KR20120006321U

KR20120006321U - 배터리의 충전 및 방전장치

Info

Publication number: KR20120006321U
Application number: KR2020110001806U
Authority: KR
Inventors: 곽종욱; 서인수
Original assignee: 곽종욱; 서인수
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-12

Abstract

본 고안은 다수의 배터리 각각에 독립적으로 충전전원이 자동공급되도록 하고, 방전시에도 다수의 배터리를 하나씩 순차적으로 방전토록 하며, 배터리의 방전에 의해 설정된 전압이하로 출력이 낮아지는 경우 해당 배터리의 방전을 중지시킴과 아울러 자동으로 충전이 행해지도록 한 배터리의 충전 및 방전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안 배터리의 충전 및 방전장치는,
하나의 충전회로에 의해 다수의 배터리에 충전을 행하는 배터리 충전장치에 있어서, 상기 충전회로의 출력단과 다수의 배터리 사이에 위치하여 스위칭에 의해 충전회로의 출력단을 각 배터리의 충전단자와 선택적으로 연결하는 충전스위칭부; 상기 배터리의 출력단자와 독립적으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 스위칭하여 다수의 배터리 중 어느 하나의 배터리 출력단자를 선택하는 방전스위칭부; 상기 각 배터리의 충전상태를 감지하여 상기 충전스위칭부의 스위칭을 제어하고, 배터리의 방전전압을 감지하여 상기 방전스위칭부의 스위칭을 제어하는 컨트롤러;로 구성된다.

Description

배터리의 충전 및 방전장치{Apparatus for charging and discharging of battery}

본 고안은 배터리의 충전 및 방전 장치에 관한 것으로, 특히 다수의 고용량 배터리를 저전력으로 충전이 가능하도록 함과 아울러 방전을 하면서 충전이 동시에 행해지도록 하는 배터리의 충전 및 방전장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동행사 서비스, 홍보차량, 캠핑카, 밤낚시 장소, 전동차 등에는 12.5V의 출력을 갖는 배터리가 많이 사용되어 지는데, 하나의 배터리만 단독으로 사용되지 않고 병렬로 연결한 다수개의 배터리를 사용함으로써 장시간 사용이 가능토록 한다.

이러한 복수의 배터리를 충전하기 위해서 도1과 같이 복수개의 배터리(110,120,130,140)가 충전회로(100)에 병렬로 연결되는데, 각각 12.5V의 출력을 갖는 배터리(110,120,130,140)를 동시에 충전하기 위해서 약 30A, 6kw의 출력을 갖는 충전회로(100)를 사용하게 된다.

그런데, 이러한 충전회로(100)는 대용량의 충전회로로서, 일반 가정용 220V 전압으로는 충전이 가능하지 않아서 전력공급이 충분히 가능한 사업장 등에서만 충전이 가능하게 된다.

이로인해 충전장소가 매우 제한적인 문제점이 뒤따르며, 되며, 대용량의 충전장치는 매우 고가이다.

또한, 배터리(110,120,130,140)를 병렬로 연결하여 장시간 사용이 가능토록 하지만, 어느 하나의 배터리가 불량이면 나머지 배터리들이 정상이라고 할지라도 제 용량의 출력을 발생할 수 없게 된다.

그리고, 모든 배터리가 모두 새 배터리일지라도 사용하다보면 모든 배터리가 균일한 출력을 발생하지 못하게 되어 전체적인 배터리 성능이 급속히 저하되는 문제점이 발생하며, 이를 극복하고자 모든 배터리를 다시 새 배터리로 교체하는 경우 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 하여, 다수의 배터리 각각에 독립적으로 충전전원이 자동공급되도록 하고, 방전시에도 다수의 배터리를 하나씩 순차적으로 방전토록 하며, 배터리의 방전에 의해 설정된 전압이하로 출력이 낮아지는 경우 해당 배터리의 방전을 중지시킴과 아울러 자동으로 충전이 행해지도록 한 배터리의 충전 및 방전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 고안 배터리의 충전 및 방전장치는,

하나의 충전회로에 의해 다수의 배터리에 충전을 행하는 배터리 충전장치에 있어서,

상기 충전회로의 출력단과 다수의 배터리 사이에 위치하여 스위칭에 의해 충전회로의 출력단을 각 배터리의 충전단자와 선택적으로 연결하는 충전스위칭부;

상기 배터리의 출력단자와 독립적으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 스위칭하여 다수의 배터리 중 어느 하나의 배터리 출력단자를 선택하는 방전스위칭부;

상기 각 배터리의 충전상태를 감지하여 상기 충전스위칭부의 스위칭을 제어하고, 배터리의 방전전압을 감지하여 상기 방전스위칭부의 스위칭을 제어하는 컨트롤러;로 구성된다.

이와같은 구성에 의하여 배터리가 독립적으로 충전이 이루어짐으로써 1kw 정도의 저용량 충전회로에 의해서도 배터리의 충전이 가능하므로 배터리의 성능이 모두 다르다 할지라도 다른 배터리의 영향을 받지 않기 때문에 효율적인 사용이 가능하다.

또한, 불량이 발생한 배터리만을 교체하면 되므로 유지비용이 저렴하며, 저용량의 충전회로와 가정용 저전력으로도 충전이 가능하므로 저렴하게 충전이 가능해진다.

아울러 방전시에도 다른 배터리의 충전이 가능하므로 연속적인 배터리 전원의 사용이 가능한 장점이 있다.

도1은 종래의 배터리 충전장치의 회로도.
도2는 본 고안의 배터리 충전 및 방전장치의 구성을 보인 도.
도3은 컨트롤러의 내부 회로 블럭도.

본 고안은 도2에서와 같이 컨트롤러(200), 충전스위칭부(210), 방전스위칭부(220), 충전회로(230), 배터리부(240)로 구성된다.

컨트롤러(200)는 배터리부(240)를 구성하는 각 배터리(241,242,243,244)의 충전 및 방전전압을 감지하여 각각 독립적으로 충전 또는 방전이 이루어질 수 있도록 충전스위칭부(210)와 방전스위칭부(220)의 스위칭을 제어한다.

이러한 컨트롤러(200)는 도3에서와 같이 충전 및 방전전압을 인가받아 전압의 크기를 감지하는 전압감지부(203)와, 배터리의 충전모드, 방전모드, 충방전모드를 설정하는 모드설정부(202)와, 모드설정부(202)에 의해 설정된 모드에 따라 충전스위칭부(210)와 방전스위칭부(220)의 스위칭 제어신호를 발생하는 프로세서(201)로 구성된다.

충전스위칭부(210)는 충전회로(210)의 출력단과 각 배터리(241,242,243,244)의 (+)단자를 독립적으로 연결하는 것으로, 컨트롤러(200)의 스위칭 제어에 의해 선택적으로 충전회로(210)의 출력단과 각 배터리(241,242,243,244)의 (+)단자를 연결하여 독립적인 충전이 이루어질 수 있도록 하며, 릴레이로 구성될 수 있다.

방전스위칭부(220)는 각 배터리(241,242,243,244)의 (+)단자를 독립적으로 출력단과 연결하는 것으로, 컨트롤러(200)의 스위칭 제어에 의해 선택적으로 각 배터리(241,242,243,244)의 (+)단자를 연결하여 독립적인 방전이 이루어질 수 있도록 하며, 이또한 릴레이로 구성될 수 있다.

충전회로(230)는 220V의 가정용 전원을 입력받아 충전스위칭부(210)를 통해 배터리부(240)에 충전전압을 공급하는 것이다.

배터리부(240)는 각각 12.5V의 출력을 갖는 다수개의 배터리(241,242,243,244)로 구성되며, 충전스위칭부(210)를 통해 충전회로(230)로부터 공급되는 전원을 각각 독립적으로 (+)단자를 통해 인가받아 충전하는 것이다.

(-)단자는 모든 배터리(241,242,243,244)가 공통으로 연결된다.

이와같이 구성되는 본 고안의 동작을 설명한다.

먼저, 사용자는 모드설정부(202)를 통해 충전모드 또는 방전모드 또는 충방전모드를 설정하게 되는데, 충전모드가 설정되는 경우 프로세서(201)는 충전스위칭부(210)의 가동단자(T6)가 고정단자(T2)에 접속되도록 하여 배터리(241)에 충전회로(230)의 전원이 공급되도록 함과 동시에 방전스위칭부(220)의 가동단자(T11)를 고정단자(T6)에 접속되도록 하여 배터리부(240)의 방전이 차단되도록 한다.

컨트롤러(200)의 전압감지부(203)는 배터리(241)의 (+)단자의 충전상태를 감지하여 충전완료가 되면, 프로세서(201)에 이를 알리게 되며, 이에따라 프로세서(201)는 스위칭 제어신호를 출력하여 충전스위칭부(210)의 가동단자(T6)를 고정단자(T3)에 접속되도록 함으로써 배터리(242)에 충전이 이루어지도록 한다.

또한, 전압감지부(203)는 배터리(242)의 (+)단자의 충전상태를 감지하여 충전완료가 되면, 프로세서(201)에 이를 알리게 되며, 이와같은 과정을 반복하여 모든 배터리에 충전이 완료되도록 한다.

방전모드가 설정되는 경우 프로세서(201)는 충전스위칭부(210)의 가동단자(T6)가 고정단자(T1)에 접속되도록 하여 배터리부(240)의 충전을 중지시키며, 동시에 방전스위칭부(220)의 가동단자(T11)를 고정단자(T7)에 접속되도록 하여 배터리(241)의 방전이 행해지도록 한다.

따라서, 방전스위칭부(220)의 출력단에 접속된 부하에 배터리(241)의 전원이 공급되도록 한다.

이와 동시에 컨트롤러(200)의 전압감지부(203)는 배터리(241)의 방전상태를 감지하게 되는데, 배터리(241)의 전압이 11V 이하로 떨어지는 경우 프로세서(201)에 이를 알리게 되며, 이에따라 프로세서(201)는 스위칭 제어신호를 출력하여 방전스위칭부(210)의 가동단자(T11)를 고정단자(T8)에 접속되도록 함으로써 배터리(242)의 방전이 행해지도록 한다.

또한, 전압감지부(203)는 배터리(242)의 방전상태를 감지하여 프로세서(201)에 이를 알리게 됨으로써 다음 배터리의 방전이 행해지도록 방전스위칭부(220)의 스위칭을 제어하게 되며, 이와같은 과정을 반복하여 모든 배터리에 방전이 행해지도록 하는 것이다.

충전 및 방전모드가 설정되면, 이는 충전과 방전을 동시에 행하는 것으로, 방전을 행하고 있거나 방전이 되지 않은 배터리에는 충전을 하지 않고, 방전이 완료된 배터리만을 선택적으로 충전하는 것으로서, 배터리(241)의 방전이 행해진 후 방전스위칭부(220)가 스위칭 절체되어 배터리(242)의 방전을 행하게 되며, 프로세서(201)는 충전스위칭부(210)의 가동단자(T6)를 고정단자(T2)에 접속시킴으로써 배터리(241)의 충전이 이루어지도록 한다.

프로세서(201)는 배터리(241)의 충전이 완료되면, 배터리(242)의 방전상태를 감지하게 되고, 상기에서 설명한 충전모드와 방전모드를 혼합하여 충전스위칭부(210)와 방전스위칭부(220)를 제어함으로써 충전과 방전이 행해지도록 하는 것이다.

이는 충전회로(230)로부터 충전전원이 공급되면, 연속적으로 배터리부(240)의 전원을 사용할 수 있는 모드가 되는 것이다.

200 : 컨트롤러 201 : 프로세서
202 : 모드설정부 203 : 전압감지부
210 : 충전스위칭부 220 : 방전스위칭부
230 : 충전회로 240 : 배터리부

Claims

하나의 충전회로에 의해 다수의 배터리에 충전을 행하는 배터리 충전장치에 있어서,
상기 충전회로의 출력단과 다수의 배터리 사이에 위치하여 스위칭에 의해 충전회로의 출력단을 각 배터리의 충전단자와 선택적으로 연결하는 충전스위칭부;
상기 각 배터리의 충전상태를 감지하여 상기 충전스위칭부의 스위칭을 제어하는 컨트롤러;로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 충전장치.
제1항에 있어서, 상기 배터리의 출력단자와 독립적으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 스위칭하여 다수의 배터리 중 어느 하나의 배터리 출력단자를 선택하는 방전스위칭부를 포함하고,
상기 컨트롤러는 배터리의 방전전압을 감지하여 상기 방전스위칭부의 스위칭을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리의 충전 및 방전장치.