KR20130123752A - 전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 전력저장 장치의 충전 방법 - Google Patents

전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 전력저장 장치의 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템은, 적어도 하나의 전력저장 장치; 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되어 상기 전력저장 장치의 SOC가 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 알람 장치; 이동형 본체 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결된 상태로 충전 케이블에 의해 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되는 발전기를 구비하는 이동형 충전 장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전력 그리드로부터의 전력 공급이 비정상적인 상황에서도 전력저장 장치의 안정적인 운용이 가능하게 된다.

Description

전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 전력저장 장치의 충전 방법{Charge system for energy storage apparatus, Portable charging device applied for it and Method of charging for energy storage apparatus using the same}
본 발명은 전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 충전 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 건물에 설치된 전력저장 장치의 전력이 부족한 경우 이동형 충전 장치를 이용하여 충전이 가능한 구조를 갖는 전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 충전 방법에 관한 것이다.
현대 사회는 대량의 전기 에너지에 의해 유지되고 있다고 해도 과언이 아니다. 많은 사람이 공조 시스템에 의해 쾌적화된 건물에서 지내며, 휴대전화를 이용하여 멀리 떨어진 사람과 통화하며, 지하철을 이용하여 원하는 장소로 이동한다. 이처럼, 전기는 물과 공기처럼 그 존재마저 인식하지 못할 정도로 현대 사회의 구석구석까지 침투하여 중심 에너지원으로 사용되고 있다.
한편, 세계의 인구는 산업 혁명을 이후로 급격하게 증가하였다. 2012년 현재 전 세계 인구는 약70억 명으로 추정되고 있으며, 매년 1억 명씩 계속 증가하여 2050년에는 전 세계 인구가 100억 명을 돌파할 것으로 예상되고 있다.
인구의 폭발적 증가로 인해 떠오르는 문제는 식량위기와 에너지위기이다. 특히, 전술한 것과 같이 현대인은 편리하고 쾌적한 생활 유지를 위해 대량의 전기 에너지를 소비하고 있어 에너지 문제는 커다란 위기로 다가올 것이다. 이러한 사회 유지에 필요한 전기 에너지는 크게 화력 발전과 원자력 발전에 의해 생산되어 공급되고 있다.
화력 발전은 화석 연료인 석유, 석탄, 천연가스 등을 주 에너지원으로 이용하여 전기를 생성한다. 화력 발전은 화석 연료를 연소시켜 얻은 열 에너지로 물을 끓여 증기를 만들고, 증기의 압력을 이용하여 터빈을 구동시켜 발전하는 방식이다. 그러나, 화석 연료는 지구상에 매장량이 제한되어 있다. 현재 전 세계적으로 1년간 사용하는 화석 연료를 석유로 환산하면 약 100억 톤이다. 이와 같은 대량 소비가 지속될 경우, 석유는 45년, 천연가스는 55년, 석탄은 230년 후에 모두 고갈될 것으로 예상된다.
반면, 원자력 발전은 환경 문제를 야기하지 않는다는 점에서 화석 연료를 이용한 발전 방식에 비해 장점을 가지고 있다. 그러나, 원자력 발전의 원료인 우라늄은 그 매장량이 전 세계적으로 50년간 사용할 수 있는 양으로 매우 제한적이다. 또한, 원자력 발전은 방사능 유출이라는 치명적인 위험을 가지고 있다는 점에서 문제가 있다.
원자력 발전은 운용과정에서 생성되는 방사능 폐기물을 처리하기 위한 비용 및 환경적 문제를 가지고 있다. 또한, 1986년 체르노빌 원전사고와 최근 일본 대지진으로 인한 후쿠시마 원전사고는 원자력 발전이 가진 치명적 위험성을 그대로 보여준 사고이다.
이처럼 현대 사회는 전력 수요의 증대에 수반하여, 전력의 안정공급(Energy Security), 전기요금의 저감과 경제적 성장(Economic Growth), 환경과의 조화(Environmental Protection)의 세가지 상반하는 문제에 직면하고 있다. 이와 같은 트릴레마(Trilemma) 증후군 문제를 해결할 수 있는 방법으로 최근 그린 에너지를 이용한 전력 생산과 더불어 생산된 전력을 저장하는 전력저장 장치에 대한 관심이 급증하고 있다.
그러나, 전력저장 장치는 일반적으로 창고나 지하실 등에 설치 또는 매립되어 이동이 어려우므로 전력 그리드로부터의 전력 공급이 원활하지 않아 과방전되는 경우 전력을 공급해줄 수 있는 외부 장치의 접근이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술을 고려하여 창안된 것으로서, 건물 내에 설치된 전력저장 장치에 정상적인 전력 공급이 이루어지지 않는 경우에 있어서 외부로부터 용이하게 전력 공급이 가능한 구조를 갖는 전력저장 장치 충전 시스템, 이에 적용되는 이동형 충전 장치 및 전력저장 장치 충전 시스템을 이용한 충전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템은, 적어도 하나의 전력저장 장치; 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되어 상기 전력저장 장치의 SOC가 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 알람 장치; 이동형 본체 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결된 상태로 상기 알람에 따라 충전 케이블에 의해 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되는 발전기를 구비하는 이동형 충전 장치를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 전력저장 장치는, 복수의 배터리; 및 상기 배터리를 수용하는 컨테이너를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 배터리는, 복수의 배터리 모듈이 탑재된 배터리 랙일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전력저장 장치는, 건물 내에 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전력저장 장치는, 전력 그리드로부터 전력을 공급 받을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 기준 값은, 상기 전력저장 장치에 대한 권장 하한 값에 해당하는 제1 기준 값 및 상기 제1 기준 값보다 작은 값으로서 상기 전력저장 장치의 작동 가능 하한 값에 해당하는 제2 기준 값 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 알람 장치는, 상기 전력저장 장치의 SOC 값이 상기 제1 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제1 알람을 발생시키고, 상기 제2 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제2 알람을 발생시킬 수 있다.
선택적으로, 상기 이동형 본체는 카트(cart)일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 상기 이동형 충전 장치는, 상기 전력저장 장치와 연결되어 시스템 상태 정보를 나타내는 디스플레이 장치를 구비할 수 있다.
선택적으로, 상기 시스템 상태 정보는, 상기 전력저장 장치의 SOC에 관한 정보 및 충전 진행 여부에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 이동형 충전 장치는, 상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이에 연결되어 상기 전력저장 장치의 SOC에 따라 상기 발전기와 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 허용 또는 차단하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 전력저장 장치의 SOC를 참조하여 충전 개시 신호 및 충전 종료 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 충전 개시 신호에 따라 상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 허용하고, 상기 충전 종료 신호에 따라 상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 차단하는 스위치부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 이동형 충전 장치는, 상기 발전기와 상기 전력저장 장치 사이에 연결되어 상기 발전기에 의해 생산되는 전력을 상기 전력저장 장치에 적합하도록 변환시켜주는 전력변환 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전력변환 장치는, AC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 전력변환 장치는, 상기 AC/DC 컨버터와 상기 전력저장 장치 사이에 연결되는 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 발전기는, 화석연료를 에너지원으로 이용하는 화석연료 발전기일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 발전기는, 연료전지를 에너지원으로 이용하는 연료전지 발전기일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발전기는, 태양광을 에너지원으로 이용하는 태양광 발전기일 수 있으며, 이 경우 상기 발전기는, 상기 이동형 본체에 탑재되는 발전기 본체; 및 상기 발전기 본체와 연결되는 집광 패널을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 발전기는, 풍력을 에너지원으로 이용하는 풍력 발전기일 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동형 충전 장치는, 전력저장 장치의 SOC가 기준 값 미만인 경우 발생되는 알람에 따라 상기 전력저장 장치에 전력을 공급하는 것으로서, 이동형 본체; 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결된 상태로 상기 알람에 따라 충전 케이블에 의해 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되는 발전기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법은, 전력저장 장치의 SOC를 측정하는 단계; 측정된 상기 SOC 값이 기준 값 미만인지 여부를 판단하는 단계; 측정된 상기 SOC 값이 상기 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 단계; 이동형 본체 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결되는 발전기를 구비하는 이동형 충전 장치를 준비하는 단계;및 상기 발전기를 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전력 그리드로부터의 전력 공급이 비정상적인 상황에서도 전력저장 장치의 안정적인 운용이 가능하게 된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 전력저장 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 배터리 모듈 및 배터리 랙을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 이동형 충전 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타난 이동형 충전 장치의 회로도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 나타난 이동형 충전 장치의 다양한 변형 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템(1)의 구성을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템을 나타내는 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 전력저장 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 배터리 모듈 및 배터리 랙을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템에 적용되는 이동형 충전 장치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5에 나타난 이동형 충전 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 상기 전력저장 장치 충전 시스템(1)은 전력저장 장치(10), 알람 장치(20), 충전 단자(30) 및 이동형 충전 장치(40)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 전력저장 장치(10)는 건물(B) 내에 설치되어 전력 그리드로부터 전력을 공급 받아 저장하며, 필요시에 건물(B)에 필요한 전력을 공급하는 역할을 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 전력저장 장치(10)는 일 예로 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 모듈(11)이 다층으로 탑재된 배터리 랙(12) 및 복수의 배터리 랙(12)을 적재하는 컨테이너(13)를 포함한다. 상기 배터리 모듈(11) 각각은 공통 라인(T)에 의해 배터리 관리 장치(14)와 연결됨으로써 충/방전이 제어될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 알람 장치(20)는 전력저장 장치(10)와 연결되어 전력 그리드로부터의 전력 공급 이상 등으로 인해 전력저장 장치(10)의 SOC가 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 알람 소리를 발생시키거나 알람 표시를 디스플레이 한다. 상기 알람 장치(20)는 일 예로 전력저장 장치(10)와 연결되어 SOC를 측정하는 측정부, 측정된 SOC를 기준 값과 비교하여 알람 발생 신호를 출력하는 제어부 및 출력된 신호에 따라 알람을 발생시키는 알람 발생부를 구비할 수 있다.
다만, 본 발명이 상기 알람 장치(20)가 직접 전력저장 장치(10)와 연결되는 경우로 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 알람 장치(20)는 배터리 관리 장치(14, 도 3 참조)를 통해 전력저장 장치(10)와 연결될 수도 있다. 이 경우, 상기 알람 장치(20)는 배터리 관리 장치(14)에서 출력되는 신호에 따라 알람을 발생시키거나, 배터리 관리 장치(14)에서 측정된 SOC 값을 이용하여 알람 발생 기준의 충족 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다. 상기 기준 값은 전력저장 장치(10)의 특성에 따라 설정된 사용 권장 SOC 범위의 하한 값에 해당하는 제1 기준 값 및 제1 기준 값보다 더 작은 값으로서 전력저장 장치(10)가 작동 가능한 SOC 범위의 하한 값에 해당하는 제2 기준 값을 포함한다.
따라서, 상기 알람 장치(20)는 전력저장 장치(10)의 SOC가 제1 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제1 알람을 발생시키며, 제2 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제2 알람을 발생시킴으로써 사용자가 전력저장 장치(10)의 SOC를 관리할 수 있도록 한다. 사용자는 상기 알람이 발생하는 경우 이동형 충전 장치(40)를 이용하여 일정량의 전력을 충전시킴으로써 전력저장 장치(10)의 SOC가 정상 범위로 유지되도록 할 수 있다.
한편, 상기 알람 장치(20)는 전력저장 장치(10)의 SOC 값이 기준 범위 미만으로 떨어지는 경우 뿐만 아니라, 기준 범위를 초과하는 경우에도 알람이 발생되도록 설정될 수 있다. 사용자는 상기 전력저장 장치(10)의 SOC 값이 기준 범위를 초과함에 따라 알람이 발생되는 경우 전력저장 장치(10)의 전력을 일정량 방전시킴으로써 SOC를 정상 범위로 유지시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 충전 단자(30)는 건물의 내부 또는 외부에 설치되는 것으로서 연결 라인(L)에 의해 전력저장 장치와 연결되는 콘센트(31) 및 콘센트(31)를 덮어 외부로부터 차단시키는 개폐형 덮개(32)를 포함한다. 상기 충전 단자(30)는 건물(B) 중 이동형 충전 장치(40)의 접근이 용이한 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 전력저장 장치(10)의 설치 위치에 관계 없이 이동형 충전 장치(40)를 전력저장 장치(10)에 용이하게 접속시킬 수 있다.
한편, 상기 충전 단자(30)는 충전 시에만 개폐형 덮개(32)를 열 수 있도록 잠금 장치(미도시)를 구비함으로써 특히 충전 단자(30)가 건물 외부에 설치된 경우에 있어서 전력저장 장치(10)의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 이동형 충전 장치(40)는 전력저장 장치(10)의 SOC가 기준 값 미만으로 떨어져 알람이 발생되는 경우 전력저장 장치(10)에 전력을 공급하는 역할을 하는 것으로서 이동형 본체(41), 발전기(42), 제어 회로(43), 전력변환 장치(44) 및 디스플레이 장치(45)를 포함한다.
상기 이동형 본체(41)로는 예를 들어 카트(cart)가 사용될 수 있으며, 발전기(42)를 적재하여 운반하거나 발전기(42)와 연결된 상태로 이동 가능한 것이라면 제한 없이 사용이 가능하다.
상기 발전기(42)는 이동형 본체(41)에 탑재되는 발전기 본체(41a), 이동형 본체(41)의 외측에 형성되는 연료 주입구(42b) 및 발전기 본체(41a)와 연료 주입구(42b) 사이를 연결하는 연료 호스(42c)를 포함한다. 상기 발전기(42)로는 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료를 에너지원으로 이용하여 전력을 생산하는 화석연료 발전기가 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제어 회로(43)는 발전기 본체(41a) 및 전력변환 장치(44) 사이에 연결되는 것으로서, 제어부(43a) 및 스위치부(43b)를 포함한다.
상기 제어부(43a)는 전력저장 장치(10)와 발전기 본체(42a) 사이에 충전이 진행되는지 여부, 즉 충전 전류가 흐르는지 여부를 판단한다. 뿐만 아니라, 상기 제어부(43a)는 배터리 관리 장치(14, 도 3 참조)로부터 전력저장 장치(10)의 SOC(state of charge)를 전송 받은 후, 이를 참조하여 충전 개시 신호 및 충전 종료 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 스위칭 제어 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 제어부(43a)는 발전기 본체(42a)가 접속 포트(P)를 통해 전력저장 장치(10)와 전기적으로 연결되었을 때 전력저장 장치(10)로부터 측정되는 SOC 값이 전력저장 장치(10)의 사용 권장 SOC 범위의 상한 값 미만인 경우 충전 개시 신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 또한, 상기 제어부(43a)는 충전이 개시된 이후에 전력저장 장치(10)로부터 측정되는 SOC 값이 전력저장 장치(10)의 사용 권장 SOC 범위의 상한 값을 초과하는 경우 충전 종료 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
상기 스위치부(43b)는 출력된 충전 개시 신호 또는 충전 종료 신호에 따라 발전기 본체(42a)와 전력저장 장치(10) 사이의 전류 흐름을 허용 또는 차단한다.
한편, 본 발명에서는 상기 스위치부(43b)가 전력변환 장치(44)와 직접 연결된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 스위치부(43b)는 접속 포트(P)와 연결되거나 발전기 본체(42a)와 접속 포트(P) 사이의 임의의 지점과 연결될 수 있으며, 이 경우에도 제어부(43a)에서 출력되는 제어 신호에 따라 발전기(42)와 전력저장 장치(10) 사이에 흐르는 충전 전류의 흐름을 허용 또는 차단하는 것이 가능함은 자명한 것이다.
상기 전력변환 장치(44)는 제어 회로(43)와 접속 포트(P) 사이에 연결되어 발전기(42)에 의해 생산되는 전력이 전력저장 장치(10)에 적합하도록 변환시켜주는 역할을 한다. 상기 전력변환 장치(44)는 교류를 직류로 전환시키는 AC/DC 컨버터 및 AC/DC 컨버터와 접속 포트(P) 사이에 연결되어 전압의 크기를 바꾸어주는 DC/DC 컨버터를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 상기 전력변환 장치(44)가 이동형 충전 장치(40)에 설치되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 전력변환 장치(44)는 전력저장 장치(10)와 연결되어 건물(B)의 내부 또는 외부에 설치될 수도 있으며, 이 경우에도 발전기(42)에 의해 생산되는 전력이 전력저장 장치(10)에 적합하도록 변환되는 것이 가능함은 자명한 것이다.
상기 디스플레이 장치(45)는 제어부(43a)와 연결되어 제어부(43a)로부터 출력되는 신호에 따라 시스템 상태 정보를 디스플레이 함으로써 사용자가 충전 진행 상황을 알 수 있도록 한다. 여기서, 상기 시스템 상태 정보란 제어부(43a)에 수집된 다양한 정보들로서, 충전 진행 여부에 관한 정보 및 전력저장 장치(10)의 SOC에 관한 정보 등을 포함하는 개념이다.
다음은, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 도 5에 나타난 이동형 충전 장치(40)의 다양한 변형 예를 설명하기로 한다. 상기 변형 예에 따른 이동형 충전 장치(50,60,70)는 앞서 설명한 이동형 충전 장치(40)와 비교할 때 발전기(52,62,72)의 구성만이 다를 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 이동형 충전 장치(50,60,70)를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 이동형 충전 장치(40)와 중복되는 설명은 생략하기로 하며 발전기(52,62,72)의 구성을 중점적으로 설명하기로 한다.
먼저 도 7a를 참조하면, 상기 발전기(52)는 연료전지를 이용하여 전력을 생산하는 연료전지 발전기에 해당한다. 상기 발전기(52)는 이동형 본체(41)에 탑재되는 발전기 본체(52a), 이동형 본체(41)에 설치되어 발전기 본체(52a)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 접속 단자(52b) 및 접속 단자(52b) 사이에 연결되는 연료전지(52c)를 포함한다.
도 7b를 참조하면, 상기 발전기(62)는 태양광을 에너지원으로 하여 전력을 생산하는 태양광 발전기에 해당한다. 상기 발전기(62)는 이동형 본체(41)에 탑재되는 발전기 본체(62a) 및 발전기 본체(62a)와 연결되는 집광 패널(62b)을 포함한다. 상기 집광 패널(62b)은 전력저장 장치(10)가 설치되는 건물(B) 또는 이와 인접하는 다른 건물의 옥상 등에 설치될 수 있으며, 태양광이 갖는 에너지를 전기 에너지로 전환시킴으로써 발전기 본체(62a)를 가동시킨다.
도 7c를 참조하면, 상기 발전기(72)는 풍력을 에너지원으로 하여 전력을 생산하는 풍력 발전기에 해당한다. 상기 발전기(72)는 송전 라인(W)에 의해 이동형 본체(41)에 내장된 제어 회로(43)와 연결됨으로써 풍력을 이용하여 생산된 전력을 전력저장 장치(10)에 공급한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템(10)은 전력저장 장치(10)가 저전력 상태인 경우 알람을 발생시키고, 다양한 형태의 발전기(42~72)가 적용된 이동형 충전 장치(40~50)를 이용하여 전력저장 장치(10)를 충전하도록 구성됨으로써 전력 그리드가 비정상적인 상황에서도 전력저장 장치(10)의 원활한 운용을 가능하게 한다.
다음은, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법은 전력저장 장치(10)의 SOC를 측정하는 단계(S1), 측정된 SOC 값이 기준 값 미만인지 여부를 판단하는 단계(S2), 측정된 SOC 값이 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 단계(S3), 이동형 충전 장치(40~70)를 준비하는 단계(S4) 및 발전기(42~72)를 전력저장 장치(10)와 연결시키는 단계(S5)를 포함한다.
상기 S1 단계는, 알람 장치(20)의 제어부 또는 전력저장 장치(10)의 배터리 관리 장치(14)를 이용하여 전력저장 장치(10)의 SOC를 측정하는 단계이다.
상기 S2 단계는, 알람 장치(20)의 제어부 또는 전력저장 장치(10)의 배터리 관리 장치(14)를 이용하여 알람 발생 조건의 충족 여부를 판단하는 단계로서, S1 단계에서 측정된 SOC 값이 설정된 기준 값 미만인지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 S3 단계는, S2 단계에서의 판단 결과 전력저장 장치(10)의 SOC 값이 설정된 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 단계이다.
상기 S4 단계는, S3 단계에서 발생되는 알람에 따라 이동형 충전 장치(40~70)를 준비하여 전력저장 장치(10)와 인접한 곳에 위치시키는 단계이다.
상기 S5 단계는, S4 단계에 따라 준비된 이동형 충전 장치(40~70)의 발전기(42~72)를 충전 케이블(C)을 이용하여 전력저장 장치(10)와 전기적으로 연결시킴으로써 전력저장 장치(10)에 전력을 공급하는 단계이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력저장 장치의 충전 방법은 전력저장 장치(10)가 저전력 상태에 있는 경우 알람을 발생시킴으로써 사용자가 저전력 상태를 인지하도록 하고, 이에 따라 이동형 충전 장치(40~70)를 전력저장 장치(10)에 연결하여 전력을 공급하도록 함으로써 전력 그리드가 비정상적인 상황에서도 전력저장 장치(10)의 원활한 운용을 가능하게 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 전력저장 장치 충전 시스템 및 전력저장 장치의 충전 방법을 이루는 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기 보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명에서 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하는 것이다. 따라서, 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성에 따른 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭의 일치 여부와 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 전력저장 장치 충전 시스템 10: 전력저장 장치
11: 배터리 모듈 12: 배터리 랙
13: 컨테이너 14: 배터리 관리 장치
20: 알람 장치 30: 충전 단자
31: 콘센트 32: 개폐형 덮개
40: 이동형 충전 장치 41: 이동형 본체
42: 발전기 42a: 발전기 본체
42b: 연료 주입구 42c: 연료 호스
43: 제어 회로 43a: 제어부
43b: 스위치부 44: 전력변환 장치
45: 디스플레이 장치 B: 건물
C: 충전 케이블 L: 연결 라인
P: 접속 포트

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 전력저장 장치;
    상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되어 상기 전력저장 장치의 SOC가 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 알람 장치;
    이동형 본체 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결된 상태로 상기 알람에 따라 충전 케이블에 의해 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되는 상기 발전기를 구비하는 이동형 충전 장치를 포함하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력저장 장치는,
    복수의 배터리; 및
    상기 배터리를 수용하는 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리는,
    복수의 배터리 모듈이 탑재된 배터리 랙인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력저장 장치는,
    건물 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력저장 장치는,
    전력 그리드로부터 전력을 공급 받는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    상기 전력저장 장치에 대한 권장 하한 값에 해당하는 제1 기준 값 및 상기 제1 기준 값보다 작은 값으로서 상기 전력저장 장치의 작동 가능 하한 값에 해당하는 제2 기준 값 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알람 장치는,
    상기 전력저장 장치의 SOC 값이 상기 제1 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제1 알람을 발생시키고, 상기 제2 기준 값 미만으로 떨어지는 경우 제2 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 본체는 카트(cart)인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 충전 장치는,
    상기 전력저장 장치와 연결되어 시스템 상태 정보를 나타내는 디스플레이 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시스템 상태 정보는,
    상기 전력저장 장치의 SOC에 관한 정보 및 충전 진행 여부에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 충전 장치는,
    상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이에 연결되어 상기 전력저장 장치의 SOC에 따라 상기 발전기와 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 허용 또는 차단하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 전력저장 장치의 SOC를 참조하여 충전 개시 신호 및 충전 종료 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 충전 개시 신호에 따라 상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 허용하고, 상기 충전 종료 신호에 따라 상기 발전기 및 상기 전력저장 장치 사이의 충전 전류의 흐름을 차단하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 충전 장치는,
    상기 발전기와 상기 전력저장 장치 사이에 연결되어 상기 발전기에 의해 생산되는 전력을 상기 전력저장 장치에 적합하도록 변환시켜주는 전력변환 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전력변환 장치는,
    AC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전력변환 장치는,
    상기 AC/DC 컨버터와 상기 전력저장 장치 사이에 연결되는 DC/DC 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 발전기는,
    화석연료를 에너지원으로 이용하는 화석연료 발전기인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 발전기는,
    연료전지를 에너지원으로 이용하는 연료전지 발전기인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 발전기는,
    태양광을 에너지원으로 이용하는 태양광 발전기인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 발전기는,
    상기 이동형 본체에 탑재되는 발전기 본체; 및
    상기 발전기 본체와 연결되는 집광 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 발전기는,
    풍력을 에너지원으로 이용하는 풍력 발전기인 것을 특징으로 하는 전력저장 장치 충전 시스템.
  21. 전력저장 장치의 SOC가 기준 값 미만인 경우 발생되는 알람에 따라 상기 전력저장 장치에 전력을 공급하는 이동형 충전 장치로서,
    이동형 본체; 및
    상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결된 상태로 상기 알람에 따라 충전 케이블에 의해 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결되는 발전기를 포함하는 이동형 충전 장치.
  22. 전력저장 장치의 SOC를 측정하는 단계;
    측정된 상기 SOC 값이 기준 값 미만인지 여부를 판단하는 단계;
    측정된 상기 SOC 값이 상기 기준 값 미만인 경우 알람을 발생시키는 단계;
    이동형 본체 및 상기 이동형 본체에 탑재되거나 연결되는 발전기를 구비하는 이동형 충전 장치를 준비하는 단계; 및
    상기 발전기를 상기 전력저장 장치와 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 전력저장 장치의 충전 방법.
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