KR102311062B1 - Device for providing backup power of advanced metering infrastructure system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 지능형 전력계량 인프라 시스템에서 사용되는 백업 전원 공급 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 AC 상용 전원이 공급되지 않는 정전 상태에서도 배터리로부터 백업 전원 기능을 포함한 배터리 관리 시스템을 이용하여 부하시설의 전원을 공급하거나 차단할 수 있는 백업 전원 공급 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a backup power supply device used in an intelligent power metering infrastructure system, and more specifically, using a battery management system including a backup power function from a battery even in a blackout state where AC commercial power is not supplied. It relates to a backup power supply that can supply or cut off power to a load facility.
지능형 전력 계량 인프라 시스템(AMI(Advanced Metering Infrastructure) System)은 에너지를 소비하는 수용가에 설치된 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 등 각종 계량기의 사용량을 원격에서 검침하는 한편, 해당 정보를 상위 시스템에서 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가로 제공하는 양방항 통신 인프라를 장치를 의미한다. The intelligent power metering infrastructure system (AMI (Advanced Metering Infrastructure) System) remotely reads the usage of various meters installed in consumers who consume energy, such as electricity, gas, water, hot water, and heat, while automatically reading the information from the upper system. It refers to a device for a two-way communication infrastructure that collects, analyzes, and processes data and provides it back to consumers.
이와 같은 통상의 AMI 시스템에서는 수용가 측에 설치된 전자식 전력량계의 사용량을 AMI용 슬레이브 모뎀과 마스터 모뎀을 이용하여 데이터 집중 장치(Data Concentration Unit: DCU)에서 수집한 후 AMI 서버로 전송하게 된다.In such a typical AMI system, the amount of usage of the electronic watt-hour meter installed on the consumer side is collected from a data concentration unit (DCU) using a slave modem and a master modem for AMI, and then transmitted to the AMI server.
이러한 (DCU는 정전 발생 시 각 소자의 파손이나, 저장된 데이터의 손실이 발생하여 전력정보 및 파일관리가 정상적으로 작동하지 않게 된다.In such a case (DCU, power information and file management do not work normally due to damage to each element or loss of stored data when power failure occurs.
이를 위해, 기존 시스템에서는 정전 발생 시 배터리와 배터리 관리 시스템을 설치하고, 배터리 관리 시스템은 저온에서 내부 발열을 위해 발열 히터를 사용하였으나, 이는 장치의 전반적인 부피를 증가시키며, 전력 사용 시 샐 밸런싱에 대한 문제를 일으킬 수 있는 요인이 된다.To this end, in the existing system, a battery and a battery management system are installed in the event of a power outage, and the battery management system uses a heating heater for internal heat generation at low temperatures, but this increases the overall volume of the device and prevents cell balancing when using power. factor that can cause problems.
본 발명의 실시예는, 영하의 저온에서 정전이 발생하더라도 샐 밸런싱 회로를 강제로 동작시켜 발생되는 열을 이용하여 배터리의 온도를 0℃까지 상승시킴으로써 정상적인 배터리 방전 동작이 가능하도록 하는 지능형 전력계량 인프라 시스템의 백업 전원 공급 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention is an intelligent power metering infrastructure that enables normal battery discharging operation by raising the temperature of the battery to 0°C using the heat generated by forcibly operating the cell balancing circuit even if a blackout occurs at a low temperature below zero. Provides a backup power supply for the system.
본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치는, 다수의 셀을 포함하는 배터리부; 부하설비에 공급되는 상용전원으로 상기 배터리부를 충전하고, 정전 발생 감지 시 상기 배터리부를 방전시켜 부하설비에 전원을 공급하고, 상기 배터리부의 온도가 미리 설정된 온도 이하 또는 셀 간 전압차가 미리 설정된 수치 이상일 때 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리부; 및 정전 발생 시 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버로 정전발생신호를 송출하는 통신부를 포함한다.A backup power supply of an AMI according to an embodiment of the present invention includes: a battery unit including a plurality of cells; When the battery unit is charged with commercial power supplied to the load facility, the battery unit is discharged when a power failure is detected to supply power to the load facility, and the temperature of the battery unit is below a preset temperature or when the voltage difference between cells is greater than or equal to a preset value a battery manager performing cell balancing; and a communication unit that transmits a power outage occurrence signal to an AMI (Advanced Metering Infrastructure) server when a power outage occurs.
또한, 상기 배터리 관리부는, 상용전원 또는 상기 배터리부로부터의 전원을 공급 받아 부하설비로 전달하는 릴레이 스위치부; 상용전원을 공급 받아 직류로 변환하기 위한 AC/DC 컨버터; 상기 배터리부로부터 공급되는 직류전원을 교류로 변환하여 상기 릴레이 스위치부를 전달하는 DC/AC 인버터; 상기 배터리부의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 배터리부의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부; 상기 배터리부의 셀 간 전압차를 측정하는 셀 전압차 측정부; 및 상기 AC/DC 컨버터를 통해 변환된 직류전원을 상기 배터리부에 충전시키고, 정전 발생 시 상기 배터리부의 직류전원을 상기 DC/AC 인버터를 통해 상기 릴레이 스위치부로 전달하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 측정 온도값이 미리 설정된 기준 온도값 이하이거나, 상기 셀 전압차 측정부의 측정 전압차가 미리 설정된 기준 전압차 이상이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하는 배터리 제어부를 포함할 수 있다.In addition, the battery management unit, a relay switch unit for receiving commercial power or power from the battery unit and transferring it to a load facility; AC/DC converter for receiving commercial power and converting it into direct current; a DC/AC inverter that converts the DC power supplied from the battery unit into AC and transmits the relay switch unit; a temperature sensor for measuring the temperature of the battery unit; a cell balancing circuit unit performing cell balancing of the battery unit; a cell voltage difference measuring unit measuring a voltage difference between cells of the battery unit; and charging the DC power converted through the AC/DC converter to the battery unit, and controlling the DC power of the battery unit to be transferred to the relay switch unit through the DC/AC inverter when a power failure occurs, and measuring the temperature sensor When the temperature value is equal to or less than a preset reference temperature value or when the voltage difference measured by the cell voltage difference measuring unit is equal to or greater than a preset reference voltage difference, a battery controller configured to control the cell balancing circuit unit to operate.
또한, 상기 배터리 제어부는, 미리 저장된 기간 동안 저온 모드로 동작하고 상기 저온 모드 동작 시, 상기 측정 온도값과 상기 기준 온도값을 비교하여 상기 측정 온도값이 상기 기준 온도값 이하이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하고, 상기 측정 온도값과 상기 기준 온도값을 비교하여 상기 측정 온도값이 상기 기준 온도값을 초과하면, 상기 셀 전압차 측정부가 동작하도록 제어하여 상기 측정 전압차를 획득하고, 획득된 상기 측정 전압차와 상기 기준 전압차를 비교하여 상기 측정 전압차가 상기 기준 전압차 이상이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하고, 상기 측정 전압차와 상기 기준 전압차를 비교하여 상기 측정 전압차가 상기 기준 전압차 미만이면, 미리 설정된 시간 이후 상기 저온 모드의 동작을 다시 시작할 수 있다.In addition, the battery control unit operates in a low-temperature mode for a pre-stored period and when the low-temperature mode operates, compares the measured temperature value with the reference temperature value, and when the measured temperature value is equal to or less than the reference temperature value, the cell balancing circuit unit is controlled to operate, and when the measured temperature value exceeds the reference temperature value by comparing the measured temperature value with the reference temperature value, the cell voltage difference measuring unit is controlled to operate to obtain and obtain the measured voltage difference The measured voltage difference is compared with the reference voltage difference, and when the measured voltage difference is greater than or equal to the reference voltage difference, the cell balancing circuit unit is controlled to operate, and the measured voltage difference is compared with the reference voltage difference If it is less than the reference voltage difference, the operation of the low temperature mode may be restarted after a preset time.
또한, 상기 셀 밸런싱 회로부는, 셀 밸런싱의 동작에 의해 발생되는 열을 이용하여 상기 배터리부를 승온시키도록 상기 배터리부의 내부에 설치될 수 있다.In addition, the cell balancing circuit unit may be installed inside the battery unit to increase the temperature of the battery unit using heat generated by the cell balancing operation.
또한, 상기 배터리부의 각 셀은 리튬인산철(LiFePO4) 이차전지를 포함할 수 있다.In addition, each cell of the battery unit may include a lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) secondary battery.
본 발명에 따르면, 영하의 저온에서 정전이 발생하더라도 샐 밸런싱 회로를 강제로 동작시켜 발생되는 열을 이용하여 배터리의 온도를 0℃까지 상승시킴으로써 정상적인 배터리 방전 동작이 가능하도록 하는 지능형 전력계량 인프라 시스템의 백업 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, an intelligent power metering infrastructure system that enables normal battery discharge operation by raising the temperature of the battery to 0°C using the heat generated by forcibly operating the cell balancing circuit even when a power failure occurs at a low temperature below zero. A backup power supply may be provided.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리부의 상세 구성과 연결 관계를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 측면 투시도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a backup power supply of an AMI according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a detailed configuration and connection relationship of a battery management unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation of a battery controller according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of the backup power supply of the AMI according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view of a backup power supply of an AMI according to an embodiment of the present invention.
6 is a side perspective view of a backup power supply of an AMI according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the embodiments of the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 전체 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리부의 상세 구성과 연결 관계를 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a backup power supply device of an AMI according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration and connection relationship of a battery management unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the battery controller according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 AMI 백업 전원 공급 장치(1000)는 배터리부(100), 배터리 관리부(200) 및 통신부(300) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the AMI backup
상기 배터리부(100)는 다수의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있으며, 각각의 배터리 셀(110)은 직렬 또는 병렬 또는 직/병렬 혼합 방식 등으로 AMI 백업 전원 공급을 위한 적합한 형태로 연결될 수 있다. The
상기 배터리 셀(110)은 리튬인산철(LiFePO4) 이차전지를 포함할 수 있다. 이러한 리튬인산철(LiFePO4) 이차전지는 전체 용량의 90%까지 방전 후에도 1,000회 이상 재충전이 가능하며, 기존 납산 배터리보다 3배 이상 수명이 길고 1,000회 이상 충·방전 후에도 기존 용량의 80% 이상 유지가 가능하다. 종래의 리튬 이온과 리튬 폴리머 배터리는 과충전 및 과방전 시 급격한 온도 상승과 폭발 현상이 발생할 수 있으나, 리튬인산철 배터리는 과방전 및 과충전 시 폭발하지 않고 내부적으로만 손상됨에 따라 비교적 안전하다는 장점이 있다. The
상기 배터리 관리부(200)는, 부하설비에 공급되는 상용전원으로 상기 배터리부를 충전하고, 정전 발생 감지 시 상기 배터리부를 방전시켜 부하설비에 전원을 공급하고, 상기 배터리부의 온도가 미리 설정된 온도 이하 또는 셀 간 전압차가 미리 설정된 수치 이상일 때 셀 밸런싱을 수행The
이를 위해 배터리 관리부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 릴레이 스위치부(210), AC/DC 컨버터(220), DC/AC 인버터(230), 온도 센서(240), 셀 밸런싱 회로부(250), 셀 전압차 측정부(260) 및 배터리 제어부(270) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.To this end, the
상기 릴레이 스위치부(210)는, 외부의 상용전원 또는 배터리부(100)로부터의 전원을 공급 받아 부하설비로 전달할 수 있다. 이러한 릴레이 스위치부(210)는 배터리 제어부(270)의 제1 제어신호에 따라 외부의 상용전원을 부하설비로 전달하도록 동작하거나, 정전 발생 시 배터리 제어부(270)의 제2 제어신호에 따라 DC/AC 인버터(230)를 통해 배터리부(100)로부터 공급되는 AC전원을 부하설비로 전달하도록 연결할 수 있다. The
상기 AC/DC 컨버터(220)는, 배터리 제어부(270)의 제어에 따라 외부의 상용전원의 일부 전력을 공급 받아 직류로 변환한 후 배터리부(100)로 전달하여 배터리부(100)가 충전되도록 할 수 있다. The AC/
상기 DC/AC 인버터(230)는, 배터리부(100)로부터 공급되는 직류전원을 교류로 변환하여 릴레이 스위치부(210)를 전달하고, 릴레이 스위치부(210)를 통해 배터리부(100)로부터 공급되는 AC전원을 부하설비로 제공하는 변환 및 매개 수단으로서 역할을 수행할 수 있다.The DC/
상기 온도 센서(240)는 배터리부(100)의 내부 온도를 측정할 수 있으며, 측정 온도 범위는 -50℃ 내지 100℃가 적당하나, 구체적인 온도 범위에 대해서는 한정하지 않는다. The
상기 셀 밸런싱 회로부(250)는 배터리부(100)의 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 이러한 셀 밸런싱 회로부(250)는 수동형(Passive) 방식과 능동형(Active) 방식 중 적어도 하나의 방식으로 동작하도록 구현될 수 있다. 여기서, 수동형 방식은 과충전된 배터리 셀의 전하를 개별 저항을 통하여 소비시킴으로써 배터리 셀 사이의 평형을 맞추어주는 방식이고, 능동형 방식은 개별 충전기로 부족 충전된 배터리 셀에 더 많은 전류를 공급하여 배터리 셀 사이의 평형을 맞추어 주는 방식이다. 지능형 전력계량 인프라 시스템과 같이 용량이 상대적으로 작은 배터리를 사용하는 경우, 수동형 방식을 채용하는 것이 바람직하며, 특히 개별 저항을 이용한 전력 소비를 통하여 발생되는 열을 대략 -20℃에서 배터리부(100)의 내부 온도를 올리는데 적합하므로 수동형 방식을 채용하는 것이 더 바람직하다.The cell
상기 셀 전압차 측정부(260)는 배터리부(100)의 각 셀 간의 전압차를 각각 측정하고, 측정된 전압차 값을 배터리 제어부(270)로 전달할 수 있다.The cell voltage
상기 배터리 제어부(270)는, AC/DC 컨버터(220)를 통해 변환된 직류전원을 배터리부(100)에 충전시키도록 AC/DC 컨버터(200)를 제어하고, 정전 발생 시 배터리부(100)에 충전된 직류전원을 DC/AC 인버터(230)를 통해 릴레이 스위치부(210)로 전달하도록 DC/AC 인버터(230)를 제어하며, DC/AC 인버터(230)를 통해 제공되는 교류전원을 부하설비로 전달되도록 릴레이 스위치부(210)를 제어할 수 있다.The
상기 배터리 제어부(270)는, 온도 센서(240)의 측정 온도값이 미리 설정된 기준 온도값 이하이거나, 셀 전압차 측정부(260)의 측정 전압차가 미리 설정된 기준 전압차 이상이면, 셀 밸런싱 회로부(250)이 셀 밸런싱 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. When the measured temperature value of the
좀 더 구체적으로 배터리 제어부(270)는, 도 3에 도시된 바와 같이 미리 저장된 기간 동안(동절기) 저온 모드로 동작하는데, 이러한 저온 모드 동작 시 온도 센서(240)로부터 수신된 측정 온도값과 미리 설정된 기준 온도값(대략 -20℃)을 비교하여 측정 온도값이 기준 온도값 이하이면, 셀 밸런싱 회로부(250)의 셀 밸런싱 동작이 강제 수행되도록 셀 밸런싱 회로부(250)를 제어함으로써, 셀 밸런싱 회로부(250)의 셀 밸런싱 동작에 의해 발생되는 열로 인해 배터리부(100)의 내부 온도를 대략 0℃까지 상승시켜 본 실시예의 AMI의 백업 전원 공급 장치(1000)가 정상적으로 작동하도록 한다.More specifically, as shown in FIG. 3 , the
또한, 배터리 제어부(270)는, 온도 센서(240)로부터 수신된 측정 온도값과 미리 설정된 기준 온도값(대략 -20℃)을 비교하여 측정 온도값이 기준 온도값을 초과하면, 셀 전압차 측정부(250)가 동작하도록 제어하여 측정 전압차를 획득한 후, 획득된 측정 전압차와 미리 설정된 기준 전압차(대략 30mV)를 비교하여 측정 전압차가 기준 전압차 이상이면, 셀 밸런싱 회로부(250)의 셀 밸런싱 동작이 강제 수행되도록 셀 밸런싱 회로부(250)를 제어함으로써, 셀 밸런싱 회로부(250)의 셀 밸런싱 동작에 의해 발생되는 열로 인해 배터리부(100)의 내부 온도를 대략 0℃까지 상승시켜 본 실시예의 AMI의 백업 전원 공급 장치(1000)가 정상적으로 작동하도록 한다.In addition, the
또한, 배터리 제어부(270)는, 셀 전압차 측정부(250)로부터 수신된 측정 전압차와 미리 설정된 기준 전압차(대략 30mV) 간의 비교 결과, 측정 전압차가 기준 전압차 미만이면 미리 설정된 시간(대략 1시간 내지 2시간) 이후 저온 모드의 동작을 다시 시작할 수 있도록 한다.In addition, as a result of comparison between the measured voltage difference received from the cell voltage
상기 통신부(300)는, 정전 발생 시 외부의 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버로 정전발생신호를 송출하여 정전발생상황을 보고할 수 있으며, 이러한 용도 이외에도 배터리부(100)의 충방전 상태 등의 정보를 보고할 수 있고, AMI 서버가 원격 제어할 수 있도록 연결할 수 있다. 이러한 통신부(300)는 RS-485 통신 방식이 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 통신부(300)의 구체적인 구성을 한정하는 것은 아니다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 측면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치의 측면 투시도이다.Figure 4 is a front view of the backup power supply of the AMI according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a side view of the backup power supply of the AMI according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is according to an embodiment of the present invention A side perspective view of the AMI's backup power supply.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 AMI의 백업 전원 공급 장치(100)는 케이스(400), 전원 스위치부(500), 전원 단자부(600), 배터리 잔량 표시 램프부(700) 및 통신 케이블 단자부(800) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.4 to 6, the
상기 케이스(400)는, 상술한 배터리부(100), 배터리 관리부(200) 및 통신부(300)를 내장하기 위한 수단으로 대략 직육면체로 이루어질 수 있으나, 본 실시예에서는 케이스(300)의 구조를 이와 같이 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현 가능하다. 이러한 케이스(300)는 이중 금속 판넬로 이루어질 수 있으며, 단열 및 보온을 위하여 이중 금속 판넬의 내부면에 특정 두께로 코팅된 나노세라믹 코팅층과, 나노세라믹 코팅층 사이에 충진되는 단열재를 포함할 수 있다. 나노세라믹코팅층은 진공상태에서 초미세 기공을 갖고 상기 초미세 기공에 공기가 주입된 나노세라믹 볼입자 및 아크릴계 유기화합물이 혼합된 나노세라믹으로 구성될 수 있으며, 나노세라믹 코팅층의 두께는 0.1 ~ 6mm로 이루어질 수 있으며, 단열재는 유리섬유, 경질우레탄 또는 암면을 포함할 수 있다. 이러한 나노세라믹 코팅층은 케이스(400) 내부에서 발생되는 열을 단열하고, 외부의 열을 차폐하는 역할을 함으로써, 케이스(400) 내부에 마련된 회로나 배터리의 동파나 고열에 의한 파손을 최소화할 수 있다.The
상기 전원 스위치부(500)는 케이스(400)의 정면에 마련되어 AMI의 백업 전원 공급 장치(1000)의 동작을 온/오프할 수 있다.The
상기 전원 단자부(600)는 외부의 전원을 공급 받거나, 외부로 전원을 공급하기 위한 터미널 단자이다.The
상기 배터리 잔량 표시 램프부(700)는, 배터리부(100)의 잔량을 표시하기 위한 수단으로, 좌측의 녹색 램프는 배터리 잔량이 10% 이상이면 점등하고, 우측의 적색 램프는 배터리 잔량이 10% 미만이면 점등할 수 있다.The remaining battery
상기 통신 케이블 단자부(800)는 내부의 통신부(300)와 연결되며, 통신 케이블을 통해 외부의 AMI 서버와 연결될 수 있다.The communication
한편, 셀 밸런싱 회로부(250)는, 셀 밸런싱의 동작에 의해 발생되는 열을 이용하여 배터리부(100)를 효과적으로 승온시키도록 도 6에 도시된 바와 같이 배터리부(100)의 내부에 설치될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 셀 밸런싱 회로부(250)는 배터리 셀(110)과 직접적으로 접촉하는 위치에 설치되며, 배터리 셀(110) 사이 사이에 배치될 수도 있음으로써, 셀 밸런싱 강제 수행 시 발생되는 열에 의해 배터리 셀(110)의 내부 온도를 0℃까지 효과적으로 올릴 수 있다. On the other hand, the cell
종래의 배터리 관리 시스템은 저온에서 내부 발열을 위해 발열 히터를 사용함에 따라, 해당 장치의 전반적인 부피를 가중시킬 뿐만 아니라, 전력 사용 시 샐 밸런싱에 대한 문제를 일으킬 수 있는 요인으로 작용한다는 단점이 있었으나, 본 실시예의 경우 영하의 저온에서 정전이 발생하더라도 발열 히터의 적용 없이도 샐 밸런싱 회로를 강제로 동작시켜 발생되는 열을 이용함으로써 배터리의 온도를 0℃까지 상승시켜 정상적인 배터리 방전 동작이 가능하도록 한다.As the conventional battery management system uses a heating heater for internal heat generation at low temperatures, it not only adds to the overall volume of the device, but also acts as a factor that can cause problems with cell balancing when using power. In the present embodiment, even if a power failure occurs at a low temperature below zero, the temperature of the battery is raised to 0° C. by using the heat generated by forcibly operating the cell balancing circuit without applying a heating heater, thereby enabling a normal battery discharge operation.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 AMI의 백업 전원 공급 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the backup power supply of the AMI according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and as claimed in the claims below, the present invention Without departing from the gist, it will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made by anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention pertains.
1000: AMI의 백업 전원 공급 장치
100: 배터리부
110: 배터리 셀
200: 배터리 관리부
210: 릴레이 스위치부
220: AC/DC 컨버터
230: DC/AC 인버터
240: 온도 센서
250: 셀 밸런싱 회로부
260: 셀 전압차 측정부
270: 배터리 제어부
300: 통신부
400: 케이스
500: 전원 스위치부
600: 전원 단자부
700: 배터리 잔량 표시 램프부
800: 통신 케이블 단자부1000: AMI's backup power supply
100: battery unit
110: battery cell
200: battery management unit
210: relay switch unit
220: AC/DC converter
230: DC/AC inverter
240: temperature sensor
250: cell balancing circuit unit
260: cell voltage difference measuring unit
270: battery control
300: communication department
400: case
500: power switch unit
600: power terminal unit
700: battery remaining indicator lamp unit
800: communication cable terminal part
Claims (5)
부하설비에 공급되는 상용전원으로 상기 배터리부를 충전하고, 정전 발생 감지 시 상기 배터리부를 방전시켜 부하설비에 전원을 공급하고, 상기 배터리부의 온도가 미리 설정된 온도 이하 또는 셀 간 전압차가 미리 설정된 수치 이상일 때 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리부; 및
정전 발생 시 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버로 정전발생신호를 송출하는 통신부를 포함하고,
상기 배터리 관리부는,
상용전원 또는 상기 배터리부로부터의 전원을 공급 받아 부하설비로 전달하는 릴레이 스위치부;
상용전원을 공급 받아 직류로 변환하기 위한 AC/DC 컨버터;
상기 배터리부로부터 공급되는 직류전원을 교류로 변환하여 상기 릴레이 스위치부를 전달하는 DC/AC 인버터;
상기 배터리부의 온도를 측정하는 온도 센서;
상기 배터리부의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부;
상기 배터리부의 셀 간 전압차를 측정하는 셀 전압차 측정부; 및
상기 AC/DC 컨버터를 통해 변환된 직류전원을 상기 배터리부에 충전시키고, 정전 발생 시 상기 배터리부의 직류전원을 상기 DC/AC 인버터를 통해 상기 릴레이 스위치부로 전달하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 측정 온도값이 미리 설정된 기준 온도값 이하이거나, 상기 셀 전압차 측정부의 측정 전압차가 미리 설정된 기준 전압차 이상이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하는 배터리 제어부를 포함하고,
상기 배터리 제어부는,
미리 저장된 기간 동안 저온 모드로 동작하고 상기 저온 모드 동작 시, 상기 측정 온도값과 상기 기준 온도값을 비교하여 상기 측정 온도값이 상기 기준 온도값 이하이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하고, 상기 측정 온도값과 상기 기준 온도값을 비교하여 상기 측정 온도값이 상기 기준 온도값을 초과하면, 상기 셀 전압차 측정부가 동작하도록 제어하여 상기 측정 전압차를 획득하고, 획득된 상기 측정 전압차와 상기 기준 전압차를 비교하여 상기 측정 전압차가 상기 기준 전압차 이상이면, 상기 셀 밸런싱 회로부가 동작하도록 제어하고, 상기 측정 전압차와 상기 기준 전압차를 비교하여 상기 측정 전압차가 상기 기준 전압차 미만이면, 미리 설정된 시간 이후 상기 저온 모드의 동작을 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 AMI의 백업 전원 공급 장치.
a battery unit including a plurality of cells;
When the battery unit is charged with commercial power supplied to the load facility, the battery unit is discharged when a power outage is detected to supply power to the load facility, and the temperature of the battery unit is below a preset temperature or when the voltage difference between cells is greater than or equal to a preset value a battery manager performing cell balancing; and
Including a communication unit that transmits a power outage signal to an AMI (Advanced Metering Infrastructure) server when a power outage occurs,
The battery management unit,
a relay switch unit receiving commercial power or power from the battery unit and transferring it to a load facility;
AC/DC converter for receiving commercial power and converting it into direct current;
a DC/AC inverter that converts the DC power supplied from the battery unit into AC and transmits the relay switch unit;
a temperature sensor for measuring the temperature of the battery unit;
a cell balancing circuit unit performing cell balancing of the battery unit;
a cell voltage difference measuring unit measuring a voltage difference between cells of the battery unit; and
The DC power converted through the AC/DC converter is charged to the battery unit, and when a power outage occurs, the DC power of the battery unit is controlled to be transferred to the relay switch unit through the DC/AC inverter, and the temperature measured by the temperature sensor When the value is equal to or less than a preset reference temperature value, or when the voltage difference measured by the cell voltage difference measuring unit is equal to or greater than a preset reference voltage difference, a battery control unit for controlling the cell balancing circuit unit to operate;
The battery control unit,
When the low-temperature mode is operated for a pre-stored period and the low-temperature mode is operated, the measured temperature value is compared with the reference temperature value, and when the measured temperature value is equal to or less than the reference temperature value, the cell balancing circuit unit is controlled to operate, When the measured temperature value exceeds the reference temperature value by comparing the measured temperature value with the reference temperature value, the cell voltage difference measuring unit is controlled to operate to obtain the measured voltage difference, and the obtained measured voltage difference and the If the measured voltage difference is greater than or equal to the reference voltage difference by comparing the reference voltage difference, the cell balancing circuit unit is controlled to operate, and by comparing the measured voltage difference with the reference voltage difference, if the measured voltage difference is less than the reference voltage difference, Backup power supply of AMI, characterized in that restarting the operation of the low temperature mode after a preset time.
상기 셀 밸런싱 회로부는,
셀 밸런싱의 동작에 의해 발생되는 열을 이용하여 상기 배터리부를 승온시키도록 상기 배터리부의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 AMI의 백업 전원 공급 장치.
According to claim 1,
The cell balancing circuit unit,
The backup power supply of the AMI, characterized in that installed inside the battery unit to increase the temperature of the battery unit using the heat generated by the cell balancing operation.
상기 배터리부의 각 셀은 리튬인산철(LiFePO4) 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI의 백업 전원 공급 장치.According to claim 1,
Each cell of the battery unit is a lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) Backup power supply of the AMI, characterized in that it comprises a secondary battery.
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