KR20170030751A - 전력 관리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전력 관리 장치는 전력이 충전되는 복수의 전력 저장 모듈; 상기 전력을 생산하거나 소비하는 단말 모듈과 상기 복수의 전력 저장 모듈의 사이에서 상기 전력을 중계하는 관리 모듈; 및 일단이 상기 관리 모듈에 연결되고 타단이 상기 복수의 전력 저장 모듈에 선택적으로 연결되는 보조 모듈;을 포함하고, 상기 보조 모듈은 이상이 발생한 특정 전력 저장 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리를 관리할 수 있다.

Description

전력 관리 장치{ENERGY MANAGEMENT APPARATUS}
본 발명은 전력을 저장 또는 방전하고 관리하는 장치에 관한 것이다.
산업의 발달과 더불어 전력수요가 점차 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다.
최근에 이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크부하를 절감하기 위한 많은 기술들이 빠르게 개발되고 있는데, 이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 전지에 저장하였다가 계통의 전력이 부족하거나 피크부하를 절감하기 위해 전지에 저장된 전력을 계통에 공급해주는 전력 저장 장치(Electric Energy Storage)이다.
전력 저장 장치의 필요성이 부각되는 가운데 전력 저장 장치의 관리 및 안정적인 운영 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-1270798호에는 배터리 팩을 보다 효과적이고 빠르게 검사하는 기술이 개시되고 있으나, 전력 저장 장치의 관리 방안은 마련되지 않고 있다.
한국등록특허공보 제10-1270798호
본 발명은 전력을 전력 저장 장치에 안정적으로 충방전하고 운용할 수 있는 전력 관리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 전력 관리 장치는 전력이 충방전되는 복수의 전력 저장 모듈; 상기 전력을 생산하거나 소비하는 단말 모듈과 상기 복수의 전력 저장 모듈의 사이에서 상기 전력을 중계하는 관리 모듈; 및 일단이 상기 관리 모듈에 연결되고 타단이 상기 복수의 전력 저장 모듈에 선택적으로 연결되는 보조 모듈;을 포함하고, 상기 보조 모듈은 이상이 발생한 특정 전력 저장 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리를 관리할 수 있다.
본 발명의 전력 관리 장치는 보조 모듈을 이용해서 배터리를 지속적으로 관리할 수 있다.
구체적으로, 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리가 정상임에도 불구하고 배터리를 관리하는 다른 요소에 이상이 발생하면, 해당 배터리는 사용될 수 없다. 그러나, 본 발명에서는 이상이 발생한 요소를 보조 모듈로 대체함으로써 지속적으로 배터리를 이용할 수 있다.
보조 모듈에 의해 배터리가 관리되는 중에 이상이 발생한 기존 요소의 수리가 가능하고, 수리가 완료되면 원래의 요소로 배터리를 관리할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 전력 관리 장치는 복수의 배터리가 묶여서 하나의 가상 배터리로 기능할 수 있는데, 가상 배터리를 구성하는 일부 배터리가 정상적으로 작동하지 않으면 가상 배터리의 관리가 어려울 수 있다. 그러나, 보조 모듈에 따르면 가상 배터리를 구성하는 모든 배터리가 비상 상황에서도 정상적으로 동작되므로 가상 배터리를 용이하게 관리할 수 있다.
가상 배터리는 저장이 필요한 잉여 전력을 복수의 배터리에 분산시켜 저장하거나, 서로 분산 배치된 복수의 배터리에 충전된 전력을 하나의 단말 모듈에 제공하는 것일 수 있다.
가상 배터리에 따르면, 특정 배터리의 충전 전력이 부족한 경우 다른 배터리의 충전 전력을 추가로 이용할 수 있다. 또한, 충분한 잉여 전력의 제공시 개개의 배터리의 충전 용량이 해당 잉여 전력보다 낮더라도 복수의 배터리에 분산시켜 잉여 전력을 저장할 수 있으므로 잉여 전력이 버려지는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전력 관리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 전력 관리 장치를 구성하는 관리 모듈을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 전력 관리 장치를 구성하는 전력 저장 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 전력 관리 장치를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 전력 관리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 전력 관리 장치는 전력 저장 모듈(110)과 관리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
전력 저장 모듈(110)에는 전력이 충전되는 배터리(111)가 마련될 수 있다. 전력 저장 모듈(110)은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 전력을 저장하고, 피크 부하 또는 계통 사고시 기저장된 전력을 계통에 공급할 수 있다. 이를 통해 최대부하 절감과 부하 평준화를 달성할 수 있다.
전력 저장 모듈(110)에는 단말 모듈(130)이 연결될 수 있다. 단말 모듈(130)은 전력 저장 모듈(110)에 저장되는 전력을 생산하는 생산 모듈과 전력 저장 모듈(110)에 저장된 전력을 소비하는 소비 모듈을 포함할 수 있다.
전력 저장 모듈(110)은 보통 단말 모듈(130)에 연결된다. 예를 들어 소비 모듈이 에어컨인 경우 해당 에어컨에 하나의 전력 저장 모듈(110)이 연결된다. 전력 저장 모듈(110)은 생산 모듈에 해당하는 상용 전력으로부터 전력을 공급받고 필요한 시기에 에어컨으로 제공할 수 있다. 이때, 상용 전력-전력 저장 모듈(110)-에어컨과 같이 전력 저장 모듈(110)은 상용 전력과 에어컨에 전기적으로 연결된다.
최근 에너지 자원 정책에 의해 전력 저장 모듈(110)의 사용이 장려되면서 전력 저장 모듈(110)의 보급이 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 많은 전력 저장 모듈(110)이 설치되고 있으며, 이들을 통합 관리할 필요성이 증가하고 있다.
일예로, 제1 소비 모듈에 제1 전력 저장 모듈(110)이 마련되고, 제2 소비 모듈에 제2 전력 저장 모듈(110)이 마련될 수 있다.
제1 전력 저장 모듈(110)에 충전 전력이 모두 소모되고, 제2 전력 저장 모듈(110)에 충전 전력이 남아있는 경우라 하더라도 제1 소비 모듈은 제2 전력 저장 모듈(110)에 연결된 상태가 아니므로 제2 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력을 이용할 수 없다. 결과적으로 제2 전력 저장 모듈(110)에 충전 전력이 남아 있더라도 제1 전력 저장 모듈(110)은 상용 전력을 소비하게 된다. 제1 전력 저장 모듈(110)로 공급된 잉여 전력이 충분하더라도 제1 전력 저장 모듈(110)의 완충 후에는 제2 전력 저장 모듈(110)로 제1 전력 저장 모듈(110)로 공급된 잉여 전력이 제공되지 못한다. 이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명의 전력 관리 장치는 복수의 전력 저장 모듈(110)을 전력망으로 묶고 관리할 수 있는 관리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
관리 모듈(200)은 전력을 생산하거나 소비하는 복수의 단말 모듈(130)과 복수의 전력 저장 모듈(110)의 사이에서 전력을 중계할 수 있다. 다시 말해 관리 모듈(200)은 단말 모듈(130)과 전력 저장 모듈(110) 사이에서 오픈 네트워크(open network)를 형성할 수 있다.
오픈 네트워크는 기설정된 전력 저장 모듈(110) 또는 단말 모듈(130)의 참여만 허용하는 것이 아니라, 참여를 원하는 모든 전력 저장 모듈(110) 또는 단말 모듈(130)의 참여가 가능한 전력 네트워크일 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 각 관리 모듈(200)은 복수의 전력 저장 모듈(110)이 합쳐진 하나의 전력 저장 모듈(110)에 연결된 환경과 유사할 수 있다.
예를 들어 제1 전력 저장 모듈(110)과 제2 전력 저장 모듈(110)이 관리 모듈(200)에 연결된 경우 소비 모듈은 제1 전력 저장 모듈(110)과 제2 전력 저장 모듈(110)이 합쳐진 하나의 제3 전력 저장 모듈(110)에 연결된 셈이 된다. 그러나, 실질적으로 제3 전력 저장 모듈(110)에는 제1 전력 저장 모듈(110)과 제2 전력 저장 모듈(110)이 마련되므로, 하나의 제3 전력 저장 모듈(110)의 형태로 적절하게 구동되도록 각 전력 저장 모듈(110)을 적절하게 관리할 필요가 있다.
관리의 효율성을 개선하기 위해 전력 관리 장치는 복수의 관리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
이때, 각 관리 모듈(200)은 단말 모듈(130)에 연결되는 하위 관리 모듈(250), 복수의 하위 관리 모듈(250)에 연결되는 중간 관리 모듈(230), 복수의 중간 관리 모듈(230)에 연결되는 상위 관리 모듈(210)로 구분될 수 있다.
전력망의 범위 개념으로 하위 관리 모듈(250)은 복수의 단말 모듈(130)로 이루어진 마이크로 그리드(micro grid)를 형성할 수 있다. 중간 관리 모듈(230)은 복수의 마이크로 그리드가 포함된 리저널 그리드(regional grid)를 형성할 수 있다. 상위 관리 모듈(210)은 복수의 리저널 그리드가 포함된 전범위 그리드를 형성할 수 있다.
마이크로 그리드는 예를 들어 소위 하나의 건물 내에 마련된 전력망일 수 있다. 마이크로 그리드에 따르면 건물 1층에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력이 부족하면 2층에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력을 1층에 추가로 제공할 수 있다. 만약 건물 1층에 마련된 전력 저장 모듈(110)이 만충전된 상태에서 생산 전력이 추가로 1층의 전력 저장 모듈(110)로 제공되면 해당 전력을 다른 층에 마련되고 만충전 상태가 아닌 전력 저장 모듈(110)로 돌릴 수 있다.
리저널 그리드는 복수의 건물을 대상으로 하는 특정 지역의 전력망일 수 있다. 리저널 그리드에 따르면 제1 건물에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력이 부족하면 제2 건물에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력을 제1 건물에 제공할 수 있다. 만약 제1 건물에 마련된 전력 저장 모듈(110)이 만충된 상태에서 생산 전력이 추가로 제1 건물의 전력 저장 모듈(110)로 제공되면 해당 전력을 다른 건물에 마련되고 만충전 상태가 아닌 전력 저장 모듈(110)로 돌릴 수 있다.
전범위 그리드는 복수의 특정 지역을 포함하는 전력망일 수 있다. 전범위 그리드에 따르면 제1 지역에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력이 부족하면 제2 지역에 마련된 전력 저장 모듈(110)의 충전 전력을 제1 지역에 제공할 수 있다. 만약 제1 지역에 마련된 전력 저장 모듈(110)이 만충된 상태에서 생산 전력이 추가로 제1 지역의 전력 저장 모듈(110)로 제공되면 해당 전력을 다른 지역에 마련되고 만충전 상태가 아닌 전력 저장 모듈(110)로 돌릴 수 있다.
도 2는 본 발명의 전력 관리 장치를 구성하는 관리 모듈(200)을 나타낸 블럭도이다. 도 2에는 관리 모듈(200) 중 하위 관리 모듈(250)이 개시된다.
관리 모듈(200)에는 제1 통신부(251), 제2 통신부(252), 파악부(253), 감시부(254), 전력 변환부(255) 및 선택부(256)가 마련될 수 있다.
제1 통신부(251)는 전력 저장 모듈(110)과 통신할 수 있다.
제2 통신부(252)는 단말 모듈(130)과 통신할 수 있다.
관리 모듈(200)은 제1 통신부(251)와 제2 통신부(252)를 통해 복수의 전력 저장 모듈(110)과 복수의 단말 모듈(130)이 포함된 통신망을 형성할 수 있다. 제1 통신부(251)와 제2 통신부(252)에는 각종 유무선 통신망을 형성할 수 있는 통신 수단이 마련될 수 있다. 제1 통신부(251) 또는 제2 통신부(252)는 다른 관리 모듈(200)과 통신할 수 있다. 이를 통해 특정 관리 모듈(200)은 하위 관리 모듈(250), 중간 관리 모듈(230), 상위 관리 모듈(210)과 통신할 수 있다.
각 전력 저장 모듈(110)에 충전된 전력을 필요로 하는 단말 모듈(130)에 제공하기 위해서는 전력을 필요로 하는 단말 모듈(130)을 알아야 하고, 충전된 전력이 남아 있는 전력 저장 모듈(110)을 알아야 한다.
파악부(253)는 각 전력 저장 모듈(110)의 충전 상태를 파악할 수 있다. 이를 통해 충전된 전력이 남아 있는 전력 저장 모듈(110)과 충전이 필요한 전력 저장 모듈(110)을 파악할 수 있다.
감시부(254)는 단말 모듈(130)로부터 입력되는 전력과 단말 모듈(130)로 출력되는 전력을 감시할 수 있다. 이를 통해 감시부(254)는 전력을 필요로 하는 단말 모듈(130)을 파악할 수 있으며, 전력 저장 모듈(110)로부터 단말 모듈(130)로 정상적으로 전력이 제공되는지 모니터링할 수 있다. 감시부(254)에 의해 전력을 소비하는 소비 모듈 또는 전력 저장 모듈(110)로 전력을 제공하는 생산 모듈이 파악되는 경우 제2 통신부(252)는 없어도 무방하다.
전력 변환부(255)는 단말 모듈(130)과 전력 저장 모듈(110) 간의 전력을 적절하게 변환시킬 수 있다. 전력 저장 모듈(110)에 마련된 배터리(111)에는 직류 전력이 저장된다. 그런데 단말 모드에서는 배터리(111)에 충전된 전압과 다른 전압의 직류 전력을 요구하거나 교류 전력을 요구할 수 있다. 또는 반대로 단말 모드로부터 입력된 전력을 배터리(111)에 맞게 변환시킬 필요도 있다. 이를 위해 전력 변환부(255)에는 제1 특정 직류 전력을 제2 특정 직류 전력을 변환시키는 DC-DC 변환 수단, 직류 전력을 교류 전력으로 변환시키거나 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 컨버터 수단이 마련될 수 있다.
선택부(256)는 감시부(254)에서 감시된 전력을 이용하여 단말 모듈(130)로부터 입력된 전력으로 충전될 전력 저장 모듈(110) 또는 전력 저장 모듈(110)로부터 입력된 전력이 제공될 단말 모듈(130)을 선택할 수 있다.
선택부(256)는 소위 전력망을 형성할 수 있다. 일예로, 선택부(256)에는 파악부(253) 및 감시부(254)의 출력 정보를 분석하여 전력을 필요로 하는 단말 모듈(130)과 여분의 충전 전력을 갖는 전력 저장 모듈(110)을 파악한 후 해당 단말 모듈(130)과 전력 저장 모듈(110)을 서로 연결시키는 스위치가 마련될 수 있다. 이때의 스위치를 통해 전력을 주고받을 수 있는 전력로가 형성될 수 있다. 이러한 전력로는 전력망의 일부가 된다. 또한, 선택부(256)는 스위치에 의해 연결된 단말 모듈(130)과 전력 저장 모듈(110) 간의 전력 호환을 위해 전력 변환부(255)를 제어할 수 있다.
이상의 구성에 따르면 복수의 전력 저장 모듈(110)과 위 전력 저장 모듈(110)을 이용하고자 하는 복수의 단말 모듈(130)이 마련된 경우 전력의 흐름을 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 이러한 구성에서는 전력값의 산출이 중요할 수 있다.
예를 들어 10의 전력을 사용하는 제1 단말 모듈(130)과 20의 전력을 사용하는 제2 단말 모듈(130), 15의 전력을 저장하는 제1 전력 저장 모듈(110), 15의 전력을 저장하는 제2 전력 저장 모듈(110)이 마련될 수 있다.
제1 단말 모듈(130)과 제1 전력 저장 모듈(110)이 연결되고, 제2 단말 모듈(130)과 제2 전력 저장 모듈(110)이 연결된다면, 제1 단말 모듈(130)로 충분한 전력을 공급하고도 제1 전력 저장 모듈(110)에는 5의 전력이 남는다. 제2 단말 모듈(130)은 제2 전력 저장 모듈(110)로부터 충분한 전력을 공급받지 못하므로 상용 전원으로부터 5의 전력을 제공받는다.
그런데, 본 발명의 전력 관리 장치에 따르면 제1 전력 저장 모듈(110)에 남은 5의 전력이 제2 단말 모듈(130)로 제공되므로 제2 단말 모듈(130) 역시 상용 전원을 이용하지 않을 수 있다.
그런데 제1 단말 모듈(130)의 사용자가 제1 전력 저장 모듈(110)을 마련하고 전력 관리 장치의 전력망에 편입시킨 경우 여유 전력 5를 다른 사용자에게 제공하는 셈이 되므로 불합리하다.
따라서, 관리 모듈(200)은 전력망에 편입된 각 소비 모듈의 전력 소비량을 산출하고, 전력 소비량에 따라 제1 금액을 책정할 수 있다. 그리고, 전력망에 편입된 각 생산 모듈의 전력 생산량에 따라 제2 금액을 책정할 수 있다. 또한, 전력망에 편입된 각 전력 저장 모듈(110)의 충전 용량에 따라 제3 금액을 책정할 수 있다.
만약, 동일한 사용자가 전력망에 소비 모듈, 생산 모듈, 전력 저장 모듈(110)을 모두 편입시킨 경우 해당 사용자에게 책정되는 총 금액은 다음의 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
총 금액이 +인 경우 해당 사용자는 전력 관리 장치의 관리자에게 해당 금액을 지불해야 하며, 총 금액이 -인 경우 해당 사용자는 전력 관리 장치의 관리자로부터 해당 금액을 지급받을 수 있다. 만약, 특정 사용자가 소비 모듈과 전력 저장 모듈(110)만 제공하는 경우라면 제2 금액은 0원이 될 것이다.
여기서 고려할 부분으로 전력 저장 모듈(110)을 들 수 있다.
예를 들어 15의 충전 용량을 갖는 전력 저장 모듈(110), 30의 충전 용량을 갖는 전력 저장 모듈(110)이 마련되고, 생산 모듈로부터 15의 전력이 공급되는 경우 관리 모듈(200)은 15의 전력을 2대의 전력 저장 모듈(110)에 나누어 저장하거나 어느 1대의 전력 저장 모듈(110)에만 저장할 수 있다.
후자의 경우를 살펴보면 전력이 저장된 전력 저장 모듈(110)의 제공자에게만 제3 금액이 책정되고, 다른 전력 저장 모듈(110)의 제공자에게는 제3 금액이 책정되지 않을 수 있다. 이러한 환경은 다른 전력 저장 모듈(110)의 제공자에게 불합리할 수 있다.
따라서, 전자의 경우와 같이 관리 모듈(200)은 생산 모듈로부터 공급된 전력을 복수의 전력 저장 모듈(110)에 똑같이 나누어 저장시킬 수 있다. 이 경우 2대의 전력 저장 모듈(110)에는 각각 15씩의 전력이 저장될 수 있다.
그런데, 30 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)을 제공하는 사용자는 상대적으로 투자 비용 대비 적은 비용을 회수하게 되므로 불합리할 수 있다. 따라서, 관리 모듈(200)은 생산 모듈로부터 공급된 전력을 각 전력 저장 모듈(110)의 충전 용량의 비율에 따라 복수의 전력 저장 모듈(110)에 저장시킬 수 있다.
이에 따르면 각 전력 저장 모듈(110)에 저장되는 전력의 양은 다음의 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00002
이 경우 15 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)과 30 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)이 마련된다면, 15 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)에는 15/45*15=5가 저장되고, 30 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)에는 30/45*15=10이 저장될 수 있다. 따라서, 15 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)에는 충전 전력 5의 금액이 책정되고, 30 충전 용량의 전력 저장 모듈(110)에는 충전 전력 10의 금액이 책정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 전력 관리 장치를 구성하는 전력 저장 모듈(110)을 나타낸 개략도이다.
전력 저장 모듈(110)에는 전력부(115), 관리부(113), 배터리(111)가 마련될 수 있다.
전력부(115)는 외부로부터 제공받은 전력을 배터리(111)에 충전 또는 방전될 수 있는 전력으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해 전력부(115)에는 이를 위해 전력 변환부(255)에는 제1 특정 직류 전력을 제2 특정 직류 전력을 변환시키는 DC-DC 변환 수단, 직류 전력을 교류 전력으로 변환시키거나 교류 전력을 직류 전력으로 변환시키는 컨버터 수단이 마련될 수 있다. 전력부(115)는 PCS(Power Conditioning System)를 포함할 수 있다.
관리부(113)는 배터리(111)로 입력된 전력과 배터리(111)로부터 출력되는 전력을 감시할 수 있다. 관리부(113)에 따르면 해당 배터리(111)가 충전 전력을 제공할 수 있는 상태인지, 충전이 필요한 상태인지 파악되고 관리될 수 있다. 관리부(113)는 BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있다.
한편, 이상에서 살펴본 전력 관리 장치를 살펴보면, 복수의 전력 저장 모듈(110)에 마련된 배터리(111)가 연합하여 하나의 가상 배터리로 기능하는 것과 유사하다. 이때 하나의 가상 배터리가 정상적으로 동작하기 위해서는 가상 배터리를 구성하는 개개의 배터리(111)가 정상적으로 구동될 필요가 있다.
일 예로, 제1 전력 저장 모듈(110)의 제1 배터리와 제2 전력 저장 모듈(110)의 제2 배터리가 하나의 가상 배터리를 형성하는 경우를 가정한다. 가상 배터리를 구성하는 배터리(111)의 개수는 관리 모듈(200)에 의해 결정될 수 있다.
소비 모듈이 제1 배터리의 충전 전력보다 많은 전력을 요구하는 경우 관리부(113)는 제2 배터리의 충전 전력을 추가로 소비 모듈로 제공할 수 있다. 이때, 소비 모듈의 입장에서는 제1 배터리와 제2 배터리가 연합한 하나의 가상 배터리로부터 전력을 제공받는 것과 유사할 수 있다.
반대로, 생산 모듈에서 제1 배터리의 허용 용량보다 많은 전력을 제공할 경우 제1 배터리의 허용 용량을 넘는 잉여 전력은 제2 배터리에 충전될 수 있다.
그런데, 제2 전력 저장 모듈(110)에서 제2 배터리를 제어하는 전력부(115), 관리부(113) 중 적어도 하나가 고장나면, 제2 배터리는 정상적으로 가상 배터리를 구성할 수 없다. 왜냐하면, 제2 배터리의 충전 전력이 정상적으로 관리 모듈(200)로 입력되거나, 잉여 전력이 관리 모듈(200)로부터 제2 배터리로 입력될 수 없기 때문이다.
제2 전력 저장 모듈(110)에 이상이 발생하면, 관리 모듈(200)은 소비 모듈에서 요구하는 소비 전력을 만족시키기 어렵거나, 생산 모듈에서 생산된 잉여 전력을 분산시켜 저장하기 어려울 수 있다. 또한, 복수의 배터리를 하나의 가상 배터리로 묶어서 관리하는 관리 모듈(200)은 이상이 발생된 전력 저장 모듈을 고려해서 가상 배터리를 형성해야 하므로 복잡한 관리 알고리즘 또는 제어 알고리즘이 마련될 필요가 있다.
관리 모듈(200)에서 간소한 알고리즘을 이용해서 가상 배터리를 정상적으로 형성하고 관리하도록, 본 발명의 전력 관리 장치는 보조 모듈(120)을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 전력 관리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4에 도시된 전력 관리 장치는 전력 저장 모듈(110), 관리 모듈(200) 및 보조 모듈(120)을 포함할 수 있다.
전력 저장 모듈(110)과 관리 모듈(200)은 앞에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
보조 모듈(120)은 일단이 관리 모듈(200)에 연결되고 타단이 복수의 전력 저장 모듈(110)에 선택적으로 연결될 수 있다. 특히, 보조 모듈(120)은 이상이 발생한 특정 전력 저장 모듈에 전기적으로 연결되고 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리(111)를 정상적으로 관리할 수 있다.
보조 모듈(120)은 전력 저장 모듈(110)을 구성하는 요소 중 배터리(111)를 제외한 요소를 대체할 수 있다.
일 예로, 보조 모듈(120)에는 전력부(115)를 대체할 수 있는 보조 전력부(125), 관리부(113)를 대체할 수 있는 보조 관리부(123)가 마련될 수 있다.
보조 전력부(125)는 외부로부터 제공받은 전력을 전력 저장 모듈(110)에 마련된 배터리(111)에 저장될 수 있는 전력으로 변환시킬 수 있다. 또한, 보조 전력부(125)는 배터리(111)에 저장된 전력을 외부에서 요구하는 전력으로 변환시킬 수도 있다.
보조 관리부(123)는 배터리(111)로 입력된 전력과 배터리(111)로부터 출력되는 전력을 감시할 수 있다.
보조 모듈(120)에 의해 상기 배터리(111)는 상기 전력부(115), 상기 관리부(113) 중 적어도 하나의 이상에도 불구하고 상기 관리 모듈(200)에 의해 형성된 전력망에 연결된 상태가 유지될 수 있다. 왜냐하면, 이상이 발생한 전력부(115), 관리부(113)를 대신해서 보조 전력부(125) 및 보조 관리부(123)가 배터리(111)를 관리할 수 있기 때문이다.
보조 모듈(120)의 타단은 전기가 소통되는 라인(경로)을 통해 복수의 전력 저장 모듈(110)에 연결될 수 있다. 그리고, 보조 모듈(120), 라인, 전력 저장 모듈(110)이 배치된 구간에는 관리 모듈(200)에 의해 제어되는 스위치부(140)가 마련될 수 있다. 이에 따르면, 스위치부(140)는 전력 저장 모듈(110)의 개수와 동일한 개수로 마련될 수 있다. 또한, 스위치부(140)에 의해 각 전력 저장 모듈(110)에 마련된 배터리(111)는 서로 독립적으로 구동되고 관리될 수 있다.
스위치부(140)는 평소에 보조 모듈(120)과 배터리(111) 간의 전기적 연결이 해제되도록 오프(off) 상태를 유지할 수 있다.
관리 모듈(200)은 특정 전력 저장 모듈에 이상이 발생하면 특정 전력 저장 모듈에 연결된 스위치부(140)를 온(on)시켜 보조 모듈(120)과 특정 전력 저장 모듈을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
한편, 특정 전력 저장 모듈의 이상은 전력부(115), 관리부(113)에 이상이 발생한 경우 외에도 특정 전력 저장 모듈과 관리 모듈(200)을 연결하는 라인의 이상에 의해서도 발생될 수 있다.
라인의 이상을 대비하기 위해 보조 모듈(120)은 별개의 라인을 통해 전력 저장 모듈(110)에 연결될 수 있다.
일 예로, 전력 저장 모듈(110)이 제1 경로 ⓛ을 통해 관리 모듈(200)에 전기적으로 연결되는 경우, 보조 모듈(120)은 제1 경로 ⓛ과 다른 제2 경로 ②를 통해 관리 모듈(200)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전력 저장 모듈(110)에는 전력부(115), 관리부(113) 및 배터리(111)가 마련될 수 있다. 배터리(111)가 제1 경로 ⓛ을 통해 전력부(115), 관리부(113) 및 관리 모듈(200)에 전기적으로 연결될 때, 보조 모듈(120)은 제1 경로 ⓛ과 다른 제2 경로 ②를 통해 배터리(111)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 경로 ⓛ의 오류로 인해 특정 전력 저장 모듈에 이상이 발생하더라도 제2 경로 ②를 통해 보조 모듈(120)에 연결된 배터리(111)는 정상적으로 관리 모듈(200)에 의해 관리될 수 있다.
이상에서 살펴본 보조 모듈(120)에 따르면, 관리 모듈(200)은 각 전력 저장 모듈(110)의 이상 여부에 상관없이 각 전력 저장 모듈(110)에 마련된 배터리(111)를 묶어서 하나의 가상 배터리와 유사하게 관리 및 운용할 수 있다.
특정 전력 저장 모듈이 고장난 경우 관리 모듈(200)은 보조 모듈(120)을 통해 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리(111)를 정상적으로 관리할 수 있다. 보조 모듈(120)을 통해 해당 배터리(111)를 관리하는 도중에 특정 전력 저장 모듈에 대한 수리 또는 교체가 완료되면, 관리 모듈(200)은 해당 배터리(111)와 보조 모듈(120)을 연결한 스위치부(140)를 끊는 것으로 제2 경로 ②를 전기적으로 단절시킬 수 있다. 그리고, 관리 모듈(200)은 다시 제1 경로를 통해 전기적으로 연결된 배터리(111)를 관리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 예를 들어 10개의 배터리가 마련된 경우, 10개의 배터리를 처리하는 알고리즘만 마련하면 충분하다. 왜냐하면, 일부 전력 저장 모듈에 이상이 발생하더라도 보조 모듈을 통해 10개의 배터리는 모두 정상적으로 동작할 수 있기 때문이다. 따라서, 고장난 전력 저장 모듈을 고려해서 9개의 배터리를 처리하는 별도의 알고리즘 등이 마련될 필요가 없으므로, 관리 알고리즘을 간소화시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110...전력 저장 모듈 111...배터리
113...관리부 115...전력부
120...보조 모듈 123...보조 관리부
125...보조 전력부 130...단말 모듈
140...스위치부 200...관리 모듈
210...상위 관리 모듈 230...중간 관리 모듈
250...하위 관리 모듈 251...제1 통신부
252...제2 통신부 253...파악부
254...감시부 255...전력 변환부
256...선택부

Claims (7)

  1. 전력이 충전되는 복수의 전력 저장 모듈;
    상기 전력을 생산하거나 소비하는 단말 모듈과 상기 복수의 전력 저장 모듈의 사이에서 상기 전력을 중계하는 관리 모듈; 및
    일단이 상기 관리 모듈에 연결되고 타단이 상기 복수의 전력 저장 모듈에 선택적으로 연결되는 보조 모듈;을 포함하고,
    상기 보조 모듈은 이상이 발생한 특정 전력 저장 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 특정 전력 저장 모듈에 마련된 배터리를 관리하는 전력 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 저장 모듈에는 전력부, 관리부 및 배터리가 마련되고,
    상기 보조 모듈에는 상기 전력부를 대체할 수 있는 보조 전력부 및 상기 관리부를 대체할 수 있는 보조 관리부가 마련되며,
    상기 보조 전력부는 외부로부터 제공받은 전력을 상기 배터리에 저장될 수 있는 전력으로 변환시키고,
    상기 보조 관리부는 상기 배터리로 입력된 전력과 상기 배터리로부터 출력되는 전력을 감시하며,
    상기 보조 모듈에 의해 상기 배터리는 상기 전력 저장 모듈에 마련된 상기 전력부 및 상기 관리부 중 적어도 하나의 이상에도 불구하고 상기 관리 모듈에 의해 형성된 전력망에 연결된 상태가 유지되는 전력 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 저장 모듈은 제1 경로를 통해 상기 관리 모듈에 전기적으로 연결되고,
    상기 보조 모듈은 상기 제1 경로와 다른 제2 경로를 통해 상기 관리 모듈에 전기적으로 연결되는 전력 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 저장 모듈에는 전력부, 관리부 및 배터리가 마련되고,
    상기 배터리가 제1 경로를 통해 상기 전력부, 상기 관리부 및 상기 관리 모듈에 전기적으로 연결될 때, 상기 보조 모듈은 상기 제1 경로와 다른 제2 경로를 통해 상기 배터리에 전기적으로 연결되는 전력 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관리 모듈은 상기 단말 모듈로 제공되는 제1 전력 저장 모듈의 충전 전력이 부족하면, 추가로 제2 전력 저장 모듈의 충전 전력을 상기 단말 모듈로 제공하는 전력 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 관리 모듈에는 제1 통신부, 제2 통신부, 파악부, 감시부, 전력 변환부 및 선택부가 마련되고,
    상기 제1 통신부는 상기 전력 저장 모듈과 통신하며,
    상기 제2 통신부는 상기 단말 모듈과 통신하고,
    상기 관리 모듈은 상기 제1 통신부와 상기 제2 통신부를 통해 복수의 상기 전력 저장 모듈과 복수의 상기 단말 모듈이 포함된 통신망을 형성하며,
    상기 파악부는 상기 각 전력 저장 모듈의 충전 상태를 파악하고,
    상기 감시부는 상기 단말 모듈로부터 입력되는 전력과 상기 단말 모듈로 출력되는 전력을 감시하며,
    상기 전력 변환부는 상기 단말 모듈과 상기 전력 저장 모듈 간의 전력을 변환시키고,
    상기 선택부는 상기 감시부에서 감시된 전력을 이용하여 상기 단말 모듈로부터 입력된 전력으로 충전될 전력 저장 모듈 또는 상기 전력 저장 모듈로부터 입력된 전력이 제공될 단말 모듈을 선택하는 전력 관리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관리 모듈은 상기 단말 모듈로부터 공급된 전력을 상기 각 전력 저장 모듈의 충전 용량의 비율에 따라 복수의 상기 전력 저장 모듈에 저장시키는 전력 관리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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