KR20150033882A - Control system and Control method of Uninterruptible Power Supply using Lithium-ion Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 비상시에 즉시 전력을 공급하는 무정전 전원 장치에 에너지 저장소자로 리튬 이온 배터리를 효율적으로 연계하며, 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SOC, State Of charge)에 따라, 에너지 저장소자의 과충전 및 과방전을 효율적으로 방지하면서 부하로의 안정적인 전력 공급이 가능하게 하는 것이다.
The present invention relates to a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery and a control method thereof, and more particularly, to an uninterruptible power supply that immediately supplies power in an emergency, (SOC, State Of charge) of the ion battery, it is possible to efficiently supply the stable power to the load while effectively preventing overcharge and overdischarge of the energy reservoir.
통신, 방송, 병원 및 설비 등의 전원은 고도의 안정성과 신뢰성을 요구하고, 단시간의 정전도 허용하지 않는 경우가 대부분이다. 이것에 부응하기 위해서, 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible Power Supply)를 사용하여 전력을 백업하게 된다. 다시 말하자면, 무정전 전원 장치는 정전이나 순간전인 전력의 불안정시 부하에 안정적인 전력을 공급하는 장치로서, 현재 무정전 전원 장치의 에너지 저장소자로 사용되는 대표적인 예로는 이차 납축 전지를 들 수 있다.Power supplies for communication, broadcasting, hospitals, and facilities require high stability and reliability, and often do not allow short interruptions. To meet this demand, power is backed up using an uninterruptible power supply (UPS). In other words, the uninterruptible power supply is a device that supplies stable power to the load in case of power failure or momentary power instability. A typical example of a current uninterruptible power supply used as an energy storage device is a secondary lead-acid battery.
이러한 이차 납축 전지는 에너지 밀도가 20~120 Wh/kg로 높다는 장점이 있지만 출력 밀도자 50~250 W/kg으로 낮으며, 사이클 수명 특성이 500회로 낮다는 단점이 있다. 이로 인해, 이차 납축 전지를 이용하는 무정전 전원 장치는 높은 에너지 밀도로 인해 장시간의 전원 공급에는 탁월한 특성을 지니지만 낮은 수명 특성으로 인해 정기적인 유지 및 보수 비용이 발생하는 문제점이 있다.This secondary lead-acid battery has the advantage of high energy density of 20 ~ 120 Wh / kg, but it has a low output density of 50 ~ 250 W / kg and a low cycle life characteristic of 500. Accordingly, the uninterruptible power supply using the secondary lead-acid battery has excellent characteristics for long-time power supply due to its high energy density, but has a problem of regular maintenance and repair costs due to its low life characteristics.
이에 따라, 최근에는 무정전 전원 장치의 에너지 저장소자로 리튬 이온 배터리를 적용하고 있는 추세이다.Accordingly, in recent years, lithium-ion batteries have been applied to energy storage devices of uninterruptible power supplies.
허나, 리튬 이온 배터리는 이차 납축 전지와 그 특성이 다르기 때문에, 종래의 무정전 전원 장치의 구조 변경 없이 리튬 이온 배터리와 연계할 경우 과충전 또는 과방전에 의한 폭발 위험성이 높은 단점이 있다.However, since the lithium ion battery has characteristics different from those of the secondary lead-acid battery, there is a high risk of explosion due to overcharging or overdischarge in connection with the lithium ion battery without changing the structure of the conventional uninterruptible power supply.
본 발명은 과충전 또는 과방전에 의한 폭발 위험성으로 인해, 무정전 전원 장치의 구조 변경 없이 리튬 이온 배터리를 에너지 저장소자로 구비하는 것이 어려운 점에 착안한다.The present invention addresses the difficulty of providing a lithium ion battery as an energy storage device without changing the structure of the uninterruptible power supply unit due to the risk of explosion due to overcharge or overdischarge.
유럽 등록 특허 제0739075호 ("Power supply system", 이하 선행기술 1)에서는 과전류 보호 기능을 갖는 무정전 전원 장치를 개시하고 있으며, 선행기술 1은 에너지 저장소자로 축전지를 사용하고 있으며, 축전지의 사용으로 인해 발생하는 낮은 수명을 극복하기 위한 방안이 전혀 언급되어 있지 않다.
European Patent No. 0739075 ("
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 비상시에 즉시 전력을 공급하는 무정전 전원 장치에 종래의 납축전지가 아닌 리튬 이온 배터리를 효율적으로 연계하여, 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SOC, State Of charge)에 따라, 에너지 저장소자의 과충전 및 과방전을 효율적으로 방지함과 동시에 무정전 전원 장치의 부피를 효율적으로 줄이며, 대용량을 저장하여 안정적으로 부하로의 전력 공급이 가능하도록 하는 무정전 전원 장치의 제어 시스템을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide an uninterruptible power supply which immediately supplies power in an emergency, efficiently connecting a lithium- , State Of charge), which effectively prevents overcharge and overdischarge of the energy storage device, efficiently reduces the volume of the uninterruptible power supply, stores the large capacity, and stably supplies power to the load. And to provide a control system of the same.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템은, 교류 전원과 부하 사이에 구비되는 무정전 전원 장치를 통해서 상기 교류 전원으로부터 공급되는 교류 에너지를 상기 부하에 일정한 전압으로 공급하도록 하는 무정전 전원 장치의 제어 시스템에 있어서, 상기 교류 전원과 상기 부하 사이의 제 1 노드에 연결되며, 상기 부하로 전압을 제공하는 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자 및 상기 제 1 노드와 상기 에너지 저장소자 사이에 연결 구비되며, 상기 교류 전원에서 상기 에너지 저장소자로 제공되는 전압 및 상기 에너지 저장소자에서 상기 부하로 제공되는 전압을 제어하는 스위칭부를 포함하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery, the system comprising: an uninterruptible power supply unit provided between an ac power source and a load; A control system for an uninterruptible power supply apparatus that supplies AC energy to a load at a constant voltage, the control system comprising: a first energy storage unit connected to a first node between the AC power source and the load, And a switching unit which is connected between the first node and the energy storage element and controls a voltage supplied to the energy storage unit from the AC power supply and a voltage supplied to the load from the energy storage unit Do.
상기 스위칭부는 상기 제 1 노드와 상기 에너지 저장소자의 양단(+) 사이에 연결되는 제 1 스위치와, 제 2 스위치와, 제 3 스위치와, 저항기 및 다이오드로 구성되며, 상기 제 1 스위치는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 2 노드와 상기 제 1 노드와 직렬로 연결되고, 상기 저항기는 상기 제 1 스위치와 상기 제 1 노드 사이에 연결 구비되고, 상기 제 2 스위치는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 2 노드와 상기 제 1 노드와 병렬로 연결되고, 상기 다이오드는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 3 노드와 상기 제 1 노드와 병렬로 연결되어 상기 부하에서 상기 에너지 저장소자로의 역전류를 방지하며, 상기 제 3 스위치는 상기 다이오드와 상기 제 1 노드 사이에 연결 구비되는 것이 바람직하다.Wherein the switching unit comprises a first switch connected between the first node and both ends (+) of the energy reservoir, a second switch, a third switch, a resistor and a diode, Wherein the second switch is connected in series with the first node and a second node on both ends of the energy storage, the resistor is connected between the first switch and the first node, Wherein the diode is connected in parallel with a third node across the energy reservoir and the first node to prevent reverse current flow from the load to the energy reservoir, Is preferably connected between the diode and the first node.
상기 스위칭부는 상기 에너지 저장소자가 상기 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치에 최초 연결될 경우, 소정 시간 동안 상기 제 1 스위치를 연결(close)하고 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자와 상기 무정전 전원 장치의 인버터(inverter) 간의 전압을 일치시키는 것이 바람직하다.Wherein the switching unit closes the first switch and opens the second switch and the third switch for a predetermined time when the energy store is first connected to the uninterruptible power supply using the lithium ion battery, It is preferable to match the voltage between the energy storage element and the inverter of the uninterruptible power supply.
상기 스위칭부는 상기 에너지 저장소자의 충전 상태(SOC, State Of charge)에 따라, 상기 충전 상태가 완충전일 경우, 상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 것이 바람직하다.Wherein the switching unit closes the third switch and opens the first switch and the second switch according to a state of charge of the energy store, And supplies the voltage to the load through the energy reservoir.
상기 스위칭부는 상기 에너지 저장소자의 충전 상태(SOC, State Of charge)에 따라, 상기 충전 상태가 과방전일 경우, 상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서, 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 것이 바람직하다.Wherein the switching unit closes the second switch and opens the first switch and the third switch in accordance with a state of charge (SOC) of the energy store, ) To charge the energy reservoir, while providing a voltage from the ac power source to the load.
본 발명에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법은, 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 3 스위치로 구성되는 스위칭부의 제어를 통해서 교류 전원으로부터 공급되는 교류 에너지가 부하에 일정한 전압으로 공급되도록 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제 1 스위치를 연결(close)하고, 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여, 상기 부하로 전압을 제공하는 리튬 이온 배터리인 에너지 저장소자와 무정전 전원 장치의 인버터(inverter) 간의 전압을 일치시키는 최초 연결 단계; 상기 에너지 저장소자의 충전 상태(SOC, State Of Charge)가 기설정된 제 1 설정값 이상인지 판단하는 제 1 판단 단계; 상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 1 설정값 이상이 아닐 경우, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 기설정된 제 2 설정값 이하인지 판단하는 제 2 판단 단계; 상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 2 설정값 이하일 경우, 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급하는지 판단하는 제 3 판단 단계; 상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급할 경우, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 기설정된 제 3 설정값 이하인지 판단하는 제 4 판단 단계; 상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 3 설정값 이하일 경우, 상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계; 로 이루어지는 것이 바람직하다.A control method of an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to the present invention is a control method of an uninterruptible power supply using a lithium ion battery, wherein AC power supplied from an AC power source is supplied to a load at a constant voltage through control of a switching unit comprising a first switch, A method of controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery, the method comprising: closing the first switch; opening the second switch and the third switch to provide a voltage to the load; An initial connection step of matching the voltage between the energy storage device, which is a lithium ion battery, and the inverter of the uninterruptible power supply; A first determination step of determining whether a state of charge (SOC) of the energy store is equal to or greater than a predetermined first set value; A second determining step of determining whether the charged state of the energy reservoir is equal to or less than a predetermined second set value when the charging state of the energy reservoir is not equal to or greater than the first set value according to a result of the determination of the first determination step; A third determination step of determining whether the voltage is supplied to the load through the energy reservoir when the charge state of the energy reservoir is equal to or less than the second set value according to the determination result of the second determination step; A fourth determination step of determining whether the charged state of the energy reservoir is equal to or less than a predetermined third set value when the voltage is supplied to the load through the energy reservoir according to the determination result of the third determination step; Wherein when the state of charge of the energy reservoir is equal to or less than the third set value, the second switch is closed and the first switch and the third switch are opened according to a result of the fourth determination, An overdischarge prevention step of charging the energy reservoir while supplying a voltage from the AC power source to the load; .
상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 1 설정값 이상일 경우, 상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 과충전 방지 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.Wherein when the state of charge of the energy reservoir is equal to or greater than the first set value, the third switch is closed and the first switch and the second switch are opened according to the determination result of the first determination step, And an overcharge prevention step of supplying a voltage to the load through the energy reservoir.
상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 2 설정값 이하가 아닐 경우, 상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.And when the state of charge of the energy reservoir is not equal to or less than the second set value, the second switch is closed and the first switch and the third switch are opened and an overdischarge prevention step of charging the energy reservoir while supplying a voltage from the AC power source to the load.
상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급하지 않을 경우, 상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.Wherein when the voltage is not supplied to the load through the energy reservoir according to the determination result of the third determination step, the second switch is closed and the first switch and the third switch are opened, And an overdischarge prevention step of charging the energy reservoir while supplying a voltage from the AC power source to the load.
상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 3 설정값 이하가 아닐 경우, 상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 과충전 방지 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
And when the charge state of the energy reservoir is not equal to or less than the third set value, the third switch is closed and the first switch and the second switch are opened and an overcharge preventing step of supplying a voltage to the load through the energy reservoir.
본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 교류 전원과 부하 사이에 구비되어 비상시에 즉시 전력을 공급하는 무정전 전원 장치에 에너지 저장소자로 종래의 이차 납축 전지가 아닌 리튬 이온 배터리를 연계하여 무정전 전원 장치의 부피를 효율적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the control system of the uninterruptible power supply apparatus using the lithium ion battery and the control method thereof, the uninterruptible power supply apparatus provided between the alternating current power source and the load for immediately supplying power in case of emergency, It is possible to effectively reduce the volume of the uninterruptible power supply unit by connecting the lithium ion battery rather than the secondary lead-acid battery.
더불어, 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SOC, State Of charge)에 따라, 에너지 저장소자의 과충전 및 과방전을 효율적으로 방지하면서, 대용량의 전력을 저장하여 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the state of charge (SOC) of the lithium ion battery, it is possible to efficiently supply power to the load by storing a large amount of power while effectively preventing overcharge and overdischarge of the energy reservoir.
또한, 복수 개의 에너지 저장소자 구성시, 자체적인 셀 밸런싱 및 충전 상태를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
Further, when a plurality of energy storage elements are constituted, it is possible to easily control own cell balancing and charging states.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 스위칭부를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 스위칭부의 동작 제 1 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 스위칭부의 동작 제 2 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 스위칭부의 동작 제 3 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a detailed block diagram of a switching unit of a control system of an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a first exemplary operation of a switching unit of a control system of an uninterruptible power supply unit using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a second exemplary operation of a switching unit of a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a third example of the operation of the switching unit of the control system of the uninterruptible power supply unit using the lithium ion battery according to the embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a control system and method for controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.
더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.In addition, a system refers to a collection of components, including devices, mechanisms, and means that are organized and regularly interact to perform the required function.
무정전 전원 장치는 평상시에 상용 교류 전원으로부터, 전력 변환 장치, 왜곡 보정 회로 등을 거쳐 부하에 교류 전력을 공급하고 있으며, 또한, 정류 장치 출력에 에너지 저장소자를 접속하여 동작시킴으로써, 정전시에는 에너지 저장소자로부터 인버터를 거쳐 중단없이 부하로 전력을 공급할 수 있도록 하는 것이다.The uninterruptible power supply unit normally supplies AC power to the load through a commercial AC power source, a power conversion device, a distortion correction circuit, etc. In addition, by connecting an energy storage device to the output of the rectifier device and operating the energy storage device, So that power can be supplied to the load through the inverter without interruption.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법은 교류 전원(10)에 전압 사고가 발생한 경우, 부하(20)로 일정한 전압을 공급할 수 있는 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible Power Supply)에 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자가 안전하게 연계될 수 있도록 하는 제어 시스템 및 그 제어 방법이다.That is, the control system and method for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention is a system and method for controlling the uninterruptible power supply using an uninterruptible power supply capable of supplying a constant voltage to the load (20) A control system and a control method for enabling an energy reservoir composed of a lithium ion battery to be safely connected to a power supply unit (UPS).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 구성에 대해 간략하게 나타낸 도면이다. 도 1을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템의 구성에 대해 상세하게 설명한다.FIG. 1 is a simplified diagram illustrating a configuration of a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a configuration of a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템은 교류 전원(10)과 부하(20) 사이에 구비되는 무정전 전원 장치에 스위칭부(40)를 구비하여, 이를 통해서 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 에너지가 부하(20)에 일정한 전압으로 안정적으로 공급됨과 동시에, 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자(30)의 과충전 및 과방전을 신속하게 관리할 수 있도록 스위칭부(40)를 제어할 수 있다.The control system of the uninterruptible power supply using the lithium ion battery according to the embodiment of the present invention is provided with the
도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템은 교류 전원(10), 부하(20), 컨버터(1), 인버터(2), 고정 스위치(3), 에너지 저장소자(30) 및 스위칭부(40)를 포함하여 이루어질 수 있다.1, a control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery includes an
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면,To learn more about each configuration,
컨버터(1)는 교류 전원(10)에 연결되어 교류 전원으로부터 공급되는 교류 에너지를 직류 전원으로 변환하여 인버터(2) 또는 에너지 저장소자(30)로 변환한 직류 전원을 전달하며,The
인버터(2)는 컨버터(1)에 연결되어 전달받은 직류 전원을 정전압, 정주파수의 교류 전원으로 변환하여 부하(20)에 전달하고,The
고정 스위치(3)는 인버터(2)의 사고 발생시, 부하(20)의 오작동 및 가동 정지를 방지하기 위해 에너지 저장소자(30)로부터 전원이 공급되게 부하(20)를 절체해 줄 수 있다.The
에너지 저장소자(30)는 교류 전원(10)과 부하(20) 사이의 제 1 노드(50)에 연결되며, 교류 전원(10)에서 부하(20)로 제공되는 전압이 허용 전압 범위를 벗어날 경우, 즉, 상술한 바와 같이, 어떠한 비상 상황에 의해 교류 전원(10)으로부터 부하(20)로의 전원 공급이 원활하게 이루어지지 않거나, 인버터(2)의 사고 발생으로 인해 정전압, 정주파수의 교류 전원 공급이 원활하게 이루어지지 않을 경우, 부하(20)로 전압을 제공할 수 있다.The
이 때, 본 발명의 에너지 저장소자(30)는 리튬 이온 배터리로 구성될 수 있다.At this time, the
리튬 이온 배터리는 종래의 이차 납축 전지에 비해 비싸지만, 부피가 4~5배 작아 공간 활용도가 높으며, 이차 납축 전지에 비해 온도 민감성도 덜하며, 저장 용량이 큰 장점이 있다.Lithium ion batteries are more expensive than conventional lead-acid batteries, but they are 4 to 5 times smaller in volume and have higher space utilization, less temperature sensitivity than secondary lead-acid batteries, and greater storage capacity.
이에 따라, 무정전 전원 장치의 운영 주기를 고려할 경우 이차 납축 전지에 비해 경제면, 성능면으로 월등한 효과가 있다.Accordingly, when the operating cycle of the UPS is taken into consideration, the secondary battery has superior economy and performance.
그러나, 리튬 이온 배터리는 과충전시 폭발 가능성이 높으며, 폭발이 일어날 경우 매우 위험하기 때문에, 종래의 이차 납축 전지와 연계하고 있는 무정전 전원 장치에 리튬 이온 배터리를 연계하기 위해서는 과충전을 제한하기 위한 새로운 연계 구조가 필요한 문제점이 있으나,However, lithium ion batteries are highly likely to explode when overcharged and are very dangerous in the event of an explosion. Therefore, in order to connect a lithium ion battery to an uninterruptible power supply unit connected to a conventional secondary lead-acid battery, However,
본 발명에서 스위칭부(40)를 구비함으로써 이를 해결할 수 있다.The present invention can solve this problem by providing the
좀 더 자세히 알아보자면,To be more specific,
스위칭부(40)는 제 1 노드(50)와 에너지 저장소자(30) 사이에 연결 구비되며, 교류 전원(10)에서 에너지 저장소자(30)로 제공되는 전압 및 에너지 저장소자(30)에서 부하(20)로 제공되는 전압을 제어할 수 있다.The switching
스위칭부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 노드(50)와 에너지 저장소자(30)의 양단(+) 사이에 연결 구비되는 제 1 스위치(41), 제 2 스위치(42), 제 3 스위치(43), 다이오드(44) 및 저항기(45)를 포함하여 이루어질 수 있다.2, the switching
제 1 스위치(41)는 에너지 저장소자(30)의 양단인 제 2 노드(60)와 제 1 노드(50)와 직렬로 연결되며,The
상기 저항기(45)는 제 1 스위치(41)와 제 1 노드(50) 사이에 연결 구비되며,The
제 2 스위치(42)는 에너지 저장소자(30)의 양단이 제 2 노드(60)와 제 1 노드(50)와 병렬로 연결되며,The
다이오드(44)는 에너지 저장소자(30)의 양단인 제 3 노드(70)와 제 1 노드(50)와 병렬로 연결되어 부하(20)에서 에너지 저장소자(30)로의 역전류를 방지하며,The
제 3 스위치(43)는 다이오드(44)와 제 1 노드(50) 사이에 연결 구비될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템은 상술한 바와 같이, 스위칭부(40)를 이용하여 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자(30)의 과충전을 용이하게 제한할 수 있으며, 복수 개의 에너지 저장 소자를 구비하여도 자체적인 셀 밸런싱이나 에너지 저장소자의 충전 상태를 자체적으로 용이하게 제어할 수 있다.The control system of the uninterruptible power supply using the lithium ion battery according to the embodiment of the present invention can easily overcharge the
또한, 다이오드(44)를 제 1 노드(50)와 병렬로 연결함으로써, 전위차를 만들어 전압 사고 발생시, 다이오드(44)의 턴온(Turn-on) 속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, by connecting the
스위칭부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 에너지 저장소자(30)가 무정전 전원 장치에 최초 연결될 경우, 또는 유지 보수 후 다시 연결될 경우,3, when the
소정 시간 동안 제 1 스위치(41)를 연결(close)하고 제 2 스위치(42) 및 제 3 스위치(43)를 개방(open)하여 에너지 저장소자(30)와 무정전 전원 장치의 인버터(2) 간의 전압을 일치시킬 수 있다.The
이 때, 소정 시간이란 1초 ~ 10초의 시간을 의미하며, 에너지 저장소자(30)의 전압 일치가 완료된 후, 다음 동작과 중첩되어 연속동작으로 이어지게 된다.In this case, the predetermined time is a time of 1 second to 10 seconds, and after the voltage matching of the
또한, 이러한 스위칭부(40)의 제어는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에서 이루어질 수 있다.In addition, the control of the switching
이후로, 배터리 관리 시스템으로부터 에너지 저장소자(30)인 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SOC, State Of Charge)를 전달받아,Thereafter, the state of charge (SOC) of the lithium ion battery, which is the
에너지 저장소자(30)의 과충전을 방지하기 위해서, 에너지 저장소자(30)를 통해서 부하(20)로 전압을 제공하도록 할 수 있으며,In order to prevent overcharging of the
더불어, 에너지 저장소자(30)의 과방전을 방지하기 위해서, 교류 전원(10)에서 부하(20) 및 에너지 저장소자(30)에 동시에 전압을 공급할 수도 있다.In addition, in order to prevent overdischarge of the
자세히 알아보자면,More specifically,
스위칭부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템으로부터 전달받은 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 완충전 상태일 경우,4, when the charging state of the
제 3 스위치(43)를 연결(close)하고, 제 1 스위치(41) 및 제 2 스위치(42)를 개방(open)하여 에너지 저장소자(30)를 통해서 부하(20)에 전압을 공급하도록 할 수 있다. 이를 통해서 에너지 저장소자(30)의 과충전으로 인한 위험을 미연에 방지할 수 있다.The
이 때, 에너지 저장소자(30)의 과충전을 방지하기 위해, 스위칭부(40)의 제 3 스위치(43)를 연결하고 제 1 스위치(41) 및 제 2 스위치(42)를 개방하는 동작은, 에너지 저장소자(30)와 인버터(2) 간의 전압을 일치하기 위해, 소정 시간 동안 제 1 스위치(41)를 연결하고 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 개방하고 있는 동작과 중첩되어 연속동작으로 이루어질 수 있다.At this time, the operation of connecting the
더불어, 상술한 바와 같이 이러한 스위칭부(40)의 제어는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에서 이루어질 수 있다.In addition, as described above, the control of the switching
또한, 스위칭부(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템으로부터 전달받은 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 과방전 상태일 경우,5, when the charging state of the
제 2 스위치(42)를 연결(close)하고 제 1 스위치(41) 및 제 3 스위치(43)를 개방(open)하여 교류 전원(10)에서 부하(20)로 전압을 제공하면서, 에너지 저장소자(30)를 충전시킬 수 있도록 한다. 이를 통해서, 에너지 저장소자(30)의 과방전을 신속하게 방지할 수 있다.While the
이 때, 에너지 저장소자(30)의 과방전을 방지하기 위해, 스위칭부(40)의 제 2 스위치(42)를 연결하고 제 1 스위치(41) 및 제 3 스위치(43)를 개방하는 동작은, 에너지 저장소자(30)와 인버터(2) 간의 전압을 일치하기 위해, 소정 시간 동안 제 1 스위치(41)를 연결하고 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 개방하고 있는 동작, 또는, 에너지 저장소자(30)의 과충전을 방지하기 위해, 스위칭부(40)의 제 3 스위치(43)를 연결하고 제 1 스위치(41) 및 제 2 스위치(42)를 개방하는 동작과 중첩되어 연속동작으로 이루어질 수 있다.At this time, the operation of connecting the
더불어, 상술한 바와 같이 이러한 스위칭부(40)의 제어는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에서 이루어질 수 있다.In addition, as described above, the control of the switching
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법의 단계에 대해 나타낸 순서도이다. 도 6을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법을 상세하게 설명한다.6 is a flowchart illustrating steps of a method for controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a method of controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법은 교류 전원(10)과 부하(20) 사이에 구비되는 무정전 전원 장치에 스위칭부(40)를 구비하여, 이를 통해서 교류 전원(10)으로부터 공급되는 교류 에너지가 부하(20)에 일정한 전압으로 안정적으로 공급됨과 동시에, 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자(30)의 과충전 및 과방전을 신속하게 관리할 수 있도록 스위칭부(40)를 제어할 수 있다.A method of controlling an uninterruptible power supply using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention includes a
도 6에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법은 최초 연결 단계(S100), 제 1 판단 단계(S200), 제 2 판단 단계(S300), 제 3 판단 단계(S400), 제 4 판단 단계(S500), 과방전 방지 단계(S600) 및 과충전 방지 단계(S700)로 이루어질 수 있다.6, the control method of the uninterruptible power supply unit using the lithium ion battery may include a first connecting step S100, a first determining step S200, a second determining step S300, a third determining step S400, , A fourth determination step (S500), an overdischarge prevention step (S600), and an overcharge prevention step (S700).
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,To learn more about each step,
최초 연결 단계(S100)는 에너지 저장소자(30)가 무정전 전원 장치에 최초 연결될 경우, 또는 유지 보수 후 다시 연결될 경우,The initial connection step (S100) is performed when the energy storage element (30) is initially connected to the uninterruptible power supply, or reconnected after maintenance,
소정 시간 동안 제 1 스위치(41)를 연결(close)하고 제 2 스위치(42) 및 제 3 스위치(43)를 개방(open)하여 에너지 저장소자(30)와 무정전 전원 장치의 인버터(2) 간의 전압을 일치시킬 수 있다.The
제 1 판단 단계(S200)는 배터리 관리 시스템에서 에너지 저장소자(30)의 충전 상태(SOC, State Of Charge)이 미리 설정된 제 1 설정값 이상인지 판단할 수 있다.The first determination step S200 may determine whether the state of charge (SOC) of the
이 때, 제 1 설정값은 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 완충 상태 또는 완충에 가까워서 부하(20)로 전압을 공급할 수 있을 정도의 충전값을 의미한다.In this case, the first set value means a charge value at which the
제 1 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 1 설정값 이상일 경우, 과충전 방지 단계(S700)를 수행할 수 있다.According to the determination result of the first determination step S200, when the state of charge of the
과충전 방지 단계(S700)는 제 3 스위치(43)를 연결(close)하고 제 1 스위치(41) 및 제 2 스위치(42)를 개방(open)하여 에너지 저장소자(30)인 리튬 이온 배터리를 통해서 부하(20)로 전압을 공급하게 된다.The overcharge protection step S700 may be performed by closing the
이를 통해서, 에너지 저장소자(30)의 과충전을 방지함과 동시에 부하(20)로 일정한 전압을 지속적으로 공급할 수 있다.In this way, overcharge of the
제 2 판단 단계(S300)는 제 1 판단 단계(S200)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 1 설정값 이상이 아닐 경우, 즉, 제 1 설정값 미만인 경우,The second determining step S300 is a step of determining whether or not the charged state of the
에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 미리 설정된 제 2 설정값 이하인지 다시 한번 판단할 수 있다.It can be determined again whether the state of charge of the
이 때, 제 2 설정값은 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 완충 상태도 방전 상태도 아닌 불안정한 중간 상태를 의미한다.In this case, the second set value means an unstable intermediate state in which the charged state of the
즉, 추가적인 판단에 따라, 부하(20)로 전압을 공급하거나, 교류 전원(10)에 의해 충전이 이루어질 수도 있는 충전 상태를 의미하기 때문에, 제 2 설정값은 사용자가 임의로 조작 가능하다.That is, since it means a charging state in which a voltage is supplied to the
제 3 판단 단계(S400)는 제 2 판단 단계(S300)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 2 설정값 이하일 경우,In the third determination step (S400), when the state of charge of the energy storage element (30) is equal to or lower than the second set value in accordance with the determination result of the second determination step (S300)
현재, 에너지 저장소자(30)를 통해서 부하(20)로 전압이 공급되고 있는 중인지 판단할 수 있다.It is possible to judge whether a voltage is being supplied to the
또한, 제 2 판단 단계(S300)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 2 설정값 이하가 아닐 경우, 즉, 제 2 설정값을 초과할 경우, 과방전 방지 단계(S600)를 수행할 수 있다.If the state of charge of the
과방전 방지 단계(S600)는 제 2 스위치(42)를 연결(close)하고 제 1 스위치(41) 및 제 3 스위치(43)를 개방(open)하여 교류 전원(10)에서 부하(20)로 전압을 제공함과 동시에, 에너지 저장소자(30)를 충전시킬 수 있다.The over-discharge preventing step S600 is a step of closing the
이를 통해서, 에너지 저장소자(30)의 과방전을 방지할 수 있다.Thus, overdischarge of the
제 4 판단 단계(S500)는 제 3 판단 단계(S400)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)를 통해서 부하(20)로 전압이 공급되고 있을 경우,In the fourth determination step S500, when the voltage is supplied to the
현재, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 미리 설정된 제 3 설정값 이하인지 판단할 수 있다.At this time, it is possible to determine whether the charging state of the
이 때, 제 3 설정값은 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 방전에 가까운 상태로서, 더 이상의 부하(20)로의 전압 공급이 위험한 충전값을 의미한다.At this time, the third set value means a state in which the charging state of the
또한, 제 3 판단 단계(S400)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)를 통해서 부하(20)로 전압을 공급하지 않을 경우, 에너지 저장소자(30)가 현재 부하(20)에 전압을 공급하지 않고 있으면서도, 충전 상태가 제 2 설정값 이하이기 때문에, 과방전의 위험이 있으므로, 이를 방지하기 위해서 과방전 방지 단계(S600)를 수행하게 된다.When the voltage is not supplied to the
즉, 제 2 스위치(42)를 연결(close)하고 제 1 스위치(41) 및 제 3 스위치(43)를 개방(open)하여 교류 전원(10)에서 부하(20)로 전압을 제공하면서, 에너지 저장소자(30)를 충전시키게 된다.That is, while the
더불어, 제 4 판단 단계(S500)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 3 설정값 이하일 경우, 즉, 현재 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 방전에 가까운 상태일 경우, 곧바로 과방전 방지 단계(S600)를 수행함으로써, 리튬 이온 배터리를 과방전으로부터 보호하게 된다.If the state of charge of the
이와 반대로, 제 4 판단 단계(S500)의 판단 결과에 따라, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 제 3 설정값 이하가 아닐 경우, 즉, 제 3 설정값을 초과할 경우, 과충전 방지 단계(S700)를 지속적으로 수행하게 된다.On the contrary, if the state of charge of the
다시 말하자면, 에너지 저장소자(30)의 충전 상태가 완충 상태는 아니지만, 지속적으로 부하(20)에 전압을 공급하고 있으며, 현재 상태가 방전에 가까운 상태가 아니므로 현재 상태를 유지하면서 방전 직전까지, 즉, 제 3 설정값에 도달하기 직전까지 부하(20)로 전압을 공급하게 할 수 있다.In other words, although the charged state of the
즉, 다시 말하자면, 본 발명인 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법은 에너지 저장소자(30)를 리튬 이온 배터리로 구성한 무정전 전원 장치에 있어서, 무정전 전원 장치와 에너지 저장소자(30) 간의 새로운 연계 구조를 구성할 필요 없을 뿐 만 아니라, 스위칭부(40)의 제어를 통해서 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자(30)인 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SOC, State Of Charge)에 따라, 에너지 저장소자(30)의 과충전 및 과방전을 효율적으로 제어할 수 있다.That is, in other words, the control system for the uninterruptible power supply apparatus using the lithium ion battery and the control method thereof according to the present invention is characterized in that the uninterruptible power supply apparatus and the energy storage element 30 (SOC) of the lithium ion battery, which is the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
1 : 컨버터
2 : 인버터
3 : 고정 스위치
10 : 교류 전원
20 : 부하
30 : 에너지 저장소자
40 : 스위칭부
41 : 제 1 스위치 42 : 제 2 스위치
43 : 제 3 스위치 44 : 다이오드
45 : 저항기
50 : 제 1 노드
60 : 제 2 노드
70 : 제 3 노드1: Converter
2: Inverter
3: Fixed switch
10: AC power source
20: Load
30: Energy storage element
40:
41: first switch 42: second switch
43: third switch 44: diode
45: Resistor
50: First node
60: second node
70: Third node
Claims (10)
상기 교류 전원과 상기 부하 사이의 제 1 노드에 연결되며, 상기 부하로 전압을 제공하는 리튬 이온 배터리로 구성되는 에너지 저장소자; 및
상기 제 1 노드와 상기 에너지 저장소자 사이에 연결 구비되며, 상기 교류 전원에서 상기 에너지 저장소자로 제공되는 전압 및 상기 에너지 저장소자에서 상기 부하로 제공되는 전압을 제어하는 스위칭부;
를 포함하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템.
A control system for an uninterruptible power supply apparatus which supplies AC power supplied from an AC power source through an uninterruptible power supply unit provided between an AC power source and a load at a constant voltage to the load,
An energy storage element connected to a first node between the AC power source and the load, the energy storage element comprising a lithium ion battery for providing a voltage to the load; And
A switching unit connected between the first node and the energy storage element, for controlling a voltage supplied to the energy storage from the AC power supply and a voltage supplied from the energy storage element to the load;
A control system for an uninterruptible power supply using a lithium ion battery including a battery.
상기 스위칭부는
상기 제 1 노드와 상기 에너지 저장소자의 양단(+) 사이에 연결되는 제 1 스위치와, 제 2 스위치와, 제 3 스위치와, 저항기 및 다이오드로 구성되며,
상기 제 1 스위치는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 2 노드와 상기 제 1 노드와 직렬로 연결되고,
상기 저항기는 상기 제 1 스위치와 상기 제 1 노드 사이에 연결 구비되고,
상기 제 2 스위치는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 2 노드와 상기 제 1 노드와 병렬로 연결되고,
상기 다이오드는 상기 에너지 저장소자의 양단인 제 3 노드와 상기 제 1 노드와 병렬로 연결되어 상기 부하에서 상기 에너지 저장소자로의 역전류를 방지하며,
상기 제 3 스위치는 상기 다이오드와 상기 제 1 노드 사이에 연결 구비되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The switching unit
A first switch connected between the first node and both ends (+) of the energy reservoir, a second switch, a third switch, a resistor and a diode,
Wherein the first switch is connected in series with a second node, both ends of the energy reservoir, and the first node,
The resistor being connected between the first switch and the first node,
The second switch being connected in parallel with a second node, both ends of the energy reservoir, and the first node,
Wherein the diode is connected in parallel with a third node, both ends of the energy reservoir, to the first node to prevent reverse current flow from the load to the energy reservoir,
And the third switch is connected between the diode and the first node. The control system of the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
상기 스위칭부는
상기 에너지 저장소자가 상기 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치에 최초 연결될 경우,
소정 시간 동안 상기 제 1 스위치를 연결(close)하고 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자와 상기 무정전 전원 장치의 인버터(inverter) 간의 전압을 일치시키는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The switching unit
When the energy reservoir is first connected to the uninterruptible power supply using the lithium ion battery,
The first switch is closed for a predetermined time and the second switch and the third switch are opened to match the voltage between the energy storage element and the inverter of the uninterruptible power supply. Control system for uninterruptible power supply using lithium ion battery.
상기 스위칭부는
상기 에너지 저장소자가 완충전될 경우,
상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The switching unit
When the energy reservoir is fully charged,
Wherein the third switch is closed and the first switch and the second switch are opened to supply a voltage to the load through the energy reservoir. Control system.
상기 스위칭부는
상기 에너지 저장소자가 과방전될 경우,
상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서, 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The switching unit
When the energy store is overdischarged,
And the energy storage device is charged while providing the voltage from the AC power source to the load by closing the second switch and opening the first switch and the third switch. Control System for Uninterruptible Power System Using.
상기 제 1 스위치를 연결(close)하고, 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여, 상기 부하로 전압을 제공하는 리튬 이온 배터리인 에너지 저장소자와 무정전 전원 장치의 인버터(inverter) 간의 전압을 일치시키는 최초 연결 단계;
상기 에너지 저장소자의 충전 상태(SOC, State Of Charge)가 기설정된 제 1 설정값 이상인지 판단하는 제 1 판단 단계;
상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 1 설정값 이상이 아닐 경우,
상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 기설정된 제 2 설정값 이하인지 판단하는 제 2 판단 단계;
상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 2 설정값 이하일 경우,
상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급하는지 판단하는 제 3 판단 단계;
상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급할 경우,
상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 기설정된 제 3 설정값 이하인지 판단하는 제 4 판단 단계;
상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 3 설정값 이하일 경우,
상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법.
A control method of an uninterruptible power supply using a lithium ion battery in which AC energy supplied from an AC power source is supplied to a load at a constant voltage through control of a switching unit including a first switch, a second switch and a third switch,
An energy storage device, which is a lithium ion battery that closes the first switch, opens the second switch and the third switch to provide a voltage to the load, and an inverter of the uninterruptible power supply, An initial connection step of matching the voltages between the electrodes;
A first determination step of determining whether a state of charge (SOC) of the energy store is equal to or greater than a predetermined first set value;
When the charge state of the energy reservoir is not equal to or greater than the first set value according to the determination result of the first determination step,
A second determination step of determining whether the charged state of the energy reservoir is lower than a predetermined second set value;
When the state of charge of the energy reservoir is equal to or less than the second set value in accordance with the determination result of the second determination step,
A third determination step of determining whether the voltage is supplied to the load through the energy reservoir;
When the voltage is supplied to the load through the energy reservoir according to the determination result of the third determination step,
A fourth determination step of determining whether the charged state of the energy reservoir is lower than a predetermined third set value;
When the charge state of the energy reservoir is equal to or less than the third set value according to the determination result of the fourth determination step,
An overdischarge preventing step of closing the second switch and opening the first switch and the third switch to charge the energy reservoir while providing a voltage from the AC power source to the load;
And a control unit for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
상기 제 1 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 1 설정값 이상일 경우,
상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 과충전 방지 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법.
The method according to claim 6,
When the state of charge of the energy reservoir is equal to or greater than the first set value in accordance with the determination result of the first determination step,
An overcharge prevention step of closing the third switch and opening the first switch and the second switch to supply a voltage to the load through the energy reservoir;
And a control unit for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
상기 제 2 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 2 설정값 이하가 아닐 경우,
상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법.
The method according to claim 6,
When the charge state of the energy reservoir is not equal to or less than the second set value according to the determination result of the second determination step,
An overdischarge preventing step of closing the second switch and opening the first switch and the third switch to charge the energy reservoir while providing a voltage from the AC power source to the load;
And a control unit for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
상기 제 3 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하로 전압을 공급하지 않을 경우,
상기 제 2 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 3 스위치를 개방(open)하여 상기 교류 전원에서 상기 부하로 전압을 제공하면서 상기 에너지 저장소자를 충전시키는 과방전 방지 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법.
The method according to claim 6,
When the voltage is not supplied to the load through the energy reservoir according to the determination result of the third determination step,
An overdischarge preventing step of closing the second switch and opening the first switch and the third switch to charge the energy reservoir while providing a voltage from the AC power source to the load;
And a control unit for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
상기 제 4 판단 단계의 판단 결과에 따라, 상기 에너지 저장소자의 충전 상태가 상기 제 3 설정값 이하가 아닐 경우,
상기 제 3 스위치를 연결(close)하고 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 개방(open)하여 상기 에너지 저장소자를 통해서 상기 부하에 전압을 공급하는 과충전 방지 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 방법.The method according to claim 6,
When the charging state of the energy reservoir is not equal to or less than the third set value according to the determination result of the fourth determination step,
An overcharge prevention step of closing the third switch and opening the first switch and the second switch to supply a voltage to the load through the energy reservoir;
And a control unit for controlling the uninterruptible power supply using the lithium ion battery.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101712123B1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-03-03 | (주) 지엔씨에너지 | Hybrid emergency generating apparatus and method using the same |
KR20170064820A (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-12 | 삼성전자주식회사 | Power supply system having lithium battery |
KR20180007673A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-23 | 주식회사 루비 | Hybrid energy storage system |
KR20190099953A (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-28 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for protecting control power for large capacity batteries |
KR20200009203A (en) | 2018-07-18 | 2020-01-30 | (주)예성엔지니어링 | Battery protection system of uninterruptible power supply and method for processing thereof |
US11183859B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-11-23 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus for preventing over-discharge |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0739075A1 (en) | 1989-09-22 | 1996-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply system |
JP2003204681A (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | Charging and discharging control circuit for inverter |
JP2011029010A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Ntt Facilities Inc | Lithium ion secondary battery system and power supply method to management device |
JP2012209994A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Ntt Facilities Inc | Charge control device for lithium ion battery pack, control method and lithium ion battery pack system |
JP2013048497A (en) * | 2011-07-26 | 2013-03-07 | Gs Yuasa Corp | Uninterruptible power supply device and power supply device |
-
2013
- 2013-09-25 KR KR1020130113712A patent/KR102140713B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0739075A1 (en) | 1989-09-22 | 1996-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply system |
JP2003204681A (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | Charging and discharging control circuit for inverter |
JP2011029010A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Ntt Facilities Inc | Lithium ion secondary battery system and power supply method to management device |
JP2012209994A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Ntt Facilities Inc | Charge control device for lithium ion battery pack, control method and lithium ion battery pack system |
JP2013048497A (en) * | 2011-07-26 | 2013-03-07 | Gs Yuasa Corp | Uninterruptible power supply device and power supply device |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170064820A (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-12 | 삼성전자주식회사 | Power supply system having lithium battery |
US10291041B2 (en) | 2015-12-02 | 2019-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Power supply system having lithium battery |
KR101712123B1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-03-03 | (주) 지엔씨에너지 | Hybrid emergency generating apparatus and method using the same |
KR20180007673A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-23 | 주식회사 루비 | Hybrid energy storage system |
KR20190099953A (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-28 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for protecting control power for large capacity batteries |
US11183859B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-11-23 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus for preventing over-discharge |
KR20200009203A (en) | 2018-07-18 | 2020-01-30 | (주)예성엔지니어링 | Battery protection system of uninterruptible power supply and method for processing thereof |
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