KR102483972B1

KR102483972B1 - 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법

Info

Publication number: KR102483972B1
Application number: KR1020200152153A
Authority: KR
Inventors: 최정섭
Original assignee: (주)에너캠프
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2023-01-03
Also published as: CN114498802A; EP4002640A1; US11742675B2; US20220158459A1; JP2022078938A; JP2023139234A; KR20220065534A; WO2022102900A1

Abstract

N(N≥2인 자연수)개의 배터리팩이 전기적으로 충/방전될 수 있도록 장착되고 이 충/방전을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 파워스테인션을 통해 수행되는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩을 외부 충전원과 연결하는 N개의 입력 릴레이부를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하는 단계와,
상기 메인 컨트롤러는 상기 충전 과정 중에 외부로부터 부하가 연결되면, 상기 부하가 요구하는 전력량을 계산하고, 상기 N개의 배터리팩을 상기 부하와 연결하는 N개의 출력 릴레이부를 제어하여 상기 계산된 전력량에 부합하는 개수 만큼의 상기 배터리팩을 상기 부하와 연결하여 방전하는 단계;를 포함하고,
상기 충전하는 단계 및 상기 방전하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.

Description

복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법{Charging and discharging control method of a power station equipped with multiple battery packs}

본 발명은 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 배터리팩을 릴레이 형태로 결선하여 충전대상인 배터리팩과 방전대상인 배터리팩을 구분함으로써 충전과 방전을 동시에 수행할 수 있고, 배터리팩이 파워스테이션에서 탈착 가능하게 구비되어 그 중 일부를 분리하여 사용할 수 있는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법에 관한 것이다.

최근 들어 배터리 기술이 발전됨에 따라서 다양한 전기장치나 기계장치에 배터리가 사용되고 있다. 배터리가 사용되는 분야는 스마트폰과 같은 소형 전자기기 분야에서 ESS(Energy Storage System)와 같이 대형 전기기기 분야까지 폭넓게 분야에서 사용되고 있다.

한편 배터리는 충전된 전력을 모두 사용하면 다시 충전을 해서 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 배터리의 충전용량이 커질수록 충전에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 완충된 배터리를 교환하여 사용할 수 있도록 하는 파워스테이션 기술이 제공되고 있다.

파워스테이션은 복수개의 배터리를 상시 충전하고 있다가 배터리가 필요한 사용자에게 배터리를 분리하여 제공함으로써 사용자가 배터리를 직접 충전하지 않아 충전에 소요되는 시간을 획기적으로 감축할 수 있다. 또한, 파워스테이션에 직접 부하를 연결하여 외부의 부하에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 가정이나 공장 등에 파워스테이션을 설치하여 비상용 전력으로 사용함으로써 상용전원이 차단되는 경우를 대비할 수 있다. 그런데 이렇게 파워스테이션에 부하가 연결되어 배터리가 방전 중일 때에는 동시에 충전을 수행할 수 없다는 문제점이 있다. 이는 파워스테이션에 내장되는 배터리의 대부분이 리튬전지를 기반으로 하고 있어 충전과 방전이 동시에 일어나는 경우 폭발의 위험성이 있기 때문이다. 따라서, 부하에 전력을 공급하면서도 충전을 수행할 수 있는 파워스테이션의 제공이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제2020-0116575호(발명의 명칭: 전기운송수단용 배터리 충전 및 교환장치, 공개일자: 2020. 10. 13) 대한민국 공개특허 제2019-0114855호(발명의 명칭: 배터리 교환 스테이션에서 배터리를 관리하기 위한 시스템 및 방법, 공개일자: 2019. 10. 10)

본 발명이 해결하려는 과제는, 복수의 배터리팩을 구비하는 파워스테이션이 충전대상 배터리팩과 방전대상 배터리팩을 구분함으로써 충전과 방전을 동시에 안전하게 수행할 수 있는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 탈착이 가능한 복수개의 배터리팩을 구비하여 사용자가 분리하여 사용할 수 있고, 배터리팩을 상호 병렬로 결선하여 대용량의 부하에 전력을 공급할 수 있는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은 N(N≥인 자연수)개의 배터리팩이 전기적으로 충/방전될 수 있도록 장착되고 이 충/방전을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 파워스테인션을 통해 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩을 외부 충전원과 연결하는 N개의 입력 릴레이부를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하는 단계와, 상기 메인 컨트롤러는 상기 충전 과정 중에 외부로부터 부하가 연결되면, 상기 부하가 요구하는 전력량을 계산하고, 상기 N개의 배터리팩을 상기 부하와 연결하는 N개의 출력 릴레이부를 제어하여 상기 계산된 전력량에 부합하는 개수 만큼의 상기 배터리팩을 상기 부하와 연결하여 방전하는 단계를 포함하고, 상기 충전하는 단계 및 상기 방전하는 단계는 동시에 수행되는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 충전하는 단계는, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩의 충전순서를 정하는 n(n≤N)을 1로 세팅하여 제1 배터리팩부터 상기 외부 충전원과 연결되어 충전될 수 있도록 해주는 충전 초기화 단계, 및 상기 메인 컨트롤러는 상기 제1 배터리팩의 충전이 완료된 경우 상기 n을 n n+1로 갱신하여 제N 배터리팩까지 순서대로 충전되도록 하는 충전 수행 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 충전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 복수개의 상기 외부 충전원 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 충전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 상기 외부 충전원의 선택이 변경되는 경우, 상기 충전 중인 제n 배터리팩의 입력 릴레이부를 개방하고, 상기 복수개의 외부 충전원을 상기 파워스테이션과 연결하는 복수개의 연결 스위치를 제어하여 상기 변경된 외부 충전원으로부터 충전이 될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 충전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배터리팩의 충전량이 일정한 레벨 미만인 경우에는 출력부에 분리불가능 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리하려는 배터리팩이 분리되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 충전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 상기 분리된 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 분리된 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리된 배터리팩이 장착되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 방전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배러티팩을 제외한 나머지 배터리팩의 잔여 전력량이 현재 연결 중인 상기 부하가 요구하는 상기 전력량 미만인 경우에는 출력부에 부하량초과 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리하려는 배터리팩이 분리되면 상기 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 방전하는 단계는 상기 메인 컨트롤러는 상기 분리된 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 분리된 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리된 배터리팩이 장착되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은, 상기 파워스테이션은 상기 N개의 배터리팩의 잔여 전력량과 전압을 계산하여 상기 메인 컨트롤러에 전송하는 센서부를 더 포함하고, 상기 방전하는 단계는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나가 일정한 전압 레벨 이하인 경우, 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 입력 릴레이부를 단락하고, 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은 외부 충전원으로부터 전력을 공급받고, 부하에 전력을 공급하는 N(N≥2인 자연수)개의 배터리팩, 상기 N개의 배터리팩과 상기 충전원을 연결하는 N개의 입력 릴레이부, 상기 N개의 배터리팩과 상기 부하를 연결하는 N개의 출력 릴레이부 및 상기 입력 릴레이부 및 상기 출력 릴레이부를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 입력 릴레이부를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하고, 상기 충전 과정 중에 외부로부터 상기 부하가 연결되면, 상기 부하가 요구하는 전력량을 계산하고, 상기 N개의 출력 릴레이부를 제어하여 상기 계산된 전력량에 부합하는 개수만큼의 상기 배터리팩을 상기 부하와 연결하여 방전하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩의 충전순서를 정하는 n(n≤N)을 1로 세팅하여 제1 배터리팩부터 상기 외부 충전원과 연결되어 충전될 수 있도록 하고, 상기 제1 배터리팩의 충전이 완료된 경우 상기 n을 n = n+1로 갱신하여 제N 배터리팩까지 순서대로 충전되도록 하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 파워스테이션은 상기 외부 충전원과 상기 N개의 입력 릴레이부를 연결하는 연결 스위치를 더 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는 복수개의 상기 외부 충전원 중 하나를 선택하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 메인 컨트롤러는 상기 외부 충전원의 선택이 변경되는 경우, 상기 충전 중인 제n 배터리팩의 입력 릴레이부를 개방하고, 상기 연결 스위치를 제어하여 상기 변경된 외부 충전원으로부터 충전이 될 수 있도록 하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배터리팩의 충전량이 일정한 레벨 미만인 경우에는 출력부에 분리불가능 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 메인 컨트롤러는 상기 분리된 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 분리된 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배러티팩을 제외한 나머지 배터리팩의 잔여 전력량이 현재 연결 중인 상기 부하가 요구하는 상기 전력량 미만인 경우에는 출력부에 부하량초과 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션은, 상기 파워스테이션은 상기 N개의 배터리팩의 잔여 전력량과 전압을 계산하여 상기 메인 컨트롤러에 전송하는 센서부를 더 포함하고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나가 일정한 전압 레벨 이하인 경우, 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은 충전대상 배터리팩과 방전대상 배터리팩을 물리적으로 구분하여 파워시스템 전체적으로는 충전과 방전이 동시에 수행할 수 있어 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법은 배터리팩을 분리하여 사용하여 휴대성을 높일 수 있고, 대용량의 부하에 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워스테이션의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워스테이션에 장착되는 배터리팩의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 릴레이부의 회로도의 예시도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 EV 부하(32)를 충전하는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 수행한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 외부 충전원이 변경되는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 배터리팩이 장착되는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 충전하는 단계에서 배터리가 분리되는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 방전하는 단계에서 배터리가 분리되는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 10 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 방전하는 단계에서 일정한 전압보다 기전력이 낮아진 배터리가 발생되는 이벤트가 발생한 경우 수행하는 단계를 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명은 복수개의 배터리팩(400)이 교환 가능하도록 장착된 파워스테이션(1)이 충전과 방전을 동시에 수행할 수 있도록 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법은 파워스테이션(1)에 구비되는 메인 컨트롤러(100)에 의해 수행된다.

도 1은 본 발명의 파워스테이션(1)의 구성도이다. 본 발명의 파워스테이션(1)은 외부 충전원인 태양광 패널(10) 및 상용전원(20)과 연결되어 충전된다. 특히, 상용전원(20)은 교류전원(AC)이므로 교류-직류 컨버터를 통해 직류로 변환하여 파워스테이션(1)에 전력을 공급한다. 여기서, 상용전원(20)은 110V, 220V, 330V 등 다양한 상용전원(20)을 의미할 수 있다. 태양광 패널(10)은 광전효과를 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있는 모듈을 의미한다.

본 발명의 파워스테이션(1)은 다양한 종류의 부하(30)와 연결될 수 있으며, 특히 배터리에 전기를 충전하여 전기를 동력으로 구동할 수 있는 전기자동차(Electric Vehicle)와 연결되어 전력을 공급할 수 있다.

본 발명의 파워스테이션(1)은 복수의 배터리팩(400), 충전원을 선택할 수 있는 연결 스위치(200), 연결스위치와 배터리팩(400) 사이에서 특정 배터리팩(400)을 충전시킬 있도록 하는 입력 릴레이부(300), 일반 부하(31)와 연결되는 출력 아웃렛(700), 출력 아웃렛(700)과 배터리팩(400) 사이에서 특정 배터리팩(400)이 방전될 수 있도록 하는 출력 스위치(600), EV 부하(32)에 연결되는 EV 릴레이부(800), 부하(30)의 전력량을 계산하는 센서부(900), 본 발명의 파워스테이션(1)을 종합적으로 제어하는 메인 컨트롤러(100) 및 사용자에게 출력 메시지를 표시할 수 있는 출력부(1000)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 파워스테이션(1)에 장착되는 배터리팩(400)의 구성도이다. 도 2와 같이, 배터리팩(400)은 리튬이온 전지로 구성되며, 직류-직류 컨버터에 의해 다양한 전압으로 전력을 공급할 수 있어 IoT 모듈, USB-A type 단자, USB-C type 단자, 시거잭(Cigar jack) 등에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 직류-교류 컨버터를 통해 교류전력이 필요한 부하(30)에 연결되어 전력을 공급할 수 있다. 도 2에서는 명확하게 표시되지 않았으나, 본 발명의 배터리팩(400) 각각은 파워스테이션(1)에 구비되는 각각의 슬롯에 장착되며 탈착이 가능하다. 이를 통해 배터리팩(400)을 파워스테이션(1)으로부터 분리하여 다양한 기기에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전기이륜차와 같이 배터리를 사용하여 구동하는 기기에서 방전된 배터리팩(400)과 충전된 배터리팩(400)을 교환하여 사용할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 연결 스위치(200)는 외부 충전원과 입력 릴레이부(300) 사이에 위치한다. 연결 스위치(200)는 태양광 패널(10)과 상용전원(20) 중에서 어떤 충전원을 사용하여 배터리팩(400)을 충전할 것인지 선택할 수 있도록 한다. 즉, 태양광 패널(10)로 충전할 경우에는 태양광 패널(10)에 연결된 연결 스위치(200)가 단락되고 상용전원(20)에 연결된 연결 스위치(200)는 개방된다. 상용전원(20)으로 충전할 경우에는 상용전원(20)에 연결된 연결 스위치(200)가 단락되고 태양광 패널(10)에 연결된 연결 스위치(200)는 개방된다. 후술하는 바와 같이 연결 스위치(200)는 메인 컨트롤러(100)에 의해 제어되어 개방 또는 단락 동작을 할 수 있다.

입력 릴레이부(300)는 연결 스위치(200)와 배터리팩(400) 사이에 위치한다. 도 1과 같이 각각의 입력 릴레이부(300)는 그와 대응되는 배터리팩(400)에 각각 연결될 수 있다. 입력 릴레이부(300)는 개방되거나 단락되어 복수의 배터리팩(400) 중에서 어떤 배터리팩(400)이 충전될 것인지 선택할 수 있도록 한다. 즉, 입력 릴레이부(300)가 단락된 배터리팩(400)은 충전이 진행될 수 있고, 입력 릴레이부(300)가 개방된 배터리팩(400)은 충전되지 아니한다. 이를 통해서 메인 컨트롤러(100)가 정하는 일정한 규칙에 의해 배터리팩(400)의 충전순위를 결정할 수 있다. 후술하는 바와 같이 입력 릴레이부(300)는 메인 컨트롤러(100)에 의해 제어되어 개방 또는 단락 동작을 할 수 있다.

출력 릴레이부(500)는 출력 스위치(600)와 복수의 배터리팩(400) 사이에 위치한다. 도 1과 같이 각각의 출력 릴레이부(500)는 그와 대응되는 배터리팩(400)에 각각 연결될 수 있다. 출력 릴레이부(500)는 개방되거나 단락되어 복수의 배터리팩(400) 중에서 어떤 배터리팩(400)이 방전될 것인지 선택할 수 있도록 한다. 즉, 출력 릴레이부(500)가 단락된 배터리팩(400)은 방전이 진행될 수 있고, 출력 릴레이부(500)가 개방된 배터리팩(400)은 방전할 수 없다. 이를 통해서 메인 컨트롤러(100)가 정하는 일정한 규칙에 의해 배터리팩(400)의 방전순위를 결정할 수 있다. 후술하는 바와 같이 출력 릴레이부(500)는 메인 컨트롤러(100)에 의해 제어되어 개방 또는 단락 동작을 할 수 있다.

도 3은 출력 릴레이부(500)의 회로도를 예시로 나타낸 도면이다. 만약 제1 릴레이(510)가 제2 릴레이(520)와 제3 릴레이(530)가 개방된 상태에서 단락되면 이론상 무한대의 전류가 흐르게 된다. 이 경우 회로 내에 스파크 또는 아크가 발생하여 회로와 연결되는 배터리팩(400) 또는 부하(30)가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제2 릴레이(520)가 먼저 단락되고 커패시터에 전하가 충전되면 제1 릴레이(510)가 비로소 단락된다.

이와 반대로, 출력 릴레이부(500)가 개방되는 경우에는 제2 릴레이(520)가 먼저 개방되면 회로 내에 스파크 또는 아크가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 릴레이(510)이 먼저 개방되고, 그후 제2 릴레이(520)가 개방된다. 입력 릴레이부(300)의 구조 또한 도 3의 회로도를 좌우 대칭적으로 구성한 것으로서(입력 릴레이부(300)에서는 부하(30) 대신에 외부 충전원이 위치한다) 주요한 기능이 동일하다.

출력 스위치(600)는 출력 아웃렛(700)과 출력 릴레이부(500) 사이에 위치한다. 출력 스위치(600)가 단락되면 일반 부하(31)에 전력을 공급할 수 있고, 개방되면 일반 부하(31)에 전력을 공급할 수 없다.

출력 아웃렛(700)은 출력 스위치(600) 및 일반 부하(31)와 연결될 수 있다. 출력 아울렛에는 다양한 종류의 일반 부하(31)가 연결될 수 있다. 만약 파워스테이션(1)이 가정에 설치되는 경우에는 가정에서 사용하는 다양한 종류의 전기기구가 연결될 수 있다. 만약 파워스테이션(1)이 공장에 설치되는 경우에는 공장에서 사용되는 다양한 종류의 작업기구가 연결될 수 있을 것이다.

EV 릴레이부(800)는 EV 부하(32)와 출력 릴레이부(500) 사이에 위치한다. EV 릴레이부(800)가 단락되면 EV 부하(32)에 전력을 공급할 수 있고, 개방되면 EV 부하(32)에 전력을 공급할 수 없다. 여기서, EV 부하(32)는 전기자동차 등과 같이 배터리를 충전하여 구동되는 이동수단을 의미한다.

메인 컨트롤러(100)는 출력 스위치(600) 또는 EV 릴레이부(800)를 개방하거나 단락하여 어떠한 종류의 부하(30)로 방전시킬 것인지 선택할 수 있도록 한다. 즉, 출력 스위치(600)가 단락된 경우에는 일반 부하(31)에 전력을 공급할 수 있고, EV 릴레이부(800)가 단락된 경우에는 EV 부하(32)에 전력을 공급할 수 있다. 이때, 출력 스위치(600)와 EV 릴레이부(800)는 서로 엇갈리게 동작하므로 어느 하나가 개방된 경우에는 다른 하나는 단락된다. 이와 같이 택일적인 연결을 통해서 본 발명의 파워스테이션(1)이 원하는 부하(30)에 선택적으로 전력을 공급할 수 있다.

센서부(900)는 부하(30)의 전력량과 배터리팩(400)의 충전량을 측정한다. 센서부(900)가 측정한 전력량과 충전량은 메인 컨트롤러(100)에 전달되며, 이를 기초로 메인 컨트롤러(100)는 연결 스위치(200), 입력 릴레이부(300), 출력 릴레이부(500), 출력 스위치(600) 또는 EV 릴레이부(800)를 제어할 수 있다.

메인 컨트롤러(100)는 상술한 바와 같이 연결 스위치(200), 입력 릴레이부(300), 출력 릴레이부(500), 출력 스위치(600) 또는 EV 릴레이부(800)를 제어한다. 메인 컨트롤러(100)는 입력 릴레이부(300)를 일정한 규칙에 의해서 개방 또는 단락되도록 제어하여 특정한 배터리팩(400)이 충전될 수 있도록 한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는 출력 릴레이부(500)를 일정한 규칙에 의해서 개방 또는 단락되도록 제어하여 특정한 배터리팩(400)이 방전될 수 있도록 한다.

출력부(1000)는 사용자에게 파워스테이션(1)의 제어 또는 정보와 관련된 정보를 출력한다. 출력부(1000)는 터치 스크린, 모니터 등 사용자에게 정보를 시각적으로 전달할 수 있는 디바이스를 의미한다.

각 구성의 더욱 구체적인 기능에 대해서는 이하에서 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법을 설명하면서 상세히 설명하도록 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법의 각 단계에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법은 메인 컨트롤러(100)가 복수개의 배터리팩(400)을 외부 충전원과 연결하는 입력 릴레이부(300)를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하는 단계와 메인 컨트롤러(100)가 충전 과정 중에 외부로부터 부하(30)가 연결되면, 부하(30)가 요구하는 전력량을 계산하고, N개의 배터리팩(400)을 부하(30)와 연결하는 N개의 출력 릴레이부(500)를 제어하여 계산된 전력량에 부합하는 개수 만큼의 배터리팩(400)을 부하(30)와 연결하여 방전하는 단계를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 배터리팩(400)이 장착된 파워스테이션(1)의 충전 및 방전 제어방법의 순서도이다.

이하, 충전하는 단계를 설명하면, 메인 컨트롤러(100)는 배터리팩(400)의 충전을 시작하기에 앞서 입력 릴레이부(300)와 출력 릴레이부(500)를 모두 개방한다(S400). 이는 향후에 어떤 배터리팩(400)이 충전 또는 방전될 것인지 아직 선택되지 않았기 때문에 우선적으로 개방해두는 것이다.

모든 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)가 개방이 되면, 메인 컨트롤러(100)는 복수개의 외부 충전원 중 하나를 충전원으로 선택한다(S410). 상술한 바와 같이 외부 충전원은 상용전원(20)과 태양광 패널(10)이 해당될 수 있다. 메인 컨트롤러(100)가 충전원을 선택하게 되면 해당 충전원과 연결되는 연결 스위치(200)를 개방하고 나머지 충전원에 대한 연결 스위치(200)는 단락시킨다(S411,S412). 예를 들어, 태양광 패널(10)을 충전원으로 선택한 경우에는 태양광 패널(10)과 연결되는 연결 스위치(200)는 단락하고, 상용전원(20)과 연결되는 연결 스위치(200)는 개방한다.

충전원이 선택되면, 메인 컨트롤러(100)는 복수의 배터리팩(400)들 간의 충전순서를 정하는 변수인 n(n≤N)을 1로 세팅한다(S420). 이를 통해 제1 배터리팩(400)부터 외부 충전원과 연결되어 충전될 수 있다. 이렇게 충전순서를 1로 세팅하는 이유는 후술하는 바와 같이 배터리가 충전, 방전, 장착 또는 분리되더라도 가장 상위 슬롯(n=1)에 장착되는 배터리부터 충전되도록 하기 위함이다.

충전순서가 1로 세팅되면, 메인 컨트롤러(100)는 n(여기서, n=1)번째 배터리팩(400)(제n 배터리팩(400))이 완충되었는지 여부를 판단한다(S430). 배터리팩(400)이 완충 되었는지 여부는 상술한 바와 같이 센서부(900)에 의해서 측정된 배터리팩(400)의 충전량을 기반으로 판단할 수 있다. 제n 배터리팩(400)이 완전히 충전되지 않은 경우, 제n 입력 릴레이부(300)를 단락하고, 제n 출력 릴레이부(500)는 개방한다(S431). 이는 제n 배터리팩(400)을 충전하기 위해서이다. 메인 컨트롤러(100)는 센서부(900)를 통해 현재 충전되고 있는 제n 배터리팩(400)의 완충 여부를 실시간으로 감지한다. 제n 배터리팩(400)이 완전히 충전된 경우, 부하(30)가 연결되어 있지 않은 상태라면 충전순서인 n을 n+1로 세팅한다(S450). 이는 다음 충전순서인 제n+1 배터리팩(400)을 충전하기 위함이다. 이후 순서는 앞에서 제n 배터리팩(400)을 충전하는 순서와 동일하다. 본 명세서에서는 충전순서를 제1 배터리팩(400)부터 충전하는 것으로 설명하고 있으나, 제1 배터리팩(400)이 완충된 상태라면 매우 짧은 시간에 다음 충전순서인 제2 배터리팩(400)을 충전하는 단계로 넘어갈 수 있다는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

이하에서는 방전하는 단계를 설명한다. 메인 컨트롤러(100)는 상술한 충전하는 단계 수행 중에 외부로부터 부하(30)가 연결되면, 일반 부하(31)가 요구하는 전력량을 계산한다(S440). 이는 일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 것보다 큰 경우에는 파워스테이션(1)이 일반 부하(31)에 전력을 제대로 공급할 수 없기 때문이다. 반대로 일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 것보다 작은 경우에는 전력을 공급하는데 문제가 없을 것이다.

만약 일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 것보다 큰 경우에는, 메인 컨트롤러(100)는 출력 스위치(600)를 개방한다(S441). 이는 파워스테이션(1)이 더 이상 일반 부하(31)로 전력을 공급하는 것을 중단하기 위함이다. 그 후 메인 컨트롤러(100)는 모든 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방한다(S442). 이는 제1 배터리팩(400)부터 충전여부를 판단하여 충전하기 위함이다. 이때, 메인 컨트롤러(100)는 출력부(1000)를 통해 사용자에게 파워스테이션(1)에 장착된 배터리팩(400)의 충전량이 부족하다는 것을 알림 메시지를 통해 알릴 수 있다(S443). 그후, 메인 컨트롤러(100)는 충전순서인 n을 n+1로 세팅하여 제n+1 배터리팩(400)이 충전될 수 있도록 한다(S450).

만약 일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 것보다 작은 경우에는, 즉 제1 내지 제n 배터리팩(400)의 충전량의 합이 일반 부하(31)가 요구하는 전력량보다 큰 경우에는, 출력 아울렛의 스위치 중 일반 부하(31)에 연결된 스위치를 단락 시킨다(S444). 그리고 제n 배터리팩(400)과 제1 내지 제n-1 배터리팩(400)의 입력 릴레이부(300)를 모두 개방하고 출력 릴레이부(500)는 단락시킨다(S445). 이는 상술한 바와 같이 본 발명의 파워스테이션(1)이 제1 배터리팩(400)부터 충전을 시키기 때문에 제1 배터리팩(400)부터 순서대로 일반 부하(31)에 전력을 공급하는 것이 효율적이기 때문이다. 즉, 제1 내지 제n 배터리팩(400)이 일반 부하(31)에 전력을 공급하는데 사용된다. 그 후, 메인 컨트롤러(100)는 충전순서인 n을 n+1로 세팅하여 제n+1 배터리팩(400)이 충전될 수 있도록 한다(S450).

앞서 메인 컨트롤러(100)가 충전하는 단계와 방전하는 단계를 설명하였다. 이후에는 충전하는 단계 또는 방전하는 단계에서 발생할 수 있는 몇 가지 이벤트에 따른 메인 컨트롤러(100)가 파워스테이션(1)을 제어하는 방법에 대하여 서술하도록 한다.

첫 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 EV 부하(32)가 연결되어 EV 부하(32)에 충전을 하는 이벤트이다. 도 5에 도시된 것과 같이 EV 부하(32) 충전 이벤트가 발생하여 메인 컨트롤러(100)가 수행하는 단계는 상술한 충전하는 단계와 방전하는 단계와 대부분 중복되므로 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서 설명하도록 한다. EV 부하(32) 층전 이벤트가 발생(S500)하면, 모든 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방하고(S510) 어떠한 외부 충전원을 사용할 것인지 선택한다(S520). 그 후 충전순서인 n을 1로 세팅(S530)하고 제n 배터리팩(400)의 완충 여부를 판단한다(S540). 제n 배터리팩(400)이 완충되면 EV 부하(32)의 전력 요구량과 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 것과 비교하여 충전을 지속할 것인지 아니면 EV 부하(32)에 전력을 공급할 것인지 판단한다(S550). EV 부하(32)의 전력량이 큰 경우에는 EV 릴레이부(800)를 개방하고 모든 입력 릴레이부(300) 및 출렬 릴레이부를 개방한다(S551). 그리고 사용자에게 파워스테이션(1)의 충전량이 부족하다는 알림 메시지를 전송한다(S552). EV 부하(32)의 전력량이 작은 경우에는 EV 릴레이부(800)를 단락(S554)하고 제1 내지 제n 배터리팩(400)의 입력 릴레이부(300)를 개방하고 출력 릴레이부(500)는 단락시킨다(S555). 그 후 충전순서인 n을 n+1로 갱신한다(S560).

두 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 외부 충전원이 변경되는 이벤트이다. 외부 환경의 변화에 따라 충전원이 변경될 수 있으며, 특히 태양광 패널(10)을 외부 충전원으로 사용하다가 날씨 변화에 따라서 상용전원(20)으로 변경될 수 있다. 메인 컨트롤러(100)는 온도, 습도, 시간 등을 감지할 수 있는 센서 또는 파워스테이션(1)이 설치되는 장소의 날씨 정보를 제공할 수 있는 외부의 서버와 연결될 수 있으며, 이를 통해 외부 환경의 변화를 판단하여 외부 충전원을 변경할 수 있다. 또는 사용자의 사용패턴을 인지하고 이를 딥러닝(Deep learning)하여 외부 충전원을 변경할 것인지 판단할 수도 있다. 예를 들어, 일몰 이후 시간에는 태양광 패널(10)을 통해 충전이 제한되므로 그 시간 이후로는 메인 컨트롤러(100)가 연결 스위치(200)를 제어하여 외부 충전원을 변경한다. 외부 충전원은 사용자의 수동 조작에 의해서도 변경될 수 있다.

도 6를 참조하면, 사용자의 조작 또는 메인 컨트롤러(100)의 제어에 의해 외부 충전원의 변경 이벤트가 발생(S600)하면, 충전 중에 있던 배터리팩(400)의 입력 릴레이부(300)를 개방(S610)한다. 이는 외부 충전원의 변경으로 인해 연결 스위치(200)가 개방 또는 단락됨에 따라 배터리팩(400)에 손상이 가해질 수 있는 것을 방지하기 위함이다. 그 후 태양광 패널(10)에 연결된 연결 스위치(200)와 상용전원(20)에 연결된 연결 스위치(200)를 상호 반전시킨다(S620). 예를 들어, 태양광 패널(10)에서 상용전원(20)으로 외부 충전원을 변경하는 경우에는 태양광 패널(10)에 연결된 스위치는 개방하고, 상용전원(20)에 연결된 스위치는 단락시킨다. 연결 스위치(200)가 반전되면, 충전 중이었던 배터리팩(400)의 입력 릴레이부(300)를 단락시킨다(S630). 그 후 EV 부하(32)가 연결된 상태 즉, EV 릴레이부(800)가 단락된 상태라면 상술한 EV 부하(32) 충전 이벤트의 S530 단계로 이동하여 EV 부하(32)에 전력을 공급한다(S641). EV 릴레이부(800)가 개방된 상태라면 상술한 충전하는 단계의 S420 단계로 이동하여 배터리팩(400)을 충전한다(S642).

세 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 분리되어 있었던 배터리팩(400)이 비어있는 슬롯에 장착되는 이벤트이다. 상술한 바와 같이 배터리팩(400)은 탈착이 가능하므로, 분리되었던 배터리팩(400)이 파워스테이션(1)에 다시 장착될 수 있다. 도 7을 참조하면, 메인 컨트롤러(100)는 장착 이벤트가 발생하면(S700) 장착하려는 슬롯과 연결되는 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방(S710)한다. 예를 들어, 제n 슬롯에 배터리팩(400)이 장착되는 경우 제n 입력 릴레이부(300)와 제n 출력 릴레이부(500)를 개방한다. 제n 입력 릴레이부(300)와 제n 출력 릴레이부(500)를 개방되면 해당 슬롯에 배터리팩(400)이 장착될 수 있다(S720). 그 후 EV 부하(32)가 연결된 상태 즉, EV 릴레이부(800)가 단락된 상태라면 상술한 EV 부하(32) 충전 이벤트의 S530 단계로 이동하여 EV 부하(32)에 전력을 공급한다(S731). EV 릴레이부(800)가 개방된 상태라면 상술한 충전하는 단계의 S420 단계로 이동하여 배터리팩(400)을 충전한다(S732).

네 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 충전 중에 배터리팩(400)의 일부가 분리되는 이벤트이다. 사용자는 파워스테이션(1)으로부터 배터리팩(400)을 분리할 수 있으며, 이는 배터리팩(400)이 충전 중일때도 가능하다. 다만, 분리하고자 하는 배터리팩(400)이 일정한 충전량을 넘어서는 경우에만 분리가 가능하도록 하여 사용자로 하여금 충전량이 충분한 배터리팩(400)을 선택적으로 분리할 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 것과 같이 분리 이벤트가 발생(S800)하면, 메인 컨트롤러(100)는 센서부(900)를 통해 분리하고자 하는 배터리팩(400)이 일정한 충전량 이상으로 충전되었는지 판단한다(S810). 만약, 일정한 충전량 미만인 경우에는 메인 컨트롤러(100)는 적색 LED를 점멸하고(S811), 출력부(1000)를 통해 충전량이 부족함을 알림 메시지로 표시한다(S812). 그 후 적색 LED는 점멸이 중단되며(S813) 메인 컨트롤러(100)는 EV 릴레이부(800)가 단락 상태인지 판단한다(S820). 만약, 일정한 충전량 이상인 경우에는 청색 LED를 점멸하고(S814), 해당 배터리팩(400)에 연결된 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방한다(S815). 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방되면 배터리팩(400)이 분리되고(S816), 청색 LED는 점멸을 중단한다(S817). 그 후 메인 컨트롤러(100)은 EV 릴레이부(800)가 단락 상태인지 판단한다(S820).

EV 부하(32)가 연결된 상태 즉, EV 릴레이부(800)가 단락된 상태라면 상술한 EV 부하(32) 충전 이벤트의 S530 단계로 이동하여 EV 부하(32)에 전력을 공급한다(S821). EV 릴레이부(800)가 개방된 상태라면 상술한 충전하는 단계의 S420 단계로 이동하여 배터리팩(400)을 충전한다(S822).

다섯 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 방전 중에 배터리팩(400)의 일부가 분리되는 이벤트이다. 이 이벤트는 충전과 방전을 동시에 수행하고 있는 중에 배터리팩(400)의 일부가 분리되는 경우를 포함한다. 방전 중에 배터리팩(400)이 분리되는 경우에는 현재 연결된 일반 부하(31)에 공급해야하는 전력을 분리 후에도 유지할 수 있는지가 문제된다. 따라서, 도 9에 도시된 것과 같이 분리 이벤트가 발생(S900)하면 메인 컨트롤러(100)는 배터리팩(400)의 분리 후에도 일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기와 파워스테이션(1)에 장착된 모든 배터리팩(400)의 충전량을 합한 크기와 비교한다(S910).

일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 크다면, 배터리팩(400)의 분리를 허용해서는 안된다. 분리가 허용된다면 현재 연결된 일반 부하(31)에 정상적으로 전력을 공급할 수 없기 때문이다. 따라서 이 경우 분리 이벤트가 발생하면 메인 컨트롤러(100)는 적색 LED를 점멸하고(S911), 출력부(1000)를 통해 분리시 충전량이 부족함을 알림 메시지로 표시한다(S912). 그 후 적색 LED는 점멸이 중단되며(S913) 메인 컨트롤러(100)는 EV 릴레이부(800)가 단락 상태인지 판단한다(S920).

일반 부하(31)가 요구하는 전력량의 크기가 작다면, 배터리팩(400)의 분리를 허용할 수 있다. 따라서 이 경우 분리 이벤트가 발생하면 메인 컨트롤러(100)는 청색 LED를 점멸하고(S914), 해당 배터리팩(400)에 연결된 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방한다(S915). 입력 릴레이부(300) 및 출력 릴레이부(500)를 개방되면 배터리팩(400)이 분리되고(S916), 청색 LED는 점멸을 중단한다(S917). 그 후 메인 컨트롤러(100)은 EV 릴레이부(800)가 단락 상태인지 판단한다(S820).

EV 부하(32)가 연결된 상태 즉, EV 릴레이부(800)가 단락된 상태라면 상술한 EV 부하(32) 충전 이벤트의 S530 단계로 이동하여 EV 부하(32)에 전력을 공급한다(S921). EV 릴레이부(800)가 개방된 상태라면 상술한 충전하는 단계의 S420 단계로 이동하여 배터리팩(400)을 충전한다(S922). 이상 EV 부하(32)가 분리되는 상황을 전제로 설명하였으나 일반 부하(31)가 분리되는 경우에도 이와 유사한 단계를 수행할 수 있을 것이다.

여섯 번째로 발생할 수 있는 이벤트는 방전하는 단계 수행 중에 배터리팩(400)의 일부가 일정한 전압보다 낮아지는 이벤트이다. 배터리팩(400)의 성질상 충전량이 낮아지면 기전력도 같이 낮아지게 되므로, 부하(30)에서 요구하는 전압보다 낮아지는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 상태에서는 정상적으로 부하(30)에 전력을 공급할 수 없으므로 해당 배터리팩(400)은 부하(30)에 전력을 공급하는 것을 중단하고 다시 충전하는 단계로 복귀하여야 한다. 도 10에 도시된 것과 같이 임의의 배터리팩(400)이 일정한 전압보다 낮아지게 되면(예를 들어, 5V보다 낮아진 경우)(S1000), 메인 컨트롤러(100)는 해당 배터리팩(400)에 연결된 출력 릴레이부(500)를 개방한다(S1010). 이는 해당 배터리팩(400)이 더 이상 부하(30)에 전력을 공급하는 것을 중단하기 위함이다. 그리고 배터리팩(400)에 연결된 입력 릴레이부(300)를 단락시킨다(S1020). 이는 해당 배터리팩(400)이 충전가능한 상태로 세팅하기 위함이다. 그 후 EV 부하(32)가 연결된 상태 즉, EV 릴레이부(800)가 단락된 상태라면 상술한 EV 부하(32) 충전 이벤트의 S530 단계로 이동하여 EV 부하(32)에 전력을 공급한다(S1031). EV 릴레이부(800)가 개방된 상태라면 상술한 충전하는 단계의 S420 단계로 이동하여 배터리팩(400)을 충전한다(S1032).

이상 충전하는 단계 또는 방전하는 단계에서 발생할 수 있는 몇 가지 이벤트에 따른 메인 컨트롤러(100)가 파워스테이션(1)을 제어하는 방법에 대하여 설명하였다.

본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 파워스테이션
10: 태양광 패널
20: 상용전원
100: 메인 컨트롤러
200: 연결 스위치
300: 입력 릴레이부
400: 배터리팩
500: 출력 릴레이부
510: 제1 릴레이
520: 제2 릴레이
530: 제3 릴레이
600: 출력 스위치
700: 출력 아웃렛
800: EV 릴레이부
900: 센서부
1000: 출력부
30: 부하
31: 일반 부하
32: EV 부하

Claims

N(N≥2인 자연수)개의 배터리팩이 전기적으로 충/방전될 수 있도록 장착되고 이 충/방전을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 파워스테인션을 통해 수행되는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩을 외부 충전원과 연결하는 N개의 입력 릴레이부를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하는 단계와,
상기 메인 컨트롤러는 상기 충전 과정 중에 외부로부터 부하가 연결되면, 상기 부하가 요구하는 전력량을 계산하고, 상기 N개의 배터리팩을 상기 부하와 연결하는 N개의 출력 릴레이부를 제어하여 상기 계산된 전력량에 부합하는 개수 만큼의 상기 배터리팩을 상기 부하와 연결하여 방전하는 단계;를 포함하고,
상기 충전하는 단계는,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩의 충전순서를 정하는 n(n≤N)을 1로 세팅하여 제1 배터리팩부터 상기 외부 충전원과 연결되어 충전될 수 있도록 해주는 충전 초기화 단계;
상기 메인 컨트롤러는 상기 제1 배터리팩의 충전이 완료된 경우 상기 n을 n+1로 갱신하여 제N 배터리팩까지 순서대로 충전되도록 하는 충전 수행 단계; 및
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배터리팩의 충전량이 일정한 레벨 미만인 경우에는 상기 메인 컨트롤러와 연결된 출력부에 분리불가능 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리하려는 배터리팩이 분리되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 충전하는 단계 및 상기 방전하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 충전하는 단계는
상기 메인 컨트롤러는 복수개의 상기 외부 충전원 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
제3 항에 있어서,
상기 외부 충전원 선택 단계는
상기 메인 컨트롤러는 상기 외부 충전원의 선택이 변경되는 경우, 상기 충전 중인 제n 배터리팩의 입력 릴레이부를 개방하고, 상기 복수개의 외부 충전원을 상기 파워스테이션과 연결하는 복수개의 연결 스위치를 제어하여 상기 변경된 외부 충전원으로부터 충전이 될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 충전하는 단계는
상기 메인 컨트롤러는 외부의 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 외부의 배터리팩이 장착되는 위치의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 외부의 배터리팩이 장착되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
제1 항에 있어서,
상기 방전하는 단계는
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩의 잔여 전력량이 현재 연결 중인 상기 부하가 요구하는 상기 전력량 미만인 경우에는 출력부에 부하량초과 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 분리하려는 배터리팩이 분리되면 상기 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
제1 항에 있어서,
상기 방전하는 단계는
상기 메인 컨트롤러는 외부의 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 외부의 배터리팩이 장착되는 위치의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 외부의 배터리팩이 장착되면 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
제1 항에 있어서,
상기 파워스테이션은 상기 N개의 배터리팩의 잔여 전력량과 전압을 계산하여 상기 메인 컨트롤러에 전송하는 센서부를 더 포함하고,
상기 방전하는 단계는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나가 일정한 전압 레벨 이하인 경우, 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 출력 릴레이부를 개방한 후 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 입력 릴레이부를 단락하고, 충전순서를 확인하기 위하여 상기 충전 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 복수개의 배터리팩이 장착된 파워스테이션의 충전 및 방전 제어방법.
외부 충전원으로부터 전력을 공급받고, 부하에 전력을 공급하는 N(N≥2인 자연수)개의 배터리팩;
상기 N개의 배터리팩과 상기 충전원을 연결하는 N개의 입력 릴레이부;
상기 N개의 배터리팩과 상기 부하를 연결하는 N개의 출력 릴레이부;
상기 입력 릴레이부 및 상기 출력 릴레이부를 제어하는 메인 컨트롤러; 및
상기 메인 컨트롤러와 연결되어 출력 메시지를 표시하는 출력부를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 입력 릴레이부를 제어하여 정해진 충전 순서에 따라 충전하고,
상기 충전 과정 중에 외부로부터 상기 부하가 연결되면, 상기 부하가 요구하는 전력량을 계산하고, 상기 N개의 출력 릴레이부를 제어하여 상기 계산된 전력량에 부합하는 개수만큼의 상기 배터리팩을 상기 부하와 연결하여 방전하고,
상기 N개의 배터리팩의 충전순서를 정하는 n(n≤N)을 1로 세팅하여 제1 배터리팩부터 상기 외부 충전원과 연결되어 충전될 수 있도록 하고, 상기 제1 배터리팩의 충전이 완료된 경우 상기 n을 n = n+1로 갱신하여 제N 배터리팩까지 순서대로 충전되도록 하고,
상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배터리팩의 충전량이 일정한 레벨 미만인 경우에는 출력부에 분리불가능 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.
삭제
제10 항에 있어서,
상기 파워스테이션은 상기 외부 충전원과 상기 N개의 입력 릴레이부를 연결하는 연결 스위치를 더 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는 복수개의 상기 외부 충전원 중 하나를 선택하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.
제12 항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 외부 충전원의 선택이 변경되는 경우, 상기 충전 중인 제n 배터리팩의 입력 릴레이부를 개방하고, 상기 연결 스위치를 제어하여 상기 변경된 외부 충전원으로부터 충전이 될 수 있도록 하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.
삭제
제10 항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 분리된 배터리팩을 상기 파워스테이션에 장착하는 경우, 상기 분리된 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.
제10 항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나를 상기 파워스테이션으로부터 분리하는 경우, 상기 분리하려는 배러티팩을 제외한 나머지 배터리팩의 잔여 전력량이 현재 연결 중인 상기 부하가 요구하는 상기 전력량 미만인 경우에는 출력부에 부하량초과 신호를 송신하고, 이상인 경우에는 상기 분리하려는 배터리팩의 입력 릴레이부 및 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.
제10 항에 있어서,
상기 파워스테이션은 상기 N개의 배터리팩의 잔여 전력량과 전압을 계산하여 상기 메인 컨트롤러에 전송하는 센서부를 더 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는 상기 N개의 배터리팩 중 적어도 하나가 일정한 전압 레벨 이하인 경우, 상기 일정한 전압 레벨 이하의 배터리팩의 출력 릴레이부를 개방하는 충전과 방전을 동시에 수행하는 파워스테이션.