KR20140113185A - 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치 - Google Patents

리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬이온 폴리머 배터리의 채용하여 전원 저장 효율을 높이고 다양한 부가 기능을 제공하여 사용 편의성과 효율성을 향상시킨 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 외부로부터 공급되는 전원을 통하여 충전되며, 충전된 전원을 방전시켜 부하 설비에 전원을 공급하는 리튬이온 폴리머 배터리가 구비된 배터리 모듈(110)과; 상기 배터리 모듈(110)의 동작 환경을 조작하고 표시하는 입출력부(140)와; 데이터 통신 모듈이 구비되어 외부로부터 원격 제어 명령을 수신하거나, 상기 입출력부(140)를 통하여 설정된 동작 환경에 따라 배터리 모듈(110)의 동작을 제어하는 배터리 제어부(120);를 포함하여 이루어져, 무정전 전원공급장치의 소형화 및 경량화가 가능하고 전력 저장 및 사용 효율을 높일 수 있도록 제공된다.

Description

리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치 {UPS USING LITHIUM-ION POLYMER BATTERY}
본 발명은 리튬이온 폴리머(Lithium-ion polymer) 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply: UPS)에 관한 것으로, 특히 리튬이온 폴리머 배터리의 채용하여 전원 저장 효율을 높이고 다양한 부가 기능을 제공하여 사용 편의성과 효율성을 향상시킨 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치에 관한 것이다.
무정전 전원공급장치(UPS ; Uninterruptible Power Supply)는 주 전원이 상실되었을 때 설비 또는 부하가 끊임없이 지속적으로 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 장치로서, 반도체 제조 설비나 이동통신용 중계기 등과 같이 전원이 상시적으로 공급되어야만 하는 시설에 설치되어 안정적인 설비 운영이 이루어질 수 있도록 비상시 무정전으로 전원을 공급하게 된다.
이를 위하여, 통상의 무정전 전원공급장치는 충전 및 방전이 가능한 납축전지 등의 배터리를 통하여 평상시 전력을 저장해 두었다가, 정전 등의 비상상황이 발생하면 저장해 두었던 전력을 부하에 순간적으로 제공할 수 있도록 구성된다. 하지만, 이와 같은 통상의 무정전 전원공급장치는 납축전지 등을 배터리로 사용하기 때문에 전력 저장 효율이 낮고, 수시로 관리자의 점검 등을 필요로 하는데, 특히 격오지에 설치된 이동통신 중계기 등의 경우 이의 관리에 많은 애로 사항이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 전력 저장 및 사용 효율이 높고, 원격지에서 관리 가능할 뿐만 아니라 여러 가지 편리한 기능을 제공할 수 있는 개량된 무정전 전원공급장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 종래 무정전 전원공급장치의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 리튬이온 폴리머 배터리를 채용하여 전력 저장 효율을 높이고 다양한 부가 기능을 제공하여 사용 편의성과 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무정전 전원 공급 장치는 외부로부터 공급되는 전원을 통하여 충전되며, 충전된 전원을 방전시켜 부하 설비에 전원을 공급하는 리튬이온 폴리머 배터리가 구비된 배터리 모듈과; 상기 배터리 모듈의 동작 환경을 조작하고 표시하는 입출력부와; 데이터 통신 모듈이 구비되어 외부로부터 원격 제어 명령을 수신하거나, 상기 입출력부를 통하여 설정된 동작 환경에 따라 배터리 모듈의 동작을 제어하는 배터리 제어부;를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 상기 배터리 모듈은 외부의 AC 전원 공급부나 태양광 전원 공급부 또는 풍력 전원 공급부를 통하여 전원을 공급받아 충전될 수 있는데, 상기 배터리 모듈에 AC 전원 공급부나 태양광 전원 공급부 또는 풍력 전원 공급부로부터 선택적인 전원 공급이 가능하도록 하는 양방향 인버터를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 배터리 제어부는 상대적으로 전기 사용이 증가되는 시간대에 상기 배터리 모듈을 방전 운용하고, 상대적으로 전기 사용이 감소되는 시간대에 상기 배터리 모듈에 대해 충전 운용하게 되는데, 이러한 배터리 모듈의 방전 운용 및 충전 운용 시간대는 통신 모듈을 통하여 연결된 관리용 유문선 단말기를 통해 설정 또는 변경될 수 있다.
또한, 무정전 전원공급장치는 과전류, 누전 또는 단락이 발생하는 경우 전원 공급을 차단하기 위한 전원 차단기를 더 포함하되, 상기 전원 차단기는 인가되는 전류에 대응하여 4밀리초(㎳) 내지 18초의 반응속도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 무정전 전원공급장치에는 전원 차단기에 의해 전원 공급이 차단되는 경우 테스트 신호를 발생시켜 이상 상태의 지속 여부를 파악하고 이상이 없는 것으로 판단되면 상기 전원 차단기를 자동 복구시키는 자동 복구 모듈을 더 포함하게 되는데, 상기 자동 복구 모듈은 전원 공급을 위한 전원부와, 테스트 신호를 발생시켜 이상 상태의 지속 여부를 파악하기 위한 점검부와, 상기 점검부에 의해 이상이 없는 것으로 판단되는 경우 상기 전원 차단기의 차단 스위치를 복구시키기 위한 구동모터 및 상기 구동모터의 제어를 위한 제어부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 리튬이온 폴리머 배터리를 채용함으로써 소형화 및 경량화가 가능하고 전력 저장 효율을 높일 수 있으며, TCP/IP 등의 통신 기능을 통하여 원격제어가 가능하여 전력수요가 많은 시간을 피해 배터리를 충전시킬 수 있어 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 통상의 AC 전원 이외에도 태양광이나 풍력 등을 이용하여 전원 공급이 추가로 이루어질 수 있어 설비의 효율적이고 안정적인 운용이 가능한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 전원 차단기에 의해 설비의 동작이 중단되는 경우 원격 제어가 가능한 자동 복구 모듈을 통하여 원상 회복이 가능하므로 사용의 편리성과 시간 및 비용적인 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치의 전체적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치의 전원 공급 계통을 개략적으로 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치의 운용 상태를 설명하기 위한 일례,
도 4는 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치에 구비되는 자동 복구 모듈의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "～사이에"와 "바로 ～사이에" 또는 "～에 인접하는"과 "～에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 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 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치(100)는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 배터리 모듈(110)과, 상기 배터리 모듈(110)의 충방전 동작을 제어하는 배터리 제어부(Battery Management System: BMS)(120)와, 교류 및 직류 전원을 변환하는 DC/AC 인버터(130)와, 상기 배터리 모듈의 동작 환경을 설정하고 표시하는 입출력부(140)와, 전압 또는 전류의 값을 변환하는 업/다운 부스트(UP/DOWN BOOST)(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 배터리 모듈(110)에 구비된 리튬이온 폴리머 배터리(Lithium-ion polymer battery)는 충전과 방전을 반복하여 여러 번 사용할 수 있는 2차 전지로서, 이 리튬이온 폴리머 배터리는 리튬이온 배터리의 안전성을 개선한 배터리이다. 즉, 본 발명에 적용된 상기 리튬이온 폴리머 배터리는 리튬이온 배터리의 금속 캔 대신 내부 압력에 잘 찢어지는 특수 필름 재질을 사용하고, 리튬이온 배터리의 액체 전해질 대신 젤 형태인 리튬 이온이 담겨 있는 전해질을 사용함으로써 전해질이 외부로 잘 흘러나오지 않기 때문에 폭발 가능성이 매우 낮은 특징이 있다. 또한, 리튬이온 폴리머 배터리는 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 커 크기와 무게를 줄일 수 있으며 기존 배터리들과 달리 환경 오염을 일으키지 않기 때문에 휴대전화와 컴퓨터 등 정보통신기기에 사용될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 안정성 및 고효율 특성을 갖는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용하여 에너지 저장 장치를 구축함으로써 에너지 저장 효율을 높일 수 있도록 하였다.
이와 같은 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치(100)는 특히 이동통신 중계기 등에 적용 가능하도록 구성될 수 있는데, 이러한 리튬이온 폴리머 배터리가 적용된 배터리 모듈(110)은 배터리 제어부(120)에 의해 그 동작이 제어된다. 즉, 상기 배터리 제어부(120)는 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)의 충방전 동작을 제어하고 관리하게 되는데, 이 배터리 제어부(120)는 통상의 AC 전원 공급부 등을 통해 정상적으로 공급되는 전원을 채널1(CH1)을 통해 입력받아 채널2(CH2)를 통해 부하 설비에 정상적으로 공급하는 한편, 일부는 인버터(130)를 통해 직류 전원으로 변환한 후 배터리 모듈(110)에 공급하여 배터리 모듈(110)을 충전시키게 된다. 또한, 상기 배터리 제어부(120)는 정전 등의 비상 상황이 발생하여 채널1(CH1)을 통한 전원 공급이 이루어지지 않게 되는 경우, 상기 배터리 모듈(110)에 충전되어 있던 전원을 인버터(130)를 통해 교류 전원으로 변환한 후 채널2(CH2)를 통해 부하 설비에 공급함으로써, 부하 설비에 대한 안정적인 전원 공급이 이루어질 수 있도록 제어하게 된다.
이와 같이, 도 1에 도시된 무정전 전원공급장치(100)는 통상의 무정전 전원공급장치에 있어 배터리 모듈(110)로 리튬이온 폴리머 배터리를 채용하였으며, 이에 따라 리튬이온 폴리머 배터리의 동작 제어를 위한 배터리 제어부(120)를 구비한 구성을 가진다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치(100)에 구비되는 배터리 제어부(120)는 통신 모듈이 구비되어 데이터 통신을 이용한 원격 운용이 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리 제어부(120)는 원격에 위치한 관리 시스템과 통신망을 통하여 통신을 수행함으로써 배터리 모듈(110)의 충방전 상태 및 운영 현황 데이터를 원격 관리 시스템에 전송할 수 있게 된다. 이에 따라 관리 시스템은 원격에 위치한 다수의 무정전 전원공급장치의 배터리 충방전 현황을 파악할 수 있으며, 이상이 있는 것으로 판단되는 무정전 전원공급장치에 대해서 원격 제어를 통해 조치를 취할 수 있게 된다. 상기 배터리 제어부(120)에 구비된 통신 모듈은 다양한 형태의 유선 또는 무선 통신 방식이 적용될 수 있는데, 예를 들면 통신 모듈에는 TCP/IP를 이용한 데이터 통신 방식이 적용될 수 있으며, 이러한 경우 무정전 전원공급장치에 탑재된 모드버스(Modbus) 프로토콜을 TCP/IP로 변환하기 위한 별도의 컨버터 등이 구비될 수 있다.
한편, 상기 입출력부(140)는 배터리 제어부(120)를 통한 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)의 충방전 환경을 설정하고 배터리 모듈(110)의 동작 상태를 표시하는 장치로서, 이 입출력부(140)는 스위치와 버튼 등의 입력장치와 LED 디스플레이 등의 표시장치로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라 터치 스크린 등으로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 업/다운 부스트(UP/DOWN BOOST)(150) 회로는 전압이나 전류의 값을 높이거나 낮추는 변환기로서, 통상의 에너지 저장 장치와 같이 트랜스포머 등을 이용해 구현될 수 있다.
여기에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치(100)는 태양광이나 풍력 등을 이용한 보조 전원 공급부를 추가로 구비할 수 있으며, 운용비용 절감 등을 위해 시간에 따른 운용 모드의 설정이 가능할 뿐만 아니라, 과전류, 누전 또는 단락 등에 의해 전원 차단기가 작동되더라도 관리자의 직접 방문 조작 없이 설비의 원상회복을 가능하도록 하는 등의 다양한 기능들을 구비할 수 있다. 이상의 기능 및 구성에 대해서는 이하의 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치의 전원 공급 계통을 개략적으로 나타낸 개념도로써, 도 2에 도시된 무정전 전원공급장치(100)는 통상의 AC 전원 공급부(220) 이외에 태양광이나 풍력 등을 이용한 추가적인 전원 공급부(210)를 구비함을 알 수 있다.
즉, 무정전 전원공급장치(200)에 대한 안정적인 전원 공급 및 유지 비용 절감 등을 위해 태양전지를 이용한 태양광 전원 공급부(211)나 풍력을 이용한 풍력 전원 공급부(212) 등의 보조 전원 공급부(210)가 추가로 구비될 수 있는데, 이 경우 태양광 전원 공급부(210)나 풍력 전원 공급부(220)를 통한 정상적인 전원 공급이 가능한 경우에는 이를 통해 전원을 공급받되, 날씨 등의 영향으로 인해 정상적인 태양광 발전 및 풍력 발전이 어려운 상황에는 통상의 AC 전원 공급부(220)를 통해 전원을 공급받도록 동작할 수 있다. 이를 위해, 무정전 전원공급장치(100)에는 양방향 인버터(250)가 채용됨으로써, 다수의 전원 공급부(210)(220)와 배터리 모듈(230) 및 충전회로(260) 사이의 선택적 연결이 이루어져 원활한 전원공급이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 보조 전원 공급부(210)에는 태양광이나 풍력 이외에도 수력이나 기타 다양한 형태의 전원 장치가 포함될 수 있는데, 이러한 보조 전원 공급부(210)는 AC 전원 공급부(220)와의 겸용 없이 단독으로도 사용 가능하도록 변형될 수 있음은 당연하다.
이러한 보조 전원 공급부(210) 또는 AC 전원 공급부(220)를 통하여 공급되는 전원은 배터리 제어부(120)의 제어에 따라 충전회로(260)를 통하여 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)을 충전시키게 된다.
본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 운용비용 절감 및 운용효율 향상 등을 위해 리튬이온 폴리머 배터리에 대한 충방전 시간을 설정할 수 있는데, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 운용 상태를 설명하기 위한 일례를 나타낸 것이다.
본 발명에서는 전력 수요가 많아 상대적으로 전력 요금이 높은 피크 시간대에는 외부 전원을 사용하는 대신 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)에 충전된 전력을 이용하여 부하 설비를 구동하도록 하고, 대신 전력 수요가 적어 전력 요금이 낮은 심야 등의 시간대에는 외부 전원을 통하여 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)을 충전시킬 수 있도록 운영하게 된다.
도 3을 참조하면, 가령 12시∼17시의 전력 요금이 상대적으로 높고 23시∼05시의 전력 요금이 상대적으로 저렴하다면, 매일 23시∼05시 사이에 배터리를 충전시키고, 충전된 전원을 이용해 12시∼17시의 설비 운용이 이루어지도록 함으로써 운용비용 등을 크게 절감시킬 수 있게 되는 것이다. 예를 들어, 피크 시간대의 전력 요금이 kW 당 4,950원이고, 심야 시간대의 력 요금이 kW 당 2,400원이라고 가정하면, 사용전력 100W 설비에 있어 하루 5시간(도 3 참조)에 대한 절감 비용은 다음의 수학식 1에서와 같이 1년에 46만여원에 이르게 된다.
[수학식 1]
사용전력: 100W × 5시간 × 365일 = 182kW(동시부하율 100% 간주)
피크 전력 요금: 182kW × 4,950원/kW = 900,900원
심야 전력 요금: 182kW × 2,400원/kW = 436,800원
절감 효과: 900,900원 - 436,800원 = 464,100원
이러한 리튬이온 폴리머 배터리 모듈(110)의 충방전 시간은 배터리 제어부(120)에 의해 설정되는데, 관리자는 현장에서 배터리 제어부(120)를 조작하거나, 원격에서 통신망을 통하여 배터리 제어부(120)를 원격 조작하여 무정전 전원공급장치(100)의 운용 시간 및 운용 모드를 설정하거나 변경할 수 있게 된다. 이러한 무정전 전원공급장치(100)를 이용한 전력 운용 방식은 운용비용의 절감은 물론, 국가적인 차원에서의 전력 수요 분산 등과 같은 부가적인 효과를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치에 구비되는 자동 복구 모듈의 개략적인 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 무정전 전원공급장치에 구비된 자동 복구 모듈(400)은, 전원 차단기(300)가 과전류, 누전 또는 단락의 발생을 감지하여 전원 공급을 차단한 경우, 관리자에 의한 직접적인 방문 조작이 없더라도 설비의 기능을 회복시킬 수 있도록 하기 위한 구성요소이다.
다시 말해, 설비의 보호를 위해 동작하는 전원 차단기(300)는 순간적인 임펄스성 노이즈 등에 의해 작동되는 경우가 매우 빈번하며, 이 경우 격오지에 위치한 통신 중계기 등은 전원 차단 스위치를 원상 회복시키기 위해 관리자가 직접 원거리의 현장에 방문하여 수동으로 스위치를 조작할 수밖에 없었다는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 설비에 실제로 치명적인 문제가 발생한 것인지, 아니면, 가령 임펄스성 노이즈 등과 같은 일회성 원인에 의해 전원 차단기(300)가 작동된 것인지를 자동 복구 모듈(400)이 테스트 신호의 발생시켜 파악할 수 있게 하고, 테스트 신호에 따른 판단의 결과 일회성 원인으로 판단된다면, 원격지에서 관리자의 간편한 조작만으로 자동 복구 모듈(400)에 의해 전원 차단기(300)의 원상회복이 가능할 수 있도록 하였다.
이 경우, 전원 차단기(300)가 전자적으로 작동되는 스위치로 이루어졌다면, 자동 복구 모듈(400)에서 발생하는 신호만으로 간단하게 원상 회복이 이루어질 수 있지만, 통상의 전원 차단기(300)와 같은 물리적인 방식의 스위치 등에 의해 구성된다면 별도의 구동 수단이 요구될 수 있으며 이의 구성을 도 4에 예시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치(100)에 구비되는 자동 복구 모듈(400)은 각 구성부에 전원을 공급하는 전원부(410)와, 전원 차단기(300)의 동작 상태를 파악하여 전원 차단기(300)를 제어하는 제어부(420)와, 상기 제어부(420)의 제어에 따라 전원 차단기(300)에 테스트 신호를 출력하여 전원 차단 원인을 점검하는 점검부(430)와, 상기 제어부(420)의 제어에 따라 전원 차단기(300)의 스위치를 원상 복구시키는 구동모터(440)를 포함하여 이루어진다.
상기 전원부(410)는 자동 복구 모듈(400)의 동작 전원을 공급하는 장치로서 이 전원부(410)는 무정전 전원공급장치(100)의 AC 전원 공급부(220)나 보조 전원 공급부(210)로부터 전원을 입력받거나, 리튬이온 폴리머 배터리가 적용된 배터리 모듈(110) 또는 독립된 외부 장치로부터 전원을 공급받아 자동 복구부(400)의 각 구성부에 제공할 수 있다.
상기 점검부(430)는 제어부(420)의 제어에 따라 테스트 신호 등의 발생을 통해 무정전 전원공급장치의 실제적인 이상 발생 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 이 점검부(430)에 의해 일회성 원인으로 인해 전원 차단기가 작동된 것으로 판단되는 경우에는, 제어부(420)가 구동모터(440)의 구동을 통해 스위치를 다시 원상 회복시키게 된다. 상기 구동모터(440)를 이용한 스위치의 조작이나 이들 사이의 연결구조 등은 통상의 어떠한 방식으로도 가능할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 무정전 전원공급장치(100)에 구비된 자동 복구 기능을 통하여 관리자의 현장 투입과 같은 비효율적인 작업을 감소시킬 수 있으며, 이에 따른 비용 절감 등의 효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전원 차단 시간을 최소화할 수 있어 서비스 품질 향상 및 대형사고 예방 등과 같은 다양한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 전원 차단기(300)의 반응속도를, 인가되는 전류에 대응되도록 4밀리초(㎳) 내지 18초로 설정함으로써, 순간적인 과전류 등과 같이 설비에 큰 지장이 없는 범위의 오류에 대해서는 전원 차단기(300)가 반응하지 않을 수 있도록 하는 방법이 적용 가능할 수도 있다. 즉, 통상의 무정전 전원공급장치의 경우 전원 차단기의 반응속도가 피코초(㎰) 단위까지 작게 설정됨으로써, 임펄스성 노이즈 등의 순간적인 오류에도 즉각적으로 반응하여 작동되는데 반해, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치(100)에 적용되는 전원 차단기(300)의 경우 그 반응속도를, 설비에 무리가 가지 않는 범위 내에서 최대값을 갖도록 설정함으로써, 전원 차단기(300)의 작동으로 인한 설비의 가동 중단을 최소화하도록 할 수 있다. 예를 들면, 정격 전류의 10배 전류가 인가되는 경우에는 4㎳ 내지 58㎳의 반응속도를 가지며, 정격 전류의 2배 전류가 인가되는 경우에는 1.4초 내지 18초 정도의 반응속도를 갖도록 하는 등 환경에 따라 다양한 설정이 가능할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 무정전 전원공급장치에 있어 별도로 설명되지 않은 다양한 구성요소들은 통상의 다양한 무정전 전원공급장치에 구비되는 어떠한 구성요소로도 대체 가능할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 무정전 전원공급장치는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 무정전 전원공급장치 110 : 리튬이온 폴리머 배터리 모듈
120 : 배터리 제어부 130 : 인버터
140 : 입출력부 150 : UP/DOWN BOOST
210 : 보조 전원 공급부 211 : 태양광 전원 공급부
212 : 풍력 전원 공급부 220 : AC 전원 공급부
250 : 양방향 인터버 260 : 충전회로
300 : 전원 차단기 400 : 자동 복구 모듈
410 : 전원부 420 : 제어부
430 : 점검부 440 : 구동모터

Claims (8)

  1. 무정전 전원 공급장치에 있어서,
    외부로부터 공급되는 전원을 통하여 충전되며, 충전된 전원을 방전시켜 부하 설비에 전원을 공급하는 리튬이온 폴리머 배터리가 구비된 배터리 모듈(110)과;
    상기 배터리 모듈(110)의 동작 환경을 조작하고 표시하는 입출력부(140)와;
    데이터 통신 모듈이 구비되어 외부로부터 원격 제어 명령을 수신하거나, 상기 입출력부(140)를 통하여 설정된 동작 환경에 따라 배터리 모듈(110)의 동작을 제어하는 배터리 제어부(120);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈(110)은 외부의 AC 전원 공급부(220)나 태양광 전원 공급부(211) 또는 풍력 전원 공급부(212)를 통하여 전원을 공급받아 충전되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈(110)에 상기 AC 전원 공급부(220)나 태양광 전원 공급부(211) 또는 풍력 전원 공급부(212)로부터 선택적인 전원 공급이 가능하도록 하는 양방향 인버터(250)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 제어부(120)는 상대적으로 전기 사용이 증가되는 시간대에 상기 배터리 모듈(110)을 방전 운용하고, 상대적으로 전기 사용이 감소되는 시간대에 상기 배터리 모듈(110)에 대해 충전 운용하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈(110)의 방전 운용 및 충전 운용 시간대는 통신 모듈을 통하여 연결된 관리용 유문선 단말기를 통해 설정 또는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    과전류, 누전 또는 단락이 발생하는 경우 전원 공급을 차단하기 위한 전원 차단기(300)를 더 포함하되,
    상기 전원 차단기(300)는 인가되는 전류에 대응하여 4밀리초(㎳) 내지 18초의 반응속도를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전원 차단기(300)에 의해 전원 공급이 차단되는 경우 테스트 신호를 발생시켜 이상 상태의 지속 여부를 파악하고, 이상이 없는 것으로 판단되면 상기 전원 차단기(300)를 자동 복구시키는 자동 복구 모듈(400)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자동 복구 모듈(400)은
    전원 공급을 위한 전원부(410)와;
    테스트 신호를 발생시켜 이상 상태의 지속 여부를 파악하기 위한 점검부(430)와;
    상기 점검부(430)에 의해 이상이 없는 것으로 판단되는 경우 상기 전원 차단기(300)의 차단 스위치를 복구시키기 위한 구동모터(440); 및
    상기 구동모터(440)의 제어를 위한 제어부(420)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 폴리머 배터리를 이용한 무정전 전원공급장치.
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