KR20180002034A - 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템 - Google Patents

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KR20180002034A KR1020170078464A KR20170078464A KR20180002034A KR 20180002034 A KR20180002034 A KR 20180002034A KR 1020170078464 A KR1020170078464 A KR 1020170078464A KR 20170078464 A KR20170078464 A KR 20170078464A KR 20180002034 A KR20180002034 A KR 20180002034A
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Abstract

본 발명은, 기지국 타워의 뱅크의 다수의 배터리 각각에 연결되고, 셀전압, 셀내부저항, 셀온도 및 뱅크전류를 측정하는 다수의 측정기와; 상기 다수의 배터리의 도난여부를 감지하는 도난 방지기와; 상기 기지국 타워의 실내온도를 감지하는 제1온도 감지기와; 상기 다수의 배터리의 상기 셀온도를 감지하는 제2온도 감지기와; 상기 다수의 측정기, 상기 도난 방지기 및 상기 온도 감지기를 제어하고, 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 데이터 병합기와; 상기 데이터 병합기로부터 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 서버와; 상기 서버에 연결되어 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 표시하는 표시기 및 다수의 단말기를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 제공한다.

Description

기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템 {Monitoring System For Battery Of Base Transceiver Station Tower}
본 발명은 배터리 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템에 관한 것이다.
동남아시아 지역을 비롯하여 남미, 아프리카 지역은 전력사정이 좋지 않아 기지국 타워(base transceiver station tower)에 정전이 자주 발생하여 배터리가 대체 전력으로 자주 사용되고, 그 결과 배터리의 열화가 촉진되는 문제가 있다.
또한 대부분의 기지국 타워가 밀폐된 작은 공간에 설치되어 있고, 외부기온이 높기 때문에, 기지국 타워에는 에어컨이 전수 설치되어 있지만, 간혹 발생하는 에어컨 고장으로 실내 온도가 60℃이상으로 상승한 체 방치되는 경우가 종종 발생하고 있다.
이로 인하여 통신장비의 고장 및 배터리 열화를 촉진시키게 되는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 정전 시 방전되는 배터리의 셀전압과 다수의 배터리의 뱅크전류 등을 모니터링 하여 배터리의 상태를 확인할 수 있는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 개별 배터리에 대한 내부저항과 온도를 감지하여 배터리를 정확하고 효율적으로 모니터링 할 수 있는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기지국 타워의 뱅크의 다수의 배터리 각각에 연결되고, 셀전압, 셀내부저항, 셀온도 및 뱅크전류를 측정하는 다수의 측정기와; 상기 다수의 배터리의 도난여부를 감지하는 도난 방지기와; 상기 기지국 타워의 실내온도를 감지하는 제1온도 감지기와; 상기 다수의 배터리의 상기 셀온도를 감지하는 제2온도 감지기와; 상기 다수의 측정기, 상기 도난 방지기 및 상기 온도 감지기를 제어하고, 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 데이터 병합기와; 상기 데이터 병합기로부터 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 서버와; 상기 서버에 연결되어 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 표시하는 표시기 및 다수의 단말기를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 도난 방지기는, CCD 카메라, 플래쉬, 알람 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 측정기는, 각각 전원전압을 공급하는 제1전원부와; 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 측정하는 제1측정부와; 아날로그 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 디지털 타입으로 변환하는 제1변환부와; 디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 수신하는 제1제어부와; 디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 유무선으로 상기 데이터 병합기로 전달하는 제1통신부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 데이터 병합기는, 전원전압을 공급하는 제2전원부와; 상기 다수의 측정기로부터 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 유무선으로 전달받는 제2통신부와; 상기 실내온도 및 상기 도난여부에 대응되는 온도신호 및 도난신호를 측정하는 제2측정부와; 아날로그 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 디지털 타입으로 변환하는 제2변환부와; 디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류와, 디지털 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 수신하는 제2제어부와; 디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류와, 디지털 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 유무선으로 상기 서버로 전달하는 제3통신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 배터리가 사용되지 않은 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 뱅크전류 및 상기 실내온도의 1일에 대한 평균값을 산출하여 상기 서버로 전달하고, 상기 다수의 배터리가 사용된 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 다수의 측정기를 이용하여 상기 셀전압, 상기 셀내부저항 및 상기 뱅크전류를 즉시 측정하여 상기 서버로 전달할 수 있다.
그리고, 상기 실내온도가 기준온도범위를 초과하지 않을 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 뱅크전류 및 상기 실내온도의 1일에 대한 평균값을 산출하여 상기 서버로 전달하고, 상기 실내온도가 상기 기준온도범위를 초과할 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 다수의 측정기를 이용하여 상기 셀전압, 상기 셀내부저항 및 상기 뱅크전류를 주기적으로 측정하고, 상기 제1 및 제2온도 감지기를 이용하여 상기 셀온도 및 상기 실내온도를 주기적으로 측정하여 상기 서버로 전달할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 정전 시 방전되는 배터리의 셀전압과 다수의 배터리의 뱅크전류 등을 모니터링 하여 배터리의 상태를 확인할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 개별 배터리에 대한 내부저항과 온도를 감지하여 배터리를 정확하고 효율적으로 모니터링 할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배티리 모니터링 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 제1 및 제2측정기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 데이터 병합기를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 정상상태 및 비정상상태의 셀전압을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 제1측정부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 모니터링방법을 도시한 흐름도.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 도면을 참조로 하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 제1 및 제2측정기를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 데이터 병합기를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 기지국 타워(120) 내에 배치되는 제1 및 제2측정기(130, 132), 도난 방지기(134), 제1 및 제2온도감지기(136, 138), 데이터 병합기(140)와, 관리센터(150)에 배치되는 서버(152), 표시기(154)와, 서버(152)와 통신하는 제1 및 제2단말기(156, 158)를 포함한다.
주로 원격지에 설치되는 기지국 타워(120)는 다수의 배터리를 포함하는데, 기지국 타워(120)는 정전이 발생한 경우에 다수의 배터리로부터 전원을 공급 받을 수 있다. 또한, 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지로부터 생성되는 전력을 다수의 배터리에 저장한 후 기지국 타워(120)는 다수의 배터리로부터 전원을 공급 받을 수도 있다.
다수의 배터리는 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)로 구성되고, 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2) 각각은 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 포함한다.
도 1에는 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)가 도시되어 있고, 각 뱅크가 4개의 배터리를 포함하는 것이 도시되어 있으나, 다른 실시예에서는 기지국 타워(120)가 더 많은 뱅크를 포함할 수도 있고, 각 뱅크가 더 많거나 더 적은 배터리를 포함할 수도 있다.
제1 및 제2측정기(130, 132)는 각각 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)의 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각의 양극(+) 및 음극(-)에 연결되는데, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각의 셀전압과 직렬 연결된 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 뱅크전류를 주기적으로 또는 특정 시점에 즉시 측정하고, 측정된 셀전압과 뱅크전류를 데이터 병합기(140)로 전달한다.
이를 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2측정기(130, 132)는, 각각 제1전원부(160), 제1측정부(162), 제1변환부(164), 제1제어부(166), 제1통신부(168)를 포함한다.
제1전원부(160)는, 제1제어부(166)의 제어에 따라 제1측정부(162), 제1변환부(164), 제1제어부(166), 제1통신부(168)에 전원전압을 공급한다.
제1측정부(162)는, 제1제어부(166)의 제어에 따라 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)와 이를 포함하는 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)에 전압 또는 전류를 공급하여 셀전압, 셀내부저항 및 뱅크전류를 측정하고, 측정된 아날로그 타입의 셀전압, 셀내부저항 및 뱅크전류를 제1변환부(164)로 전달한다.
그리고, 제1측정부(162)는, 기지국 타워(120)의 실내온도가 기준범위를 벗어난 경우, 제1제어부(166)의 제어에 따라 제2온도 감지기(138)에 전압 또는 전류를 공급하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀온도에 대응되는 아날로그 타입의 전압 또는 전류와 같은 제2온도신호를 측정하여 제1변환부(164)로 전달한다.
제1변환부(164)는, 제1제어부(166)의 제어에 따라 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호의 아날로그 타입을 디지털 타입으로 변환하고, 디지털 타입의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호를 제1제어부(166)로 전달한다.
예를 들어, 제1변환부(164)는, 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter: ADC) 일 수 있다.
제1제어부(166)는, 제1전원부(160), 제1측정부(162), 제1변환부(164), 제1통신부(168)를 제어하고, 디지털 타입의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호를 제1통신부(168)로 전달한다.
제1통신부(168)는, 제1제어부(166)의 제어에 따라 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호를 유무선으로 데이터 병합기(140)로 전달하는데, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 등의 무료 근거리무선통신 모듈일 수 있다.
한편, 데이터 병합기(140)는, 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호로부터 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)의 상태정보를 파악하고, 제1온도 감지기(136)를 이용하여 기지국 타워(120)의 실내온도를 파악하고, 도난 방지기(134)를 이용하여 기지국 타워(120)의 도난여부를 파악한다.
예를 들어, 제1 및 제2온도 감지기(136, 138)는, 각각 온도에 따라 저항이 변하는 서미스터(thermistor)일 수 있으며, 네거티브 또는 포지티브 온도 계수(negative temperature coefficient: NTC, positive temperature coefficient: PTC)를 가질 수 있으며, 인가된 전압 또는 전류에 따른 서미스터의 저항 변화를 측정하여 기지국 타워(120)의 실내온도와 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀온도를 파악할 수 있다.
그리고, 도난 방지기(134)는, 문열림 센서 또는 동작감지 센서일 수 있으며, 구체적으로 CCD 카메라, 플래쉬, 알람 등이 사용될 수 있다.
기지국 타워(120)의 실내온도가 특정 기준을 벗어날 경우 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류, 셀온도 및 실내온도를 주기적으로(예를 들어, 5분) 측정하고, 기지국 타워(120)에 도난이 발생했을 경우 사용자는 직접적으로 또는 간접적으로 기지국 타워(120)의 문제를 해결할 수 있다.
이를 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 데이터 병합기(140)는, 제2전원부(170), 제2통신부(172), 제2제어부(174), 제3통신부(176), 제2측정부(178), 제2변환부(180)를 포함한다.
제2전원부(170)는, 제2제어부(174)의 제어에 따라 제2통신부(172), 제2제어부(174), 제3통신부(176), 제2측정부(178), 제2변환부(180)에 전원전압을 공급한다.
제2통신부(172)는, 제2제어부(174)의 제어에 따라 제1 및 제2측정기(130, 132)의 제1통신부(168)로부터 디지털 타입의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호를 유무선으로 전달받고, 전달받은 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 제2온도신호를 제2제어부(174)로 전달하는데, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 등의 무료 근거리무선통신 모듈일 수 있다.
제2측정부(178)는, 제2제어부(174)의 제어에 따라 제1온도 감지기(136)에 전압 또는 전류를 공급하여 기지국 타워(120)의 실내온도에 대응되는 아날로그 타입의 전압 또는 전류와 같은 제1온도신호를 측정하여 제2변환부(180)로 전달하고, 도난 방지기(134)에 전압 또는 전류를 공급하여 기지국 타워(120)의 도난여부에 대응되는 아날로그 타입의 전압 또는 전류와 같은 도난신호를 측정하여 제2변환부(180)로 전달한다.
제2변환부(180)는, 제2제어부(174)의 제어에 따라 실내온도 및 도난여부에 대응되는 제1온도신호 및 도난신호의 아날로그 타입을 디지털 타입으로 변환하고, 디지털 타입의 제1온도신호 및 도난신호를 제2제어부(174)로 전달한다.
예를 들어, 제2변환부(180)는, 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter: ADC) 일 수 있다.
제2제어부(174)는, 제2전원부(170), 제2통신부(172), 제2제어부(174), 제3통신부(176), 제2측정부(178), 제2변환부(180)를 제어하는데, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 실내온도를 주기적으로 측정한다.
그리고, 제2제어부(174)는, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용되지 않은 경우 1일에 대한 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 산출하고 산출된 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 제3통신부(176)에 전달하고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용된 경우 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 즉시 측정하고 측정된 실시간 셀전압, 실시간 내부저항 및 실시간 뱅크전류를 제3통신부(176)로 전달한다.
또한, 제2제어부(174)는, 실내온도 및 도난여부에 대응되는 디지털 타입의 제1온도신호 및 도난신호를 제3통신부(176)로 전달한다.
한편, 제2제어부(174)는, 실내온도가 특정 기준을 벗어날 경우, 제2온도 감지기(138), 제1 및 제2측정기(130, 132)를 이용하여 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항, 실시간 뱅크전류 및 실시간 셀온도를 주기적으로(예를 들어, 5분) 측정하고, 제1온도감지기(136)를 이용하여 실시간 실내온도를 주기적으로(예를 들어, 5분) 측정할 수 있다.
예를 들어, 실내온도가 특정 기준을 벗어날 경우의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류, 실내온도, 셀온도의 측정의 주기는, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용된 경우의 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류의 측정의 주기보다 짧을 수 있다.
제3통신부(176)는, 제2제어부(174)의 제어에 따라 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 관리센터(150)의 서버(152)로 전달하고, 즉시 측정된 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 관리센터(150)의 서버(152)로 전달하고, 실내온도 및 도난여부에 대응되는 디지털 타입의 제1온도신호 및 도난신호를 관리센터(150)의 서버(152)로 전달하고, 주기적으로 측정된 실시간 셀전압, 실시간 내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 실내온도 및 실시간 셀온도를 관리센터(150)의 서버(152)로 전달하는데, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 등의 무료 근거리무선통신 모듈일 수 있다.
한편, 관리센터(150)의 서버(152)는, 기지국 타워(120)의 데이터 병합기(140)와 유무선으로 통신하여, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용되지 않은 정상상태에서는 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 수신하고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용된 비정상상태에서는 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 주기적으로 수신하고, 실내온도 및 도난여부에 대응되는 디지털 타입의 제1온도신호 및 도난신호를 수신하고, 실내온도가 특정 기준을 벗어날 경우에는 실시간 셀전압, 실시간 내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 실내온도 및 실시간 셀온도를 수신한다.
표시기(154)는, 서버(152)와 유무선으로 통신하여, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류, 평균 실내온도, 실시간 셀전압, 실시간 내부저항, 실시간 뱅크전류 및 실시간 셀온도와 같은 배터리 상태정보와, 실내온도 및 도난여부와 같은 기지국 타워 상태정보를 표시하는데, 표시기(154)는 터치 모니터 일 수 있다.
제1 및 제2단말기(156, 158)는, 서버(152)와 유무선으로 통신하여, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류, 평균 실내온도, 실시간 셀전압, 실시간 내부저항, 실시간 뱅크전류 및 실시간 셀온도와 같은 배터리 상태정보와, 실내온도 및 도난여부와 같은 기지국 타워 상태정보를 표시하는데, 제1 및 제2단말기(156, 158)는 각각 컴퓨터 또는 이동단말기 일 수 있다.
여기서, 서버(152)는, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도와, 실시간 셀전압, 실시간 내부저항, 실시간 뱅크전류 및 실시간 셀온도를 저장할 수 있다.
그리고, 서버(152)는, 실시간 셀전압 또는 실시간 셀전압의 편차, 실시간 뱅크전류 또는 실시간 뱅크전류의 방향을 기준값과 비교하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태를 파악할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각의 셀전압이 기준전압범위 이내이면 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각을 정상상태로 판단하고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각의 셀전압이 기준전압범위를 벗어나면 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각을 비정상상태로 판단할 수 있다.
그리고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각의 셀전압의 편차가 기준편차 미만이면 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 정상상태로 판단하고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀전압의 편차가 기준편차 이상이면 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 비정상상태로 판단할 수 있다.
제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 특성상 충방전이 많아 질수록 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 사이의 셀전압의 편차가 커지는데, 직렬로 연결되어 있는 제1 내지 제n배터리(122, 124, 126, 128) 중 일부 높은 셀전압을 갖는 배터리로 인하여 충전 종지전압에 빨리 도달하게 되어 나머지 배터리가 충전 종지전압에 도달하지 않게 되며, 이는 해당 셀의 설페이션(sulphation)을 더 심화시켜 수명 단축의 원인이 된다.
따라서, 셀전압의 편차가 기준편차 이상이면 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 비정상상태로 판단할 수 있다.
한편, 서버(152)는, 실시간 셀내부저항 또는 실시간 내부저항의 편차를 기준값과 비교하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태를 더 정확하게 파악할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 지속적으로 사용함에 따라, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀내부저항에 편차가 발생하고 이에 따라 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀전압에 편차가 발생할 수 있다.
따라서, 실시간 셀내부저항을 초기 셀내부저항과 비교하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태를 파악할 수 있는데, 예를 들어, 실시간 셀내부저항이 초기 셀내부저항의 20%만큼 증가할 때 용량 저하가 시작되고, 실시간 셀내부저항이 초기 셀내부저항의 30% ~ 50%만큼 증가할 때 용량이 80%로 저하되고, 실시간 셀내부저항이 초기 셀내부저항의 100%만큼 증가할 때 배터리의 복원이 불가능하여 교체가 필요할 수 있다.
여기서, 서버(152)가 셀전압, 셀전압의 편차, 셀내부저항 또는 셀내부저항의 편차를 이용하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 각각을 비정상상태로 판단할 경우, 알람 또는 비상등과 같은 경고수단을 이용하여 사용자에게 비정상상태를 고지할 수 있으며, 사용자는 상대적으로 낮은 전류로 장시간 충전하는 저전류 충전이나 부동충전(floating charge)의 전압보다 조금 높은 정전압으로 장시간 충전하는 균등충전(equalizing charge)을 실시하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)이 균일한 상태를 갖도록 할 수 있다.
또한, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 뱅크전류의 방향이 기준방향과 동일하면 기지국 타워(120)가 가동상태인 것으로 판단하고, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 뱅크전류의 방향이 기준방향과 상이하면 기지국 타워(120)가 정전상태인 것으로 판단할 수 있다.
뱅크전류가 방전 시 전류가 흐르는 방향과 동일한 방향으로 흐른다는 것은 기지국 타워(120)가 가동 중인 것을 의미하므로, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 뱅크전류의 방향이 기준방향과 동일하면 기지국 타워(120)가 가동상태인 것으로 판단할 수 있고, 뱅크전류가 방전 시 전류가 흐르는 방향과 동일한 방향으로 흐른다는 것은 기지국 타워(120)가 정전상태인 것을 의미하므로, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 뱅크전류의 방향이 기준방향과 상이하면 기지국 타워(120)가 정전상태인 것으로 판단할 수 있다.
뱅크전류의 방향을 감지하기 위하여, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은 전류센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 전류센서는 제1 및 제2측정기(130, 132)에 내장될 수도 있다.
도 2에서는 제1측정부(162), 제1변환부(164), 제1통신부(168)가 제1제어부(166)와 별도로 구성되는 것으로 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 1측정부(162), 제1변환부(164), 제1통신부(168)가 제1제어부(166)에 내장될 수도 있다.
그리고, 도 3에서는 제2통신부(172), 제3통신부(176), 제2측정부(178), 제2변환부(180)가 제2제어부(174)와 별도로 구성되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 제2통신부(172), 제3통신부(176), 제2측정부(178), 제2변환부(180)가 제2제어부(174)에 내장될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템이 셀전압 또는 셀전압의 편차를 이용하여 배터리의 상태를 판단하는 경우를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 정상상태 및 비정상상태의 셀전압을 도시한 도면으로, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 공칭전압(nominal voltage) 2V의 제1 내지 제24배터리를 충전할 경우, 각 배터리의 충전 종지전압은 2.5V, 제1 내지 제24배터리의 충전 종지전압은 60V로 설정된 충전기를 사용할 수 있으며, 제1 내지 제24배터리의 셀전압이 충전 종지전압에 도달하면, 바로 충전기를 정지시키거나 1 내지 2시간 정도 더 충전하고 정지시킬 수 있다.
제1 내지 제24배터리의 화학적 특성상 충방전 중에 제1 내지 제24배터리 사이에 셀전압의 편차가 발생한다.
제1 내지 제24배터리는 직렬로 연결되어 있기 때문에, 충전 중 셀전압이 상대적으로 높은 일부 배터리의 충전 종지전압에 빨리 도달하게 되고, 나머지 배터리는 충전 종지전압으로 충전되지 못하는 충전 부족상태가 발생하며, 이러한 제1 내지 제24배터리의 상태는 셀전압 또는 셀전압의 편차로 모니터링 할 수 있다.
예를 들어, 기준전압범위를 2.60V 내지 2.70V로 설정하고 기준편차를 0.10V로 설정한 충전기를 사용할 경우, 도 4a에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제24배터리 각각의 셀전압은 2.62V 내지 2.68V로 측정되어 기준전압범위 이내의 값을 갖고, 제1 내지 제24배터리의 셀전압의 편차는 0.06V로 측정되어 기준편차 미만의 값을 갖는 경우에는, 제1 내지 제24배터리를 정상상태로 판단할 수 있다.
그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제24배터리 각각의 셀전압은 2.49V 내지 2.73V로 측정되어 기준전압범위를 벗어난 값을 갖고, 제1 내지 제24배터리의 셀전압의 편차는 0.24V로 측정되어 기준편차 이상의 값을 갖는 경우에는, 제1 내지 제24배터리를 비정상상태로 판단할 수 있으며, 사용자는 비정상상태인 제1 내지 제24배터리의 상태정보에 따라 저전류 충전이나 균등충전을 실시하여 제1 내지 제24배터리가 균일한 상태를 갖도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 셀내부저항 측정을 위한 제1측정부의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 제1측정부를 도시한 도면으로, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)에 연결되는 제1측정부(162)는, 전류증폭부(182), 싸인파생성부(184), 전압증폭부(186), 잡음제거부(188), 평균측정부(190)를 포함한다.
싸인파생성부(184)는 셀내부저항 측정을 위한 싸인파(sine wave)를 생성하여 전류증폭부(182)에 전달하고, 전류증폭부(182)는 싸인파의 전류를 증폭하고 전압을 수정하여 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)로 인가한다.
전압증폭부(186)는 싸인파 인가에 의한 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 출력전압을 증폭하여 잡음제거부(188)로 전달한다.
잡음제거부(188)는 출력전압으로부터 잡음(noise)을 제거하여 평균측정부(190)로 전달한다.
평균측정부(190)는 잡음이 제거된 출력전압의 평균을 측정하여 셀내부저항을 산출하고, 산출된 셀내부저항을 제1변환부(164)로 전달한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템의 모니터링방법을 도시한 흐름도로서, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 제1 및 제2뱅크(BK1, BK2)의 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)에 대한 실시간 감시를 시작한다(st10).
이후, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 제1 및 제2측정기(130, 132)를 이용하여 주기적으로 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 셀전압, 셀내부저항 및 뱅크전류를 주기적으로 측정하고(st12), 제1온도감지기(136)를 이용하여 기지국 타워(120)의 실내온도를 주기적으로 측정한다.
이후, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 사용여부를 판단한다(st14).
예를 들어, 정상상태에서는 기지국 타워(120)가 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128) 대신 전력선 등을 통하여 공급되는 주전원을 이용하고, 정전 등과 같은 비정상상태에서는 기지국 타워(120)가 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 전원을 이용한다.
이후, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용되지 않은 경우, 1일에 대한 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 산출하고(st16), 산출된 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 저장한다(st18).
예를 들어, 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도는 서버(152)의 저장부에 저장될 수 있다.
한편, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)가 사용된 경우, 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 즉시 측정하고(st20), 측정된 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 저장한다(st22).
예를 들어, 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류는 서버(152)의 저장부에 저장될 수 있다.
이후, 기지국 타워(120)의 실내온도가 특정 기준온도범위를 초과여부를 판단한다(st24).
이후, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 기지국 타워(120)의 실내온도가 특정 기준온도범위를 초과하지 않을 경우, 1일에 대한 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 산출하고(st16), 산출된 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 저장한다(st18).
한편, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 기지국 타워(120)의 실내온도가 특정 기준온도범위를 초과한 경우, 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 실내온도 및 실시간 셀온도를 즉시 측정하고(st26), 측정된 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 실내온도 및 실시간 셀온도를 저장한다(st28).
이후, 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템(110)은, 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류, 평균 실내온도, 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 셀온도와 같은 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태정보와, 실시간 실내온도, 도난여부와 같은 기지국 타워(120)의 상태정보를 표시한다(st30).
예를 들어, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태정보와 기지국 타워(120)의 상태정보는 관리센터(150)의 표시기(154), 제1 또는 제2단말기(156, 158)를 통하여 표시할 수 있다.
사용자는, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 상태정보로부터, 정전 등에 대한 정보, 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)의 수명 등에 대한 정보를 저장 또는 검색할 수 있으며, 인터넷을 활용하여 전 세계 어디서나 실시간으로 기지국 타워(120)의 제1 내지 제4배터리(122, 124, 126, 128)를 확인하고 관리할 수 있다.
그리고, 사용자는, 기지국 타워(120)의 실내온도가 특정 기준온도범위를 벗어나거나, 기지국 타워(120)에 도난이 발생했을 경우, 직접적으로 또는 간접적으로 기지국 타워(120)의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 사용자는, 기지국 타워용 모니터링 시스템(110)을 배터리 재생 시스템과 연동시켜, 설페이션과 같이 열화된 배터리를 재생, 복원 및 관리할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템에 의하면, 배터리의 동작 시 셀전압, 셀내부저항, 뱅크전류 및 셀온도를 기준으로 기지국 타워의 정전, 배터리의 사용 여부를 판단할 수 있으며, 배터리가 사용되지 않은 경우에는 1일의 평균 셀전압, 평균 셀내부저항, 평균 뱅크전류 및 평균 실내온도를 산출하여 저장하고, 배터리가 사용되는 경우에는 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항 및 실시간 뱅크전류를 즉시 측정하여 저장한다.
그리고, 기지국 타워의 실내온도가 기준온도범위를 초과할 경우, 실시간 셀전압, 실시간 셀내부저항, 실시간 뱅크전류, 실시간 셀온도 및 실시간 실내온도를 주기적으로 측정하여 저장한다.
또한, 사용자는 배터리의 상태정보에 따라 배터리 또는 기지국 타워를 관리함으로써, 배터리 및 기지국 타워의 상태에 대한 모니터링의 정밀도가 개선되고 배터리의 사용효율이 향상된다.
110: 배터리 모니터링 시스템 120: 기지국 타워
122, 124, 126, 128: 제1 내지 제4배터리
130, 132: 제1 및 제2측정기 134: 도난 방지기
136, 138: 제1 및 제2온도 방지기 140: 데이터 병합기
150: 관리센터 152: 서버
154: 표시기 156, 158: 제1 및 제2단말기

Claims (6)

  1. 기지국 타워의 뱅크의 다수의 배터리 각각에 연결되고, 셀전압, 셀내부저항, 셀온도 및 뱅크전류를 측정하는 다수의 측정기와;
    상기 다수의 배터리의 도난여부를 감지하는 도난 방지기와;
    상기 기지국 타워의 실내온도를 감지하는 제1온도 감지기와;
    상기 다수의 배터리의 상기 셀온도를 감지하는 제2온도 감지기와;
    상기 다수의 측정기, 상기 도난 방지기 및 상기 온도 감지기를 제어하고, 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 데이터 병합기와;
    상기 데이터 병합기로부터 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 수신하는 서버와;
    상기 서버에 연결되어 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도, 상기 뱅크전류, 상기 도난여부 및 상기 실내온도를 표시하는 표시기 및 다수의 단말기
    를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도난 방지기는, CCD 카메라, 플래쉬, 알람 중 적어도 하나를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 측정기는, 각각
    전원전압을 공급하는 제1전원부와;
    상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 측정하는 제1측정부와;
    아날로그 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 디지털 타입으로 변환하는 제1변환부와;
    디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 수신하는 제1제어부와;
    디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 유무선으로 상기 데이터 병합기로 전달하는 제1통신부
    를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 병합기는,
    전원전압을 공급하는 제2전원부와;
    상기 다수의 측정기로부터 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류를 유무선으로 전달받는 제2통신부와;
    상기 실내온도 및 상기 도난여부에 대응되는 온도신호 및 도난신호를 측정하는 제2측정부와;
    아날로그 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 디지털 타입으로 변환하는 제2변환부와;
    디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류와, 디지털 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 수신하는 제2제어부와;
    디지털 타입의 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 셀온도 및 상기 뱅크전류와, 디지털 타입의 상기 온도신호 및 상기 도난신호를 유무선으로 상기 서버로 전달하는 제3통신부
    를 포함하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 배터리가 사용되지 않은 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 뱅크전류 및 상기 실내온도의 1일에 대한 평균값을 산출하여 상기 서버로 전달하고,
    상기 다수의 배터리가 사용된 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 다수의 측정기를 이용하여 상기 셀전압, 상기 셀내부저항 및 상기 뱅크전류를 즉시 측정하여 상기 서버로 전달하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내온도가 기준온도범위를 초과하지 않을 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 셀전압, 상기 셀내부저항, 상기 뱅크전류 및 상기 실내온도의 1일에 대한 평균값을 산출하여 상기 서버로 전달하고,
    상기 실내온도가 상기 기준온도범위를 초과할 경우, 상기 데이터 병합기는 상기 다수의 측정기를 이용하여 상기 셀전압, 상기 셀내부저항 및 상기 뱅크전류를 주기적으로 측정하고, 상기 제1 및 제2온도 감지기를 이용하여 상기 셀온도 및 상기 실내온도를 주기적으로 측정하여 상기 서버로 전달하는 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템.
KR1020170078464A 2016-06-28 2017-06-21 기지국 타워용 배터리 모니터링 시스템 KR101949290B1 (ko)

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