KR20130017919A

KR20130017919A - 비상용 전력공급 시스템

Info

Publication number: KR20130017919A
Application number: KR1020110080659A
Authority: KR
Inventors: 현덕수; 송리규; 심종수; 김대웅
Original assignee: 세방전지(주)
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-20
Also published as: JP2013042643A; KR101278307B1; JP5449278B2

Abstract

BMS(Battery Management System), 축전부 및 출력부를 포함하는 비상용 전력공급 시스템에 있어서, 상기 BMS는 상기 시스템에 공급되는 전력의 상태를 감시하고, 상기 축전부의 충전상태에 따라 바이패스(by pass)회로를 작동하는 BMS; 상기 시스템에 공급되는 전력을 별도로 충전하고, 상기 시스템에 공급되는 전력이 정전되면 상기 시스템으로 전력을 공급하는 축전부; 및 상기 시스템으로 공급되는 전력을 상기 시스템 외부로 전달하는 출력부; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템은 비상용 전력공급 시스템은 바이패스회로를 통해 정전을 인식하면 자동으로 비상전력을 공급할 수 있는 효과, 불필요한 전력의 손실이 일어나지 않으며, 원하는 시간대에 충전이 가능하므로 상대적으로 전력이 저렴한 시간대에 비상용 전력을 충전할 수 있는 효과, 정전류-정전압-펄스 방식의 충전을 택하여 충전시간이 단축되고 충전효율을 개선할 수 있는 효과, 충전상태를 감시하고 그 내역을 디스플레이하므로 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있으며, 충전 및 방전상태를 최적의 상태로 유지 보수할 수 있는 효과, 충전된 전력을 방전시 다수의 FET 와 부스바를 적용하여 방전효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

비상용 전력공급 시스템 {Power supply system}

본 발명은 비상용 전력공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계통전원의 전력공급에 문제가 발생하는 경우 축전부에 충전된 전력을 시스템에 안정적으로 공급하는 비상용 전력공급 시스템에 관한 것이다.

통상적으로 비상용 전력공급 장치는 전력공급회사의 발전기에 문제가 발생하여 전력을 공급받을 수 없거나, 자연재해 등으로 전력공급선에 장애가 발생한 경우에 원하는 장소에 원하는 만큼의 전력을 일시적으로 공급해주는 장치를 말한다.

종래의 비상용 전력공급 장치는 계통전력으로부터 전력을 공급받아 이 전력을 배터리에 충전하였다가, 정전시 또는 계통전력이 공급되지 않는 장소에서 사용하는 것이 일반적이었다.

종래의 비상용 전력공급 장치는 배터리의 충전 및 방전이 수동으로 이루어짐에 따라 사용용도의 한계가 존재하였다.

종래에는 원하는 장소에 전력의 공급이 중단되면 비상용 전력공급 장치를 수동으로 가동시켜야 했기 때문에, 전력공급 차단으로부터 정상화 하는데 현실적인 불편함이 존재하였다.

또한 종래에는 계통전원을 통해서만 배터리를 충전하였기 때문에, 전력충전에 따른 비용이 소모되고, 계통전력이 문제가 발생하면 이를 보완할 전력공급 수단이 없다는 불편함이 존재하였다.

본 발명은 계통전원 및 신재생에너지를 통해 발전된 전력을 고효율로 충전시켜 원하는 장소에 안정적으로 전력을 공급하고, 충전을 수행하는 시간대를 조절할 수 있어 심야의 잉여전력을 활용하여 비상전력을 충전하고, 정전이 되면 자동으로 비상용 전력으로 전력공급 방법을 변환하여 출력하는 비상용 전력공급 시스템을 구성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 계통전원, BMS(Battery Management System), 축전부 및 출력부를 포함하는 비상용 전력공급 시스템은 상기 BMS는 상기 시스템에 공급되는 상기 계통전원의 전력상태를 감시하고, 상기 축전부의 충전상태에 따라 상기 출력부로 상기 시스템에 공급되는 전력을 직접 전달하는 바이패스(by pass)회로를 작동하는 BMS; 상기 시스템에 공급되는 전력을 별도로 충전하고, 상기 시스템에 공급되는 전력이 정전되면 상기 시스템으로 전력을 공급하는 축전부; 및 상기 시스템으로 공급되는 전력을 상기 시스템 외부로 전달하는 출력부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비상용 전력공급 시스템은 신재생에너지를 통해 전력을 발전하고, 상기 계통전원과 병렬로 상기 시스템에 전력을 공급하는 신재생에너지전원; 을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 바이패스회로는, 상기 계통전원 또는 신재생에너지전원으로부터 입력되는 전력을 상기 출력부에 직접적으로 연결하여 공급하는 통과회로부; 상기 통과회로부를 통과하는 전력을 상기 축전부로 우회하여 공급하는 충전회로부; 및 상기 시스템으로 전력을 공급하는 상기 계통전원, 상기 신재생에너지전원 또는 축전부 중 선택된 어느 하나의 전력 공급원에 역방향으로 전력이 유입되면 상기 BMS와 상기 전력 공급원의 연결을 차단하는 차단회로부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 BMS는, 상기 시스템으로 공급되는 전력의 공급상태를 실시간으로 감시하는 전원감시부; 상기 축전부에 전력의 충전을 시작하고 종료하는 시간을 제어하는 충전시간 제어부; 및 시스템으로 공급되는 전력이 정전되면 상기 축전부에서 전력을 공급하도록 제어하고, 상기 축전부의 충전상태에 따라 상기 출력부로 상기 시스템에 공급되는 전력을 직접 전달하는 바이패스회로를 동작하는 전원제어부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 BMS는, 전압-정전류-펄스 충전방식으로 상기 축전부에 전력을 공급하는 펄스 충전부; 상기 신재생에너지전원으로부터 발전된 전력을 상기 축전부에 충전이 가능한 직류 전력의 형태로 변환하는 신재생에너지 충전부; 및 상기 축전부의 SOC(State Of Charge)를 감시하고, 상기 SOC에 따라 상기 펄스 충전부 또는 상기 신재생에너지 충전부를 제어하는 축전부 감시부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 축전부는, 상기 축전부로 공급되는 전력을 충전하는 배터리; 다수의 FET(Field Effect Transistor)를 기판에 병렬로 배치하여 이루어지고, 상기 배터리에서 방전되는 전력의 크기에 따라 활성화 되는 FET의 수를 제어하는 다중병렬 FET 회로; 및 다수의 부스바(bus bar)로 이루어지며, 상기 배터리에서 방전되는 전력을 상기 출력부로 전달하는 다중부스바; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비상용 전력공급 시스템은 상기 축전부의 온도를 감시하고, 냉각팬을 구동하여 온도를 조절하는 냉각부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비상용 전력공급 시스템은 상기 시스템에 입출력하는 전력의 공급상태를 실시간으로 출력하는 디스플레이부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 비상용 전력공급 시스템은 바이패스회로를 통해 정전을 인식하면 자동으로 비상전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한 불필요한 전력의 손실이 일어나지 않으며, 원하는 시간대에 충전이 가능하므로 상대적으로 전력이 저렴한 시간대에 비상용 전력을 충전할 수 있는 효과가 있다.

또한 정전류-정전압-펄스 방식의 충전을 택하여 충전시간이 단축되고 충전효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 충전상태를 감시하고 그 내역을 디스플레이하므로 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있으며, 충전 및 방전상태를 최적의 상태로 유지 보수할 수 있는 효과가 있다.

또한 충전된 전력을 방전시 다수의 FET 와 부스바를 적용하여 방전효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비상용 전력공급 시스템을 구성하는 구성의 도시도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이패스회로 구성의 세부 구성의 도시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 BMS 구성의 세부 구성의 도시도. 및
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 축전부 구성의 세부 구성의 도시도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 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, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 비상용 전력공급 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 비상용 전력공급 시스템을 구성하는 구성의 도시도이다.

도1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상용 전력공급 시스템은 BMS(Battery Management System)(10), 축전부(20), 출력부(30), 디스플레이부(40), 냉각부(50), 계통전원(60), 신재생에너지전원(70)을 포함하여 이루어진다.

계통전원(60)이란 발전소로부터 송전선로를 통해서 전력이 요구되는 장소에 맞는 전압이나 전력의 형태로 변환되어 공급되는 전원을 말한다.

신재생에너지전원(70)이란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 신재생에너지를 통해 발전하여 전력을 공급하는 전원을 의미하고, 신재생에너지의 예로써 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지, 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등을 들 수 있다. 각각의 신재생에너지전원(70)은 활용되는 신재생에너지의 발전방식에 따라 직류 또는 교류의 형태를 가질 수 있다.

축전부(20)는 도1에 따른 일 실시예의 시스템에 공급되는 전력을 별도로 충전하고, 시스템에 공급되는 전력이 정전되면 시스템으로 전력을 공급할 수 있다. 따라서 축전부(20)는 전력을 안정적으로 충전할 수 있는 배터리 등의 충전수단과 시스템으로 안정적으로 전력을 공급하는 방전선로를 포함할 수 있다.

BMS(10)는 도1에 따른 일 실시예의 시스템에 공급되는 전력의 상태를 감시하고, 축전부(20)의 충전상태에 따라 바이패스 회로를 작동할 수 있다.

전력은 계통전원(60) 및 신재생에너지원(70)을 통해 생산 및 전달이 이루어지며, BMS(10)는 시스템으로 공급되는 전력의 상태가 안정적인지를 실시간으로 감시할 수 있다. 따라서 시스템에 전달되는 전력의 차단되는 상황(정전)이나, 사전에 정하여진 시스템에 요구되는 최소한의 전력이 공급되지 않거나, 전력의 공급상태가 급속히 높아지거나 낮아지는 등의 불안정한 상태가 발생하는 경우에, BMS(10)에서 이를 감지하고 계통전원(60) 또는 신재생에너지원(70)의 전력공급을 차단하게 된다.

BMS(10)는 축전부(20)의 충전상태를 감시하고, 축전부의 충전상태에 따라 바이패스 회로를 작동할 수 있다.

BMS(10)는 축전부의 충전정도가 사용자가 정해놓은 일정한 수준보다 아래로 떨어지는 경우 계통전원(60) 또는 신재생에너지전원(70)으로부터 전달되는 전력을 축전부(20)로 전달할 수 있다.

BMS(10)는 축전부의 충전정도가 사용자가 정해놓은 일정한 수준보다 아래로 떨어지는 경우 계통전원(60) 또는 신재생에너지전원(70)으로부터 전달되는 전력을 바이패스 회로를 작동시켜 출력부(30)로 직접적으로 전달할 수 있다. 따라서 비상용 충전 시스템의 활용과는 무관하게 계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)이 직접 시스템 외부로 출력되는 구조이기 때문에 별도의 전력이 손실되지 않는다는 장점이 존재한다.

다시 말하면, 계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)으로부터 전달되는 전력은 바이패스 회로를 통해 출력부(30)에 바로 공급되는 것이 평상시의 사용 형태가 될 수 있다.

이후, 축전부(20)의 충전상태가 일정수준 이하로 내려가면 BMS(10)의 제어에 따라 전력을 축전부(20)로 전력을 우회하여 충전을 행할 수 있다. 이 경우 전력을 우회시켜 축전부로 보내는 시간대는 전력이 많이 요구되는 전력 피크 시간대가 아니라, 심야시간대 또는 전력의 가격이 저렴한 시간대를 활용하는 경우 전력의 평준화를 도모할 수 있는 장점이 존재한다.

이후, 계통전원(60)이나 신재생에너지전원(70)의 전력공급이 불안정하거나 정전상태가 발생하면 외부와 연결된 전원공급선로를 차단하고, 축전부(20)로부터 전력을 공급받아서 출력부(30)로 공급한다. BMS(10)는 전력의 상태를 감시하므로, 전력의 입출상태에 따라 전력을 입력받는 곳과 출력하는 곳을 자동으로 조절할 수 있는 장점이 존재한다.

출력부(30)는 시스템으로 공급되는 전력을 시스템 외부로 전달할 수 있다. 출력부(30)는 시스템에서 전력을 공급받는 외부기기에 따라 전압 또는 전류의 크기를 조절 가능한 컨버터 내지 인버터를 포함할 수 있다.

디스플레이부(40)는 시스템의 전력 공급상태와 BMS(10), 축전부(20), 출력부(30), 냉각부(50), 계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)의 동작상태를 실시간으로 출력할 수 있다.

디스플레이부(40)는 BMS(10)에서 감시하고 측정하는 각부의 동작에 대한 입출전력의 수치와 이상여부를 출력할 수 있다. 계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)으로부터 전달되는 전력의 크기 및 안정도를 출력할 수 있다.

또한 BMS(10)에서 감시한 축전부(20)의 충전상태를 출력할 수 있다. 예를 들어, 축전부(20)의 충전정도가 60%이고, 계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)으로부터 전력을 공급받아 충전이 이루어지고 있다면, 축전부(20)를 충전 중이라는 표시와 함께 60%의 충전도를 표시하게 된다.

또한 축전부(20)에 포함된 배터리의 사용상태에 따라 축전부(20)의 온도가 변화하므로 온도 정보가 디스플레이부(40)에 함께 표시되며, 냉각부(50)를 통해 냉각이 이루어지고 있는지 여부도 표시할 수 있다.

또한 출력부(30)에서 시스템 외부로 공급되고 있는 전력의 크기와 상태를 디스플레이부(40)에 출력할 수 있다. 따라서 디스플레이부(40)를 통해 시스템의 출력상태를 확인할 수 있다.

디스플레이부(40)는 각 부에 대한 정보를 시리얼 통신 방식 또는 RF 무선 통신 방식으로 송수신할 수 있다.

시리얼 통신은 연속적으로 통신 채널이나 컴퓨터 버스를 거쳐 한 번에 하나의 비트 단위로 데이터를 전송하는 통신방식을 의미하며 LAN, RS-232, RS-422, RS-485 등의 인터페이스의 통신방식이 존재한다.

무선통신은 전파를 이용하는 통신방식을 말하며 RF(Radio Frequency) 무선 통신이라 불리기도 한다.

냉각부(50)는 축전부(20)의 온도를 감시하고, 냉각팬을 구동하여 온도를 조절할 수 있다.

축전부(20)는 전력을 충전 또는 방전하는 과정에 따라 발열이 생기고, 냉각부(50)는 축전부(20)의 온도를 적정한 상태로 조절하는 역할을 할 수 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이패스회로 구성의 세부 구성의 도시도이다.

도2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스회로(100)는 통과회로부(101), 충전회로부(102), 차단회로부(103)를 포함하여 이루어진다.

통과회로부(101)는 계통전원(60) 또는 신재생에너지전원(70)으로부터 입력되는 전력을 출력부(30)에 직접적으로 연결하여 공급할 수 있다.

바이패스회로(100)의 통과회로부(101)를 통해서 계통전원(60) 또는 신재생에너지전원(70)에서 전달된 전력을 출력부(30)로 직접 전달한다. 따라서 외부에서 시스템으로 전달된 전력이 바로 외부로 공급되는 과정을 거치므로, 외부 전력의 전달과정 중에서 일종의 변전과정을 거치지 않아 전력의 손실이 발생하지 않으므로 비사용 전력공급 시스템이 존재하지 않은 상태와 같은 효과를 가질 수 있는 장점이 있다.

충전회로부(102)는 통과회로부(101)를 통과하는 전력을 축전부(20)로 우회하여 공급할 수 있다.

충전회로부(102)는 외부에서 시스템으로 공급되는 전력을 축전부(20)로 공급할 수 있다.

충전회로부(102)와 통과회로부(101)는 BMS(10)의 제어에 따라 하나의 회로부만 작동하거나 또는 동시에 작동할 수 있다.

차단회로부(103)는 시스템으로 전력을 공급하는 계통전원(60), 신재생에너지전원(70) 또는 축전부(20) 중 선택된 어느 하나의 전력 공급원에 역방향으로 전력이 유입되면 BMS(10)와 전력 공급원(20, 60, 70)의 연결을 차단할 수 있다.

차단회로부(103)는 시스템으로 공급되는 전력을 완전히 차단하여 BMS(10) 또는 전력 공급원에 발생할 수 있는 회로상의 문제를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 BMS 구성의 세부 구성의 도시도이다.

도3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS(10)는 전원감시부(110), 충전시간 제어부(120), 전원제어부(130), 펄스충전부(140), 신재생에너지충전부(150), 축전부감시부(160)를 포함하여 이루어진다.

전원감시부(110)는 시스템으로 공급되는 전력의 공급상태를 실시간으로 감시할 수 있다.

계통전원(60) 및 신재생에너지전원(70)으로부터 전달된 전력은 전원감시부(110)에 의해서 전압, 전류, 전력 및 전력이 얼마나 고르게 입력되는지에 대한 안정도 등이 측정된다.

충전시간 제어부(120)는 축전부(20)에 전력의 충전을 시작하고 종료하는 시간을 제어할 수 있다.

계통전원(60)으로 전달되는 전력은 일반적으로 심야시간대가 낮에 공급되는 전력의 가격에 비해 저렴하므로 충전시간 제어부(120)를 통해 축전부(20)로 전달하는 전력의 시간을 조절하는 경우, 경제적으로 더 저렴한 시스템의 운영이 가능하다.

또한 신재생에너지전원(70)이 태양광발전인 경우 일사량이 많은 날에 충전을 실행하는 시간대를 정하고, 계통전원(60)을 차단하는 방식으로 운영하면 효율적이고 경제적인 시스템의 운영이 가능하다.

전원제어부(130)는 시스템으로 공급되는 전력이 정전되면 축전부(20)에서 전력을 공급하도록 제어하고, 축전부(20)의 충전상태에 따라 바이패스 회로를 동작할 수 있다.

전원제어부(130)는 전원감시부(110)에서 시스템으로 공급되는 전력이 정전이 되는 것을 감지하면 전력공급선로를 차단하고, 축전부(20)에서 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.

전원제어부(130)는 전원감시부(110)에서 시스템으로 공급되는 전력이 안정적이고, 축전부(20)의 충전상태가 만족되면, 바이패스회로를 통해서 계통전원(60) 또는 신재생에너지전원(70)에서 전달된 전력을 출력부(30)로 직접 전달한다. 따라서 외부에서 시스템으로 전달된 전력이 바로 외부로 공급되는 과정을 거치므로 전력의 손실이 발생하지 않는다는 장점이 있다.

펄스충전부(140)는 정전압-정전류-펄스 충전방식으로 축전부에 전력을 공급할 수 있다.

종래의 비상용 전력공급 장치의 비상전력 충전방식은 정전압 방식 또는 정전류 방식을 취하였다.

정전압 충전방식은 전압을 일정하게 설정하고 충전이 진행됨에 따라 배터리의 전류가 하강하는 방식으로써, 과충전을 방지하는 것은 유리하지만, 충전을 하는 시간이 길게 소요된다는 단점이 존재하였다.

반면 정전류 충전방식은 전류를 일정하게 설정하고 충전이 진행됨에 따라 배터리의 전압이 상승하는 방식으로써, 충전 시간의 단축은 가능하지만 과충전이 발생할 위험이 있다는 단점이 존재하였다.

본 발명에 따른 정전압-정전류-펄스 충전방식은 정전압 충전방식과 병행하여 최대 충전전류를 제한하는 방식으로, 충전 초기에는 전류를 일정하게 하여 충전하다가 충전 말기에는 전압을 일정하게 하는 방식이다. 정전압-정전류-펄스 충전방식은 시스템을 구성하는 것이 복잡하지만, 충전시간이 단축되고, 순간적인 고율충전에 따른 충전 효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

신재생에너지 충전부(150)는 신재생에너지전원(70)으로부터 발전된 전력을 축전부(20)에 충전이 가능한 직류 전력의 형태로 변환할 수 있다.

신재생에너지전원(70)은 활용되는 신재생에너지의 발전방식에 따라 직류 또는 교류의 형태를 가질 수 있다. 따라서 축전부(20)에 충전을 하기 위해서는 교류 또는 직류의 형태로 발전 및 전송되어진 전력을 축전부(20)에 충전이 가능하도록 그 형태를 변형하여할 필요성이 있다.

바람직한 실시예로써, 축전부(20)는 Ni-MH전지(니켈-수소전지)를 채택하고 직류 형태로 변환된 전력을 공급하여 충전을 할 수 있다.

또한, 신재생에너지 충전부(150)는 신재생에너지전원(70)을 태양광 발전 방식으로 채택하는 경우, 직류로 발전된 전력을 충전 FET 를 직렬로 2개 이상을 연결하여 출력 전압을 정밀하게 파악하고, 최적의 충전 효율을 도모할 수 있다.

축전부 감시부(160)는 축전부(20)의 SOC(State Of Charge)를 감시하고, SOC에 따라 펄스 충전부(140) 또는 신재생에너지 충전부(150)를 제어할 수 있다.

축전부 감시부(160)는 축전부(20)에 충전된 전력의 잔존용량, 즉 SOC를 실시간으로 파악하고, SOC가 사전에 정해진 수준보다 밑으로 떨어졌을 경우에 펄스충전부(140) 또는 신재생에너지 충전부(150)를 통해 축전지(20)로 전력을 공급하여 전력 충전을 실행할 수 있다.

축전부 감시부(160)는 축전부(20)에 포함되는 배터리의 상태를 확인하기 위한 센싱부를 포함할 수 있다. 따라서 배터리에서 입출력되는 전압, 전류, 배터리의 온도를 측정할 수 있다.

축전부 감시부(160)는 전압의 크기 또는 SOC를 감시하여 축전부(20)에 포함된 배터리에서 전력이 과충전되거나 과방전되는 현상을 방지할 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 축전부 구성의 세부 구성의 도시도이다.

도4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 축전부는 다중병렬 FET 회로(210), 다중부스바(220), 배터리(230)를 포함하여 구성된다.

배터리(230)는 축전부(20)로 공급되는 전력을 충전할 수 있다. 바람직한 실시에로 배터리는 Ni-MH형태를 사용할 수 있다. Ni-MH형태는 안정성과 내구성이 높다는 장점이 존재한다.

다중병렬 FET 회로(210)는 다수의 FET(Field Effect Transistor)를 기판에 병렬로 배치하여 이루어지고, 배터리(230)에서 방전되는 전력의 크기에 따라 활성화 되는 FET의 수를 제어할 수 있다.

종래에는 대전류용 FET를 적용하여 FET 부품 자체로도 고가이며, 방전 전류가 낮은 경우에는 방전 효율이 저하 된다는 단점이 존재하였다.

다중병렬 FET 회로(210)는 종래의 대전류용 FET 보다 소용량인 FET를 2개 이상 병렬로 배치하고, 방전되는 전류의 크기에 따라 낮은 전류일 경우 FET 하나만 구동하고, 전류의 크기가 큰 경우 2개 이상의 FET를 동시에 구동하여 방전한다. 이에 따라 상대적으로 저렴한 소용량 FET를 사용하게 됨으로써 경제적 효과가 발생하며, 방전 효율을 증대할 수 있는 효과가 존재한다.

다중부스바(220)는 다수의 부스바(bus bar)로 이루어지며, 배터리(230)에서 방전되는 전력을 출력부(30)로 전달할 수 있다.

다중부스바(220)는 전류가 이동할 수 있는 별도의 부스바 다수개를 축전부(20) 내부에 설치하고, 배터리(230)에 충전된 전력을 시스템으로 방전하는 경우, 부스바를 통해 고전류가 흐르므로, 도전로 확보에 따른 저항 손실이 줄어드는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에 서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : BMS(Battery Management System)
110 : 전원감시부
120 : 충전시간 제어부
130 : 전원제어부
140 : 펄스충전부
150 : 신재생 에너지 충전부
160 : 축전부 감시부
20 : 축전부
210 : 다중병렬 FET(Field Effect Transistor) 회로
220 : 다중부스바
230 : 배터리
30 : 출력부
40 : 디스플레이부
50 : 냉각부
60 : 계통전원
70 : 신재생에너지전원

Claims

계통전원, BMS(Battery Management System), 축전부 및 출력부를 포함하는 비상용 전력공급 시스템에 있어서,
상기 BMS는 상기 시스템에 공급되는 상기 계통전원의 전력상태를 감시하고, 상기 축전부의 충전상태에 따라 상기 출력부로 상기 시스템에 공급되는 전력을 직접 전달하는 바이패스(by pass)회로를 작동하는 BMS;
상기 시스템에 공급되는 전력을 별도로 충전하고, 상기 시스템에 공급되는 전력이 정전되면 상기 시스템으로 전력을 공급하는 축전부; 및
상기 시스템으로 공급되는 전력을 상기 시스템 외부로 전달하는 출력부; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제1항에 있어서,
신재생에너지를 통해 전력을 발전하고, 상기 계통전원과 병렬로 상기 시스템에 전력을 공급하는 신재생에너지전원; 을 더 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제2항에 있어서,
상기 바이패스회로는,
상기 계통전원 또는 신재생에너지전원으로부터 입력되는 전력을 상기 출력부에 직접적으로 연결하여 공급하는 통과회로부;
상기 통과회로부를 통과하는 전력을 상기 축전부로 우회하여 공급하는 충전회로부; 및
상기 시스템으로 전력을 공급하는 상기 계통전원, 상기 신재생에너지전원 또는 축전부 중 선택된 어느 하나의 전력 공급원에 역방향으로 전력이 유입되면 상기 BMS와 상기 전력 공급원의 연결을 차단하는 차단회로부; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 하나의 항에 있어서,
상기 BMS는,
상기 시스템으로 공급되는 전력의 공급상태를 실시간으로 감시하는 전원감시부;
상기 축전부에 전력의 충전을 시작하고 종료하는 시간을 제어하는 충전시간 제어부; 및
시스템으로 공급되는 전력이 정전되면 상기 축전부에서 전력을 공급하도록 제어하고, 상기 축전부의 충전상태에 따라 상기 바이패스회로를 동작하는 전원제어부; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 BMS는,
정전압-정전류-펄스 충전방식으로 상기 축전부에 전력을 공급하는 펄스 충전부;
상기 신재생에너지전원으로부터 발전된 전력을 상기 축전부에 충전이 가능한 직류 전력의 형태로 변환하는 신재생에너지 충전부; 및
상기 축전부의 SOC(State Of Charge)를 감시하고, 상기 SOC에 따라 상기 펄스 충전부 또는 상기 신재생에너지 충전부를 제어하는 축전부 감시부; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 축전부는,
상기 축전부로 공급되는 전력을 충전하는 배터리;
다수의 FET(Field Effect Transistor)를 기판에 병렬로 배치하여 이루어지고, 상기 배터리에서 방전되는 전력의 크기에 따라 활성화 되는 FET의 수를 제어하는 다중병렬 FET 회로; 및
다수의 부스바(bus bar)로 이루어지며, 상기 배터리에서 방전되는 전력을 상기 출력부로 전달하는 다중부스바; 를 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 축전부의 온도를 감시하고, 냉각팬을 구동하여 온도를 조절하는 냉각부; 를 더 포함하는 비상용 전력공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템에 입출력하는 전력의 공급상태를 실시간으로 출력하는 디스플레이부; 를 더 포함하는 비상용 전력공급 시스템.