KR101178109B1 - A integration management device for lead storage battery - Google Patents

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KR101178109B1
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김한주
육영재
정환명
홍경미
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(주) 퓨리켐
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Abstract

PURPOSE: A lead storage battery management device is provided to reduce costs due to waste disposal by recycling a waste lead storage battery to 80% level of a new lead storage battery. CONSTITUTION: A power source(10) supplies AC power. A DC power supply unit(20) generates voltage higher than the voltage of a lead storage battery. A capacitor bank(30) stores the power from the DC power supply unit. A switch part(40) includes a first switch(41) and a second switch(42). A voltage detection unit(50) detects the voltage of the lead storage battery. A display unit(60) displays the condition of the lead storage battery. An input unit(70) inputs a charging voltage value of the lead storage battery according to the condition of the lead storage battery.

Description

납축전지 통합관리장치{A INTEGRATION MANAGEMENT DEVICE FOR LEAD STORAGE BATTERY}Lead-acid battery integrated management device {A INTEGRATION MANAGEMENT DEVICE FOR LEAD STORAGE BATTERY}

본 발명은 납축전지 성능 저하 원인인 전극 상의 황산납(PbSO4) 피막을 측정한 후에 그 측정된 값에 따라 납축전지를 폐기처분할 것인지 아니면 성능을 강화시켜 재생할 것인지에 대해 판단을 하고, 성능 강화가 필요한 경우, 펄스파워를 이용하여 전극 상의 황산납(PbSO4) 피막을 제거함으로써 납축전지의 재생을 가능케 하는 충전, 방전, 진단 또는 재생 기능(성능 강화) 중 선택되는 어느 2종 이상의 기능을 혼합한 복합기능을 갖는 납축전지 통합관리장치에 관한 것이다.
According to the present invention, after determining a lead sulfate (PbSO 4 ) film on the electrode, which is the cause of deterioration of lead acid battery performance, it is determined whether to dispose of the lead acid battery according to the measured value or to regenerate it by enhancing the performance. If necessary, a pulse power may be used to remove the lead sulfate (PbSO 4 ) film on the electrode to mix any two or more of the functions selected from the charging, discharging, diagnostic or regeneration functions (enhanced performance) to enable regeneration of lead acid batteries. It relates to a lead acid battery integrated management device having a complex function.

납축전지는 방전시 양극과 음극 판에서 황산염이 생성되고, 충전시 황산염이 제거되게 된다.In lead-acid batteries, sulphates are formed in the positive and negative plates during discharge, and sulphates are removed during charging.

그러나 방전 후 방치하거나 또는 불충분한 충전을 하는 경우, 충전 후에 장기 보관할 경우에 황산염이 극판에 생성되며 그 부분만큼 전기적으로 극 판 역할을 못하여 성능 발현이 제대로 이루어지지 않아 납축전지를 폐기하게 된다.However, when left after discharge or insufficient charging, sulfate is formed on the plate when stored for a long time after charging, and the lead acid battery is discarded because its performance is not properly achieved due to the portion of the plate being electrically electrically.

상기 황산염은 전기적으로 개선 가능한 황산염(sulfation)일 경우 soft sulfation 이라 하고, 전기적으로 개선 또는 제거가 안 되는 수준의 황산염을 hard sulfation 이라 하며, hard sulfation인 경우에는 약품 투입을 하여야 한다.The sulphate is called soft sulfation if the sulfate can be electrically improved, and the sulfate that cannot be improved or removed is called hard sulfation, and in the case of hard sulfation, the chemicals should be injected.

그러나 약품 투입에 의한 경우에는 일시적으로 회복하는 것에 지나지 않으며 전극 전해질의 비중을 과도히 상승시키거나 전극 표면을 손상하며 납축전지 자체의 수명 복구가 어렵다는 문제가 있다.
However, in the case of chemical injection, it is only a temporary recovery, there is a problem that excessively increase the specific gravity of the electrode electrolyte or damage the surface of the electrode, it is difficult to recover the life of the lead acid battery itself.

현재 전극에 생성되는 황산 막을 제거하기 위한 연구는 다양하게 진행되고 있으며, 그 예로써 대한민국등록특허 10-0000333(등록일자 2000년01월15일), 대한민국등록특허 10-0067384(등록일자 2009년06월25일)에 납축전지 재생을 위한 전해액 제조 및 투입에 관한 기술이 개시된 바 있고, 유사한 목적으로 납축전지 성능 강화를 위한 발명으로서, 대한민국등록특허 10-0117175(등록일자 2010년11월03일)와 일본등록특허 JP-P-00315069(등록일자 2002년09월24일)에 전기화학적인 방법을 통한 황산막 제거와 관련된 기술이 개시된 바 있다.
Currently, researches for removing the sulfuric acid film formed on the electrode have been conducted in various ways. On the 25th) has been disclosed a technology for manufacturing and input electrolyte for regenerating lead acid battery, and as an invention for enhancing the performance of the lead acid battery for a similar purpose, Korea Patent Registration 10-0117175 (Registration date November 03, 2010) And Japanese Patent JP-P-00315069 (registered date September 24, 2002) disclose a technique related to the removal of sulfate film by an electrochemical method.

그러나, 상기 등록특허들에서 개시된 기술들은 전해액을 이용하여 황산납을 제거하기 때문에 용액을 주기적으로 투입해줘야 하는 번거로움뿐만 아니라 전극 하부에 낙하하고 있던 황산납 피막이 점차 용액 중에 환원되어 비중이 과도하게 상승 하고, 전극표면을 손상시키거나 또는 전극 전체를 파괴하여 오히려 납축전지 자체의 수명을 짧게 하여 재생효과를 일시적으로만 볼 수 있다는 문제가 있다.However, since the techniques disclosed in the above patents remove lead sulfate by using an electrolyte solution, not only the trouble of periodically adding a solution, but also the lead sulfate film falling on the lower part of the electrode is gradually reduced in the solution, resulting in excessively high specific gravity. In addition, there is a problem that the regeneration effect can only be seen temporarily by damaging the surface of the electrode or by destroying the entire electrode to shorten the life of the lead acid battery itself.

한편, 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 전기 화학적인 분해 방식에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 내용으로는 전극 표면에 강한 전압이나 전류를 가해줌으로써 전극 내부 또는 표면에 형성되어 저항체로 작용하는 황산염 피막을 황산 이온 및 납 이온으로 이온화시킴으로써, 납축전지 성능을 개선하고자 하는 것이다.On the other hand, researches on electrochemical decomposition methods have been actively conducted to compensate for the above problems, and the contents include sulfates formed on the inside or the surface of the electrode by applying a strong voltage or current to the surface of the electrode and acting as a resistor. By ionizing the film with sulfate ions and lead ions, it is intended to improve lead acid battery performance.

그러나 이 전기 화학적인 분해방식은 앞서 언급한 전해액 투입방식에 비해 그 효과가 장기적이지만 재생되지 않는 현상이 발생함에 따라 산업상 이용가능성이 떨어지기 때문에 기술의 신뢰성에 문제가 있다.However, this electrochemical decomposition method has a long-term effect compared to the above-mentioned electrolyte input method, but there is a problem in the reliability of the technology because the industrial applicability decreases due to non-regeneration phenomenon.

이 기술의 신뢰성 문제는 폐 납축전지의 상태를 고려하지 않고 재생함에 따른 것으로, 폐 납축전지의 성능 저하에는 전극 반응의 열화 증발에 의한 전해액 부족, 전극 파괴, 황산염 피막 생성에 의한 것 등이 있다. 전체 요인의 약 75%를 자치하는 요인은 황산염 피막 생성에 의한 것으로 황산염 피막 상태에 따라 soft 상태와 hard 상태로 나눠지는데 전기화학적으로 성능 개선이 가능한 범위는 soft 한 상태로 보며, 이를 장치를 이용해 성능 개선이 가능한 납축전지를 선별하여 성능 개선 작업을 통해야만 신뢰성 있는 재생효과를 확인할 수 있다.
The reliability problem of this technology is due to the regeneration without considering the state of the waste lead acid battery. The degradation of the waste lead acid battery includes the lack of electrolyte due to the evaporation of electrode reaction, the electrode breakdown, and the formation of the sulfate film. About 75% of all factors are due to the production of sulfate film, which is divided into soft state and hard state according to the state of sulphate coating. The range that can be improved electrochemically is considered to be soft state. Only lead-acid batteries that can be improved are selected and performance can be checked for reliable regeneration effects.

대한민국등록특허 10-0000333(등록일자 2000년01월15일)Republic of Korea Patent Registration 10-0000333 (Registration date January 15, 2000) 대한민국등록특허 10-0067384(등록일자 2009년06월25일)Republic of Korea Patent Registration 10-0067384 (Registration date June 25, 2009) 대한민국등록특허 10-0117175(등록일자 2010년11월03일)Republic of Korea Patent Registration 10-0117175 (Registration date November 03, 2010) 일본등록특허 JP-P-00315069(등록일자 2002년09월24일)Japanese Patent JP-P-00315069 (Registration date September 24, 2002)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 납축전지의 성능 저하 원인으로 작용하는 전극 상의 황산납(PbSO4) 피막을 측정하여, 그 측정된 값에 따라 납축전지의 성능 개선 여부를 가늠할 수 있도록 하여, 성능 개선이 필요한 경우, 펄스파워를 이용하여 황산납(PbSO4) 피막을 이온 상태(Pb2 +, SO4 2 -)로 되돌려 용해시켜 제거함으로써 납축전지의 성능 개선할 수 있는 충전, 방전, 진단, 재생 기능(성능 강화 기능) 및 복합기능을 갖는 납축전지 통합관리장치를 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
In order to solve the above problem, the present invention is to measure the lead sulfate (PbSO 4 ) film on the electrode that acts as a cause of the performance degradation of the lead acid battery, so that it is possible to determine whether to improve the performance of the lead acid battery according to the measured value performance when improvements are needed, the lead sulfate (PbSO 4) coating using pulsed power ions (Pb 2 +, SO 4 2 -) charge to improve the performance of lead-acid battery by returning removed by dissolving with the discharge, It is an object of the present invention to provide a lead acid battery integrated management device having a diagnosis, a regeneration function (performance enhancement function) and a complex function.

상기의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 교류 전원을 공급하는 전원부;와,The present invention provides a power supply unit for supplying AC power;

상기 전원부로부터 교류 전원을 공급받아 납축전지의 전압보다 높은 3V ~ 23V 전압을 발생시키는 직류전원공급부;와,A DC power supply unit receiving AC power from the power supply unit and generating a 3V to 23V voltage higher than that of a lead acid battery;

상기 직류전원공급부로부터 출력된 전력을 저장하는 커패시터 뱅크;와,A capacitor bank for storing power output from the DC power supply;

상기 커패시터 뱅크와 납축전지를 연결하는 회로 선의 일정 지점에 설치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제1스위치와, 상기 제1스위치 후단에서 분리되는 회로선의 일정 지점에서부터 전류제어부까지 연결되는 어느 일정 지점에 위치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제2스위치를 포함하는 스위치부;와,Installed at a certain point of the circuit line connecting the capacitor bank and the lead acid battery, the first switch having a switching function of the circuit during charging and discharging, and which is connected to a current control unit from a certain point of the circuit line separated from the rear end of the first switch A switch unit disposed at a predetermined point and including a second switch having a switching function of a circuit during charging and discharging;

상기 납축전지의 전압을 감지하는 전압감지부;와,A voltage sensing unit sensing a voltage of the lead acid battery;

상기 전압감지부에 의해 감지된 전압에 따른 납축전지의 상태를 표시하는 디스플레이부와,A display unit displaying a state of a lead acid battery according to a voltage sensed by the voltage sensing unit;

상기 디스플레이부에 표시된 납축전지의 상태에 따라 충전, 방전, 진단, 재생, 복합모드별로 납축전지의 충전전압 값을 입력할 수 있는 입력부와,An input unit for inputting a charge voltage value of a lead acid battery for each of charging, discharging, diagnosing, regenerating, and complex modes according to the state of the lead acid battery displayed on the display unit;

상기 입력부를 통해 입력된 값에 따라 D/A 컨버터 전류제어부를 통해 전류기준 값을 발생시키고, 동작모드의 실행에 따른 납축전지의 전압, 전류 등의 상태를 표시하도록 하는 제어부와,A control unit for generating a current reference value through a D / A converter current control unit according to the value input through the input unit, and displaying a state of a voltage, current, etc. of a lead acid battery according to execution of an operation mode;

상기 제어부로부터 입력받은 전류기준 값에 따라 납축전지의 전류를 제어함으로써 충전모드, 방전모드, 진단모드, 재생모드 중 어느 하나를 선택적으로 하여 단일모드로 동작하거나, 또는 각각의 모드를 순환하도록 하는 복합모드로 동작하도록 하는 전류제어부;와,By controlling the current of the lead-acid battery according to the current reference value received from the control unit to select any one of the charging mode, discharge mode, diagnostic mode, regeneration mode to operate in a single mode or to circulate each mode A current control unit configured to operate in a mode;

충?방전시 전류의 역류를 방지하기 위한 제1다이오드와 제2다이오드를 포함하는 다이오드부;를 포함하여 이루어지는 납축전지 통합관리장치를 주요 기술적 구성으로 한다.
The lead-acid battery integrated management device comprising a; and a diode unit comprising a first diode and a second diode to prevent the reverse flow of current during charging and discharging.

납축전지는 승용차부터 골프 카트에 이르는 동력기계의 필수장치로 축전지 중에 가장 널리 사용되고 있으며, 그와 동시에 폐기되는 양도 상당하다.Lead acid batteries are the most widely used among storage batteries as essential equipment for power machines ranging from cars to golf carts.

구체적으로 국내에서만 연간 3,000 만개의 폐 납축전지가 버려지고 있으며, 이에 상응하여 매년 사용량이 늘어가는 추세이다.Specifically, 30 million waste lead-acid batteries are thrown away annually in Korea alone, and accordingly, their usage is increasing every year.

특히, 자동차 등에 사용되는 납축전지는 대부분 2~3년 사용 후 성능 저하로 인해 폐기 처분되기 때문에 경제적 면 외에 환경적으로 많은 문제가 되고 있으며, 이와 같은 문제를 해결하고자 자원으로의 재활용을 위해 납을 분해하여 원자재로 재생산하기도 하나, 이와 같은 방법을 따르는 데에는 많은 에너지, 시간 및 비용을 필요로 한다는 문제가 있다.In particular, lead-acid batteries used in automobiles are disposed of due to deterioration in performance after 2 to 3 years of use, resulting in environmental problems as well as economics. To solve such problems, lead-acid batteries are used for recycling to resources. Although it is decomposed and reproduced as raw materials, there is a problem that following such a method requires a lot of energy, time, and cost.

현 사안에 대해, 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치는 폐 납축전지를 신제품의 80% 수준까지 재생하여 사용기간을 연장함으로써 재생산에 따른 비용절감과 폐기 처분에 따른 비용절감 효과를 가짐으로써 매우 경제적이며,For the current issue, the lead acid battery integrated management device according to the present invention is very economical by reducing the cost of regeneration and the disposal cost by reusing the lead acid battery to 80% of new products and extending the service life. ,

또한 폐기물인 폐 납축전지의 발생량을 줄여줌으로써 환경오염 개선의 효과를 갖는다.In addition, by reducing the amount of waste lead acid battery waste, it has the effect of improving the environmental pollution.

그리고 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치는 충전기능, 방전기능, 진단기능, 재생기능 및 상기 각각의 기능을 모두 수행하는 복합기능의 5가지 기능을 포함하고 있어, 황산염 피막 상태에 따라 성능 강화가 가능한 배터리를 선별한 다음에 성능을 강화시킴으로써 성능에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 복구된 충전장치의 상태를 바로 확인할 수 있는 통합형 장치라는 장점을 갖는다.In addition, the lead acid battery integrated management apparatus according to the present invention includes five functions of a charging function, a discharge function, a diagnosis function, a regeneration function, and a combination function that performs all of the above functions, thereby improving performance according to the sulfate coating state. By selecting the possible battery and then enhancing the performance, it is possible to increase the reliability of the performance and has the advantage of being an integrated device that can immediately check the state of the restored charging device.

도 1은 펄스파워를 이용해 황산납 피막을 제거하는 반응을 도시한 모식도.
도 2(a, b)는 펄스파워 발생원리를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치의 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치가 충전모드일 경우의 전류 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치가 방전모드일 경우의 전류 흐름을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치의 전류제어부의 구성을 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치를 통한 폐 납축전지의 성능 강화 전후의 방전 그래프.1 is a schematic diagram showing a reaction for removing a lead sulfate film using pulse power.
2 (a, b) is a diagram showing the principle of pulse power generation
Figure 3 is a block diagram of a lead acid battery integrated management device according to the present invention.
Figure 4 is a view showing the current flow when the lead acid battery integrated management device according to the present invention in the charging mode.
5 is a view showing a current flow when the lead acid battery integrated management device according to the present invention in the discharge mode.
6 is a view showing the configuration of the current control unit of the lead acid battery integrated management apparatus according to the present invention.
7 is a discharge graph before and after reinforcing the performance of the waste lead acid battery through the integrated lead acid battery management device according to the present invention.

상기의 기술 구성을 도면과 함께 구체적으로 살펴보고자 한다.
The above technical configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 펄스파워를 이용한 황산납 피막 제거반응을 도시한 모식도로서, 납축전지의 방전에 대한 산화환원반응은 다음과 같다.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a lead sulfate film removal reaction using pulse power. The redox reaction to discharge of a lead acid battery is as follows.

Cathode : PbO2 + SO4 2 - + 4H+ + 2e- ↔ PbSO4 + 2H2O E0= 1.70V Cathode: PbO 2 + SO 4 2 - + 4H + + 2e - ↔ PbSO 4 + 2H 2 OE 0 = 1.70V

Anode : Pb + SO4 2 - ↔ PbSO4 + 2e- E0=-0.355V
Anode: Pb + SO 4 2 - ↔ PbSO 4 + 2e - E 0 = -0.355V

상기 산화환원반응에서와 같이, 납축전지에서 방전시 양극판과 음극판에서 황산염이 생성되며, 반대로 충전시 황산염이 제거된다.As in the redox reaction, sulfate is generated in the positive electrode plate and the negative electrode plate when discharged from the lead acid battery, and the sulfate is removed during charging.

그러나 방전 후 방치하거나 또는 불충분한 충전을 하게 될 경우, 충전 후에 장기 보관에 따른 자연방전이 발생함에 따라 황산염이 극판에 생성되며, 이때 황산염이 생성된 극판이 차지하는 부분만큼은 전기적으로 극판 역할을 못하기 때문에 전체적으로 납축전지의 성능을 제대로 발휘할 수 없게 된다.
However, if left uncharged or insufficiently charged after discharge, sulphate is formed on the plate as a natural discharge occurs after long-term storage after charge, and at this time, the portion of the plate formed by sulphate does not function as an electrode plate. Therefore, the performance of the lead acid battery as a whole cannot be exhibited properly.

따라서, 납축전지의 성능이 제대로 발휘될 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 강력한 펄스파워를 이용할 경우 전극표면에 생성된 황산납이 이온화(Pb2 +, SO4 2 -)되어 납이온(Pb2+)이 본래 전극 상태의 납(Pb)으로 안정화되고, 황산이온(SO4 2-)은 전해질 상태로 되돌아갈 수 있게 된다. 이때 펄스파워는 100Hz ~ 990Hz의 범위 내에서 사용하게 되며, 상기 펄스파워가 100Hz 미만인 경우에는 황산납 피막이 제대로 제거되지 않기 때문에 납축전지의 성능 개선 기능이 떨어지므로, 상기 펄스파워는 100Hz ~ 990Hz의 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, as a method for properly exhibiting the performance of a lead acid battery, when a strong pulse power is used, lead sulfate generated on the surface of the electrode is ionized (Pb 2 + , SO 4 2 − ) to lead ions (Pb 2+ ). It stabilizes with lead (Pb) of the original electrode state, and the sulfate ion (SO 4 2- ) can be returned to the electrolyte state. At this time, the pulse power is used in the range of 100Hz to 990Hz, and if the pulse power is less than 100Hz, since the lead sulfate film is not properly removed, the performance improvement function of the lead acid battery is reduced, so the pulse power is in the range of 100Hz to 990Hz. It is preferable to use within.

상기 펄스파워의 발생 원리를 도 2에 도시된 내용에 기초하여 살펴보고자 한다. 도 2(a)에 도시하고 있는 바와 같이, 정전용량 C인 콘덴서를 직류 고전압 전원에 의하여 전압 V로 충전하면 콘덴서에는 CV2/2의 정전 에너지가 축적된다. 보통 직류 고전압 전원의 출력 전류는 그다지 크지 않으므로 큰 에너지를 축적하는 데는 시간이 꽤 걸린다. 콘덴서의 전압이 V로 되었을 때 스위치 S를 닫으면 저항 R이 작은 경우에는 R을 통해서 순간적으로 큰 전류가 흘러 R의 단자 간에 펄스파워가 발생하게 된다. 즉, 스위치 S를 닫음으로써 순간적으로 큰 전력이 발생하게 되는 것이다.The generation principle of the pulse power will be described based on the contents shown in FIG. 2. As shown in Fig. 2A, when the capacitor C, which is the capacitance C, is charged to the voltage V by the DC high voltage power supply, the capacitor has a static energy of CV2 / 2. Usually, the output current of a DC high voltage power supply is not so large, and it takes quite a while to accumulate large energy. If the switch S is closed when the voltage of the capacitor reaches V, when the resistance R is small, a large current flows instantaneously through R to generate pulse power between the terminals of R. In other words, by closing the switch S, a large amount of power is instantaneously generated.

이를 단순화시킨 도 2(b)에 따르면, 전력 P0로 τ0초 걸려 충전한 에너지가 τ초간(τ0 >>τ)에 전부 방출된다고 할 경우, 그때의 발생 전력의 평균값 P는 P=P0τ0/τ가 된다. 따라서 발생 전력은 충전 전력의 시간적 압축에 의해 얻어진다고 말할 수 있으며, 이렇게 해서 펄스화된 전력을 펄스파워(Pulsed Power)라 한다.
According to FIG. 2 (b) which simplifies this, when the energy charged by τ 0 seconds with the power P 0 is completely released in τ seconds (τ 0 >> τ), the average value P of generated power at that time is P = P 0 τ 0 / τ. Therefore, it can be said that the generated power is obtained by temporal compression of the charging power, and thus the pulsed power is referred to as pulsed power.

이하, 본 발명의 전극 상의 황산납(PbSO4) 피막을 측정한 후, 그 측정값에 따라 납축전지의 성능 개선이 가능한 납축전지 통합관리장치의 구체적인 내용에 대해 살펴보고자 한다.
Hereinafter, after measuring the lead sulfate (PbSO 4 ) film on the electrode of the present invention, the specific content of the lead acid battery integrated management device that can improve the performance of the lead acid battery according to the measured value.

본 발명의 납축전지 통합관리장치는 황산납(PbSO4) 피막의 측정 값에 따라 납축전지를 폐기처분할 것인지 성능을 개선하여 재생할 것인지 여부를 판단할 수 있으며, 그 기준 값은 전극 고유의 OCV의 값은 10.5V이고, 전극 내부의 DC 임피던스 값은 50mΩ이다.The lead acid battery integrated management device of the present invention can determine whether to dispose of the lead acid battery or to improve the performance according to the measured value of the lead sulfate (PbSO 4 ) film, the reference value of the electrode-specific OCV The value is 10.5V and the DC impedance value inside the electrode is 50mΩ.

즉, 납축전지 통합관리장치의 디스플레이부에서 확인되는 납축전지의 상태가 전극 고유의 OCV의 값이 11.5V 이상이거나 전극 내부 DC 임피던스 값이 3mΩ 이하의 경우에는 'Good'으로, 별도의 성능 개선이 필요하지 않고,That is, when the state of the lead acid battery confirmed by the display unit of the lead acid battery integrated management device is 11.5V or more, or the internal DC impedance value of the electrode is 3mΩ or less, it is 'Good'. Not needed,

전극 고유의 OCV의 값이 10.5V 이하이거나 전극 내부 DC 임피던스 값이 50mΩ 이상의 경우에는 'Bad'로서 별도의 재생과정을 거치지 않고 폐기처분하며,If the inherent OCV value is less than 10.5V or the internal DC impedance value is more than 50mΩ, it is disposed as 'Bad' without separate regeneration process.

전극 고유의 OCV의 값이 11.5 ~ 10.5V 이거나 DC 임피던스 값이 3 ~ 50mΩ인 경우에는 'Recycle'로 표시되어 펄스파워에 의한 성능 개선과정을 거치게 된다.
If the value of the inherent OCV is 11.5 ~ 10.5V or the DC impedance value is 3 ~ 50mΩ, it is displayed as 'Recycle' to improve the performance by pulse power.

상기 전극 상의 황산납(PbSO4) 피막 측정값에 따른 충전모드, 방전모드, 진단모드, 재생모드 중 어느 하나를 선택적으로 하여 단일모드로 동작하거나, 또는 각각의 모드를 순환하도록 하는 복합모드를 수행하기 위한, 납축전지 통합관리장치의 기술 구성은 도 3에 도시된 바와 같이,Select one of the charging mode, the discharge mode, the diagnostic mode, and the regeneration mode according to the lead sulfate (PbSO 4 ) film measurement value on the electrode to operate in a single mode or to perform a combined mode to circulate each mode. To, the technical configuration of the lead acid battery integrated management device, as shown in Figure 3,

교류 전원을 공급하는 전원부(10);와,A power supply unit 10 for supplying AC power; and

상기 전원부(10)로부터 교류 전원을 공급받아 납축전지의 전압보다 높은 3V ~ 23V 전압을 발생시키는 직류전원공급부(20);와,A DC power supply unit 20 that receives AC power from the power supply unit 10 and generates a 3V to 23V voltage higher than that of a lead acid battery;

상기 직류전원공급부(20)로부터 출력된 전력을 저장하는 커패시터 뱅크(30);와,A capacitor bank 30 storing power output from the DC power supply unit 20;

상기 커패시터 뱅크(30)와 납축전지를 연결하는 회로 선의 일정 지점에 설치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제1스위치(41)와, 상기 제1스위치(41) 후단에서 분리되는 회로선의 일정 지점에서부터 전류제어부까지 연결되는 어느 일정 지점에 위치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제2스위치(42)를 포함하는 스위치부(40);와,The first switch 41 and the circuit line separated from the rear end of the first switch 41 is installed at a predetermined point of the circuit line connecting the capacitor bank 30 and the lead acid battery. A switch unit 40 including a second switch 42 positioned at a certain point connected from a predetermined point to a current control unit and having a switching function of a circuit during charging and discharging;

상기 납축전지의 전압을 감지하는 전압감지부(50);와,A voltage sensing unit 50 for sensing a voltage of the lead acid battery;

상기 전압감지부(50)에 의해 감지된 전압에 따른 납축전지의 상태를 표시하는 디스플레이부(60)와,A display unit 60 displaying a state of a lead acid battery according to the voltage sensed by the voltage detecting unit 50;

상기 디스플레이부(60)에 표시된 납축전지의 상태에 따라 충전, 방전, 진단, 재생, 복합모드별로 납축전지의 충전전압 값을 입력할 수 있는 입력부(70)와,An input unit 70 for inputting a charge voltage value of a lead acid battery for each of charging, discharging, diagnosing, regenerating, and complex modes according to the state of the lead acid battery displayed on the display unit 60;

상기 입력부(70)를 통해 입력된 값에 따라 D/A 컨버터 전류제어부를 통해 전류기준 값을 발생시키고, 동작모드의 실행에 따른 납축전지의 전압, 전류 등의 상태를 표시하도록 하는 제어부(80)와,The controller 80 generates a current reference value through the D / A converter current control unit according to the value input through the input unit 70, and displays the state of the lead acid battery voltage, current, etc. according to the execution of the operation mode. Wow,

상기 제어부(80)로부터 입력받은 전류기준 값에 따라 납축전지의 전류를 제어함으로써 충전모드, 방전모드, 진단모드, 재생모드 중 어느 하나를 선택적으로 하는 단일모드로 동작하거나, 또는 각각의 모드를 순환하도록 하는 복합모드로 동작하도록 하는 전류제어부(90);와,By controlling the current of the lead-acid battery according to the current reference value received from the control unit 80 operates in a single mode to selectively any one of the charging mode, discharge mode, diagnostic mode, regeneration mode, or circulate each mode A current control unit 90 for operating in a complex mode;

충?방전시 전류의 역류를 방지하기 위한 제1다이오드(101)와 제2다이오드(102)를 포함하는 다이오드부(100);를 포함하여 이루어진다.
And a diode unit 100 including a first diode 101 and a second diode 102 to prevent a reverse flow of current during charging and discharging.

이하, 상기 납축전지 통합관리장치의 각 부 기술 구성을 살펴보면 다음과 같다.
Hereinafter, the components of the lead acid battery integrated management device will be described.

전원부(10)Power Supply Unit (10)

상기 전원부(10)는 직류전원공급부(20)의 전원입력부를 의미하는 것으로서, 여기에서 전원이란 통상의 교류 상용전원을 의미하는 것으로 85 ~ 265V의 전압과 50 ~ 60Hz의 주파수범위를 갖는다.
The power supply unit 10 means a power input unit of the DC power supply unit 20, where the power source means a conventional AC commercial power source and has a voltage of 85 to 265 V and a frequency range of 50 to 60 Hz.

직류전원공급부DC power supply (20)(20)

상기 직류전원공급부(20)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 장치로써, 출력전압은 적용된 납축전지의 전압 정격에 따라 제어부에서 결정하며 제어부의 출력 전압기준 값에 따른 직류전압을 출력하게 된다.
The DC power supply 20 is a device for converting AC power into DC power, the output voltage is determined by the control unit according to the voltage rating of the lead acid battery applied and outputs a DC voltage according to the output voltage reference value of the control unit.

커패시터 뱅크(30)Capacitor Bank (30)

상기 커패시터 뱅크(30)는 직류전원공급부(20)로부터 출력된 전력을 저장하는 역할을 하는 것으로서, 재생모드에서 펄스형의 대전류를 납축전지에 공급하게 된다. 상기 커패시터 뱅크(30)는 슈퍼커패시터, 전해커패시터를 병렬사용하여 구성할 수 있다.
The capacitor bank 30 serves to store the power output from the DC power supply unit 20, and supplies a large current of a pulse type to the lead acid battery in the regeneration mode. The capacitor bank 30 may be configured by using a supercapacitor and an electrolytic capacitor in parallel.

스위치부Switch (40)40

상기 스위치부(40)는 충전모드와 방전모드에서의 직류전원공급부(20), 납축전지와 전류제어부(90)의 전류방향에 따라 동작한다.The switch unit 40 operates according to the current direction of the DC power supply unit 20, the lead acid battery and the current control unit 90 in the charging mode and the discharge mode.

납축전지의 충전모드인 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1스위치(41)는 닫히고, 제2스위치(42)가 열린 상태로 유지되며, 이때 전류는 상기 직류전원공급부(20)에서 납축전지와 전류제어부(90)를 통해 흐르게 된다.In the charging mode of the lead acid battery, as shown in FIG. 4, the first switch 41 is closed and the second switch 42 is kept open. At this time, the current is leaded from the DC power supply 20. Flow through the storage battery and the current control unit 90.

그리고, 방전모드인 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1스위치(41)는 열리고, 제2스위치(402)가 닫힌 상태로 유지되며, 이때 전류는 납축전지와 전류제어부(90)를 통해 흐르게 된다.In the discharge mode, as shown in FIG. 5, the first switch 41 is opened and the second switch 402 is maintained in a closed state. At this time, the current is transferred through the lead acid battery and the current controller 90. Will flow.

상기 스위치부(40)에 사용하는 스위치는 릴레이, 래치형릴레이, 수은릴레이, 마그네틱 스위치(Magnetic Contactor), 전력모스펫(Power MOSFET), 파워 트랜지스터(Power Transistor) 중 선택되는 어느 1종을 사용한다.
The switch used for the switch unit 40 uses any one selected from a relay, a latch type relay, a mercury relay, a magnetic contactor, a power MOSFET, and a power transistor.

전압감지부Voltage sensing part (50)50

상기 전압감지부(50)는 납축전지의 전압을 감지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 납축전지 연결도선의 라인드롭과 제어부(80) 전원에 의한 간섭을 배제하고 정확한 전압을 측정하기 위하여 연산 증폭기(OP-amp, Operational amplifier)를 사용한 차동증폭회로로 구성하며, 상기 차동증폭회로의 입력부분을 배터리 단자까지 인출할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하나, 경우에 따라서는 장치 내부에서 입력을 받고 전류의 크기에 따라 보상하는 방법을 사용할 수도 있다.
The voltage sensing unit 50 serves to sense the voltage of the lead acid battery, and eliminates the interference by the line drop of the lead acid battery connection lead and the power supply of the controller 80 and to measure the correct voltage. -It is most preferable to make a differential amplifier circuit using an operational amplifier (amp) and to draw the input part of the differential amplifier circuit to the battery terminal. Depending on the compensation you can use.

디스플레이부Display part (60)(60)

상기 전압감지부(50)에서 감지된 납축전지의 전압 상태를 표시하거나, 동작모드에 따라 납축전지의 전압, 전류 등의 상태를 확인할 수 있도록 표시하는 기능을 갖는다.
The voltage detection unit 50 has a function of displaying the voltage state of the lead acid battery detected by the voltage sensing unit 50 or checking the state of the voltage, current, etc. of the lead acid battery according to the operation mode.

입력부Input (70)(70)

상기 입력부(70)는 상기 디스플레이부(60)에 표시된 납축전지의 상태에 따라 충전, 방전, 진단, 재생, 복합모드별로 납축전지의 충전전압 값을 입력할 수 있도록 한다.
The input unit 70 may input the charge voltage value of the lead acid battery for each of the charging, discharging, diagnosis, regeneration, and complex modes according to the state of the lead acid battery displayed on the display unit 60.

제어부(80)Control Unit 80

상기 제어부(80)는 마이크로 컨트롤러 유닛(Multi Controller Unit)과 D/A 컨버터회로로 구성되는 것으로서, 상기 전압감지부(50)에서 감지된 납축전지의 전압 상태는 디스플레이부(60)에 표시되며, 이와 같이 디스플레이부(60)에서 표시된 납축전지의 상태에 따라, 충전, 방전, 진단, 재생, 복합모드를 선택하여 입력부(70)에서 명령을 실행하게 되면, 상기 제어부(80)에서는 동작모드에 따라 디스플레이부(60)에서 납축전지의 전압, 전류 등의 상태를 표시하도록 하고, D/A 컨버터 전류제어부를 통해 전류 기준 값을 발생시키는 기능을 수행하게 된다.
The controller 80 is composed of a micro controller unit and a D / A converter circuit, and the voltage state of the lead acid battery detected by the voltage sensing unit 50 is displayed on the display unit 60. As described above, when the input unit 70 executes a command by selecting the charging, discharging, diagnosing, reproducing, or complex mode according to the state of the lead acid battery displayed on the display unit 60, the controller 80 according to the operation mode. The display unit 60 displays a state of a voltage, a current, and the like of the lead acid battery, and performs a function of generating a current reference value through the D / A converter current controller.

전류제어부(90)Current control unit (90)

상기 전류제어부(90)는 도 6에 도시된 바와 같이, 기준전류발생기(901), 연산 증폭기(OP-amp)(902), 전계효과 트렌지스터(MOSFET)(903) 및 전류센싱저항(904)를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 연산 증폭기(902)는 전류기준 값과 전류센싱저항에 의해 피드백된 값의 편차를 출력하게 되며, 이렇게 출력된 전압은 전계효과 트렌지스터(MOSFET)의 gate에 연결되어 편차를 줄이는 방향으로 증감하게 된다. 결국 제어부(80)로부터 입력받은 전류기준 값에 따라 납축전지의 전류를 제어할 수 있게 되는 것이다. 여기서 MOSFET는 Transistor로 변경하여 구성하는 것도 가능하다.As illustrated in FIG. 6, the current controller 90 includes a reference current generator 901, an operational amplifier (OP-amp) 902, a field effect transistor (MOSFET) 903, and a current sensing resistor 904. In this case, the operational amplifier 902 outputs a deviation between the current reference value and the value fed back by the current sensing resistor, and the output voltage is connected to the gate of the field effect transistor (MOSFET) to reduce the deviation. It will increase or decrease in the direction. As a result, it is possible to control the current of the lead acid battery according to the current reference value received from the controller 80. Here, the MOSFET can also be configured by changing the transistor.

도 6은 전체 동작모드에서 상기 제어부(80)와 전류제어부(90)를 통해 납축전지(100)의 전류를 제어하는 원리의 일례를 보인 것으로서, 기준전류발생기(901)에서의 기준전류(I_ref)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)에 의한 D/A 컨버터 출력을 의미한다. 즉, 제어부(80)에서 전류기준 값을 발생시키면, 이와 같이 발생한 전류기준 값은 전류제어부(90)에 입력되게 된다.FIG. 6 illustrates an example of a principle of controlling the current of the lead acid battery 100 through the controller 80 and the current controller 90 in the entire operation mode. The reference current I_ref of the reference current generator 901 is illustrated in FIG. Denotes a D / A converter output by the microcontroller unit (MCU). That is, when the controller 80 generates the current reference value, the generated current reference value is input to the current controller 90.

상기 기준전류발생기(901)는 기준 전류 생성회로를 기반으로 만들어지는 것으로서, 상기 기준 전류 생성회로는 공급전압과 공정변화에 둔감하게 일정한 전류를 생성시켜야 하나 온도에 대하여는 꼭 일정할 필요가 없다.The reference current generator 901 is made based on a reference current generation circuit. The reference current generation circuit should generate a constant current insensitive to supply voltage and process change, but it does not have to be constant with respect to temperature.

온도에 대한 기준전류의 변화는 필요에 따라 또는 사용목적에 따라 여러 형태로 존재하며, 그 종류로는 절대 온도에 비례하는 전류를 생성시키기 위한 PTAT(proportional to absolute temperature) 전류 생성 회로, 절대 온도에 따라 감소하는 전류를 공급하는 CTAT(complimentary to absolute tmeperature) 전류 생성 회로, 절대 온도와 무관하게 일정 전류를 만들어 내는 회로가 있으며, 이외에도 특정 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스(transconductance)를 일정하게 유지시켜주는 전류를 생성하는 constant-gm 회로와 절대 온도의 제곱에 비례하는 전류를 생성하는 PTAT2 전류 생성 회로 등 필요에 따라 여러 가지 형태로 구분되며, 본 발명에서는 상기의 회로 중 선택되는 어느 1종의 전류생성회로를 사용한다.The change of the reference current with respect to temperature exists in various forms according to the needs or the purpose of use, and is a kind of proportional to absolute temperature (PTAT) current generating circuit for generating a current proportional to absolute temperature, There are complimentary to absolute tmeperature (CTAT) current generation circuits that provide a decreasing current, and a circuit that produces a constant current regardless of absolute temperature. In addition, it generates a current that keeps the transconductance of a specific transistor constant. It is divided into various types as necessary, such as a constant-gm circuit and a PTAT2 current generating circuit for generating a current proportional to the square of an absolute temperature. In the present invention, any one type of current generating circuit selected from the above circuits is used. do.

상기 전계효과 트랜지스터(903)는 게이트 전극을 기판바닥에 형성하고(Bottom Gate), 게이트 절연막과 활성 영역층, 소스/드레인을 차례로 형성시킨 (Top Contact) 구조를 갖는 유기 전계 효과 트랜지스터를 사용한다.
The field effect transistor 903 uses an organic field effect transistor having a structure in which a gate electrode is formed on a bottom of a substrate (Bottom Gate), and a gate insulating film, an active region layer, and a source / drain are sequentially formed.

정상 동작 모드에서는 TEST 신호가 '0'이 되고, 이때 기준 전류 생성블럭은 기준 전류를 생성하지 않는다. 그리고 테스트 모드에서의 TEST 신호는 '1'이 되고, 이때 전류 감지 회로와 시험대상 회로를 격리시키는 역할을 하는 트랜지스터는 turn-on이 되고, 결함전류를 전압으로 변환시켜주는 트랜지스터를 통하여 결함전류가 전압으로 변환되어 트랜지스터 게이트단에 인가된다. In the normal operation mode, the TEST signal becomes '0', and the reference current generation block does not generate the reference current. In test mode, the TEST signal becomes '1'. At this time, the transistor that isolates the current sensing circuit and the circuit under test is turned on and the fault current is converted through the transistor that converts the fault current into voltage. It is converted to voltage and applied to the transistor gate terminal.

그리고 기준 전류 생성 블록에서 생성된 기준전류(I_ref)를 전압으로 변환시켜주는 트랜지스터를 통하여 기준전류를 전압 값으로 변환하여 상기 트랜지스터 게이트단에 인가된다. 이때 기준전류는 시험대상 회로가 결함이 있는지 없는지를 판단하는 상수 전류 값이다.
The reference current is converted into a voltage value and applied to the transistor gate terminal through a transistor that converts the reference current I_ref generated by the reference current generation block into a voltage. At this time, the reference current is a constant current value that determines whether the circuit under test is defective or not.

다이오드부Diode part (100)(100)

상기 다이오드부(100)는 재생모드에서 동작 주파수가 1kHz에 달하며 피크성 전류를 도통하여야 하기 때문에 역방향회복시간(reverse recovery time)이 낮거나 없는 형태를 사용하여야 하며 FR(Faset Recovery) type, UF(Ultra Fast), 쇼트키배리어 타입의 다이오드를 적용할 수 있다.
Since the diode unit 100 has an operating frequency of 1 kHz and a peak current must be conducted in the regeneration mode, a low or no reverse recovery time should be used, and the FR (Faset Recovery) type, UF ( Ultra Fast) and Schottky barrier type diodes can be used.

이하, 본 발명의 납축전지 통합관리장치 모듈의 동작과정에 대하여 상세히 살펴보고자 한다.
Hereinafter, an operation process of the lead acid battery integrated management device module of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치의 충전모드에 따른 전류 흐름을 도시하고 있는 것으로서, 직류전원공급부(20)는 전원부(10)로부터 교류전원을 공급받아 납축전지의 전압보다 높은 3V에서 23V의 전압을 발생시킨다.Figure 4 shows the current flow according to the charging mode of the lead acid battery integrated management device according to the present invention, the DC power supply unit 20 is supplied from AC power from the power supply unit 10 at 3V higher than the voltage of the lead acid battery Generates a voltage of 23V.

상기 전원부(10)로부터 출력된 전류는 닫힌 상태를 유지하는 제1스위치(41), 충전대상인 납축전지, 제1다이오드(101) 및 전류제어부(90)를 거쳐 전원부(10)로 흐름으로써 상기 납축전지가 충전된다. 이때 전류제어부(90)는 제어부(80)로부터 받은 전류기준 값을 제어하게 된다.The current output from the power supply unit 10 flows to the power supply unit 10 through the first switch 41 maintaining the closed state, the lead storage battery to be charged, the first diode 101, and the current control unit 90. The battery is charged. At this time, the current control unit 90 controls the current reference value received from the control unit 80.

이와 같은 충전모드 동작에 따른 납축전지의 전압은 상기 납축전지에 연결되어 있는 전압감지부(50)에 의해 감지되며, 이와 같이 감지된 전압은 디스플레이부(60)에 표시된다.The voltage of the lead acid battery according to the charging mode operation is detected by the voltage sensing unit 50 connected to the lead acid battery, and the detected voltage is displayed on the display unit 60.

또한, 입력부(70)를 통해 전압을 입력함으로써, 납축전지의 충전전압을 일정하게 유지하도록 한다.
In addition, by inputting a voltage through the input unit 70, the charging voltage of the lead acid battery is kept constant.

도 5는 본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치의 방전모드에 따른 전류 흐름을 도시하고 있는 것으로서, 방전모드에서는 충전모드와 달리 제1스위치(41)는 열린 상태를 유지하고, 제2스위치(42)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.FIG. 5 illustrates the current flow according to the discharge mode of the lead acid battery integrated management apparatus according to the present invention. In the discharge mode, unlike the charging mode, the first switch 41 maintains an open state, and the second switch 42 ) Will remain closed.

따라서, 전류는 납축전지로부터 제2스위치(42), 전류제어부(90), 제2다이오드(102)를 거쳐 납축전지로 흐르게 된다.Therefore, current flows from the lead acid battery to the lead acid battery through the second switch 42, the current control unit 90, and the second diode 102.

이때 전류제어부(90)의 전류기준 값은 충전모드에서와 동일하게 제어부(80)에 의해 발생한다. 그리고 방전모드에서 방전종지전압은 납축전지의 방전종지전압인 1.75V로 한다.
At this time, the current reference value of the current controller 90 is generated by the controller 80 as in the charging mode. In the discharge mode, the discharge end voltage is 1.75V, which is the discharge end voltage of the lead acid battery.

납축전지 통합관리장치의 진단모드에 따른 전류 흐름은 도 5의 방전모드와 동일하다.The current flow according to the diagnostic mode of the lead acid battery integrated management device is the same as the discharge mode of FIG. 5.

다만 진단모드에서는 방전 전?후의 30초 전후로 제어부(80)는 전압감지부(50)로부터 납축전지의 전압을 피드백 받아서 방전 전?후의 전압의 차이에 의한 납축전지의 열화를 진단하는 특징이 있다는 점에 있어 상이하다.However, in the diagnostic mode, the control unit 80 receives the voltage of the lead acid battery from the voltage sensing unit 50 before and after 30 seconds before and after discharging, so as to diagnose deterioration of the lead acid battery due to the difference in the voltage before and after the discharge. Is different.

진단모드에서 제어부(80)는 방전과 전압감지를 지속적으로 수행하게 되며 진단모드가 종료되면 디스플레이부(60)를 통해 그 진단결과를 표시하게 된다.In the diagnosis mode, the controller 80 continuously performs discharge and voltage detection. When the diagnosis mode ends, the controller 80 displays the diagnosis result through the display unit 60.

상기 진단결과는 납축전지의 상태에 따라, 'Good', 'Bad', 'Recycle'로 표시되게 되며, 진단결과가 'Good'으로 나타난 경우는 납축전지로써 향후 지속하여 사용할 수 있는 배터리를 의미하며, 'Bad'인 경우는 납축전지의 성능이 다하여 성능 강화가 불가한 폐 배터리를 의미한다. 그리고 진단결과가 'Recycle'인 경우에는 납축전지가 현재 상태에서 사용할 수는 있으나, 재생모드에 의한 성능을 개선하여 사용할 수 있는 배터리를 의미하게 된다.The diagnosis result is displayed as 'Good', 'Bad', 'Recycle' according to the state of the lead acid battery, and when the diagnosis result is 'Good', it means a battery that can be used continuously in the future as a lead acid battery. In the case of 'Bad', it means a waste battery whose performance cannot be enhanced due to the performance of the lead acid battery. If the diagnostic result is 'recycle', the lead acid battery can be used in the current state, but it means a battery that can be used to improve the performance by the regeneration mode.

상기 진단결과를 'Good', 'Bad', 'Recycle'로 표시하는 기준 값으로는, 전극 고유의 OCV의 값이 11.5V 이상이거나 전극 내부 DC 임피던스 값이 3mΩ 이하의 경우에는 'Good'으로, 전극 고유의 OCV의 값이 10.5V 이하이거나 전극 내부 DC 임피던스 값이 50mΩ 이상의 경우에는 'Bad'로, 전극 고유의 OCV의 값이 11.5 ~ 10.5V 이거나 DC 임피던스 값이 3 ~ 50mΩ인 경우에는 'Recycle'로 표시한다.As a reference value for displaying the diagnosis result as 'Good', 'Bad', or 'Recycle', when the value of the inherent OCV is 11.5V or more or the internal DC impedance value of the electrode is 3mΩ or less, it is 'Good'. If the value of the inherent OCV is 10.5V or less or the internal DC impedance of the electrode is 50mΩ or more, it is' Bad'.If the value of the electrode's inherent OCV is 11.5 ~ 10.5V or the DC impedance is 3 to 50mΩ, it is' Recycle '. '

납축전지 통합관리장치의 재생모드에 따른 전류 흐름은 도 4의 방전모드와 동일하다.Current flow in the regeneration mode of the lead acid battery integrated management device is the same as the discharge mode of FIG.

다만, 전류제어부(90)에 입력되는 전류기준 값은 펄스형태로 나타나며, 전류의 흐름은 펄스형으로 나타나게 된다. 펄스의 폭과 주파수 크기는 입력부(70)에 의해 입력되며 입력된 결과는 디스플레이부(60)에서 표시된다. 상기 디스플레이부(60)에 표시되는 주파수 크기의 구체적인 예로는 100 ~ 1,000Hz이다.
However, the current reference value input to the current controller 90 is shown in the form of a pulse, the current flow is shown in the form of a pulse. The width and frequency of the pulse are input by the input unit 70 and the input result is displayed on the display unit 60. Specific examples of the frequency magnitude displayed on the display unit 60 are 100 to 1,000 Hz.

납축전지의 상태는 사용환경이나 조건에 따라 열화의 상태가 매우 다양하게 나타나게 되며 따라서 충?방전이나 재생특성도 마찬가지로 다르게 나타난다.The state of the lead acid battery varies depending on the usage environment or conditions, and thus the charge and discharge or regeneration characteristics are different.

결과적으로 재생시간과 펄스 폭과 펄스의 크기도 다양해지며 재생확인을 위한 충?방전도 여러 회를 반복할 필요가 있다. 이러한 경우 복합모드의 사용은 납축전지를 효과적으로 재생하는 데 유용할 것이다.
As a result, the regeneration time, pulse width, and pulse size also vary, and it is necessary to repeat the charging and discharging several times to confirm the regeneration. In this case, the use of the composite mode may be useful for effectively regenerating lead acid batteries.

도 7은 본 발명의 납축전지 통합관리장치를 통한 폐 납축전지의 성능 강화 전?후의 방전 그래프를 나타낸 것으로서, 12V-4Ah 납축전지를 이용하여 재생모드에서 실험을 진행하였다.Figure 7 shows the discharge graph before and after the performance enhancement of the waste lead acid battery through the integrated lead acid battery management device of the present invention, the experiment in the regeneration mode using a 12V-4Ah lead acid battery.

도 7에 도시된 그래프에 따르면, 실험 전?후로, 1C로 급속 충?방전을 하여 재생모드 실험 전보다 실험 후 방전 시간이 4.5배 증가하는 것을 통해 납축전지 성능 강화 효과를 확인하였다. 이는 일반적으로 0.1C로 충?방전을 하는 납축전지 기준으로 하였을 경우, 정상 방전 실험에서는 10배 이상의 성능강화를 보인 것이다.According to the graph shown in FIG. 7, before and after the experiment, the rapid charging and discharging at 1C was confirmed that the lead-acid battery performance enhancement effect was increased by 4.5 times the discharge time after the experiment than before the regeneration mode experiment. In general, when the lead-acid battery is charged and discharged at 0.1C, the discharge performance is more than 10 times that of the normal discharge test.

본 발명에 따른 납축전지 통합관리장치는 납축전지의 상태를 측정하여 성능을 강화시킬 것인지, 그대로 사용할 것인지 또는 폐기처분 할 것인지 사전에 판단할 수 있어 효율적인 납축전지의 사용이 가능하여 납축전지 사용에 있어 신뢰성을 높일 수 있어, 골프카 전 차종, 전동지게차 및 전동차 산업, 통신 장비 UPS 및 Sever UPS(유, 무선, 통신업체 UPS 배터리), 버스 및 자동차 사업에서의 자동차 배터리에 적용이 가능함에 따라 높은 산업상 이용가능성을 갖는다.
The lead acid battery integrated management device according to the present invention can determine in advance whether to improve the performance by measuring the state of the lead acid battery, whether to use it as it is or discarded in advance to enable efficient use of the lead acid battery in the use of lead acid battery It can be applied to all kinds of golf car, electric forklift and electric vehicle industry, communication equipment UPS and Sever UPS (electric, wireless, telecommunications UPS battery), car battery in bus and automobile business. Has availability.

10: 전원부
20: 직류전원공급부
30: 커패시터 뱅크
40: 스위치부
50: 전압감지부
60: 디스플레이부
70: 입력부
80: 제어부
90: 전류제어부
100:다이오드부10: power supply
20: DC power supply
30: capacitor bank
40: switch unit
50: voltage detection unit
60: display unit
70: input unit
80: control unit
90: current control unit
100: diode

Claims (3)

교류 전원을 공급하는 전원부(10);와,
상기 전원부(10)로부터 교류 전원을 공급받아 납축전지의 전압보다 높은 3V ~ 23V 전압을 발생시키는 직류전원공급부(20);와,
상기 직류전원공급부(20)로부터 출력된 전력을 저장하는 커패시터 뱅크(30);와,
상기 커패시터 뱅크(30)와 납축전지를 연결하는 회로 선의 일정 지점에 설치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제1스위치(41)와, 상기 제1스위치(41) 후단에서 분리되는 회로선의 일정 지점에서부터 전류제어부까지 연결되는 어느 일정 지점에 위치하여 충?방전시 회로의 절체 기능을 갖는 제2스위치(42)를 포함하는 스위치부(40);와,
상기 납축전지의 전압을 감지하는 전압감지부(50);와,
상기 전압감지부(50)에 의해 감지된 전압에 따른 납축전지의 상태를 표시하는 디스플레이부(60)와,
상기 디스플레이부(60)에 표시된 납축전지의 상태에 따라 충전, 방전, 진단, 재생, 복합모드별로 납축전지의 충전전압 값을 입력할 수 있는 입력부(70)와,
상기 입력부(70)를 통해 입력된 값에 따라 D/A 컨버터 전류제어부를 통해 전류기준 값을 발생시키고, 동작모드의 실행에 따른 납축전지의 전압, 전류 등의 상태를 표시하도록 하는 제어부(80)와,
상기 제어부(80)로부터 입력받은 전류기준 값에 따라 납축전지의 전류를 제어함으로써 충전모드, 방전모드, 진단모드, 재생모드 중 어느 하나를 선택적으로 하여 단일모드로 동작하거나, 또는 각각의 모드를 순환하도록 하는 복합모드로 동작하도록 하는 전류제어부(90);와,
충?방전시 전류의 역류를 방지하기 위한 제1다이오드(101)와 제2다이오드(102)를 포함하는 다이오드부(100);를 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 납축전지 통합관리장치.
A power supply unit 10 for supplying AC power; and
A DC power supply unit 20 that receives AC power from the power supply unit 10 and generates a 3V to 23V voltage higher than that of a lead acid battery;
A capacitor bank 30 storing power output from the DC power supply unit 20;
The first switch 41 and the circuit line separated from the rear end of the first switch 41 is installed at a predetermined point of the circuit line connecting the capacitor bank 30 and the lead acid battery. A switch unit 40 including a second switch 42 positioned at a certain point connected from a predetermined point to a current control unit and having a switching function of a circuit during charging and discharging;
A voltage sensing unit 50 for sensing a voltage of the lead acid battery;
A display unit 60 displaying a state of a lead acid battery according to the voltage sensed by the voltage detecting unit 50;
An input unit 70 for inputting a charge voltage value of a lead acid battery for each of charging, discharging, diagnosing, regenerating, and complex modes according to the state of the lead acid battery displayed on the display unit 60;
The controller 80 generates a current reference value through the D / A converter current control unit according to the value input through the input unit 70, and displays the state of the lead acid battery voltage, current, etc. according to the execution of the operation mode. Wow,
By controlling the current of the lead-acid battery according to the current reference value received from the controller 80, one of the charging mode, the discharge mode, the diagnostic mode, and the regeneration mode is selectively selected to operate in a single mode or each mode is circulated. A current control unit 90 for operating in a complex mode;
And a diode unit (100) including a first diode (101) and a second diode (102) to prevent reverse flow of current during charging and discharging.
청구항 1에 있어서,
디스플레이부(60)는 납축전지의 상태가 전극 고유의 OCV의 값이 11.5V이상이거나 전극 내부 DC 임피던스 값이 3mΩ 이하의 경우에는 'Good'을 표시하고,
전극 고유의 OCV의 값이 10.5V 이하이거나 DC 임피던스 값이 50mΩ 이상의 경우에는 'Bad'를 표시하고,
전극 고유의 OCV의 값이 11.5~10.5V 이거나 DC 임피던스 값이 3~50mΩ인 경우에는 'Recycle'로 표시하는 것임을 특징으로 하는 납축전지 통합관리장치.
The method according to claim 1,
The display unit 60 displays 'Good' when the state of the lead acid battery is 11.5 V or more, or the internal DC impedance of the electrode is 3 mΩ or less.
If the value of the inherent OCV is below 10.5V or the DC impedance is above 50mΩ, 'Bad' is displayed.
Lead-acid battery integrated management device characterized in that when the value of the inherent OCV is 11.5 ~ 10.5V or the DC impedance value is 3 ~ 50mΩ is displayed as 'Recycle'.
청구항 1에 있어서,
전류제어부(90)는 제어부(80)로부터 입력받은 전류기준 값에 따라 납축전지의 전류를 제어하여 충전모드, 방전모드, 진단모드, 재생모드 중 어느 하나를 선택적으로 하여 단일모드로 동작하거나, 또는 각각의 모드를 순환하도록 하는 복합모드로 동작하도록 하는 것임을 특징으로 하는 납축전지 통합관리장치.The method according to claim 1,
The current control unit 90 controls the current of the lead acid battery according to the current reference value received from the control unit 80 to select one of a charging mode, a discharge mode, a diagnostic mode, and a regeneration mode to operate in a single mode, or Lead-acid battery integrated management device, characterized in that to operate in a composite mode to circulate each mode.
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