KR102278937B1 - 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ess 운영시스템 - Google Patents

배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ess 운영시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 관한 것으로 ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하도록 하기 위해, 전력충전 및 공급부(10)로부터 교류전력을 공급 받아 직류전력으로 변환하여 전기자동차 내의 다수 작동부(20) 마다에 공급전달하는 전력변환기(30); 상기 전력변환기(30)를 거쳐 제1전력이동선(71)을 통해 직류전력을 공급받는 다수 작동부(20)의 회전구동에너지에 의해 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력이 계속적으로 충전되고, 상기 전력변환기(30)에서 제1전력이동선(71)과 분배된 제2전력이동선(81)을 통해 직류전력을 공급받아 유휴전력을 저장해 두고, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 과부하시 유휴전력을 일부 작동부(20)에 공급전달하는 유휴전력저장부(40); 상기 전력충전 및 공급부(10)의 제1전력이동선(71) 상에는 작동부(20)로 전달되는 직류전력의 공급 과부하를 감지하는 제1감지센서(72)가 구비되고, 상기 제1감지센서(72)의 과부하 감지 신호 유뮤에 따라 유휴전력저장부(40)의 유휴전력 공급라인을 개폐 제어하는 전자밸브(74); 상기 전력충전 및 공급부(10), 전력변환기(30), 유휴전력저장부(40) 및 전자밸브(74)에 연결되어 전체 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템{ESS operation system based on storage battery of electric vehicle that can prevent battery discharge}
본 발명은 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하도록 한 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 관한 것이다.
일반적으로 ESS(Energy storage system)는 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것을 말한다. 이에 쓰이는 장치를 축압기라 하고, 더 넓은 범위의 시스템 전체를 에너지 저장 시스템(ESS)라고 한다. 일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 한다.
ESS는 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 운영이 가능하며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하평준화(Load Leveling), 비상전원 등의 기능으로 사용된다. 또한, ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 저장하고 필요할 때 공급함으로써 에너지 이용효율 향상, 신·재생에너지 활용도 제고 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.
상기한 에너지 저장시스템(ESS; Energy Storage System)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이 에너지 저장시스템은 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해주는 시스템으로, 현재의 발전시스템을 최대한 효율적으로 활용하기 위한 방안으로 급속히 부각되고 있다.
그러나, 종래의 배터리 충전시스템은 상용전원 만을 사용하여 전기자동차의 배터리를 충전하는 시스템이라서 전력원을 이용하는 에너지를 재생하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
등록특허 제10-1901797호
이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하도록 한 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.
위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 전력충전 및 공급부(10)로부터 교류전력을 공급 받아 직류전력으로 변환하여 전기자동차 내의 다수 작동부(20) 마다에 공급전달하는 전력변환기(30); 상기 전력변환기(30)를 거쳐 제1전력이동선(71)을 통해 직류전력을 공급받는 다수 작동부(20)의 회전구동에너지에 의해 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력이 계속적으로 충전되되 직류전력을 교류전력으로 변환하여 충전하고, 상기 전력변환기(30)에서 제1전력이동선(71)과 분배된 제2전력이동선(81)을 통해 직류전력을 공급받아 유휴전력을 저장해 두고, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 30％ 이하가 되면 유휴전력을 일부 작동부(20)에 공급전달하는 유휴전력저장부(40); 상기 전력충전 및 공급부(10) 내에는 전력저장량을 감지하는 제2감지센서(82)가 구비되고, 상기 제2감지센서(82)의 최소안전치 감지 신호 유뮤에 따라 유휴전력저장부(40)의 유휴전력 공급라인을 개폐 제어하는 전자밸브(74); 상기 전력충전 및 공급부(10), 전력변환기(30), 유휴전력저장부(40) 및 전자밸브(74)에 연결되어 전체 작동을 제어하는 컨트롤러(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 있어서, 상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 20％ 이하가 되면 이를 유휴전력저장부(40) 내에 구비된 제3감지센서(42)에서 컨트롤러로 신호를 전달하여 전력변환기(30)와 연결된 제2전력이동선(81)을 통해 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 실시되도록 구성되고, 상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이하가 되고 난 후 24시간이 지나게 되면, 상기 24시간 후의 전력변환기(30)의 가동 시 작동부(20) 및 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 동시에 이루어지도록 구성되며, 상기 전력충전 및 공급부(10) 및 전력변환기(30)의 작동 정지상태에서 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이상일 시, 상기 유휴전력저장부(40)를 통해 전기자동차 내의 소량전력사용부의 소비전력이 연결 공급되도록 함을 기술적 특징으로 한다.
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삭제
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상기한 본 발명에 의하면 ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하도록 하는 등의 효과가 있다.
도 1 및 도 3는 본 발명에 의한 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템의 공정 예시도
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하도록 한 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 관한 것으로서 도 1 및 도 3을 참조하여 보면 전력충전 및 공급부(10), 작동부(20), 전력변환기(30), 유효전력저장부(40) 및 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.
본 발명을 구현하기 위한 전력충전 및 공급부(10)는 전기자동차 내에서 전력이 소모되는 다수의 작동부(20) 마다에 전력을 공급하기 위한 것이며, 전력충전 및 공급부(10)로부터 교류전력을 공급 받아 직류전력으로 변환하여 전기자동차 내의 다수 작동부(20) 마다에 공급전달하는 전력변환기(30)가 구비된다.
이때, 상기 전력변환기(30)를 거쳐 제1전력이동선(71)을 통해 직류전력을 공급받는 다수 작동부(20)의 회전구동에너지에 의해 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력이 계속적으로 충전되되 직류전력을 교류전력으로 변환하여 충전되며, 그 충전방식은 통상의 전력변환기를 구비하여 변환시켜 충전되도록 구비된다.
한편, 상기 전력변환기(30)에서 제1전력이동선(71)과 분배된 제2전력이동선(81)을 통해 직류전력을 공급받아 유휴전력을 저장해 두고, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 과부하시 유휴전력을 일부 작동부(20)에 공급전달하는 유휴전력저장부(40)가 구비된다.
이때, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 제1전력이동선(71) 상에는 작동부(20)로 전달되는 직류전력의 공급 과부하를 감지하는 제1감지센서(72)가 구비되고, 상기 제1감지센서(72)의 과부하 감지 신호 유뮤에 따라 유휴전력저장부(40)의 유휴전력 공급라인을 개폐 제어하는 전자밸브(74)가 구비되며, 상기 전력충전 및 공급부(10), 전력변환기(30), 유휴전력저장부(40) 및 전자밸브(74)에 연결되어 전체 작동을 제어하는 컨트롤러가 구비된다.
본 발명은 다른 실시예로서, 전력충전 및 공급부(10)로부터 교류전력을 공급 받아 직류전력으로 변환하여 전기자동차 내의 다수 작동부(20) 마다에 공급전달하는 전력변환기(30); 상기 전력변환기(30)를 거쳐 제1전력이동선(71)을 통해 직류전력을 공급받는 다수 작동부(20)의 회전구동에너지에 의해 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력이 계속적으로 충전되되, 직류전력을 교류전력으로 변환하여 충전되고, 상기 전력변환기(30)에서 제1전력이동선(71)과 분배된 제2전력이동선(81)을 통해 직류전력을 공급받아 유휴전력을 저장해 두고, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 30％ 이하가 되면 유휴전력을 일부 작동부(20)에 공급전달하는 유휴전력저장부(40); 상기 전력충전 및 공급부(10) 내에는 전력저장량을 감지하는 제2감지센서(82)가 구비되고, 상기 제2감지센서(82)의 최소안전치 감지 신호 유뮤에 따라 유휴전력저장부(40)의 유휴전력 공급라인을 개폐 제어하는 전자밸브(74); 상기 전력충전 및 공급부(10), 전력변환기(30), 유휴전력저장부(40) 및 전자밸브(74)에 연결되어 전체 작동을 제어하는 컨트롤러(50);를 포함하여 이루어지게 구성할 수 있다.
상기한 본 발명의 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템의 작동 설명을 실시예를 들어 설명하면 하기와 같다.
먼저, 작동 일실시예로서 상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 20％ 이하가 되면 이를 유휴전력저장부(40) 내에 구비된 제3감지센서(42)에서 컨트롤러로 신호를 전달하여 전력변환기(30)와 연결된 제2전력이동선(81)을 통해 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 실시되도록 구성한다.
작동의 다른 실시예로서 상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이하가 되고 난 후 24시간이 지나게 되면, 상기 24시간 후의 전력변환기(30)의 가동 시 작동부(20) 및 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 동시에 이루어지도록 한다.
작동의 또 다른 실시예로서 상기 전력충전 및 공급부(10) 및 전력변환기(30)의 작동 정지상태에서 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이상일 시, 상기 유휴전력저장부(40)를 통해 전기자동차 내의 소량전력사용부의 소비전력이 연결 공급되도록 한다.
상술된 본 발명의 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 의하면 ESS로 유휴전력을 저장하여 과부하 시에 저장된 유휴전력의 에너지를 사용토록 함으로써 부하 평준하를 통해 전력계통의 운영 최적화를 도모하고, 또한 예비전력을 충분히 확보할 수 있어 배터리의 방전을 예방함으로써 전기자동차의 안정적인 운행이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 전력 충전 및 공급부 20 : 작동부
30 : 전력변환기 40 : 유휴전력저장부
71 : 제1전력이동선 72 : 제1감지센서
81 : 제2전력이동선 82 : 제2감지센서

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 전력충전 및 공급부(10)로부터 교류전력을 공급 받아 직류전력으로 변환하여 전기자동차 내의 다수 작동부(20) 마다에 공급전달하는 전력변환기(30); 상기 전력변환기(30)를 거쳐 제1전력이동선(71)을 통해 직류전력을 공급받는 다수 작동부(20)의 회전구동에너지에 의해 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력이 계속적으로 충전되되 직류전력을 교류전력으로 변환하여 충전하고, 상기 전력변환기(30)에서 제1전력이동선(71)과 분배된 제2전력이동선(81)을 통해 직류전력을 공급받아 유휴전력을 저장해 두고, 상기 전력충전 및 공급부(10)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 30％ 이하가 되면 유휴전력을 일부 작동부(20)에 공급전달하는 유휴전력저장부(40); 상기 전력충전 및 공급부(10) 내에는 전력저장량을 감지하는 제2감지센서(82)가 구비되고, 상기 제2감지센서(82)의 최소안전치 감지 신호 유뮤에 따라 유휴전력저장부(40)의 유휴전력 공급라인을 개폐 제어하는 전자밸브(74); 상기 전력충전 및 공급부(10), 전력변환기(30), 유휴전력저장부(40) 및 전자밸브(74)에 연결되어 전체 작동을 제어하는 컨트롤러(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템에 있어서,
    상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 최소안전치로 설정된 20％ 이하가 되면 이를 유휴전력저장부(40) 내에 구비된 제3감지센서(42)에서 컨트롤러로 신호를 전달하여 전력변환기(30)와 연결된 제2전력이동선(81)을 통해 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 실시되도록 구성되고,
    상기 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이하가 되고 난 후 24시간이 지나게 되면, 상기 24시간 후의 전력변환기(30)의 가동 시 작동부(20) 및 유휴전력저장부(40)로의 직류전력 공급이 동시에 이루어지도록 구성되며,
    상기 전력충전 및 공급부(10) 및 전력변환기(30)의 작동 정지상태에서 유휴전력저장부(40)의 전력저장량이 안정유지치로 설정된 70％ 이상일 시, 상기 유휴전력저장부(40)를 통해 전기자동차 내의 소량전력사용부의 소비전력이 연결 공급되도록 함을 특징으로 하는 배터리 방전을 예방할 수 있는 전기자동차의 축전지를 기반으로 하는 ESS 운영시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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