KR101530679B1 - Apparatus for energy management considering degration of battery and method thereof - Google Patents

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KR101530679B1
KR101530679B1 KR1020140027269A KR20140027269A KR101530679B1 KR 101530679 B1 KR101530679 B1 KR 101530679B1 KR 1020140027269 A KR1020140027269 A KR 1020140027269A KR 20140027269 A KR20140027269 A KR 20140027269A KR 101530679 B1 KR101530679 B1 KR 101530679B1
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한정훈
백준선
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for managing energy considering the degradation of a battery, and a method thereof. An apparatus for managing the energy supply of a load end by charging/discharging the battery with power converted by a power supply source and considering the degradation of the battery, comprises: a power conversion device controller which controls a power conversion device which receives power from the power supply source to charge the battery or discharges the battery to supply power to the load end; a data storing part storing data on the charged/discharged status of the battery or battery status information which is received from a battery management device; an error occurrence determining part determining whether the battery has an error by comparing a predicted amount of discharging according to the charging/discharging status information with an actual amount of available discharging of the battery according to the battery status information; and a load end controlling part controlling the amount of power supplied to the load end by comparing the actual amount of available discharging of the battery with an amount of consumed power of the load end including a remote meter reading terminal. According to the present invention, the load may be controlled by predicting the demand for the load end receiving power depending on the degradation of the battery. Also, the battery may be controlled by predicting whether the battery has any errors and preparing for the battery failure.

Description

배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ENERGY MANAGEMENT CONSIDERING DEGRATION OF BATTERY AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy management apparatus and an energy management method,

본 발명은 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리의 열화 정도를 감안하여 배터리의 충전/방전에 의해 부하단에 공급되는 전력 에너지를 관리하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an energy management apparatus considering deterioration of a battery, and more particularly, to an apparatus and method for managing power energy supplied to a battery by charging / discharging a battery .

제1차 산업 혁명은 18세기 중반부터 19세기 초반까지 영국에서 시작된 기술의 혁신과 이로 인해 일어난 사회, 경제 등의 큰 변혁을 일컫는다. 산업 혁명은 후에 전 세계로 확산하여 세계를 크게 바꾸어 놓게 된다.The first industrial revolution refers to major innovations in technology, such as society and economics, that have occurred in Britain from the mid-18th century to the early 19th century. The Industrial Revolution spreads to the rest of the world and greatly changes the world.

제2차 산업 혁명은 산업 혁명의 두 번째 단계를 표현하기 위해 사학자에 의해 사용되는 단어이다. 일반적 년대는 1865년부터 1900년까지로 정의된다. 이 기간에는 영국 외에도 독일, 프랑스 혹은 미국의 공업생산력이 올라왔기 때문에 영국과의 상대적인 개념으로 이들 국가의 기술 혁신을 강조할 때 특히 사용된다.The Second Industrial Revolution is a word used by historians to express the second stage of the Industrial Revolution. The general age is defined as from 1865 to 1900. This period is especially used when emphasizing technological innovation in these countries as a relative concept to the UK, since the industrial productivity of Germany, France or the United States has risen in addition to Britain.

현재와 미래를 제3차 산업 혁명의 시기라고 본다면, 제3차 산업 혁명은 에너지 혁명이 될 것이다. 지난 과거 인간이 소비하는 에너지는 다양한 형태로 발전하여 왔다. 불의 발견 이후, 불은 단순한 빛과 열을 제공하는 것에 그치지 않고 증기기관의 원동력이 되었고, 현재는 화석 연료 에너지를 이용한 화력 발전에 의해 전기 에너지로 전환되어 사용되고 있다. 그러나 한정된 화석 연료와 가격 상승으로 인하여 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 원자력이라는 에너지도 그 위험성으로 인해 영원한 청정 에너지가 될 수 없음이 일본 원전사고를 통하여 증명되었고, 세계는 그 위험성으로 인하여 원전 수를 점차 줄여나가고 있는 것이 현실이다.If we regard the present and future as the period of the Third Industrial Revolution, the Third Industrial Revolution will be the energy revolution. In the past, the energy consumed by humans has evolved into various forms. Since the discovery of fire, fire has not only provided a simple light and heat, but has become the driving force of steam engines, and is now being converted into electric energy by thermal power generation using fossil fuel energy. However, due to limited fossil fuels and price increases, interest in alternative energy is increasing, and nuclear energy can not be a permanent clean energy because of its danger. It has been proven through the accident of Japanese nuclear power plant. Is gradually decreasing.

세계적으로 태양광, 풍력, 조력 등의 신재생 에너지의 생산과 에너지 전환이 이루어지고 있으며, 생성된 전력을 보다 효율적으로 저장, 관리하면서 사용하기 위한 스마트 그리드라는 통신 네트워크를 이용한 전력 시스템에 관한 관심이 높아지고 있다.Worldwide, renewable energy such as solar power, wind power, and tidal power is being produced and converted into energy. There is interest in power systems using a communication network called Smart Grid for more efficient storage and management of generated power. It is getting higher.

본 발명에 따른 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치는 신재생 에너지원뿐만 아니라 기존의 전력 계통에 의한 전력을 저장하여, 저장된 전력을 안정적이고 효율적이게 관리하기 위한 에너지 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.An energy management apparatus considering deterioration of a battery according to the present invention relates to an energy management apparatus and method for stably and efficiently managing stored power by storing power by a conventional power system as well as a renewable energy source.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0091844호(2013.08.20)에 기재되어 있다.The technology which is the background of the present invention is described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0091844 (2013.08.20).

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리의 열화 정도를 고려하여 배터리의 충전/방전에 의해 부하단에 공급되는 전력 에너지를 관리하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for managing power energy supplied to a battery cell by charge / discharge of a battery in consideration of the degree of deterioration of the battery.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 전력 공급원으로부터 변환된 전력을 배터리에 충전/방전하여 부하단의 에너지 공급을 관리하는 장치에 있어서, 에너지 관리 장치는 상기 전력 공급원으로부터 전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하거나, 상기 부하단에 전력을 공급하기 위해 상기 배터리를 방전하는 전력변환장치의 동작을 제어하는 전력변환장치 제어부; 상기 배터리 관리장치로부터 수신된 배터리의 충전/방전 상태 정보 및 배터리 상태 정보를 저장하는 데이터 저장부; 상기 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 상기 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 이상 여부 판단부; 및 상기 배터리의 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말이 구비된 상기 부하단의 소비 전력량을 비교하여 상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 부하단 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing energy supply at a lower stage by charging / discharging a battery with converted power from a power supply source, the apparatus comprising: A power converter control unit for controlling the operation of the power converter to charge the battery by receiving power from a power source or to discharge the battery to supply power to the battery; A data storage unit for storing charge / discharge state information and battery state information of the battery received from the battery management apparatus; An abnormality determining unit for comparing the predicted discharge amount according to the charge / discharge status information with the actual discharge amount according to the battery status information to determine whether the battery is abnormal; And a sub-stage controller for controlling the amount of power supplied to the sub-stage by comparing the actual discharge amount of the battery and the power consumption amount of the sub-stage provided with the remote meter-reading terminal.

또한, 상기 전력변환장치 제어부는, 상기 배터리가 이전에 충전 및 방전한 횟수 또는 이전의 충전량/방전량에 따라 상기 배터리의 열화 정도를 기초로 상기 배터리의 전력 변환 효율을 예측하고, 예측된 상기 전력 변환 효율에 대응하여 예측 방전량을 연산하며, 상기 배터리 관리 장치로부터 측정된 상기 배터리의 실제 가능 방전량을 수신하고, 상기 수신된 실제 가능 방전량과 상기 예측 방전량의 차이가 기준치보다 큰 경우, 상기 배터리가 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.Also, the power converter control unit predicts the power conversion efficiency of the battery based on the degree of deterioration of the battery according to the number of times the battery was previously charged and discharged or the previous amount of charge / discharge, Calculating a predicted discharge amount corresponding to the conversion efficiency, receiving an actual possible discharge amount of the battery measured by the battery management apparatus, and, when the difference between the received actual discharge amount and the predicted discharge amount is greater than a reference value, It can be determined that the battery is abnormal.

또한, 상기 전력변환장치 제어부는, 상기 예측된 전력 변환 효율에 대응하는 상기 배터리의 충방전 성능 곡선을 참고하여 상기 배터리의 상기 예측 방전량을 연산할 수 있다.In addition, the power converter control unit may calculate the predicted discharge amount of the battery with reference to a charging / discharging performance curve of the battery corresponding to the predicted power conversion efficiency.

또한, 상기 전력변환장치 제어부는, 상기 예측 방전량과 상기 실제 가능 방전량의 차이가 기준치 이하인 경우 상기 부하단에 정상적으로 전력이 공급되도록 할 수 있다.Also, the power converter control unit may normally supply power to the lower stage when the difference between the predicted discharge amount and the actual dischargeable amount is equal to or lower than the reference value.

또한, 상기 부하단 제어부는, 상기 부하단의 소비 전력량을 예측하고, 현재 배터리의 실제 가능 방전량이 상기 예측 소비 전력량보다 작은 경우, 상기 부하단에 공급되는 전력을 제한하도록 상기 부하단을 제어할 수 있다.The subordinate lower limit control unit predicts the amount of power consumption at the lower end and controls the lower end to limit the power supplied to the lower end when the actual possible discharge amount of the battery is smaller than the predicted power consumption amount have.

또한, 상기 부하단 제어부는, 상기 부하단에 연결된 복수의 부하 중에서, 상기 예측 소비 전력량이 적은 부하를 우선순위로 하여 제한할 수 있다.In addition, the subordinate lower limit control section may limit, among the plurality of loads connected to the lower end, a load with a small amount of predicted power consumption as a priority.

또한, 상기 전력 공급원이 신재생 에너지로부터 생성된 직류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 직류 전압은 레벨이 다른 직류 전압으로 변경시키고,When the power source is a DC voltage generated from renewable energy, the power converter changes the DC voltage to a DC voltage of a different level,

상기 전력 공급원이 계통에 의해 공급되는 교류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 교류 전압을 직류 전압으로 변환시킬 수 있다.When the power source is an AC voltage supplied by the system, the power converter may convert the AC voltage to a DC voltage.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 전력 공급원으로부터 변환된 전력을 배터리에 충전/방전하여 부하단의 에너지 공급을 관리하는 장치를 이용한 에너지 관리 방법에 있어서, 에너지 관리 방법은, 상기 전력 공급원으로부터 전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하거나, 상기 부하단에 전력을 공급하기 위해 상기 배터리를 방전하는 전력변환장치의 동작을 제어하는 단계; 상기 배터리의 충전/방전 상태 정보 및 배터리 관리장치로부터 수신된 배터리 상태 정보를 저장하는 단계; 상기 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 상기 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 단계; 및 상기 배터리의 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말이 구비된 상기 부하단의 소비 전력량을 비교하여 상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an energy management method using an apparatus for managing energy supply at a lower stage by charging / discharging converted power from a power supply source to a battery, the method comprising: Controlling the operation of the power converter to charge the battery or discharge the battery to supply power to the battery; Storing charge / discharge status information of the battery and battery status information received from the battery management apparatus; Determining whether the battery is abnormal by comparing a predicted discharge amount according to the charge / discharge state information with an actual discharge amount according to the battery state information; And controlling the amount of power supplied to the lower stage by comparing the actual amount of discharge of the battery with the amount of power consumption of the lower stage equipped with the remote meter-testing terminal.

본 발명인 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치 및 그 방법에 따르면, 배터리의 열화 정도에 따라 전력을 공급받는 부하단의 수요를 예측하여 부하를 조절할 수 있다. 또한, 배터리의 이상 여부를 미리 예측하고 이에 대비하여 배터리를 관리할 수 있다.According to the energy management apparatus and the method of the present invention, the degradation of the battery can be predicted and the load can be adjusted according to the deterioration degree of the battery. In addition, the battery can be managed in anticipation of the abnormality of the battery in advance.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충방전 성능 곡선 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예측 소비 전력량을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of an energy management system according to one embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the structure of an energy management apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of an energy management method according to one embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a charge / discharge performance curve according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a method for obtaining a predicted power consumption according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

먼저, 본 발명인 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치(100)가 포함된 에너지 관리 시스템에 대하여 설명한다.First, an energy management system including an energy management apparatus 100 considering deterioration of a battery according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of an energy management system according to one embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 것처럼, 에너지 관리 시스템은 에너지 관리 장치(100), 전력 공급원(200), 전력변환장치(300), 배터리(400), 배터리 관리장치(500), 원격 검침 단말(600) 및 부하단(700)을 포함한다.1, the energy management system includes an energy management device 100, a power source 200, a power conversion device 300, a battery 400, a battery management device 500, a remote meter probe terminal 600, And a lower end 700.

먼저, 에너지 관리 장치(100)는 통신 라인을 통해 전력변환장치 제어부(110)에 의해 전력 변환장치(300)를 제어하고, 원격 검침 단말(600)을 포함하는 부하단(700)을 제어한다. 그 밖에 에너지 관리 장치(100)는 그 내부에 데이터 저장부(120) 및 이상 여부 판단부(130)를 포함한다. 에너지 관리 장치(100)의 내부 구성에 대해서는 후술하기로 한다.The energy management apparatus 100 controls the power conversion apparatus 300 by the power conversion apparatus control unit 110 through the communication line and controls the lower stage 700 including the remote meter reading terminal 600. [ In addition, the energy management apparatus 100 includes a data storage unit 120 and an abnormality determination unit 130 therein. The internal configuration of the energy management apparatus 100 will be described later.

전력 공급원(200)은 기존의 발전(수력, 화력, 원자력 등) 설비 및 송배전 계통뿐만 아니라, 태양열, 풍력, 수소연료 등의 신재생 에너지를 활용하는 발전 설비 및 송배전 계통을 포함한다. 특히, 가정마다 자가 생산이 가능한 수소연료에 의한 연료전지 발전 설비를 포함한다.The power supply source 200 includes power generation facilities and transmission and distribution systems utilizing new and renewable energy such as solar heat, wind power, and hydrogen fuel as well as conventional power generation (hydropower, thermal power, nuclear power) facilities and transmission and distribution systems. In particular, it includes a fuel cell power generation facility using hydrogen fuel capable of self-production at each home.

전력변환장치(300)는 전력 공급원(200)과 부하단(700) 사이에서 전압, 전류, 주파수, 위상, 상수 중 1개 이상의 특성을 변화시키는 장치를 의미하며 입력과 출력의 형태에 따른 변환 종류에 따라 다양한 형태의 전력변환장치로 구현될 수 있다.The power inverter 300 is a device that changes at least one of voltage, current, frequency, phase, and constant between the power source 200 and the load terminal 700. The power converter 300 is a type And may be implemented in various types of power conversion apparatuses according to the present invention.

직류변환은 직류 입력의 전력을 다른 직류 출력의 전력으로 변환하는 방식이며, 해당 장치로는 직류쵸퍼, 직류간접변환회로 등이 있다. 정류(순변환)는 교류 입력의 전력을 직류 출력의 전력으로 변환하는 방식이며, 해당 장치로는 정류기, 정류회로 등이 있다. 역변환은 직류 입력의 전력을 교류 출력의 전력으로 변환하는 방식이며, 해당 장치로는 인버터가 있다. 그리고 교류 변환은 교류 입력의 전력을 성질이 다른 교류 출력의 전력으로 변환하는 방식이며, 해당 장치로는 교류전력조정회로, 주파수를 변환하는 사이크로 컨버터 등이 있다.DC conversion is a method of converting power of a DC input to power of another DC output. Examples of the devices include a DC chopper and a DC direct conversion circuit. The rectification (net conversion) is a method of converting the power of the AC input to the power of the DC output, and there are a rectifier, a rectifier circuit, and the like. Inverse conversion is a method of converting the power of the DC input to the power of the AC output, and there is an inverter in the device. The AC conversion is a method of converting the power of the AC input to the power of the AC output having a different property. Examples of the device include an AC power adjustment circuit and a cyclic converter for converting the frequency.

본 발명에 따른 실시예에 따라, 전력 공급원(200)이 신재생 에너지로부터 직류 전력을 공급하는 경우, 전력변환장치(300)는 직류 입력의 전력을 다른 직류 출력의 전력으로 변환할 수 있으며, 직류쵸퍼 또는 직류간접변환회로의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 전력 공급원(200)이 전력 계통에 의한 교류 전력을 공급하는 경우, 전력변환장치(300)는 교류 입력의 전력을 직류 출력의 전력으로 변환할 수 있으며, 정류기 또는 정류회로 형태로 구현될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the power source 200 supplies DC power from renewable energy, the power conversion device 300 can convert the power of the DC input to the power of another DC output, Chopper or direct current indirect conversion circuit. Also, when the power source 200 supplies AC power by the power system, the power converter 300 can convert the power of the AC input to the power of the DC output, and can be implemented in the form of a rectifier or a rectifier circuit have.

그 밖에 본 발명에 따른 실시예에 따라, 전력변환장치(300)는 역변환 또는 교류 변환에 따른 인버터, 교류전력조정회로 또는 사이크로 컨버터 형태로 구현될 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the power conversion apparatus 300 can be implemented in the form of an inverter, an AC power adjustment circuit or a cyclo converter according to an inverse conversion or an AC conversion.

직류 변환기로서의 전력변환장치(300)는 전력 공급원(200)으로부터 직류 전력을 공급받아 배터리(400)를 충전하고, 배터리(400)에 충전된 직류 전력을 부하단(700)에 제공한다. 또한, 전력 공급원(200)으로부터 교류 전력을 공급받아 직류로 변환하여 배터리(400)를 충전하고, 배터리(400)에 충전된 직류 전력을 부하단(700)에 제공한다. 그 밖에 교류 변환기로서의 전력변환장치(300)는 배터리(400)에 충전된 직류 전력을 교류로 변환하여 교류 전력을 부하단(700)에 제공할 수 있다.The power converter 300 as the DC converter receives the DC power from the power source 200 to charge the battery 400 and provides the DC power charged in the battery 400 to the load terminal 700. In addition, AC power is supplied from the power source 200 to convert the AC power into DC power to charge the battery 400, and DC power charged in the battery 400 to the load terminal 700. In addition, the power converter 300 as the AC converter can convert the DC power charged in the battery 400 to AC and provide the AC power to the load terminal 700.

배터리(400)는 하나의 단전지(cell)가 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 혼합에 의해 복수의 단전지(cell)가 배열을 이루는 배터리 배열(battery array)의 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 배터리(400)는 그 종류에 있어서, 재충전으로 다시 사용이 가능한 2차전지(reusable)의 모든 형태를 포함하는 개념이다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예로서, 배터리(400)는 납축전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬이온 전지, 연료전지 등을 포함한다.The battery 400 may be implemented in the form of a battery array in which a single cell is arranged in series, parallel, or a combination of series and parallel, in which a plurality of cells are arranged. Here, the battery 400 is a concept that includes all types of reusable batteries that can be recharged again. Accordingly, as an embodiment of the present invention, the battery 400 includes a lead acid battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, a fuel cell, and the like.

배터리 관리장치(500)는 배터리(400)를 모니터링하여 충전/방전시 과충전 및 과방전을 방지하고, 배터리의 단전지(cell) 간의 전압을 균일하게 유지한다.The battery management device 500 monitors the battery 400 to prevent overcharging and overdischarge during charging / discharging, and maintains a uniform voltage between the cells of the battery.

즉, 배터리 관리장치(500)는 배터리의 충전과 방전시의 전압을 고르게 유지해 주는 배터리 파워 팩의 핵심장치로서 배터리 상태를 모니터링하여, 배터리가 동작하는 최적의 조건을 유지하게 하여 자동 관리함으로써 배터리의 수명 단축을 방지하고 배터리의 교체시기를 예측할 수 있게 한다.That is, the battery management apparatus 500 is a core device of the battery power pack that maintains the voltage during charging and discharging of the battery evenly. By monitoring the state of the battery, the battery management apparatus 500 maintains optimal conditions for operating the battery, It can prevent the shortening of life and predict the replacement time of battery.

특히 배터리 관리장치(500)는 온도에 민감한 배터리의 온도를 모니터링하고 배터리의 단전지(cell)를 균형화하고, 배터리의 전류, 전압, 전하량을 모니터링 할 수 있다.Particularly, the battery management device 500 can monitor the temperature of the temperature-sensitive battery, balance a single cell of the battery, and monitor the current, voltage, and charge amount of the battery.

원격 검침 단말(600)은 원격 검침 시스템(Advanced Metering Infrastructure)에서의 검침용 단말을 의미한다. 에너지 관리장치(100)는 원격 검침 단말(600)을 통해 부하단의 소비 전력량을 계측할 수 있고, 부하단의 부하를 제어할 수 있다.The remote meter reading terminal 600 means a meter reading terminal in the Advanced Metering Infrastructure. The energy management apparatus 100 can measure the amount of power consumption at the lower end via the remote meter probe terminal 600 and control the load at the lower end.

부하단(700)은 원격 검침 단말(600)과 연결되며 산업체 또는 일반 수용가의 부하에 연결된다.The loading terminal 700 is connected to the remote meter reading terminal 600 and is connected to a load of an industrial or general customer.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an energy management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the structure of an energy management apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 것처럼, 에너지 관리 장치(100)는 전력변환장치 제어부(110), 데이터 저장부(120), 이상 여부 판단부(130) 및 부하단 제어부(130)를 포함한다.2, the energy management apparatus 100 includes a power converter control unit 110, a data storage unit 120, an abnormality determination unit 130, and a subordinate control unit 130.

전력변환장치 제어부(110)는 전력 공급원(200)으로부터 전력을 공급받아 배터리(400)를 충전하거나, 부하단(700)에 전력을 공급하기 위해 배터리(400)를 방전하는 전력변환장치(300)의 동작을 제어한다. 이를 위해, 도 1에서 에너지 관리 장치(100)는 전력변환장치(300)와 유선 또는 무선의 통신 라인으로 연결되어 있다.The power conversion device control unit 110 includes a power conversion device 300 that receives power from a power supply source 200 to charge the battery 400 or discharges the battery 400 to supply power to the lower stage 700, . 1, the energy management apparatus 100 is connected to the power conversion apparatus 300 through a wired or wireless communication line.

데이터 저장부(120)는 배터리 관리장치(500)로부터 배터리(400)의 충전/방전 상태 정보 및 배터리 상태 정보를 수신하여 저장한다. 여기서, 배터리(400)의 충전/방전 상태 정보는 기 실행된 충전/방전의 횟수, 또는 충전량/방전량에 대한 충방전 이력 정보 및 충전/방전 전압 및 전류에 관한 정보를 포함한다.The data storage unit 120 receives and stores charge / discharge status information and battery status information of the battery 400 from the battery management apparatus 500. [ Here, the charge / discharge state information of the battery 400 includes charge / discharge history information on the number of times of charge / discharge performed, or the charge / discharge amount, and information on charge / discharge voltage and current.

배터리 관리장치(500)는 도 1에서 설명하였듯이 배터리(400)의 상태를 모니터링하여 배터리 상태 정보를 에너지 관리 장치(100)로 전송하며, 배터리의 과충전/과방전을 방지함으로써, 배터리 상태를 최적으로 유지하게 한다.1, the battery management apparatus 500 monitors the state of the battery 400 and transmits battery state information to the energy management apparatus 100. By preventing overcharge / overdischarge of the battery, .

이상 여부 판단부(130)는 데이터 저장부(120)에 저장된 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여 배터리(400)의 이상 여부를 판단한다.The abnormality determination unit 130 compares the predicted discharge amount according to the charge / discharge status information stored in the data storage unit 120 with the actual discharge amount according to the battery status information to determine whether the battery 400 is abnormal.

여기서, 전력변환장치 제어부(110)는 충전/방전 생태 정보 중에서 충전/방전 이력 정보를 이용하여 배터리의 열화 정도를 판단한다. 그리고 전력변환장치 제어부(110)는 배터리의 열화 정도를 기초로 전력변환효율을 예측하여 이에 대응하는 충방전 성능곡선을 생성한다. 그리고 전력변환장치 제어부(120)는 충방전 성능곡선(후술할 도 5의 B)에 기초하여 예측 방전량을 연산한다. 연산된 예측 방전량은 데이터 저장부에 전송되어 저장된다.Here, the power converter control unit 110 determines the deterioration level of the battery using the charge / discharge history information among the charge / discharge ecology information. The power converter control unit 110 predicts the power conversion efficiency based on the degree of deterioration of the battery and generates a charge / discharge performance curve corresponding thereto. Then, the power converter control unit 120 calculates the predicted discharge amount based on the charging / discharging performance curve (B in FIG. 5 to be described later). The calculated predicted discharge amount is stored in the data storage unit.

또한, 배터리 관리장치(500)는 방전 결과를 측정하고 이를 기초로 충방전 성능곡선(후술할 도 5의 C)을 생성하여 실제 가능 방전량을 연산한다. 연산된 실제 가능 방전량은 데이터 저장부에 전송되어 저장된다.Also, the battery management apparatus 500 measures the discharge result and generates a charge / discharge performance curve (C in FIG. 5 to be described later) based on the discharge result to calculate the actual discharge amount. The calculated actual discharge amount is stored in the data storage unit.

마지막으로 부하단 제어부(140)는 배터리(400)의 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말(600)이 구비된 부하단(700)의 소비 전력량을 비교하여 부하단(700)에 공급하는 전력량을 제어한다. 이를 위해, 도 1에서 에너지 관리 장치(100)는 원격 검침 단말(600)과 유선 또는 무선의 통신 라인으로 연결되어 있다.Lastly, the subordinate controller 140 compares the actual discharge amount of the battery 400 with the power consumption amount of the subsidiary terminal 700 equipped with the remote meter-testing terminal 600 and controls the amount of electric power to be supplied to the subsidiary terminal 700 do. 1, the energy management apparatus 100 is connected to a remote meter-reading terminal 600 through a wired or wireless communication line.

이하 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an energy management method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 에너지 관리 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of an energy management method according to one embodiment of the present invention.

먼저, 전력변환장치 제어부(110)는 전력변환장치(300)의 충전/방전 동작을 제어한다(S310).First, the power converter control unit 110 controls the charging / discharging operation of the power converter 300 (S310).

즉, 전력변환장치(300)는 배터리(400)와 연결되어 전력 공급원(200)으로부터 전력을 공급받아 배터리(400)에 충전하거나, 배터리(400)에 충전된 전력을 다시 부하단(700)에 공급하는데, 전력변환장치 제어부(110)는 이러한 전력변환장치(300)의 충전/방전 동작을 제어한다. 특히, 전력변환장치(300)는 부하단(700)의 소비 전력량을 감안하여 충전/방전을 제어하되, 배터리의 최대 내구 연한을 위해 배터리의 충전량 및 방전량에 따라 어느 시점에 충전/방전을 할 것인지 제어할 수 있다.That is, the power conversion apparatus 300 is connected to the battery 400 to supply power from the power supply source 200 to the battery 400, or to charge the battery 400 again at the loading stage 700 And the power converter control unit 110 controls the charging / discharging operation of the power converter 300. Particularly, the power conversion apparatus 300 controls charging / discharging in consideration of the amount of power consumed at the lower stage 700, and performs charging / discharging at a certain point of time according to the charged amount and the discharged amount of the battery for the maximum duration of the battery. Can be controlled.

전력 공급원(200)에서 충분한 전력이 공급되는 경우, 전력변환장치(300)는 부하단(700)의 전력 요구량에 따라 방전량에 상응하는 충전량으로 배터리를 충전한다. 배터리의 종류에 따라 적절한 충전량이 다르게 나타날 수 있으며, 일단 방전이 있어난 경우 최소한의 시간 내에 배터리 충전을 수행하는 것이 바람직하다.When sufficient power is supplied from the power source 200, the power converter 300 charges the battery with a charge amount corresponding to the discharge amount according to the power demand of the lower stage 700. [ Depending on the type of the battery, the proper charge amount may appear differently, and it is preferable to perform the battery charge within a minimum time in case of discharge.

전력변환장치 제어부(110)의 충전/방전 횟수는 부하단(700)의 소비 전력량 및 배터리(400)의 전체 용량에 따라 달라질 수 있다. 이러한 1회 충전/방전 과정을 주기(cycle)라고 하며 2차전지로 구성되는 배터리(400)에 일정 회수의 주기에 의한 충전/방전이 거듭되면 열화 현상이 발생한다.The number of charging / discharging times of the power converter control unit 110 may vary depending on the power consumption of the loading stage 700 and the total capacity of the battery 400. [ This one-time charging / discharging process is called a cycle. When a battery 400 composed of a secondary battery is repeatedly charged / discharged by a predetermined number of cycles, a deterioration phenomenon occurs.

열화 현상(Degrading)이란, 배터리의 충분한 충전량에도 불구하고 방전량이 점점 줄어들어서 배터리의 효율이 현저히 저하되는 현상이다. 열화 현상은 온도의 영향, 충전/방전에 따른 배터리 내의 전해액의 변화 등 여러 가지 요인에 기인한다.Degradation is a phenomenon in which the discharge amount is gradually reduced in spite of a sufficient charge amount of the battery, and the efficiency of the battery is remarkably lowered. The deterioration phenomenon is caused by various factors such as influence of temperature, change of electrolyte in the battery due to charging / discharging.

배터리(400)는 충전 후에도 자연 방전에 의해 전력이 소비될 수 있으며, 배터리(400)의 열화 현상의 진행 정도는 충전/방전 횟수, 충전량, 방전량, 온도 등 여러 가지 인자에 따라 달라질 수 있다.The battery 400 may be powered by natural discharge even after the battery 400 is fully charged, and the degree of deterioration of the battery 400 may vary depending on various factors such as the number of charge / discharge cycles, the charge amount, the discharge amount, and the temperature.

다음으로, 데이터 저장부(120)는 배터리 관리장치(500)로부터 수신된 배터리 충전/방전 상태 정보 및 배터리 상태 정보를 저장한다(S320). 즉, 배터리 관리장치(500)는 전력변환장치(300)의 제어에 따른 배터리의 충전/방전 상태정보 및 모니터링에 따른 배터리의 상태 정보를 수집하여 데이터 저장부(120)에 전송한다.Next, the data storage unit 120 stores battery charge / discharge status information and battery status information received from the battery management apparatus 500 (S320). That is, the battery management apparatus 500 collects charge / discharge status information of the battery and status information of the battery under the control of the power conversion apparatus 300, and transmits the status information to the data storage unit 120.

여기서, 충전/방전 상태 정보는 전력변환장치(300)의 동작에 의한 충전/방전의 횟수에 관한 정보, 충전/방전 시의 배터리의 잔량, 충전/방전에 사용된 전류/전압의 크기 및 충전/방전 시간에 관한 정보를 포함한다. 그리고 배터리 상태 정보는 배터리의 온도 정보, 배터리 단자 전압 및 전류에 관한 정보, 배터리의 현재 충전량 및 시간 대비 방전량 등에 관한 정보를 포함한다.The charging / discharging status information includes information on the number of charging / discharging operations by the operation of the power inverter 300, the remaining amount of the battery during charging / discharging, the size of the current / voltage used for charging / discharging, And information on the discharge time. The battery status information includes temperature information of the battery, information on the battery terminal voltage and current, information on the present charge amount of the battery and the discharge amount with respect to time and the like.

전력변환장치 제어부(110)는 배터리의 충전/방전 상태 정보 중에서 충전/방전 이력 정보로부터 열화 정도를 판단하며, 열화 정도에 따른 전력변환효율을 예측한다. 그리고 전력변환장치 제어부(110)는 예측된 전력변환효율에 대응하는 충방전 성능곡선을 이용하여 현재 설치된 배터리(400)의 예측 방전량을 연산할 수 있다. 이와 같이 전력변환장치 제어부(110)는 충전/방전 이력 정보에 따른 예측 방전량을 연산하여 데이터 저장부(120)에 저장한다.The power conversion device controller 110 determines the degree of deterioration from the charging / discharging history information among the charging / discharging status information of the battery, and predicts the power conversion efficiency according to the degree of deterioration. The power converter control unit 110 can calculate the predicted discharge amount of the currently installed battery 400 using the charge / discharge performance curve corresponding to the predicted power conversion efficiency. In this way, the power converter control unit 110 calculates the predicted discharge amount according to the charge / discharge history information and stores it in the data storage unit 120.

그리고 배터리 상태 정보는 현재 설치된 배터리(400)의 실제 가능 방전량에 대한 정보를 포함한다. 즉, 배터리 관리장치(500)는 배터리(400)를 실제 방전시킨 결과를 측정하여 충방전 성능곡선을 생성하고 충방전 성능곡선으로부터 실제 가능 방전량을 연산하여 데이터 저장부(120)에 저장한다.The battery status information includes information on the actual amount of discharged battery 400 currently installed. That is, the battery management apparatus 500 measures a result of actual discharge of the battery 400 to generate a charge / discharge performance curve, calculates an actual discharge amount from the charge / discharge performance curve, and stores the actual discharge amount in the data storage unit 120.

도 4는 본 발명에 따른 배터리의 열화 정도에 따른 배터리의 충방전 성능 곡선을 나타낸다.FIG. 4 shows a charge / discharge performance curve of the battery according to the deterioration degree of the battery according to the present invention.

도 4에서, 배터리의 열화 정도에 따라, 곡선 A는 예측된 전력 변환 효율이 98%인 경우의 충방전 성능곡선을, 곡선 B는 예측된 전력 변환 효율이 97%인 경우의 충방전 성능곡선을, 곡선 C는 실제 측정된 충방전 성능곡선을 각각 나타낸다. 도 4에서, 가로축은 시간을 세로축은 전력을 나타낸다.4, a curve A shows a charge / discharge performance curve when the predicted power conversion efficiency is 98%, and a curve B shows a charge / discharge performance curve when the predicted power conversion efficiency is 97% , And curve C represents the actual measured charge / discharge performance curve. In Fig. 4, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents power.

여기서, 전력 변환 효율은 암페어 아워 효율 또는 와트 아워 효율에 의해 측정될 수 있다. 즉, 암페어 아워 효율(ampere hour efficiency)은 (충전전류*충전시간)에 대한 (방전전류*방전시간)의 백분율로 나타내며, 와트 아워 효율(watt hour efficiency)은 (충전전류*충전시간*평균방전전압)에 대한 (방전전류*방전시간*평균방전전압)의 백분율로 나타낸다.Here, the power conversion efficiency can be measured by amperage efficiency or Watts efficiency. That is, ampere hour efficiency is expressed as a percentage of (discharge current * discharge time) to (charge current * charge time), and watt hour efficiency (charge current * charge time * average discharge Voltage) (discharge current * discharge time * average discharge voltage).

그리고 충방전 성능곡선은 방전시간[h]에 따라 배터리의 충전 전하량의 감소에 따른 전력 값의 크기를 구하여 나타낼 수 있다. 여기서 예측된 전력 변환 효율에서의 충방전 성능곡선은 해당 배터리의 제조사에 의한 성능 검사표에 따라 파악이 가능할 수 있다.The charging / discharging performance curve can be obtained by calculating the magnitude of the power value according to the decrease of the charge amount of the battery according to the discharge time [h]. Here, the charging / discharging performance curve at the predicted power conversion efficiency can be grasped according to the performance check table of the battery manufacturer.

도 4에서, 전력 변환 효율인 98%인 경우 곡선 A와 같이 충방전 성능 곡선이 형성되며, 전력 변환 효율인 97%인 경우 곡선 B와 같이 충방전 성능 곡선이 형성된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 전력 변환 효율이 결정되면 충방전 성능 곡선은 실험에 의하여 곡선 A와 곡선 B와 같이 기 설정되는 것이다.In FIG. 4, a charging / discharging performance curve is formed as shown by curve A when the power conversion efficiency is 98%, and a charging / discharging performance curve is formed as shown by curve B when the power conversion efficiency is 97%. As described above, when the power conversion efficiency is determined, the charging / discharging performance curve is preliminarily set according to the experiment, such as curve A and curve B.

여기서, 곡선 A와 곡선 B는 특정 배터리의 성능 검사표에 따른 해당 전력 변환 효율에서의 충방전 성능 곡선이며, 곡선 C는 배터리 관리 장치에 의해 모니터링된 실제 배터리의 충방전 성능 곡선이다.Here, curves A and B are charging / discharging performance curves at the power conversion efficiency according to the performance test chart of the specific battery, and curve C is a charging / discharging performance curve of the actual battery monitored by the battery management device.

도 4에서는 배터리의 열화를 고려한 현재 배터리(400)의 예측된 전력 변환 효율이 97%인 것으로 가정하였으며, 이에 대한 충방전 성능곡선은 곡선 B이다. 그러나 배터리 관리 장치(500)로부터 측정된 배터리의 실제 충방전 성능곡선은 곡선 C로 나타난 것으로 가정한다. 곡선 C는 곡선 B와 비슷한 충전/방전 상태 정보를 갖는 배터리의 충방전 성능 곡선임에도 불구하고, 실제 전력 변환 효율이 97%보다 낮게 표시되어있다.In FIG. 4, it is assumed that the predicted power conversion efficiency of the battery 400 considering deterioration of the battery is 97%, and the charging / discharging performance curve is a curve B. However, it is assumed that the actual charge / discharge performance curve of the battery measured from the battery management apparatus 500 is represented by a curve C. [ Curve C shows a charge / discharge performance curve of the battery having charge / discharge state information similar to curve B, but the actual power conversion efficiency is shown to be lower than 97%.

배터리는 방전을 시작하면서 그 내부의 충전량이 점차 줄어든다. 도 4는 배터리의 방전 시간에 따라 감소하는 전하량에 따라 변하는 전력 값을 나타내는 충방전 성능 곡선을 나타내는 그래프이다. 배터리는 방전을 시작해서 전력 값이 방전 한계 전력인 WTH까지 떨어지는 시점까지 방전이 가능하다. 도 4에서, a, b, c는 각각 곡선 A, 곡선 B 및 곡선 C에서 방전 한계 전력이 WTH 인 시점을 나타낸다.As the battery begins to discharge, the amount of charge inside it gradually decreases. 4 is a graph showing a charge / discharge performance curve showing a power value varying with the amount of charge decreasing with the discharge time of the battery. The battery starts discharging and discharging is possible until the power value falls to the discharge limit power W TH . In FIG. 4, a, b, and c indicate time points when the discharge limit power is W TH in the curve A, the curve B, and the curve C, respectively.

여기서 WTH는 배터리가 최대로 방전할 수 있는 방전종지전압과 관계가 있다. 방전종지전압은 배터리의 방전에 따른 충전량 감소로 인한 배터리의 단자 전압으로서, 방전종지전압 이하에서의 방전시 배터리의 방전능력이 급격히 떨어질 뿐만 아니라 배터리의 성능에 중대한 영향을 미칠 수 있다.Where W TH is related to the discharge termination voltage at which the battery can be fully discharged. The discharge end voltage is a terminal voltage of the battery due to a reduction in the amount of charge due to the discharge of the battery. In discharging at the discharge end voltage or lower, the discharge capability of the battery drops rapidly and can significantly affect the performance of the battery.

도 4에서 방전 한계 전력인 WTH를 이용하면, 곡선 C에 의한 실제 가능 방전량은 빗금친 2번 면적을 나타내고, 곡선 B에 의한 예측 방전량은 빗금친 면적 1번과 2번 면적의 합을 나타낸다. 따라서, 1번 면적은 예측 방전량과 실제 가능 방전량의 차이를 나타낸다.Using the discharge limit power W TH in FIG. 4, the actual discharge amount by the curve C represents the area of the second shaded area, and the predicted discharge amount by the curve B is the sum of the areas of the first and second shaded areas . Therefore, area 1 shows the difference between the predicted discharge and the actual discharge.

이상 여부 판단부(130)는 데이터 저장부(120)에 저장된 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여(S331) 배터리(400)의 이상 여부를 판단한다(S332, S333).The abnormality determination unit 130 compares the predicted discharge amount according to the charge / discharge status information stored in the data storage unit 120 with the actual discharge amount according to the battery status information (S331) and determines whether the battery 400 is abnormal (S332, S333).

여기서, 예측 방전량은 배터리의 규격 정보에서 충전/방전 정보에 따라 정상적으로 동작하는 배터리(400)의 규격상의 방전량이며 실제 가능 방전량은 실제 배터리(400)의 충전/방전에 따른 실제적인 방전량에 해당한다. 따라서, 예측 방전량과 실제 가능 방전량의 차이가 기준치 이하이면 배터리(400)는 정상적으로 동작하고 있음을 예측할 수 있다. 반대로, 예측 방전량과 실제 가능 방전량의 차이가 기준치보다 크면, 이상 여부 판단부(130)는 배터리(400)에 이상이 있는 것으로 판단한다.Here, the predicted discharge amount is a discharge amount according to the specification of the battery 400 that normally operates in accordance with charge / discharge information in the standard information of the battery, and the actual discharge amount is an actual discharge amount according to charge / discharge of the actual battery 400 . Therefore, if the difference between the predicted discharge amount and the actual dischargeable amount is less than the reference value, it can be predicted that the battery 400 is operating normally. On the contrary, if the difference between the predicted discharge amount and the actual dischargeable amount is larger than the reference value, the abnormality determination unit 130 determines that the battery 400 is abnormal.

도 4에서, 곡선 B는 전력변환 효율이 97%인 충방전 성능곡선이고, 곡선 C는 곡선 B와 비슷한 충전/방전 상태 정보를 갖는 배터리의 충방전 성능곡선이다.4, the curve B is a charge / discharge performance curve having a power conversion efficiency of 97%, and the curve C is a charge / discharge performance curve of a battery having charge / discharge state information similar to the curve B.

도 4에서 예를 들면, 전력변환장치 제어부(110)는 곡선 B와 C를 이용하여 곡선 C에 따라 측정된 배터리의(400)의 실제 가능 방전량을 3800[Wh]로, 곡선 B에 따라 예측 방전량을 4000[Wh]로 연산할 수 있다. 여기서, 기준치가 300[Wh]인 경우, 곡선 C에 따른 충방전 성능곡선은 기준치 미만의 방전량의 차이(200[Wh])를 보이므로, 이상 여부 판단부(130)는 배터리(400)가 정상적인 상태에 있다고 판단할 수 있다. 그리하여, 예측 방전량과 실제 가능 방전량의 차이가 기준치 이하인 경우 전력변환장치 제어부(110)는 상기 부하단에 정상적으로 전력이 공급되도록 할 수 있다.In FIG. 4, for example, the power converter control unit 110 predicts the actual possible discharge amount of the battery (400) measured according to the curve C to 3800 [Wh] using the curves B and C, The discharge amount can be calculated as 4000 [Wh]. Here, when the reference value is 300 [Wh], the charge / discharge performance curve according to the curve C shows the difference (200 [Wh]) of the discharge amount below the reference value, It can be determined that it is in a normal state. Thus, when the difference between the predicted discharge amount and the actual dischargeable amount is equal to or less than the reference value, the power inverter control unit 110 can normally supply power to the lower end.

만약, 상기 방전량의 차이가 기준치 300[Wh]를 초과하는 경우, 이상 여부 판단부(130)는 배터리(400)가 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 그리하여, 전력변환장치 제어부(110)는 배터리(400)가 예상된 것보다 열화가 훨씬 빠르게 진행되고 있는 것으로 판단하며, 배터리(400)의 이상 상태 및 교체 요청 알림을 LED 표시 장치 등을 이용하여 표시할 수 있다.If the difference of the discharge amount exceeds the reference value 300 [Wh], the abnormality determination unit 130 may determine that the battery 400 is abnormal. Thus, the power converter control unit 110 determines that the deterioration of the battery 400 is proceeding much faster than expected, and displays the abnormal state of the battery 400 and the replacement request notification using an LED display device or the like can do.

부하단 제어부(140)는 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말이 구비된 부하단의 예측 소비 전력량을 비교하여(S341) 부하단에 공급되는 전력량을 제어한다(S342).The subordinate control unit 140 compares the actual discharge amount with the predicted amount of power consumption at the lower end equipped with the remote control terminal (S341) and controls the amount of power supplied to the lower end (S342).

여기서, 실제 가능 방전량은 배터리 관리장치(500)에 의해 연산되어 데이터 저장부(120)에 저장된 값을 이용하고, 예측 소비 전력량은 부하단에 연결된 원격 검침 단말을 통해 과거의 전력 소비량에 관한 정보에 기초하여 부하단 제어부에 의해 측정된다.Here, the actual dischargeable amount is calculated by the battery management device 500, and the value stored in the data storage unit 120 is used, and the predicted power consumption amount is calculated using the information about the past power consumption through the remote meter- Is measured by the subordinate control unit.

부하단 제어부(130)는, 부하단(700)의 소비 전력량을 예측하고, 현재 배터리의 실제 가능 방전량이 예측 소비 전력량보다 작은 경우, 부하단에 공급되는 전력을 제한하도록 상기 부하단을 제어할 수 있다.The subordinate control unit 130 predicts the amount of power consumption of the lower stage 700 and controls the lower stage to limit the power supplied to the lower stage when the actual possible discharge amount of the battery is smaller than the predicted consumed amount have.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예측 소비 전력량을 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method for obtaining a predicted power consumption according to an embodiment of the present invention.

부하단 제어부(130)는 다음의 수학식 1 및 도 5와 같이 현재의 소비 전력량을 기준으로 샘플링 시간당 전력량의 증가분을 이용하여 예측할 수 있다.The subordinate controller 130 can predict using the increase in power per sampling time on the basis of the current power consumption as shown in the following Equation 1 and FIG.

수학식 1 및 도 5에서는 수요시간을 15분인 것으로 예를 들었다.In Equations (1) and (5), the demand time is 15 minutes.

Figure 112014022567012-pat00001
Figure 112014022567012-pat00001

S331 단계에서 배터리(400)가 이상이 있는 경우에도(S332), 현재 배터리의 실제 가능 방전량이 예측 소비 전력량 이상인 경우에, 부하단 제어부(130)는 부하단에 공급되는 전력을 제한하지 않을 수 있다. 이는, 배터리의 이상에 따라 새로운 배터리로 교체되는 시점까지 한시적으로 현재의 배터리(400)를 이용하여 전력을 계속 공급할 수 있는 장점이 있기 때문이다.If there is an abnormality in the battery 400 in step S331 (S332), the subordinate controller 130 may not limit the power supplied to the lower stage when the actual possible discharge amount of the battery is equal to or larger than the predicted power consumption amount . This is because power can be continuously supplied using the current battery 400 for a limited period of time until a new battery is replaced according to an abnormality of the battery.

부하단의 전력을 제한하는 경우, 부하단 제어부(130)는, 부하단(700)에 연결된 복수의 부하 중에서, 예측 소비 전력량이 적은 부하를 우선순위로 하여 제한할 수 있다.In the case of limiting the power at the lower stage, the lower stage control unit 130 can limit the load with a small amount of predicted power consumption among the plurality of loads connected to the lower stage 700 as priorities.

본 발명에 따른 다양한 실시예에 따라, 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치(100)는 가정에 구축된 태양열 발전 시스템, 연료전지에 의한 전력 공급 시스템과 같은 근거리의 시설물의 장치로 구현될 수 있으며, 풍력 발전 시스템이나, 원거리의 수력, 화력 발전 및 송배전 시스템에서 시설물의 장치로도 구현될 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the energy management apparatus 100 considering deterioration of the battery may be implemented as a device of a nearby facility such as a solar power generation system built in the home, a power supply system by the fuel cell, It can also be implemented as a facility in a wind power generation system, or in a remote hydropower, thermal power and transmission and distribution system.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 열화 정도에 따라 전력을 공급받는 부하단의 수요를 예측하여 부하를 조절할 수 있다. 또한, 배터리의 이상 여부를 미리 예측하고 이에 대비하여 배터리를 관리할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the load can be adjusted by predicting the demand of the lower part to be supplied with power according to the degree of deterioration of the battery. In addition, the battery can be managed in anticipation of the abnormality of the battery in advance.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims and equivalents thereof.

100: 에너지 관리 장치, 110: 전력변환장치 제어부,
120: 데이터 저장부, 130: 이상 여부 판단부,
140: 부하단 제어부, 200: 전력 공급원,
300: 전력변환장치, 400: 배터리,
500: 배터리 관리장치, 600: 원격 검침 단말,
700: 부하단100: Energy management device, 110: Power converter control part,
120: data storage unit, 130: abnormality determination unit,
140: sub-stage control unit, 200: power source,
300: power conversion device, 400: battery,
500: a battery management device, 600: a remote meter reading terminal,
700:

Claims (14)

전력 공급원으로부터 변환된 전력을 배터리에 충전/방전하여 부하단의 에너지 공급을 관리하는 장치에 있어서,
상기 전력 공급원으로부터 전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하거나, 상기 부하단에 전력을 공급하기 위해 상기 배터리를 방전하는 전력변환장치의 동작을 제어하는 전력변환장치 제어부;
상기 배터리 관리장치로부터 수신된 배터리의 충전/방전 상태 정보 및 배터리 상태 정보를 저장하는 데이터 저장부;
상기 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 상기 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 이상 여부 판단부; 및
상기 배터리의 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말이 구비된 상기 부하단의 소비 전력량을 비교하여 상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 부하단 제어부를 포함하며,
상기 전력변환장치 제어부는,
상기 배터리가 이전에 충전 및 방전한 횟수 또는 이전의 충전량/방전량에 따라 상기 배터리의 열화 정도를 기초로 상기 배터리의 전력 변환 효율을 예측하고, 예측된 상기 전력 변환 효율에 대응하여 예측 방전량을 연산하며,
상기 배터리 관리 장치로부터 측정된 상기 배터리의 실제 가능 방전량을 수신하고, 상기 수신된 실제 가능 방전량과 상기 예측 방전량의 차이가 기준치보다 큰 경우, 상기 배터리가 이상이 있는 것으로 판단하며,
상기 부하단 제어부는,
다음의 수학식을 이용하여 상기 부하단의 소비 전력량을 예측하고,
Figure 112015015148346-pat00007

현재 배터리의 실제 가능 방전량이 상기 예측 소비 전력량보다 작은 경우, 상기 부하단에 공급되는 전력을 제한하도록 상기 부하단을 제어하는 에너지 관리 장치.An apparatus for managing energy supply at a lower stage by charging / discharging a battery with converted power from a power supply source,
A power converter control unit for controlling an operation of a power conversion apparatus that receives power from the power source to charge the battery or discharges the battery to supply power to the battery;
A data storage unit for storing charge / discharge state information and battery state information of the battery received from the battery management apparatus;
An abnormality determining unit for comparing the predicted discharge amount according to the charge / discharge status information with the actual discharge amount according to the battery status information to determine whether the battery is abnormal; And
And a sub-stage controller for controlling an amount of power supplied to the sub-stage by comparing an actual possible discharge amount of the battery with a power consumption amount of the sub-stage equipped with the remote meter probe terminal,
Wherein the power converter control unit comprises:
Estimating a power conversion efficiency of the battery based on a degree of deterioration of the battery in accordance with the number of times the battery was previously charged and discharged or a previous amount of charge / discharge amount, and calculating a predicted discharge amount corresponding to the predicted power conversion efficiency And,
Wherein the control unit receives the actual possible discharge amount of the battery measured by the battery management apparatus and determines that the battery is abnormal when the difference between the received actual discharge amount and the predicted discharge amount is greater than a reference value,
The sub-
The power consumption of the lower stage is predicted using the following equation,
Figure 112015015148346-pat00007

And controls the load to limit the power supplied to the lower stage when the actual possible discharge amount of the battery is smaller than the predicted power consumption. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전력변환장치 제어부는,
상기 예측된 전력 변환 효율에 대응하는 상기 배터리의 충방전 성능 곡선을 참고하여 상기 배터리의 상기 예측 방전량을 연산하는 에너지 관리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the power converter control unit comprises:
And calculates the predicted discharge amount of the battery with reference to the charging / discharging performance curve of the battery corresponding to the predicted power conversion efficiency. 제1항에 있어서,
상기 전력변환장치 제어부는,
상기 예측 방전량과 상기 실제 가능 방전량의 차이가 기준치 이하인 경우 상기 부하단에 정상적으로 전력이 공급되도록 하는 에너지 관리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the power converter control unit comprises:
Wherein power is normally supplied to the lower stage when the difference between the predicted discharge quantity and the actual dischargeable quantity is equal to or lower than a reference value. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 부하단 제어부는,
상기 부하단에 연결된 복수의 부하 중에서, 상기 예측 소비 전력량이 적은 부하를 우선순위로 하여 제한하는 에너지 관리 장치.The method according to claim 1,
The sub-
And limits the load with a small amount of predicted power consumption as a priority among a plurality of loads connected to the lower end. 제1항에 있어서,
상기 전력 공급원이 신재생 에너지로부터 생성된 직류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 직류 전압은 레벨이 다른 직류 전압으로 변경시키고,
상기 전력 공급원이 계통에 의해 공급되는 교류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 에너지 관리 장치.The method according to claim 1,
When the power source is a DC voltage generated from renewable energy, the power converter changes the DC voltage to a DC voltage of a different level,
Wherein the power converter converts the AC voltage to a DC voltage when the power source is an AC voltage supplied by the system. 전력 공급원으로부터 변환된 전력을 배터리에 충전/방전하여 부하단의 에너지 공급을 관리하는 장치를 이용한 에너지 관리 방법에 있어서,
상기 전력 공급원으로부터 전력을 공급받아 상기 배터리를 충전하거나, 상기 부하단에 전력을 공급하기 위해 상기 배터리를 방전하는 전력변환장치의 동작을 제어하는 단계;
상기 배터리 관리장치로부터 수신된 배터리의 충전/방전 상태 정보 및 배터리 상태 정보를 저장하는 단계;
상기 충전/방전 상태 정보에 따른 예측 방전량과 상기 배터리 상태 정보에 따른 실제 가능 방전량을 비교하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 단계; 및
상기 배터리의 실제 가능 방전량과 원격 검침 단말이 구비된 상기 부하단의 소비 전력량을 비교하여 상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 전력변환장치의 동작을 제어하는 단계에서,
상기 배터리가 이전에 충전 및 방전한 횟수 또는 이전의 충전량/방전량에 따라 상기 배터리의 열화 정도를 기초로 상기 배터리의 전력 변환 효율을 예측하고, 예측된 상기 전력 변환 효율에 대응하여 예측 방전량을 연산하며,
상기 배터리 관리 장치로부터 측정된 상기 배터리의 실제 가능 방전량을 수신하고, 상기 수신된 실제 가능 방전량과 상기 예측 방전량의 차이가 기준치보다 큰 경우, 상기 배터리가 이상이 있는 것으로 판단하며,
상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 단계는,
다음의 수학식을 이용하여 상기 부하단의 소비 전력량을 예측하고,
Figure 112015015148346-pat00008

현재 배터리의 실제 가능 방전량이 상기 예측 소비 전력량보다 작은 경우, 상기 부하단에 공급되는 전력을 제한하도록 상기 부하단을 제어하는 에너지 관리 방법.1. An energy management method using an apparatus for managing energy supply at a lower stage by charging / discharging a battery with converted power from a power supply source,
Controlling an operation of a power conversion apparatus that is supplied with power from the power source to charge the battery or discharge the battery to supply power to the battery;
Storing charge / discharge state information and battery state information of the battery received from the battery management apparatus;
Determining whether the battery is abnormal by comparing a predicted discharge amount according to the charge / discharge state information with an actual discharge amount according to the battery state information; And
Comparing the actual discharge amount of the battery with the power consumption amount of the subordinate stage provided in the remote meter terminal, and controlling an amount of power supplied to the subordinate stage,
In controlling the operation of the power converter,
Estimating a power conversion efficiency of the battery based on a degree of deterioration of the battery in accordance with the number of times the battery was previously charged and discharged or a previous amount of charge / discharge amount, and calculating a predicted discharge amount corresponding to the predicted power conversion efficiency And,
Wherein the control unit receives the actual possible discharge amount of the battery measured by the battery management apparatus and determines that the battery is abnormal when the difference between the received actual discharge amount and the predicted discharge amount is greater than a reference value,
Wherein the step of controlling the amount of power supplied to the sub-
The power consumption of the lower stage is predicted using the following equation,
Figure 112015015148346-pat00008

When the actual amount of discharge of the battery is less than the predicted power consumption amount, controls the load to limit the power supplied to the load. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 전력변환장치의 동작을 제어하는 단계에서,
상기 예측된 전력 변환 효율에 대응하는 상기 배터리의 충방전 성능 곡선을 참고하여 상기 배터리의 상기 예측 방전량을 연산하는 에너지 관리 방법.9. The method of claim 8,
In controlling the operation of the power converter,
Wherein the predicted discharge amount of the battery is calculated by referring to a charge / discharge performance curve of the battery corresponding to the predicted power conversion efficiency. 제8항에 있어서,
상기 전력변환장치의 동작을 제어하는 단계에서,
상기 예측 방전량과 상기 실제 가능 방전량의 차이가 기준치 이하인 경우 상기 부하단에 정상적으로 전력이 공급되도록 하는 에너지 관리 방법.9. The method of claim 8,
In controlling the operation of the power converter,
Wherein power is normally supplied to the lower stage when the difference between the predicted discharge quantity and the actual dischargeable quantity is equal to or lower than a reference value. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 부하단에 공급하는 전력량을 제어하는 단계에서,
상기 부하단에 연결된 복수의 부하 중에서, 상기 예측 소비 전력량이 적은 부하를 우선순위로 하여 제한하는 에너지 관리 방법. 9. The method of claim 8,
In the step of controlling the amount of power supplied to the lower stage,
Wherein a load having a small amount of predicted power consumption is set as a priority order among a plurality of loads connected to the lower end. 제8항에 있어서,
상기 전력 공급원이 신재생 에너지로부터 생성된 직류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 직류 전압은 레벨이 다른 직류 전압으로 변경시키고,
상기 전력 공급원이 계통에 의해 공급되는 교류 전압인 경우, 상기 전력변환장치는 상기 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 에너지 관리 방법.9. The method of claim 8,
When the power source is a DC voltage generated from renewable energy, the power converter changes the DC voltage to a DC voltage of a different level,
Wherein the power converter converts the AC voltage to a DC voltage when the power source is an AC voltage supplied by the system.
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