KR20110094642A - 고주파 펄스 배터리 복원기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 내부 전극에 전해액이 부착되어 고화되는 것을 방지하는 배터리 복원기에 관련된 것으로서, 1회 이상의 충전 방전을 행함으로써 전극에 부착된 황산화물을 제거하는 배터리 복원기에 있어서, 배터리상태 점검회로(4)를 통하여 배터리(1)의 각 셀들의 상태를 검출한 후, 최초 충전 후 전압이 배터리 정격 전압에 대하여 일정수치 이상이면 배터리에 충전을 진행하고, 그 이하이면 펄스제어부(5)와 펄스발생부(7)를 통하여 고주파를 배터리의 각 셀 전극마다 인가하도록 구성된다.

Description

고주파 펄스 배터리 복원기 {Battery regenerator}

본 발명은 배터리 내부 전극에 전해액이 부착되어 고화되는 것을 방지하는 배터리 복원기에 관련된 것이다.

일반적으로 배터리는 전류의 화학적 작용을 이용하는 것이며, 화학적 에너지를 전기적 에너지로 사용할 수 있도록 하는 것으로서 방전될 경우 충전하면 다시 배터리의 기능을 회복할 수 있다. 배터리는 외부 전극 단자에 부하를 접속하면 배터리 내의 전극판과 전해액이 화학 반응을 일으켜 전압을 발생시킨다.

배터리는 전해액으로 묽은 황산을 이용하고, 양극판은 과산화 납, 음극판은 순수한 납을 사용하는 것이 일반적이다.

배터리는 작은 체적으로 가능한 큰 전기 에너지를 얻기 위해 화학반응을 일으키는 극판과 전해액의 접촉 면적이 커지도록 극판을 얇은 판으로 구성하여 여러장 병렬로 접속하고 양극판과 음극판이 서로 마주보도록 배치되어 있다.

양극판과 음극판의 두 전극 반응은 불용성인 PbSO4를 생성하여 두 전극에 부착되며, 배터리가 방전 시 황산이 소모되어 물이 생성되고, 물의 밀도는 황산의 밀도보다 낮기 때문에 배터리의 충전 상태는 전해액의 밀도를 측정하여 확인한다. 배터리가 재충전될 때는 전극 반응은 역반응이 일어난다.

그러나 장기간 충방전을 반복하면 전극판에 달라붙어 있던 황산염이 충전시에 이탈되지 않고 그대로 달라붙어 있는 황산화 현상이 발생한다.

상기 황산화 현상은 전극판의 전기 반응의 통로가 차단되어 절연기능을 하게 되므로 배터리의 전압, 용량 및 비중도를 저하시키는 문제점이 발생한다.

현재 자동차용 배터리로는 연납 배터리가 널리 사용되고 있으며, 2V짜리의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 12V 또는 24V의 전압을 만들어 사용하고 있는 실정이다. 각 셀에는 1개 이상의 극판이 들어가 있으며, 극판이 크고 많을수록 전기량도 많아진다. 이 셀들 중에는 황산납이 많은 것과 적은 것이 있는데, 이 때문에 하나의 셀이 제 성능을 발휘하지 못하면 나머지 셀들이 빠른 속도로 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리 각 셀마다 똑같은 힘을 낼 수 있도록 주기적인 순간 급충전, 급방전을 통해 셀들의 평준화 작업을 통하여 셀들이 골고루 제 성능을 발휘하도록 하여 결국 배터리 성능을 계속 최상으로 유지시킬 수 있도록 하는 고주파 펄스 배터리 복원기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 고주파 펄스 배터리 복원기는 1회 이상의 충전 방전을 행함으로써 전극에 부착된 황산화물을 제거하는 배터리 복원기에 있어서, 배터리상태 점검회로(4)를 통하여 배터리(1)의 각 셀들의 상태를 검출한 후, 최초 충전 후 전압이 배터리 정격 전압에 대하여 일정수치 이상이면 배터리에 충전을 진행하고, 그 이하이면 펄스제어부(5)와 펄스발생부(7)를 통하여 고주파를 배터리의 각 셀 전극마다 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배터리 충전과 고주파 인가는 일정 시간마다 반복되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 고주파 펄스 배터리 복원기는 각 셀들의 평준화 작업이 진행되어 셀들이 골고루 제 성능을 발휘하게 되기 때문에 배터리의 사용 수명을 연장하고 배터리의 성능을 저하시키지 않고 장기간 유지 관리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또 폐기된 배터리를 재활용함으로써 환경오염을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고주파 펄스 배터리 복원기의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 고주파 펄스 배터리 복원기의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 고주파 펄스 배터리 복원기의 고전압인가를 설명하기 위한 그래프이다.

배터리 복원기(10)의 전압 안정화회로(2) 및 펄스제어부(5)와 펄스발생부(7)를 통하여 배터리(1)에 고전압을 인가한다. 그 인가되는 전압 또는 시간 패턴을 미리 설정된 기준전압과 비교한 예를 도 3에 나타낸다.

전압 안정화회로(2)는 방전 전류를 제어량, 발생 전압을 조작량으로 하는 제어기능을 구비하도록 한다.

상기 제어기능은 고저항 물질의 감소 현상이 발생하는 임계 전류 이상의 방전 전류를 인가하여 제어한다.

전류 패턴의 최적은 배터리에 따라 다르므로 배터리상태 점검회로(4)를 통하여 얻어진 표준 데이터를 적용한다.

그리고, 결정된 전류패턴을 마이크로콘트롤러(3)에 제어 명령으로 하여 입력시킨다.

상기 임계전류 이상의 방전 전류를 불연속적으로 흐르게 하는 제어에 대하여는 통상의 (펄스 충전기)의 펄스전류, 펄스전압이 아니라 더 시간 간격이 긴 고전압인가가 바람직하다.

구체적으로는 20m초보다 긴 시간 간격으로 펄스제어부(5)와 펄스발생부(7)를 통하여 전류제어 실행을 반복한다.

또는 펄스발생부(7)를 통하여 상용의 펄스를 출력하고 임계 전류 이상의 방전 전류를 반복하여 흘린다.

또, 임계 전류 이상의 피크 방전 전류를 갖는 단독 펄스 전압의 발생 명령을 출력하여도 된다.

예를 들어 고전압 물질을 부분적으로 파괴하도록 선택되는 전극에 부분적으로 임팩트된 에너지가 공급되도록 구성하여도 된다.

고전압 인가, 방전 조작의 조작 량과 타이밍, 충전 방전의 반복 회수를 결정하는 것은 배터리상태 점검회로(4)를 통하여 얻어진 데이터를 중앙처리장치가 연산하여 배터리의 내부 저항을 측정함으로써 결정된다.

배터리 내부 저항의 측정에 대하여는 공지의 측정 방법을 이용한다.

또 고주파 진동 부여에 대하여도 상기 배터리의 내부 저항의 측정값에 기초하여 진동 강도와 진동시간을 결정할 수 있다.

전압 안정화회로에 대하여는 정전기의 축적 충전기와 커패시터로 구성되고, 커패시터에 정전기의 축적 충전기로부터 전하를 충전하여 고전압 펄스를 배터리에 공급할 수 있도록 구성된다.

전원공급부(6)는 사일리스터 혹은 트라이악, 게이트 턴오프 트랜지스터, 정전유도 트랜지스터, 절연게이트 바이폴라 트랜지스터로 된 부품을 이용하여 구성한다.

본 발명의 바람직한 배터리 복원기는 도 2에 나타낸다.

도 2에서는 통상의 경우 배터리에 충전을 수행한다.

소정시간 동안 충전이 진행된 후 배터리상태 점검회로(4)에 의하여 입력된 데이터를 마이크로콘트롤러(3)가 판단하여 재충전이 가능한 배터리 인지 재생 과정이 필요한 상태의 배터리인지와 그 작업시간에 관련된 사항들을 디스플레이(9)에 표시한다.

구체적으로는 예를 들어 최초 충전 후 전압이 배터리 정격 전압에 대하여 대략 90%의 전압 값(제1측정전압)이 얻어지고 있는지, 혹은 바로 앞전의 충전에 대하여 90이하(제2측정전압)의 전압상승이 얻어졌는가를 판정한다. 제1측정전압에 도달하면 정상적인 배터리로 판단하여 전압 안정화회로(2)를 오프하고, 정상적인 충전을 진행한다. 제2측정전압이면 배터리 내부의 전극에 황산물이 부착되기 시작하거나 이미 시작된 것으로 판단하여 전압 안정화회로(2) 및 펄스제어부(5)를 통하여 배터리 외부단자에 고주파를 인가한다.

전압 인가시 혹은 인가 전후에 고주파 진동을 발생시켜도 된다.

상기 설명은 배터리의 외부단자 즉, 도 1의 배터리(1)의 음전극(-전극)과 배터리의 양전극(+전극)을 배터리 복원기(10)에 접속하여 이루어진 구조를 이용하여 설명하였다.

그러나 실제로는 배터리의 각 셀마다 고저항 물질의 부착 정도가 다르기 때문에 각각 개별 셀에 대하여 별개의 적절한 재생 조작이 필요하다.

각 셀 단자의 음전극 양전극마다 충전하고 그 전압 값 혹은 내부 저항 추정 값을 이용하여 상기 설명한 과정을 거쳐 배터리의 각 셀 전극에 부착된 고저항 물질인 황산화막을 제거한다.

각 셀마다의 내부 저항 추정은 공지의 배터리 내부저항 추정 방법을 이용하면 된다.

즉, 각 셀들마다 똑같은 힘을 낼 수 있도록 측정된 내부 저항에 따라 마이크로컨트롤러(3)가 펄스제어부(5)와 방전부(8)를 제어하여 순간 급충전, 급방전을 통해 타이머로(11)부터 정해진 시간동안 작업을 반복하여 셀들의 평준화 작업을 진행하게 된다. 그에 따라 셀들이 골고루 제 성능을 발휘하게 된다.

본 발명의 배터리 복원기는 상기 예시된 도면 구조에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 청구범위 및 목적의 범주 내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.

1 : 배터리
2 : 전압안전화 회로부
3 : 마이크로콘트롤러
4 : 배터리 상태 점검회로
5 : 펄스제어부
6 : 전원부
7 : 펄스발생부
8 : 방전부
9 : 디스플레이
10 : 복원기
11 : 타이머

Claims (2)

1회 이상의 충전 방전을 행함으로써 전극에 부착된 황산화물을 제거하는 배터리 복원기에 있어서, 배터리상태 점검회로(4)를 통하여 배터리(1)의 각 셀들의 상태를 검출한 후, 최초 충전 후 전압이 배터리 정격 전압에 대하여 일정수치 이상이면 배터리에 충전을 진행하고, 그 이하이면 펄스제어부(5)와 펄스발생부(7)를 통하여 고주파를 배터리의 각 셀 전극마다 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 배터리 복원기.

상기 배터리 충전과 고주파 인가는 일정 시간마다 반복되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 펄스 배터리 복원기.

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