게 된다. 따라서, 이에 응하여, 상기 스위칭용 칩(U1)은, 1% 내지 100% 까지의 서서히 증가하는 역율을 갖는 펄스파를 상기 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)로 출력하게 됨으로써, 서서히 증가하는 PWM 제어를 하게 되며, 예를들어, 자동차의 공칭 전압(Vh)인 13.8V에 이르러서는, 100% 역율의 PWM 신호를 상기 스위칭용 MOSFET(Q3, Q4)로 출력함을 계속 유지함으로써, 상기 부하구동부(2000)의 고전압 배터리(2001,2001)의 충전율이 최대로 유지되도록 한다.On the other hand, when the voltage V3 of the third terminal of the input section connector J1 is equal to or higher than the lowest threshold voltage Vth (for example, 13.5 V), the PWM control section is activated, The third terminal V3 is connected to the emitter of the fifth PNP switching transistor Q5 of the soft starter circuit 3700 via the sixth zener diode D6 The collector of the fifth switching transistor Q5 is connected to the terminal No. 8 (SS) (Soft Starter terminal) of the switching chip U1 of the PWM control unit through the diode D7 for push- Respectively. Thus, when the voltage V3 of the third terminal is equal to or higher than the lowest threshold voltage Vth (for example, 13.5 V), the sixth switching transistor Q5, which breaks down the sixth Zener diode D6, The voltage Vr applied to the collector-side resistor R17 of the fifth switching transistor Q5 gradually rises as a current flows from the base end to the emitter of the transistor Q5, A voltage (0V to 4V) which gradually increases until the voltage reaches the nominal voltage is applied to the terminal No. SS of the switching chip U1 by the push-pull operation of the switches U1 to D7. Accordingly, in response to this, the switching chip U1 outputs a pulse wave having a gradually increasing power factor of 1% to 100% to the switching transistors Q3 and Q4, thereby gradually increasing the PWM control For example, by continuing to output the PWM signal of 100% power factor to the switching MOSFETs Q3 and Q4 by reaching the nominal voltage V h of the automobile of 13.8 V, 2000) high-voltage battery (2001, 2001).

이리하여, 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어하는바, 일례로 발전부(1000) 전압이 13.5[V]일 때는 충전전류가 5A 정도로 흐르도록 하고, 13.8[V]일 때는 충전전류가 50A 정도로 흐르도록 제어하게 되는바, 전동차에 직결된 12[V] DC 발전기는 전동차가 가속될수록 전압이 증가하고 전압이 증가할수록 충전전류로 증가시키도록 제어하게 되어 있다.
In other words, when the voltage of the power generation unit 1000 is 13.5 [V], the charge current is increased to the charge current The voltage of the 12 [V] DC generator directly connected to the electric motor increases as the electric vehicle accelerates. As the voltage increases, the charging current As shown in FIG.

이제, 본 발명의 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치의 동작을 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한다.Now, the operation of the power supply unit of the electric vehicle having the secondary battery charge / discharge mode switching device of the present invention will be described with reference to FIG. 10 to FIG.

먼저, 발전부(1000)의 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)는, 전기자동차의 일 차축(a)에 직접 혹은 벨트나 기어 등의 별도의 동력전달장치에 의해 연결된 발전기 회전축에 연결된 발전기(1200)에 의해 발생되는 저전압(여기서는 12V 전압)으로 2 이상의 저전압 배터리의 일측(1001)을 충전하도록 충전모드로 제어한다. First, the first charge / discharge mode switching device 1100 of the power generation unit 1000 is connected to a generator shaft (a) connected to a generator rotation shaft connected directly to the first shaft a of the electric vehicle or by a separate power transmission device such as a belt or a gear Voltage battery (here, 12V voltage) generated by the batteries (not shown).

이때, 상기 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)는, 상기 발전기(1200)에 의해 발생되는 저전압으로 상기 2 이상의 저전압 배터리의 타측(1002)은 방전 모드로 제어하도록 할 수 있으며, 상기 방전 모드의 배터리(1002)로부터의 12V 전압은 상기 승압기에 의해 고전압(일례로 56.5V) 으로 승압되어진다. In this case, the first charge-discharge mode switching device 1100 may control the other side 1002 of the at least two low-voltage batteries to a discharge mode at a low voltage generated by the generator 1200, The 12V voltage from the battery 1002 is boosted to a high voltage (e.g., 56.5V) by the booster.

이때, 상기 승압기(3000)의 기동 및 셧다운 회로(3600)는, 상기 발전부(1000)로부터의 전압이 일정 전압인 최저 문턱전압(일례로 13.5V) 이상이 되었을 때에 승압동작을 하게 되며, 상기 최저 문턱 전압에 이르면 소프트 스타터 회로(3700)에 의해 서서히 역율을 높여가는 PWM 제어를 하게 되면서, 공칭 전압(일례로 13.8V)에 이르게 되면 최대 역율로 PWM 제어를 하면서 승압을 하게 된다.At this time, the start-up and shutdown circuit 3600 of the booster 3000 performs the boosting operation when the voltage from the power generator 1000 reaches a minimum threshold voltage (for example, 13.5 V) When the minimum threshold voltage is reached, the softstarter circuit 3700 gradually performs the PWM control to increase the power factor, and when the nominal voltage (for example, 13.8V) is reached, the PWM control is performed at the maximum power factor.

계속해서, 부하구동부(2000)의 상기 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)는, 상기 승압된 전압으로 상기 2 이상의 고전압 배터리의 일측(2001)을 충전하도록 충전모드로 제어하며, 필요시 상기 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)는, 상기 2 이상의 고전압 배터리의 타측(2002)을 방전모드로 제어하여, 상기 방전모드의 배터리 전압(일례로 48V)으로 상기 모터를 구동함으로써, 전기자동차의 구동축(b)이 구동되어 지도록 한다.Next, the second charging / discharging mode switching device 2100 of the load driving part 2000 controls the charging mode so as to charge the one side 2001 of the at least two high-voltage batteries with the boosted voltage, The two charging / discharging mode switching device 2100 controls the other side 2002 of the two or more high-voltage batteries in the discharging mode to drive the motor with the battery voltage of the discharging mode (for example, 48V) (b) is driven.

경우에 따라서는, 상기 저전압 배터리는, 전기자동차의 종동축이 아닌 태양광 발전기나 내연기관 엔진에 의해 발전되는 보조발전기 혹은 충전소의 상용 전원으로 충전되어 질 수도 있다.In some cases, the low-voltage battery may be charged with a commercial power source of the auxiliary generator or the charging station, which is generated by a solar generator or an internal combustion engine other than the driven shaft of the electric vehicle.

아울러, 상기 저전압 배터리 중의 방전모드의 배터리는 계속해서 승압기에 의해 승압되면서 상기 고전압 배터리를 충전할 수도 있고, 상기 고전압 배터리가 만충전이 되었을 경우에는 자신이 만충전이 될 때까지 충전 모드로 교대로 충전되어질 수 있으며, 한편 상기 고전압 배터리 중의 방전모드의 배터리는 상기 전기자동차가 사용 중인 경우에는 교대로 계속해서 구동축을 회전시키도록 모터를 구동하며, 상기 고전압 배터리 중의 다른 배터리는 충전모드로 제어되어 상기 승압기에 의해 승압된 전압으로 충전되어지는바, 상기 충전은 만충전이 아닌 한, 및 상기 저전압 배터리가 과방전이 아닌 한, 전기자동자가 구동 중이 아닌 경우에도 (예를들어 야간에도) 충전은 계속되어지는 것이 바람직하다.
In addition, the battery of the discharge mode in the low-voltage battery may be continuously boosted by the booster to charge the high-voltage battery. When the high-voltage battery is fully charged, the battery may be alternately charged in the charge mode until the battery is fully charged While the battery of the discharge mode in the high voltage battery drives the motor to rotate the drive shaft alternately in the case where the electric vehicle is in use and the other battery in the high voltage battery is controlled in the charge mode, Charging is continued even when the electric automatic self-driving is not in progress (for example, at night) unless the charging is fully charged and the low-voltage battery is not overdischarged Do.

이상, 본 발명의 동작을 저전압 배터리로서의 두 개의 납축전지 및 고전압 배터리로서의 8개의 납축전지를 배터리로 사용하는 실시예로 설명하였으나, 반드시 납축전지에만 한정되는 것은 아니며, 리튬 이차 전지는 물론, 기타 이차 전지에서도 가능하며, 배터리의 개수 또한 2개 및 8개에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 배터리를 한 쌍으로 묶어 본 발명을 적용하는 것도 가능하고, 전기모터의 정격전압에 따라서 당연히 달라지고, 심지어 하나의 충전용 배터리를 인버터를 통해 방전시켜 부하에 파워를 공급하다가, 다른 전원으로 부하를 구동하도록 무단속 전환하기 위한 시스템에도 적용 가능하다.Although the operation of the present invention has been described as an embodiment using two lead acid batteries as low-voltage batteries and eight lead acid batteries as high-voltage batteries as batteries, it is not necessarily limited to lead acid batteries, And the number of batteries is not limited to two and eight, and it is also possible to apply the present invention by bundling three or more batteries into one pair, and it is naturally different according to the rated voltage of the electric motor, The present invention is also applicable to a system for continuously supplying power to a load and discharging the rechargeable battery through an inverter so as to drive the load with another power source.

아울러, 상기 실시예에서의 각종 수치는 예를 들기 위한 것이며, 자동차의 발전 용량에 따라 얼마든지 달라질 수 있고, 자동차 외에도 다른 전기 구동 동력 장치에도 적용가능하다.
In addition, various numerical values in the above embodiments are examples, and they can be changed as much as possible depending on the power generation capacity of a vehicle, and are applicable to other electric driving power devices other than automobiles.

이처럼, 앞에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
As described above, the embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

(종래기술)
1 : 제1 배터리 2 : 제2 배터리
10: 릴레이부 10a: 베이스
11: 제1 릴레이부 11b: 플레이트
11c: 지지대
12: 제2 릴레이부
13: 충전기 연결판 14: 인버터 연결판
15: 제1 배터리 연결판 16: 제2 배터리 연결판
20: 제어부
30: 인버터 40: 충전기
50: 부하 60: 솔라셀
110: 제1 릴레이 가동단자 111: 제1 릴레이 제1 고정단자
112: 제1 릴레이 제2 고정단자 113: 연결선
114: 솔레노이드 115: 가동단자 지지판
116: 스프링
120: 제2 릴레이 가동단자 121: 제2 릴레이 제1 고정단자
122: 제2 릴레이 제2 고정단자 123: 연결선
124: 솔레노이드 125: 가동단자 지지판
126: 스프링 127,128: 제2 릴레이 제어신호 단자
210: 배터리 전원 입력부 220: 정전압 회로부
221: DC-DC 컨버터 230: 리셋부
240: 처리부 250: 릴레이 제어신호 출력부
260: 제1 배터리 전압표시부 270: 제2 배터리 전압표시부
280: 예비단자부 290: 옵션설정부
100: 이차전지를 이용한 전원장치
300: 전환장치
310: 입력부 320: 출력부
321: 인버터 전원 스위칭회로부 322: 발전기 전원 스위칭회로부
400: 상용 AC 전원 500: 발전기
(본 발명)
a : 종동축 b : 구동축
1000 : 발전부 1001,1002 : 저전압 배터리
1100 : 제1 충방전 모드 전환 장치 1200 : 발전기
2000 : 부하구동부 2001,2002 : 고전압 배터리
2100: 제2 충방전 모드 전환 장치 2200 : 모터
3000 : 승압기 3100 : 입력부
3200 : 과전압 보호회로 3300 : PWM 제어부
3400 : 승압부 3500 : 정류출력부
3600 : 기동 및 셧다운 회로 3700 : 소프트 스타터 회로
(Prior art)
1: first battery 2: second battery
10: relay part 10a: base
11: first relay part 11b: plate
11c: Support
12: second relay part
13: Charger connection plate 14: Inverter connection plate
15: first battery connecting plate 16: second battery connecting plate
20:
30: inverter 40: charger
50: load 60: solar cell
110: first relay operating terminal 111: first relay first fixed terminal
112: first relay second fixed terminal 113: connection line
114: solenoid 115: movable terminal support plate
116: spring
120: second relay operating terminal 121: second relay first fixed terminal
122: second relay second fixed terminal 123: connection cable
124: solenoid 125: movable terminal support plate
126: spring 127, 128: second relay control signal terminal
210: battery power input part 220: constant voltage circuit part
221: DC-DC converter 230:
240: processing unit 250: relay control signal output unit
260: first battery voltage display unit 270: second battery voltage display unit
280: spare terminal unit 290: option setting unit
100: Power supply using secondary battery
300: switching device
310: input unit 320: output unit
321: inverter power supply switching circuit unit 322: generator power supply switching circuit unit
400: commercial AC power source 500: generator
(Invention)
a: slave axis b: drive shaft
1000: Power generator 1001,1002: Low voltage battery
1100: first charge / discharge mode switching device 1200: generator
2000: load driving part 2001,2002: high voltage battery
2100: second charge / discharge mode switching device 2200: motor
3000: Booster 3100: Input unit
3200: Overvoltage protection circuit 3300: PWM control section
3400: step-up unit 3500: rectified output unit
3600: Startup and shutdown circuitry 3700: Softstarter circuitry

Claims (6)

전기자동차의 일 차축에 연결되어 저전압으로 발전하여 저전압 배터리에 충전하는 발전부(1000);
상기 발전부(1000)의 저전압을 고전압으로 승압하는 승압기(3000); 및
상기 승압기(3000)에 의해 승압된 고전압을 축전하였다가 상기 전기자동차의 타 차축을 구동하는 부하구동부(2000);를 포함하며,
상기 발전부(1000)는, 전기자동차의 일 차축(a)의 회전력으로부터 저전압으로 발전을 하는 발전기(1200)에 의해 얻어진 전기를 축전하는 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002), 및 상기 발전기에 의해 얻어진 전기가 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 저전압의 충방전용 배터리(1001,1002) 중의 타측에 충전된 전기를 상기 승압기로 보내도록 방전모드로 제어하는 제1 충방전 모드 전환 장치(1100)를 포함하며,
상기 부하구동부(2000)는, 상기 승압기에 의해 승압된 고전압으로 축전되며 혹은 축전된 전압으로 모터(2200)를 구동하는 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002), 및 상기 승압기에 의해 승압된 전기가 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 임의의 일측을 충전하도록 충전모드로, 혹은 상기 고전압의 충방전용 배터리(2001,2002) 중의 타측에 충전된 전기로 상기 모터(2200)를 구동하도록 방전모드로 제어하는 제2 충방전 모드 전환 장치(2100)를 포함하며,
상기 승압기(3000)는,
발전부(1000)로부터의 입력된 저전압을 고전압으로 승압하는 승압부(3400);
상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 출력을 정류하여 출력하는 정류출력부(3500);
상기 승압부(3400)의 승압 파워를 제어하는 PWM 제어부(3300);
상기 발전부(1000)로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는 기동 및 셧다운 회로(3600); 및
상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 소프트 스타터 회로(3700);
를 포함하며,
상기 PWM 제어부에 의해, 발전부로부터의 입력 파워에 따라 승압 여부와 승압 역율이 제어되면서 승압되어 부하구동부로 출력되는 파워도 그에 응하여 변동되도록 제어되되, 상기 PWM 제어부가 기동을 시작할 때에는 최소 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하고, 발전부의 배터리의 전압이 상승함에 따라 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하는 PWM 신호의 역율을 점점 증가시켜 가며, 전기자동차의 공칭 전압(Vh)에 이르러서는 최대 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력함을 계속 유지함으로써, 상기 부하구동부(2000)의 고전압 배터리(2001,2001)의 충전율이 최대로 유지되도록 하여, 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치.
A power generation unit 1000 connected to the first axis of the electric vehicle for generating electricity at a low voltage and charging the low voltage battery;
A boosting unit 3000 for boosting the low voltage of the power generation unit 1000 to a high voltage; And
And a load driving unit 2000 for storing a high voltage boosted by the booster 3000 and driving another axle of the electric vehicle,
The power generation unit 1000 includes low-voltage battery 1001, 1002 for accumulating electricity obtained by the generator 1200 generating power from the rotational force of the first shaft a of the electric vehicle to a low voltage, So as to charge any one of the low-voltage charge-only batteries 1001 and 1002, or to charge the other one of the low-charge charge-only batteries 1001 and 1002 to the booster And a first charge / discharge mode switching device (1100) for controlling the discharge mode,
The load driving unit 2000 includes a high-voltage charge-and-discharge battery 2001, 2002 for driving the motor 2200 with a voltage charged or stored at a high voltage boosted by the booster, and an electric power boosted by the booster (2001,2002), or in a charging mode to charge any one of the high-voltage charging / discharging battery 2001,2002, or to drive the motor 2200 in an electric charge charged on the other side of the high- And a second charge / discharge mode switching device (2100)
The booster (3000)
A boosting part 3400 for boosting the input low voltage from the power generation part 1000 to a high voltage;
A rectifying output unit 3500 for rectifying and outputting the high voltage output stepped up by the step-up unit 3400;
A PWM control unit 3300 for controlling the step-up power of the step-up unit 3400;
A start-up and shutdown circuit 3600 that shuts down the PWM control unit 3300 to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation unit 1000 is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage exceeds the predetermined voltage; And
A softstarter circuit 3700 for gradually raising the operation of the PWM control unit 3300 when the PWM control unit 3300 starts to start;
/ RTI &gt;
Wherein the PWM controller is controlled such that the voltage step-up ratio and the step-up power factor are controlled in accordance with the input power from the power generator and the power that is boosted and output to the load driver is also varied in response to the input power, The power factor of the PWM signal output to the switching elements Q3 and Q4 of the voltage booster portion increases gradually as the voltage of the battery of the power generator portion rises, by still holding that the output to the switching elements (Q3, Q4) for the PWM signal to the step-up portion of the power factor up until the electric vehicle the nominal voltage (V h) of the high-voltage battery of the load drive section (2000) (2001,2001 ) Is maximized so that the boosting is carried out with the most suitable power factor according to the state of the battery of the power generation section so that the charging of the load driving section 2000 is performed optimally Electric car power supply apparatus of the secondary battery having a charge-discharge mode switching device, characterized in that the lock control.
제 1 항에 있어서,
상기 승압기(3000)는,
발전부(1000)로부터의 저전압의 입력을 받아 평활화하여 상기 승압부로 제공하는 입력부(3100);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치.
The method according to claim 1,
The booster (3000)
An input unit 3100 that receives a low voltage from the power generation unit 1000 and smoothens it and provides the smoothed voltage to the voltage step-up unit;
Further comprising a charging / discharging mode switching unit for charging / discharging the secondary battery.
제 1 항에 있어서,
상기 승압기(3000)는,
상기 발전부(1000)로부터의 입력 전원이 이상 전압일 경우에 회로를 보호하기 위한 과전압 보호회로(3200); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치.
The method according to claim 1,
The booster (3000)
An overvoltage protection circuit 3200 for protecting the circuit when the input power from the power generation unit 1000 is an abnormal voltage; Further comprising a charging / discharging mode switching unit for charging / discharging the secondary battery.
제 1 항의 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기로서,
발전부(1000)로부터의 저전압의 입력을 받아 평활화하는 입력부(3100);
상기 입력부(3100)로부터의 저전압을 고전압으로 승압하는 승압부(3400);
상기 승압부(3400)에 의해 승압된 고전압 출력을 정류하여 출력하는 정류출력부(3500);
상기 승압부(3400)의 승압 파워를 제어하는 PWM 제어부(3300);
상기 발전부(1000)로부터의 입력 전압이 최소 전압 미만일 경우에 승압 동작을 정지하도록 상기 PWM 제어부(3300)를 셧다운하며 일전 전압 이상일 경우에만 기동시키는 기동 및 셧다운 회로(3600); 및
상기 PWM 제어부(3300)가 기동을 시작할 때에 상기 PWM 제어부(3300)의 동작을 서서히 올리기 위한 소프트 스타터 회로(3700);
를 포함하며,
상기 PWM 제어부에 의해, 발전부로부터의 입력 파워에 따라 승압 여부와 승압 역율이 제어되면서 승압되어 부하구동부로 출력되는 파워도 그에 응하여 변동되도록 제어되되, 상기 PWM 제어부가 기동을 시작할 때에는 최소 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하고, 발전부의 배터리의 전압이 상승함에 따라 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력하는 PWM 신호의 역율을 점점 증가시켜 가며, 전기자동차의 공칭 전압(Vh)에 이르러서는 최대 역율의 PWM 신호를 상기 승압부의 스위칭용 소자(Q3, Q4)로 출력함을 계속 유지함으로써, 상기 부하구동부(2000)의 고전압 배터리(2001,2001)의 충전율이 최대로 유지되도록 하여, 발전부의 배터리의 상태에 따라 가장 적합한 역율로서 승압을 시켜서 부하구동부(2000)의 충전이 최적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기.
A booster for use in a power supply unit of an electric vehicle having the secondary battery charge / discharge mode switching device according to claim 1,
An input unit 3100 for receiving and smoothing a low voltage from the power generation unit 1000;
A boosting part 3400 for boosting the low voltage from the input part 3100 to a high voltage;
A rectifying output unit 3500 for rectifying and outputting the high voltage output stepped up by the step-up unit 3400;
A PWM control unit 3300 for controlling the step-up power of the step-up unit 3400;
A start-up and shutdown circuit 3600 that shuts down the PWM control unit 3300 to stop the voltage step-up operation when the input voltage from the power generation unit 1000 is less than the minimum voltage, and starts only when the voltage exceeds the predetermined voltage; And
A softstarter circuit 3700 for gradually raising the operation of the PWM control unit 3300 when the PWM control unit 3300 starts to start;
/ RTI &gt;
Wherein the PWM controller is controlled such that the voltage step-up ratio and the step-up power factor are controlled in accordance with the input power from the power generator and the power that is boosted and output to the load driver is also varied in response to the input power, The power factor of the PWM signal output to the switching elements Q3 and Q4 of the voltage booster portion increases gradually as the voltage of the battery of the power generator portion rises, by still holding that the output to the switching elements (Q3, Q4) for the PWM signal to the step-up portion of the power factor up until the electric vehicle the nominal voltage (V h) of the high-voltage battery of the load drive section (2000) (2001,2001 ) Is maximized so that the boosting is carried out with the most suitable power factor according to the state of the battery of the power generation section so that the charging of the load driving section 2000 is performed optimally Boosters for use in an electric vehicle power supply device of a secondary battery having a charge-discharge mode switching device, characterized in that the lock control.
제 4 항에 있어서,
상기 기동 및 셧다운 회로(3600)는, 상기 발전부(1000)로부터 입력되는 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압(Vth) 미만에서는, 상기 입력 전압(V3)이 분압저항(R24,R26,R27)에 의해 분압된 감지 전압이, 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 셧다운 단자(SHDN)에 인가됨으로써, 상기 칩이 비활성화 상태로 있게 되며,
상기 입력 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 이상이면, 제1 분압저항(R24)을 통해 제어용 제너다이오드(U2)에 인가될 경우, 상기 제너다이오드(U2)에 브레이크다운이 발생하게 되고, 상기 연결소자(R25, D8)를 통해, 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 셧다운 단자(SHDN)에 인가되는 전압이 '로우' 상태로 바뀜으로써, 상기 칩이 활성화 상태로 변환되어, 부스터의 승압 동작이 이루어지도록 하며,
다시 상기 입력 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 미만으로 떨어질 경우에는, 상기 PWM 제어부를 셧다운시켜, 부스터의 승압 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기.
5. The method of claim 4,
The start-up and shutdown circuit 3600 is a circuit in which the input voltage V3 is applied to the voltage dividing resistors R24, R26, R27 when the input voltage V3 input from the power generator 1000 is less than the minimum threshold voltage Vth, Is applied to the shutdown terminal (SHDN) of the switching chip (U1) of the PWM control unit through the connection elements (R25, D8) so that the chip is in the inactivated state,
When the input voltage V3 is equal to or higher than the lowest threshold voltage Vth, breakdown occurs in the zener diode U2 when applied to the control zener diode U2 through the first voltage dividing resistor R24 The voltage applied to the shutdown terminal SHDN of the switching chip U1 of the PWM control unit is changed to the low state through the connection elements R25 and D8 so that the chip is converted into the active state, The boosting operation of the booster is performed,
And when the input voltage (V3) drops below the minimum threshold voltage (Vth), the PWM control unit is shut down to stop the boosting operation of the booster. Booster used in power supply of automobiles.
제 4 항에 있어서,
상기 승압기는, 상기 입력부의 입력 전압(V3)이 최저 문턱전압(Vth) 이상이여서, 상기 PWM 제어부가 활성화 상태로 되어, 부스터의 승압 동작이 시작되는 경우, 상기 입력 전압이 제6 제너다이오드(D6)를 통해 소프트 스타터 회로(3700)의 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터에 접속되며, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 푸쉬풀 연결용 다이오드(D7)를 통해 상기 PWM제어부의 스위칭용 칩(U1)의 소프트 스타터 단자(SS)에 접속되어 지며, 그리하여, 상기 입력 전압(V3)이 상기 최저 문턱전압(Vth) 이상일 경우, 제6 제너다이오드(D6)를 브레이크 다운시키게 되고, 저전압 상태가 되는 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 이미터로 베이스단으로부터의 전류가 흐르게 되므로, 상기 제5 스위칭용 트랜지스터(Q5)의 콜렉터측 저항(R17)에 걸리는 전압(VR17)이 서서히 상승함으로서, 연결용 다이오드(D7)의 푸쉬풀 동작에 의해, 상기 스위칭용 칩(U1)의 소프트 스타터 단자(SS)에, 공칭전압에 이를 때까지 서서히 증가하는 전압(0V~4V)이 인가되게 되며, 이에 응하여, 상기 스위칭용 칩(U1)은, 최저 역율로부터 최대 역율로까지의 서서히 증가하는 역율을 갖는 펄스파를 스위칭용 트랜지스터(Q3, Q4)로 출력하게 됨으로써, 서서히 증가하는 PWM 제어를 하게 되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 모드 전환 장치를 구비한 전기자동차의 전원 장치에 사용되는 승압기.
5. The method of claim 4,
The booster is turned on when the input voltage V3 of the input unit is equal to or higher than the lowest threshold voltage Vth so that the PWM control unit is activated and the boosting operation of the booster is started, And the collector of the fifth switching transistor Q5 is connected to the emitter of the fifth switching transistor Q5 of the softstarter circuit 3700 through the push-pull connection diode D7, When the input voltage V3 is equal to or higher than the minimum threshold voltage Vth, the sixth Zener diode D6 is caused to break down , A current flows from the base end to the emitter of the fifth switching transistor Q5 which is in the low voltage state. Therefore, the voltage V R17 applied to the collector side resistor R17 of the fifth switching transistor Q5 becomes Slowly phase A voltage (0 V to 4 V) which gradually increases until the voltage reaches the nominal voltage is applied to the soft starter terminal SS of the switching chip U1 by the push-pull operation of the connecting diode D7 In response to this, the switching chip U1 outputs the pulse wave having the gradually increasing power factor from the lowest power factor to the maximum power factor to the switching transistors Q3 and Q4, thereby gradually increasing the PWM control And a charging / discharging mode switching device for charging / discharging the secondary battery.
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