KR101809825B1

KR101809825B1 - Acid/alkaline hybrid resonance battery device with damping function

Info

Publication number: KR101809825B1
Application number: KR1020160034926A
Authority: KR
Inventors: 푸-추 흐슈; 치에-센 투
Original assignee: 푸-추 흐슈; 치에-센 투; 크리스털 스카이 인터내셔널 리미티드
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-12-15
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: TW201635668A; JP2016182029A; KR20160114534A; TWI573371B

Abstract

댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치는, 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 유사한 배터리 셀로 형성된다. 모든 배터리 셀은, 전기적으로 병렬로 연결된 산성 재충전가능 셀 유닛과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛을 포함한다. 산성 재충전가능 셀 유닛은, 적어도 하나의 산성 재충전가능 셀을 포함하고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛은, 적어도 2개의 직렬로 연결된 알칼리성 재충전가능 셀을 포함한다. 산성 재충전가능 셀 유닛은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛에 근접 또는 동일한 전기 포텐셜과 용량을 가지고, 이로써 산성 재충전가능 셀 유닛과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛 사이에서 공진 댐핑효과가 산출된다.An acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function is formed of a plurality of similar battery cells connected in series or in parallel. All battery cells include an acidic rechargeable cell unit and an alkaline rechargeable cell unit electrically connected in parallel. The acidic rechargeable cell unit includes at least one acidic rechargeable cell, and the alkaline rechargeable cell unit includes at least two series-connected alkaline rechargeable cells. The acidic rechargeable cell unit has a proximity to or the same electrical potential and capacity as the alkaline rechargeable cell unit, whereby the resonant damping effect between the acidic rechargeable cell unit and the alkaline rechargeable cell unit is calculated.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function,

본 발명은, 산성(acid) 재충전가능 셀 유닛과 알칼리성(alkaline) 재충전가능 셀 유닛이 병렬로 연결되어 배터리장치의 개별 배터리 셀을 형성하는, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function, in which an acid rechargeable cell unit and an alkaline rechargeable cell unit are connected in parallel to form an individual battery cell of the battery device .

셀은, 배터리를 구성하는 기본유닛이다. 사용되는 전해액에 따라, 재충전가능 셀은 일반적으로, 2가지 타입, 즉 산성 배터리와 알칼리성 배터리로 분류될 수 있다. 산성 배터리용 전해액은, 황산 수용액일 수 있다. 이러한 산성 셀의 일례가 납-산 배터리이다. 이 납-산 배터리는, 큰 부피, 큰 중량, 공해유발 및 느린 산화환원 반응 등과 같은 몇 가지 단점을 가지고, 따라서 리튬 인산철 배터리로 대체되고 있다. 산성 이차 셀은, 전류 형태로 전기에너지를 저장할 수 있어서, 저장된 전류(I)가 완전 방전될 때(즉, I = 0일 때)에 손상된다.A cell is a basic unit constituting a battery. Depending on the electrolyte used, the rechargeable cells can generally be classified into two types: an acidic battery and an alkaline battery. The electrolytic solution for the acid battery may be an aqueous sulfuric acid solution. An example of such an acid cell is a lead-acid battery. This lead-acid battery has some disadvantages, such as large volume, large weight, pollution inducing and slow oxidation-reduction reaction, and is therefore being replaced by a lithium iron phosphate battery. The acidic secondary cell is capable of storing electrical energy in the form of current so that it is damaged when the stored current I is fully discharged (i.e., when I = 0).

알칼리성 이차 셀용 전해액은, 주로 수산화칼슘 수용액이다. 알칼리성 아연-망간 배터리, 니켈-카드뮴 배터리 및 니켈-수소 배터리가 이러한 알칼리성 재충전가능 셀의 몇 가지 예이다. 알칼리성 재충전가능 셀은, 전압 형태로 전기에너지를 저장할 수 있어서, 제로 전압이 되도록 방전될 때(즉, V = 0일 때)에 손상된다. 1.0V 미만의 전압이 되도록 방전될 때, 일반적으로 배터리는 수명을 다하고, 더이상 방전할 수 없다. 이 알칼리성 재충전가능 셀은, 매우 작은 전류로 충전되어야 하여, 대개 완전 충전되려면 24시간 이상을 요한다. 또한, 알칼리성 이차 셀은, 몇 번밖에 재충전되지 못하여, 사용에 불편하다. 게다가, 알칼리성 재충전가능 셀은, 충전 및 방전 동안에 온도가 올라가는 경향이 있다.The electrolytic solution for an alkaline secondary cell is mainly an aqueous solution of calcium hydroxide. Alkaline zinc-manganese batteries, nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries are some examples of such alkaline rechargeable cells. An alkaline rechargeable cell can store electrical energy in the form of a voltage, so that it is damaged when discharged to zero voltage (i.e., when V = 0). When discharged to a voltage of less than 1.0 V, the battery is generally dead, and can no longer be discharged. The alkaline rechargeable cell must be charged with a very small current, which usually requires more than 24 hours to be fully charged. Further, the alkaline secondary cell can not be recharged only a few times and is inconvenient to use. In addition, alkaline rechargeable cells tend to increase in temperature during charging and discharging.

전원으로 이차 셀을 사용하는 모든 전기기기에는, 내부에 배터리 관리시스템(BMS)이 구비되어 있다. 일반적으로 이 배터리 관리시스템은, 배터리 과방전, 과충전, 과열, 및 기타 비정상 상태를 방지나 회피하기 위해, 배터리 전압을 측정하는 기능을 가진다. 파워 서플라이로 다중 병렬로 연결된 재충전가능 셀을 사용하는 전기장치에 있어서, 불충분한 전압을 가지는 재충전가능 셀을 그 배터리 관리시스템이 하나라도 검출하면, 이 전기장치는 파워 공급을 중단한다. 대부분의 소비자는, 내부에 전기에너지를 저장하고 있는 배터리가 왜 방전을 못해서, 부하의 크래쉬를 야기하는지를 이해하지 못한다. 급작한 부하의 크래쉬, 특히 모터 차량의 동작 중에 갑자기 파워 공급이 유실되면, 손상을 야기할 수 있다.All electric devices using a secondary cell as a power source are provided with a battery management system (BMS) therein. Generally, the battery management system has a function of measuring the battery voltage to prevent or avoid battery over discharge, overcharge, overheating, and other abnormal conditions. In an electrical apparatus using a rechargeable cell connected in multiple parallel with a power supply, if one of the battery management systems detects a rechargeable cell having an insufficient voltage, the electrical apparatus stops supplying power. Most consumers do not understand why a battery that stores electrical energy inside can not discharge and cause a load crash. Crash of a sudden load, especially sudden loss of power supply during operation of a motor vehicle, can cause damage.

본 발명의 주된 목적은, 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 유사한 배터리 셀로 형성되고, 모든 배터리 셀은, 내부적으로 셀프-공진 댐핑효과를 만들어서, 배터리장치의 고속 충전 및 고속 방전을 가능하게 하는, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치를 제공하고자 하는 것이다.The main object of the present invention is to provide a damping function which is formed by a plurality of similar battery cells connected in series or in parallel and all battery cells internally make a self-resonant damping effect, The present invention provides an acid / alkaline hybrid resonance battery device.

본 발명의 다른 목적은, 내부 포텐셜의 자동 균형을 가능하게 하고, 따라서 배터리 관리시스템(BMS)을 요하지 않는, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치를 제공하고자 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an acid / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function which enables an automatic balance of internal potentials and thus does not require a battery management system (BMS).

상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 제공되는 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치는, 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 유사한 배터리 셀로 형성된다. 모든 배터리 셀은, 산성 재충전가능 셀 유닛 및 알칼리성 재충전가능 셀 유닛을 포함한다. 산성 재충전가능 셀 유닛과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛 사이의 공진 댐핑효과로 인해, 이들 사이의 균형잡힌 전기 포텐셜이 자동으로 달성될 수 있어서, 배터리장치의 고속 충전 및 고속 방전을 가능하게 한다.In order to achieve the above objects and other objects, an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function according to the present invention is formed of a plurality of similar battery cells connected in series or in parallel. All battery cells include an acidic rechargeable cell unit and an alkaline rechargeable cell unit. Due to the resonant damping effect between the acidic rechargeable cell unit and the alkaline rechargeable cell unit, a balanced electrical potential therebetween can be automatically achieved, allowing fast charging and fast discharging of the battery device.

산성 이차 셀 유닛 및 알칼리성 재충전가능 셀 유닛은, 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 산성 재충전가능 셀 유닛은, 적어도 하나의 산성 재충전가능 셀을 포함하고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛은, 직렬로 연결된 적어도 2개의 알칼리성 재충전가능 셀을 포함한다. 산성 재충전가능 셀 유닛은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛에 근접하거나 동일한 전기 포텐셜과 용량을 가져서, 산성 재충전가능 셀 유닛과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛 사이에서 공진 댐핑효과가 산출된다.The acidic secondary cell unit and the alkaline rechargeable cell unit are electrically connected in parallel. The acidic rechargeable cell unit comprises at least one acidic rechargeable cell, and the alkaline rechargeable cell unit comprises at least two alkaline rechargeable cells connected in series. The acidic rechargeable cell unit has a similar electric potential and capacity to the alkaline rechargeable cell unit, so that the resonant damping effect between the acidic rechargeable cell unit and the alkaline rechargeable cell unit is calculated.

산성 이차 셀은, 리튬 인산철(LFP) 산성 재충전가능 셀일 수 있고; 알칼리성 재충전가능 셀은, 니켈-아연 알칼리성 재충전가능 셀일 수 있다.The acidic secondary cell may be a lithium phosphate (LFP) acidic refillable cell; The alkaline rechargeable cell may be a nickel-zinc alkaline rechargeable cell.

산성 재충전가능 셀 유닛 내에 1 이상의 산성 재충전가능 셀을 가지는 경우에는, 산성 재충전가능 셀은 병렬로 연결될 수 있고, 이로써 산성 재충전가능 셀 유닛에 용량증가를 가져올 수 있다. 알칼리성 재충전가능 셀 유닛 내의 알칼리성 재충전가능 셀은, 직렬로 연결될 수 있고, 이로써 알칼리성 재충전가능 셀 유닛에 용량증가를 가져올 수 있다.In the case where the acidic rechargeable cell unit has at least one acidic rechargeable cell, the acidic rechargeable cells can be connected in parallel, thereby causing a capacity increase in the acidic rechargeable cell unit. The alkaline rechargeable cells in the alkaline rechargeable cell unit can be connected in series, thereby resulting in a capacity increase in the alkaline rechargeable cell unit.

본 발명에 의하면, 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 유사한 배터리 셀로 형성되고, 모든 배터리 셀은, 내부적으로 셀프-공진 댐핑효과를 만들어서, 배터리장치의 고속 충전 및 고속 방전을 가능하게 하는, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a battery pack comprising: a plurality of similar battery cells connected in series or in parallel, wherein all battery cells have a damping function that internally makes a self-resonant damping effect, An acid / alkaline hybrid resonant battery device is provided.

또한, 내부 포텐셜의 자동 균형을 가능하게 하고, 따라서 배터리 관리시스템(BMS)을 요하지 않는, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치가 제공된다.There is also provided an acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function which allows an automatic balance of internal potentials and thus does not require a battery management system (BMS).

상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의해 적용된 구성 및 기술적 수단은, 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명 및 첨부도면을 참조함으로써 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 배터리장치를 형성하는 다수의 배터리 셀 중 하나의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은, 댐핑 충전장치로 충전되는 본 발명을 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 4의 배터리장치를 형성하는 다수의 배터리 셀 중 하나의 구조를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
1 is a view showing a structure of an acidic / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of one of a plurality of battery cells forming the battery device of FIG.
3 is a block diagram illustrating the present invention being charged with a damping charging device.
4 is a view showing a structure of an acidic / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view showing the structure of one of a plurality of battery cells forming the battery device of FIG.

도 1 및 도 2를 참조한다. 여기에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치의 구조가 나타나 있다. 간결성과 명확성을 위해 본 발명을 간략히 배터리장치라고 칭하는 것으로 하고, 참조숫자 10으로 나타낸다. 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 배터리장치(10)는, 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 유사한 배터리 셀(11)로 형성되어 있다. 모든 배터리 셀(11)은, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)을 포함하고, 이들은 전기적으로 병렬로 연결되어 있다.Please refer to Fig. 1 and Fig. Here, the structure of the acidic / alkaline hybrid resonance battery device having the damping function according to the first embodiment of the present invention is shown. For simplicity and clarity, the present invention is referred to briefly as a battery device and is designated by reference numeral 10. As shown, the battery device 10 of the first embodiment is formed of a plurality of similar battery cells 11 connected in series or in parallel. All the battery cells 11 include an acidic rechargeable cell unit 12 and an alkaline rechargeable cell unit 13, which are electrically connected in parallel.

상기 도시된 제1 실시예에서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 하나의 산성 재충전가능 셀(121)로 구성되고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 직렬로 연결된 2개의 알칼리성 재충전가능 셀(131)로 구성된다. 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)에 근접하거나 동일한 전기 포텐셜을 가진다. 보다 상세히는, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은 바람직하게는, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 전기 포텐셜의 약 90 내지 110%의 전기 포텐셜을 가진다. 최상의 배터리 성능은, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)이 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)과 동일한 전기 포텐셜을 가질 때 달성될 수 있다. 일반적으로, 시중에서 입수가능한 산성 재충전가능 셀(121)은, 3.2 내지 3.6V의 전기 포텐셜을 가지고, 시중에서 입수가능한 알칼리성 재충전가능 셀(131)은, 약 1.6V 내지 1.8V의 전기 포텐셜을 가진다. 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)이 동일 전기 포텐셜을 가질 수 있는 배터리장치(10)는, 아직까지 존재하지 않는다.In the first embodiment shown above, the acidic rechargeable cell unit 12 is composed of one acidic rechargeable cell 121, and the alkaline rechargeable cell unit 13 is composed of two alkaline rechargeable cells And a cell 131. The acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 are electrically connected in parallel. The acidic rechargeable cell unit 12 has an electric potential close to or the same as that of the alkaline rechargeable cell unit 13. More specifically, the acidic rechargeable cell unit 12 preferably has an electric potential of about 90 to 110% of the electric potential of the alkaline rechargeable cell unit 13. [ The best battery performance can be achieved when the acidic rechargeable cell unit 12 has the same electric potential as the alkaline rechargeable cell unit 13. [ Generally, the commercially available acidic rechargeable cell 121 has an electrical potential of 3.2 to 3.6 V, and the commercially available alkaline rechargeable cell 131 has an electrical potential of about 1.6 to 1.8 V . There is not yet a battery device 10 in which the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 can have the same electric potential.

산성 재충전가능 셀(121)과 알칼리성 재충전가능 셀(131)은, 상이한 재료로 만들어지고, 따라서 상이한 에너지레벨을 가진다. 기본적으로, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 전류 형태로 전기에너지를 저장하기에 적합하고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 전압 형태로 전기에너지를 저장하기에 적합하다.The acidic rechargeable cell 121 and the alkaline rechargeable cell 131 are made of different materials and thus have different energy levels. Basically, the acidic rechargeable cell unit 12 is suitable for storing electrical energy in the form of current, and the alkaline rechargeable cell unit 13 is suitable for storing electrical energy in the form of a voltage.

산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)에 근접하거나 동일한 용량을 가진다. 보다 상세히는, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은 바람직하게는, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 용량의 약 90 내지 110%의 용량을 가진다. 최상의 배터리 성능은, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)이 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)과 동일 용량을 가질 때 달성될 수 있다. 하지만, 세컨드 셀(121, 131)의 진짜 용량은, 셀이 수용할 수 있는 워크(W), 즉 워크(W) = 전압(V) x 전류(I) x 시간(T)이므로, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)이 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)과 동일한 리얼 워크 용량을 가지는 것은 쉬운 것이 아니다.The acidic rechargeable cell unit 12 has a capacity close to or the same as that of the alkaline rechargeable cell unit 13. [ More specifically, the acidic rechargeable cell unit 12 preferably has a capacity of about 90 to 110% of the capacity of the alkaline rechargeable cellular unit 13. The best battery performance can be achieved when the acidic rechargeable cell unit 12 has the same capacity as the alkaline rechargeable cellular unit 13. However, since the real capacity of the second cells 121 and 131 is the amount of work W that can be accommodated in the cell, that is, the work W = voltage (V) x current (I) x time (T) It is not easy for the cell unit 12 to have the same real work capacity as the alkaline rechargeable cell unit 13. [

산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 그 에너지레벨이 상이하고, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13) 사이의 완벽히 균형된 전기 포텐셜이 달성되어야 한다. 그러므로, 배터리 셀(11)의 충전 및 방전 프로세스 동안에 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13) 사이에 생기는 일시적 전압 불균형, 즉 약간 큰 전압차는, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)이 높은 일시적 전기 포텐셜을 가져서, 저장된 전기에너지를 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)에 비해 낮은 전기 포텐셜을 가지는 산성 재충전가능 셀 유닛(12)에 자동으로 전송하게 하거나, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)이 높은 일시적 전기 포텐셜을 가져서, 저장된 전기에너지를 산성 재충전가능 셀 유닛(12)에 비해 낮은 전기 포텐셜을 가지는 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)에 자동으로 전송하게 한다. 이로써, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 전기 포텐셜은, 점차적으로 동일해지고 균형을 이루게 된다. 이 자동 내부 셀프-공진 조건은, 댐핑효과를 산출한다. 배터리 셀(11)이 충전 및 방전 프로세스에 있지 않을 때라도, 배터리 셀(11)의 내부 셀프-공진은 여전히 존재해서, 댐핑효과를 산출한다. 이는 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 전기 포텐셜을 서로 같거나 근접하게 하여, 결국 균형상태가 되게 한다.The acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 are arranged such that their energy levels are different and the perfectly balanced electric potential between the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 Should be achieved. The transient voltage imbalance between the acid rechargeable battery unit 12 and the alkaline rechargeable battery unit 13 during the charging and discharging process of the battery cell 11, Has a high transient electrical potential to automatically transfer the stored electrical energy to the acidic rechargeable cell unit 12 having a lower electrical potential than the alkaline rechargeable cell unit 13 or to allow the acidic rechargeable cell unit 12 ) Has a high temporal electrical potential to automatically transmit the stored electrical energy to the alkaline rechargeable cell unit 13 having a lower electrical potential than the acid rechargeable cell unit 12. [ As a result, the electrical potentials of the acidic rechargeable battery unit 12 and the alkaline rechargeable battery unit 13 gradually become equal and balanced. This automatic internal self-resonant condition produces a damping effect. Even when the battery cell 11 is not in the charging and discharging process, the internal self-resonance of the battery cell 11 still exists, yielding a damping effect. This makes the electric potentials of the acid rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 equal to or close to each other, resulting in a balanced state.

도 1 및 도 2에 예시된 제1 실시예에서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 하나의 3.2~3.6V 산성 재충전가능 셀(121)로 구성되고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 2개의 직렬로 연결된 1.6~1.8V 알칼리성 재충전가능 셀(131)로 구성된다. 즉, 산성 재충전가능 셀(121)은, 2개의 알칼리성 재충전가능 셀(131)의 3.2~3.6V의 총 전기 포텐셜과 근접하는 3.2~3.6V의 전기 포텐셜을 가진다. 따라서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)의 전기 포텐셜은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 전기 포텐셜의 약 90 내지 110%이다. 게다가, 산성 재충전가능 셀(121)은, 20Ah의 용량을 가지고, 알칼리성 재충전가능 셀(131)은 각각, 20Ah의 용량을 가진다. 따라서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)의 용량은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 용량의 90 내지 110%의 범위 내에 있다. 그래서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 리얼 워크 용량에 근접하게 가질 수 있다.In the first embodiment illustrated in Figs. 1 and 2, the acidic rechargeable cell unit 12 is composed of one 3.2 to 3.6V acidic rechargeable cell 121, and the alkaline rechargeable cell unit 13 is composed of , And two serially connected 1.6 to 1.8 V alkaline rechargeable cells 131. [ That is, the acidic rechargeable cell 121 has an electric potential of 3.2 to 3.6 V, which is close to the total electric potential of 3.2 to 3.6 V of the two alkaline rechargeable cells 131. Therefore, the electric potential of the acidic rechargeable battery unit 12 is about 90 to 110% of the electric potential of the alkaline rechargeable battery unit 13. [ In addition, the acidic rechargeable cell 121 has a capacity of 20 Ah, and the alkaline rechargeable cell 131 has a capacity of 20 Ah each. Therefore, the capacity of the acidic rechargeable battery unit 12 is in the range of 90 to 110% of the capacity of the alkaline rechargeable battery unit 13. Thus, the acidic rechargeable cell unit 12 can have a close proximity to the real work capacity of the alkaline rechargeable cell unit 13. [

상기 산성 재충전가능 셀(121)은, 리튬 인산철(LFP) 산성 재충전가능 셀일 수 있고; 상기 알칼리성 재충전가능 셀(131)은, 니켈-아연 알칼리성 재충전가능 셀일 수 있다.The acidic rechargeable cell 121 may be a lithium phosphate (LFP) acidic rechargeable cell; The alkaline rechargeable cell 131 may be a nickel-zinc alkaline rechargeable cell.

본 발명에 따른 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치(10)는, 대만 실용신안 제M484854호에 개시된 댐핑 충전장치와 같이, 댐핑기능을 가지는 충전장치로 충전되어야 한다. 도 3을 참조한다. 충전장치(20)는, 파워 출력유닛(21), 컨트롤 회로(22), 댐핑 인덕터(23), 및 고주파 발진 스위치(24)를 포함한다. 파워 출력유닛(21)은, 전기에너지 발생장치(30)에 연결되어 있고, 전기에너지 발생장치(30)에 의한 전기에너지 출력의 전압을 증가 또는 감소시키고, 전압-레귤레이트된 전기 파워를 출력하는데 사용된다. 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치(10)는, 댐핑 인덕터(23)에 대한 포지티브 단자와 고주파 발진 스위치(24)에 대한 네가티브 단자에 연결되어 있다. 전기에너지 발생장치(30)는, 재생가능 에너지 제너레이터 또는 그리드 전원일 수 있다. 충전장치(20)의 고주파 발진 스위치(24)가 작동되면, 댐핑 인덕터(23)는, 전기에너지를 높은 주파수로 교류적으로 저장하고 방출하게 된다. 고주파 발진 스위치(24)가 ON이면, 댐핑 인덕터(23)는 전기에너지를 저장하게 된다. 반면, 고주파 발진 스위치(24)가 OFF이면, 댐핑 인덕터(23)는 저장된 전기에너지를 방출하여, 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치(10)를 충전하게 된다. 따라서, 댐핑 인덕터(23)에서 방출되어 배터리장치(10)를 충전하는 전기에너지는, 주파수 응답을 가지는 전기에너지이다. 그리고 배터리장치(10)는, 부하(40)에 방전하여 이를 작동하게 할 수 있다.The acid / alkaline hybrid resonant battery device 10 having the damping function according to the present invention must be charged with a charging device having a damping function, such as the damping charging device disclosed in Taiwan Utility Model M484854. See FIG. The charging device 20 includes a power output unit 21, a control circuit 22, a damping inductor 23, and a high frequency oscillation switch 24. The power output unit 21 is connected to the electric energy generating device 30 and increases or decreases the voltage of the electric energy output by the electric energy generating device 30 and outputs the voltage- Is used. The acid / alkaline hybrid resonant battery device 10 is connected to a positive terminal for the damping inductor 23 and a negative terminal for the high-frequency oscillation switch 24. [ The electric energy generating device 30 may be a renewable energy generator or a grid power source. When the high frequency oscillation switch 24 of the charging device 20 is operated, the damping inductor 23 alternately stores and discharges electric energy at a high frequency. When the high-frequency oscillation switch 24 is turned on, the damping inductor 23 stores electric energy. On the other hand, when the high-frequency oscillation switch 24 is OFF, the damping inductor 23 emits the stored electric energy to charge the acidic / alkaline hybrid resonant battery device 10. Therefore, the electric energy discharged from the damping inductor 23 to charge the battery device 10 is electric energy having a frequency response. Then, the battery device 10 can discharge the load 40 to operate it.

산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 즉각적 고주파 공진을 통해 그들 사이의 전압 균형을 취하며, 이것이 댐핑효과이다. 배터리장치(10) 내의 모든 배터리 셀(11)이 충전 및 방전 프로세스 동안에 온도 상승을 야기시키지 않고 셀프-공진을 발생시키므로, 배터리장치(10)는, 더욱 긴 수명을 가질 수 있다. 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 전기 포텐셜은, 자동으로 서로 동일 또는 근접하게 되어 균형상태가 되므로, 더 이상 배터리 관리시스템(BMS)을 사용할 필요가 없다. 그 결과, 전기기기는 BMS 회로 보드를 요하지 않고, 이로써 제조비용 저감 및 전반적 중량감소가 이루어진다.The acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 take a voltage balance therebetween through immediate high frequency resonance, which is a damping effect. Since all of the battery cells 11 in the battery device 10 generate self-resonance without causing a temperature rise during the charging and discharging processes, the battery device 10 can have a longer lifetime. The electric potentials of the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 are automatically balanced to be equal to or close to each other so that it is no longer necessary to use a battery management system (BMS). As a result, electrical equipment does not require a BMS circuit board, thereby reducing manufacturing costs and overall weight reduction.

배터리장치(10)의 모든 베터리 셀(11)이 셀프-공진의 댐핑 특성을 가지므로, 배터리장치(10) 내에 더 많은 충전 및 방전 경로가 제공될 수 있어서, 더 많은 배터리 셀(11)이 배터리장치(10)에 제공되면, 더 고속충전 및 방전이 가능해진다. More charging and discharging paths can be provided in the battery device 10 since all the battery cells 11 of the battery device 10 have self-resonating damping characteristics, Provided in the device 10, faster charging and discharging becomes possible.

도 4 및 도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리장치(10)를 나타낸다. 제2 실시예에 있어서, 배터리장치(10)의 모든 배터리 셀(11) 내의 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 병렬로 연결된 2개의 3.2~3.6V 산성 재충전가능 셀(122)로 구성되고, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)은, 직렬로 연결된 2개의 1.6~1.8V 알칼리성 재충전가능 셀(132)로 구성된다. 따라서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)의 전기 포텐셜은, 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 90 내지 110%이다. 또한, 모든 산성 재충전가능 셀(122)은 1250mAh의 용량을 가지고, 알칼리성 재충전가능 셀(132)은 2500mAh의 용량을 가진다. 즉, 산성 재충전가능 셀(122)의 용량은, 알칼리성 재충전가능 셀(132)의 용량의 절반이다. 환언하면, 산성 재충전가능 셀(122)의 용량은, 알칼리성 재충전가능 셀(132)의 용량의 약 45~55%이다. 따라서, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)은, 2500mAh (즉. 1250mAh x 2 = 2500mAh)의 총 용량을 가지고, 이는 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 총 용량의 90 내지 110%의 범위에 든다. 따라서, 2개의 산성 재충전가능 셀(122)이 병렬로 연결되어, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)의 용량을 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13)의 용량에 근접하는 레벨로 증가시킬 수 있다.4 and 5 show a battery device 10 according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the acidic rechargeable cell unit 12 in all the battery cells 11 of the battery device 10 is composed of two 3.2 to 3.6 V acidic rechargeable cells 122 connected in parallel, The alkaline rechargeable cell unit 13 is composed of two 1.6 to 1.8 V alkaline rechargeable cells 132 connected in series. Therefore, the electric potential of the acidic rechargeable battery unit 12 is 90 to 110% of the alkaline rechargeable battery unit 13. [ In addition, all the acid rechargeable cells 122 have a capacity of 1250 mAh, and the alkaline rechargeable cells 132 have a capacity of 2500 mAh. That is, the capacity of the acidic rechargeable cell 122 is half the capacity of the alkaline rechargeable cell 132. [ In other words, the capacity of the acidic rechargeable cell 122 is about 45 to 55% of the capacity of the alkaline rechargeable cell 132. Therefore, the acidic rechargeable cell unit 12 has a total capacity of 2500 mAh (i.e., 1250 mAh x 2 = 2500 mAh), which is in the range of 90 to 110% of the total capacity of the alkaline rechargeable cell unit 13. Thus, the two acid-rechargeable cells 122 can be connected in parallel to increase the capacity of the acidic rechargeable cell unit 12 to a level close to the capacity of the alkaline rechargeable cell unit 13.

요컨대, 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13) 사이의 공진 댐핑효과로 인해, 본 발명에 따라 제공되는 배터리장치(10)는, 다음 특성을 가진다:In short, due to the resonant damping effect between the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13, the battery device 10 provided in accordance with the present invention has the following characteristics:

(1) 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13) 사이의 전기 포텐셜 균형이, 배터리 관리시스템(BMS)의 구비를 요하지 않고, 자동으로 달성될 수 있다.(1) The electrical potential balance between the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 can be automatically achieved without requiring the provision of a battery management system (BMS).

(2) 산성 재충전가능 셀 유닛(12)과 알칼리성 재충전가능 셀 유닛(13) 사이의 내부저항이 낮고, 이는 배터리장치(10)의 온도상승을 야기시키지 않아서, 배터리장치(10)의 안정적 동작을 보장한다.(2) The internal resistance between the acidic rechargeable cell unit 12 and the alkaline rechargeable cell unit 13 is low, which does not cause the temperature rise of the battery device 10, To be guaranteed.

(3) 배터리장치(10) 내의 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 셀(11)의 수는, 증가될 수 있고, 이로써, 에너지 저장용 전압 증가와 방전용 전류 증가를 가능케 할 뿐 아니라, 증가된 충전 및 방전 경로를 제공하여 배터리장치(10)의 더 고속충전 및 방전을 가능케 한다.(3) The number of battery cells 11 connected in series or in parallel in the battery device 10 can be increased, thereby not only increasing the voltage for energy storage and increasing the discharge current, Discharge path to enable faster charging and discharging of the battery device 10.

본 발명이 몇 가지 바람직한 실시예를 가지고 설명되었으나, 이 설명된 실시예 내의 수많은 변경과 변형은, 본 발명의 범위와 기술사상 내에서 이루어질 수 있고, 본 발명은 이하의 청구범위에 의해서만 제한될 수 있음을 유의하여야 한다.Although the present invention has been described with a few preferred embodiments, numerous modifications and variations within the described embodiments can be made within the scope and spirit of the invention, and the invention is limited only by the following claims .

본 발명은, 댐핑기능을 가지는 산성/알칼리성 하이브리드 공진 배터리장치의 산업에 이용될 수 있다.The present invention can be used in the industry of an acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function.

10: 배터리장치
11: 배터리 셀
12: 산성 재충전가능 셀 유닛
13: 알칼리성 재충전가능 셀 유닛10: Battery device
11: Battery cell
12: Acid rechargeable cell unit
13: Alkaline rechargeable cell unit

Claims

An acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function,
A plurality of similar battery cells connected in series or in parallel;
All of said battery cells include an acidic rechargeable cell unit and an alkaline rechargeable cell unit electrically connected in parallel;
Wherein the acidic rechargeable cell unit comprises at least one acidic rechargeable cell, and the alkaline rechargeable cell unit comprises at least one alkaline rechargeable cell;
The acidic rechargeable cell is characterized in that the electrolytic solution is an acidic aqueous solution and stores electric energy in the form of a current, and the alkaline rechargeable cell is an electrolytic solution which is an alkaline aqueous solution and stores electric energy in a voltage form;
When there is at least one acidic rechargeable cell in the acidic rechargeable cell unit, the acidic rechargeable cells are connected in parallel, and when there is at least one alkaline rechargeable cell in the alkaline rechargeable cell unit, Possible cells are connected in series;
Wherein the acidic rechargeable cell unit has an electrical potential of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell unit, the acidic rechargeable cell unit has a capacity of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell unit;
And the electric potential balance between the acidic rechargeable cell unit and the alkaline rechargeable cell unit is automatically maintained, so that a resonance damping effect is created
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method according to claim 1,
The acidic refillable cell is a lithium iron phosphate (LFP) acid refillable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method according to claim 1,
Wherein the alkaline rechargeable cell is a nickel-zinc alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method according to claim 1,
Wherein the acidic rechargeable cell unit is composed of one acidic rechargeable cell of 3.2 to 3.6 V,
Wherein the alkaline rechargeable cell unit is composed of two 1.6 to 1.8 V alkaline rechargeable cells,
The acidic rechargeable cell has a capacity of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method according to claim 1,
Wherein the acidic rechargeable cell unit is composed of two acid-rechargeable cells of 3.2 to 3.6 V connected in parallel,
Wherein the alkaline rechargeable cell unit is composed of two alkaline rechargeable cells of 1.6 to 1.8 V connected in series,
The acidic rechargeable cell has a capacity of 45 to 55% of the alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

An acidic / alkaline hybrid resonant battery device having a damping function,
An acidic rechargeable cell unit and an alkaline rechargeable cell unit electrically connected in parallel;
Wherein the acidic rechargeable cell unit comprises at least one acidic rechargeable cell, and the alkaline rechargeable cell unit comprises at least one alkaline rechargeable cell;
The acidic rechargeable cell is characterized in that the electrolytic solution is an acidic aqueous solution and stores electric energy in the form of a current, and the alkaline rechargeable cell is an electrolytic solution which is an alkaline aqueous solution and stores electric energy in a voltage form;
When there is at least one acidic rechargeable cell in the acidic rechargeable cell unit, the acidic rechargeable cells are connected in parallel, and when there is at least one alkaline rechargeable cell in the alkaline rechargeable cell unit, Possible cells are connected in series;
Wherein the acidic rechargeable cell unit has an electrical potential of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell unit, the acidic rechargeable cell unit has a capacity of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell unit;
And the electric potential balance between the acidic rechargeable cell unit and the alkaline rechargeable cell unit is automatically maintained, so that a resonance damping effect is created
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method of claim 6,
The acidic refillable cell is a lithium iron phosphate (LFP) acid refillable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method of claim 6,
Wherein the alkaline rechargeable cell is a nickel-zinc alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method of claim 6,
Wherein the acidic rechargeable cell unit is composed of one acidic rechargeable cell of 3.2 to 3.6 V,
The alkaline rechargeable cell unit is composed of two 1.6 to 1.8 V alkaline rechargeable cells,
The acidic rechargeable cell has a capacity of 90 to 110% of the alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.

The method of claim 6,
Wherein the acidic rechargeable cell unit is composed of two acid-rechargeable cells of 3.2 to 3.6 V connected in parallel,
Wherein the alkaline rechargeable cell unit is composed of two alkaline rechargeable cells of 1.6 to 1.8 V connected in series,
The acidic rechargeable cell has a capacity of 45 to 55% of the alkaline rechargeable cell
And an acid / alkaline hybrid resonance battery device having a damping function.