WO2017111500A1 - 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법 - Google Patents
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- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
Definitions
- the present invention relates to a commercial vehicle battery power supply device and a battery charging method using the same. More specifically, by connecting a lead battery and a supercapacitor module in parallel, a large amount of current is supplied from the supercapacitor to the start motor at the high output of the engine starting.
- the present invention relates to a commercial vehicle battery power supply device and a battery charging method using the same, since 24V and 12V can be selectively used in a commercial vehicle since the balance between lead batteries can be balanced using a capacitor.
- the present invention is a lead-acid battery when the passive capacitor module and the lead-acid battery is connected in parallel through a switch and the passive circuit is operated when using the 12V power supply to solve the balance problem between the lead-acid batteries and require high output, such as when starting
- the present invention relates to a commercial vehicle battery power supply device capable of compensating power by operating a high output capacitor module connected in parallel with a battery, and a battery charging method using the same.
- a diesel engine using diesel is used for trucks or buses, and since various electronic devices use a 12V system, a DC / DC converter for converting a voltage from 24V to 12V is used.
- the instantaneous power load is very high by supplying fuel and air into the combustion chamber of the engine during initial start-up, rotation of the start motor, power supply to the engine controller and various electronic devices, and the like.
- the batteries that can supply power use lead-acid batteries that combine lead and sulfuric acid and are stored as chemical energy.
- the present applicant intends to propose a battery power supply that does not need a separate DC / DC converter device by connecting the output capacitor in parallel with the battery to assist the output at low temperature or room temperature, and output 12V power and 24V power at the same time.
- the present invention is to solve the above problems, by connecting the lead battery and the supercapacitor module in parallel, a large amount of current from the supercapacitor can be supplied to the start motor at the high output of the engine start between the lead battery using the capacitor It is possible to provide 24V or 12V selectively in commercial vehicles because it is possible to balance, and to provide a commercial vehicle battery power supply that does not require a DC / DC converter and a battery charging method using the same.
- the present invention is a lead-acid battery when the passive capacitor module and the lead-acid battery is connected in parallel through a switch and the passive circuit is operated when using the 12V power supply to solve the balance problem between the lead-acid batteries and require high output, such as when starting
- the present invention provides a commercial vehicle battery power supply device capable of compensating power by operating a high power capacitor module connected in parallel with the same, and a battery charging method using the same.
- the commercial vehicle battery power supply apparatus includes a series-connected battery and a passive circuit, and a high output capacitor module for balancing an internal capacitor is connected in parallel with each other. It is connected in series with the passive capacitor module with passive circuit according to the operation of the parallel connected switch and has the parallel connection structure with the passive capacitor module through other switches.
- the passive capacitor module is connected in series with the high output capacitor module through the switch.
- the switch unit In the commercial vehicle battery power supply device is configured to be connected to the high output capacitor module in parallel via the battery through the other switch to output the 12V power, the switch unit by checking the voltage detection of the battery connected in series Capacitor Module for Passive by Switching On and Off
- a capacitor module for passive charging the battery It is connected in parallel with the battery and the passive capacitor module, respectively, and through each passive circuit of the passive capacitor module and the high output capacitor module, balancing the capacitors (C1, C2 / C3) through the action of charging the battery according to the voltage detection of the battery Switch unit for controlling the
- a battery unit for selectively outputting 12V power or 24V power; And a high output capacitor module connected to the battery and the passive capacitor module in parallel, and balancing the capacitors through the passive capacitor module and each of the internal passive circuits for charging the battery according to the driving of the switch unit. It is characterized by.
- the passive capacitor module and the lead-acid battery is connected in parallel through the switch and the passive circuit is operated when using the 12V power supply balance problem between the lead-acid battery
- the commercial vehicle battery power supply and the battery charging method using the same prevents the lead plate from being damaged due to the instantaneous high output power load, due to the continuous charge and discharge of the battery from the generator of the engine Through the oxidation / reduction reaction, the battery straight capacitor replaces the battery to extend the life of the lead-acid battery by repeatedly reducing the number of charge / discharge cycles and to ensure battery stability by balancing the lead-acid batteries.
- the passive capacitor module and the lead-acid battery is connected in parallel through a switch 12V power at low output, high output capacitor module at high output through the operation Low temperature start-up is improved, and the need for DC / DC converter is eliminated, thereby providing the effect of increasing fuel efficiency due to light weight.
- FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a commercial vehicle battery power supply according to the present invention
- FIG. 2 to 3 is a circuit diagram of a commercial vehicle battery power supply using a passive capacitor and a high output capacitor according to FIG.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a battery charging procedure of a commercial vehicle battery power supply using the passive capacitor and the high output capacitor of FIGS.
- FIG. 5 is a passive circuit diagram of a high power capacitor module and a capacitor module for passives
- the commercial vehicle battery power supply of the present invention can use the 12V power system used for AVN, Lamp, etc. and the 24V power system used at startup or power generation at the same time, the capacitor compensates the high output power when starting at low temperature, improving the performance and durability of the battery Provides this possible battery power supply.
- FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a commercial vehicle battery power supply according to the present invention
- the commercial vehicle battery power supply according to the present invention is a control unit 100, a passive capacitor module 200, a switch unit 300, a battery 400, 500, a high output capacitor module 600, and output power sources 12V and 24V.
- the controller 100 checks the voltage detection of the batteries 400 and 500 and uses the switch 300 to switch the passive units.
- the capacitor module 600 controls the charging of the battery or controls the balancing operation between the capacitors through the passive circuits of the passive capacitor module 200 and the high output capacitor module 600.
- the passive capacitor module 200 switches when there is a voltage difference between the batteries connected in parallel through the voltage detection of the battery 400 and the battery 500 according to the driving of the switch unit 300 according to the control signal of the controller 100.
- the on-off driving of the unit 300 reduces the voltage variation between the batteries.
- the passive capacitor module 200 charges the passive capacitor module through on and off control of the switch of the high voltage battery and the passive capacitor module, and the voltages of the passive capacitor module and the high voltage battery are the same. When it is turned off, it stops charging and controls the on / off switch between the charged passive capacitor module and the low voltage battery to charge the battery and repeatedly executes it to reduce the voltage difference between the batteries.
- the switch unit 300 is connected in parallel with the batteries 100 and 200 and the passive capacitor module 200, respectively, and has a balancing function between capacitors through the passive circuits of the passive capacitor module 200 and the high output capacitor module 600.
- the battery units 400 and 500 are provided with a voltage detection sensor at an output terminal, and the capacitor module 200 for output and the capacitor module 600 for output according to the control signal of the controller 100 have a balancing function between the capacitors through the respective passive circuits. Through this, 12V power supply or 24V power supply for driving commercial vehicles can be selectively output.
- the high output capacitor module 600 is connected in parallel with the batteries 400 and 500 and the passive capacitor module 200, respectively, and the passive capacitor module 200 for charging the batteries 400 and 500 according to the driving of the switch unit 300. ) And each passive circuit to balance the capacitors.
- FIG. 2 to 3 is a circuit diagram of a commercial vehicle battery power supply using a passive capacitor and a high output capacitor according to the present invention
- Figure 4 is a battery charging procedure of a commercial vehicle battery power supply using the passive capacitor and the high output capacitor of Figures 2 to 3.
- 5 is a passive circuit diagram of a high output capacitor module and a passive capacitor module.
- a voltage detection sensor is connected to an output terminal of the battery 400 and the battery 500, respectively.
- the battery 400 and the battery 500 are connected in parallel through the capacitor module 200 and the switch unit 300 for the passive, and also connected in parallel with the high output capacitor module 600, the capacitor module 200 for the passive ) And the output capacitor module 600 performs a balancing function between the capacitors through the respective passive circuits.
- the controller 100 proceeds to detect the voltages of the battery 400 and the battery 500 (see S110 and S120), and compares the detected voltages so that the voltage of the battery 400 is greater than the voltage of the battery 500. If high (see S130) by driving the switch unit 300 to turn on the switch 310 and the switch 340 to charge the passive capacitor module 200 (see S140).
- the battery 500 is charged for a predetermined time, and the switch 310 and the switch 340 are turned off (see S143). Then, the switch 320 and the switch 330 are turned on to turn on the battery 500. Charge through the passive capacitor module 200 (see S145).
- the voltage of the battery 400 is detected by detecting the voltage of the battery 400 and the battery 500 again. The above description is repeated until the voltage of 500 is similar.
- the switch 320 and the switch 330 are turned on to charge the passive capacitor module 200 (see S160).
- the battery 400 is charged for a predetermined time and the switch S320 and the switch S330 are turned off (see S163). Then, the switch S310 and the switch S340 are turned on to passively turn on the battery 400. Charge through the capacitor module 200. (See S165) Charge for a predetermined time and the switch (S310) and switch (S340) is off. (See S167)
- the above procedure aims to improve the durability of the battery through the voltage balance between the battery 400 and the battery 500.
- Such voltage balancing reduces the deviation of the current output from the battery at high power.
- the commercial vehicle battery power supply of the present invention is connected to the lead-acid battery and the supercapacitor in parallel, in this case, the lead-acid battery is connected to two 12V in series, the supercapacitor is connected in series 5 to 6, super Capacitor modules are divided into output modules and balancing modules.
- the terminal in order to reduce the internal resistance of the output capacitor of the present invention, the terminal can be expanded from 2 terminals to 4 terminals and galvanized with gold coating.
- the present invention is connected in parallel through the capacitor module 200 and the switch unit 300 for the battery 400 and the battery 500, the parallel to the high output capacitor module 600, the capacitor module for the passive (200) and the output capacitor module 600 performs a balancing function between the capacitors through each passive circuit, as shown in Figure 5 attached to the high output capacitor module 600 is connected to each capacitor in parallel to the resistor
- a passive circuit may be included, and the passive capacitor module 200 may include a passive circuit in which resistors are connected in parallel to each capacitor.
- the terminal of the capacitor may be increased from two to four, and the surface may be formed of a terminal structure coated with gold plating.
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 패시브용 캐패시터모듈과 납산 배터리가 스위치를 통해 병렬로 연결되고 12V 전원을 사용할 시 패시브회로가 작동하여 납산배터리간의 밸런스 문제를 해결하고 시동 시와 같은 고출력을 필요로 할 때 납산 배터리와 병렬로 연결되어 있는 고출력용 캐패시터 모듈이 작동하여 전력을 보상할 수 있는 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법에 관한 것이다. 이에 따라, 본 발명은 납배터리와 슈퍼캐패시터 모듈을 병렬로 연결하여 엔진 시동의 고출력시 슈퍼캐패시터에서 다량의 전류가 스타트 모터에 공급이 될 수 있고 캐패시터를 이용하여 납배터리간 밸런싱이 가능하여 DC/DC Converter가 필요없어 24V와 12V를 선택적으로 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 납배터리와 슈퍼캐패시터 모듈을 병렬로 연결하여 엔진 시동의 고출력시 슈퍼캐패시터에서 다량의 전류가 스타트 모터에 공급이 될 수 있고 캐패시터를 이용하여 납배터리간 밸런싱이 가능하여 상용차에서 24V와 12V를 선택적으로 사용할 수 있어 DC/DC Converter가 필요없는 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 패시브용 캐패시터모듈과 납산 배터리가 스위치를 통해 병렬로 연결되고 12V 전원을 사용할 시 패시브회로가 작동하여 납산배터리간의 밸런스 문제를 해결하고 시동 시와 같은 고출력을 필요로 할 때 납산 배터리와 병렬로 연결되어 있는 고출력용 캐패시터 모듈이 작동하여 전력을 보상할 수 있는 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 트럭 또는 버스의 경우 경유를 사용하는 디젤 엔진이 대부분이며, 각종 전자 기기는 12V 시스템을 사용하므로, 24V에서 12V로 전압을 변환시키는 DC/DC Converter를 사용하고 있다.
또한, 초기 시동시 엔진의 연소실 내부에 연료 및 공기 공급, 스타트 모터의 회전, 엔진 제어장치 및 각종 전자 기기에 전원 공급, 등으로 순간적인 전력 부하가 대단히 높다. 여기에 반하여 전력을 공급해 줄 수 있는 장치인 배터리는 대부분 납과 황산이 결합되어 화학적 에너지로 저장되는 납산 배터리를 사용하고 있다.
또한, 상용차는 저온에서 시동 시 각 부품들을 동작시키기 위해 많은 부하를 필요로 한다. 순간적인 출력이 필요하기 때문에, 배터리만으로는 출력이 부족하여 시동이 걸리지 않는 경우가 있다.
이에 본 출원인은 출력용 캐패시터를 배터리와 병렬 연결하여 저온이나 상온에서 출력을 보조하고, 12V 전원과 24V 전원이 동시에 출력됨으로써 별도의 DC/DC Converter 장치가 필요하지 않는 배터리 전원장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 납배터리와 슈퍼캐패시터 모듈을 병렬로 연결하여 엔진 시동의 고출력시 슈퍼캐패시터에서 다량의 전류가 스타트 모터에 공급이 될 수 있고 캐패시터를 이용하여 납배터리간 밸런싱이 가능하여 상용차에서 24V 또는 12V를 선택적으로 사용할 수 있어 DC/DC Converter가 필요없는 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 패시브용 캐패시터모듈과 납산 배터리가 스위치를 통해 병렬로 연결되고 12V 전원을 사용할 시 패시브회로가 작동하여 납산배터리간의 밸런스 문제를 해결하고 시동 시와 같은 고출력을 필요로 할 때 납산 배터리와 병렬로 연결되어 있는 고출력용 캐패시터 모듈이 작동하여 전력을 보상할 수 있는상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상용차 배터리 전원장치는, 직렬연결된 배터리와 패시브회로가 구비되어 내부 캐패시터의 밸런싱 작용을 하는 고출력용 캐패시터 모듈은 서로 병렬연결되고, 배터리는 병렬연결된 스위치의 구동에 따라 패시브회로를 구비한 패시브용 캐패시터 모듈과 직렬연결되며 타 스위치를 통해 패시브용 캐패시터 모듈과 병렬연결 구조를 가지며, 패시브용 캐패시터 모듈은 스위치를 통해 고출력용 캐패시터 모듈과 직렬연결되어 24V의 전원이 출력되고, 타 스위치를 통해 배터리를 경유하여 고출력용 캐패시터 모듈과 병렬연결되어 12V의 전원이 출력되도록 구성되는 상용차 배터리 전원장치에 있어서, 직렬 연결된 배터리의 전압 검출을 확인하여 스위치부의 on, off 전환을 통해 패시브용 캐패시터 모듈를 제어하여 배터리의 충전을 관여하거나 패시브용 캐패시터 모듈과 고출력용 캐패시터 모듈의 각 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치부의 구동에 따라 각 배터리의 전압을 검출하여 배터리의 전압차가 있을 때 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1)의 밸런싱 작용을 통해 배터리에서 출력되는 전류의 편차를 줄여 배터리가 충전이 되도록 하는 패시브용 캐패시터 모듈; 배터리 및 패시브용 캐패시터 모듈과 각각 병렬연결되고, 패시브용 캐패시터 모듈과 고출력용 캐패시터 모듈의 각 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 통해 배터리의 전압검출에 따라 배터리의 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈의 on/off 동작을 제어하는 스위치부; 출력단에 전압 검출센서가 구비되어 상기 제어부의 제어신호에 따라 패시브용 캐패시터 모듈과 고출력용 캐패시터 모듈은 각 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 통해 상용차 구동에 필요한 12V 전원 또는 24V 전원이 선택적으로 출력되도록 하는 배터리부; 및 상기 배터리 및 패시브용 캐패시터 모듈과 각각 병렬 연결되고, 상기 스위치부 구동에 따라 배터리 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈과 내부 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용하는 고출력용 캐패시터 모듈;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법은, 납배터리와 슈퍼캐패시터 모듈을 병렬로 연결하여 엔진 시동의 고출력시 슈퍼캐패시터에서 다량의 전류가 스타트 모터에 공급이 될 수 있고 캐패시터를 이용하여 납배터리간 밸런싱이 가능하여 DC/DC Converter가 필요없어 24V와 12V를 선택적으로 사용할 수 있어 전원장치의 생산 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법은 패시브용 캐패시터모듈과 납산 배터리가 스위치를 통해 병렬로 연결되고 12V 전원을 사용할 시 패시브회로가 작동하여 납산배터리간의 밸런스 문제를 해결하고 시동 시와 같은 고출력을 필요로 할 때 납산 배터리와 병렬로 연결되어 있는 고출력용 캐패시터 모듈이 작동하여 전력을 보상함으로서 동일 출력에서의 배터리의 크기, 무게를 경량화할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법은 납산 배터리가 순간적인 고출력 전력 부하로 인하여 극판이 손상되는 것을 막고, 엔진의 발전기로부터 연속적인 배터리의 충전과 방전으로 인한 산화/환원 반응을 통해 배터리 슈펴캐패시터가 대신함으로 인해 반복적인 충전/방전 횟수 저감을 통해 납산 배터리의 수명을 연장시키며, 납산 배터리간 밸런싱을 통해 배터리 안정성 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상용차 배터리 전원장치 및 이를 이용한 배터리 충전방법은 패시브용 캐패시터모듈과 납산 배터리가 스위치를 통해 병렬로 연결되어 저출력시 12V 전원, 고출력시 고출력용 캐패시터 모듈이 작동을 통해 저온 시동성이 향상되고, DC/DC Converter의 불필요로 하여 경량화로 인한 연비를 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 상용차 배터리 전원장치의 내부 구성을 도시한 블록도
도 2 내지 도 3은 도 1에 따른 패시브용 캐패시터와 고출력 캐패시터를 이용한 상용차 배터리 전원장치 회로도
도 4는 도 2 내지 도 3의 패시브용 캐패시터와 고출력 캐패시터를 이용한 상용차 배터리 전원장치의 배터리 충전절차를 도시한 흐름도.
도 5는 고출력 캐패시터 모듈 및 패시브용 캐패시터 모듈의 패시브 회로도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명 상용차 배터리 전원장치는 AVN, Lamp 등에 사용되는 12V 전원시스템과 시동 시나 발전시 사용되는 24V 전원시스템을 동시에 사용 가능하며, 저온에서 시동 시 캐패시터가 고출력 전력을 보상하여, 배터리의 성능 및 내구성 향상이 가능한 배터리 전원장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 상용차 배터리 전원장치의 내부 구성을 도시한 블록도로서, 본 발명에 따른 상용차 배터리 전원장치는 제어부(100), 패시브용 캐패시터 모듈(200), 스위치부(300), 배터리(400, 500), 고출력용 캐패시터 모듈(600) 및 출력전원(12V, 24V)을 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 상용차 배터리 전원장치의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 상기 제어부(100)는 배터리(400,500)의 전압 검출을 확인하여 상기 스위치부(300) 전환을 통해 패시브용 캐패시터 모듈(600)의 제어하여 배터리의 충전을 관여하거나 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 고출력용 캐패시터 모듈(600)의 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 제어한다.
상기 패시브용 캐패시터 모듈(200)은 제어부(100)의 제어신호에 따라 스위치부(300)의 구동에 따라 배터리(400) 및 배터리(500)의 전압 검출을 통해 병렬연결된 배터리의 전압차가 있을 때 스위치부(300)의 on, off 구동을 통해 배터리간의 전압의 편차를 감소시켜 주도록 한다.
즉, 상기 패시브용 캐패시터 모듈(200)은 전압이 높은 배터리와 패시브용 캐패시터 모듈의 스위치를 on, off 제어를 통해 패시브용 캐패시터 모듈을 충전하고, 패시브용 캐패시터 모듈과 전압이 높은 배터리의 전압이 같아졌을 시 충전을 중단, 충전된 패시브용 캐패시터 모듈과 전압이 낮은 배터리간의 스위치를 on, off 제어하여 배터리를 충전하고 이를 반복적으로 실행하여 배터리간의 전압차를 감소시켜주도록 동작한다.
상기 스위치부(300)는 배터리(100,200) 및 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 각각 병렬연결되고, 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 고출력용 캐패시터 모듈(600)의 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 통해 배터리(400,500)의 전압검출을 통해 배터리(100,200)의 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈(200)의 회로를 on/off 동작을 진행한다.
상기 배터리부(400,500)는 출력단에 전압 검출센서가 구비되어 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 출력용 캐패시터 모듈(600)은 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 통해 상용차 구동에 필요한 12V 전원 또는 24V 전원을 선택적으로 출력되도록 한다.
상기 고출력용 캐패시터 모듈(600)은 상기 배터리(400,500) 및 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 각각 병렬 연결되고, 상기 스위치부(300) 구동에 따라 배터리(400,500) 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 한다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 패시브용 캐패시터와 고출력 캐패시터를 이용한 상용차 배터리 전원장치 회로도이고, 도 4는 도 2 내지 도 3의 패시브용 캐패시터와 고출력 캐패시터를 이용한 상용차 배터리 전원장치의 배터리 충전절차를 도시한 흐름도이며, 도 5는 고출력 캐패시터 모듈 및 패시브용 캐패시터 모듈의 패시브 회로도를 나타낸다.
첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 패시브용 캐패시터와 고출력 캐패시터를 이용한 상용차 배터리 전원장치 회로도의 동작 및 충전절차를 살펴보면, 상기 배터리(400)과 배터리(500)의 출력단에는 각각 전압 검출 센서를 연결되는데, 상기 배터리(400)과 배터리(500) 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 스위치부(300)를 통해 병렬 연결되고, 고출력용 캐패시터 모듈(600)과도 병렬 연결되며, 상기 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 출력용 캐패시터 모듈(600)은 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 한다.
따라서, 상기 제어부(100)는 배터리(400)과 배터리(500)의 전압 검출을 진행하고(S110, S120 참조), 검출된 전압을 비교하여 배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압보다 높을 경우(S130 참조) 스위치부(300)을 구동하여 스위치(310)과 스위치(340)를 on을 시켜 패시브용 캐패시터 모듈(200)을 충전시켜준다.(S140 참조)
이후, 일정시간동안 배터리(500) 충전절차를 진행하고 스위치(310)과 스위치(340)를 off 시킨다.(S143 참조) 그 다음 스위치(320)와 스위치(330)을 on 시켜 배터리(500)를 패시브용 캐패시터 모듈(200)을 통해 충전시킨다.(S145 참조)
일정시간동안 배터리(500) 충전을 하고 스위치(320)와 스위치(330)을 off 시키고(S147 참조) 이후 다시 배터리(400)과 배터리(500)의 전압을 검출하여 배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압과 유사해질 때까지 상기 내용을 반복 실행한다.
한편, 배터리(500)의 전압이 배터리(400)의 전압보다 높을 경우(S150 참조), 스위치(320)와 스위치(330)을 on 시켜 패시브용 캐패시터 모듈(200)을 충전한다.(S160 참조)
*이후, 일정시간동안 배터리(400) 충전을 하고 스위치(S320)와 스위치(S330)을 off시킨다.(S163 참조) 그 다음 스위치(S310)과 스위치(S340)를 on 시켜 배터리(400)를 패시브용 캐패시터 모듈(200)을 통해 충전시킨다.(S165 참조) 일정시간동안 충전을 하고 스위치(S310)과 스위치(S340)를 off 시킨다. (S167 참조)
이후 다시 배터리(400)과 배터리(500)의 전압을 검출하여 배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압과 유사해질 때까지 상기 내용을 반복 실행한다.
상기 절차는 배터리(400)과 배터리(500)의 전압 밸런스를 통해 배터리의 내구성을 향상시키는데 목적이 있으며, 이러한 전압 밸런싱은 고출력 시 배터리에서 출력되는 전류의 편차를 줄여준다.
여기서, 전류의 편차가 크게 되면 배터리 2개중 1개가 먼저 수명이 다하여, 나중에는 2개의 배터리가 모두 고장이 나지만, 본 발명에서의 밸런싱을 통해 전류의 편차를 줄여 배터리 2개 모두 수명이 연장된다.
이러한 밸런싱을 통해, 배터리(400)과 배터리(500)를 각각 사용할 수 있으므로, 12V 전원과 24V 전원이 선택적으로 출력될 수 있어 별도의 DC/DC Converter 장치가 필요하지 않다.
한편, 본 발명의 상용차 배터리 전원장치는 납산 배터리와 슈퍼캐패시터를 병렬로 연결하는데, 이때, 납산 배터리는 12V를 직렬로 2개 연결하고, 슈퍼캐패시터는 직렬로 5개 ~ 6개를 연결하는데, 슈퍼캐패시터 모듈은 출력용 모듈과 밸런싱 모듈로 구분된다. 또한, 본 발명의 출력용 캐패시터의 내부저항을 줄이기 위해서 단자를 2단자에서 4단자로 확장하고 아연도금에서 골드 코팅으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리(400)과 배터리(500) 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 스위치부(300)를 통해 병렬 연결되고, 고출력용 캐패시터 모듈(600)과도 병렬 연결되며, 상기 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 출력용 캐패시터 모듈(600)은 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용을 하는데, 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 상기 고출력용 캐패시터 모듈(600)은 각 캐패시터마다 저항을 병렬로 연결한 패시브 회로를 포함하고, 상기 패시브용 캐패시터 모듈(200)은 각 캐패시터마다 저항을 병렬로 연결한 패시브 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
부가적으로, 슈퍼 캐패시터의 내부 저항을 줄이기 위하여 캐패시터의 단자를 2개에서 4개로 증가시키고 그 표면에 금 도금을 입힌 단자구조로 형성될 수도 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
[부호의 설명]
100 : 제어부
200 : 패시브용 캐패시터 모듈
300 : 스위치부
400, 500 : 배터리
600 : 고출력용 캐패시터 모듈
Claims (3)
- 직렬연결된 배터리(400,500)와 패시브회로가 구비되어 내부 캐패시터(C2,C3)의 밸런싱 작용을 하는 고출력용 캐패시터 모듈(600)은 서로 병렬연결되고, 배터리(400,500)는 병렬연결된 스위치(310,340)의 구동에 따라 패시브회로를 구비한 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 직렬연결되며 타 스위치(320,330)을 통해 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 병렬연결 구조를 가지며, 패시브용 캐패시터 모듈(200)은 스위치(310, 340)를 통해 고출력용 캐패시터 모듈(600)과 직렬연결되어 24V의 전원이 출력되고, 타 스위치(320,330)를 통해 배터리(400,500)를 경유하여 고출력용 캐패시터 모듈(600)과 병렬연결되어 12V의 전원이 출력되도록 구성되는 상용차 배터리 전원장치에 있어서,직렬 연결된 배터리(400,500)의 전압 검출을 확인하여 스위치부(300)의 on, off 전환을 통해 패시브용 캐패시터 모듈(200)를 제어하여 배터리의 충전을 관여하거나 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 고출력용 캐패시터 모듈(600)의 각 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 제어하는 제어부(100);상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 스위치부(300)의 구동에 따라 각 배터리(400, 500)의 전압을 검출하여 배터리의 전압차가 있을 때 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1)의 밸런싱 작용을 통해 배터리(400,500)에서 출력되는 전류의 편차를 줄여 배터리(400,500)가 충전이 되도록 하는 패시브용 캐패시터 모듈(200);배터리(400,500) 및 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 각각 병렬연결되고, 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 고출력용 캐패시터 모듈(600)의 각 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 통해 배터리(400,500)의 전압검출에 따라 배터리(400,500)의 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈(200)의 on/off 동작을 제어하는 스위치부(300);출력단에 전압 검출센서가 구비되어 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 고출력용 캐패시터 모듈(600)은 각 내부에 구성된 패시브회로를 통해 캐패시터(C1, C2/C3)간 밸런싱 작용을 통해 상용차 구동에 필요한 12V 전원 또는 24V 전원이 선택적으로 출력되도록 하는 배터리부(400,500); 및상기 배터리(400,500) 및 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 각각 병렬 연결되고, 상기 스위치부(300) 구동에 따라 배터리(400,500) 충전을 위해 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 내부 각 패시브회로를 통해 캐패시터간 밸런싱 작용하는 고출력용 캐패시터 모듈(600);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차 배터리 전원장치.
- 직렬연결된 배터리(400,500)와 패시브회로가 구비되어 내부 캐패시터(C2,C3)의 밸런싱 작용을 하는 고출력용 캐패시터 모듈(600)은 서로 병렬연결되고, 배터리(400,500)는 병렬연결된 스위치(310,340)의 구동에 따라 패시브회로를 구비한 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 직렬연결되며 타 스위치(320,330)를 통해 패시브용 캐패시터 모듈(200)과 병렬연결 구조를 가지며, 패시브용 캐패시터 모듈(200)은 스위치(310, 340)를 통해 고출력용 캐패시터 모듈(600)과 직렬연결되어 24V의 전원이 출력되고, 타 스위치(320,330)을 통해 배터리(400,500)를 경유하여 고출력용 캐패시터 모듈(600)과 병렬연결되어 12V의 전원이 출력되도록 구성된 상용자동차 배터리 충전방법에 있어서,배터리(400,500)의 전압을 검출하여 검출된 전압을 통해 배터리의 전압을 비교하는 제 1 과정;배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압보다 높을 경우 스위치부(300)를 구동하여 스위치(310)와 스위치(340)를 on 시켜 패시브용 캐패시터 모듈(200)를 충전시키는 제 2 과정;제 2 과정이 이루어진 후, 일정시간동안 배터리(500) 충전절차를 진행하고 스위치(310)과 스위치(340)를 off 시키고, 스위치(320)와 스위치(330)를 on 시켜 배터리(500)를 패시브용 캐패시터 모듈(200)를 통해 충전시키는 제 3 단계;제 3 과정이 이루어진 후, 일정시간 동안 배터리(500) 충전을 하고 스위치(320)와 스위치(330)을 off 시키고 다시 배터리(400)과 배터리(500)의 전압을 검출하여 배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압과 유사해질 때까지 절차를 반복 실행하는 제 4 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차 배터리 충전방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 과정이 이루어진 후,배터리(500)의 전압이 배터리(400)의 전압보다 높을 경우 스위치(320)와 스위치(330)를 on 시켜 패시브용 캐패시터 모듈(200)을 충전하는 제 1 단계;제 1 단계가 이루어진 후, 일정시간동안 배터리(400) 충전을 하고 스위치(S320)와 스위치(S330)를 off 시키고 스위치(S310)와 스위치(S340)를 on 시켜 배터리(400)를 패시브용 캐패시터 모듈(200)를 통해 충전시키는 제 2 단계;제 2 단계가 이루어진 후, 일정시간 동안 충전을 하고 스위치(S310)와 스위치(S340)를 off 시키고, 배터리(400)와 배터리(500)의 전압을 검출하여 배터리(400)의 전압이 배터리(500)의 전압과 유사해질 때까지 절차를 반복 실행하는 제 3 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차 배터리 충전방법.
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