KR20140078322A - 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템 - Google Patents

태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가정이나, 병원, 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 에너지 저장장치로서 가정 또는 병원에서 정전시 전원시스템으로 사용할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC-DC 변환기와, 원통형 셀을 여러 개로 묶어 만든 배터리 모듈 및 전원을 관리하는 PMS(Power Management System)를 포함하여 AC-DC 변환기에서 출력되는 전기 에너지를 충전하고, 배터리 모듈의 전원 상태를 검색하는 배터리 팩과, 상기 배터리 팩에 방전되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 DC-AC 변환기와, 평상시에는 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 디바이스의 구동 전원으로 공급되도록 스위칭하고, AC 정전 발생시 AC 전원에서 배터리 팩 전원으로 자동 전환하여 배터리 팩에 충전된 전원을 비상 전원으로 전환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 트랜스퍼 스위치부와, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈(60)로부터 태양광의 전원을 입력받아 출력 전압이 정전압과 정전류 충전 가능한 DC-DC 전력으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 제공하여 배터리 팩을 충전하는 DC-DC 변환부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템{Power supply system for portable energy storage battery pack capable of sunlight}
본 발명은 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템에 관한 것으로, 특히 가정이나, 병원, 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 에너지 저장장치로서 가정 또는 병원에서 정전시 전원시스템으로 사용할 수 있는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템에 관한 것이다.
전자 통신 산업의 기술혁신에 수반하여 휴대용 디바이스는 물론 가정된 가전 디바이스의 개발이 급속도록 진행되고 있다. 그리고 이러한 디바이스의 특징은 AC-DC 변환기를 이용하여 상용교류전원 뿐만 아니라 내장 배터리에 의해서도 구동하는 "배터리 구동 타입"인 경우가 대부분이다. 이것은 옥외와 출장지 등 상용전원이 반드시 이용 가능하지 않은 장소에서도 PC를 사용할 수 있도록 했기 때문이다. 내장 배터리는 일반적으로는 복수개의 배터리셀을 패킷화한 배터리 팩의 형태를 채용하고 있다. 또한 배터리 셀에는 보통 리튬이온(Li-Ion), 니켈수소합금(NiMH)과 같은 충전 가능 배터리 셀(rechargeable cell)이 이용된다.
도 1 은 종래기술에 따른 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 종래의 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템은 외부 전원(10)으로부터 공급되는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC-DC 변환기(충전기)(20)와, 원통형 셀을 여러 개로 묶어 만든 배터리 모듈(31)을 포함하여 AC-DC 변환기(20)에서 출력되는 전기 에너지를 충전하는 배터리 팩(30)과, 배터리 팩(30)에 방전되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급하는 DC-AC 변환기(인버터)(40)로 구성된다. 이때, 디바이스(50)는 TV, 냉장고, 의료기기 등을 포함한다.
그러나 이와 같은 종래의 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템은 상기 AC-DC 변환기(20)와, 배터리 팩(30)과, DC-AC 변환기(40)를 각각 독립적으로 구매하여 하나의 시스템으로 구성하게 된다. 따라서 사용자는 설치의 불편함과 각각 독립적으로 구성되는 구성품들을 관리하여야 하므로 관리상으로도 불편함이 발생된다.
또한 독립적인 구성으로 이동 및 휴대하기가 어려우며 비상전원 시스템으로 사용할 수 없어 전원으로 인해 위급상황 발생 시 디바이스(50)가 위험에 처하거나 또는 중요한 자료가 손실될 수 있는 문제점이 있다.
아울러, 전원이 없는 야외에서는 배터리팩전원시스템을 다 사용한 경우 더 이상 사용할 수 없어 많은 불편함이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, AC-DC 변환기, 배터리팩, PMS, DC-AC 변환기를 모두 하나의 제품으로 구성함으로써, AC 정전 발생 시 정전대응이 가능하도록 하여 비상용 전원시스템으로 사용 가능한 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 제품의 이상 발생 시 불편함을 제거하고자 LAN 통신카드를 추가하여 원격으로 A/S(After Service) 쉽게 하고, 홈 정보 프로그램을 설치하여 배터리팩 전원시시스템을 정보를 실시간으로 모니터링이 가능하도록 하여 원격제어 및 자동으로 사용 할 수 있도록 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전원이 없는 야외에서 태양광 전지모듈의 전원시스템으로 비상용 전원시스템으로 사용 가능한 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 특징은 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC-DC 변환기와, 원통형 셀을 여러 개로 묶어 만든 배터리 모듈 및 전원을 관리하는 PMS(Power Management System)를 포함하여 AC-DC 변환기에서 출력되는 전기 에너지를 충전하고, 배터리 모듈의 전원 상태를 검색하는 배터리 팩과, 상기 배터리 팩에 방전되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 DC-AC 변환기와, 평상시에는 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 디바이스의 구동 전원으로 공급되도록 스위칭하고, AC 정전 발생시 AC 전원에서 배터리 팩 전원으로 자동 전환하여 배터리 팩에 충전된 전원을 비상 전원으로 전환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 트랜스퍼 스위치부와, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈(60)로부터 태양광의 전원을 입력받아 출력 전압이 정전압과 정전류 충전 가능한 DC-DC 전력으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 제공하여 배터리 팩을 충전하는 DC-DC 변환부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템은 근거리통신망을 이용한 통신회선을 통해 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치를 연결하여 정보와 홈 정보 프로그램을 공유할 수 있도록 해주는 LAN 통신모듈과, 외부에서 사용자가 시스템을 조작 할 수 있도록 제공하는 유저 인터페이스와, 상기 PMS(Power Management System)에서 제공되는 배터리팩의 전원 정보를 사용자에게 볼 수 있도록 제공하거나 또는 배터리팩 전원 시스템의 이상 및 경보를 제공하는 출력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 PMS는 검출된 배터리팩의 전원 정보에서 배터리팩 전원 시스템의 이상이 검출되는 경우에는 LAN 통신모듈을 통해 근거리통신망을 이용한 통신회선으로 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치에 연결하여 배터리팩 전원 시스템의 이상을 고객 정보센터로 제공하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 PMS는 LAN 통신모듈을 통해 사용상에 문제가 발생하였을 때 고객 정보센터에 이상 여부를 제공하여 고객의 불편함을 해소 및 A/S(After Service)를 제공하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 PMS는 LAN 통신모듈을 통해 가정에서 배터리팩 전원시스템의 정보를 받아 의사결정을 원격제어로 제어 가능하도록 제공하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 AC-DC 변환기는 출력되는 DC 전원을 이용하여 배터리 팩을 충전하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 PMS는 배터리 모듈의 충전상태(SOC) 및 개로전압(OCV)을 검출하여 배터리 팩 전원의 상태정보 및 이상여부를 판단하고, LAN 통신 모듈, 트랜스퍼 스위치부, DC-DC 변환부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 충전기, 배터리팩, PMS, 인버터를 하나의 시스템으로 구성함으로써, 설치 및 관리의 불편함과 없애고 비용절감과 유저에게 정보를 디스플레이 장치로 표시하여 보다 편리하고 안전하게 사용할 수 있다.
둘째, 유저 인터페이스(User Interface)를 만들어 쉽게 사용하도록 하고, 배터리의 가용시간을 LCD, LED 디스플레이로 정보를 제공하며, 또한 위험 발생 시 부저로 알람이 발생하도록 하여 사고를 미연에 예방할 수 있으며, AC정전 발생 시 정전대응이 가능하도록 하여 사용자가 보다 쉽고 편리하게 사용할 수 있다.
셋째, 원격제어 및 자동으로 사용 할 수 있도록 하여 사용자의 편리성과 쉽게 취급 할 수 있도록 휴대성을 개선하고 있다.
넷째, 전원이 없는 야외에 캠핑을 갈 때, 전원이 없는 곳에서 사용할 수 있도록 태양광 충전기를 추가하여 충전해서 사용 할 수 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 구성을 나타낸 블록도
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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 2 는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 본 발명의 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템(100)은 AC-DC 변환기(충전기)(110)와, 배터리 팩(120)과, DC-AC 변환기(인버터)(130)와, LAN 통신모듈(140)과, 유저 인터페이스(150)와, 출력모듈(160)과, 트랜스퍼 스위치부(170)와, DC-DC 변환부(180)가 하나의 시스템으로 통합하여 구성된다.
상기 AC-DC 변환기(충전기)(110)는 외부 전원(10)으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 DC 전원으로 변환하여 출력한다. 이는 출력되는 DC 전원을 이용하여 배터리 팩(120)을 충전할 수 있도록 한다.
상기 배터리 팩(120)은 원통형 셀을 여러 개로 묶어 만든 배터리 모듈(121) 및 전원을 관리하는 PMS(Power Management System)(122)를 포함하여 AC-DC 변환기(20)에서 출력되는 전기 에너지를 충전한다. 이때, 상기 PMS는 배터리 모듈(31)의 충전상태(SOC) 및 개로전압(OCV)을 검출하여 배터리 팩 전원의 상태정보 및 이상여부를 판단하고, 아울러 상기 PMS는 LAN 통신 모듈(140), 트랜스퍼 스위치부(170), DC-DC 변환부(180) 등 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템(100)을 전반적으로 총괄한다.
상기 DC-AC 변환기(인버터)(130)는 배터리 팩(120)에 방전되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급한다. 이때, 디바이스(50)는 TV, 냉장고, 의료기기 등을 포함한다.
상기 LAN 통신모듈(140)은 300m 이하의 근거리통신망을 이용한 통신회선을 통해 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치 등을 연결하여 정보와 홈 정보 프로그램을 공유할 수 있도록 해주는 네트워크이다. 이때, 상기 홈 정보 프로그램은 사용자가 휴대용 에너지저장 배터리팩 전원시스템의 정보제공 및 원격 제어가 가능한 사용자 정보 서비스 응용 프로그램을 말한다.
상기 유저 인터페이스(150)는 외부에서 사용자가 시스템을 조작 할 수 있도록 제공한다. 이는 키패드를 통한 입력부 등을 포함한다.
상기 출력모듈(160)은 LCD/LED 디스플레이부 또는 알람 부져(alarm buzzer) 등을 이용하여 PMS(Power Management System)(122)에서 제공되는 배터리팩의 전원 정보(잔량정보, 상태정보)를 사용자에게 볼 수 있도록 제공하거나 또는 배터리팩 전원 시스템의 이상 및 경보 등을 제공한다.
상기 트랜스퍼 스위치부(170)는 평상시에는 외부 전원(10)으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급되도록 스위칭하고, AC 정전 발생시 AC 전원에서 배터리 팩 전원으로 자동 전환하여 배터리 팩(120)에 충전된 전원을 비상 전원으로 전환하여 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급한다. 이때, 디바이스(50)는 TV, 냉장고, 의료기기 등을 포함한다.
상기 DC-DC 변환부(180)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈(60)로부터 태양광의 전원을 입력받아 출력 전압이 정전압과 정전류 충전 가능한 DC-DC 전력으로 변환한다.
이와 같이 구성되어 본 발명에 따른 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템의 경우, 평상시에는 외부 전원(10)으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급된다.
이후, AC 정전이 발생하게 되면 트랜스퍼 스위치부(170)를 통해 배터리 팩(120)에 충전된 전원을 비상 전원으로 전환하여 배터리 팩(120)에 방전되는 DC 전원을 DC-AC 변환기(130)를 통해 변환된 AC 전원으로 디바이스(50)의 구동 전원으로 공급한다. 이때, 배터리 팩(120)에 충전되는 전원은 외부 전원(10)으로부터 공급되는 AC 전원을 AC-DC 변환기(110)를 통해 DC 전원으로 변환하여 배터리 팩(120)으로 제공되어 충전된다. 또한 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈(60)로부터 태양광의 전원이 공급되면 DC-DC 변환부(180)를 통해 출력 전압이 정전압과 정전류 충전 가능한 DC-DC 전력으로 변환하여 배터리 팩(120)으로 제공되어 충전된다.
아울러, 현재 배터리 팩(120)의 전원 정보를 PMS(Power Management System)(122)에서 검출하고, 검출된 배터리팩의 전원 정보를 출력모듈(160)에 제공한다. 이때, 상기 출력모듈(160)이 LCD/LED 디스플레이부인 경우는 제공되는 배터리팩의 전원 정보를 사용자에게 볼 수 있도록 제공하고, 상기 출력모듈(160)이 알람 부져인 경우는 제공되는 배터리팩의 전원 정보를 통해 배터리팩 전원 시스템의 이상 및 경보 등을 제공한다.
또한, PMS(Power Management System)(122)에서 검출된 배터리팩의 전원 정보에서 배터리팩 전원 시스템의 이상이 검출되는 경우에는 LAN 통신모듈(140)을 통해 근거리통신망을 이용한 통신회선으로 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치 등을 연결하여 배터리팩 전원 시스템의 이상을 고객 정보센터로 제공한다. 이처럼 사용상에 문제가 발생하였을 때 고객 정보센터에 이상 여부를 제공하여 고객의 불편함을 해소 및 A/S(After Service)할 수 있다.
아울러 LAN 통신모듈(140)을 통해서 가정에서 배터리팩 전원시스템의 정보를 받아 의사결정을 할 수도 있다. 예를 들어 배터리 팩(120)의 사용 가능시간 예측 및 에너지 사용량 등등의 정보를 받아 절전 및 충전 등을 홈 정보 프로그램에서 원격제어를 통해 할 수 있으며, 또한 자동 예약기능을 이용하여 반복되는 일을 자동제어 할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC-DC 변환기와,
    원통형 셀을 여러 개로 묶어 만든 배터리 모듈 및 전원을 관리하는 PMS(Power Management System)를 포함하여 AC-DC 변환기에서 출력되는 전기 에너지를 충전하고, 배터리 모듈의 전원 상태를 검색하는 배터리 팩과,
    상기 배터리 팩에 방전되는 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 DC-AC 변환기와,
    평상시에는 외부 전원으로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 디바이스의 구동 전원으로 공급되도록 스위칭하고, AC 정전 발생시 AC 전원에서 배터리 팩 전원으로 자동 전환하여 배터리 팩에 충전된 전원을 비상 전원으로 전환하여 디바이스의 구동 전원으로 공급하는 트랜스퍼 스위치부와,
    태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 모듈(60)로부터 태양광의 전원을 입력받아 출력 전압이 정전압과 정전류 충전 가능한 DC-DC 전력으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 제공하여 배터리 팩을 충전하는 DC-DC 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템은
    근거리통신망을 이용한 통신회선을 통해 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치를 연결하여 정보와 홈 정보 프로그램을 공유할 수 있도록 해주는 LAN 통신모듈과,
    외부에서 사용자가 시스템을 조작 할 수 있도록 제공하는 유저 인터페이스와,
    상기 PMS(Power Management System)에서 제공되는 배터리팩의 전원 정보를 사용자에게 볼 수 있도록 제공하거나 또는 배터리팩 전원 시스템의 이상 및 경보를 제공하는 출력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PMS는 검출된 배터리팩의 전원 정보에서 배터리팩 전원 시스템의 이상이 검출되는 경우에는 LAN 통신모듈을 통해 근거리통신망을 이용한 통신회선으로 건물 안에서나 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 주변장치에 연결하여 배터리팩 전원 시스템의 이상을 고객 정보센터로 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 PMS는 LAN 통신모듈을 통해 사용상에 문제가 발생하였을 때 고객 정보센터에 이상 여부를 제공하여 고객의 불편함을 해소 및 A/S(After Service)를 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 PMS는 LAN 통신모듈을 통해 가정에서 배터리팩 전원시스템의 정보를 받아 의사결정을 원격제어로 제어 가능하도록 제공하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력모듈은 LCD/LED 디스플레이부, 알람 부져를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 AC-DC 변환기는 출력되는 DC 전원을 이용하여 배터리 팩을 충전하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 PMS는 배터리 모듈의 충전상태(SOC) 및 개로전압(OCV)을 검출하여 배터리 팩 전원의 상태정보 및 이상여부를 판단하고, LAN 통신 모듈, 트랜스퍼 스위치부, DC-DC 변환부를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전이 가능한 휴대용 에너지 저장 배터리팩 전원 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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