KR102644110B1 - 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 배터리와 전기적으로 연결되는 제2 노드에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및 상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 외부에서 입력된 직류전력의 크기를 변환하여 상기 제2 노드로 제공하고, 방전모드에서 상기 제2 노드에서 제공된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고, 상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM AND ELECTRICITYPROVIDING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
전기 에너지는 변환과 전송이 용이하여 널리 사용되고 있다. 이러한, 전기 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)을 사용한다. 에너지 저장 시스템은 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.
구체적으로 발전 시스템이 에너지 저장 시스템을 포함하는 경우 다음과 같이 동작한다. 에너지 저장 시스템은 부하 또는 계통이 과부하인 경우 배터리에 저장된 전기 에너지를 방전한다. 또한 부하 또는 계통이 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 발전 장치 또는 계통으로부터 전력을 공급받아 배터리에 충전한다.
또한 발전 시스템과 무관하게 에너지 저장 시스템이 독립적으로 존재하는 경우, 에너지 저장 시스템은 외부의 전력 공급원으로부터 유휴 전력을 공급 받아 배터리에 충전한다. 또한 계통 또는 부하가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템은 배터리에서 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다.
한편, 에너지 저장 시스템은 대기 상태에서도 대기 전력을 소비할 수 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템은 장시간 동안 대기 상태로 유지될 경우 배터리가 완전히 방전될 수 있다. 완전히 방전된 배터리는 안정상의 이유로 재사용이 불가하여 교체하여야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지하는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 배터리의 수명을 증가시키는 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 배터리와 전기적으로 연결되는 제2 노드에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및 상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 외부에서 입력된 직류전력의 크기를 변환하여 상기 제2 노드로 제공하고, 방전모드에서 상기 제2 노드에서 제공된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고, 상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 싱기 소정의 이벤트는 상기 배터리가 충전 또는 방전 동작을 소정의 시간 동안 중단하는 대기 상태일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 제1 스위치를 더 포함하고, 상기 보조전원부는 상기 제1 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 에너지 저장 시스템 외부에 배치된 제2 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 보조전원 제어부 및 변압기를 포함하고, 상기 보조전원 제어부는 상기 대기 전력에 기초하여 구동하고, 상기 변압기는 상기 보조전원 제어부가 구동하면 상기 구동전원을 출력하고, 상기 보조전원부는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호를 입력 받을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 제1 저항 및 제2 저항을 구비한 분배저항부를 더 포함하고, 상기 분배저항부는 상기 입력된 대기 전력을 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항으로 전압분배하고, 상기 제2 저항은 상기 보조전원 제어부의 구동단자에 하이 레벨의 신호를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 제2 저항은 에너지 저장 시스템 외부에 배치된 제3 스위치와 병렬로 연결되고, 상기 제3 스위치는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 온되어 상기 구동단자에 로우 레벨의 신호를 제공하여 상기 보조전원 제어부의 구동을 중단시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 외부에서 입력된 직류전력이 입력되고 상기 직류/직류 컨버터에 상기 직류전력을 제공하는 과전류 보호회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 과전류 보호회로는 회로 차단기 및 외부의 제3 신호에 의해 상기 회로 차단기를 차단시키는 션트 트립을 포함하고, 상기 션트 트립은 상기 회로 차단기가 차단되면 상기 보조전원부에 로우 레벨의 제4 신호를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 전력 공급 시스템은, 전기 에너지를 생성하는 발정장치; 상기 발전장치를 통해 생성된 전기 에너지를 충전하고, 충전된 전기 에너지를 방전하는 에너지 저장 시스템; 상기 에너지 저장 시스템을 통해 출력되는 전기 에너지를 구동 전력으로 하여 동작하는 부하를 포함하고, 상기 에너지 저장 시스템은, 상기 전기 에너지를 충전 또는 방전을 하는 배터리; 상기 배터리에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및 상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 상기 발전장치에서 입력된 전기에너지의 직류전력의 크기를 변환하여 상기 배터리로 출력하고, 방전모드에서 상기 배터리에서 방전된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고, 상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구동 방법은, 배터리, 보조전원부, 직류/직류 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 배터리에 저장된 에너지에 기초하여 상기 보조 전원부가 구동전원을 생성하는 단계; 소정의 이벤트 발생여부를 판단하는 단계; 및 상기 소정의 이벤트가 발생하면, 상기 보조전원부가 상기 구동전원의 생성을 중단하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 전력을 충전 또는 방전을 하는 배터리; 상기 배터리에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및 상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 외부에서 입력된 직류전력의 크기를 변환하여 상기 배터리로 출력하고, 방전모드에서 상기 배터리에서 방전된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고, 상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 싱기 소정의 이벤트는 상기 배터리가 충전 또는 방전 동작을 소정의 시간 동안 중단하는 대기 상태일 수 있다.
실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 에너지 저장 시스템 내부에 배치된 제1 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 제1 스위치는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 오프 신호인 제1 신호가 입력되어 상기 배터리에서 상기 보조전원부로 입력되는 대기전력을 차단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 에너지 저장 시스템 외부에 배치된 제2 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 제2 스위치는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 오프되어 상기 배터리에서 상기 보조전원부로 입력되는 대기전력을 차단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호를 입력 받을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 보조전원 제어부 및 변압기를 포함하고, 상기 보조전원 제어부는 상기 대기 전력에 기초하여 구동하고, 상기 변압기는 상기 보조전원 제어부가 구동하면 상기 구동전원을 출력할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호는 로우 레벨의 신호이고, 상기 보조전원 제어부는 상기 제2 신호가 구동단자에 입력되면 구동을 중단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원부는 제1 저항 및 제2 저항을 구비한 분배저항부를 더 포함하고, 상기 분배저항부는 상기 입력된 대기 전력을 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항으로 전압분배하고, 상기 제2 저항은 상기 보조전원 제어부의 구동단자에 하이 레벨의 신호를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 제2 저항은 에너지 저장 시스템 외부에 배치된 제3 스위치와 병렬로 연결되고, 상기 제3 스위치는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 온되어 상기 구동단자에 로우 레벨의 신호를 제공하여 상기 보조전원 제어부의 구동을 중단시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 외부에서 입력된 직류전력이 입력되고 상기 직류/직류 컨버터에 상기 직류전력을 제공하는 과전류 보호회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 과전류 보호회로는 회로 차단기 및 외부의 제3 신호에 의해 상기 회로 차단기를 차단시키는 션트 트립을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 션트 트립은 상기 회로 차단기가 차단되면 상기 보조전원부에 로우 레벨의 제4 신호를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 보조전원 제어부는 상기 제4 신호가 구동단자에 입력되면 구동을 중단할 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 에너지 저장 시스템의 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 에너지 저장 시스템의 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 에너지 저장 시스템의 보조전원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템의 보조전원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10), 에너지 저장 시스템(20), 직류/교류 컨버터(30), 교류 필터(40), 교류/교류 컨버터(50), 계통(60), 시스템 제어부(80), 부하(70)를 포함할 수 있다.
발전 장치(10)는 전기 에너지를 생산할 수 있다. 발전 장치(10)가 태양광 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 태양 전지 어레이일 수 있다. 태양 전지 어레이는 복수의 태양전지 모듈을 결합한 것이다. 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정의 전압과 전류를 발생키는 장치일 수 있다. 따라서 태양전지 어레이는 태양 에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 발전 장치(10)가 풍력 발전 시스템인 경우, 발전 장치(10)는 풍력 에너지를 전기 에너지를 변환하는 팬일 수 있다.
한편, 상기 발전 장치(10)는 이에 한정되지 않으며, 상기 태양광 발전 시스템 및 풍력 발전 시스템 이외에도 조력 발전 시스템으로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 상기 발전 장치(10)는 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니며, 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다.
또한, 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10) 없이 에너지 저장 시스템(20)만을 통하여 전력을 공급할 수 있다. 이 경우 전력 공급 시스템(1)은 발전 장치(10)를 포함하지 않을 수 있다.
직류/교류 컨버터(20)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 발전 장치(10)가 공급한 직류 전력 또는 에너지 저장 시스템(20)이 방전한 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
교류 필터(40)는 교류 전력으로 변환된 전력의 노이즈를 필터링할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류 필터(40)는 생략될 수 있다.
교류/교류 컨버터(50)는 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있도록 노이즈가 필터링된 교류 전력의 전압의 크기를 변환하고, 변환된 교류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에 공급할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서 교류/교류 컨버터(50)는 생략될 수 있다.
계통(60)이란 많은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다.
부하(70)는 발전장치(10) 등 발전 시스템 또는 에너지 저장 시스템(20)으로부터 전기 에너지를 공급받아 전력을 소모할 수 있다.
에너지 저장 시스템(20; ESS; Energy Storage System)은 발전장치(10)로부터 전기에너지를 공급받아 충전하고 계통(60) 또는 부하(70)의 전력 수급상황에 따라 충전된 전기 에너지를 방전할 수 있다. 보다 구체적으로 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 발전 장치(10)로부터 유휴 전력을 공급 받아 충전할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 에너지 저장 시스템(20)은 충전된 전력을 방전하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)은 발전장치(10)와 전기적으로 연결되고 직류/교류 컨버터(30)와 전기적으로 연결될 수 있도록 발전장치(10)와 직류/교류 컨버터(30) 사이의 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다.
실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 공급받은 전기에너지를 충전하거나 전기에너지를 공급하기 위하여 방전하는 배터리, 배터리를 모니터링하는 배터리 관리 시스템, 배터리로 입출력되는 전력의 크기를 변환하는 직류/직류 컨버터, 배터리 관리 시스템과 직류/직류 컨버터에 구동전원을 제공하는 보조전원부를 포함할 수 있다. 보조전원부는 배터리에 충전된 에너지를 소모하여 배터리 관리 시스템 또는 직류/직류 컨버터의 구동 전원을 생성할 수 있다. 특히, 보조전원부는 배터리 관리 시스템 또는 직류/직류 컨버터 등이 즉시 구동할 수 있도록 대기 태에서도 대기전력을 소모하며 구동 전원을 제공할 수 있다. 이 경우, 보조전원부는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 또는 방전 동작을 하지 않는 대기 상태에서도 배터리의 에너지를 계속적으로 소모할 수 있다. 일 예로, 에너지 저장 시스템이 설치되기 전으로 미사용 상태에서 보조전원부는 대기전력으로 약 3W/h를 소모할 수 있다. 미사용 상태가 지속되어 에너지 저장 시스템의 배터리가 완전히 방전되는 문제가 발생하였다.
시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20), 직류/교류 컨버터(30), 교류/교류 컨버터(50)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 과부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 에너지 저장 시스템(20)이 전력을 공급하여 계통(60) 또는 부하(70)에 전력을 전달할 수 있도록 제어할 수 있다. 계통(60) 또는 부하(70)가 경부하인 경우, 시스템 제어부(80)는 외부의 전력 공급원 또는 발전 장치(10)가 전력을 공급하여 에너지 저장 시스템(20)에 전달할 수 있도록 제어할 수 있다.
이하에서는 에너지 저장 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 과전류 보호회로(21), 직류/직류 컨버터(22), 배터리(23), 배터리 관리 시스템(24), 보조전원부(25) 또는 제1 스위치(26)를 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)는 배터리 팩을 포함할 수 있다.
과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(21)는 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(21)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.
직류/직류 컨버터(22)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(22)는 발전장치(10) 또는 제1 노드(N1)에서 제공되는 직류 전력을 배터리(23)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(23)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 배터리(23)에서 제공되는 직류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에서 이용할 수 있도록 전압 크기를 변환하여 제1 노드(N1) 또는 직류/교류 컨버터(30)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 내부의 컨버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이경우, 컨버터 제어부(미도시)는 보조전원부(25)에서 제공하는 제1 구동전원(VCC1)에 기초하여 직류/직류 컨버터(22)의 동작을 제어 할 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고 직류/직류 컨버터(22)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다.
배터리(23)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(22)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(22)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(24; BMS; Battery Management System)은 배터리(23)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(24)은 배터리(23)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(22)를 직접적으로 제어할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)운 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 보조전원부(25)에서 제공하는 제2 구동전원(VCC2)에 기초하여 구동할 수 있다.
보조전원부(25)는 배터리(23)에 저장된 에너지에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원부(25)는 구동전원을 생성하기 위하여 배터리(23)로부터 대기전력을 공급받을 수 있다. 즉, 보조전원부(25)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 또는 방전 동작을 하지 않더라도 대기전력을 소모할 수 있다. 또한, 보조전원부(25)는 제1 구동전원(VCC1)을 직류/직류 컨버터(22)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(25)는 제2 구동전원(VCC2)을 배터리 관리 시스템(24)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(25)는 배터리(23)와 직류/직류 컨버터(22) 사이의 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 보조전원부(25)는 배터리(23)와 직접적으로 연결될 수 있다.
제1 스위치(26)는 외부에서 제공된 제1 신호(sig1)에 기초하여 온(on) 또는 오프(off)할 수 있다. 일 예로, 제1 스위치(26)는 FET 일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 스위치(26)는 구동전원 생성을 중단 또는 대기전력 소모를 중단시키기 위하여 오프(off) 신호인 제1 신호(sig1)가 입력되면 배터리(23)에서 보조전원부(25)로 제공되는 대기전력을 차단할 수 있다. 또한, 제1 스위치(26)는 구동전원 생성이 필요하거나 또는 대기전력 소모가 필요하면 온(on) 신호인 제1 신호(sig1)가 입력되어 배터리(23)에서 보조전원부(25)로 대기전력을 제공할 수 있도록 배터리(23)와 보조전원부(25)가 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 제1 스위치(26)는 보조전원부(25)와 배터리(23) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 스위치(26)는 제2 노드(N2)와 보조전원부(25) 사이에 배치될 수 있다.
특히, 제1 스위치(26)는 소정의 이벤트가 발생하면 외부에서 오프(off) 신호인 제1 신호(sig1)를 입력 받아 보조전원부(25)에 의한 대기 전력 소모를 중단시킬 수 있다. 소정의 이벤트는 에너지 저장 시스템(20)이 전기에너지를 충전하거나 방전하는 동작을 장시간 동안 중단하는 경우이다. 예를 들어, 소정의 이벤트는, 전력 공급 시스템을 설치하지 않아 구동하지 않는 경우 또는 에너지 저장 시스템(20)의 장시간 동안 대기 상태일 경우 등이 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템(20)은 제1 스위치(26)를 제어하여 대기전력 소모로 인하여 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 다른 실시예는 도 2의 일 실시예와 일부 구성을 제외하고 구성이 동일할 수 있다. 이하 도3 의 다른 실시예는 도 2와 차이가 있는 구성을 위주로 설명한다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 과전류 보호회로(21), 직류/직류 컨버터(22), 배터리(23), 배터리 관리 시스템(24), 보조전원부(25) 또는 제2 스위치(126)를 포함할 수 있다.
제2 스위치(126)는 에너지 저장 시스템(20)의 외부에 배치될 수 있다. 제2 스위치(126)는 외부에서 온(on) 또는 오프(off)할 수 있다. 일 예로, 제2 스위치(126)는 버튼식일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 스위치(126)는 구동전원 생성을 중단 또는 대기전력 소모를 중단시키기 위하여 오프(off)하여 배터리(23)에서 보조전원부(25)로 제공되는 대기전력을 차단할 수 있다. 또한, 제2 스위치(126)는 구동전원 생성이 필요하거나 또는 대기전력 소모가 필요하면 온(on)하여 배터리(23)에서 보조전원부(25)로 대기전력을 제공할 수 있도록 배터리(23)와 보조전원부(25)가 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 제2 스위치(126)는 보조전원부(25)의 신호선과 배터리(23)의 신호선 사이에 배치될 수 있다. 즉, 배터리(23)에서 보조전원부(25)로 전달되는 대기전력은 제2 스위치(126)를 경유할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리(23)와 연결된 신호선은 연장되어 에너지 저장 시스템(20)의 외부에서 제2 스위치(126)와 연결될 수 있다. 또한, 보조전원부(25)와 연결된 신호선은 연장되어 에너지 저장 시스템(20)의 외부에서 제2 스위치(126)와 연결될 수 있다.
특히, 제2 스위치(126)는 소정의 이벤트가 발생하면 오프(off)하여 보조전원부(25)에 의한 대기 전력 소모를 중단시킬 수 있다. 소정의 이벤트는 에너지 저장 시스템(20)이 전기에너지를 충전하거나 방전하는 동작을 장시간 동안 중단하는 경우이다. 예를 들어, 소정의 이벤트는, 전력 공급 시스템을 설치하지 않아 구동하지 않는 경우 또는 에너지 저장 시스템(20)의 장시간 동안 대기 상태일 경우 등이 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템(20)은 제2 스위치(126)를 제어하여 대기전력 소모로 인하여 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 에너지 저장 시스템의 보조전원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 과전류 보호회로(21), 직류/직류 컨버터(22), 배터리(23), 배터리 관리 시스템(24) 또는 보조전원부(125) 를 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)는 배터리 팩을 포함할 수 있다.
과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(21)는 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(21)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호회로(21)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.
직류/직류 컨버터(22)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(22)는 발전장치(10) 또는 제1 노드(N1)에서 제공되는 직류 전력을 배터리(23)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(23)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 배터리(23)에서 제공되는 직류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에서 이용할 수 있도록 전압 크기를 변환하여 제1 노드(N1) 또는 직류/교류 컨버터(30)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 내부의 컨버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이경우, 컨버터 제어부(미도시)는 보조전원부(125)에서 제공하는 제1 구동전원(VCC1)에 기초하여 직류/직류 컨버터(22)의 동작을 제어 할 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고 직류/직류 컨버터(22)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다.
배터리(23)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(22)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(22)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(24; BMS; Battery Management System)은 배터리(23)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(24)은 배터리(23)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(22)를 직접적으로 제어할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)운 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 보조전원부(125)에서 제공하는 제2 구동전원(VCC2)에 기초하여 구동할 수 있다.
보조전원부(125)는 배터리(23)에 저장된 에너지에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원부(125)는 구동전원을 생성하기 위하여 배터리(23)로부터 대기전력을 공급받을 수 있다. 즉, 보조전원부(125)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 또는 방전 동작을 하지 않더라도 대기전력을 소모할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 제1 구동전원(VCC1)을 직류/직류 컨버터(22)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 제2 구동전원(VCC2)을 배터리 관리 시스템(24)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 배터리(23)와 직류/직류 컨버터(22) 사이의 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 보조전원부(125)는 배터리(23)와 직접적으로 연결될 수 있다.
또한, 보조전원부(125)는 외부에서 제공된 제2 신호(sig2)에 기초하여 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원부(125)는 구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호(sig2)가 입력되면 구동전원 생성을 중단 및 대기전력 소모를 중단할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 구동전원 생성 개시 신호인 제2 신호(sig2)가 입력되면 대기전력을 소모하면서 구동전원을 생성할 수 있다.
특히, 보조전원부(125)는 소정의 이벤트가 발생하면 외부에서 구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호(sig2)를 입력 받아 대기 전력 소모를 중단될 수 있다. 소정의 이벤트는 에너지 저장 시스템(20)이 전기에너지를 충전하거나 방전하는 동작을 장시간 동안 중단하는 경우이다. 예를 들어, 소정의 이벤트는, 전력 공급 시스템을 설치하지 않아 구동하지 않는 경우 또는 에너지 저장 시스템(20)의 장시간 동안 대기 상태일 경우 등이 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템(20)은 보조전원부(125)를 제어하여 대기전력 소모로 인하여 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 5는 도 4의 보조전원부(125)를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 보조전원부(125)는 변압기(T), 보조전원 제어부(251), 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2), 다이오드(D1), 분배저항부(252)를 포함할 수 있다.
보조전원부(125)는 배터리(23) 또는 제2 노드(N2)로부터 입력된 대기전력이 변압기(T) 1차측의 주권선(W1)으로 입력되고, 주권선(W1)에 입력된 전력에 의해 1차측의 보조권선(W2)에 전력이 유기되고, 유기된 전력에 의해 제2 캐패시터(C2)를 충전할 수 있다. 제2 캐패시터(C2)에 충전된 전압레벨이 설정레벨 이상이 되면, 보조전원 제어부(251)가 구동되고 변압기(T)의 2차측 권선(W3)을 통해 구동 전압을 출력할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 생성된 구동 전압을 제1 구동전압(VCC1) 또는 제2 구동전압(VCC2) 등 복수의 구동전압으로 출력할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 스탠바이 IC일 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 보조전원부(125)에 입력된 대기전력을 평활화할 수 있다.
다이오드(D1)는 보조권선(W2)에서 유기된 전력 또는 제2 캐패시터(C2)에서 충전된 전압에 의한 역전류를 방지할 수 있다.
분배저항부(252)는 입력된 대기전력을 분배하여 보조전원 제어부(251)의 구동 단자(BR)에 입력될 수 있다. 예를 들어, 분배저항부(252)는 제2 노드(N2)에서 입력된 대기 전력을 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 이용하여 전압 분배할 수 있다. 즉, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이에 배치된 제3 노드(N3)를 통하여 분배된 전압이 보조전원 제어부(251)의 구동단자(BR)에 입력될 수 있다.
보조전원 제어부(251)는 구동 단자(BR)에 입력되는 전압 레벨에 따라 보조전원부(125)의 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원 제어부(251)는 대기전력에 기초하여 분배저항부(252)를 통해 입력된 하이 레벨의 신호가 구동 단자(BR)에 입력되어 구동될 수 있다. 또한, 보조전원 제어부(251)는 제3 노드(N3)에 로우 레벨의 제2 신호(sig2)가 입력 될 수 있다. 보조전원 제어부(251)는 구동 단자(BR)에 로우 레벨의 제2 신호(sig2)가 입력되면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템의 보조전원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 또 다른 실시예는 도 4의 다른 실시예와 일부 구성을 제외하고 구성이 동일할 수 있다. 이하 도 6의 또 다른 실시예는 도 4와 차이가 있는 구성을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 과전류 보호회로(21), 직류/직류 컨버터(22), 배터리(23), 배터리 관리 시스템(24), 보조전원부(225) 또는 제3 스위치(226)을 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)는 배터리 팩을 포함할 수 있다.
제3 스위치(226)는 에너지 저장 시스템(20)의 외부에 배치될 수 있다. 제3 스위치(226)는 외부에서 온(on) 또는 오프(off)할 수 있다. 일 예로, 제3 스위치(226)는 버튼식일 수 있다. 또한, 제3 스위치(226)는 보조전원부(225)의 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 즉, 도 6의 또 다른 실시예는 도 4의 또 다른 실시예의 외부에서 제2 신호(sig2)를 제공하여 보조전원부(225)의 구동전원 생성여부를 결정하는 것과 차이가 있다. 보다 구체적으로, 제3 스위치(226)는 온(on) 하여 보조전원부(125)의 구동전원 생성을 중단 및 대기전력 소모를 중단할 수 있다. 또한, 제3 스위치(226)는 오프(off) 하여 보조전원부(125)가 대기전력을 소모하면서 구동전원을 생성할 수 있다.
또한, 보조전원부(225)는 소정의 이벤트가 발생하면 외부에서 구동전원 생성 중단을 위해 제3 스위치(226)가 온(on)되어 대기 전력 소모를 중단할 수 있다. 소정의 이벤트는 에너지 저장 시스템(20)이 전기에너지를 충전하거나 방전하는 동작을 장시간 동안 중단하는 경우이다. 예를 들어, 소정의 이벤트는, 전력 공급 시스템을 설치하지 않아 구동하지 않는 경우 또는 에너지 저장 시스템(20)의 장시간 동안 대기 상태일 경우 등이 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템(20)은 보조전원부(225)를 제어하여 대기전력 소모로 인하여 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 7은 도 6의 보조전원부(225)를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 보조전원부(225)는 변압기(T), 보조전원 제어부(251), 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2), 다이오드(D1), 분배저항부(252)를 포함할 수 있다.
보조전원부(225)는 배터리(23) 또는 제2 노드(N2)로부터 입력된 대기전력이 변압기(T) 1차측의 주권선(W1)으로 입력되고, 주권선(W1)에 입력된 전력에 의해 1차측의 보조권선(W2)에 전력이 유기되고, 유기된 전력에 의해 제2 캐패시터(C2)를 충전할 수 있다. 제2 캐패시터(C2)에 충전된 전압레벨이 설정레벨 이상이 되면, 보조전원 제어부(251)가 구동되고 변압기(T)의 2차측 권선(W3)을 통해 구동 전압을 출력할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 생성된 구동 전압을 제1 구동전압(VCC1) 또는 제2 구동전압(VCC2) 등 복수의 구동전압으로 출력할 수 있다. 또한, 보조전원부(125)는 스탠바이 IC일 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 보조전원부(225)에 입력된 대기전력을 평활화할 수 있다.
다이오드(D1)는 보조권선(W2)에서 유기된 전력 또는 제2 캐패시터(C2)에서 충전된 전압에 의한 역전류를 방지할 수 있다.
분배저항부(252)는 입력된 대기전력을 분배하여 보조전원 제어부(251)의 구동 단자(BR)에 입력될 수 있다. 예를 들어, 분배저항부(252)는 제2 노드(N2)에서 입력된 대기 전력을 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 이용하여 전압 분배할 수 있다. 즉, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이에 배치된 제3 노드(N3)를 통하여 분배된 전압이 보조전원 제어부(251)의 구동단자(BR)에 입력될 수 있다.
특히, 분배저항부(252)는 보조전원 제어부(251)의 구동 단자(BR)에 분배 전압을 제공하는 분배 저항과 외부의 제3 스위치(226)가 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 저항(R2)과 제3 스위치(226)는 병렬로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 제2 저항(R2)과 제3 스위치(226)의 일단이 모두 보조전원 제어부(251)의 구동 단자(BR)에 연결되고, 제2 저항(R2)과 제3 스위치(226)의 타단이 모두 접지 단자와 연결될 수 있다. 접지 단자는 로우 레벨의 신호를 제공할 수 있다.
보조전원 제어부(251)는 구동 단자(BR)에 입력되는 전압 레벨에 따라 보조전원부(225)의 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원 제어부(251)는 대기전력에 기초하여 분배저항부(252)를 통해 입력된 하이 레벨의 신호가 구동 단자(BR)에 입력되어 구동될 수 있다. 또한, 보조전원 제어부(251)는 제3 스위치(226)가 온(on)되면 구동 단자(BR)에 로우 레벨의 신호가 입력되어 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(20)은 션트 트립(27)을 구비한 과전류 보호회로(121), 직류/직류 컨버터(22), 배터리(23), 배터리 관리 시스템(24) 또는 보조전원부(325)를 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(20)는 배터리 팩을 포함할 수 있다.
과전류 보호회로(121)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 유입되거나 외부로 유출되는 EOS 또는 과전류를 방지할 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(121)는 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 과전류 보호회로(121)는 차단기(Circuit Breaker)를 포함할 수 있다. 이 경우, 과전류 보호회로(121)는 에너지 저장 시스템(20) 내부로 EOS 또는 과전류가 유입되면 제1 노드(N1)와 직류/직류 컨버터(22) 사이를 오픈(open)시킬 수 있다. 이에, 과전류 보호회로(121)는 에너지 저장 시스템(20)과 외부의 전류의 입출력을 차단할 수 있다.
또한, 과전류 보호회로(121)는 션트 트립(27)을 포함할 수 있다. 션트 트립(27)은 외부에서 제3 신호(sig3)를 인가하여 차단기(Circuit Breaker)를 차단 또는 트립(trip)시킬 수 있다. 또한, 션트 트립(27)은 과전류 보호회로(121)의 차단기를 트립시킬 경우 로우 레벨의 제4 신호(sig4)를 출력할 수 있다. 즉, 션트 트립(27)은 출력된 제4 신호(sig4)를 피드백하여 차단기의 차단 동작 또는 트립 동작이 정상 작동하였는지 확인할 수 있다. 또한, 션트 트립(27)은 출력된 제4 신호(sig4)를 이용하여 보조전원부(325)의 구동전원 생성을 중단시킬 수 있다.
직류/직류 컨버터(22)는 에너지 저장 시스템(20)이 충전 모드에서 공급 받거나 방전모드에서 공급하는 직류 전력의 크기를 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 직류/직류 컨버터(22)는 발전장치(10) 또는 제1 노드(N1)에서 제공되는 직류 전력을 배터리(23)의 충전을 위한 전압 크기로 변환하여 배터리(23)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 배터리(23)에서 제공되는 직류 전력을 계통(60) 또는 부하(70)에서 이용할 수 있도록 전압 크기를 변환하여 제1 노드(N1) 또는 직류/교류 컨버터(30)에 제공할 수 있다. 또한, 직류/직류 컨버터(22)는 내부의 컨버터 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이경우, 컨버터 제어부(미도시)는 보조전원부(125)에서 제공하는 제1 구동전원(VCC1)에 기초하여 직류/직류 컨버터(22)의 동작을 제어 할 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고 직류/직류 컨버터(22)는 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다.
배터리(23)는 충전 모드에서 직류/직류 컨버터(22)로부터 충전 전력을 수신하고, 수신한 전력에 의해 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 방전 모드에서 기 저장된 전력을 직류/직류 컨버터(22)로 출력할 수 있다. 또한, 배터리(23)는 충전 동작 및 방전 동작을 수행하기 위해 다수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(24; BMS; Battery Management System)은 배터리(23)의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(24)은 배터리(23)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 모니터링하고, 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보를 시스템 제어부(80)에 전달할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 모니터링된 배터리(23)의 상태 정보에 따라 직류/직류 컨버터(22)를 직접적으로 제어할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 충전 또는 방전하면서 다수 개의 배터리 셀들이 적절한 전압을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)운 시스템 제어부(80)의 제어신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(24)은 보조전원부(125)에서 제공하는 제2 구동전원(VCC2)에 기초하여 구동할 수 있다.
보조전원부(325)는 배터리(23)에 저장된 에너지에 기초하여 구동전원을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원부(325)는 구동전원을 생성하기 위하여 배터리(23)로부터 대기전력을 공급받을 수 있다. 즉, 보조전원부(325)는 에너지 저장 시스템(20)의 충전 또는 방전 동작을 하지 않더라도 대기전력을 소모할 수 있다. 또한, 보조전원부(325)는 제1 구동전원(VCC1)을 직류/직류 컨버터(22)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(325)는 제2 구동전원(VCC2)을 배터리 관리 시스템(24)에 제공할 수 있다. 또한, 보조전원부(325)는 배터리(23)와 직류/직류 컨버터(22) 사이의 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 보조전원부(325)는 배터리(23)와 직접적으로 연결될 수 있다.
또한, 보조전원부(325)는 션트 트립(27)에서 출력된 제4 신호(sig4)에 기초하여 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원부(325)는 로우 레벨의 제4 신호(sig4)를 구동전원 생성 중단 신호로 입력받아 구동전원 생성을 중단 및 대기전력 소모를 중단할 수 있다. 또한, 보조전원부(325)는 로우 레벨의 제4 신호(sig4)의 입력이 중단되면 대기전력을 소모하면서 구동전원을 생성을 개시할 수 있다. 또한, 보조전원부(325)는 제4 신호(sig4)를 도 5의 제2 신호(sig2)를 대체하여 입력 받을 수 있다. 즉, 도 8의 보조전원부(325)는 보조전원 제어부를 포함할 수 있다. 보조전원 제어부는 구동 단자에 입력되는 전압 레벨에 따라 보조전원부(325)의 구동전원 생성여부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 보조전원 제어부는 구동 단자에 로우 레벨의 제4 신호(sig4)가 입력되면 구동전원 생성을 중단할 수 있다.
따라서, 에너지 저장 시스템(20)은 션트 트립(27) 및 보조전원부(325)를 제어하여 대기전력 소모로 인하여 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 에너지 저장 시스템의 구동방법은 배터리에 저장된 에너지에 기초하여 보조전원부가 구동전원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다(S100). 보다 구체적으로, 보조전원부는 충전된 배터리에서 대기전력을 공급 받아 직류/직류 컨버터 또는 배터리 관리 시스템의 구동을 위한 구동신호를 생성할 수 있다.
또한, 에너지 저장 시스템의 구동방법은 소정의 이벤트가 발생하였는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다(S200). 소정의 이벤트는 에너지 저장 시스템이 전기에너지를 충전하거나 방전하는 동작을 장시간 동안 중단하는 경우이다. 예를 들어, 소정의 이벤트는, 전력 공급 시스템을 설치하지 않아 구동하지 않는 경우 또는 에너지 저장 시스템의 장시간 동안 대기 상태일 경우 등이 있다
또한, 에너지 저장 시스템의 구동방법은 보조전원부가 구동전원 생성을 중단하는 단계를 포함할 수 있다(S300). 보다 구체적으로, 소정의 이벤트가 발생하면 보조전원부가 구동전원 생성을 중단할 수 있다. 보조전원부가 구동전원 생성을 중단하기 위하여, 도 2 내지 도 8의 에너지 저장 시스템을 이용할 수 있다.
또한, S200에서 소정의 이벤트가 발생하지 않으면 S100로 회귀할 수 있다.
따라서, 에너지 저장 시스템의 구동방법은 대기전력 소모로 인한 배터리의 완전 방전을 방지할 수 있고, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 시스템 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10 발전장치
20 에너지 저장 시스템
21 과전류 보호회로
22 직류-직류 컨버터
23 배터리
24 BMS
25 보조전원
26 제1 스위치
27 션트 트립
30 직류-교류 컨버터
40 교류 필터
50 교류-교류 컨버터
60 계통
70 부하

Claims (10)

  1. 배터리와 전기적으로 연결되는 제2 노드에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및
    상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 외부에서 입력된 직류전력의 크기를 변환하여 상기 제2 노드로 제공하고, 방전모드에서 상기 제2 노드에서 제공된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고,
    상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면, 외부로부터 전달되는 외부신호를 전달받아 구동전원 생성을 중단하고, 대기전력의 에너지 저장 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    싱기 소정의 이벤트는 상기 배터리가 충전 또는 방전 동작을 소정의 시간 동안 중단하는 대기 상태인 에너지 저장 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 괴부 신호를 저달 받는 제1 스위치를 더 포함하고,
    상기 보조전원부는 상기 제1 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력되는 에너지 저장 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 보조전원부는 에너지 저장 시스템 외부에 배치되며, 외부 신호를 발생시키는 제2 스위치를 경유하여 상기 대기 전력이 입력되는 에너지 저장 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 보조전원부는 보조전원 제어부 및 변압기를 포함하고,
    상기 보조전원 제어부는 상기 대기 전력에 기초하여 구동하고,
    상기 변압기는 상기 보조전원 제어부가 구동하면 상기 구동전원을 출력하고,
    상기 보조전원부는 상기 소정의 이벤트가 발생하면, 상기 외부 신호에 해당하는 제2 신호를 입력 받아 구동전원 생성을 중단하는구동전원 생성 중단 신호인 제2 신호를 입력 받는 에너지 저장 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보조전원부는 제1 저항 및 제2 저항을 구비한 분배저항부를 더 포함하고,
    상기 분배저항부는 상기 입력된 대기 전력을 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항으로 전압분배하고,
    상기 제2 저항은 상기 보조전원 제어부의 구동단자에 하이 레벨의 신호를 제공하는 에너지 저장 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 저항은 에너지 저장 시스템 외부에 배치되어 상기 외부 신호를발생시키는 제3 스위치와 병렬로 연결되고,
    상기 제3 스위치는 상기 소정의 이벤트가 발생하면 온되어 상기 구동단자에 로우 레벨의 신호를 제공하여 상기 보조전원 제어부의 구동을 중단시키는 에너지 저장 시스템.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 외부에서 입력된 직류전력이 입력되고 상기 직류/직류 컨버터에 상기 직류전력을 제공하는 과전류 보호회로를 더 포함하는 에너지 저장 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 과전류 보호회로는 회로 차단기 및 상기 외부 신호에 해당하는 외부의 제3 신호에 의해 상기 회로 차단기를 차단시키는 션트 트립을 포함하고,
    상기 션트 트립은 상기 회로 차단기가 차단되면 상기 보조전원부에 로우 레벨의 제4 신호를 제공하는 에너지 저장 시스템.
  10. 전기 에너지를 생성하는 발전장치;
    상기 발전장치를 통해 생성된 전기 에너지를 충전하고, 충전된 전기 에너지를 방전하는 에너지 저장 시스템;
    상기 에너지 저장 시스템을 통해 출력되는 전기 에너지를 구동 전력으로 하여 동작하는 부하를 포함하고,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    상기 전기 에너지를 충전 또는 방전을 하는 배터리;
    상기 배터리에서 제공된 대기 전력에 기초하여 구동전원을 생성하는 보조전원부; 및
    상기 구동전원에 기초하고, 충전모드에서 상기 발전장치에서 입력된 전기에너지의 직류전력의 크기를 변환하여 상기 배터리로 출력하고, 방전모드에서 상기 배터리에서 방전된 직류전력의 크기를 변환하여 외부로 출력하는 직류/직류 컨버터;를 포함하고,
    상기 보조전원부는 소정의 이벤트가 발생하면 구동전원 생성을 중단하는 전력 공급 시스템.
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