KR20120061281A - 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120061281A
KR20120061281A KR1020100122532A KR20100122532A KR20120061281A KR 20120061281 A KR20120061281 A KR 20120061281A KR 1020100122532 A KR1020100122532 A KR 1020100122532A KR 20100122532 A KR20100122532 A KR 20100122532A KR 20120061281 A KR20120061281 A KR 20120061281A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high voltage
power
vehicle
battery
voltage battery
Prior art date
Application number
KR1020100122532A
Other languages
English (en)
Inventor
이길수
양정환
박상현
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020100122532A priority Critical patent/KR20120061281A/ko
Priority to US13/310,030 priority patent/US8866438B2/en
Priority to CN2011103994566A priority patent/CN102545236A/zh
Priority to JP2011265844A priority patent/JP2012125143A/ja
Publication of KR20120061281A publication Critical patent/KR20120061281A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/65—Monitoring or controlling charging stations involving identification of vehicles or their battery types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J11/00—Circuit arrangements for providing service supply to auxiliaries of stations in which electric power is generated, distributed or converted
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20—Active power filtering [APF]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

본 발명은 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 자동차용 배터리와 전기차 충전 장비인 양방향 충전기를 이용하여 소규모 계통(Micro Grid)에 무효 전력을 공급하는 무효전력 공급 시스템 및 방법에 대한 것이다.

Description

자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법{System and Method for providing reactive power using electric car battery}
본 발명은 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 자동차용 배터리와 전기차 충전 장비인 양방향 충전기를 이용하여 소규모 계통(Micro Grid)에 무효 전력을 공급하는 무효전력 공급 시스템 및 방법에 대한 것이다.
전기차량의 전력 등을 이용하는 방식이 제안되었다. 이들 제안된 기술을 개시한 선행 문헌으로서는 한국공개특허 제10-2009-0119833호 등을 들 수 있다.
이들 선행 문헌에 기술된 방식은 전기차량의 전력 등을 통합하여 사용하는 형태이다. 부연 설명하면, 각각의 전기 리소스를 상응하는 브리지와 결합시켜 전력 계통(그리드로 불림)에 연결하는 방식이다.
그런데 이러한 방식에 의할 경우 다수의 전기자동차가 동시에 충전하는 경우 무효전력 부족현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 무효전력이 부족하면 전력의 전송효율이 감소하고 계통에는 전압이 떨어지는 영향을 가져오며, 이 무효전력에 의해 전압이 떨어지다가 결국에는 정전(Black-out) 사태에 도달할 수 있다.
따라서, 일반적으로 무효전력 보상장치인 동기 조상기, 션트 커패시터(shunt Capacitor), FACTS(Flexible AC Transmission System) 장비를 이용하게 된다.
종래기술의 경우에는 이러한 정전 사태를 피하기 위해 고가의 무효전력 보상장치를 계통에 설치하므로 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 종래기술에 의해 발생한 단점을 극복하기 위하여, 무효전력 부족현상이 발생하지 않도록 소규모 계통(Micro Grid)에 필요한 무효전력을 안정적 및 효율적으로 공급할 수 있도록 하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고가의 무효전력 보상 장치를 계통에 설치하지 않고서도 소규모 계통에 무효전력 공급 및 흡수를 통해 계통 안정도를 증대시키는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제기된 과제를 달성하기 위해 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템을 제공한다. 이 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템은, 가정내 설치된 콘센트로 연결되는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기차의 고전압 배터리; 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 BMS(Battery Management System)로부터 생성된 고전압 배터리의 상태 정보를 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 통신부를 통하여 전송받고, 상기 가정내 설치된 적어도 하나의 부하 및 상기 고전압 배터리에 대한 역률을 모니터링하여 역률 보상값을 산정하는 역률 모니터링 제어기; 상기 고전압 배터리에 전원을 공급하거나 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하는 양방향 충전기; 및 상기 양방향 충전기를 제어하여 산정된 상기 역률 보상값 만큼 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하여 상기 역률 보상값 만큼 보상하는 제어부를 포함한다.
또한, 이 무효전력 공급 시스템은, 상기 양방향 충전기에 전원을 공급하거나 상기 양방향 충전기로부터 상기 고전압 배터리의 전원을 공급받는 계통(Micro-grid)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 방법은, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기차의 고전압 배터리가 가정내 설치된 콘센트로 연결되는 단계; 역률 모니터링 제어기가 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 BMS(Battery Management System)로부터 생성된 고전압 배터리의 상태 정보를 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 통신부를 통하여 전송받고, 상기 가정내 설치된 적어도 하나의 부하 및 상기 고전압 배터리에 대한 역률을 모니터링하여 역률 보상값을 산정하는 단계; 양방향 충전기는 상기 고전압 배터리에 전원을 공급하거나 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하는 단계; 및 제어부가 상기 양방향 충전기를 제어하여 산정된 상기 역률 보상값 만큼 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하여 상기 역률 보상값 만큼 보상하는 단계를 포함한다.
또한, 이 무효전력 공급 방법은, 계통(Micro-grid)이 상기 양방향 충전기에 전원을 공급하거나 상기 양방향 충전기로부터 상기 고전압 배터리의 전원을 공급받는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 양방향 충전기는 탑재형 충전기(On-Board charger)로서, PFC(Power Factor Control) 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 고전압 배터리의 전원은 진상부하(Leading Load)로 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자동차 배터리의 전기가 계통에 공급될 때, 인버팅 듀티(Inverting Duty) 제어를 통해 진상운전(leading operating)을 하면 배터리를 통해 계통에 역률을 개선함으로써 무효전력의 부족분을 보충하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 자동차 배터리를 이용하여 소규모 계통에 대한 무효전력 공급 및 흡수를 통해 계통 안정도를 증대시키는 것이 가능하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 배터리와 양방향 충전기를 이용한 무효전력 공급 시스템 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동차(100)의 시스템 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 양방향 충전기(260)의 회로 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 PFC(Power Factor Control) 제어기(300)의 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보상 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 배터리와 양방향 충전기를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 배터리와 양방향 충전기를 이용한 무효전력 공급 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 무효 전력 공급 시스템은 자동차(100), 이 자동차(100)에 구성되는 충전 동작부(200), 이 충전 동작부(200)와 연결되어 자동차(100)의 무효 전기에 대한 역률을 모니터링하는 역률 모니터링 제어기(170), 이 역률 모니터링 제어기(170)와 연결되어 자동차(100)에 있는 무효 전력을 공급받는 계통(Micro Grid)(180) 등으로 구성된다.
자동차(100)는 배터리를 전원으로 사용하는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기차가 될 수 있다. 자동차(100)에는 충전 동작부(200)가 구성되는데 이를 포함하는 자동차(100)의 전자 시스템을 보여주는 구성도가 도 2에 도시된다. 도 2는 후술하기로 한다.
충전 동작부(200)는 집(110)에 설치된 콘센트(111,115)와 연결되어 계통(180)으로부터 전력을 공급받거나, 또는 역률 모니터링 제어기(170)와 연결되어 자동차(100)의 배터리(미도시)로부터 발생되는 무효전력을 역률 모니터링 제어기(170)에 전송한다. 이때, 충전 동작부(200)와 역률 모니터링 제어기(170)간 통신은 전력선 통신 네트워크(PLC: Power Line Control), 계측 제어 통신망(CAN: Controller Area Networ) 등이 이용될 수 있다.
역률 모니터링 제어기(170)는 자동 역률 제어기 또는 자동 역률 제어 장치 등으로 불리며, 무효전력 또는 역률의 설정치에 의하여 콘덴서를 투입 또는 차단을 실행시키는 장치이다. 또한, 역률저하로 인한 추가요금의 부담을 하지 않을 수 있게 하며, 전압 변동과 고조파의 발생을 억제하며 에너지의 절감을 할 수 있게 하는 기기이다. 이 역률 모니터링 제어기(170)는 자동차(200) 뿐만 아니라, 분전반(115)을 통해 가전기기(113)에도 연결된다. 이 가전기기(113)는 가정의 부하가 된다.
일반적으로, 에너지를 절감하고자 하는 방안으로 피크(peak) 전력을 제어하여 순간적인 전력 부족현상을 막고자 하는 피크전력제어(peak Demand Control)와 진상무효콘덴서를 제어하여 무효전력을 최소화하는 역률제어(Power Factor Control)가 대표적이라 할 수 있다.
교류회로의 전압이나 전류가 정현파(사인파) 모양으로 변동하여 양자의 정현파 위상이 반드시 일치하지 않는 경우가 발생한다. 이 경우 전압과 전류 사이에 위상차가 발생하고 그에 따라 VI로 나타나던 전력의 값이 VI*cosθ = 유효전력(여기서, I*는 복소 전류임)으로 나타난다. 이때, cosθ가 역률(Power Factor)이 된다. 역률은 공급한 전력의 값이 실제로 일에 쓰이는 효율을 나타낸다.
도 1을 계속 설명하면, 이러한 역률 모니터링 제어기(170)의 제어방식으로는 C/k Value에 의한 순환제어(loop control), 순차제어방식(우선순위제어방식)(sequential control) 등이 있다. 여기서, C/k Value(Smallest Capacitor Current)는 계통 정격전압, 전류 대비 가장 작은 콘덴서 용량의 비 또는 가장 작은 콘덴서 용량의 전류를 의미한다.
역률 모니터링 제어기(170)의 구조 및 구성에 대하여는 많이 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
계통(Micro Grid)(180)은 높은 전력품질을 제공하기 위해 독립적으로 유효 및 무효전력 제어가 가능한 연료전지와 마이크로터빈과 같이 친환경적이고 신뢰할 수 있는 전력원을 채용하는 마이크로소스(Micro-Source)들로 구성된다. 또한, 계통(180)은 기존의 광역적 전력시스템으로부터 독립된 분산전원을 중심으로 한 국소적인 전력공급시스템이다. 물론, 본 발명에서는 계통으로 기술하였으나, 스마트 그리드일 수 있다.
계통(180)은 집(110)에 설치된 분전반(115)과 연결되어 콘센트(111,112)를 통해 자동차(100), 가정용 전자기기(113) 등에 상용 전원을 공급한다. 여기서, 가정용 전자기기로는 세탁기 냉장고, 에어콘 등을 들 수 있다.
물론, 계통(180)은 역률 모니터링 제어기(170)와 연결되어 자동차(100)의 무효전력을 공급을 받을 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 자동차(100)의 시스템 구성도이다. 특히, 도 2는 하이브리드 차량의 시스템 구성을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 이 시스템 구성도에는, 차량 주행용 구동원으로서 엔진(210) 및 모터(211), 엔진에서 모터로 구동원을 변환하기 위해 인버팅하는 인버터(220), 하이브리드 배터리인 고전압 배터리(230), 고전압 배터리(230)에 전압을 공급하거나 이 고전압 배터리(230)의 무효전력을 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에 공급하는 양방향 충전기(260), 고전압 배터리(230)를 제어하는 BMS(250: Battery Management System), BMS(250)와 양방향 충전기(260)를 제어하는 제어부(270) 등이 포함된다.
물론, 도면에서는 엔진(210)과 모터(211)가 직접 연결되어 있는 것으로 도시하였으나, 이는 본 발명의 일실시예에 대한 이해의 편의를 위해서 도시한 것으로 분리되어 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
EMS(290: Engine Management System)는 엔진(210)을 통합 관리하는 역할을 수행하는 것으로 엔진(210)의 작동상태를 감지하는 각종 센서들로부터 입력된 신호을 기초로 최적의 액체 연료량 분사와 점화시기 등을 제어해서 차량이 최적의 주행성능을 발휘할 수 있도록 한다.
인버터(220)는 모터를 구동하기 위하여 직류전원을 3상의 교류전원으로 변경하는 역할을 하며, 이 인버터는 대개 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 스위칭 소자(미도시)와 IGBT(Insulated Gate bipolar Transistor), 이 스위칭 소자에 신호를 주는 게이트 구동부(미도시)를 포함하고 있을 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 대한 이해의 편의를 위한 것으로 고전압 배터리(230)로부터의 전원을 인버팅하여 모터(211)에 제공하는 것이라면 다른 구성도 이용가능하다.
고전압 배터리(230)는 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 하이브리드 배터리로서, 모터(120)에 전원을 공급하는 역할을 한다. 물론, 본 발명의 일실시예에서는 이해의 편의를 위해 배터리로만 표시하였으나, 직렬 또는 병렬로 배열된 배터리 셀로 구성되는 팩일 수 있으며, 여러 개의 서브 팩으로 구성하는 것도 가능하다.
BMS(250)는 고전압 배터리(230)를 관리 및 제어하는 기능을 하고, 고전압 배터리(230)의 상태 정보를 제어부(270)에 전송하는 역할을 한다.
HCU(240: Hybrid Control Unit)는 EMS(290), BMS(250), 제어부(270)와 제어 정보를 교환하여, 차량을 제어하는 역할을 한다. 즉, HCU(240)는 엔진(210)이 동작하는 경우에는 엔진(210)에 관한 제어 정보를 EMS(290)와 교환하여 엔진(210)을 제어한다. 이와 달리, 모터(211)가 동작하는 경우에는 모터(211), 고전압 배터리(230)에 관한 제어 정보를 모터 제어기(213), BMS(250)와 교환한다.
모터 제어기(213)는 모터(211)를 제어하기 위해 HCU(240) 및 BMS(250)와 제어 정보를 서로 교환한다. 또한, 모터(211)의 회전수를 제어하기 위해 모터(211)의 RPM(Revolutions Per Minuite) 정보를 모터(211)로부터 획득하며 이 정보는 모터(211)를 제어하는데 이용된다. 물론, 모터(211)는 3상의 교류 전원을 이용하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 일실시예는 이에 한정되지 않으며, 단상도 가능하다.
HCU(240), 모터 제어기(213), BMS(250), EMS(290), 제어부(270) 등 간의 통신은 CAN(Controller Area Network) 통신 방식이 보통 이용되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 통신 방식도 사용될 수 있다.
양방향 충전기(260)는 양방향 커넥터(261)를 이용하여 콘센트(111)로부터 상용 전기를 입력받아 고전압 배터리(230)에 전압을 공급하거나 이 고전압 배터리(230)의 무효전력을 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에 공급하는 기능을 한다.
제어부(270)는 마이콤으로 구성되며, EMS(290)로부터 엔진(210) 또는 모터(211)의 운전 제어 정보를 전송받으며, 이와 함께 BMS(250)로부터 고전압 배터리(230)의 배터리 상태 정보를 전송받아, 이들 정보를 바탕으로 고전압 배터리(230)의 무효 전력을 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에 전송할지를 결정하는 알고리즘을 포함한다. 또한, 제어부(270)에는 이러한 알고리즘을 구현하기 위한 메모리(미도시)가 구성된다.
이 메모리는 제어부(270) 내에 구비되는 메모리일 수 있고, 별도의 메모리가 될 수 있다. 따라서 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM(Electrically erasable programmable read-only memory), SRAM(Static RAM), FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다.
통신부(280)는 제어부(270)와 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)가 통신하도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 통신부(280)는 전력선 통신 네트워크(PLC: Power Line Control), 계측 제어 통신망(CAN: Controller Area Networ)이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 적외선 통신(IrDA), 블루투쓰 등과 같은 무선 통신을 이용하는 것도 가능하다.
이외에도 도 2에 도시되어 있지 않지만, 인버터(220), HCU(240), BMS(250) 등에 전원을 공급하는 전원 배터리(미도시) 등이 구성된다.
도 3은 도 1에 도시된 양방향 충전기(260)의 회로 구성도이다. 특히, 양방향 충전기(260)는 On-Board Charger로서 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 기능을 한다. 도 3을 참조하면, 전원전압(VAC)이 다수의 다이오드(D1 내지 D4)로 구성된 AC 브릿지 정류기(301)를 거치고, PFC 회로(300)를 통과하면서 DC 형태의 출력 전압 전원(VDC)으로 변환된다.
따라서, 양방향 충전기(260)는 계통(도 1의 180)으로부터 입력된 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 고전압 배터리(도 2의 230)에 공급하거나, 고전압 배터리(230)로부터 출력된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 기능을 한다.
여기서, PFC 회로(300)는 일반적으로 스위칭 레귤레이터 형태로 되어 있으며, 이를 보여주는 일실시예가 도 4에 도시된다. 물론, 도 4는 스위칭 레귤레이터의 일형태로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 도 3에 도시된 PFC(Power Factor Control) 회로(300)의 회로 구성도이다. 도 4를 참조하면, PFC 출력 전압(INV)이 피드백되어 오차증폭기(EA)에 입력된다. 이와 함께, 도 3에 도시된 바와 같이 출력 전압(VCC)이 내부 레귤레이터(320)에 입력되고, 내부 레귤레이터(320)는 전원 전압(VDD)와 바이어스 전압(Bias Voltage)을 발생시킨다.
내부 레귤레이터(320)에서 발생된 전압(VDD, 바이어스 전압)은 비교기(312, 330, 331)와 오차 증폭기(311)의 바이어스 전압 및 기준 전압의 역할을 한다. AC 브릿지 정류기(301)를 통해 정류된 신호(RECTI)와 오차 증폭기(311)의 출력 신호가 곱셈기(310)에 입력되고, 이 곱셈기(310)의 출력 신호와 CS 신호가 비교기(312)에 입력된다. 이에 따라 비교기(312)의 출력 신호는 래치(350)의 리셋 단자(R)에 입력된다.
여기서, CS 신호는 파워 스위치(Q1)의 온/오프 신호에 따른 전류 변화를 의미한다.
또한, ZCD 신호는 전원 전류(예를 들면, 트랜스포머 등에서 출력된 출력 전원을 들 수 있음)를 곱셈기(310)의 출력과 비교하여 파워 스위치(Q1)를 턴온하며, 래치(350)의 리셋(R)에 입력되는 신호는 인덕터(미도시)의 전류가 곱셈기(310)의 출력 신호와 접촉하는 지점에서 파워 스위치(Q1)를 꺼서 인덕터 전류를 0으로 떨어지게 하는 기능을 한다.
또한, ZCD 신호는 리셋 신호에 의해서 파워 스위치(Q1)를 켜게 되어 인덕터 전류가 0이 될 때, 비교기(330,331)에 입력되어 미리 설정된 기준전압(1.6V, 0.15V)과 비교되고 이 비교결과가 합산기(340)에 입력되어 셋 신호가 되며, 이 셋 신호는 래치(350)의 셋(S)에 신호를 전달된다. 따라서, 이에 따라 래치(350)로부터 신호를 전달받은 드라이버(360)가 파워 스위치(Q1)를 켜게 되며 인덕터(미도시)의 전류가 증가하게 된다.
따라서, PFC 회로(300)는 계통(도 1의 180)으로부터 자동차(도 1의 100)쪽으로 입력되는 전류를 계속 감지하여 AC 브릿지 정류기(301)의 입력 전압 파형을 따라가게 하여 결과적으로 전압과 전류를 동위상으로 만든다.
이러한, PFC 회로에 대하여는 이미 많이 알려져 있는 기술이므로, 본 발명의 용이한 이해를 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 역률 보상 과정을 도시한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)가 가정(도 1의 110) 내에 있는 가전기기(도 1의 113), 자동차(도 1의 100) 등의 부하에 따른 역률을 모니터링한다(단계 S500).
역률의 모니터링 결과, 역률 보상값을 산정한다(단계 S510). 부연하면, 가정에서 사용되는 가전기기(도 1의 113)에는 코일 회로 등과 같은 소모성 회로소자가 있게 되므로 가전기기(113)에서 필요로 하는 소비전력이 10KW가 될지라도, 한전측에서는 12KW로 송전해야만 된다. 따라서, 역률 보상값을 산정하여 자동차(도 1의 100)가 이 역률 보상값을 보상하면 한전측에서는 12KW로 송전하지 않아도 된다.
이해하기 쉽게 설명하면, 부연하면, 역률이 1인 경우, 공급한 전력이 실제 일에 모두 사용된 경우이며, 역률이 0인 경우 공급한 전력이 전력전송과정에서 모두 소실된 것을 의미한다. 이에 따라 역률이 낮아지는 경우 전력사용의 효율을 높이기 위해 역률(Power Factor)를 보정하게 되며, 이 경우를 Power Factor Correction이라 한다. 보정하는 방법은 코일과 리액턴스 성분에 의해 전류위상이 전압위상 보다 뒤처진 경우 전류위상이 전압위상보다 앞서게 되는 커패시턴스 성분을 투입하여 전류와 전압의 위상차를 감소시켜 역률을 증가시키는 방법이 사용된다.
또한, 본 발명에서는 가정 내의 역률을 개선하는 것으로 설명하였으나, 무효 전력을 역률 모니터링 제어기(170)를 통해 계통(도 1의 180)에 송전하는 것도 가능하다.
역률 보상값이 산정되면, 자동차(도 1의 100)에 구비된 충전 동작부(도 1의 200)가 이 역률 보상값을 보상하게 된다(단계 S520). 부연하면, 제어부(도 2의 270)는 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에서 산출한 역률 보상값을 전송받아 역률 보상값을 계산하고, 이 역률 보상값 만큼의 고전압 배터리(도 2의 230)로부터 무효전력을 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에 송전하게 된다.
역률 보상값을 보상한 후, 역률 모니터링 제어기(170)는 역률을 모니터링하여 목표로 설정된 역률값에 도달하였는지를 판단하게 된다(단계 S530).
판단결과, 목표치 역률값에 도달하였으면, 제어부(도 2의 200)는 무효 전력을 역률 모니터링 제어기(도 1의 170)에 송전하지 않는다.
이와 달리, 목표치 역률값에 도달하지 못하였으면, 단계 510 내지 단계 S530가 반복 진행하게 된다.
따라서, 자동차의 배터리 전원을 진상부하(Leading Load)로 활용함으로써 가정내 역률을 개선하는 것이 가능하다. 즉, FACTS(Flexible AC Transmission)과 같은 전력 보상 공급원이 가정단위의 부하단에 설치되는 것과 같은 효과가 있게 된다.
또한, 자동차의 배터리 전원을 진상부하(Leading Load)로 활용함으로써 계통(도 1의 180)에 송전하는 것도 가능하다.
100: 자동차 110: 집
111,112: 콘센트 113: 가전기기
115: 분전반 170: 역률 모니터링 제어기
180: 전기 선로 200: 충전 동작부
210: 엔진 211: 모터
213: 모터 제어기 220: 인버터
230: 고전압 배터리
240: HCU(Hybrid Control Unint)
250: BMS(Battery Management System)
260: 양방향 충전기 261: 양방향 커넥터
270: 제어부 280: 통신부
290: EMS(Engine Management System)
300: PFC(Power Factor Collector) 회로
311: EA(Error Amplifier: 오차 증폭기)

Claims (8)

  1. 가정내 설치된 콘센트로 연결되는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기차의 고전압 배터리;
    상기 자동차 또는 전기차에 구성된 BMS(Battery Management System)로부터 생성된 고전압 배터리의 상태 정보를 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 통신부를 통하여 전송받고, 상기 가정내 설치된 적어도 하나의 부하 및 상기 고전압 배터리에 대한 역률을 모니터링하여 역률 보상값을 산정하는 역률 모니터링 제어기;
    상기 고전압 배터리에 전원을 공급하거나 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하는 양방향 충전기; 및
    상기 양방향 충전기를 제어하여 산정된 상기 역률 보상값 만큼 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하여 상기 역률 보상값 만큼 보상하는 제어부
    를 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 충전기는 탑재형 충전기(On-Board charger)로서, PFC(Power Factor Control) 회로를 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    상기 양방향 충전기에 전원을 공급하거나 상기 양방향 충전기로부터 상기 고전압 배터리의 전원을 공급받는 계통(Micro-grid)을 더 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    상기 고전압 배터리의 전원은 진상부하(Leading Load)로 이용되는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템.
  5. 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기차의 고전압 배터리가 가정내 설치된 콘센트로 연결되는 단계;
    역률 모니터링 제어기가 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 BMS(Battery Management System)로부터 생성된 고전압 배터리의 상태 정보를 상기 자동차 또는 전기차에 구성된 통신부를 통하여 전송받고, 상기 가정내 설치된 적어도 하나의 부하 및 상기 고전압 배터리에 대한 역률을 모니터링하여 역률 보상값을 산정하는 단계;
    양방향 충전기는 상기 고전압 배터리에 전원을 공급하거나 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하는 단계; 및
    제어부가 상기 양방향 충전기를 제어하여 산정된 상기 역률 보상값 만큼 상기 고전압 배터리로부터의 전원을 외부로 송전하여 상기 역률 보상값 만큼 보상하는 단계를 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양방향 충전기는 탑재형 충전기(On-Board charger)로서, PFC(Power Factor Control) 회로를 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 방법.
  7. 제 5 항 내지 제 6 항에 있어서,
    계통(Micro-grid)이 상기 양방향 충전기에 전원을 공급하거나 상기 양방향 충전기로부터 상기 고전압 배터리의 전원을 공급받는 단계를 더 포함하는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 고전압 배터리의 전원은 진상부하(Leading Load)로 이용되는 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 방법.
KR1020100122532A 2010-12-03 2010-12-03 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법 KR20120061281A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100122532A KR20120061281A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법
US13/310,030 US8866438B2 (en) 2010-12-03 2011-12-02 System and method for providing reactive power using electric car battery
CN2011103994566A CN102545236A (zh) 2010-12-03 2011-12-05 利用汽车电池的无功功率供给系统及方法
JP2011265844A JP2012125143A (ja) 2010-12-03 2011-12-05 自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100122532A KR20120061281A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120061281A true KR20120061281A (ko) 2012-06-13

Family

ID=46161607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100122532A KR20120061281A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8866438B2 (ko)
JP (1) JP2012125143A (ko)
KR (1) KR20120061281A (ko)
CN (1) CN102545236A (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2551987A4 (en) * 2010-03-23 2015-12-23 Panasonic Corp CHARGING DEVICE, CHARGING SYSTEM AND CHARGING CONTROL METHOD
JP5999576B2 (ja) * 2012-04-11 2016-09-28 株式会社Ihi 家屋用電力供給システム、家屋及び電気自動車
US10571948B2 (en) * 2012-08-09 2020-02-25 Rajiv Kumar Varma Use of distributed generator (DG) inverters as STATCOMs for decreasing line losses
KR20150121008A (ko) * 2013-02-25 2015-10-28 마벨 월드 트레이드 리미티드 데이터 전송을 위해 프레임 제어 데이터 블록들을 사용하는 전력선 통신
US10476283B2 (en) * 2013-09-27 2019-11-12 Intel Corporation Bi-directional charger for battery device with control logic based on sensed voltage and device type
CN103545844A (zh) * 2013-11-06 2014-01-29 国家电网公司 一种以混合动力汽车为备用电源的微电网系统
TWI505597B (zh) * 2014-04-10 2015-10-21 Chung Hsin Electric & Machinery Mfg Corp 智慧型微電網電力品質管理的操作系統
US9755449B2 (en) 2014-09-25 2017-09-05 Intel Corporation Controlling power in a multi-port USB power delivery system
CN105449806B (zh) * 2014-09-26 2017-08-11 比亚迪股份有限公司 电动车辆的充电系统
EP3037297B1 (en) * 2014-12-22 2019-03-06 Sandvik Mining and Construction Oy Mining vehicle and method for its energy supply
CN105515140B (zh) * 2015-12-25 2017-07-28 福建省汽车工业集团云度新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车车载交流供电系统
CN105480109A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车的电源变换装置和电动汽车
CN105914754A (zh) * 2016-02-04 2016-08-31 天津商业大学 使用车辆上的车载充电机提高电能质量的系统和方法
CN105896561B (zh) * 2016-05-24 2018-05-01 北京交通大学 利用电动汽车充电机对配电网进行实时无功补偿的方法
KR20180004581A (ko) 2016-07-04 2018-01-12 엘에스산전 주식회사 무효 전력 보상 시스템의 모니터링 장치 및 그 방법
EP3335925A1 (de) * 2016-12-15 2018-06-20 Technische Hochschule Mittelhessen Vorrichtung zur koordinierten blindleistungserzeugung und -regelung und virtuelles blindleistungskraftwerk auf basis derselben
CN107310409B (zh) * 2017-05-10 2020-02-18 浙江大学 一种电动汽车双向充电器的切换及控制方法
US10938211B2 (en) 2018-11-21 2021-03-02 Ford Global Technologies, Llc Integrated vehicle-to-home energy management system
CN109301852B (zh) * 2018-11-23 2021-09-03 武汉理工大学 一种微电网分级多目标联合的经济调度方法
US11635477B2 (en) * 2020-06-26 2023-04-25 Raymond Folk Continuous onboard re-charge environment

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163787A (ja) 1994-12-02 1996-06-21 Kansai Electric Power Co Inc:The バッテリのリフレッシュ方法及びその装置並びに電気自動車
US7058484B1 (en) * 1998-12-31 2006-06-06 Patrick Henry Potega Software for configuring and delivering power
US7256516B2 (en) * 2000-06-14 2007-08-14 Aerovironment Inc. Battery charging system and method
JP2006067760A (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The 分散型電源装置
US20090066287A1 (en) * 2006-08-10 2009-03-12 V2Green, Inc. Business Methods in a Power Aggregation System for Distributed Electric Resources
US7880331B2 (en) * 2006-12-29 2011-02-01 Cummins Power Generation Ip, Inc. Management of an electric power generation and storage system
MX2009006236A (es) * 2006-12-11 2010-02-11 V2Green Inc Manejo de transaccion en un sistema de agregacion de potencia para recursos electricos distribuidos.
US20090030712A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 Bradley D. Bogolea System and method for transferring electrical power between grid and vehicle
US9853488B2 (en) * 2008-07-11 2017-12-26 Charge Fusion Technologies, Llc Systems and methods for electric vehicle charging and power management
DE102008042677A1 (de) * 2008-10-08 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Energieversorgungssystem für Elektrofahrzeuge und Verfahren zu dessen Steuerung
US20100244773A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Unity power factor isolated single phase matrix converter battery charger
KR101144314B1 (ko) 2009-12-04 2012-05-14 충북대학교 산학협력단 다중레벨 인버터의 다단 스위치 고장 진단 장치 및 방법
US8378623B2 (en) * 2010-11-05 2013-02-19 General Electric Company Apparatus and method for charging an electric vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CN102545236A (zh) 2012-07-04
JP2012125143A (ja) 2012-06-28
US20120139488A1 (en) 2012-06-07
US8866438B2 (en) 2014-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120061281A (ko) 자동차용 배터리를 이용한 무효전력 공급 시스템 및 방법
US10759287B2 (en) Electric vehicle battery charger
AU2018349094B2 (en) Electric vehicle battery charger
US9252599B2 (en) Method for controlling energy management system
CN102969778B (zh) 用于基于控制策略向负载提供功率的系统和方法
KR101775957B1 (ko) 태양광 발전 장치 연계형 전원공급시스템
KR102657324B1 (ko) 차량의 충전 소요 시간 예측 방법 및 이를 적용한 예약 충전 방법
US20220158464A1 (en) Ev charger with adaptable charging protocol
WO2012144358A1 (ja) 電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム
JP5938679B2 (ja) 双方向コンバータ
JP6082610B2 (ja) 電源システムおよび蓄電型電源装置
JP5661075B2 (ja) 充放電装置
JP6076381B2 (ja) 電力供給システム
US20190173284A1 (en) Power conversion system, power supply system and power conversion device
WO2019071331A1 (en) BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE
TWI823877B (zh) 電池充電器、電力轉換器及管理功耗的方法
JP6472646B2 (ja) 電力供給システム、電力供給機器及び電力供給システムの制御方法
CN105914754A (zh) 使用车辆上的车载充电机提高电能质量的系统和方法
JP2017195739A (ja) 電源装置、電源システム、及びマイクログリッド
WO2018109827A1 (ja) 電力変換装置および太陽光発電システム
JP2018093659A (ja) パワーコンディショナ

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment