KR101840619B1 - 배터리 실험 장치 - Google Patents
배터리 실험 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101840619B1 KR101840619B1 KR1020180004085A KR20180004085A KR101840619B1 KR 101840619 B1 KR101840619 B1 KR 101840619B1 KR 1020180004085 A KR1020180004085 A KR 1020180004085A KR 20180004085 A KR20180004085 A KR 20180004085A KR 101840619 B1 KR101840619 B1 KR 101840619B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- batteries
- battery
- charging
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4285—Testing apparatus
-
- G01R31/3606—
-
- G01R31/3682—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명에서는 배터리 실험장치에 있어서, 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위한 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 약 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위한 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3); 상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 방전하기 위한 급변성 부하(교류 모터/ 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하/ 램프/ 제1,2 LED); 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치를 제안한다.
Description
본 발명은 배터리의 성능을 종합적으로 실험하는 장치에 관한 것이다. 무엇보다 최근 배터리는 다양한 스마트폰(Smart Phone), 전기자동차, 전기오토바이, 세그웨이(Segway), 드론(Drone), 신재생 에너지를 위한 충전용 배터리 등 다양한 가전 및 산업 분야에 응용되고 있다. 따라서 본 발명에서는 다양한 배터리를 대상으로 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 전력, 온도를 살펴볼 수 있으며, 급속충전 및 완속충전에 따라서 정전류(CC: Constant Current) 모드 또는 정전압(CV: Constant Voltage) 모드에 따른 배터리의 특성을 종합적으로 분석할 수 있는 배터리 실험 장치에 관한 것이다.
최근 노트북, 비디오 카메라, 스마트폰(Smart Phone) 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 지속적으로 충전 및 방전이 가능한 고성능 2차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재까지 상용화된 2차 전지로 납축전지(연축전지), 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 및 리튬-이온 전지 등이 있으며 현재는 리튬-이온 전지가 가장 높은 에너지 밀도를 갖기 때문에 가장 많이 사용되고 있다.
도 1은 납축전지(연축전지)를 나타낸다. 1859년 프랑스의 플랑테(Plante, Raimond Louis Gaston)는 볼타전지와 같은 전기화학반응을 이용하여 최초의 2차전지인 납(lead)축전지를 개발하였다. 현재 자동차의 축전지로 널리 사용하는 납축전지는 과산화납을 양극으로 납을 음극으로 사용하고, 전해액으로 비중이 1.2의 묽은 황산을 사용한다. 방전이 진행되면서 양극 및 음극은 모두 회백색의 황산납으로 변화하고 부산물로 물이 생성되어 반응속도가 감소하지만, 화학반응이 가역적(可逆的)이어서 외부에서 전류를 공급하면 다시 원래 상태로 돌아가기에 충·방전을 반복하여 사용가능하고, 높은 전류량을 얻기 위해서 전극의 면적을 크게 설계하여야 하고, 셀당 기전력은 약 2[V]로서 12[V] 기전력을 얻기 위해서 6개 셀이 직렬로 연결된 구조를 가지며, 주로 자용차용 배터리로 가장 널리 사용되고 있다.
도 2는 니켈-카드뮴 전지를 나타낸다. 양극에 니켈(Ni)의 수산화물을 음극에 카드뮴을 사용한 알칼리 전지이고 전해액은 20% 내지 25% 수산화칼륨 수용액에 소량의 수산화 리튬을 첨가한 것이 많이 사용된다. 기전력은 셀(Cell)당 1.33 내지 1.35[V}이고, 기계적으로 튼튼하고 수명이 길어서 전기자동차용 전지, 통신용 전지, 전철 및 고속철도와 전력변환장치, 태양전지 및 풍력발전의 충전 장치로 사용되고 있다.
도 3은 리튬-이온 전지의 구조 및 기존 전지와 비교를 나타낸다.
리튬-이온 전지는 1960년대 제안되었지만, 리튬의 반응성이 매우 커서 안정성 문제 해결이 어려워 실용화되지 못하다가. 1991년 소니(Sony)社가 제품개발에 성공하여서 상용화되기 시작하였다. 양극은 알루미늄 코일에 탄소 알갱이를 코팅하고, 음극은 구리 코일에 탄소 알갱이를 코팅하여 그 사이에 절연체를 넣은 뒤 전해질 속에 넣어 포장하는 방식으로 기존의 니켈-카드뮴 전지에 약 3배의 기전력 및 에너지 충전이 가능한 특징이 있기에 최근 가장 주목되는 2차전지이다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0122396호, 공개일 2015. 11. 02.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 리튬전지팩의 충방전 특성 테스터기를 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 리튬전지팩의 적합 및 부적합과 성능의 저하 정도를 테스트하는 장치로서 리튬전지팩의 길이 측정값을 바탕으로 충전용량을 알아내고, 충전 및 방전 전류값을 기반으로 충방전 특성의 적합 및 부적합을 판단하여 표시하는 것을 기술적인 특징으로 한다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1809199호, 공고일 2017. 12. 15.(이하 [특허문헌2]이라함)에서는 배터리 충방전 및 셀 밸런싱 학슴을 위한 교육용 장치를 공개하였다. 상기 [특허문헌2]에서는 배터리의 셀 밸런싱 정보를 입력받고, 시뮬레이션 결과를 제공하는 입출력부, 배터리의 충전전압을 생성하는 충전전압생성부, 사용자로부터 입력받는 셀 밸런싱 정보를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 처리부, 복수의 배터리로 구성되는 배터리 팩 및 배터리의 방전을 유도하는 부하부를 포함한다. 이를 바탕으로 사용자로부터 입력받은 셀 밸런싱 정보에 따라서 배터리팩에 대한 셀 밸런싱 시뮬레이션을 수행하여 그 결과를 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0435564호, 공고일 2007. 01. 31.(이하 [특허문헌3]이라함)에서는 멀티 배터리 테스터 장치를 공개하였다. 상기 [특허문헌3]에서는 배터리의 종류를 선택하는 선택부, 상기 선택된 배터리에 기계장치에 장착하는 연결부, 상기 연결부에 의해 장착된 배터리의 위치를 조절하여 상기 배터리의 극성부분과 상기 기계장치의 접촉면이 일치하도록 조절하는 조절부, 상기 조절부에 의해 접촉된 배터리의 충전용량 및 수명을 숫자로 나타내는 표시부 및 상기 배터리에 전원을 공급하는 전원공급장치를 포함하는 멀티 배터리 테스터 장치이다. 이를 통하여 배터리 점검에서 정확한 충전 용량을 숫자로 나타냄을 통하여 고객의 신뢰성을 증진시키는 멀티 배터리 테스터 장치를 제안하였다.
본 발명에서는 기존의 배터리 테스터 장비보다 더욱 향상되며, 다양한 배터리를 대상으로 배터리의 성능을 종합적으로 실험 및 모팅터링이 가능한 장치를 제안하고자 한다. 따라서 본 발명에서는 다양한 배터리를 대상으로 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도를 살펴볼 수 있으며, 급속충전 및 완속충전에 따라서 정전류(CC: Constant Current) 모드 또는 정전압(CV: Constant Voltage) 모드에 따른 배터리의 특성을 종합적으로 분석할 수 있다. 또한, 일반 충전 모드와 급속 충전 모드에 따라 배터리 실험 장치의 특성을 모니터링 할 수 있으며, 급속 충전시 배터리에서 발생되는 열을 냉각기를 이용하여 냉각시켜 충전 특성을 모니터링 가능한 배터리 실험 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서는 배터리 실험 장치에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하기 위하여 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 있다. 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하면서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)는 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)을 통하여 전압을 검출하며, 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)를 통하여 전류를 검출한다. 또한, 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)를 통하여 배터리의 온도를 검출할 수 있다.
무엇보다 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 급속충전 및 완속충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압보다 약 20% 내지 30% 높은 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 완속(緩速)충전 및 상기 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 살펴볼 수 있다.
더불어 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전(妨電)특성을 평가하기 위하여 직류/교류 인버터(Inverter)(19)를 통하여 교류 모터(23-1), 램프(Lamp)(24-1) 및 제1 부하(25-1)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
또한 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)와 연결된 제1,2 직류 모터(23-2,23-3), 제1,2 LED(24-2,24-3) 및 제2,3 부하(25-2,25-3)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
본 발명에서는 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도 및 냉각기의 동작여부 등 각종 특성에 대하여 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)인 주 제어부(22), 중앙 제어부(108)를 통하여 모니터(100)에 디스플레이 할 수 있는 배터리 실험 장치를 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 실험 장치는 다음과 같은 발명의 효과가 나타난다.
첫째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 시간에 따라서 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대하여 모니터링 할 수 있다.
둘째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 직접적으로 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 특성을 비교, 분석 할 수 있다.
셋째, 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)의 충전 전압의 가변을 통하여 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 분석할 수 있다.
넷째, 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전시 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)에 따라서 전압, 전류, 충전전력 및 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다.
다섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1, 15-2)를 제1,2 냉각기(20,21)를 통하여 온도를 제어함을 통하여 온도에 따른 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다.
여섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1, 15-2)의 온도를 관리하는 제1,2 냉각기(20,21)의 동작과 함께 정전류(CC: Constant Current) 모드 및 정전압 모드(CV: Constant Voltage)에 따라서 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 및 냉각기 동작 여부의 특성에 대하여 비교 및 분석할 수 있다.
도 1은 납축전지
도 2는 니켈-카드뮴 전지
도 3은 리튬-이온 전지의 구조 및 기존 전지와 비교
도 4는 배터리 실험 장치
도 5는 배터리 실험 장치의 (a)전면, (b)후면 및 (c)측면
도 6은 제안하는 배터리 실험 장치의 세부 회로도
도 7은 배터리 실험 장치 후면 배치도
도 8은 배터리 실험 장치 충전기 배치도
도 9는 배터리 배치도
도 10은 배터리 실험 장치의 부하 및 릴레이
도 11은 제안하는 배터리 실험 장치의 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)
도 12는 제안하는 배터리 실험 장치의 승압형 컨버터 및 하프브리지 컨버터 회로도(제2 충전기 실시예)
도 13은 제안하는 배터리 실험 장치의 고승압 컨버터 및 직류/교류 인버터 회로도
도 14는 고승압 컨버터의 모드별 동작
도 15는 일반 충전 모드와 급속 충전 모드에 따른 정전류(CC), 정전압(CV) 모드 그래프
도 16은 배터리 전력을 바탕으로 모터 및 저항의 각종 특성 그래프
도 2는 니켈-카드뮴 전지
도 3은 리튬-이온 전지의 구조 및 기존 전지와 비교
도 4는 배터리 실험 장치
도 5는 배터리 실험 장치의 (a)전면, (b)후면 및 (c)측면
도 6은 제안하는 배터리 실험 장치의 세부 회로도
도 7은 배터리 실험 장치 후면 배치도
도 8은 배터리 실험 장치 충전기 배치도
도 9는 배터리 배치도
도 10은 배터리 실험 장치의 부하 및 릴레이
도 11은 제안하는 배터리 실험 장치의 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)
도 12는 제안하는 배터리 실험 장치의 승압형 컨버터 및 하프브리지 컨버터 회로도(제2 충전기 실시예)
도 13은 제안하는 배터리 실험 장치의 고승압 컨버터 및 직류/교류 인버터 회로도
도 14는 고승압 컨버터의 모드별 동작
도 15는 일반 충전 모드와 급속 충전 모드에 따른 정전류(CC), 정전압(CV) 모드 그래프
도 16은 배터리 전력을 바탕으로 모터 및 저항의 각종 특성 그래프
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에서 실제 제작한 배터리 실험 장치의 전면을 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치는 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 시간에 따라서 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도 등을 표시할 수 있는 모니터(100)가 상측에 배치되어 있다. 주 전원의 연결여부를 결정하는 메인(Main) 전원공급 스위치(11-1), 외부와 통신할 수 있는 외부 통신 포트(Port)(105), 어느 릴레이(RY)가의 동작하는지 알 수 있는 릴레이(RY) 동작 램프(127), 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)가 중간 측에 배치되어 있다. 또한, 상기 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)와 전기적으로 연결을 결정하는 제1,2,3 부하 연결 스위치(11-2 내지 11-4), 상기 제1,2,3 부하 연결 스위치(11-2 내지 11-4)의 전압 및 전류를 표시하는 제1,2,3 전압 표시부(106-1 내지 106-3) 및 제1,2,3 전류 표시부(106-4 내지 106-6)가 하측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 5는 배터리 실험 장치의 (a)전면, (b)후면 및 (c)측면을 나타낸다.
배터리 실험 장치의 열방출을 위해 열방출 통풍구(140)이 구비되어 있으며 배터리 실험장치 후방 개봉 손잡이(141)이를 통하여 후방을 개봉하여 배터리 실험장치의 내부를 확인 할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 배터리 실험 장치의 세부 회로도를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치는 주 전원의 연결여부를 결정하는 메인(Main) 전원공급 스위치(11-1), 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하기 위한 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3), 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 방전하기 위한 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED), 상기 급변성 부하인 교류 모터(23-1), 램프(24-1), 제1 부하(25-1)에 교류전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19), 각 부의 전기적인 연결을 결정하는 복수의 릴레이(RY1 내지 RY15), 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)를 냉각하기 위한 제1,2 냉각기(20,21), 상기 복수의 릴레이(RY1 내지 RY15), 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3), 상기 제1,2 냉각기(20,21), 전압 전류 검출하여 종합적으로 제어하는 주 제어부(22), 상기 주 제어부(22)와 통신하는 중앙 제어부(108) 및 디스플레이 하기 위한 모니터(100)으로 구성되어 있다.
상기 배터리 실험 장치는 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하기 위하여 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 있다. 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하면서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3) 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)을 통하여 전압을 검출하며, 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)를 통하여 전류를 검출한다. 또한, 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)을 통하여 배터리의 온도를 검출할 수 있다.
무엇보다 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 급속충전 및 완속충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압보다 약 10% 내지 30% 높은 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 완속(緩速)충전 및 상기 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 살펴볼 수 있다.
더불어 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전(妨電)특성을 평가하기 위하여 직류/교류 인버터(Inverter)(19)를 통하여 교류 모터(23-1), 램프(Lamp)(24-1) 및 제1 부하(25-1)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
또한 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)와 연결된 제1,2 직류 모터(23-2,23-3), 제1,2 LED(24-2,24-3) 및 제2,3 부하(25-2,25-3)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
본 발명에서는 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도 및 냉각기의 동작여부 등 각종 특성에 대하여 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)인 주 제어부(22), 중앙 제어부(108)를 통하여 모니터(100)에 디스플레이 할 수 있는 배터리 실험 장치이다.
따라서 이를 통하여 배터리 실험 장치는 첫째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 시간에 따라서 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대하여 모니터링 할 수 있다. 둘째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 직접적으로 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 특성을 비교, 분석 할 수 있다. 셋째, 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)의 충전 전압의 가변을 통하여 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 분석할 수 있다. 넷째, 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전시 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)에 따라서 전압, 전류, 충전전력 및 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다. 다섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1 내지 15-3)를 제1,2 냉각기(20,21)를 통하여 온도를 제어함을 통하여 온도에 따른 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다. 여섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1 내지 15-3)의 온도를 관리하는 제1,2 냉각기(20,21)의 동작과 함께 정전류(CC: Constant Current)모드 및 정전압 모드(CV: Constant Voltage)에 따라서 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 및 냉각기 동작 여부의 특성에 대하여 비교 및 분석할 수 있는 상승된 효과가 있다.
도 7은 제작된 배터리 실험 장치 후면 배치도를 나타낸다.
배터리 실험 장치의 내부에는 상측에 모니터(100)가 배치되어 있으며, 각각의 전기적인 연결을 결정하는 복수의 릴레이(10), 복수의 배터리(15-1,15-2)가 있다.
상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)를 충전하기 위한 제1,2 충전기(17-1,17-2), 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)의 전력을 방전하기 위한 부하(25), 직류를 교류로 변환하기 위한 직류/교류 인버터(19) 등으로 이루어진다.
도 8은 배터리 실험 장치 충전기 배치도를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치의 충전기 배치도는 제1,2 충전기(17-1,17-2), 직류/교류 인버터(19), 릴레이(10) 등을 포함하여 이루어진다.
도 9는 배터리 배치도를 나타낸다.
제1,2 배터리(15-1,15-2)는 중앙부에 온도 검출을 위한 제1,2 배터리 온도센서(14-1,14-2)가 구비되어 있으며, 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)의 온도를 냉각시키기 위한 제1,2 냉각기(20,21)가 배치되어 있으며, 상기 제1,2 냉각기의 내부에는 냉매(冷媒)가 흘러서 냉각시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 10은 배터리 실험 장치의 부하 및 릴레이를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치의 부하(25)에 전기적인 연결을 결저?榜? 복수의 릴레이(10)가 배치되어 있다.
도 11은 제안하는 배터리 실험 장치의 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)를 나타낸다.
충전기는 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 용량에 따라서 선택적으로 결정할 수 있다. 도 11은 소용량의 배터리 충전을 위한 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)를 제안하였다.
도 11(a)은 포워드 컨버터는 변압기의 1차측의 인덕터가 결합인덕터로 된 것이며, 도 11(b)는 포워드 컨버터는 변압기의 1차측 및 2차측의 인덕터가 결합인덕터로 된 것을 나타낸다.
도 11(a)(b)에서는 메인(Main) 전원(18)을 정류하는 정류 다이오드(26), 상기 정류 다이오드(26)를 통하여 정류된 전원의 역률(Power Factor)을 개선하기 위한 제2,3 인덕터(30-2,30-3)가 배치되어 있으며, 상기 제2,3 인덕터(30-2,30-3)에 전류를 특정(特定) 방향으로 흐르게 하는 제1,2 다이오드(26-5,26-6)가 배치되어 있다.
포워드 컨버터의 변압기(32)에 저장되며, 상기 변압기(32)의 포화를 방지하기 위한 제4 인덕터(30-4) 및 제3 다이오드(26-7), 상기 변압기(32)에 전류의 흐름을 온(on) 및 오프(off) 제어하여 전기 에너지를 변압기 2차측으로 전달하기 위한 포워드 컨버터의 주 스위치(151), 상기 변압기(32)의 2차측에 정류를 위한 제5,6 다이오드(26-9,26-10), 출력 전압 및 전류 리플의 저감을 위한 제4 인덕터(30-5), 제3 커패시터(28-3)로 구성되어 있다.
상기 포워드 컨버터는 단일전력단으로 역률개선과 동시에 최종 출력전압을 배터리에 공급하는 것을 목적으로 한다.
도 11(a)에서는 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4)가 자기적으로 결합하는 것을 기술적 특징으로 하며, 도 11(b)는 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4)가 자기적으로 결합하며 동시에 상기 변압기(32)와 제5 인덕터(30-5)가 자기적으로 결합되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서 이렇게 자기적으로 결합한 상기 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4) 및 상기 변압기(32)와 제5 인덕터(30-5)를 통하여 역률개선 특성이 향상되며, 인덕터의 개수를 저감시킴을 통하여 소용량의 배터리에 대하여 충전이 가능한 향상된 효과가 있다.
도 12는 제안하는 배터리 실험 장치의 승압형 컨버터 및 하프브리지 컨버터 회로도(제2 충전기 실시예)를 나타낸다. 도 12에서는 대용량 배터리의 충전을 위한 충전기로서 역률개선을 위한 승압형 컨버터가 있으며, 배터리에 전기 에너지를 공급하기 위한 하프브리지 컨버터로 구성되어 있다.
제안된 배터리 실험 장치의 승합형 컨버터는 입력 전원의 역률을 개선시키는 기능을 수행하며, 입력단 제1 전압센서(27)에서 입력 전압 파형을 검출하며, 승압형 컨버터의 주 스위치(45) 하단의 승압형 컨버터의 주 스위치 전류센서(50)에서 상기 승압형 컨버터의 주 스위치(45)의 전류정보와 제2 전압센서(36)에서 출력 전압 정보를 바탕으로 상기 승압형 컨버터의 주 스위치(45)를 온(on) 및 오프(off)제어를 수행하며 입력단 전원 역률을 개선하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 하프브리지 컨버터는 제1, 2 분압 커패시터(49-1, 49-2)를 통하여 입력 직류 전원(41, 42)을 분합하며, 상부 스위치(46)과 하부 스위치(47)을 통하여 하프브리지 변압기(51), 제1, 2 센터탭 다이오드(40-1, 40-2)를 통하여 배터리로 전기에너지를 전달시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
배터리(15)에 안전적인 전압 및 전류를 충전하기 위하여 배터리 전압센서(35), 배터리 전류 센서(34-2), 하프브리지 컨버터의 스위치 전류센서(50-1) 및 하프브리지 컨버터의 변압기 전류센서(50-2)로부터 전압 및 전류 정보를 바탕으로 하프브리지 컨버터의 제어부(75)를 통하여 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 13은 제안하는 배터리 실험 장치의 고승압 컨버터 및 직류/교류 인버터 회로도를 나타낸다.
도 13은 배터리(15)에 저장된 에너지를 교류 전압으로 변환하기 위한 회로이다.
상기 배터리(15)의 전압은 일반적으로 직류 저전압(DC 12[V] 내지 30[V])이며 출력되는 교류 전압은(AC 80[V] 내지 240[V])이다. 따라서 상기 배터리(15)의 직류 저전압(DC 12[V] 내지 30[V])을 승압하기 위한 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되어 있다.
상기 고승압 컨버터(200)의 세부적인 동작은 도 14에서 모드별로 분석하였다.
고승압 컨버터(200)는 DC 12[V] 내지 30[V]를 DC 380[V] 내지 400[V]로 승압시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 하프브리지 인버터(300)는 하프브리지 방식으로 구성되어 있다.
상기 고승압 컨버터(200)의 출력 전압을 분압시키는 제11, 제12 분압 커패시터(53-6,53-7)가 있으며, 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)으로 배치되어 있다. 직류/교류 인버터의 제어부(79)는 교류전압을 검출하며, 인버터 스위치 전류센서(56-2), 인버터 변압기 전류센서(56-3), 인버터 출력 전류센서(56-4)로부터 전류 정보를 검출받아서 상기 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)를 제어함을 통하여 AC 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 14는 고승압 컨버터의 모드별 동작을 나타낸다.
도 14(a)는 고승압 컨버터(200)의 고승압 스위치(54-1)가 턴온(Turn on)상태이며, 배터리(15)로부터 고승압 인덕터(55)에 에너지가 저장되며, 제1,2,3,4 고승압 커패시터(53-1 내지 53-4)에 균일한 전압이 충전된다.
도 14(b)는 고승압 컨버터(200)의 고승압 스위치(54-1)가 턴오프(Turn off)상태이며, 상기 고승압 인덕터(55)의 극성은 반전되며, 출력되는 고승압 전압은 상기 배터리(15)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압, 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합해져서 출력 직류 전압이 DC 380[V] 내지 400[V]로 되는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 15는 일반 충전 모드와 급속 충전 모드에 따른 정전류(CC), 정전압(CV) 모드 그래프를 나타낸다.
도 15(a) 내지 도 15(d)는 일반 충전 모드를 나타내며, 도 15(e) 내지 도 15(h)는 급속 충전 모드의 실시예를 나타낸다. 일반 충전 모드와 급속 충전 모드는 모두 정전류(CC: Constant Mode) 모드 및 정전압 모드(CV: Constant Mode)가 반복된다.
도 15(a) 내지 도 15(d)의 일반 충전 모드 정전류(CC) 모드, 정전압(CV) 모드, 정전류(CC) 모드 및 정전압(CV) 모드로 교번하여 반복된다. 일반 충전 모드에서 정전류(CC) 모드에서는 배터리 전류가 급격하게 증가하며, 배터리의 온도는 상승하게 된다.
상기 일반 충전 모드에서는 배터리에 냉매(冷媒)가 공급되지 않으며, 배터리의 온도가 특정(特定) 온도까지는 정전류(CC) 모드로 동작하며, 그 이후에는 정전압(CV) 모드로 동작하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 15(e) 내지 도 15(h)의 급속 충전 모드에서는 정전류(CC) 모드 및 정전압(CV) 모드의 단 2가지 모드로 구성되고 있다. 정전류 모드에서는 전류가 급격하게 증가하며, 배터리에 냉매가 공급된다. 배터리(15)에 약 80%까지는 정전류(CC) 모드로 충전하며, 그 이후에는 정전압(CV) 모드로 충전한다. 따라서 냉각기(20,21)는 배터리의 온도를 고려하여 냉매(冷媒)의 공급량을 조절하며 정전류(CC) 모드에서는 전류가 급격하게 증가하여 배터리의 온도가 급증하기에 냉매의 공급량이 증가하며, 정전압(CV) 모드에서는 전류가 완만하게 감소하기에 배터리의 온도가 서서히 증가하므로 냉매의 공급량이 상대적으로 적게 흐르는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 16은 배터리 전력을 바탕으로 모터 및 저항의 각종 특성 그래프를 나타낸다.
도 16(a)는 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터)의 분장 회전수[rpm]을 나타내며, 도 16(b),(c)는 모터의 전압[Vmotor] 및 전류[Imotor]를 나타낸다.
도 16(d),(e)는 비급변성 부하(제1,2,3 부하)인 저항의 전압[VR] 및 전류[IR]을 나타낸다.
배터리 실험장치에 있어서, 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위한 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 약 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위한 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3); 상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 방전하기 위한 급변성 부하(교류 모터/ 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하/ 램프/ 제1,2 LED); 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 DC 12[V] 내지 30[V]를 DC 380[V] 내지 400[V]로 승압시키는 고승압 컨버터(200) 및 상기 고승압 컨버터(200)의 DC 380[V] 내지 400[V]의 전압을 AC 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압으로 변환시키는 하프브리지 인버터(300)로 구성됨; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치를 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 배터리 실험장치에 있어서, 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위하여 메인(Main) 전원(18)을 공급받으며, 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)이 전단(前端)에 위치하는 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하며, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위하여 배터리 표면의 일측(一側)에 위치하는 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3); 상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 급변성 부하 - 상기 급변성 부하는 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 공급받는 교류 모터(23-1) 및 직류(DC) 전압을 공급받는 제1,2 직류 모터(23-2,23-3)이며; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 비급변성 부하 - 상기 비급변성 부하는 제1,2,3 부하(25-1,25-2,25-3), 램프(24-1) 및 제1,2 LED(24-2,24-3)이며; 상기 교류 모터(23-1)에 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 고승압 컨버터(200) 및 하프브리지 인버터(300)로 구성되며;
상기 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 고승압 스위치(54-1), 직렬로 연결된 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되며; 상기 고승압 스위치(54-1)의 온(on)시에는 제1 고승압 커패시터(53-1)과 제2 고승압 커패시터(53-2)가 동일(同一) 전압으로 충전되며, 제3 고승압 커패시터(53-3)과 제4 고승압 커패시터(53-4)가 동일(同一) 전압으로 충전되며; 상기 고승압 스위치(54-1)의 오프(off)시에는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압 및 상기 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합쳐져서 제5 고승압 커패시터(53-5)로 출력되므로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 직류(DC) 12[V] 내지 30[V]를 상기 고승압 컨버터(200)를 통하여 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]로 승압시키며; 상기 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]를 공급으며, 상기 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)가 교번(交番)하여 구동함을 통하여 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하여서 상기 교류 모터(23-1)를 구동시키며; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전전압, 방전전압, 충전전류, 방전전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 배터리 실험 장치에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.
도 4는 본 발명에서 실제 제작한 배터리 실험 장치의 전면을 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치는 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 시간에 따라서 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도 등을 표시할 수 있는 모니터(100)가 상측에 배치되어 있다. 주 전원의 연결여부를 결정하는 메인(Main) 전원공급 스위치(11-1), 외부와 통신할 수 있는 외부 통신 포트(Port)(105), 어느 릴레이(RY)가의 동작하는지 알 수 있는 릴레이(RY) 동작 램프(127), 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)가 중간 측에 배치되어 있다. 또한, 상기 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)와 전기적으로 연결을 결정하는 제1,2,3 부하 연결 스위치(11-2 내지 11-4), 상기 제1,2,3 부하 연결 스위치(11-2 내지 11-4)의 전압 및 전류를 표시하는 제1,2,3 전압 표시부(106-1 내지 106-3) 및 제1,2,3 전류 표시부(106-4 내지 106-6)가 하측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 5는 배터리 실험 장치의 (a)전면, (b)후면 및 (c)측면을 나타낸다.
배터리 실험 장치의 열방출을 위해 열방출 통풍구(140)이 구비되어 있으며 배터리 실험장치 후방 개봉 손잡이(141)이를 통하여 후방을 개봉하여 배터리 실험장치의 내부를 확인 할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 배터리 실험 장치의 세부 회로도를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치는 주 전원의 연결여부를 결정하는 메인(Main) 전원공급 스위치(11-1), 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하기 위한 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3), 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 방전하기 위한 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED), 상기 급변성 부하인 교류 모터(23-1), 램프(24-1), 제1 부하(25-1)에 교류전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19), 각 부의 전기적인 연결을 결정하는 복수의 릴레이(RY1 내지 RY15), 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)를 냉각하기 위한 제1,2 냉각기(20,21), 상기 복수의 릴레이(RY1 내지 RY15), 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3), 상기 제1,2 냉각기(20,21), 전압 전류 검출하여 종합적으로 제어하는 주 제어부(22), 상기 주 제어부(22)와 통신하는 중앙 제어부(108) 및 디스플레이 하기 위한 모니터(100)으로 구성되어 있다.
상기 배터리 실험 장치는 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하기 위하여 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 있다. 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)를 충전하면서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3) 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)을 통하여 전압을 검출하며, 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)를 통하여 전류를 검출한다. 또한, 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)을 통하여 배터리의 온도를 검출할 수 있다.
무엇보다 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)는 급속충전 및 완속충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)가 배터리가 요구하는 전압보다 약 10% 내지 30% 높은 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 완속(緩速)충전 및 상기 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 살펴볼 수 있다.
더불어 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전(妨電)특성을 평가하기 위하여 직류/교류 인버터(Inverter)(19)를 통하여 교류 모터(23-1), 램프(Lamp)(24-1) 및 제1 부하(25-1)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
또한 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)와 연결된 제1,2 직류 모터(23-2,23-3), 제1,2 LED(24-2,24-3) 및 제2,3 부하(25-2,25-3)를 이용하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전 특성을 모니터링 할 수 있다.
본 발명에서는 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도 및 냉각기의 동작여부 등 각종 특성에 대하여 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)인 주 제어부(22), 중앙 제어부(108)를 통하여 모니터(100)에 디스플레이 할 수 있는 배터리 실험 장치이다.
따라서 이를 통하여 배터리 실험 장치는 첫째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 시간에 따라서 충전 및 방전 상태에서 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대하여 모니터링 할 수 있다. 둘째, 다양한 타입(납축전지, 리튬-이온 전지 등) 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)에 대하여 직접적으로 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 특성을 비교, 분석 할 수 있다. 셋째, 제1,2,3 충전기(17-1 내지 17-3)의 충전 전압의 가변을 통하여 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전에 따라서 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도에 대한 특성을 분석할 수 있다. 넷째, 상기 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 방전시 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하, 램프, 제1,2 LED)에 따라서 전압, 전류, 충전전력 및 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다. 다섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1 내지 15-3)를 제1,2 냉각기(20,21)를 통하여 온도를 제어함을 통하여 온도에 따른 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등에 대한 특성을 분석할 수 있다. 여섯째, 상기 제1,2 배터리(15-1 내지 15-3)의 온도를 관리하는 제1,2 냉각기(20,21)의 동작과 함께 정전류(CC: Constant Current)모드 및 정전압 모드(CV: Constant Voltage)에 따라서 배터리의 전압, 전류, 충전전력, 온도 등 및 냉각기 동작 여부의 특성에 대하여 비교 및 분석할 수 있는 상승된 효과가 있다.
도 7은 제작된 배터리 실험 장치 후면 배치도를 나타낸다.
배터리 실험 장치의 내부에는 상측에 모니터(100)가 배치되어 있으며, 각각의 전기적인 연결을 결정하는 복수의 릴레이(10), 복수의 배터리(15-1,15-2)가 있다.
상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)를 충전하기 위한 제1,2 충전기(17-1,17-2), 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)의 전력을 방전하기 위한 부하(25), 직류를 교류로 변환하기 위한 직류/교류 인버터(19) 등으로 이루어진다.
도 8은 배터리 실험 장치 충전기 배치도를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치의 충전기 배치도는 제1,2 충전기(17-1,17-2), 직류/교류 인버터(19), 릴레이(10) 등을 포함하여 이루어진다.
도 9는 배터리 배치도를 나타낸다.
제1,2 배터리(15-1,15-2)는 중앙부에 온도 검출을 위한 제1,2 배터리 온도센서(14-1,14-2)가 구비되어 있으며, 상기 제1,2 배터리(15-1,15-2)의 온도를 냉각시키기 위한 제1,2 냉각기(20,21)가 배치되어 있으며, 상기 제1,2 냉각기의 내부에는 냉매(冷媒)가 흘러서 냉각시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 10은 배터리 실험 장치의 부하 및 릴레이를 나타낸다.
상기 배터리 실험 장치의 부하(25)에 전기적인 연결을 결저?榜? 복수의 릴레이(10)가 배치되어 있다.
도 11은 제안하는 배터리 실험 장치의 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)를 나타낸다.
충전기는 복수의 제1,2,3 배터리(15-1 내지 15-3)의 용량에 따라서 선택적으로 결정할 수 있다. 도 11은 소용량의 배터리 충전을 위한 포워드 컨버터 회로도(제1 충전기 실시예)를 제안하였다.
도 11(a)은 포워드 컨버터는 변압기의 1차측의 인덕터가 결합인덕터로 된 것이며, 도 11(b)는 포워드 컨버터는 변압기의 1차측 및 2차측의 인덕터가 결합인덕터로 된 것을 나타낸다.
도 11(a)(b)에서는 메인(Main) 전원(18)을 정류하는 정류 다이오드(26), 상기 정류 다이오드(26)를 통하여 정류된 전원의 역률(Power Factor)을 개선하기 위한 제2,3 인덕터(30-2,30-3)가 배치되어 있으며, 상기 제2,3 인덕터(30-2,30-3)에 전류를 특정(特定) 방향으로 흐르게 하는 제1,2 다이오드(26-5,26-6)가 배치되어 있다.
포워드 컨버터의 변압기(32)에 저장되며, 상기 변압기(32)의 포화를 방지하기 위한 제4 인덕터(30-4) 및 제3 다이오드(26-7), 상기 변압기(32)에 전류의 흐름을 온(on) 및 오프(off) 제어하여 전기 에너지를 변압기 2차측으로 전달하기 위한 포워드 컨버터의 주 스위치(151), 상기 변압기(32)의 2차측에 정류를 위한 제5,6 다이오드(26-9,26-10), 출력 전압 및 전류 리플의 저감을 위한 제4 인덕터(30-5), 제3 커패시터(28-3)로 구성되어 있다.
상기 포워드 컨버터는 단일전력단으로 역률개선과 동시에 최종 출력전압을 배터리에 공급하는 것을 목적으로 한다.
도 11(a)에서는 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4)가 자기적으로 결합하는 것을 기술적 특징으로 하며, 도 11(b)는 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4)가 자기적으로 결합하며 동시에 상기 변압기(32)와 제5 인덕터(30-5)가 자기적으로 결합되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서 이렇게 자기적으로 결합한 상기 변압기(32)와 제2,3,4 인덕터(30-2,30-3,30-4) 및 상기 변압기(32)와 제5 인덕터(30-5)를 통하여 역률개선 특성이 향상되며, 인덕터의 개수를 저감시킴을 통하여 소용량의 배터리에 대하여 충전이 가능한 향상된 효과가 있다.
도 12는 제안하는 배터리 실험 장치의 승압형 컨버터 및 하프브리지 컨버터 회로도(제2 충전기 실시예)를 나타낸다. 도 12에서는 대용량 배터리의 충전을 위한 충전기로서 역률개선을 위한 승압형 컨버터가 있으며, 배터리에 전기 에너지를 공급하기 위한 하프브리지 컨버터로 구성되어 있다.
제안된 배터리 실험 장치의 승합형 컨버터는 입력 전원의 역률을 개선시키는 기능을 수행하며, 입력단 제1 전압센서(27)에서 입력 전압 파형을 검출하며, 승압형 컨버터의 주 스위치(45) 하단의 승압형 컨버터의 주 스위치 전류센서(50)에서 상기 승압형 컨버터의 주 스위치(45)의 전류정보와 제2 전압센서(36)에서 출력 전압 정보를 바탕으로 상기 승압형 컨버터의 주 스위치(45)를 온(on) 및 오프(off)제어를 수행하며 입력단 전원 역률을 개선하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 하프브리지 컨버터는 제1, 2 분압 커패시터(49-1, 49-2)를 통하여 입력 직류 전원(41, 42)을 분합하며, 상부 스위치(46)과 하부 스위치(47)을 통하여 하프브리지 변압기(51), 제1, 2 센터탭 다이오드(40-1, 40-2)를 통하여 배터리로 전기에너지를 전달시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
배터리(15)에 안전적인 전압 및 전류를 충전하기 위하여 배터리 전압센서(35), 배터리 전류 센서(34-2), 하프브리지 컨버터의 스위치 전류센서(50-1) 및 하프브리지 컨버터의 변압기 전류센서(50-2)로부터 전압 및 전류 정보를 바탕으로 하프브리지 컨버터의 제어부(75)를 통하여 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 13은 제안하는 배터리 실험 장치의 고승압 컨버터 및 직류/교류 인버터 회로도를 나타낸다.
도 13은 배터리(15)에 저장된 에너지를 교류 전압으로 변환하기 위한 회로이다.
상기 배터리(15)의 전압은 일반적으로 직류 저전압(DC 12[V] 내지 30[V])이며 출력되는 교류 전압은(AC 80[V] 내지 240[V])이다. 따라서 상기 배터리(15)의 직류 저전압(DC 12[V] 내지 30[V])을 승압하기 위한 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되어 있다.
상기 고승압 컨버터(200)의 세부적인 동작은 도 14에서 모드별로 분석하였다.
고승압 컨버터(200)는 DC 12[V] 내지 30[V]를 DC 380[V] 내지 400[V]로 승압시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 하프브리지 인버터(300)는 하프브리지 방식으로 구성되어 있다.
상기 고승압 컨버터(200)의 출력 전압을 분압시키는 제11, 제12 분압 커패시터(53-6,53-7)가 있으며, 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)으로 배치되어 있다. 직류/교류 인버터의 제어부(79)는 교류전압을 검출하며, 인버터 스위치 전류센서(56-2), 인버터 변압기 전류센서(56-3), 인버터 출력 전류센서(56-4)로부터 전류 정보를 검출받아서 상기 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)를 제어함을 통하여 AC 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 14는 고승압 컨버터의 모드별 동작을 나타낸다.
도 14(a)는 고승압 컨버터(200)의 고승압 스위치(54-1)가 턴온(Turn on)상태이며, 배터리(15)로부터 고승압 인덕터(55)에 에너지가 저장되며, 제1,2,3,4 고승압 커패시터(53-1 내지 53-4)에 균일한 전압이 충전된다.
도 14(b)는 고승압 컨버터(200)의 고승압 스위치(54-1)가 턴오프(Turn off)상태이며, 상기 고승압 인덕터(55)의 극성은 반전되며, 출력되는 고승압 전압은 상기 배터리(15)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압, 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합해져서 출력 직류 전압이 DC 380[V] 내지 400[V]로 되는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 15는 일반 충전 모드와 급속 충전 모드에 따른 정전류(CC), 정전압(CV) 모드 그래프를 나타낸다.
도 15(a) 내지 도 15(d)는 일반 충전 모드를 나타내며, 도 15(e) 내지 도 15(h)는 급속 충전 모드의 실시예를 나타낸다. 일반 충전 모드와 급속 충전 모드는 모두 정전류(CC: Constant Mode) 모드 및 정전압 모드(CV: Constant Mode)가 반복된다.
도 15(a) 내지 도 15(d)의 일반 충전 모드 정전류(CC) 모드, 정전압(CV) 모드, 정전류(CC) 모드 및 정전압(CV) 모드로 교번하여 반복된다. 일반 충전 모드에서 정전류(CC) 모드에서는 배터리 전류가 급격하게 증가하며, 배터리의 온도는 상승하게 된다.
상기 일반 충전 모드에서는 배터리에 냉매(冷媒)가 공급되지 않으며, 배터리의 온도가 특정(特定) 온도까지는 정전류(CC) 모드로 동작하며, 그 이후에는 정전압(CV) 모드로 동작하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 15(e) 내지 도 15(h)의 급속 충전 모드에서는 정전류(CC) 모드 및 정전압(CV) 모드의 단 2가지 모드로 구성되고 있다. 정전류 모드에서는 전류가 급격하게 증가하며, 배터리에 냉매가 공급된다. 배터리(15)에 약 80%까지는 정전류(CC) 모드로 충전하며, 그 이후에는 정전압(CV) 모드로 충전한다. 따라서 냉각기(20,21)는 배터리의 온도를 고려하여 냉매(冷媒)의 공급량을 조절하며 정전류(CC) 모드에서는 전류가 급격하게 증가하여 배터리의 온도가 급증하기에 냉매의 공급량이 증가하며, 정전압(CV) 모드에서는 전류가 완만하게 감소하기에 배터리의 온도가 서서히 증가하므로 냉매의 공급량이 상대적으로 적게 흐르는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 16은 배터리 전력을 바탕으로 모터 및 저항의 각종 특성 그래프를 나타낸다.
도 16(a)는 급변성 부하(교류 모터, 제1,2 직류 모터)의 분장 회전수[rpm]을 나타내며, 도 16(b),(c)는 모터의 전압[Vmotor] 및 전류[Imotor]를 나타낸다.
도 16(d),(e)는 비급변성 부하(제1,2,3 부하)인 저항의 전압[VR] 및 전류[IR]을 나타낸다.
배터리 실험장치에 있어서, 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위한 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하지만, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 약 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위한 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위한 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3); 상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 방전하기 위한 급변성 부하(교류 모터/ 제1,2 직류 모터) 및 비급변성 부하(제1,2,3 부하/ 램프/ 제1,2 LED); 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 DC 12[V] 내지 30[V]를 DC 380[V] 내지 400[V]로 승압시키는 고승압 컨버터(200) 및 상기 고승압 컨버터(200)의 DC 380[V] 내지 400[V]의 전압을 AC 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압으로 변환시키는 하프브리지 인버터(300)로 구성됨; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전 및 방전 전압, 전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치를 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 배터리 실험장치에 있어서, 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위하여 메인(Main) 전원(18)을 공급받으며, 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)이 전단(前端)에 위치하는 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하며, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위하여 배터리 표면의 일측(一側)에 위치하는 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3); 상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22); 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 급변성 부하 - 상기 급변성 부하는 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 공급받는 교류 모터(23-1) 및 직류(DC) 전압을 공급받는 제1,2 직류 모터(23-2,23-3)이며; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 비급변성 부하 - 상기 비급변성 부하는 제1,2,3 부하(25-1,25-2,25-3), 램프(24-1) 및 제1,2 LED(24-2,24-3)이며; 상기 교류 모터(23-1)에 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 고승압 컨버터(200) 및 하프브리지 인버터(300)로 구성되며;
상기 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 고승압 스위치(54-1), 직렬로 연결된 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되며; 상기 고승압 스위치(54-1)의 온(on)시에는 제1 고승압 커패시터(53-1)과 제2 고승압 커패시터(53-2)가 동일(同一) 전압으로 충전되며, 제3 고승압 커패시터(53-3)과 제4 고승압 커패시터(53-4)가 동일(同一) 전압으로 충전되며; 상기 고승압 스위치(54-1)의 오프(off)시에는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압 및 상기 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합쳐져서 제5 고승압 커패시터(53-5)로 출력되므로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 직류(DC) 12[V] 내지 30[V]를 상기 고승압 컨버터(200)를 통하여 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]로 승압시키며; 상기 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]를 공급으며, 상기 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)가 교번(交番)하여 구동함을 통하여 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하여서 상기 교류 모터(23-1)를 구동시키며; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기; 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전전압, 방전전압, 충전전류, 방전전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 배터리 실험 장치에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
10 : 릴레이
10-1 : 제1 릴레이(RY1)
10-2 : 제2 릴레이(RY2)
10-3 : 제3 릴레이(RY3)
10-4 : 제4 릴레이(RY4)
10-5 : 제5 릴레이(RY5)
10-6 : 제6 릴레이(RY6)
10-7 : 제7 릴레이(RY7)
10-8 : 제8 릴레이(RY8)
10-9 : 제9 릴레이(RY9)
10-10 : 제10 릴레이(RY10)
10-11 : 제11 릴레이(RY11)
10-12 : 제12 릴레이(RY12)
10-13 : 제13 릴레이(RY13)
10-14 : 제14 릴레이(RY14)
10-15 : 제15 릴레이(RY15)
11-1 : 메인(Main) 전원공급 스위치
11-2 : 제1 부하 연결 스위치
11-3 : 제2 부하 연결 스위치
11-4 : 제3 부하 연결 스위치
12-1 : 제1 배터리 전압 검출 제1 저항
12-2 : 제1 배터리 전압 검출 제2 저항
12-3 : 제2 배터리 전압 검출 제1 저항
12-4 : 제2 배터리 전압 검출 제2 저항
12-5 : 제3 배터리 전압 검출 제1 저항
12-6 : 제3 배터리 전압 검출 제2 저항
12-7 : 교류 모터 전압검출 제1 저항
12-8 : 교류 모터 전압검출 제2 저항
12-9 : 램프(Lamp) 전압검출 제1 저항
12-10 : 램프(Lamp) 전압검출 제2 저항
12-11 : 제1 부하 전압검출 제1 저항
12-12 : 제1 부하 전압검출 제2 저항
12-13 : 제1 직류 모터 전압검출 제1 저항
12-14 : 제1 직류 모터 전압검출 제2 저항
12-15 : 제1 LED 전압검출 제1 저항
12-16 : 제1 LED 전압검출 제2 저항
12-17 : 제2 부하 전압검출 제1 저항
12-18 : 제2 부하 전압검출 제2 저항
12-19 : 제2 직류 모터 전압검출 제1 저항
12-20 : 제2 직류 모터 전압검출 제2 저항
12-21 : 제2 LED 전압검출 제1 저항
12-22 : 제2 LED 전압검출 제2 저항
12-23 : 제3 부하 전압검출 제1 저항
12-24 : 제3 부하 전압검출 제2 저항
13-1 : 제1 배터리 전류센서
13-2 : 제2 배터리 전류센서
13-3 : 제3 배터리 전류센서
13-4 : 교류 모터 전류센서
13-5 : 램프(Lamp) 전류센서
13-6 : 제1 부하 전류센서
13-7 : 제1 직류 모터 전류센서
13-8 : 제1 LED 전류센서
13-9 : 제2 부하 전류센서
13-10 : 제2 직류 모터 전류센서
13-11 : 제2 LED 전류센서
13-12 : 제3 부하 전류센서
14-1 : 제1 배터리 온도센서
14-2 : 제2 배터리 온도센서
14-3 : 제3 배터리 온도센서
15 : 배터리
15-1 : 제1 배터리
15-2 : 제2 배터리
15-3 : 제3 배터리
16-1 : 교류 모터의 엔코더
16-2 : 제1 직류 모터의 엔코더
16-3 : 제2 직류 모터의 엔코더
17-1 : 제1 충전기
17-2 : 제2 충전기
17-3 : 제3 충전기
18 : 메인(Main) 전원
19 : 직류/교류 인버터(Inverter)
20 : 제1 냉각기
21 : 제2 냉각기
22 : 주 제어부
22-1 : 릴레이 제어부
22-2 : 배터리 전압 검출부
22-3 : 배터리 전류 검출부
22-4 : 릴레이 제어부
22-5 : 배터리 냉각 제어부
22-6 : 모터 전압 검출부
22-7 : 모터 전류 검출부
22-8 : 모터 속도 검출부
22-9 : 램프 또는 LED 전류 검출부
22-10 : 램프 또는 LED 전압 검출부
22-11 : 부하 전류 검출부
22-12 : 부하 전압 검출부
22-13 : 외부 통신 연결부
23-1 : 교류 모터
23-2 : 제1 직류 모터
23-3 : 제2 직류 모터
24-1 : 램프(Lamp)
24-2 : 제1 LED
24-3 : 제2 LED
25 : 부하
25-1 : 제1 부하
25-2 : 제2 부하
25-3 : 제3 부하
26 : 정류 다이오드
26-1 : 제1 정류 다이오드
26-2 : 제2 정류 다이오드
26-3 : 제3 정류 다이오드
26-4 : 제4 정류 다이오드
26-5 : 제1 다이오드
26-6 : 제2 다이오드
26-7 : 제3 다이오드
26-8 : 제4 다이오드
26-9 : 제5 다이오드
26-10 : 제6 다이오드
28-1 : 제1 커패시터
28-2 : 제2 커패시터
28-3 : 제3 커패시터
30-1 : 제1 인덕터
30-2 : 제2 인덕터
30-3 : 제3 인덕터
30-4 : 제4 인덕터
30-5 : 제5 인덕터
32 : 포워드 컨버터의 변압기
34-1 : 스위치 전류센서
34-2 : 배터리 전류센서
35 : 배터리 전압센서
36 : 제1 전압센서
37 : 고승압 전압센서
38 : 인버터 출력 전압센서
39 : 출력 다이오드
40-1 : 제1 센터탭 다이오드
40-2 : 제2 센터탭 다이오드
41 : (+) 전원
42 : (-) 전원
45 : 승압형 컨버터의 주 스위치
46 : 상부 스위치
47 : 하부 스위치
48 : 출력 커패시터
49-1 : 제1 분압 커패시터
49-2 : 제2 분압 커패시터
49-3 : 출력 커패시터
50 : 승압형 컨버터의 주 스위치 전류센서
50-1 : 하프브리지 컨버터의 스위치 전류센서
50-2 : 하프브리지 컨버터의 변압기 전류센서
51 : 하프브리지 변압기
52-1 : 제1 고승압 다이오드
52-2 : 제2 고승압 다이오드
52-3 : 제3 고승압 다이오드
52-4 : 제4 고승압 다이오드
52-5 : 제5 고승압 다이오드
53-1 : 제1 고승압 커패시터
53-2 : 제2 고승압 커패시터
53-3 : 제3 고승압 커패시터
53-4 : 제4 고승압 커패시터
53-5 : 제5 고승압 커패시터
53-6 : 제11 분압 커패시터
53-7 : 제12 분압 커패시터
54-1 : 고승압 스위치
54-2 : 직류/교류 인버터 상부스위치
54-3 : 직류/교류 인버터 하부스위치
55 : 고승압 인덕터
56-1 : 고승압 스위치의 전류센서
56-2 : 인버터 스위치 전류센서
56-3 : 인버터 변압기 전류센서
56-4 : 인버터 출력 전류센서
57 : 인버터 변압기
70 : 포워드 컨버터의 제어부
74 : 승압형 컨버터의 제어부
75 : 하프브리지 컨버터의 제어부
78 : 고승압 컨버터의 제어부
79 : 직류/교류 인버터의 제어부
88 : 제1 교류출력
89 : 제2 교류출력
90 : (+) 고승압 전원
91 : (-) 고승압 전원
100 : 모니터
101-1 : 제1 부저(Buzzer)
101-2 : 제2 부저(Buzzer)
105 : 외부 통신 포트(Port)
106-1 : 제1 전압 표시부
106-2 : 제2 전압 표시부
106-3 : 제3 전압 표시부
106-4 : 제1 전류 표시부
106-5 : 제2 전류 표시부
106-6 : 제3 전류 표시부
107 : 키보드
108 : 중앙 제어부
127 : 릴레이(RY) 동작 램프
130-1 : 제1 바퀴
130-2 : 제2 바퀴
130-3 : 제3 바퀴
130-4 : 제4 바퀴
140 : 열방출 통풍구
141 : 배터리 실험장치 후방 개봉 손잡이
150 : 배터리 테스터 장치
151 : 포워드 컨버터의 주 스위치
160 : 변압기 1차측 자기결합
170 : 변압기 2차측 자기결합
200 : 고승압 컨버터
300 : 하프브리지 인버터
AC1 : 제1 교류출력
AC2 : 제2 교류출력
CC : 정전류(Constant Current) 모드
CV : 정전압(Constant Voltage) 모드
Imotor : 모터의 전류
IR : 저항의 전류
rpm : 모터의 분당 회전수
t0 : 충전 시작 시간
t1 : 제1 정전류 모드에서 정전압 모드로 변환 시간
t2 : 제1 정전압 모드에서 정전류 모드로 변환 시간
t3 : 제2 정전류 모드에서 정전압 모드로 변환 시간
Vmotor : 모터의 전압
VR : 저항의 전압
10-1 : 제1 릴레이(RY1)
10-2 : 제2 릴레이(RY2)
10-3 : 제3 릴레이(RY3)
10-4 : 제4 릴레이(RY4)
10-5 : 제5 릴레이(RY5)
10-6 : 제6 릴레이(RY6)
10-7 : 제7 릴레이(RY7)
10-8 : 제8 릴레이(RY8)
10-9 : 제9 릴레이(RY9)
10-10 : 제10 릴레이(RY10)
10-11 : 제11 릴레이(RY11)
10-12 : 제12 릴레이(RY12)
10-13 : 제13 릴레이(RY13)
10-14 : 제14 릴레이(RY14)
10-15 : 제15 릴레이(RY15)
11-1 : 메인(Main) 전원공급 스위치
11-2 : 제1 부하 연결 스위치
11-3 : 제2 부하 연결 스위치
11-4 : 제3 부하 연결 스위치
12-1 : 제1 배터리 전압 검출 제1 저항
12-2 : 제1 배터리 전압 검출 제2 저항
12-3 : 제2 배터리 전압 검출 제1 저항
12-4 : 제2 배터리 전압 검출 제2 저항
12-5 : 제3 배터리 전압 검출 제1 저항
12-6 : 제3 배터리 전압 검출 제2 저항
12-7 : 교류 모터 전압검출 제1 저항
12-8 : 교류 모터 전압검출 제2 저항
12-9 : 램프(Lamp) 전압검출 제1 저항
12-10 : 램프(Lamp) 전압검출 제2 저항
12-11 : 제1 부하 전압검출 제1 저항
12-12 : 제1 부하 전압검출 제2 저항
12-13 : 제1 직류 모터 전압검출 제1 저항
12-14 : 제1 직류 모터 전압검출 제2 저항
12-15 : 제1 LED 전압검출 제1 저항
12-16 : 제1 LED 전압검출 제2 저항
12-17 : 제2 부하 전압검출 제1 저항
12-18 : 제2 부하 전압검출 제2 저항
12-19 : 제2 직류 모터 전압검출 제1 저항
12-20 : 제2 직류 모터 전압검출 제2 저항
12-21 : 제2 LED 전압검출 제1 저항
12-22 : 제2 LED 전압검출 제2 저항
12-23 : 제3 부하 전압검출 제1 저항
12-24 : 제3 부하 전압검출 제2 저항
13-1 : 제1 배터리 전류센서
13-2 : 제2 배터리 전류센서
13-3 : 제3 배터리 전류센서
13-4 : 교류 모터 전류센서
13-5 : 램프(Lamp) 전류센서
13-6 : 제1 부하 전류센서
13-7 : 제1 직류 모터 전류센서
13-8 : 제1 LED 전류센서
13-9 : 제2 부하 전류센서
13-10 : 제2 직류 모터 전류센서
13-11 : 제2 LED 전류센서
13-12 : 제3 부하 전류센서
14-1 : 제1 배터리 온도센서
14-2 : 제2 배터리 온도센서
14-3 : 제3 배터리 온도센서
15 : 배터리
15-1 : 제1 배터리
15-2 : 제2 배터리
15-3 : 제3 배터리
16-1 : 교류 모터의 엔코더
16-2 : 제1 직류 모터의 엔코더
16-3 : 제2 직류 모터의 엔코더
17-1 : 제1 충전기
17-2 : 제2 충전기
17-3 : 제3 충전기
18 : 메인(Main) 전원
19 : 직류/교류 인버터(Inverter)
20 : 제1 냉각기
21 : 제2 냉각기
22 : 주 제어부
22-1 : 릴레이 제어부
22-2 : 배터리 전압 검출부
22-3 : 배터리 전류 검출부
22-4 : 릴레이 제어부
22-5 : 배터리 냉각 제어부
22-6 : 모터 전압 검출부
22-7 : 모터 전류 검출부
22-8 : 모터 속도 검출부
22-9 : 램프 또는 LED 전류 검출부
22-10 : 램프 또는 LED 전압 검출부
22-11 : 부하 전류 검출부
22-12 : 부하 전압 검출부
22-13 : 외부 통신 연결부
23-1 : 교류 모터
23-2 : 제1 직류 모터
23-3 : 제2 직류 모터
24-1 : 램프(Lamp)
24-2 : 제1 LED
24-3 : 제2 LED
25 : 부하
25-1 : 제1 부하
25-2 : 제2 부하
25-3 : 제3 부하
26 : 정류 다이오드
26-1 : 제1 정류 다이오드
26-2 : 제2 정류 다이오드
26-3 : 제3 정류 다이오드
26-4 : 제4 정류 다이오드
26-5 : 제1 다이오드
26-6 : 제2 다이오드
26-7 : 제3 다이오드
26-8 : 제4 다이오드
26-9 : 제5 다이오드
26-10 : 제6 다이오드
28-1 : 제1 커패시터
28-2 : 제2 커패시터
28-3 : 제3 커패시터
30-1 : 제1 인덕터
30-2 : 제2 인덕터
30-3 : 제3 인덕터
30-4 : 제4 인덕터
30-5 : 제5 인덕터
32 : 포워드 컨버터의 변압기
34-1 : 스위치 전류센서
34-2 : 배터리 전류센서
35 : 배터리 전압센서
36 : 제1 전압센서
37 : 고승압 전압센서
38 : 인버터 출력 전압센서
39 : 출력 다이오드
40-1 : 제1 센터탭 다이오드
40-2 : 제2 센터탭 다이오드
41 : (+) 전원
42 : (-) 전원
45 : 승압형 컨버터의 주 스위치
46 : 상부 스위치
47 : 하부 스위치
48 : 출력 커패시터
49-1 : 제1 분압 커패시터
49-2 : 제2 분압 커패시터
49-3 : 출력 커패시터
50 : 승압형 컨버터의 주 스위치 전류센서
50-1 : 하프브리지 컨버터의 스위치 전류센서
50-2 : 하프브리지 컨버터의 변압기 전류센서
51 : 하프브리지 변압기
52-1 : 제1 고승압 다이오드
52-2 : 제2 고승압 다이오드
52-3 : 제3 고승압 다이오드
52-4 : 제4 고승압 다이오드
52-5 : 제5 고승압 다이오드
53-1 : 제1 고승압 커패시터
53-2 : 제2 고승압 커패시터
53-3 : 제3 고승압 커패시터
53-4 : 제4 고승압 커패시터
53-5 : 제5 고승압 커패시터
53-6 : 제11 분압 커패시터
53-7 : 제12 분압 커패시터
54-1 : 고승압 스위치
54-2 : 직류/교류 인버터 상부스위치
54-3 : 직류/교류 인버터 하부스위치
55 : 고승압 인덕터
56-1 : 고승압 스위치의 전류센서
56-2 : 인버터 스위치 전류센서
56-3 : 인버터 변압기 전류센서
56-4 : 인버터 출력 전류센서
57 : 인버터 변압기
70 : 포워드 컨버터의 제어부
74 : 승압형 컨버터의 제어부
75 : 하프브리지 컨버터의 제어부
78 : 고승압 컨버터의 제어부
79 : 직류/교류 인버터의 제어부
88 : 제1 교류출력
89 : 제2 교류출력
90 : (+) 고승압 전원
91 : (-) 고승압 전원
100 : 모니터
101-1 : 제1 부저(Buzzer)
101-2 : 제2 부저(Buzzer)
105 : 외부 통신 포트(Port)
106-1 : 제1 전압 표시부
106-2 : 제2 전압 표시부
106-3 : 제3 전압 표시부
106-4 : 제1 전류 표시부
106-5 : 제2 전류 표시부
106-6 : 제3 전류 표시부
107 : 키보드
108 : 중앙 제어부
127 : 릴레이(RY) 동작 램프
130-1 : 제1 바퀴
130-2 : 제2 바퀴
130-3 : 제3 바퀴
130-4 : 제4 바퀴
140 : 열방출 통풍구
141 : 배터리 실험장치 후방 개봉 손잡이
150 : 배터리 테스터 장치
151 : 포워드 컨버터의 주 스위치
160 : 변압기 1차측 자기결합
170 : 변압기 2차측 자기결합
200 : 고승압 컨버터
300 : 하프브리지 인버터
AC1 : 제1 교류출력
AC2 : 제2 교류출력
CC : 정전류(Constant Current) 모드
CV : 정전압(Constant Voltage) 모드
Imotor : 모터의 전류
IR : 저항의 전류
rpm : 모터의 분당 회전수
t0 : 충전 시작 시간
t1 : 제1 정전류 모드에서 정전압 모드로 변환 시간
t2 : 제1 정전압 모드에서 정전류 모드로 변환 시간
t3 : 제2 정전류 모드에서 정전압 모드로 변환 시간
Vmotor : 모터의 전압
VR : 저항의 전압
Claims (12)
- 배터리 실험장치에 있어서,
제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위하여 메인(Main) 전원(18)을 공급받으며, 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전단(前端)에 위치하는 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하며, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위하여 배터리 표면의 일측(一側)에 위치하는 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3);
상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 급변성 부하 - 상기 급변성 부하는 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 공급받는 교류 모터(23-1) 및 직류(DC) 전압을 공급받는 제1,2 직류 모터(23-2,23-3)이며;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 비급변성 부하 - 상기 비급변성 부하는 제1,2,3 부하(25-1,25-2,25-3), 램프(24-1) 및 제1,2 LED(24-2,24-3)이며;
상기 교류 모터(23-1)에 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 고승압 컨버터(200) 및 하프브리지 인버터(300)로 구성되며;
상기 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 고승압 스위치(54-1), 직렬로 연결된 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되며;
상기 고승압 스위치(54-1)의 온(on)시에는 제1 고승압 커패시터(53-1)과 제2 고승압 커패시터(53-2)가 동일(同一) 전압으로 충전되며, 제3 고승압 커패시터(53-3)과 제4 고승압 커패시터(53-4)가 동일(同一) 전압으로 충전되며;
상기 고승압 스위치(54-1)의 오프(off)시에는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압 및 상기 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합쳐져서 제5 고승압 커패시터(53-5)로 출력되므로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 직류(DC) 12[V] 내지 30[V]를 상기 고승압 컨버터(200)를 통하여 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]로 승압시키며;
상기 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]를 공급으며, 상기 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)가 교번(交番)하여 구동함을 통하여 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하여서 상기 교류 모터(23-1)를 구동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 배터리 실험장치에 있어서,
제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 충전하기 위하여 메인(Main) 전원(18)을 공급받으며, 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전단(前端)에 위치하는 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) - 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 완속(緩速)충전 및 급속(急速)충전을 할 수 있으며, 완속(緩速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압을 출력하며, 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 배터리의 정격 전압보다 10% 내지 30% 높은 전압을 출력함;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압을 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 배터리 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전류를 검출하기 위하여 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)와 상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3) 사이에 위치하는 위한 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 온도를 검출하기 위하여 배터리 표면의 일측(一側)에 위치하는 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3);
상기 전압 검출 저항(12-1 내지 12-6)으로부터 검출된 전압 정보, 상기 제1,2,3 배터리 전류센서(13-1 내지 13-3)로부터 검출된 전류 정보 및 상기 제1,2,3 배터리 온도센서(14-1 내지 14-3)로부터 검출된 온도 정보를 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 전류, 충전전력 및 온도를 제어하는 주 제어부(22);
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 급변성 부하 - 상기 급변성 부하는 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 공급받는 교류 모터(23-1) 및 직류(DC) 전압을 공급받는 제1,2 직류 모터(23-2,23-3)이며;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 충전된 전기에너지를 소모하기 위한 비급변성 부하 - 상기 비급변성 부하는 제1,2,3 부하(25-1,25-2,25-3), 램프(24-1) 및 제1,2 LED(24-2,24-3)이며;
상기 교류 모터(23-1)에 교류 모터에 교류 전압을 공급하기 위한 직류/교류 인버터(Inverter)(19) - 상기 직류/교류 인버터(Inverter)(19)는 고승압 컨버터(200) 및 하프브리지 인버터(300)로 구성되며;
상기 고승압 컨버터(200)는 고승압 인덕터(55), 고승압 스위치(54-1), 직렬로 연결된 제1 내지 제5 고승압 다이오드(52-1 내지 52-5), 제1 내지 제5 고승압 커패시터(53-1 내지 53-5)로 구성되며;
상기 고승압 스위치(54-1)의 온(on)시에는 제1 고승압 커패시터(53-1)과 제2 고승압 커패시터(53-2)가 동일(同一) 전압으로 충전되며, 제3 고승압 커패시터(53-3)과 제4 고승압 커패시터(53-4)가 동일(同一) 전압으로 충전되며;
상기 고승압 스위치(54-1)의 오프(off)시에는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 전압, 상기 고승압 인덕터(55)의 전압 및 상기 제3 고승압 커패시터(53-3)의 전압이 합쳐져서 제5 고승압 커패시터(53-5)로 출력되므로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 직류(DC) 12[V] 내지 30[V]를 상기 고승압 컨버터(200)를 통하여 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]로 승압시키며;
상기 직류(DC) 380[V] 내지 400[V]를 공급으며, 상기 하프브리지 인버터(300)의 상부 및 하부스위치(54-2,54-3)가 교번(交番)하여 구동함을 통하여 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하여서 상기 교류 모터(23-1)를 구동시키며;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)를 냉각하기 위한 냉각기;
상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전전압, 방전전압, 충전전류, 방전전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 디스플레이 하는 모니터(100)를 포함하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
급속(急速)충전에서는 정전류(CC) 모드 및 정전압(CV) 모드의 단 2가지 모드로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제3항에 있어서,
상기 급속(急速)충전에서는 배터리 충전 전력에 0 내지 80%까지는 정전류(CC) 모드로 충전하며, 나머지 20%는 정전압(CV) 모드로 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제2항에 있어서,
상기 급속(急速)충전에서는 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)에 냉매를 공급하는 상기 냉각기가 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
상기 완속(緩速)충전에서는 정전류(CC) 모드 - 정전압(CV) 모드 - 정전류(CC) 모드 - 정전압(CV) 모드로 교번(交番)하며 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 하나의 주 스위치(151)에 의해서 역률개선과 배터리 충전이 가능한 포워드 컨버터 방식인 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제7항에 있어서,
상기 포워드 컨버터 방식은 전원의 역률(Power Factor)을 개선하기 위한 제2,3 인덕터(30-2,30-3)가 배치되어 있으며, 상기 제2,3 인덕터(30-2,30-3)에 전류를 특정(特定) 방향으로 흐르게 하는 제1,2 다이오드(26-5,26-6)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
상기 제1,2,3 충전기(17-1,17-2,17-3)는 승압형 컨버터 및 하프브리지 컨버터로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제1항 또는 청구항 제2항에 있어서,
상기 하프브리지 인버터(300)는 전기적 안정성을 위하여 인버터 변압기(57)를 통하여 교류(AC) 80[V] 내지 240[V]의 교류 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제2항에 있어서,
상기 냉각기는 배터리의 온도를 고려하여 냉매(冷媒)의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치 - 청구항 제2항에 있어서,
중앙 제어부(108)에서는 키보드(107)를 통하여 인식된 사용자의 명령을 바탕으로 상기 제1,2,3 배터리(15-1,15-2,15-3)의 충전전압, 방전전압, 충전전류, 방전전류, 충전전력, 온도, 냉각기 동작을 비교 및 분석하여 상기 디스플레이 하는 모니터(100)를 통하여 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 배터리 실험 장치
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180004085A KR101840619B1 (ko) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | 배터리 실험 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180004085A KR101840619B1 (ko) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | 배터리 실험 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101840619B1 true KR101840619B1 (ko) | 2018-03-20 |
Family
ID=61910738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180004085A KR101840619B1 (ko) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | 배터리 실험 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101840619B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112947358A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种用于机动发射卫星测试的车载综合测试***和方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004248405A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両のバッテリ管理装置 |
| JP4413888B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2010-02-10 | 株式会社東芝 | 蓄電池システム、車載電源システム、車両、および蓄電池システムの充電方法 |
| KR100964016B1 (ko) * | 2010-02-11 | 2010-06-15 | 주식회사 윌링스 | 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템 |
| JP5110913B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2012-12-26 | 三洋電機株式会社 | 電源装置 |
| KR20130039054A (ko) * | 2011-10-11 | 2013-04-19 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 시험 시스템 |
| KR20140091624A (ko) * | 2012-12-27 | 2014-07-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 온도 관리 장치를 포함하는 배터리 팩 시스템 및 그 제어 방법 |
| KR20140092978A (ko) * | 2013-01-16 | 2014-07-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법 |
| KR101526414B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2015-06-05 | 현대자동차 주식회사 | 전기 자동차용 배터리의 열화도 판정 장치 및 방법 |
| JP2016533701A (ja) * | 2013-09-26 | 2016-10-27 | メタ システム エス．ピー．エー．Ｍｅｔａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓ．Ｐ．Ａ． | Ｐｆｃ回路を含む電気自動車用バッテリー充電器 |
| JP2017220963A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-14 | Ntn株式会社 | バッテリ充電装置 |
-
2018
- 2018-01-11 KR KR1020180004085A patent/KR101840619B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004248405A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両のバッテリ管理装置 |
| JP4413888B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2010-02-10 | 株式会社東芝 | 蓄電池システム、車載電源システム、車両、および蓄電池システムの充電方法 |
| JP5110913B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2012-12-26 | 三洋電機株式会社 | 電源装置 |
| KR100964016B1 (ko) * | 2010-02-11 | 2010-06-15 | 주식회사 윌링스 | 배터리 충전기능이 구비된 전기 자동차의 구동시스템 |
| KR20130039054A (ko) * | 2011-10-11 | 2013-04-19 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 시험 시스템 |
| KR20140091624A (ko) * | 2012-12-27 | 2014-07-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 온도 관리 장치를 포함하는 배터리 팩 시스템 및 그 제어 방법 |
| KR20140092978A (ko) * | 2013-01-16 | 2014-07-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 온도 제어 시스템 및 그 제어 방법 |
| JP2016533701A (ja) * | 2013-09-26 | 2016-10-27 | メタ システム エス．ピー．エー．Ｍｅｔａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓ．Ｐ．Ａ． | Ｐｆｃ回路を含む電気自動車用バッテリー充電器 |
| KR101526414B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2015-06-05 | 현대자동차 주식회사 | 전기 자동차용 배터리의 열화도 판정 장치 및 방법 |
| JP2017220963A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-14 | Ntn株式会社 | バッテリ充電装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112947358A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种用于机动发射卫星测试的车载综合测试***和方法 |
| CN112947358B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-09-23 | 航天科工空间工程发展有限公司 | 一种用于机动发射卫星测试的车载综合测试***和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9252624B2 (en) | Battery control device and battery system | |
| CN105518924B (zh) | 电池设备和电动车辆 | |
| US9590443B2 (en) | Power supply device using secondary battery and method of switching the battery mode | |
| CN100585941C (zh) | 电池管理***及其驱动方法 | |
| US20130002203A1 (en) | Cell balancing device | |
| JP2009072039A (ja) | 電源システム | |
| CN102209646A (zh) | 包含混合电化学的电池、模块和组件的控制 | |
| CN104553811B (zh) | 利用接触器控制的车辆高压配线保护 | |
| RU2013102650A (ru) | Устройство подачи питания для инструмента с электрическим приводом | |
| KR101567557B1 (ko) | 이차 전지 셀의 전압 벨런싱 장치 및 방법 | |
| CN107179509A (zh) | 基于开环模型和闭环模型的电池容量估计 | |
| KR20100061714A (ko) | 전지 팩 및 전지 시스템 | |
| RU53818U1 (ru) | Батарея электрических накопителей энергии | |
| CN103779619A (zh) | 基于单体容量值来执行电池***的单体平衡的方法 | |
| CN109435777A (zh) | 电池均衡***、车辆、电池均衡方法及存储介质 | |
| KR101572178B1 (ko) | 이차 전지 셀의 전압 밸런싱 장치 및 방법 | |
| JP2003257501A (ja) | 二次電池の残存容量計 | |
| JPH0678463A (ja) | 二次電池装置とその残存容量検出方法 | |
| KR101840619B1 (ko) | 배터리 실험 장치 | |
| US20090015200A1 (en) | Method and arrangement for modifying the state of charge (soc) and state of health (soh) of a battery | |
| CN107078527A (zh) | 过压保护电路及其控制方法和电池组 | |
| Turgut et al. | CAN communication based modular type battery management system for electric vehicles | |
| KR101726384B1 (ko) | 이차 전지의 충전 제어 장치 및 방법 | |
| CN207683366U (zh) | 一种用于电动车辆的混合电池*** | |
| KR20130091171A (ko) | 절연 저항 모니터링 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |