KR101476337B1 - A energy storage system and a method of controlling the energy storage system - Google Patents

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Abstract

An energy storage system (ESS) according to an embodiment of the present invention comprises: a converter converting a first AC voltage inputted from an external power source into a first DC voltage; a secondary battery storing charges by receiving the first DC voltage from the converter and outputting a second DC voltage by discharging the stored charges; an inverter converting the second DC voltage outputted from the secondary battery into a second AC voltage; and a control unit selectively supplying the first AC voltage from the external power source or the second AC voltage from the inverter to a load according to the level or frequency of the first AC voltage, wherein the control unit opens connection between the inverter and the load and boosts the first AC voltage as much as a first offset to bypass to the load if the first AC voltage is within a first voltage range, and supplies the second AC voltage to the load by switching a power supply source for the load from the external power source to the inverter if the first AC voltage is less than the minimum value of the first voltage range.

Description

에너지 저장 시스템 및 그 제어 방법{A energy storage system and a method of controlling the energy storage system}[0001] The present invention relates to an energy storage system and a control method thereof,

본 발명은 외부 전원을 저장하여 부하에 전원을 공급하는 에너지 저장 시스템과 그 제어 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to an energy storage system for storing external power and supplying power to a load and a control method thereof.

최근 화석 에너지를 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 자연 친화적 에너지 사용을 위하여 신 재생 에너지 산업, 에너지 효율 향상을 위한 에너지의 분배 및 저장 산업이 각광받고 있다. 최근 이슈가 되는, 스마트 그리드도 에너지 효율 향상을 위한 분야에 해당한다. 에너지를 효율적으로 사용하기 위해선, 에너지 사용의 장소, 시간 등의 수요 패턴에 대한 분석이 필요하고, 수요 패턴을 고려하여 에너지를 분배하는 것이 스마트 그리드의 핵심이라고 할 수 있다.Recently, researches to replace fossil energy have been actively conducted. In order to use nature-friendly energy, the renewable energy industry and energy distribution and storage industry for energy efficiency are attracting attention. A recent issue, the Smart Grid, is also an area for energy efficiency enhancement. In order to use energy effectively, it is necessary to analyze demand patterns such as place and time of energy use, and distribution of energy considering demand pattern is core of smart grid.

수요 패턴에 따라서 에너지를 분배하기 위해서는 생산된 에너지를 저장할 수 있는 장소가 필요하다. 따라서, 에너지 저장 시스템은 에너지의 효율적인 사용을 위해 매우 중요한 역할을 차지하고 있다.In order to distribute the energy according to the demand pattern, a place is needed to store the produced energy. Therefore, the energy storage system plays a very important role for efficient use of energy.

본 발명의 일 실시예는, 상용 전력 또는 신 재생 에너지 등의 외부 전원에 따라서 에너지 저장 시스템의 동작을 능동적으로 제어할 수 있는 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for actively controlling the operation of an energy storage system in accordance with an external power source such as commercial power or renewable energy.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 외부 전원으로부터 입력된 제1 AC 전압을 제1 DC 전압으로 변환하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 상기 제1 DC 전압을 공급받아 전하를 충전하고, 상기 충전된 전하를 방전하여 제2 DC 전압을 출력하는 2차 전지; 상기 2차 전지로부터 출력된 상기 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하는 인버터; 및 상기 제1 AC 전압의 크기 또는 주파수에 따라서 상기 외부 전원으로부터의 제1 AC 전압 또는 상기 인버터로부터의 상기 제2 AC 전압을 선택적으로 상기 부하에 공급하는 제어부를 포함하고,An energy storage system according to an embodiment of the present invention includes: a converter for converting a first AC voltage input from an external power supply to a first DC voltage; A secondary battery that receives the first DC voltage from the converter to charge the electric charge, discharges the charged electric charge, and outputs a second DC voltage; An inverter for converting the second DC voltage output from the secondary battery into a second AC voltage; And a controller for selectively supplying a first AC voltage from the external power supply or the second AC voltage from the inverter to the load according to a magnitude or frequency of the first AC voltage,

상기 제어부는, 상기 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위 내에 있으면, 상기 인버터와 상기 부하간의 연결을 개방하고, 상기 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하여 상기 부하로 바이패스하고, 상기 제1 AC 전압의 크기가 상기 제1 전압 범위의 최소값 미만인 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급한다.Wherein the controller opens the connection between the inverter and the load when the magnitude of the first AC voltage is within the first voltage range, bypasses the first AC voltage by the first offset to the load, When the magnitude of the first AC voltage is less than the minimum value of the first voltage range, the power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter to supply the second AC voltage to the load.

본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터, 2차 전지 및 인버터를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS)의 제어 방법은, 외부 전원으로부터 입력된 제1 AC 전압의 크기 및 주파수를 측정하는 단계; 및 상기 제1 AC 전압의 크기 및 주파수에 따라서, 상기 외부 전원으로부터의 제1 AC 전압 또는 상기 인버터로부터의 제2 AC 전압을 선택적으로 상기 부하에 공급하는 단계를 포함하고, 상기 공급하는 단계는, 상기 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위 내에 있으면, 상기 컨버터를 통해 상기 제1 AC 전압을 제1 DC 전압으로 변환하고, 상기 제1 DC 전압을 통해 상기 2차 전지에 전하를 충전하고, 상기 인버터와 부하 간의 연결을 개방하고, 상기 외부 전원으로부터의 상기 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하여 상기 부하로 바이패스하고, 상기 제1 AC 전압의 크기가 상기 제1 전압 범위의 최소값 미만인 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급한다.A method of controlling an energy storage system (ESS) including a converter, a secondary battery, and an inverter according to an exemplary embodiment of the present invention includes: measuring a magnitude and a frequency of a first AC voltage input from an external power source; And selectively supplying a first AC voltage from the external power source or a second AC voltage from the inverter to the load according to the magnitude and frequency of the first AC voltage, Converting the first AC voltage to a first DC voltage through the converter and charging the secondary battery with the first DC voltage when the magnitude of the first AC voltage is within a first voltage range, The first AC voltage from the external power source is boosted by the first offset and bypassed to the load, and when the magnitude of the first AC voltage is lower than the minimum value of the first voltage range , The power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter to supply the second AC voltage to the load.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전원으로부터의 AC 전압의 크기와 주파수를 고려하여 에너지 저장 시스템을 제어함으로써, 부하에 안정적으로 전원을 공급하면서도 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by controlling the energy storage system in consideration of the magnitude and the frequency of the AC voltage from the external power source, the energy can be efficiently used while supplying power stably to the load.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 전압과 에너지 저장 시스템으로부터의 출력전압을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an operating environment of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a control unit of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a method of controlling an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an external voltage and an output voltage from the energy storage system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서에 첨부된 도면들을 통하여 사실상 동일한 기능을 하는 부재에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for members having substantially the same function throughout the drawings attached hereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 환경을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템(20)의 동작 환경(1)은 외부 전원(50), 제1 인터페이스(10), 제2 인터페이스(30), 부하(40) 및 에너지 저장 시스템(20)을 포함한다.1 is a diagram illustrating an operating environment of an energy storage system according to an embodiment of the present invention. 1, the operating environment 1 of the energy storage system 20 includes an external power supply 50, a first interface 10, a second interface 30, a load 40 and an energy storage system 20, .

외부 전원(50)은 발전 시스템이거나 또는 상용 전력을 공급하는 전력 계통(electric power system)일 수 있다. 발전 시스템은 예컨대, 태양광, 풍력, 조력, 지열 등과 같은 신 재생 에너지(renewable energy)를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전 시스템일 수 있다. 특히, 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양 전지는 다른 신 재생 에너지에 비하여 설치가 용이한 장점이 있다. 전력 계통은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비하는 전력 공급 시스템으로서, 일반적으로 사용되는 가정용 산업용 상용 전력 시스템을 의미한다. 외부 전원(50)은 직류 전원일 수도 있으나, 이하에서는 교류 전원임을 가정하고 설명한다. 이하에서, 외부 전원(50)으로부터 공급되는 교류 전원을 제1 AC 전압으로 명칭한다.The external power source 50 may be a power generation system or an electric power system that supplies commercial power. The power generation system may be a power generation system that generates electric energy using renewable energy such as sunlight, wind power, tidal power, geothermal power, and the like. In particular, solar cells that convert sunlight into electrical energy have advantages in that they are easier to install than other renewable energy sources. The power system is a power supply system including a power plant, a substation, a transmission line, and the like, which means a commonly used commercial industrial power system. Although the external power source 50 may be a direct current power source, it is assumed that the external power source 50 is an AC power source. Hereinafter, the AC power supplied from the external power supply 50 is referred to as a first AC voltage.

제1 인터페이스(10)는 외부 전원(50)을 입력받아, 에너지 저장 시스템(20) 또는 제2 인터페이스(30)에 전달한다. 제1 인터페이스(10)는 예컨대, 가정용 차단기 일 수 있다. 제1 인터페이스(10)와 제2 인터페이스(30)는 차단 용량에서 차이가 있는데, 제1 인터페이스(10)는 제2 인터페이스(30)에 비하여 차단 용량이 더 큰 것이 바람직하다. 예컨대, 제1 인터페이스(10)의 차단 용량이 30A 전류라면, 제2 인터페이스의 차단 용량은 15A 전류 일 수 있다.The first interface 10 receives the external power source 50 and transmits the received external power source 50 to the energy storage system 20 or the second interface 30. The first interface 10 may be, for example, a household circuit breaker. The first interface 10 and the second interface 30 are different in blocking capacity, and the first interface 10 preferably has a larger blocking capacity than the second interface 30. For example, if the interrupting capacity of the first interface 10 is 30 A current, the interrupting capacity of the second interface 10 may be 15 A current.

도 1에서는 제2 인터페이스(30)가 하나인 것으로 도시되었으나, 실시예에 따라서 제2 인터페이스(30)는 복수개 존재할 수도 있다. 제2 인터페이스(30)는 옥내 배선과 연결되므로, 부하(40)는 제2 인터페이스(30)를 통해서 전원을 공급받을 수 있다. 제2 인터페이스(30)는 병렬적으로 연결된 복수의 차단기들을 포함할 수 있다. 예컨대, 차단 용량이 15A 전류인 차단기들이 병렬적으로 연결될 수 있다. In FIG. 1, although the second interface 30 is shown as one, a plurality of the second interfaces 30 may exist according to the embodiment. Since the second interface 30 is connected to the indoor wiring, the load 40 can receive power through the second interface 30. The second interface 30 may include a plurality of circuit breakers connected in parallel. For example, breakers having a breaking capacity of 15A current may be connected in parallel.

제1 인터페이스(10)는 외부 전원(50)을 직접 제2 인터페이스(30)에 공급하거나 또는 외부 전원(50)을 에너지 저장 시스템(20)의 바이패스 경로를 통해서 제2 인터페이스(30)에 공급할 수 있다. 제1 인터페이스(10)가 에너지 저장 시스템(20)을 경유하지 않고 직접 제2 인터페이스(30)에 외부 전원(50)을 공급하는 경우에는, 도 1에 점선 도시된 전송선로(60)가 설치될 수 있다.The first interface 10 supplies the external power source 50 directly to the second interface 30 or supplies the external power source 50 to the second interface 30 through the bypass path of the energy storage system 20 . When the first interface 10 supplies the external power supply 50 directly to the second interface 30 without passing through the energy storage system 20, the transmission line 60 shown in a dotted line in FIG. 1 is installed .

한편, 제1 인터페이스(10)와 제2 인터페이스(30)를 직접 연결하는 전송선로(60)의 설치 여부는, 에너지 저장 시스템(20)의 정전 용량에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대, 에너지 저장 시스템(20)의 정전 용량이 4.0 내지 1.0kW 와 같은 대용량인 경우, 전송선로(60)는 생략될 수 있다. 이와 달리, 에너지 저장 시스템(20)의 정전 용량이 1.5 내지 3.5kW 와 같은 소용량인 경우, 전송선로(60)가 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 제2 인터페이스(30)가 에너지 저장 시스템(20)과 단독으로 연결되는 경우, 상대적으로 소용량인 에너지 저장 시스템(20)에는 과부하의 문제가 발생 될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 제2 인터페이스(30)에 복수의 차단기가 포함되었다면, 차단기의 일부는 전송선로(60)를 통해서 제1 인터페이스(10)와 직접 연결되고, 차단기의 나머지 일부는 에너지 저장 시스템(20)을 경유하여 제1 인터페이스(10)와 연결될 수 있다.Whether or not the transmission line 60 for directly connecting the first interface 10 and the second interface 30 is installed may vary depending on the capacitance of the energy storage system 20. For example, if the capacitance of the energy storage system 20 is such a large capacity as 4.0 to 1.0 kW, the transmission line 60 may be omitted. Alternatively, when the capacitance of the energy storage system 20 is small, such as 1.5 to 3.5 kW, the transmission line 60 is preferably provided. This is because, when the second interface 30 is solely connected to the energy storage system 20, an overload problem may occur in the energy storage system 20 having a relatively small capacity. For example, if a plurality of circuit breakers are included in the second interface 30, a portion of the circuit breaker is directly connected to the first interface 10 through the transmission line 60 and the remaining part of the circuit breaker is connected to the energy storage system 20 To the first interface 10 via the first interface 10.

부하(40)는 전기적 에너지를 소모하여 동작하는 기기로서 특별한 제한은 없으나, 이하에서 부하(40)는 90 내지 110V, 50/60 Hz의 AC 전원에서 정상동작하는 것으로 가정한다.The load 40 is an apparatus that operates by consuming electrical energy. However, it is assumed below that the load 40 operates normally at an AC power source of 90 to 110 V and 50/60 Hz.

에너지 저장 시스템(20)은 제1 인터페이스(10)를 통해서 외부 전원(50)으로부터의 제1 AC 전압을 입력받는다. 에너지 저장 시스템(20)은 제1 AC 전압을 제2 인터페이스(30)로 바이패스(bypass) 하여, 부하(40)에 제1 AC 전압을 공급할 수 있다. 이때, 제1 AC 전압을 제2 인터페이스(30)로 바이패스하는 경우, 에너지 저장 시스템(20)의 전력 효율은 95% 이상인 것이 바람직하다.The energy storage system 20 receives the first AC voltage from the external power supply 50 through the first interface 10. The energy storage system 20 may bypass the first AC voltage to the second interface 30 to supply the load 40 with the first AC voltage. In this case, when the first AC voltage is bypassed to the second interface 30, the power efficiency of the energy storage system 20 is preferably 95% or more.

에너지 저장 시스템(20)은 제1 AC 전압을 이용하여 내부에 에너지, 즉 전하를 충전할 수 있다. 외부 전원(50)이 부하(40)의 정상 작동 조건을 위반하거나 또는 정전 등으로 전기적으로 불안정한 상태에서, 에너지 저장 시스템(20)은 충전된 전하를 제2 인터페이스(30)에 방전하여 부하(40)에 전원을 공급한다. 에너지 저장 시스템(20)이 충전된 전하를 방전하는 경우, 전력 효율은 85% 이상인 것이 바람직하다.The energy storage system 20 can charge energy, i. E. Charge, internally using a first AC voltage. The energy storage system 20 discharges the charged electric charge to the second interface 30 and supplies the load 40 to the second interface 30 in a state in which the external power supply 50 violates the normal operation condition of the load 40 or is electrically unstable due to, ). When the energy storage system 20 discharges the charged charge, the power efficiency is preferably 85% or more.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템(20)은 컨버터(24), 2차 전지(23), 인버터(22), 제어부(21)를 포함한다. 2 is a diagram illustrating a configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the energy storage system 20 includes a converter 24, a secondary battery 23, an inverter 22, and a control unit 21.

에너지 저장 시스템(20)의 제1 노드(210)는 제1 인터페이스(10)와 연결되어, 외부 전원(50)으로부터 제1 AC 전압을 입력받는다. 에너지 저장 시스템(20)의 제2 노드(220)는 제2 인터페이스(30)와 연결되어, 부하(40)에 전원을 공급한다. 부하(40)에 전원을 공급하는 방법은, 에너지 저장 시스템(20)이 외부 전원(50)으로부터의 제1 AC 전압을 바이패스하거나 또는 2차 전지(23)에 충전된 전하를 방전함으로써 인버터(22)가 생성한 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급할 수 있다.The first node 210 of the energy storage system 20 is connected to the first interface 10 and receives the first AC voltage from the external power supply 50. The second node 220 of the energy storage system 20 is connected to the second interface 30 to supply power to the load 40. The method of supplying power to the load 40 is a method in which the energy storage system 20 bypasses the first AC voltage from the external power supply 50 or discharges the charge charged in the secondary battery 23 22 to generate a second AC voltage.

컨버터(24)는 제1 노드(210)로부터 외부 전원(50)으로부터의 제1 AC 전압을 입력받는다. 컨버터(24)는 입력받은 제1 AC 전압을 정류하여 제1 DC 전압으로 변환한다. 컨버터(24)는 AC to DC 컨버터로 구성될 수 있다. 제어부(21)는 PWM 신호를 통해서 컨버터(24)가 출력하는 제1 DC 전압의 크기를 제어할 수 있다. 컨버터(24)는 제1 DC 전압을 2차 전지(23)에 공급한다.The converter 24 receives the first AC voltage from the external power supply 50 from the first node 210. The converter 24 rectifies the input first AC voltage and converts it into a first DC voltage. The converter 24 may be an AC to DC converter. The controller 21 can control the magnitude of the first DC voltage output from the converter 24 through the PWM signal. The converter 24 supplies the first DC voltage to the secondary battery 23.

2차 전지(23)는 컨버터(24)로부터 공급된 제1 DC 전압을 이용하여 2차 전지(23) 내부에 전하를 충전한다. 2차 전지(23)는 전하를 충전하기 위한 캐패시턴스 소자를 포함할 수 있다. 2차 전지(23)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예컨대, 리튬 이온, 리튬 폴리머, 리튬 인산철, 니켈 카드륨, 납 축전지 또는 니켈 수소 등의 배터리들의 직병렬 조합으로 구현될 수 있다. 2차 전지(23)는 내부에 충전된 전하를 이용하여 제2 DC 전압을 출력할 수 있다. 제2 DC 전압의 크기는 본 발명의 일 실시예에서 24V 일 수 있다. 이하에서, 2차 전지(23)는 정전류/정전압 충전 방식으로 구동한다고 가정한다.The secondary battery 23 charges the inside of the secondary battery 23 using the first DC voltage supplied from the converter 24. The secondary battery 23 may include a capacitance element for charging the electric charge. The secondary battery 23 may be implemented in various types of battery cells and may be implemented by a serial-parallel combination of batteries such as lithium ion, lithium polymer, lithium iron phosphate, nickel cadmium, lead batteries or nickel hydride . The secondary battery 23 can output the second DC voltage using the charge charged therein. The magnitude of the second DC voltage may be 24V in one embodiment of the invention. Hereinafter, it is assumed that the secondary battery 23 is driven by a constant current / constant voltage charging scheme.

인버터(22)는 2차 전지(23)의 방전 상태에서 출력된 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환한다. 인버터(22)는 제어부(21)의 제어에 따라서, 제2 AC 전압의 크기와 주파수를 조절할 수 있다. 이하에서, 제2 AC 전압은 100V±2V이고, 주파수는 50/60Hz ± 0.3 Hz인 것을 가정한다. 인버터(22)는 제어부(21)의 제어에 따라서 제2 인터페이스(30)를 통해 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급한다.The inverter 22 converts the second DC voltage outputted in the discharging state of the secondary battery 23 to the second AC voltage. The inverter 22 can adjust the magnitude and frequency of the second AC voltage under the control of the control unit 21. [ In the following, it is assumed that the second AC voltage is 100V +/- 2V and the frequency is 50 / 60Hz +/- 0.3 Hz. The inverter 22 supplies the second AC voltage to the load 40 through the second interface 30 under the control of the controller 21. [

제어부(21)는 에너지 저장 시스템(20)의 전반적인 동작을 제어한다. 한편, 도 2에는 제어부(21)가 스위치(230,240,250)만을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이는 제어부(21)의 기능 중 스위치(230,240,250) 제어기능을 설명하기 위함일 뿐 제어부(21)는 컨버터(24), 2차 전지(23), 인버터(22)를 제어하기 위한 회로로 구성될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다.The control unit 21 controls the overall operation of the energy storage system 20. 2, the control unit 21 includes only the switches 230, 240 and 250. The control unit 21 is provided for the purpose of explaining the functions of the switches 230, 240 and 250 among the functions of the control unit 21, , The secondary battery 23, and the inverter 22, as will be described later.

제어부(21)는 BMS(Battery Management System) 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(21)는 2차 전지(23)에 연결되어, 2차 전지(23)의 충전 및 방전의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(21)는 2차 전지(23)를 보호하기 위하여, 과 충전 보호 기능, 과 방전 보호 기능, 과 전류 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱 기능 등을 수행할 수 있다. 제어부(21)는 2차 전지(23)의 전압, 전류, 온도를 검출하여 SoC( State of Charge) 및 SoH(State of Health)를 계산하고, 이에 따라서 2차 전지(23)의 잔여 용량 및 수명 등을 모니터링 할 수 있다. The control unit 21 may perform a BMS (Battery Management System) function. That is, the control unit 21 is connected to the secondary battery 23 and can control charging and discharging operations of the secondary battery 23. The control unit 21 can perform an overcharge protection function, an overcharge protection function, an overcurrent protection function, an overheat protection function, a cell balancing function, and the like in order to protect the secondary battery 23. The control unit 21 detects the voltage, current, and temperature of the secondary battery 23 to calculate SoC (State of Charge) and SoH (State of Health) And so on.

따라서, 제어부(21)는 2차 전지(23)의 전압, 전류, 온도를 검출하는 센싱 기능과, 이에 따른 과 충전, 과 방전, 과 전류, 셀 밸런싱 여부, SoC, SoH를 판단하는 마이크로 컴퓨터, 마이크로 컴퓨터의 제어 신호에 따라서 충방전 금지, 퓨즈 용단, 냉각 등의 기능을 수행하는 보호회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제어부(21)가 BMS 기능을 수행하지만, 다른 실시예에 따르면, BMS 모듈과 2차 전지(23)가 일체된 배터리 팩으로 구성될 수 있다. Therefore, the control unit 21 is provided with a sensing function for detecting the voltage, current, and temperature of the secondary battery 23, a microcomputer for determining overcharge, over discharge, overcurrent, cell balancing, SoC, SoH, And may include a protection circuit that performs charge / discharge inhibition, fuse termination, cooling, and the like in accordance with a control signal of the microcomputer. In an embodiment of the present invention, the control unit 21 performs the BMS function. However, according to another embodiment, the BMS module and the secondary battery 23 may be configured as a battery pack.

제어부(21)는 외부 전원(50)의 제1 AC 전압의 크기 또는 주파수에 따라서 상기 외부 전원(50)으로부터의 제1 AC 전압 또는 인버터(22)로부터의 제2 AC 전압을 선택적으로 부하(40)에 공급한다. 제어부(21)의 상세한 동작에 대한 설명은 도 3을 참조하여 설명한다.The control unit 21 selectively supplies the first AC voltage from the external power supply 50 or the second AC voltage from the inverter 22 to the load 40 . The detailed operation of the control unit 21 will be described with reference to FIG.

한편, 에너지 저장 시스템(20)은 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 표시부는 LED와 비프음을 출력하기 위한 스피커를 포함할 수 있다. LED는 인버터(22)의 동작 상태, 외부 전원(50)의 동작 상태, 과부하 상태, 2차 전지(23)의 저전압 또는 불량상태를 표시할 수 있다. 스피커는, 인버터(22)가 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급하는 경우 2초 간격의 비프음을 출력하고, 2차 전지(23)의 저전압 상태에서 1초 간격의 비프음을 출력하고, 2차 전지(23)의 불량 상태에서는 연속음을 출력할 수 있다.Meanwhile, the energy storage system 20 may further include a display unit (not shown). The display unit may include an LED and a speaker for outputting a beep sound. The LED may indicate an operating state of the inverter 22, an operating state of the external power supply 50, an overload state, a low voltage or a bad state of the secondary battery 23. The speaker outputs a beep sound at intervals of two seconds when the inverter 22 supplies the second AC voltage to the load 40 and outputs a beep sound at intervals of one second in the low voltage state of the secondary battery 23 , And continuous sound can be outputted when the secondary battery 23 is in a defective state.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어부를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제어부(21)는 측정부(31), 타이머(32), 스위칭부(33), 전압 조정부(34) 및 주파수 조정부(35)를 포함한다. 상기된 구성요소들 이외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있으나, 발명의 논점이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 일부 구성요소만을 도시하였음을 당업자라면 이해할 수 있다.3 is a view illustrating a control unit of an energy storage system according to an embodiment of the present invention. 3, the control unit 21 includes a measuring unit 31, a timer 32, a switching unit 33, a voltage adjusting unit 34, and a frequency adjusting unit 35. It is to be understood by those skilled in the art that other general-purpose components other than the above-described components may be further included, but that only some of the components are shown to prevent blurring of the present invention.

측정부(31)는 외부 전원(50)으로부터의 제1 AC 전압을 모니터링한다. 측정부(31)는 외부 전원(50)의 제1 AC 전압의 크기 또는 주파수를 측정함으로써, 외부 전원(50)의 이상 동작을 검출한다. 예컨대, 측정부(31)는 외부 전원(50)이 부하(40)의 정상 작동 범위를 벗어나는 제1 AC 전압을 공급하는 것을 검출할 수 있다. The measuring section 31 monitors the first AC voltage from the external power source 50. [ The measuring unit 31 detects an abnormal operation of the external power supply 50 by measuring the magnitude or frequency of the first AC voltage of the external power supply 50. [ For example, the measuring section 31 may detect that the external power supply 50 supplies the first AC voltage out of the normal operating range of the load 40. [

타이머(32)는 기 설정된 시간 조건에 따라서 에너지 저장 시스템(20)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 사용량이 피크인 시간에는 2차 전지(23)를 방전하여, 인버터(22)를 통해 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급하도록 에너지 저장 시스템(20)을 제어할 수 있다. 또한, 전력 사용량이 상대적으로 낮은 새벽에는 2차 전지(23)를 충전하여, 상대적으로 저렴한 심야 전력을 이용하도록 에너지 저장 시스템(20)을 제어할 수 있다. 따라서, 사용자는 타이머(32)를 통해서, 외부 전원(50)의 제1 AC 전압을 공급할 시간과, 2차 전지(23)의 방전으로 생산된 제2 AC 전압을 공급할 시간을 설정할 수 있다. 한편, 타이머(32)는 실시예에 따라서 생략될 수 있다.The timer 32 can control the operation of the energy storage system 20 according to a preset time condition. The energy storage system 20 can be controlled to discharge the secondary battery 23 and supply the second AC voltage to the load 40 via the inverter 22 at a time when the power consumption is peak . In addition, the energy storage system 20 can be controlled so as to charge the secondary battery 23 at a relatively low power consumption and utilize relatively inexpensive night-time power. Therefore, the user can set the time for supplying the first AC voltage of the external power source 50 and the time for supplying the second AC voltage produced by the discharge of the secondary battery 23 through the timer 32. [ On the other hand, the timer 32 may be omitted depending on the embodiment.

스위칭부(33)는 측정부(31)에 의해 측정된 제1 AC 전압의 크기와 주파수에 기초하여 스위치(230,240,250)를 스위칭한다. 즉, 스위칭부(33)는 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체하거나, 반대로 인버터(22)에서 외부 전원(50)으로 절체한다. 이때, 절체에 소요되는 시간은 4ms이하인 것이 바람직하다. 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체하면, 제2 AC 전압이 과도 응답 상태로부터 기준 전압의 8% 오차범위로 안정화되는 시간은 100ms 이내인 것이 바람직하다. The switching unit 33 switches the switches 230, 240, and 250 based on the magnitude and the frequency of the first AC voltage measured by the measuring unit 31. That is, the switching unit 33 switches the power supply source of the load 40 from the external power supply 50 to the inverter 22, or conversely, from the inverter 22 to the external power supply 50. At this time, the time required for the transfer is preferably 4 ms or less. When the power source of the load 40 is switched from the external power source 50 to the inverter 22, it is preferable that the time for stabilizing the second AC voltage from the transient response state to the 8% error range of the reference voltage is within 100 ms.

즉, 스위칭부(33)는 230 노드와 240 노드를 단락하여 제1 AC 전압을 부하(40)로 바이패스 할 수 있다. 스위칭부(33)는 240 노드와 250 노드를 단락하여 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 AC 전압은 2차 전지(23)로부터 출력된 제2 DC 전압이 인버터(22)에 의해 AC 전압으로 변환되어 생성된다. 따라서, 제2 AC 전압이 부하(40)에 공급되는 경우에는, 2차 전지(23)는 방전 모드로 동작하게 된다.That is, the switching unit 33 may short-circuit 230 nodes and 240 nodes to bypass the first AC voltage to the load 40. The switching unit 33 can short-circuit 240 nodes and 250 nodes to supply the second AC voltage to the load 40. [ As described above, the second AC voltage is generated when the second DC voltage output from the secondary battery 23 is converted into an AC voltage by the inverter 22. Therefore, when the second AC voltage is supplied to the load 40, the secondary battery 23 operates in the discharge mode.

스위칭부(33)는 타이머(32)에 설정된 시간을 참조하여, 스위치(230,240,250)를 스위칭할 수 있다. 즉, 스위칭부(33)는 전력 사용량이 피크인 시간에는 노드 240과 노드 250을 단락시켜서, 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급할 수 있다. 스위칭부(33)는 전력 사용량이 낮은 시간에는 노드 230과 노드 250을 단락시켜, 제1 AC 전압을 부하(40)에 바이패스 할 수 있다.The switching unit 33 can switch the switches 230, 240 and 250 with reference to the time set in the timer 32. [ That is, the switching unit 33 can short-circuit the node 240 and the node 250 to supply the second AC voltage to the load 40 at a time when the power consumption is peak. The switching unit 33 can short-circuit the node 230 and the node 250 and bypass the first AC voltage to the load 40 at a time when the power consumption is low.

스위칭부(33)는 타이머(32)의 시간 설정과 측정부(31)의 제1 AC 전압 측정 크기 및 주파수 중에서 측정부(31)의 제1 AC 전압 측정 크기 및 주파수를 우선적으로 고려할 수 있다. 다시 말하면, 측정부(31)에서 제1 AC 전압을 측정한 결과 제2 AC 전압을 공급해야할 조건이라면, 타이머(32)에서 1 AC 전압을 부하(40)에 공급하도록 설정된 시간일지라도, 스위칭부(33)는 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급할 수 있다.The switching unit 33 may preferentially consider the first AC voltage measurement size and frequency of the measuring unit 31 among the time setting of the timer 32 and the first AC voltage measurement size and frequency of the measuring unit 31. [ In other words, even if it is the time to supply 1 AC voltage to the load 40 in the timer 32, if the condition that the second AC voltage should be supplied as a result of measuring the first AC voltage in the measuring unit 31, 33 can supply a second AC voltage to the load 40. [

이하에서는, 스위칭부(33)가 측정부(31)에 의해 측정된 제1 AC 전압의 크기와 주파수에 기초하여 스위치(230,240,250)를 스위칭하는 방법을 구체적으로 설명한다. 설명을 돕기 위하여 도 5에 도시된 테이블이 예시적으로 참조 될 수 있다.Hereinafter, a method of switching the switches 230, 240, and 250 based on the magnitude and frequency of the first AC voltage measured by the measuring unit 31 will be described in detail. The table shown in Fig. 5 may be referred to for illustrative purposes to assist in the explanation.

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 주파수가 기 설정된 제1 주파수 범위를 벗어나는 경우, 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체하여 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급한다. 즉, 여기서 제1 주파수 범위는 50/60Hz ± 5% 일 수 있다. 스위칭부(33)는 측정부(31)가 측정한 제1 AC 전압의 주파수가 50/60Hz ± 5%를 벗어난다고 판단되면, 230 노드와 250 노드 간의 연결을 개방함과 동시에 240 노드와 250 노드를 단락시킨다. 따라서, 2차 전지(23)는 인버터(22) 및 제2 인터페이스(30)를 통해서 부하(40)에 연결된다. 인버터(22)는 2차 전지(23)가 출력한 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하여, 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급한다.The switching unit 33 switches the power supply source of the load 40 from the external power supply 50 to the inverter 22 and supplies the second AC voltage to the load 22 when the frequency of the first AC voltage is out of the predetermined first frequency range. (40). That is, the first frequency range may be 50 / 60Hz 5%. If it is determined that the frequency of the first AC voltage measured by the measuring unit 31 is out of the range of 50/60 Hz ± 5%, the switching unit 33 opens the connection between the 230 node and the 250 node, . Thus, the secondary battery 23 is connected to the load 40 via the inverter 22 and the second interface 30. The inverter 22 converts the second DC voltage output from the secondary battery 23 into a second AC voltage and supplies the second AC voltage to the load 40. [

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위 내에 있으면, 인버터(22)와 부하(40) 간의 연결을 개방한다. 도 5를 참조하면, 제1 전압 범위는 82V 이상 91V 미만일 수 있다. 즉, 스위칭부(33)는 측정부(31)가 측정한 제1 AC 전압의 크기가 82V 이상 91V 미만이라고 판단되면, 인버터(22)와 부하(40)를 연결하는 240 노드와 250 노드를 개방함과 동시에, 230 노드와 250 노드를 단락시킨다. 만약, 이미 230 노드와 250 노드가 단락되어 있는 경우에는 스위칭부(33)는 스위치(230,240,250)의 스위칭을 수행하지 않을 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다.The switching unit 33 opens the connection between the inverter 22 and the load 40 when the magnitude of the first AC voltage is within the first voltage range. Referring to FIG. 5, the first voltage range may be 82V or more and less than 91V. That is, when it is determined that the magnitude of the first AC voltage measured by the measuring unit 31 is greater than or equal to 82V and less than 91V, the switching unit 33 opens 240 nodes and 250 nodes connecting the inverter 22 and the load 40 At the same time, 230 nodes and 250 nodes are short-circuited. It will be understood by those skilled in the art that the switching unit 33 may not perform switching of the switches 230, 240 and 250 if the 230 and 250 nodes are already short-circuited.

전압 조정부(34)는 제1 전압 범위 내에 있는 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압한다. 도 5를 참조하면, 제1 오프셋은 +9V 일 수 있다. 전압 조정부(34)는 제1 AC 전압을 승압하기 위한 부스트 회로(340)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 전압 범위 내에 속하는 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하는 경우, 제1 AC 전압은 제2 전압 범위에 속하게 된다. 다시 말하면, 제1 전압 범위를 제1 오프셋만큼 상향 쉬프트시키면, 제2 전압 범위에 속하게 된다. 예컨대, 제1 AC 전압 85V를 제1 오프셋 +9V 만큼 승압시키면, 93V가 되어 제2 전압 범위에 속하게 된다. 전압 조정부(34)에 의해 승압된 제1 AC 전압은 부하(40)에 제공된다. 이때, 2차 전지(23)는 부하(40)와 연결되지 않은 상태이므로, 2차 전지(23)는 충전 모드로 동작할 수 있다. 2차 전지(23)는 컨버터(24)로부터 제1 DC 전압을 제공받아, 내부에 전하를 충전한다. 결국, 외부 전원(50)으로부터 제1 AC 전압은 승압되어, 부하(40)로 바이패스된다.The voltage regulator 34 boosts the first AC voltage within the first voltage range by the first offset. Referring to FIG. 5, the first offset may be + 9V. The voltage adjusting unit 34 may include a boost circuit 340 for boosting the first AC voltage. On the other hand, when the first AC voltage falling within the first voltage range is boosted by the first offset, the first AC voltage falls within the second voltage range. In other words, if the first voltage range is shifted upward by the first offset, it falls within the second voltage range. For example, when the first AC voltage 85V is boosted by the first offset + 9V, it becomes 93V and falls within the second voltage range. The first AC voltage boosted by the voltage regulator 34 is provided to the load 40. [ At this time, since the secondary battery 23 is not connected to the load 40, the secondary battery 23 can operate in the charging mode. The secondary battery 23 receives the first DC voltage from the converter 24, and charges the internal charge. As a result, the first AC voltage from the external power supply 50 is boosted and bypassed to the load 40. [

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위의 최소값 미만인 경우, 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체하여 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급한다. 도 5를 참조하면, 스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 91V 미만이라고 판단되면, 노드 230과 노드 250 간의 연결을 개방하여 제1 AC 전압이 부하(40)로 공급되는 것을 차단한다. 스위칭부(33)는 노드 230과 노드 250 간의 연결을 개방함과 동시에 노드 240과 노드 250 간의 연결을 단락시킨다. 따라서, 2차 전지(23)는 인버터(22) 및 제2 인터페이스(30)를 통해서 부하(40)에 연결된다. 인버터(22)는 2차 전지(23)가 출력한 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하여, 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급한다.The switching unit 33 switches the power supply source of the load 40 from the external power supply 50 to the inverter 22 and supplies the second AC voltage to the load 22 when the magnitude of the first AC voltage is less than the minimum value of the first voltage range 40). Referring to FIG. 5, when it is determined that the magnitude of the first AC voltage is less than 91 V, the switching unit 33 disconnects the node 230 from the node 250 to block the supply of the first AC voltage to the load 40 . The switching unit 33 opens the connection between the node 230 and the node 250 while shorting the connection between the node 240 and the node 250. Thus, the secondary battery 23 is connected to the load 40 via the inverter 22 and the second interface 30. The inverter 22 converts the second DC voltage output from the secondary battery 23 into a second AC voltage and supplies the second AC voltage to the load 40. [

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 제2 전압 범위 내에 있으면, 인버터(22)와 부하(40) 간의 연결을 개방하고, 제1 AC 전압을 그대로 부하(40)로 바이패스한다. 도 5를 참조하면, 스위칭부(33)는 측정부(31)가 측정한 제1 AC 전압의 크기가 91V 이상 109V 미만이라고 판단되면, 제1 AC 전압을 승압 또는 강압하지 않고 그대로 부하(40)에 바이패스 한다. 이 경우, 전압 조정부(34)는 동작하지 않게 된다. 이 경우에도, 2차 전지(23)는 충전 모드로 동작하게 됨을 당업자라면 이해할 수 있다.The switching unit 33 opens the connection between the inverter 22 and the load 40 and bypasses the first AC voltage directly to the load 40 when the magnitude of the first AC voltage is within the second voltage range. 5, when it is determined that the magnitude of the first AC voltage measured by the measuring unit 31 is greater than or equal to 91 V and less than 109 V, the switching unit 33 directly outputs the load 40 without stepping up or down the first AC voltage, . In this case, the voltage adjusting unit 34 does not operate. Even in this case, it will be understood by those skilled in the art that the secondary battery 23 operates in the charging mode.

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 제3 전압 범위 내에 있으면, 인버터(22)와 부하(40) 간의 연결을 개방하고, 외부 전원(50)의 제1 AC 전압을 제2 오프셋만큼 강압하여 부하(40)로 바이패스한다. 도 5를 참조하면, 스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 109V 이상 118V 미만이라고 판단되면, 인버터(22)와 부하(40)를 연결하는 240 노드와 250 노드를 개방함과 동시에, 230 노드와 250 노드를 단락시킨다. 만약, 이미 230 노드와 250 노드가 단락되어 있는 경우에는 스위칭부(33)는 스위치(230,240,250)의 스위칭을 수행하지 않을 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있다.The switching unit 33 opens the connection between the inverter 22 and the load 40 when the magnitude of the first AC voltage is within the third voltage range and turns off the first AC voltage of the external power supply 50 by the second offset And is bypassed to the load (40). 5, if it is determined that the magnitude of the first AC voltage is greater than or equal to 109V and less than 118V, the switching unit 33 opens 240 nodes and 250 nodes connecting the inverter 22 and the load 40, Short circuit 230 nodes and 250 nodes. It will be understood by those skilled in the art that the switching unit 33 may not perform switching of the switches 230, 240 and 250 if the 230 and 250 nodes are already short-circuited.

전압 조정부(34)는 제3 전압 범위 내에 있는 제1 AC 전압을 제2 오프셋만큼 강압한다. 도 5를 참조하면, 제2 오프셋은 -9V 일 수 있다. 전압 조정부(34)는 제1 AC 전압을 강압하기 위한 벅 회로(341)를 포함할 수 있다. 벅 회로(341) 및 부스트 회로(340)는 각각 별개의 구성으로 도시되었으나, 단일의 회로로 구현될 수도 있다. The voltage regulator 34 down-converts the first AC voltage in the third voltage range by the second offset. 5, the second offset may be -9V. The voltage regulator 34 may include a buck circuit 341 for stepping down the first AC voltage. Although the buck circuit 341 and the boost circuit 340 are shown as separate configurations, they may be implemented as a single circuit.

제3 전압 범위 내에 속하는 제1 AC 전압을 제2 오프셋만큼 강압하는 경우, 제1 AC 전압은 제2 전압 범위에 속하게 된다. 다시 말하면, 제3 전압 범위를 제2 오프셋만큼 하향 쉬프트시키면, 제2 전압 범위에 속하게 된다. 예컨대, 제1 AC 전압 115V를 제2 오프셋 -9V 만큼 강압시키면, 106V가 되어 제2 전압 범위에 속하게 된다. 전압 조정부(34)에 의해 강압된 제1 AC 전압은 부하(40)에 제공된다. 이때, 2차 전지(23)는 부하(40)와 연결되지 않은 상태이므로, 2차 전지(23)는 충전 모드로 동작할 수 있다. 2차 전지(23)는 컨버터(24)로부터 제1 DC 전압을 제공받아, 내부에 전하를 충전한다. 결국, 외부 전원(50)으로부터 제1 AC 전압은 승압되어, 부하(40)로 바이패스된다.When the first AC voltage falling within the third voltage range is stepped down by the second offset, the first AC voltage falls within the second voltage range. In other words, if the third voltage range is shifted downward by the second offset, it falls within the second voltage range. For example, if the first AC voltage 115V is lowered by the second offset -9V, the voltage becomes 106V and falls within the second voltage range. The first AC voltage that has been reduced by the voltage regulator 34 is provided to the load 40. [ At this time, since the secondary battery 23 is not connected to the load 40, the secondary battery 23 can operate in the charging mode. The secondary battery 23 receives the first DC voltage from the converter 24, and charges the internal charge. As a result, the first AC voltage from the external power supply 50 is boosted and bypassed to the load 40. [

스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 제3 전압 범위의 최대값을 초과하는 경우, 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체하여, 제2 AC 전압을 부하(40)에 공급한다. 도 5를 참조하면, 스위칭부(33)는 제1 AC 전압의 크기가 118V를 초과한다고 판단되면, 노드 230과 노드 250 간의 연결을 개방하여 제1 AC 전압이 부하(40)로 공급되는 것을 차단한다. 스위칭부(33)는 노드 230과 노드 250 간의 연결을 개방함과 동시에 노드 240과 노드 250 간의 연결을 단락시킨다. 따라서, 2차 전지(23)는 인버터(22) 및 제2 인터페이스(30)를 통해서 부하(40)에 연결된다. 인버터(22)는 2차 전지(23)가 출력한 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하여, 부하(40)에 제2 AC 전압을 공급한다.The switching unit 33 switches the power supply source of the load 40 from the external power supply 50 to the inverter 22 when the magnitude of the first AC voltage exceeds the maximum value of the third voltage range, And supplies a voltage to the load 40. Referring to FIG. 5, when it is determined that the magnitude of the first AC voltage exceeds 118 V, the switching unit 33 opens the connection between the node 230 and the node 250 to prevent the first AC voltage from being supplied to the load 40 do. The switching unit 33 opens the connection between the node 230 and the node 250 while shorting the connection between the node 240 and the node 250. Thus, the secondary battery 23 is connected to the load 40 via the inverter 22 and the second interface 30. The inverter 22 converts the second DC voltage output from the secondary battery 23 into a second AC voltage and supplies the second AC voltage to the load 40. [

주파수 조정부(35)는 외부 전원(50)의 제1 AC 전압의 주파수 50Hz 인지 60Hz 인지 여부에 따라서, 전압 조정부(34)로부터 출력된 전압이 50Hz 또는 60Hz가 되도록 제어한다. 예컨대, 주파수 조정부(35)는 외부 전원(50)의 제1 AC 전압이 부하(40)로 바이패스 되는 경우, 원래의 제1 AC 전압의 주파수에 따라서, 50/60Hz ±0.3Hz 범위에 속하도록 제1 AC 전압의 주파수를 조정할 수 있다.The frequency adjusting unit 35 controls the voltage outputted from the voltage adjusting unit 34 to be 50 Hz or 60 Hz, depending on whether the frequency of the first AC voltage of the external power source 50 is 50 Hz or 60 Hz. For example, when the first AC voltage of the external power source 50 is bypassed to the load 40, the frequency adjusting unit 35 may be arranged to fall within the range of 50/60 Hz ± 0.3 Hz according to the frequency of the original first AC voltage The frequency of the first AC voltage can be adjusted.

제어부(21)는 부하(40)의 용량이 에너지 저장 시스템(20)의 기준 용량의 120%를 초과한 상태가 1분 이상 지속 되면, 에너지 저장 시스템(20)의 동작을 중단시킬 수 있다. 여기서, 기준 용량은 에너지 저장 시스템(20)에 따라서 달라질 수 있다.The control unit 21 can stop the operation of the energy storage system 20 when the capacity of the load 40 exceeds 120% of the reference capacity of the energy storage system 20 for more than one minute. Here, the reference capacity may vary depending on the energy storage system 20.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다. 이상에서 설명된 내용들은 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법을 이해하기 위하여 참조 될 수 있다. 4 is a diagram illustrating a method of controlling an energy storage system according to an embodiment of the present invention. The above description can be referred to in order to understand the control method of the energy storage system according to the present embodiment.

도 4를 참조하면, 에너지 저장 시스템(20)의 제어부(21)는 외부 전원(50)으로부터 입력된 제1 AC 전압의 크기 및 주파수를 측정한다(405).Referring to FIG. 4, the controller 21 of the energy storage system 20 measures the magnitude and frequency of the first AC voltage input from the external power source 50 (405).

제어부(21)는 측정된 제1 AC 전압의 주파수가 제1 주파수 범위에 속하는지 여부를 판단한다(410). 여기서 제1 주파수 범위는 50/60Hz ± 5% 일 수 있다. The controller 21 determines whether the frequency of the measured first AC voltage falls within a first frequency range (410). Where the first frequency range may be 50/60 Hz 5%.

제1 AC 전압의 주파수가 제1 주파수 범위에 속한다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다(415).If it is determined that the frequency of the first AC voltage falls within the first frequency range, the controller 21 determines whether the magnitude of the first AC voltage falls within the first voltage range (step 415).

제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위 내에 속한다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하여 부하(40)로 바이패스한다(430). 여기서, 제1 전압 범위는 82V 이상 91V 미만일 수 있다.If it is determined that the magnitude of the first AC voltage falls within the first voltage range, the controller 21 boosts the first AC voltage by the first offset and bypasses the load 40 to the load 40 (430). Here, the first voltage range may be 82V or more and less than 91V.

415 단계에서 제1 AC 전압의 크기가 제1 전압 범위에 속하지 않는다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압의 크기가 제2 전압 범위에 속하는지 여부를 판단한다(420). 제2 전압 범위는 91V 이상 109V 미만 일 수 있다.If it is determined in step 415 that the magnitude of the first AC voltage does not fall within the first voltage range, the controller 21 determines whether the magnitude of the first AC voltage falls within the second voltage range. The second voltage range may be greater than 91 volts and less than 109 volts.

제1 AC 전압의 크기가 제2 전압 범위에 속한다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압을 전압 조정 없이 그대로 부하(40)에 바이패스한다(435).If it is determined that the magnitude of the first AC voltage falls within the second voltage range, the controller 21 bypasses the first AC voltage to the load 40 without voltage adjustment (435).

420 단계에서 제1 AC 전압의 크기가 제2 전압 범위에 속하지 않는다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압이 제3 전압 범위에 속하는지 여부를 판단한다(425). 제3 전압 범위는 109V 이상 118V 미만 일 수 있다.If it is determined in operation 420 that the magnitude of the first AC voltage does not fall within the second voltage range, the controller 21 determines whether the first AC voltage is within the third voltage range (step 425). The third voltage range may be greater than 109V and less than 118V.

제1 AC 전압이 제3 전압 범위에 속한다고 판단되면, 제어부(21)는 제1 AC 전압을 제2 오프셋만큼 강압하여 부하(40)로 바이패스한다(440). 여기서, 제2 오프셋은 -9V일 수 있다.If it is determined that the first AC voltage falls within the third voltage range, the controller 21 steps down the first AC voltage by a second offset to bypass the load 40 (440). Here, the second offset may be -9V.

425 단계에서 제1 AC 전압이 제3 전압 범위에 속하지 않는 경우는, 제1 AC 전압이 제1 전압 범위의 최소값 미만이거나 또는 제1 AC 전압이 제3 전압 범위의 최대 값을 초과하는 것을 의미한다. 이때, 제어부(21)는 부하(40)의 전원 공급원을 외부 전원(50)에서 인버터(22)로 절체한다(445). 제어부(21)는 인버터(22)로부터의 제2 AC 전압을 부하(40)에 출력한다(450).If the first AC voltage does not belong to the third voltage range in step 425, it means that the first AC voltage is less than the minimum value of the first voltage range or the first AC voltage exceeds the maximum value of the third voltage range . At this time, the control unit 21 transfers the power source of the load 40 from the external power source 50 to the inverter 22 (445). The control unit 21 outputs the second AC voltage from the inverter 22 to the load 40 (450).

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 적어도 하나로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to at least one. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. The codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art. Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing an embodiment of the present invention. As a storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like can be included.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 에너지 저장 시스템의 동작 환경 10: 제1 인터페이스
20: 에너지 저장 시스템 21: 제어부
22: 인버터 23: 2차 전지
24: 컨버터 30: 제2 인터페이스
31: 측정부 32: 타이머
33: 스위칭부 34: 전압 조정부
35: 주파수 조정부 40: 부하
50: 외부 전원 60: 전송선로
210: 제1 노드 220: 제2 노드
230,240,250: 스위치 340: 부스트 회로
341: 벅 회로1: Operating environment of the energy storage system 10: First interface
20: Energy storage system 21:
22: Inverter 23: Secondary battery
24: converter 30: second interface
31: measuring part 32: timer
33: switching section 34: voltage regulating section
35: Frequency adjuster 40: Load
50: external power source 60: transmission line
210: first node 220: second node
230, 240, 250: switch 340: boost circuit
341: Buck Circuit

Claims (9)

에너지 저장 시스템(ESS)에 있어서,
외부 전원으로부터 입력된 제1 AC 전압을 제1 DC 전압으로 변환하는 컨버터;
상기 컨버터로부터 상기 제1 DC 전압을 공급받아 전하를 충전하고, 상기 충전된 전하를 방전하여 제2 DC 전압을 출력하는 2차 전지;
상기 2차 전지로부터 출력된 상기 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하는 인버터; 및
상기 제1 AC 전압의 크기 또는 주파수에 따라서 상기 외부 전원으로부터의 제1 AC 전압 또는 상기 인버터로부터의 상기 제2 AC 전압을 선택적으로 부하에 공급하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 AC 전압의 크기가 82V 내지 91V 미만의 제1 전압 범위 내에 있으면, 상기 인버터와 상기 부하 간의 연결을 개방하고, 상기 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하여 상기 부하로 바이패스하고,
상기 제1 AC 전압의 크기가 상기 제1 전압 범위의 최소값 미만인 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.In an energy storage system (ESS)
A converter for converting a first AC voltage input from an external power supply into a first DC voltage;
A secondary battery that receives the first DC voltage from the converter to charge the electric charge, discharges the charged electric charge, and outputs a second DC voltage;
An inverter for converting the second DC voltage output from the secondary battery into a second AC voltage; And
And a control unit for selectively supplying a first AC voltage from the external power supply or the second AC voltage from the inverter to the load according to the magnitude or frequency of the first AC voltage,
Wherein,
Open the connection between the inverter and the load, boost the first AC voltage by a first offset and bypass the load with the load if the magnitude of the first AC voltage is within a first voltage range of 82V to less than 91V,
Wherein the power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter to supply the second AC voltage to the load when the magnitude of the first AC voltage is less than a minimum value of the first voltage range. system. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 AC 전압의 크기가 91V 이상 109V 미만의 제2 전압 범위 내에 있으면, 상기 인버터와 상기 부하 간의 연결을 개방하고, 상기 제1 AC 전압을 그대로 상기 부하로 바이패스하고,
상기 제1 전압 범위는, 상기 제1 오프셋만큼 상향으로 쉬프트되면 상기 제2 전압 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
The control unit opens the connection between the inverter and the load and bypasses the first AC voltage to the load as it is, when the magnitude of the first AC voltage is within a second voltage range of 91V or more and less than 109V,
Wherein the first voltage range falls within the second voltage range when shifted upward by the first offset. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 AC 전압의 크기가 109V 이상 118V 미만의 제3 전압 범위 내에 있으면, 상기 인버터와 상기 부하 간의 연결을 개방하고, 상기 외부 전원의 상기 제1 AC 전압을 제2 오프셋만큼 강압하여 상기 부하로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The apparatus of claim 1,
When the magnitude of the first AC voltage is within a third voltage range of more than 109 volts and less than 118 volts, opening the connection between the inverter and the load, reducing the first AC voltage of the external power supply by a second offset, Bypassing the energy storage system. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 AC 전압의 크기가 상기 제3 전압 범위의 최대값을 초과하는 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The apparatus of claim 3,
When the magnitude of the first AC voltage exceeds a maximum value of the third voltage range, the power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter to supply the second AC voltage to the load Energy storage system. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 AC 전압의 주파수가 제1 주파수 범위를 벗어나는 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The apparatus of claim 1,
Wherein the power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter to supply the second AC voltage to the load when the frequency of the first AC voltage is out of the first frequency range. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 부하의 용량이 상기 에너지 저장 시스템의 기준 용량의 120%를 초과한 상태가 1분 이상 지속 되면, 상기 에너지 저장 시스템의 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The apparatus of claim 1,
And stops the operation of the energy storage system if the load capacity exceeds 120% of the reference capacity of the energy storage system for more than one minute. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부가 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하는데 소요되는 시간은 4ms 이내인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the time required for the control unit to transfer the power source of the load from the external power source to the inverter is within 4ms. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부가 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하면, 상기 제2 AC 전압이 과도 응답 상태로부터 기준 전압의 8% 오차범위로 안정화되는 시간은 100ms 이내인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein when the control unit switches the power supply source of the load from the external power supply to the inverter, the time for stabilizing the second AC voltage to an 8% error range of the reference voltage from the transient response state is within 100 ms. system. 외부 전원으로부터 입력된 제1 AC 전압을 제1 DC 전압으로 변환하는 컨버터; 상기 컨버터로부터 상기 제1 DC 전압을 공급받아 전하를 충전하고, 상기 충전된 전하를 방전하여 제2 DC 전압을 출력하는 2차 전지; 상기 2차 전지로부터 출력된 상기 제2 DC 전압을 제2 AC 전압으로 변환하는 인버터; 및 상기 제1 AC 전압의 크기 또는 주파수에 따라서 상기 외부 전원으로부터의 제1 AC 전압 또는 상기 인버터로부터의 상기 제2 AC 전압을 선택적으로 부하에 공급하는 제어부를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS)의 제어 방법에 있어서,
상기 외부 전원으로부터 입력된 제1 AC 전압의 크기 및 주파수를 측정하는 단계; 및
상기 제1 AC 전압의 크기 및 주파수에 따라서, 상기 외부 전원으로부터의 제1 AC 전압 또는 상기 인버터로부터의 제2 AC 전압을 선택적으로 상기 부하에 공급하는 단계를 포함하고,
상기 공급하는 단계는,
상기 제1 AC 전압의 크기가 82V 이상 91V 미만의 제1 전압 범위 내에 있으면, 상기 컨버터를 통해 상기 제1 AC 전압을 제1 DC 전압으로 변환하고, 상기 제1 DC 전압을 통해 상기 2차 전지에 전하를 충전하고, 상기 인버터와 부하 간의 연결을 개방하고, 상기 외부 전원으로부터의 상기 제1 AC 전압을 제1 오프셋만큼 승압하여 상기 부하로 바이패스하고,
상기 제1 AC 전압의 크기가 상기 제1 전압 범위의 최소값 미만인 경우, 상기 부하의 전원 공급원을 상기 외부 전원에서 상기 인버터로 절체하여 상기 제2 AC 전압을 상기 부하에 공급하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.A converter for converting a first AC voltage input from an external power supply into a first DC voltage; A secondary battery that receives the first DC voltage from the converter to charge the electric charge, discharges the charged electric charge, and outputs a second DC voltage; An inverter for converting the second DC voltage output from the secondary battery into a second AC voltage; And a controller for selectively providing a first AC voltage from the external power source or the second AC voltage from the inverter to the load in accordance with the magnitude or frequency of the first AC voltage. In the method,
Measuring a magnitude and a frequency of a first AC voltage input from the external power supply; And
And selectively supplying a first AC voltage from the external power supply or a second AC voltage from the inverter to the load according to the magnitude and frequency of the first AC voltage,
Wherein the supplying step comprises:
If the magnitude of the first AC voltage is within a first voltage range of 82V or more and less than 91V, converts the first AC voltage to a first DC voltage via the converter, Charging the charge, opening the connection between the inverter and the load, boosting the first AC voltage from the external power supply by a first offset to bypass the load,
Wherein the power supply source of the load is switched from the external power supply to the inverter and the second AC voltage is supplied to the load when the magnitude of the first AC voltage is less than the minimum value of the first voltage range .
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