KR101889699B1 - Independent-Typed Heating and Cooling System To Complement The Life and Performance Of Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 외부 전력 공급 시스템은 태양광 발전 셀, 상기 태양광 발전 셀로부터 발전되는 에너지를 전력 저장 장치에 대응되는 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 전달되는 전력을 저장하는 리튬전지 배터리부, 상기 리튬전지 배터리부로부터 냉난방 시스템의 부하에 대응하는 전압으로 변환하여 냉난방 시스템의 부하에 에너지를 공급하는 전력변환장치, 제어부 및 슈퍼캐패시터가 직병렬로 연결된 슈퍼캐패시터부로 구성되며, 상기 냉난방 시스템은 배터리가 저장되는 배터리 저장 컨테이너의 실내 공간을 냉난방하는 시스템으로서, 태양광에 의해 저온 저압의 열매체를 고온고압의 기체로 전환하여 토출하는 태양열 집열 장치, 상기 태양열 집열 장치와 냉매 배관된 사방변 입구와 냉방과 난방에 따라 각각 실외 열교환기와 실내 열교환기와 냉매 배관 연결되는 사방변 출구 a, b, c로 이뤄진 사방밸브, 실외공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실외로 방출하는 실외기팬이 구비된 실외 열교환기, 실내 공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실내로 방출시키는 실내팬을 구비한 실내 열교환기, 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 냉매 배관 연결된 팽창 밸브 및 체크밸브 및 상기 태양열 집열 장치와 사방 밸브 사이에 설치되어 열매체를 강제 순환시키는 DC 펌프로 구성되며, 상기 외부 전력 공급 시스템에 의해 상기 냉난방 시스템이 냉난방 작동함에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 한 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a stand-alone cooling and heating system for compensating for battery life and performance. More particularly, the external power supply system includes a solar power generation cell, A DC / DC converter for converting the DC / DC converter voltage into a DC / DC converter, a lithium battery unit for storing electric power transmitted from the DC / DC converter, and a controller for converting energy from the lithium battery unit to a voltage corresponding to a load of the heating / And a supercapacitor unit connected in series and in parallel, wherein the heating / cooling system is a system for cooling / heating an indoor space of a battery storage container in which a battery is stored, the system comprising a heating / Solar heat collection by switching to high temperature and high pressure gas B, and c, which are connected to the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger and the refrigerant pipe, respectively, in accordance with the cooling and heating of the solar heat collecting device and the refrigerant piping, and the outdoor heat exchanger An indoor heat exchanger having an outdoor heat exchanger provided with an outdoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger which discharges the outdoor heat exchanger to the outside, an indoor heat exchanger having an outdoor heat exchanger, And a DC pump installed between the solar heat collecting device and the four-way valve for forcibly circulating the heating medium. The external power supply system supplies the electric power required for the cooling / And to a stand-alone type air-conditioning and heating system for supplementing life and performance.
최근 전력공급이 원활하지 못한 도서지방 등에 신재생에너지와 에너지저장장치(ESS)를 연계하여 자립형 마이크로그리드 구축하는 경우가 점차 많아지고 있다.In recent years, there have been more and more cases of building independent micro grids by linking renewable energy and energy storage devices (ESS) to island provinces where power supply is not smooth.
에너지 자립형 마이크로그리드는 태양광이나 풍력 등 이산화탄소 배출이 없는 신재생 에너지원을 활용한 것으로 전기를 생산한 뒤 ESS에 저장해 필요할 때 마다 전력을 꺼내 쓸 수 있는 시스템이다. The energy-independent micro-grid is a system that uses renewable energy sources such as solar and wind power to generate electricity, store it in the ESS, and extract power whenever necessary.
이러한 ESS에는 반드시 전력 저장 장치 즉 배터리가 필수적으로 포함된다.These ESSs necessarily include a power storage device or battery.
배터리 종류 중에서 일반적으로 많이 사용되는 배터리는 리튬 이온 배터리가 주를 이룬다. (니켈-카드뮴 배터리와는 달리 메모리 효과가 없기 때문이다)Among the battery types, the most commonly used batteries are lithium-ion batteries. (Unlike nickel-cadmium batteries, there is no memory effect)
그런데 이러한 리튬 이온 배터리도 단점이 존재한다. 보통 리튬 이온 배터리의 수명은 300-500회 충방전 사이클로 보는데, 이러한 충전 사이클에 온도가 미치는 영향이 매우 크다. However, such lithium ion batteries also have drawbacks. Typically, the lifetime of a lithium-ion battery is 300-500 charge / discharge cycles, and the effect of temperature on this charge cycle is very large.
즉 배터리가 높은 온도에 있는 상태에서 충방전을 장시간 반복할 경우 20℃에서 충방전 할 때에 비해 스트레스를 많이 받아 노화가 심하게 일어나게 되는 것이다. That is, when the battery is repeatedly charged and discharged for a long time in a state where the battery is at a high temperature, it is stressed more than when charging / discharging at 20 ° C, so that the aging becomes severe.
아래 표 1은 각각의 온도에서 방치했을 경우 3개월 지난 시점의 capicity loss율 발생한 것을 정리한 것이다.Table 1 below summarizes the rate of capicity loss occurring after 3 months when left at each temperature.
즉 높은 온도에서 배터리 용량 손실이 많아지는 것을 알 수 있다.That is, the battery capacity loss increases at a high temperature.
또한 과도한 온도에 장시간 방치된 리튬 이온 배터리가 불안정해져 폭발하는 문제점도 있어 왔다. There has also been a problem that a lithium ion battery left unused for a long time at an excessive temperature is unstable and explodes.
또한 낮은 온도에서는 배터리 내부의 화학반응이 늦어지는데 즉 리튬이온이 전해액 안에서 이동을 하는데 전해액의 점도가 높아져 내부저항이 증가하여 결국 리튬 이온이 이동하는데 어렵게 되고 전압이 낮아져 충분히 방전하지 못한 결과 배터리가 빨리 소모되는 문제점이 발생한다. In addition, at low temperatures, the chemical reaction inside the battery is delayed. That is, the lithium ions move within the electrolyte, the viscosity of the electrolyte increases, and the internal resistance increases. As a result, lithium ions are difficult to migrate. A consuming problem occurs.
즉 상온이외의 고온과 저온에서 배터리의 성능 하락과 그 수명에 영향을 미치게 되는 것이다. That is, at a high temperature and a low temperature outside the room temperature, the performance of the battery deteriorates and its life is affected.
그렇다고 배터리 저장 공간에 외부 즉 한전과 같은 곳으로부터 전력을 공급받아 냉난방 시스템을 운영하는 것은 본래 에너지 자립형 마이크로그리드의 목적에도 부합하지 않는 문제점이 있는 것이다.However, there is a problem in that the operation of the cooling and heating system by supplying power to the battery storage space from the outside such as KEPCO does not meet the purpose of the energy-independent micro grid.
이러한 점을 해결하기 위해 기존에 ESS 자체 에너지를 이용하여 여름 및 겨울에 배터리 최적화를 위한 공조시스템(상용 냉난방기)을 가지고 있었으나 이 시스템은 원래의 ESS의 용도 및 에너지 효율이라는 측면에서 불리하다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, there is a problem that the system has an air conditioning system (commercial air conditioner) for optimizing the battery in the summer and winter using the energy of the ESS itself, but this system is disadvantageous in terms of the use of the original ESS and energy efficiency .
또한 전력저장용 이차전지 중 리튬이온 전지는 사이클 수명이 3,000회 이상이며 정지 후 즉시 기동시간이 가능하여 신재생에너지의 전력안정화용 단주기 ESS에 적합하지만 가격이 높다는 단점이 있다.In addition, lithium-ion batteries among power storage rechargeable batteries have a cycle life of more than 3,000 cycles, and start-up time is possible immediately after stoppage, which is suitable for short-cycle ESS for power stabilization of new and renewable energy.
리튬 이온 전지의 충전과 노화와의 관계에 있어서 충전전압과 관련해서는 충전전압이 높을 수록 용량 충전률이 높으나 수명이 짧아지는 문제점이 있고, 또한 충전전류가 높을 수록 방전사이클이 짧아져 노화가 더 빨리 진행되는 문제점이 있다. Regarding the charging voltage in relation to the charging and aging of the lithium ion battery, there is a problem in that the higher the charging voltage is, the higher the capacity charging rate is, but the life is short. Also, the higher the charging current is, There is a problem going on.
특히 신재생에너지 전력저장장치로 사용되는 ESS는 충전이 일정하게 발생하는 것이 아니고 매우 짧은 순간에도 급격하게 발전 전력량이 변화되는데, 이를 리튬 전지 배터리의 대응 전압으로 변환시키는 DC/DC컨버터에서 리튬전지 배터리부로 전달될 때 전압 내지 전류의 변화를 그대로 반영하게 되어, 리튬전지 배터리부의 내구성 문제가 발생하게 되는 문제가 있어 왔다.Especially, ESS which is used as a renewable energy power storage device is not constantly generated. Even in a very short time, the generated power is rapidly changed. In a DC / DC converter that converts the generated power into a corresponding voltage of a lithium battery, The change in voltage or current is reflected as it is, and thus the problem of durability of the lithium battery part is caused.
리튬전지 배터리가 종전보다는 저렴해졌지만 그래도 납축전지에 비해 고가임은 부인할 수 없는 사실임을 고려할 때 리튬전지 배터리의 수명 유지 내지 연장을 위한 조치가 필요하다 할 것이다.Considering that the lithium battery battery is cheaper than before, but it is still undeniable that it is higher than lead battery, measures are needed to maintain or extend the lifetime of the lithium battery battery.
본 발명의 목적은 에너지 자립형 도서지역에 적용되는 ESS에 포함되는 배터리를 저장하는 실내공간에 상용전력을 이용하지 않고 신재생에너지를 활용하여 전력을 공급하는 에너지 자립형 냉난방 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an energy-independent heating / cooling system that supplies power by utilizing renewable energy without using commercial power in an indoor space for storing batteries included in an ESS applied to an energy-independent island area.
즉 배터리가 저장되는 컨테이너 공간의 하절기 동절기 온도차이를 본 자립형 자동 냉난방 시스템을 이용하여 내부의 온도변화를 최대한 억제하고, 컨테이너등의 상부에 설치하여 공간활용에 최적화함에 목적이 있다.That is, the object of the present invention is to minimize the temperature change inside the container space using the self-contained automatic cooling and heating system of the winter season, which is the difference of the winter season temperature of the container space in which the battery is stored.
본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템은 외부 전력 공급 시스템(100)에 의해 작동되는 냉난방 시스템(200)으로 구성된다.The self-contained cooling and heating system for supplementing the lifetime and performance of the battery of the present invention comprises an air-
상기 외부 전력 공급 시스템(100)은 태양광 발전 셀(110), 상기 태양광 발전 셀로부터 발전되는 에너지를 전력 저장 장치에 대응되는 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터(120), 상기 DC/DC 컨버터로부터 전달되는 전력을 저장하는 리튬전지 배터리부(BP), 상기 리튬전지 배터리부로부터 냉난방 시스템의 부하에 대응하는 전압으로 변환하여 냉난방 시스템의 부하에 에너지를 공급하는 전력변환장치(PCS), 제어부(130) 및 슈퍼캐패시터가 직병렬로 연결된 슈퍼캐패시터부(SCP)로 구성된다.The external
상기 DC/DC 컨버터(120)의 양극단자와 리튬전지 배터리부(BP) 양극단자 사이에 리튬전지 배터리부 양극단자 방향으로 도통되도록 다이오드 2(D2)와 스위칭소자 3(T3)이 직렬로 연결되며, 슈퍼캐패시터부(SCP)의 양극단자로부터 음극단자로 도통이 되는 방향으로 벅부스트스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트스위칭 소자 2(BT2)가 순서대로 슈퍼캐패시터부(SCP)와 병렬 연결되되, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2)의 접점과 상기 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2)의 소스(Source)부 사이에 인덕터 2(L2) 및 콘덴서 2(C2)가 병렬로 연결되며, 상기 콘덴서 2(C2)의 단자 사이를 순서대로 직렬연결되어 있는 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1 내지 DT4)가 병렬로 연결되며, 상기 공진스위칭 소자 1(DT1)과 2(DT2)의 접점과 공진스위칭 소자 3(DT3)과 4(DT4)의 접점 사이에 인덕터 1(L1)과 콘덴서1(C1)이 순서대로 연결된다.The diode 2 (D2) and the switching element 3 (T3) are connected in series between the positive terminal of the DC /
상기 DC/DC 컨버터의 양극단자로부터 상기 공진스위칭 소자 2(DT2)) 및 공진스위칭 소자 3(DT3) 접점 사이에 다이오드 1(D1), 스위칭 소자 1(T1)이 직렬로 차례대로 연결되며, 상기 스위칭 소자 1(T1)과 상기 공진스위칭 소자 2(DT2) 및 공진스위칭 소자 3(DT3)의 접점과 상기 리튬전지 배터리부(BP)로 전류가 도통되도록 스위칭 소자 2(T2)가 배치된다.A diode 1 (D1) and a switching element T1 (T1) are connected in series between the resonance switching element 2 (DT2) and the resonance switching element 3 (DT3) from the positive terminal of the DC / DC converter, The switching element T2 is disposed such that current is conducted to the contact of the switching element 1 (T1), the resonant switching element 2 (DT2) and the resonant switching element 3 (DT3) and the lithium battery part BP.
상기 벅부스트스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트스위칭 소자 2(BT2), 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1-DT4)는 모두 환류 다이오드를 갖춘 FET 소자를 사용한다.The buck-boost switching element 1 (BT1), the buck-boost switching element 2 (BT2), and the resonant switching elements 1 to 4 (DT1-DT4) all use FET elements having a reflux diode.
상기 제어부는 슈퍼 캐피시터부(SCP)의 전압, 리튬이온 배터리부(BP)의 전압 및 상기 DC/DC 컨버터(120)의 출력 전류를 검출하되, 상기 DC/DC 컨버터(120)로부터 출력 전류가 검출될 경우 슈퍼캐패시터부(SCP)를 보조적으로 우선 충전한 후에 리튬이온 배터리부(BP)를 충전하고, 상기 DC/DC 컨버터(120)의 출력 전류가 검출되지 않고, 슈퍼캐패시터부(SCP)의 전압이 리튬이온 배터리부(BP)의 전압보다 높은 경우, 슈퍼캐패시터부(SCP)로부터 리튬이온 배터리부(BP)로 충전하도록 스위칭 소자 1 내지 3(T1-T3))에 대해서는 온/오프 게이팅 신호를 송출하고, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1 및 2(BT1, BT2), 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1-DT4)에 대해서는 PWM 게이팅 신호를 송출한다.The control unit detects the voltage of the supercapiturer unit (SCP), the voltage of the lithium ion battery unit (BP), and the output current of the DC / DC converter (120) The output current of the DC /
상기 냉난방 시스템(200)은 배터리가 저장되는 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내 공간을 냉난방하는 시스템으로서, 태양광에 의해 저온 저압의 열매체를 고온고압의 기체로 전환하여 토출하는 태양열 집열 장치(210), 상기 태양열 집열 장치와 냉내 배관된 사방변 입구와 냉방과 난방에 따라 각각 실외 열교환기(230)와 실내 열교환기(260)와 냉매 배관 연결되는 사방변 출구 a, b, c로 이뤄진 사방밸브(220), 실외공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실외로 방출하는 실외기팬이 구비된 실외 열교환기(230), 실내 공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실내로 방출시키는 실내팬을 구비한 실내 열교환기(260), 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 냉매 배관 연결된 팽창밸브(240a, 240b) 및 체크밸브(250a, 250b) 및 상기 태양열 집열 장치(210)와 사방밸브(220) 사이에 설치되어 열매체를 강제 순환시키는 DC 펌프(270)로 구성된다.The heating and
상기 외부 전력 공급 시스템(100)의 제어방법은 배터리 충전 모드, 부하 전력 공급 모드, 슈퍼캐패시터부 충전 모드, 슈퍼캐피시터부 방전 모드로 구성된다.The control method of the external
상기 배터리 충전 모드는 스위칭 소자 3(T3)이 온 되면서 작동된다.The battery charging mode is activated when the switching element 3 (T3) is turned on.
상기 슈퍼캐패시터부 충전 모드는 스위칭 소자 1(T1)이 온 되고, 공진스위칭 소자 3 및 4(DT3, DT4)가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 3(DT3)과 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2))가 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 슈퍼캐패시터부(SCP)의 정격전압에 도달하면 종료된다.In the super capacitor portion charging mode, the switching element 1 (T1) is turned on and the resonance switching elements 3 and 4 (DT3 and DT4) are alternately turned on and off by a PWM signal sent from the control unit. ) And the buck-boost switching element 2 (BT2) are switched in synchronism with each other and are terminated when the rated voltage of the supercapacitor section SCP is reached.
상기 슈퍼캐패시터부 방전 모드는 스위칭 소자 2(T2)가 온 되고, 공진스위칭 소자 1 및 2(DT1, DT2)가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 1(DT1)과 벅부스트 스위칭 소자 1(BT1)이 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 리튬전지 배터리부(BP)가 충전 완료되거나 슈퍼캐패시터부(SCP)의 정격전압의 1/5 미만이 되는 경우 종료된다.In the super capacitor discharge mode, the switching element 2 (T2) is turned on and the resonance switching elements 1 and 2 (DT1 and DT2) are alternately turned on and off by a PWM signal sent from the control unit. ) And the buck-boost switching element 1 (BT1) are switched in synchronism with each other, and when the lithium battery part BP is charged or less than 1/5 of the rated voltage of the supercapacitor part (SCP).
본원발명은 상기 외부 전력 공급 시스템에 의해 상기 냉난방 시스템이 냉난방 작동함에 필요한 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the external power supply system supplies power required for the cooling / heating operation of the cooling / heating system.
상기 냉난방 시스템(200)이 냉방으로 작동하는 경우에는 When the cooling /
상기 태양열 집열 장치(210)는 사방 밸브(220)의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 c, 사방변 출구 a 및 b가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브(220)의 사방변 출구 c는 실외 열교환기(230)의 인입구(미도시)와 냉매 배관으로 연결되며, 상기 실외 열교환기(230)의 인출구(미도시)와 냉동 팽창 밸브(240a)가 냉매 배관되며, 상기 냉동 팽창 밸브의 인출구와 냉동 체크 밸브(250a)와 냉매 배관되며, 상기 냉동 체크 밸브와 실내 열교환기(260)의 인입구(미도시)와 냉매 배관되며 상기 실내 열교환기의 인출구(미도시)와 사방 밸브(220)의 사방변 출구 a가 냉배 배관 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치(210)의 인입구(미도시)에 연결되어 열매체가 DC 펌프(270)에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내공간을 냉방한다.The solar
상기 냉난방 시스템(200)이 난방으로 작동하는 경우에는 When the heating /
상기 태양열 집열 장치(210)는 사방 밸브(220)의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 a, 사방변 출구 b 및 c가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브(220)의 사방변 출구 a는 실내 열교환기(260)의 인입구(미도시)와 냉매 배관되며, 상기 실내 열 교환기(260)의 인출구(미도시)는 난방 팽창 밸브(240b)와 냉매 배관되며, 상기 난방 팽창 밸브는 난방 체크 밸브(250b)와 연결되며, 상기 난방 체크 밸브는 실외 열교환기(230)의 인입구(미도시)와 연결되며, 상기 실외 열교환기(230)의 인출구(미도시)는 사방 밸브(220)의 사방변 출구 c에 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치(210)의 인입구(미도시)와 연결되어 열매체가 DC 펌프(270)에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내공간을 난방한다.The solar
자립형 냉난방 시스템의 운전방법에 있어서,In a method of operating a stand-alone cooling / heating system,
상기 운전방법은 냉방 운전 모드를 포함하고, 상기 냉방 운전 모드는Wherein the operation method includes a cooling operation mode, and the cooling operation mode includes
상기 태양열 집열 장치(210)로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계; 토출된 열매체가 실외 열교환기(230)에서 실외 공기와 열교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계; 응축된 열매체가 냉방 팽창밸브(240a) 통과하면서 감압되는 단계; 감압된 열매체가 실내 열교환기(260)에서 실내 공기와 열 교환후 기체상태로 변환되는 단계; 및 저온 저압의 열매체가 상기 태양열 집열 장치(210)로 흡입되는 단계;로 구성된다.Discharging a high-temperature and high-pressure heating medium from the solar
자립형 냉난방 시스템의 운전방법에 있어서,In a method of operating a stand-alone cooling / heating system,
상기 운전방법은 난방 운전 모드를 포함하고, 상기 난방 운전 모드는Wherein the operating method includes a heating operation mode, the heating operation mode includes
상기 태양열 집열 장치(210)로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계; 토출된 열매체가 실내 열교환기(260)에서 실내공기와 열 교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계; 응축된 냉매가 난방 팽창밸브(240b)를 통과하여 감압되는 단계; 감압된 열매체가 실외 열교환기(230)에서 실외공기와 열 교환하여 액상에서 기체 상태로 변환되는 단계; 및 기체 상태의 열매체가 태양열 집열 장치(210)로 흡입되는 단계;로 구성된다.Discharging a high-temperature and high-pressure heating medium from the solar
상기 열매체는 기화 확산형 열매체인 것을 특징으로 한다.Wherein the heating medium is a vaporization diffusion type heating medium.
상기 슈퍼캐패시터부(SCP)에 사용자가 설정 및 설계한 전압에 대응하며 유지하기 위해, 제너다이오드를 슈퍼캐패시터부와 병렬로 연결하는 것을 특징으로 한다. And the zener diode is connected in parallel with the supercapacitor unit in order to maintain and correspond to the voltage set and designed by the user in the supercapacitor unit (SCP).
본 발명은 에너지 자립형 도서지역에 적용되는 ESS에 포함되는 배터리를 저장하는 실내공간에 상용전력을 이용하지 않고 신재생에너지를 활용하여 전력을 공급하는 에너지 자립형 냉난방 시스템을 제공하여 진정한 에너지 자립형 마이크로 그리드 시스템을 운용할 수 있게 한다.The present invention provides an energy-independent type air-conditioning system that utilizes new and renewable energy in an indoor space for storing a battery included in an ESS applied to an energy-independent island region, .
상기 자립형 냉난방 시스템은 저온 및 고온으로부터 비롯되는 배터리의 성능 및 수명 저하를 방지하여 최적의 퍼포먼스를 가지도록 한다.The stand-alone type air conditioning and heating system prevents the performance and life span of the battery resulting from low temperature and high temperature from deteriorating, thereby achieving optimal performance.
생산되는 전력은 신재생에너지로부터 발생되는 것이므로 친환경적이며, 또한 스스로 냉난방이 제어되는 것이므로 관리비용을 저감할 수 있는 장점이 있다.Since the generated electricity is generated from renewable energy, it is eco-friendly, and since the heating and cooling is controlled by itself, there is an advantage that the management cost can be reduced.
도 1은 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템의 개략적 개념도이다.
도 2는 본 발명인 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하는 외부 전력 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 있어서 냉방으로 작동할 경우의 개념도이다.
도 4는 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 있어서 난방으로 작동할 경우의 개념도이다.
도 5는 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 배터리 충전 모드를 개략적으로 표현한 개념도이다.
도 6은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 부하 전력 공급 모드를 개략적으로 표현한 개념도이다.
도 7은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 슈퍼캐패시터부 충전 모드를 스위칭 온오프에 따라 개략적으로 표현한 개념도이다.
도 8은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 슈퍼캐패시터부 방전 모드를 스위칭 온오프에 따라 개략적으로 표현한 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic conceptual diagram of a stand-alone type air-conditioning system for supplementing the life and performance of a battery of the present invention.
2 is a schematic view of an external power supply system for supplying power to the cooling / heating system of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram for operating in a cooling mode in a stand-alone type cooling / heating system for supplementing the life and performance of a battery of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a case where the apparatus is operated by heating in a stand-alone type air-conditioning system for supplementing the life and performance of the battery of the present invention.
5 is a conceptual diagram schematically illustrating a battery charging mode of the external power supply system of the present invention.
6 is a conceptual diagram schematically showing a load power supply mode of the external power supply system constituting the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram schematically illustrating the charging mode of the supercapacitor part of the external power supply system according to the present invention in accordance with switching on / off.
8 is a conceptual diagram schematically illustrating a discharge mode of a supercapacitor part of an external power supply system according to the present invention in accordance with switching on / off.
본 발명의 명칭은 "배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템"으로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고, 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to a first embodiment of the present invention; FIG. . In addition, terms defined in the present specification and claims are not to be interpreted as limiting, and may be changed according to the intention or custom of the operator, and should be construed in a meaning and a concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명의 일면에 있어서, In one aspect of the present invention,
도 1은 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템의 개략적 개념도이며, 도 2는 본 발명인 상기 냉난방 시스템에 전력을 공급하는 외부 전력 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 있어서 냉방으로 작동할 경우의 개념도이며, 도 4는 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 있어서 난방으로 작동할 경우의 개념도이고, 도 5는 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 배터리 충전 모드를 개략적으로 표현한 개념도이며, 도 6은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 부하 전력 공급 모드를 개략적으로 표현한 개념도이고, 도 7은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 슈퍼캐패시터부 충전 모드를 스위칭 온오프에 따라 개략적으로 표현한 개념도며, 도 8은 본원발명의 구성인 외부 전력 공급 시스템의 슈퍼캐패시터부 방전 모드를 스위칭 온오프에 따라 개략적으로 표현한 개념도이다.FIG. 2 is a schematic view of an external power supply system for supplying power to the cooling / heating system of the present invention. FIG. 3 is a schematic view of an external power supply system according to the present invention. FIG. 4 is a conceptual diagram of a case of operating in a heating mode in a stand-alone type heating / cooling system for supplementing the life and performance of a battery of the present invention. FIG. And FIG. 5 is a conceptual diagram schematically illustrating a battery charging mode of the external power supply system of the present invention. FIG. 6 is a conceptual diagram schematically illustrating a load power supply mode of the external power supply system of the present invention. 7 is a circuit diagram of a super capacitor unit of an external power supply system, FIG. 8 is a conceptual view schematically illustrating the discharge mode of the super capacitor part of the external power supply system according to the present invention in accordance with the switching on / off. Referring to FIG.
본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템에 대해 상기 도 1 내지 도 10을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 설명하도록 한다.The stand-alone type air conditioning and heating system for supplementing the life and performance of the battery of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 10 below.
도 1을 참조하면 본 발명인 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템은 외부 전력 공급 시스템(100)에 의해 작동되는 냉난방 시스템(200)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a stand-alone cooling / heating system for compensating for the life and performance of a battery of the present invention is constituted by an air-
도 2를 참조하면 상기 외부 전력 공급 시스템(100)은 태양광 발전 셀(110), 상기 태양광 발전 셀로부터 발전되는 에너지를 전력 저장 장치에 대응되는 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터(120), 상기 DC/DC 컨버터로부터 전달되는 전력을 저장하는 리튬전지 배터리부(BP), 상기 리튬전지 배터리부로부터 냉난방 시스템의 부하에 대응하는 전압으로 변환하여 냉난방 시스템의 부하에 에너지를 공급하는 전력변환장치(PCS), 제어부(130) 및 슈퍼캐패시터가 직병렬로 연결된 슈퍼캐패시터부(SCP)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the external
또한 도 2를 참조하면 상기 DC/DC 컨버터(120)의 양극단자와 리튬전지 배터리부(BP) 양극단자 사이에 리튬전지 배터리부 양극단자 방향으로 도통되도록 다이오드 2(D2)와 스위칭소자 3(T3)이 직렬로 연결된다.2, the diode 2 (D2) and the switching element 3 (T3) are connected between the positive terminal of the DC /
도 2를 참조하면 보조저장장치로서 슈퍼캐패시터부(SCP)가 추가되는데, 상기 슈퍼캐패시터부의 양극단자로부터 음극단자로 도통이 되는 방향으로 벅부스트스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트스위칭 소자 2(BT2)가 순서대로 슈퍼캐패시터부(SCP)와 병렬 연결되되, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2)의 접점과 상기 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2)의 소스(Source)부 사이에 인덕터 2(L2) 및 콘덴서 2(C2)가 병렬로 연결된다.Referring to FIG. 2, a supercapacitor (SCP) is added as an auxiliary storage device. The buck-boost switching device 1 BT1 and the buck-boost switching device BT2 are connected in a direction from the positive terminal to the negative terminal of the supercapacitor. Are sequentially connected in parallel with the supercapacitor section SCP and the source of the buck-boost switching device 2 BT2 and the contact of the buck-boost switching device BT1 and the buck- And the inductor 2 (L2) and the capacitor 2 (C2) are connected in parallel.
상기 슈퍼커패시터부는 평균전압, 정격전압을 고려하여 요구하는 전압레벨에 적합하도록 슈퍼커패시터를 직렬로 연결한다음 이를 충전용량을 고려하여 병렬로 상호 접속하여 구성되도록 한다.The supercapacitor unit is formed by serially connecting supercapacitors in accordance with a required voltage level in consideration of an average voltage and a rated voltage, and connecting the supercapacitors in parallel in consideration of a charging capacity.
또한 도 2를 참조하면 상기 콘덴서 2(C2)의 단자 사이를 순서대로 직렬연결되어 있는 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1 내지 DT4)가 병렬로 연결되며, 상기 공진스위칭 소자 1(DT1)과 2(DT2)의 접점과 공진스위칭 소자 3(DT3)과 4(DT4)의 접점 사이에 인덕터 1(L1)과 콘덴서1(C1)이 순서대로 연결된다.2, the resonant switching elements 1 to 4 (DT1 to DT4) connected in series between the terminals of the capacitor 2 (C2) are connected in parallel, and the resonant switching elements 1 (DT1) and 2 The inductor 1 (L1) and the capacitor 1 (C1) are connected in order between the contacts of the resonance switching elements DT2 and DT2 and the contacts of the resonance switching elements DT3 and DT4.
도 2를 참조하면 상기 DC/DC 컨버터의 양극단자로부터 상기 공진스위칭 소자 2(DT2)) 및 공진스위칭 소자 3(DT3) 접점 사이에 다이오드 1(D1), 스위칭 소자 1(T1)이 직렬로 차례대로 연결되며, 상기 스위칭 소자 1(T1)과 상기 공진스위칭 소자 2(DT2) 및 공진스위칭 소자 3(DT3)의 접점과 상기 리튬전지 배터리부(BP)로 전류가 도통되도록 스위칭 소자 2(T2)가 배치된다.Referring to FIG. 2, a diode 1 (D1) and a switching element 1 (T1) are connected in series between the anode terminal of the DC / DC converter and the resonant switching element DT2 and the resonant switching element DT3. And the switching element 2 (T2) is connected to the contact of the switching element 1 (T1), the resonant switching element 2 (DT2) and the resonant switching element 3 (DT3) and the lithium battery part (BP) .
상기 인덕터(L1, L2)와 콘덴서(C1, C2)는 전력전달소자로서 기능하는데, 특히 인덕터가 전력전달함에 중요한 역할을 함에 따라 코일은 릿츠와이어를 사용하고, 코어는 페라이트코어를 사용함이 적당하다.The inductors L1 and L2 and the capacitors C1 and C2 function as power transmission elements. Especially, since the inductor plays an important role in transferring electric power, the coil uses the Ritz wire and the core uses the ferrite core .
상기 벅부스트스위칭 소자 1(BT1) 및 벅부스트스위칭 소자 2(BT2), 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1-DT4)는 모두 환류 다이오드를 갖춘 FET 소자를 사용한다.The buck-boost switching element 1 (BT1), the buck-boost switching element 2 (BT2), and the resonant switching elements 1 to 4 (DT1-DT4) all use FET elements having a reflux diode.
상기 스위칭 소자 1 내지 3은 환류 다이오드 혹은 프리휠링 다이오드가 내재되지 않은 소자이어야 한다.The switching elements 1 to 3 should be elements without a reflux diode or a free wheeling diode.
상기 공진스위칭 소자 1 내지 4와 코일 1과 콘덴서 1에 의한 공진회로는 효율적으로 쉽게 전압을 2배로 올리는 더블러 역할을 한다. 이때 변환효율은 99%이상을 달성할 수 있다. 코일과 콘덴서는 전력을 이론적으로는 소비하지 않기 때문이다. 다만 코일과 콘덴서에 기생하는 저항 성분과 스위칭 소자의 스위칭 손실이 조금이나마 있을 수 있는데, 특히 코일에서 열이 안나도록 조심할 필요가 있다.The resonance circuit formed by the resonance switching elements 1 to 4, the coil 1 and the capacitor 1 serves as a doubler for efficiently doubling the voltage. At this time, the conversion efficiency can reach 99% or more. Coils and capacitors do not consume power theoretically. However, there may be some resistance component of the coil and the capacitor parasitic and a switching loss of the switching element. In particular, care should be taken that the coil is not heated.
도 2를 참조하면 상기 제어부는 슈퍼 캐피시터부(SCP)의 전압, 리튬이온 배터리부(BP)의 전압 및 상기 DC/DC 컨버터(120)의 출력 전류를 검출하되, 상기 DC/DC 컨버터(120)로부터 출력 전류가 검출될 경우 슈퍼캐패시터부(SCP)를 보조적으로 우선 충전한 후에 리튬이온 배터리부(BP)를 충전하고, 상기 DC/DC 컨버터(120)의 출력 전류가 검출되지 않고, 슈퍼캐패시터부(SCP)의 전압이 리튬이온 배터리부(BP)의 전압보다 높은 경우, 슈퍼캐패시터부(SCP)로부터 리튬이온 배터리부(BP)로 충전하도록 스위칭 소자 1 내지 3(T1-T3))에 대해서는 온/오프 게이팅 신호를 송출하고, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1 및 2(BT1, BT2), 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4(DT1-DT4)에 대해서는 PWM 게이팅 신호를 송출한다.2, the controller detects the voltage of the SCP, the voltage of the lithium ion battery BP, and the output current of the DC /
PWM 게이팅 신호는 비례적분제어(PI)를 활용한 폐루프 제어에 의한 것으로 듀티비가 제어에 의해 가변되는 신호이다. The PWM gating signal is based on closed-loop control using proportional integral control (PI) and is a signal whose duty ratio is varied by control.
상기 슈퍼 캐패시터부(SCP)는 사용자가 설정하는 전압에 대응하고 유지하기 위해 제너다이오드(미도시)를 상기 슈퍼 캐패시터부(SCP)와 병렬로 연결하는 것을 특징으로 한다.The supercapacitor unit SCP is connected in parallel with the supercapacitor unit SCP in order to correspond to and maintain a voltage set by a user.
이는 다수의 슈퍼캐패시터부의 과충전 현상을 방지하여 소손을 방지하기 위한 용도로 제너다이오드를 활용한다.This utilizes a zener diode for preventing overcharging of many super capacitor parts to prevent burn-out.
도 1을 참조하면 상기 냉난방 시스템(200)은 배터리가 저장되는 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내 공간을 냉난방하는 시스템으로서, 태양광에 의해 저온 저압의 열매체를 고온고압의 기체로 전환하여 토출하는 태양열 집열 장치(210), 상기 태양열 집열 장치와 냉내 배관된 사방변 입구와 냉방과 난방에 따라 각각 실외 열교환기(230)와 실내 열교환기(260)와 냉매 배관 연결되는 사방변 출구 a, b, c로 이뤄진 사방밸브(220), 실외공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실외로 방출하는 실외기팬이 구비된 실외 열교환기(230), 실내 공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실내로 방출시키는 실내팬을 구비한 실내 열교환기(260), 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 냉매 배관 연결된 팽창밸브(240a, 240b) 및 체크밸브(250a, 250b) 및 상기 태양열 집열 장치(210)와 사방밸브(220) 사이에 설치되어 열매체를 강제 순환시키는 DC 펌프(270)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the cooling /
상기 태양열 집열 장치는 이중 진공관 또는 단일 진공관 형태를 사용함이 바람직하다. It is preferable that the solar heat collecting apparatus uses a double vacuum tube or a single vacuum tube.
도 5 내지 8을 참조하면 상기 외부 전력 공급 시스템(100)의 제어방법은 배터리 충전 모드, 부하 전력 공급 모드, 슈퍼캐패시터부 충전 모드, 슈퍼캐피시터부 방전 모드로 구성된다.5 to 8, the control method of the external
도 5를 참조하면 상기 배터리 충전 모드는 스위칭 소자 3(T3)이 온 되면서 작동된다.Referring to FIG. 5, the battery charging mode is operated while the switching element T3 is turned on.
도 6을 참조하면 상기 부하 전력 공급 모드의 작동을 도시한 것으로써, 냉난방 시스템의 부하에 상기 외부 전력 공급 시스템이 전력을 공급하는 것이다.Referring to FIG. 6, the operation of the load power supply mode is shown, and the external power supply system supplies power to the load of the cooling / heating system.
이때 전력변환장치(PCS)는 부하의 종류에 따라 인버터 혹은 컨버터가 될 수 있다.At this time, the power conversion device (PCS) may be an inverter or a converter depending on the type of the load.
도 7을 참조하면 상기 슈퍼캐패시터부 충전 모드는 스위칭 소자 1(T1)이 온 되고, 공진스위칭 소자 3 및 4(DT3, DT4)가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 3(DT3)과 벅부스트 스위칭 소자 2(BT2))가 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 슈퍼캐패시터부(SCP)의 정격전압에 도달하면 종료된다.Referring to FIG. 7, in the supercapacitor sub-charge mode, the switching element T1 is turned on and the resonant switching elements 3 and 4 (DT3 and DT4) are alternately turned on and off by a PWM signal transmitted from the controller, The switching element 3 (DT3) and the buck-boost switching element 2 (BT2)) are synchronously switched and started when the rated voltage of the supercapacitor section SCP is reached.
도 7을 참조하면 L1과 C1으로 구성된 공진회로에서 전류의 흐름을 간략하게 알 수 있도록 하였는데, 이 때 전류흐름을 나타낸 하나의 정현파의 주기는 공진 스위칭소자의 스위칭 주기와 일치하여야 한다.Referring to FIG. 7, the current flow in the resonant circuit formed of L1 and C1 can be briefly known. In this case, the period of one sinusoidal wave representing the current flow should coincide with the switching period of the resonant switching device.
위와 아래에서 L1의 전류방향이 바뀌는 것은 L1과 C1사이에 공진이 일어나기 때문이다. The reason why the current direction of L1 is changed between above and below is that resonance occurs between L1 and C1.
또한 공진스위칭 소자 3 및 4는 서로 교대로 온오프되되, 그 듀티비는 0.5이어야 한다. Further, the resonance switching elements 3 and 4 alternately turn on and off alternately, and the duty ratio thereof should be 0.5.
공진회로에서는 공진주파수에 따라 L1 및 C1의 소자값, L1의 부피, L1에서 발생하는 손실, 스위칭 손실 등이 결정되므로, 어느 것이 우선사항인지에 따라, 즉 효율 우선인지, 실제회로부의 작은 부피 우선인지등에 따라 공진주파수, L1 및 C1의 소자값이 결정될 것이다. In the resonance circuit, the element values of L1 and C1, the volume of L1, the loss occurring in L1, the switching loss, and the like are determined according to the resonance frequency. Therefore, depending on which is the priority, The element values of the resonant frequency, L1 and C1 will be determined.
도 8을 참조하면 상기 슈퍼캐패시터부 방전 모드는 스위칭 소자 2(T2)가 온 되고, 공진스위칭 소자 1 및 2(DT1, DT2)가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 1(DT1)과 벅부스트 스위칭 소자 1(BT1)이 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 리튬전지 배터리부(BP)가 충전 완료되거나 슈퍼캐패시터부(SCP)의 정격전압의 1/5 미만이 되는 경우 종료된다.Referring to FIG. 8, in the supercapacitor sub-discharge mode, the switching element T2 is turned on and the resonant switching elements 1 and 2 (DT1 and DT2) are alternately turned on and off by a PWM signal transmitted from the controller, Is started while the switching element 1 DT1 and the buck-boost switching element 1 are switched in synchronization with each other and when the lithium battery part BP is charged or less than 1/5 of the rated voltage of the supercapacitor part SCP If yes,
도 8을 참조하면 L1과 C1으로 구성된 공진회로에서 전류의 흐름을 간략하게 알 수 있도록 하였는데, 이 때 전류흐름을 나타낸 하나의 정현파의 주기는 공진 스위칭소자의 스위칭 주기와 일치하여야 한다.Referring to FIG. 8, the current flow in the resonant circuit composed of L1 and C1 is briefly known. In this case, the period of one sinusoidal wave representing the current flow should coincide with the switching period of the resonant switching device.
위와 아래에서 코일인 L1의 전류방향이 바뀌는 것으로 표현한 것은 L1과 C1사이에 공진이 일어나기 때문이다. The reason why the current direction of the coil L1 is changed is that the resonance occurs between L1 and C1.
또한 공진스위칭 소자 1 및 2는 서로 교대로 온오프되되, 그 듀티비는 0.5이어야 한다. Further, the resonance switching elements 1 and 2 are alternately turned on and off alternately, and the duty ratio thereof should be 0.5.
도 8을 참조하면 기본적으로 전력의 전달은 L1, L2에 전류형태로 전력을 저장했다가, 스위칭에 따라 전력을 슈퍼캐패시터부 혹은 리튬배터리부에 전달하도록 구성되도록 한 것이다. Referring to FIG. 8, the power is basically transmitted in L1 and L2 in the form of current, and the power is transmitted to the super capacitor unit or the lithium battery unit according to the switching.
도 1을 참조하면 본원발명은 상기 외부 전력 공급 시스템에 의해 상기 냉난방 시스템이 냉난방 작동함에 필요한 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the present invention is characterized in that the external power supply system supplies power required for the cooling / heating operation of the cooling / heating system.
도 3을 참조하면 상기 냉난방 시스템(200)이 냉방으로 작동하는 경우에는 상기 태양열 집열 장치(210)는 사방 밸브(220)의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 c, 사방변 출구 a 및 b가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브(220)의 사방변 출구 c는 실외 열교환기(230)의 인입구(미도시)와 냉매 배관으로 연결되며, 상기 실외 열교환기(230)의 인출구(미도시)와 냉동 팽창 밸브(240a)가 냉매 배관되며, 상기 냉동 팽창 밸브의 인출구와 냉동 체크 밸브(250a)와 냉매 배관되며, 상기 냉동 체크 밸브와 실내 열교환기(260)의 인입구(미도시)와 냉매 배관되며 상기 실내 열교환기의 인출구(미도시)와 사방 밸브(220)의 사방변 출구 a가 냉배 배관 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치(210)의 인입구(미도시)에 연결되어 열매체가 DC 펌프(270)에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내공간을 냉방한다.3, when the cooling /
냉방으로 작동할 경우 상기 실외 열교환기는 응축기 역할을 하고, 실내 열교환기는 증발기 역할을 한다.When operating in the cooling mode, the outdoor heat exchanger serves as a condenser, and the indoor heat exchanger serves as an evaporator.
도 3을 참조하면 자립형 냉난방 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 운전방법은 냉방 운전 모드를 포함하고, 상기 냉방 운전 모드는 상기 태양열 집열 장치(210)로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계; 토출된 열매체가 실외 열교환기(230)에서 실외 공기와 열교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계; 응축된 열매체가 냉방 팽창밸브(240a) 통과하면서 감압되는 단계; 감압된 열매체가 실내 열교환기(260)에서 실내 공기와 열 교환후 기체상태로 변환되는 단계; 및 저온 저압의 열매체가 상기 태양열 집열 장치(210)로 흡입되는 단계;로 구성된다.Referring to FIG. 3, the operation method of the independent cooling / heating system includes a cooling operation mode, the cooling operation mode includes the steps of ejecting a heating medium having a high temperature and a high pressure from the solar
도 4를 참조하면 상기 냉난방 시스템(200)이 난방으로 작동하는 경우에는 상기 태양열 집열 장치(210)는 사방 밸브(220)의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 a, 사방변 출구 b 및 c가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브(220)의 사방변 출구 a는 실내 열교환기(260)의 인입구(미도시)와 냉매 배관되며, 상기 실내 열 교환기(260)의 인출구(미도시)는 난방 팽창 밸브(240b)와 냉매 배관되며, 상기 난방 팽창 밸브는 난방 체크 밸브(250b)와 연결되며, 상기 난방 체크 밸브는 실외 열교환기(230)의 인입구(미도시)와 연결되며, 상기 실외 열교환기(230)의 인출구(미도시)는 사방 밸브(220)의 사방변 출구 c에 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치(210)의 인입구(미도시)와 연결되어 열매체가 DC펌프(270)에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너(280)의 실내공간을 난방한다.4, when the heating /
냉난방 시스템이 난방으로 작동할 경우 상기 실내 열교환기는 응축기로 작용하고 상기 실외 열교환기는 증발기로 작용한다.When the heating / cooling system operates with heating, the indoor heat exchanger serves as a condenser and the outdoor heat exchanger serves as an evaporator.
도 4를 참조하면 자립형 냉난방 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 운전방법은 난방 운전 모드를 포함하고, 상기 난방 운전 모드는 상기 태양열 집열 장치(210)로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계; 토출된 열매체가 실내 열교환기(260)에서 실내공기와 열 교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계; 응축된 냉매가 난방 팽창밸브(240b)를 통과하여 감압되는 단계; 감압된 열매체가 실외 열교환기(230)에서 실외공기와 열 교환하여 액상에서 기체 상태로 변환되는 단계; 및 기체 상태의 열매체가 태양열 집열 장치(210)로 흡입되는 단계;로 구성된다.Referring to FIG. 4, the operation method of the independent cooling / heating system includes a heating operation mode, and the heating operation mode includes the steps of discharging a heating medium having a high temperature and a high pressure from the solar
상기 열매체는 기화 확산형 열매체인 것을 특징으로 한다.Wherein the heating medium is a vaporization diffusion type heating medium.
기화 확산형 열매체는 증류수, 메탄올, 에탄올 및 부동액으로 조성된 것으로 상기 메탄올은 그 비등점이 가장 낮아 저온에서 열매체의 작용을 하고, 증류수는 그 비등점이 높아 고온에서 분자활동에 의한 열전달 작용을 하는 것이고, 에탄올은 메탄올과 증류수의 중간 온도에서 그 역할을 하는 것이며, 부동액은 동절기에 증류수의 결빙을 방지하는 역할을 한다.The vapor-phase diffusion-type heat medium is composed of distilled water, methanol, ethanol and an antifreeze. The methanol has the lowest boiling point and acts as a heat medium at low temperatures. The distilled water has a high boiling point, Ethanol acts at the middle temperature between methanol and distilled water, and antifreeze acts to prevent freezing of distilled water in winter.
이러한 기화 확산형 열매체는 기화가 신속하게 이루어져 복사열의 흡수가 효율적으로 이루어지도록 한 것이다.Such a vaporization-diffusion-type heating medium is vaporized rapidly, so that absorption of radiant heat is efficiently performed.
상기 슈퍼캐패시터부(SCP)에 사용자가 설정 및 설계한 전압에 대응하며 유지하기 위해, 제너다이오드를 슈퍼캐패시터부와 병렬로 연결하는 것을 특징으로 한다. And the zener diode is connected in parallel with the supercapacitor unit in order to maintain and correspond to the voltage set and designed by the user in the supercapacitor unit (SCP).
이는 다수의 슈퍼캐패시터부의 과충전 현상을 방지하여 소손을 방지하기 위한 용도로 제너다이오드를 활용한다.This utilizes a zener diode for preventing overcharging of many super capacitor parts to prevent burn-out.
신재생에너지원으로부터 발전된 전력이 DC/DC 컨버터로부터 전력 저장 장치로 충전될 경우 대부분은 처음부터 안정한 전압이나 전류로 들어오는 것이 아니라 DC/DC 컨버터의 제어 방식에 따라 일정한 전압 전류로 들오오기까지는 짧으나마 시간이 걸리기 마련이다.When the electric power generated from the renewable energy source is charged from the DC / DC converter to the electric power storage device, most of the electric current does not come from the stable voltage or current from the beginning, but it is short until the constant voltage current comes out according to the control method of the DC / It will take time.
이때 슈퍼캐패시터부는 보조적 전력충전장치로서 기능하여 충전단계 초입에 들어오는 전류에 의해 충전하므로써, 리튬이온 전지가 충전되는 횟수를 줄여, 항시 일정한 충전 전압 내지 충전 전류에 도달할 경우에만 충전토록 하고, 또한 슈퍼캐패시터부에 의해 충전된 전력을 신재생에너지원으로부터 충전이 되지 않는 시간에 방전하여 리튬이온전지에 충전토록 하는 것에 본 발명의 목적이 있다.At this time, the supercapacitor unit functions as an auxiliary power charging device, and charges the lithium ion battery by the current supplied at the beginning of the charging step, thereby reducing the number of times the lithium ion battery is charged so as to be charged only when the constant charging voltage or charging current is constantly reached. It is an object of the present invention to discharge the electric power charged by the capacitor unit from a new and renewable energy source at a time not to be charged and charge the lithium ion battery.
본 발명에 따르면 리튬전지 배터리를 신재생에너지의 불안정한 전력에 대해서는 다른 보조적인 저장장치에 저장하도록 하는 한편, 일정하면서 안정한 전력에 대해서는 리튬전지 배터리가 이를 충전하도록 하여 리튬전지의 수명을 유지시키도록 하여 배터리의 교체 시기를 늦추게 하여 BESS의 유지비를 저감할 수 있도록 한다.According to the present invention, the unstable power of the renewable energy is stored in another auxiliary storage device of the lithium battery battery, while the lithium battery battery is charged for the constant and stable power to maintain the life of the lithium battery It is possible to reduce the maintenance cost of the BESS by delaying the replacement time of the battery.
상기 슈퍼 캐패시터부에 저장된 에너지는 잉여전력으로 활용될 수 있다. The energy stored in the supercapacitor may be utilized as surplus power.
보조적 전력저장장치로 슈퍼 캐패시터를 활용할 수 있도록 하여, 교체시 충방전 횟수에 따라 배터리의 내구연한이 결정되는 여타 배터리를 교체하여 활용할 수 있도록 한다. 이는 이미 기설치된 배터리에 대해 이를 교체할 경우 효과가 있다.The super capacitor can be utilized as an auxiliary power storage device, and other batteries whose lifetime is determined according to the number of times of charging and discharging can be replaced and utilized. This is effective if you replace the battery already installed.
손실되는 전력이 없을 뿐만 아니라 리튬이온전지의 충방전 횟수를 줄여 리튬이온전지의 수명을 유지 내지 연장하는 효력이 발생하게 되는 것이다.There is no power to be lost, and the number of charging and discharging of the lithium ion battery is reduced, so that the lifetime of the lithium ion battery is maintained or extended.
본 발명에 따르면 에너지 자립형 도서지역에 적용되는 ESS에 포함되는 배터리를 저장하는 실내공간에 상용전력을 이용하지 않고 신재생에너지를 활용하여 전력을 공급하는 에너지 자립형 냉난방 시스템을 제공하여 진정한 에너지 자립형 마이크로 그리드 시스템을 운용할 수 있게 한다.According to the present invention, an energy-independent cooling / heating system for supplying power by utilizing renewable energy without using commercial power is provided in an indoor space for storing a battery included in an ESS applied to an energy- Thereby enabling the system to operate.
상기 자립형 냉난방 시스템은 저온 및 고온으로부터 비롯되는 배터리의 성능 및 수명 저하를 방지하여 최적의 퍼포먼스를 가지도록 한다.The stand-alone type air conditioning and heating system prevents the performance and life span of the battery resulting from low temperature and high temperature from deteriorating, thereby achieving optimal performance.
생산되는 전력은 신재생에너지로부터 발생되는 것이므로 친환경적이며, 또한 스스로 냉난방이 제어되는 것이므로 관리비용을 저감할 수 있는 장점이 있다.Since the generated electricity is generated from renewable energy, it is eco-friendly, and since the heating and cooling is controlled by itself, there is an advantage that the management cost can be reduced.
100 : 외부 전력 공급 시스템 110 : 태양광 발전 셀
120 : DC/DC 컨버터 130 : 제어부
BP : 리튬전지 배터리부
PCS : 전력변환장치 SCP : 슈퍼캐패시터부
LOAD : 부하
D1, D2 : 다이오드 1, 다이오드 2 L1, L2 : 인덕터 1, 인덕터 2
C1, C2 : 콘덴서 1, 콘덴서 2
T1 - T3 : 스위칭 소자 1 내지 3
DT1 - DT4 : 공진스위칭 소자 1 내지 4
BT1, BT2 : 벅부스트 스위칭 소자 1, 2
200 : 냉난방 시스템 210 : 태양열 집열 장치
220 : 사방밸브 230 : 실외 열교환기
240a, 240b : 팽창밸브 250a, 250b : 체크밸브
260 : 실내 열교환기 270 : DC 펌프
280 : 배터리 저장 컨테이너100: external power supply system 110: solar power generation cell
120: DC / DC converter 130:
BP: Lithium battery battery part
PCS: power conversion device SCP: super capacitor part
LOAD: Load
D1, D2: Diode 1, Diode 2 L1, L2: Inductor 1, Inductor 2
C1, C2: Capacitor 1, Capacitor 2
T1 - T3: switching elements 1 to 3
DT1 - DT4: Resonant switching elements 1 to 4
BT1, BT2: Buck-boost switching device 1, 2
200: heating / cooling system 210: solar collector
220: Four-way valve 230: Outdoor heat exchanger
240a and 240b:
260: indoor heat exchanger 270: DC pump
280: Battery storage container
Claims (7)
상기 외부 전력 공급 시스템은 태양광 발전 셀, 상기 태양광 발전 셀로부터 발전되는 에너지를 전력 저장 장치에 대응되는 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 전달되는 전력을 저장하는 리튬전지 배터리부, 상기 리튬전지 배터리부로부터 냉난방 시스템의 부하에 대응하는 전압으로 변환하여 냉난방 시스템의 부하에 에너지를 공급하는 전력변환장치, 제어부 및 슈퍼캐패시터가 직병렬로 연결된 슈퍼캐패시터부로 구성되되,
상기 DC/DC 컨버터의 양극단자와 리튬전지 배터리부 양극단자 사이에 리튬전지 배터리부 양극단자 방향으로 도통되도록 다이오드 2와 스위칭소자 3이 직렬로 연결되며, 슈퍼캐패시터부의 양극단자로부터 음극단자로 도통이 되는 방향으로 벅부스트스위칭 소자 1 및 벅부스트스위칭 소자 2가 순서대로 슈퍼캐패시터부와 병렬 연결되되, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1 및 벅부스트 스위칭 소자 2의 접점과 상기 벅부스트 스위칭 소자 2의 소스(Source)부 사이에 인덕터 2 및 콘덴서 2가 병렬로 연결되며, 상기 콘덴서 2의 단자 사이를 순서대로 직렬연결되어 있는 공진스위칭 소자 1 내지 4가 병렬로 연결되며, 상기 공진스위칭 소자 1과 2의 접점과 공진스위칭 소자 3과 4의 접점 사이에 인덕터 1과 콘덴서 1이 순서대로 연결되며,
상기 DC/DC 컨버터의 양극단자로부터 상기 공진스위칭 소자 2 및 공진스위칭 소자 3 사이의 접점 사이에 다이오드 1, 스위칭 소자 1이 직렬로 차례대로 연결되며, 상기 스위칭 소자 1과 상기 공진스위칭 소자 2 및 공진스위칭 소자 3의 접점과 상기 리튬전지 배터리부로 전류가 도통되도록 스위칭 소자 2가 배치되며,
상기 벅부스트스위칭 소자 1 및 벅부스트스위칭 소자 2, 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4는 모두 환류 다이오드를 갖춘 FET 소자를 사용하며,
상기 제어부는 슈퍼 캐피시터부의 전압, 리튬이온 배터리부의 전압 및 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 검출하되, 상기 DC/DC 컨버터로부터 출력 전류가 검출될 경우 슈퍼캐패시터부를 보조적으로 우선 충전한 후에 리튬이온 배터리부를 충전하고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전류가 검출되지 않고, 슈퍼캐패시터부의 전압이 리튬이온 배터리부의 전압보다 높은 경우, 슈퍼캐패시터부로부터 리튬이온 배터리부로 충전하도록 스위칭 소자 1 내지 3에 대해서는 온/오프 게이팅 신호를 송출하고, 상기 벅부스트 스위칭 소자 1 및 2, 상기 공진스위칭 소자 1 내지 4에 대해서는 PWM 게이팅 신호를 송출하며,
상기 냉난방 시스템은 배터리가 저장되는 배터리 저장 컨테이너의 실내 공간을 냉난방하는 시스템으로서, 태양광에 의해 저온 저압의 열매체를 고온고압의 기체로 전환하여 토출하는 태양열 집열 장치, 상기 태양열 집열 장치와 냉내 배관된 사방변 입구와 냉방과 난방에 따라 각각 실외 열교환기와 실내 열교환기와 냉매 배관 연결되는 사방변 출구 a, b, c로 이뤄진 사방밸브, 실외공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실외로 방출하는 실외기팬이 구비된 실외 열교환기, 실내 공기를 흡입하여 열 교환후에 다시 실내로 방출시키는 실내팬을 구비한 실내 열교환기, 상기 실내 열교환기와 실외 열교환기 사이에 냉매 배관 연결된 팽창밸브 및 체크밸브 및 상기 태양열 집열 장치와 사방 밸브 사이에 설치되어 열매체를 강제 순환시키는 DC 펌프로 구성되며,
상기 외부 전력 공급 시스템의 제어방법은 배터리 충전모드, 부하 전력 공급모드, 슈퍼캐패시터부 충전모드 및 슈퍼캐패시터부 방전모드로 구성되며,
배터리 충전 모드, 부하 전력 공급 모드, 슈퍼캐패시터부 충전 모드, 슈퍼캐패시터부 방전 모드로 구성되되,
상기 배터리 충전 모드는 스위칭 소자 3이 온 되면서 작동되고,
상기 슈퍼캐패시터부 충전 모드는 스위칭 소자 1이 온 되고, 공진스위칭 소자 3 및 4가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 3과 벅부스트 스위칭 소자 2가 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 슈퍼캐패시터부의 정격전압에 도달하면 종료되며,
상기 슈퍼캐패시터부 방전 모드는 스위칭 소자 2가 온 되고, 공진스위칭 소자 1 및 2가 제어부로부터 송출되는 PWM 신호에 의해 교대로 온오프 스위칭되되, 공진스위칭 소자 1과 벅부스트 스위칭 소자 1이 동기화되어 스위칭되면서 시작되고, 리튬전지 배터리부가 충전 완료되거나 슈퍼캐패시터부의 정격전압의 1/5 미만이 되는 경우 종료되며,
상기 외부 전력 공급 시스템에 의해 상기 냉난방 시스템이 냉난방 작동함에 필요한 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템.In an air-conditioning system operated by an external power supply system,
The external power supply system includes a solar cell, a DC / DC converter for converting energy generated from the solar cell into a voltage corresponding to the power storage device, a lithium battery A power converter for converting a voltage from the lithium battery unit to a voltage corresponding to a load of the cooling / heating system and supplying energy to a load of the cooling / heating system, a control unit, and a supercapacitor unit connected in series and in parallel,
A diode 2 and a switching device 3 are connected in series between the positive terminal of the DC / DC converter and the positive terminal of the lithium battery cell to be in the direction of the positive terminal of the lithium battery cell, and the positive terminal of the DC / The buck-boost switching device 1 and the buck-boost switching device 2 are connected in parallel to the supercapacitor part in order, and the contacts of the buck-boost switching device 1 and the buck-boost switching device 2 and the source of the buck- Resonator switching elements 1 to 4 connected in series between the terminals of the capacitor 2 in series are connected in parallel, and between the contacts of the resonance switching elements 1 and 2 The inductor 1 and the capacitor 1 are connected in order between the contacts of the resonance switching elements 3 and 4,
A diode 1 and a switching device 1 are connected in series between the positive terminal of the DC / DC converter and the contact between the resonance switching device 2 and the resonance switching device 3, and the switching device 1, the resonance switching device 2, The switching element 2 is disposed so that current is conducted to the contact of the switching element 3 and the lithium battery cell portion,
The buck-boost switching device 1 and the buck-boost switching device 2, and the resonance switching devices 1 to 4 all use an FET device having a reflux diode,
The control unit detects the voltage of the supercapiturer unit, the voltage of the lithium ion battery unit, and the output current of the DC / DC converter. When the output current is detected from the DC / DC converter, the control unit firstly charges the supercapacitor unit, When the output current of the DC / DC converter is not detected and the voltage of the supercapacitor portion is higher than the voltage of the lithium ion battery portion, the switching elements 1 to 3 are turned on / off so as to be charged from the supercapacitor portion to the lithium ion battery portion. Off gating signal, sends out a PWM gating signal to the buck-boost switching elements 1 and 2 and the resonant switching elements 1 to 4,
The cooling / heating system is a system for cooling / heating an indoor space of a battery storage container in which a battery is stored. The system includes a solar heat collection device for converting a low-temperature low-pressure heat medium into a high- A four-way valve consisting of four sides a, b and c connected to the outdoor heat exchanger, the indoor heat exchanger and the refrigerant pipe according to cooling and heating respectively, and an outdoor fan for sucking outdoor air and discharging it to the outside after heat exchange An indoor heat exchanger having an outdoor heat exchanger for sucking room air and an indoor fan for sucking indoor air and discharging the indoor air to the room after heat exchange, an expansion valve and a check valve connected between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger, And a DC pump installed between the four-way valves for forcedly circulating the heat medium,
The control method of the external power supply system includes a battery charging mode, a load power supply mode, a super capacitor charging mode and a super capacitor discharge mode,
A battery charging mode, a load power supply mode, a super capacitor secondary battery charging mode, and a super capacitor partial discharge mode,
The battery charging mode is activated when the switching element 3 is turned on,
The resonant switching element 3 and the resonant switching element 3 are alternately turned on and off by a PWM signal transmitted from the control unit. The resonant switching element 3 and the buck-boost switching element 2 are synchronized with each other, And is terminated when the rated voltage of the supercapacitor section is reached,
In the super capacitor discharge mode, the switching element 2 is turned on and the resonance switching elements 1 and 2 are alternately turned on and off by a PWM signal sent from the controller. The resonance switching element 1 and the buck- And ends when the lithium battery is fully charged or less than one fifth of the rated voltage of the supercapacitor,
Wherein the external power supply system supplies power required for the cooling / heating operation of the cooling / heating system to the life and performance of the battery.
상기 냉난방 시스템이 냉방으로 작동하는 경우에는
상기 태양열 집열 장치는 사방 밸브의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 c, 사방변 출구 a 및 b가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브의 사방변 출구 c는 실외 열교환기의 인입구와 냉매 배관으로 연결되며, 상기 실외 열교환기의 인출구와 냉동 팽창 밸브가 냉매 배관되며, 상기 냉동 팽창 밸브 인출구와 냉동 체크 밸브와 냉매 배관되며, 상기 냉동 체크 밸브와 실내 열교환기의 인입구와 냉매 배관되며 상기 실내 열교환기의 인출구와 사방 밸브의 사방변 출구 a가 냉배 배관 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치 인입구에 연결되어 열매체가 DC 펌프에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너를 냉방하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템.The method according to claim 1,
When the cooling / heating system operates in the cooling mode
The solar heat collecting device is connected to a four-way valve of a four-way valve by a refrigerant pipe, a four-way valve opening and a four-way valve opening c, The outlet of the outdoor heat exchanger and the refrigerant pipe are connected to the inlet of the outdoor heat exchanger and the refrigerant pipe, and the outlet of the refrigerant expansion valve and the refrigerant check valve are connected to the refrigerant pipe, And is connected to the solar heat collecting device inlet port for forced circulation of the heat medium to the DC pump to cool the battery storage container. Stand-alone cooling and heating system to complement battery life and performance.
상기 냉난방 시스템이 난방으로 작동하는 경우에는
상기 태양열 집열 장치는 사방 밸브의 사방변 입구와 냉매 배관으로 연결되며, 사방변 입구 및 사방변 출구 a, 사방변 출구 b 및 c가 절환 연결되고, 상기 사방 밸브의 사방변 출구 a는 실내 열교환기의 인입구와 냉매 배관되며, 상기 실내 열 교환기의 인출구는 난방 팽창 밸브와 냉매 배관되며, 상기 팽창밸브는 난방 체크 밸브와 연결되며, 상기 체크 밸브는 실외 열교환기의 인입구와 연결되며, 상기 실외 열교환기의 인출구는 사방 밸브의 사방변 출구 c에 연결되며 사방변 출구 b는 태양열 집열 장치의 인입구와 연결되어 열매체가 DC 펌프에 강제 순환되어 배터리 저장 컨테이너를 난방하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템.The method according to claim 1,
When the heating / cooling system operates as heating
The solar heat collecting device is connected to a four-way valve of a four-way valve by a refrigerant pipe, and a four-way valve opening and a four-way valve opening a and four-way valve opening b and c are switched and connected, And the outlet of the indoor heat exchanger is connected to a heating expansion valve and a refrigerant pipe, the expansion valve is connected to a heating check valve, the check valve is connected to an inlet of the outdoor heat exchanger, and the outdoor heat exchanger Is connected to the four-way outlet port (c) of the four-way valve, and the four-way outlet port (b) is connected to the inlet port of the solar heat collecting device to forcibly circulate the heat medium to the DC pump to heat the battery storage container. Stand-alone type air-conditioning system to supplement.
상기 운전방법은 냉방 운전 모드를 포함하고,
상기 냉방 운전 모드는
상기 태양열 집열 장치로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계;
토출된 열매체가 실외 열교환기에서 실외 공기와 열교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계;
응축된 열매체가 냉방 팽창밸브 통과하면서 감압되는 단계;
감압된 열매체가 실내 열교환기에서 실내 공기와 열 교환후 기체상태로 변환되는 단계; 및
저온 저압의 열매체가 상기 태양열 집열 장치로 흡입되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자립형 냉난방 시스템의 운전방법.A method of operating a self-contained air-conditioning system according to claim 2,
Wherein the operation method includes a cooling operation mode,
The cooling operation mode
Discharging a heating medium at a high temperature and a high pressure from the solar heat collecting device;
Exchanging the discharged heat medium with the outdoor air in the outdoor heat exchanger and condensing the heat medium into a liquid heat medium;
The condensed heat medium is decompressed while passing through the cooling expansion valve;
Converting the decompressed heating medium into a gaseous state after heat exchange with indoor air in an indoor heat exchanger; And
And a low-temperature and low-pressure heating medium is sucked into the solar heat collection apparatus.
상기 운전방법은 난방 운전 모드를 포함하고,
상기 난방 운전 모드는
상기 태양열 집열 장치로부터 고온 고압의 열매체를 토출하는 단계;
토출된 열매체가 실내 열교환기에서 실내공기와 열 교환하여 액상의 열매체로 응축하는 단계;
응축된 냉매가 난방 팽창밸브를 통과하여 감압되는 단계;
감압된 열매체가 실외 열교환기에서 실외공기와 열 교환하여 액상에서 기체 상태로 변환되는 단계; 및
기체 상태의 열매체가 태양열 집열 장치로 흡입되는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자립형 냉난방 시스템의 운전방법.A method of operating a self-contained air-conditioning system according to claim 3,
Wherein the operating method includes a heating operation mode,
The heating operation mode
Discharging a heating medium at a high temperature and a high pressure from the solar heat collecting device;
The discharged heat medium is heat-exchanged with indoor air in an indoor heat exchanger to condense into a liquid heat medium;
The condensed refrigerant passing through the heat expansion valve is depressurized;
Exchanging heat with the outdoor air in the outdoor heat exchanger so as to convert the liquid into the gaseous state; And
And a step of sucking the gaseous heat medium into the solar heat collecting device.
상기 열매체는 기화 확산형 열매체인 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the heating medium is a vaporization diffusion type heating medium.
슈퍼캐패시터부에 사용자가 설정 및 설계한 전압에 대응하며 유지하기 위해, 제너다이오드를 슈퍼캐패시터부와 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 및 성능을 보완하기 위한 자립형 냉난방 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the Zener diode is connected in parallel with the super capacitor unit in order to keep the super capacitor unit in correspondence with the voltage set and designed by the user.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180063731A KR101889699B1 (en) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | Independent-Typed Heating and Cooling System To Complement The Life and Performance Of Battery |
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| KR1020180063731A KR101889699B1 (en) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | Independent-Typed Heating and Cooling System To Complement The Life and Performance Of Battery |
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| KR101889699B1 true KR101889699B1 (en) | 2018-08-20 |
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| KR (1) | KR101889699B1 (en) |
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|---|---|---|---|---|
| CN114670713A (en) * | 2022-04-22 | 2022-06-28 | 应雪汽车科技(常熟)有限公司 | Battery thermal management system for energy storage |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090081894A (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack |
| KR20130082240A (en) * | 2012-01-11 | 2013-07-19 | 김선근 | Control device for charging and discharging of super capacitor and rechargeable battery |
| KR20140040612A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Temperature controlling system of battery and energy storage system using the same and controlling method thereof |
-
2018
- 2018-06-01 KR KR1020180063731A patent/KR101889699B1/en active IP Right Grant
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