KR20180007673A - 하이브리드 ess - Google Patents

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KR20180007673A KR1020170085861A KR20170085861A KR20180007673A KR 20180007673 A KR20180007673 A KR 20180007673A KR 1020170085861 A KR1020170085861 A KR 1020170085861A KR 20170085861 A KR20170085861 A KR 20170085861A KR 20180007673 A KR20180007673 A KR 20180007673A
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Abstract

본 발명은 하이브리드 ESS (Hybrid ESS) 에 관한 것이다. 하이브리드 ESS는, 부하(220)측에 설치되어 전류를 감지하는 전류 감지기; 전력계통쪽에 설치되어 전압을 감지하는 전압 감지기(110); 상기 전력 계통의 전력이 부하(220)에 공급 또는 차단 되도록 스위칭 하는 스태틱 스위치(120)(Static SW); 에너지를 저장 또는 공급하는 ESS; 상기 ESS의 전압 레벨을 감지하여 출력하고, 상기 ESS를 관리하는 BMS; 상기 ESS와 상기 전력 계통 및 부하(220)와의 연결 또는 차단을 하기 위한 마그네틱 접촉스위치(160)(MC SW, Magnetic Contact Switch); 상기 BMS로부터 수신한 상기 ESS이 전압이 설정한 제1 기준값 이하로 낮아지면, 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 온시켜 상기 ESS를 충전하여 과 방전으로 부터 보호하고, 상기 ESS 배터리의 전압이 설정한 제2 기준값 보다 높아지면 상기 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 개방 하여 상기 ESS 를 과 충전으로 부터 보호하는 EMS(180)를 포함한다.
이러한 본 발명에서는 UPS 와 피크 관리용 ESS 의 두 가지 기능을 동시에 수행 할 수 있다.

Description

하이브리드 ESS{Hybrid energy storage system}
본 발명은 하이브리드 ESS (Hybrid ESS) 에 관한 것으로 특히, UPS 와 피크 관리용 ESS 의 두 가지 기능을 동시에 수행 할 수 있는 하이브리드 ESS에 관한 것이다.
최근 지구 온난화 방지의 대책으로 신 재생 에너지 발전 비율을 높이기 위해 많은 노력과 투자를 하고 있다.
신 재생 에너지를 효율적으로 활용하기 위해서 또는 피크 전력 관리를 위해서 반드시 필요한 것이 ESS (Energy storage System) 이다.
ESS 의 대표적인 것이 배터리로 기존의 UPS (Uninterruptible Power Supply)는 배터리를 포함하고 있다.
그러나 기존의 UPS 의 배터리는 회로 및 기능의 특성상 신 재생 에너지용 또는 피크 관리용 ESS 로 활용 할 수 없어 가용 자원이 낭비되고 있는 실정이다.
하이브리드 ESS는 기존의 UPS 와 피크전력 관리용 ESS 의 기능을 모두 갖춘 ESS를 말한다.
UPS 는 고품질의 CVCF (Constant Voltage Constant Frequency) 전력을 부하에 공급 해주는 장치로 전산실, 서버 등의 전원 또는 반도체 공장 등 고 품질의 전기가 필요한 곳에서 사용되는 장치이고, 피크 전력 관리용 ESS 는 전력 소비가 적은 심야 시간 대에 전기를 ESS 에 저장하거나 또는 신 재생 에너지르 저장 했다가, 피크 부하가 걸리는 주간 또는 저녁 시간에 ESS 에 저장 되어 있던 전기를 방전 하여 피크 시에 계통 전력의 모자라는 전기를 보충해 주는 장치이다.
기존의 UPS 와 피크 관리용 ESS 는 회로의 특성상 한 개의 장치로 두 가지의 기능을 동시에 수행 할 수 없는 문제점이 있다.
기존의 UPS 는 CVCF 의 고품질의 전시를 부하에 공급 하는 장점이 있지만 DV/AC 인버터가 항상 동작을 해야 함으로 UPS 소비 전력이 커서 운영비용이 높아 일반적인 전기 사용자가 사용하기에는 부적합하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, ESS 를 동시에 UPS 와 피크관리용 ESS 로 사용할 수 있는 하이브리드 ESS를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 외부에서 통신으로 출력의 제어가 가능한 AC/DC 충전기와 DC/AC 인버터를 사용하여 한 개의 배터리로 UPS 기능과 피크 관리용 ESS 의 기능을 모두 수행 할 수 있게 하는 하이브리드 ESS를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 하이브리드 ESS는,
부하측에 설치되어 전류를 감지하는 전류 감지기;
전력계통쪽에 설치되어 전압을 감지하는 전압 감지기;
상기 전력 계통의 전력이 부하에 공급 또는 차단 되도록 스위칭 하는 스태틱 스위치(Static SW);
에너지를 저장 또는 공급하는 ESS;
상기 ESS의 전압 레벨을 감지하여 출력하고, 상기 ESS를 관리하는 BMS;
상기 ESS와 상기 전력 계통 및 부하와의 연결 또는 차단을 하기 위한 마그네틱 접촉스위치(MC SW, Magnetic Contact Switch);
상기 BMS로부터 수신한 상기 ESS이 전압이 설정한 제1 기준값 이하로 낮아지면, 상기 마그네틱 접촉스위치를 온시켜 상기 ESS를 충전하여 과 방전으로 부터 보호하고, 상기 ESS 배터리의 전압이 설정한 제2 기준값 보다 높아지면 상기 상기 마그네틱 접촉스위치를 개방 하여 상기 ESS 를 과 충전으로 부터 보호하는 EMS를 포함한다.
상기 EMS (Energy Management System)는 상기 전압 감지기를 이용하여 상기 전력계통의 전압을 감지하여 전압이 감지되지 않는 경우 정전으로 판단하고,
상기 EMS 는 상기 전류 감지기로부터 상기 부하에 공급되는 전류를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력계통의 교류를 직류로 변환하여 상기 ESS를 충전하는 AC/DC 충전기;
상기 ESS에서 출력되는 직류를 교유로 변환하여 상기 부하로 출력하는 DC/AC 인버터를 더 포함하고,
상기 EMS는 상기 AC/DC 충전기와 DC/AC 인버터를 제어 하여 AC/DC 충전기 또는 DC/AC 인버터를 온/오프 하며, 상기 AC/DC 충전기 또는 DC/AC 인버터의 출력의 크기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
사용자 선택에 따라 상기 EMS의 모드를 설정하는 모드 설정부를 더 포함하고,
UPS 모드에서, 상기 EMS는 AC/DC 충전기와 DC/AC 인버터를 통해 상기 부하에 상기 전력 계통의 전기를 공급한다.
UPS 모드에서 정전이 발생 했을 경우, 상기 EMS는 상기 전력 계통 측에 설치한 상기 전압 감지기를 통해 정전을 감지하고, 상기 스테틱 스위치를 개방하며, 상기 AC/DC 충전기의 동작을 중지시키고, 상기 부하에는 배터리에 충전 되어 있던 전기를 상기 DC/AC 인버터를 통해 공급되도록 제어한다.
일반모드에서 상기 ESS에 충전된 전기가 부족 할 때 상기 EMS는 상기 전력계통 전기로 상기 ESS를 충전한다.
피크 관리 모드에서, 상기 EMS는 상기 전력계통의 전기를 상기 부하에 공급하는 동시에 상기 ESS의 전기를 상기 부하에 공급한다.
본 발명의 실시예에서는 ESS 를 동시에 UPS 와 피크관리용 ESS 로 사용할 수 있는 하이브리드 ESS를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 외부에서 통신으로 출력의 제어가 가능한 AC/DC 충전기와 DC/AC 인버터를 사용하여 한 개의 배터리로 UPS 기능과 피크 관리용 ESS 의 기능을 모두 수행 할 수 있게 하는 하이브리드 ESS를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드에서 정전이 되었을 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드에서 정전이 되었을 경우의 ESS를 충전하는 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 일반 모드에서의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템에서 부하가 계통 전기를 사용할 때 계통 전기로 배터리를 충전하는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 피크 관리 모드에서 부하에 계통 전기와 ESS에 저장 되어 있는 전기를 동시에 공급하는 경우의 전류흐름을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 부하에 계통 전기를 공급 하면서 동시에 배터리에 충전 되어 있는 전기를 방전하여 계통 측으로 역으로 송전 하는 동작을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.
본 발명에서는 ESS 를 UPS 와 피크관리용 ESS 로 사용할 수 있는 시스템을 제시한다.
기존의 UPS 는 CVCF 의 고품질의 전시를 부하(220)에 공급 하는 장점이 있지만 DV/AC 인버터가 항상 동작을 해야 함으로 UPS 소비 전력이 커서 운영 비용이 높아 일반적인 전기 사용자가 사용하기에는 부적합하다.
본 발명의 실시예에서는 외부에서 통신으로 출력의 제어가 가능한 AC/DC 충전기와 DC/AC 인버터를 사용하여 한 개의 배터리로 UPS 기능과 피크 관리용 ESS 의 기능을 모두 수행 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템은,
부하(220)측에 설치되어 전류를 감지하는 전류 감지기(130);
전력계통(210)쪽에 설치되어 전압을 감지하는 전압 감지기(110);
상기 전력 계통(210)의 전력이 부하(220)에 공급 또는 차단 되도록 스위칭 하는 스태틱 스위치(120)(Static SW);
에너지를 저장 또는 공급하는 ESS(170);
상기 ESS(170)의 전압 레벨을 감지하여 출력하고, 상기 ESS(170)를 관리하는 BMS(171);
상기 ESS(170)와 상기 전력 계통(210) 및 부하(220)와의 연결 또는 차단을 하기 위한 마그네틱 접촉스위치(160)(MC SW, Magnetic Contact Switch);
상기 BMS(171)로부터 수신한 상기 ESS(170)이 전압이 설정한 제1 기준값 이하로 낮아지면, 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 온시켜 상기 ESS(170)를 충전하여 과 방전으로 부터 보호하고, 상기 ESS(170) 배터리의 전압이 설정한 제2 기준값 보다 높아지면 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 개방 하여 상기 ESS(170) 를 과 충전으로 부터 보호하는 EMS(180)를 포함한다.
상기 전력계통(210)의 교류를 직류로 변환하여 상기 ESS(170)를 충전하는 AC/DC 충전기(140);
상기 ESS(170)에서 출력되는 직류를 교유로 변환하여 상기 부하(220)로 출력하는 DC/AC 인버터(150)를 더 포함하고,
상기 EMS(180)는 상기 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 제어 하여 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)를 온/오프 하며, 상기 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)의 출력의 크기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
사용자 선택에 따라 상기 EMS(180)의 모드를 설정하는 모드 설정부(190)를 더 포함하고,
UPS 모드에서, 상기 EMS(180)는 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 통해 상기 부하(220)에 상기 전력 계통(210)의 전기를 공급한다.
여기서 사용자가 모드 설정부(190)로 설정하는 모드에는, 일반모드, UPS모드, 피크 관리모드 등이 있다.
필요에 따라서는 EMS(180)가 자동으로 모드 설정을 할 수도 있다.
상기 EMS(180) (Energy Management System)는 상기 전압 감지기(110)를 이용하여 상기 전력계통(210)의 전압을 감지하여 전압이 감지되지 않는 경우 정전으로 판단하고,
상기 EMS(180) 는 상기 전류 감지기(130)로부터 상기 부하(220)에 공급되는 전류를 감지하는 것을 특징으로 한다.
EMS(180) (Energy Management System) 는 전력 계통(210) 측에 설치한 전압 감지기(110)를 이용하여 계통(210)의 전압을 감지하여 정전 여부를 판단 한다.
EMS(180) 는 부하(220) 측에 전류 감지기(130)를 설치 하여 부하(220)에 공급되는 전류를 감지한다.
EMS(180) 는 Static SW (Switch) 를 제어하며 Static SW 를 닫아 계통 전력이 부하(220)에 공급 되게 하기도 하고 스테틱 스위치(Static SW)를 열어 계통 전력이 부하(220)에 공급 되는 것을 차단하기도 한다.
EMS(180) 는 전 체 시스템을 관리하는 메인 프로그램을 수행하는 소프트웨어를 장착한 장치이다.
BMS(Battery Management System) 는 ESS(170) 내부의 배터리를 관리 하는 시스템으로 ESS(170) 를 구성하는 셀의 편차를 해소하는 기능, ESS(170) 를 과 충전, 과 방전 및 과 온도로 부터 보호하는 기능, ESS(170) 의 현재 사용 가능한 전기의 잔존 용량 등을 알려 주는 기능을 수행한다.
EMS(180) 는 BMS(171) 로 부터 받은 ESS(170) 의 정보를 사용하여 ESS(170)를 보호하는 기능을 수행한다. 예를 들어 ESS(170) 배터리의 전압이 설정 한 값보다 낮아 지면 마그네틱 접촉 스위치를 개방 하여 ESS(170)를 과 방전으로 부터 보호하고 또한 ESS(170) 배터리의 전압이 설정한 값 보다 높아지면 ESS(170)를 과 충전으로 부터 보호하기 위해 마그네틱 접촉 스위치를 개방 한다.
EMS(180) 는 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)와 통신을 하면서 이들을 제어 하여 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)를 켜기도 하고 끄기도 하며 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)의 출력의 크기를 작게 또는 크게도 조정한다.
EMS(180)는 부하(220)에 공급 되는 전류를 감지하여 DC/AC 인버터(150)를 제어 하는데, UPS 기능을 수행 할 경우 또는 정전일 경우에는 스테틱 스위치를 개방하여 배터리의 방전 전류가 전력 계통(210)으로 역류 하지 않도록 한다.
EMS(180) 는 부하(220) 전류를 감지하고 Noda A 에 키르히호프(Kirchhoff)의 전류 법칙을 적용하면서 DC/AC 인버터(150)의 출력을 제어하여 스테틱 스위치를 닫아 놓은 상태에서도 배터리 방전 전기가 계통(210) 측으로 역류가 되지 않도록 시스템을 제어한다.
Node A 에 키르히호프(Kirchhoff) 전류 법칙을 적용한다는 것은 Node A 에 유입되는 전류의 합은 node A 에서 유출되는 전류의 합과 같다는 이론으로 DC/AC 인버터(150)의 출력을 제어하여 배터리 방전 전류를 부하(220) 측에 보내거나 또는 계통(210) 측에 역으로 보내는 것을 말한다.
본 발명의 실시예에서는 외부에서 출력 제어가 가능한 계통 연계 형 DC/AC 인버터(150)를 사용하여 부하(220)에 계통(210) 전기와 배터리 방전 전기를 동시에 공급하거나 또는 배터리 방전 전류를 계통(210)에 역으로 송전 할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드로 동작하는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, UPS 모드에서 부하(220)는 계통(210) 전기를 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 통해 공급 받는다.
부하(220)는 DC/AC 인버터(150)를 통해 전기를 공급 받으므로 CVCF 제어 된 양질의 전기를 공급 받는다. 이때 EMS(180)는 스테틱 스위치를 개방하여 오프시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드에서 정전이 되었을 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, EMS(180)는 계통(210) 측에 설치한 전압 감지기(110)를 통해 정전이 감지되면, 스테틱 스위치를 개방 상태로 유지하고, AC/DC 충전기(140)의 동작을 중지시킨다.
그리고, EMS(180)는 부하(220)에 ESS(170)의 배터리에 충전 되어 있던 전기를 DC/AC 인버터(150)를 통해 공급한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 UPS 모드에서 정전이 되었을 경우의 ESS(170)를 충전하는 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, UPS 모드에서 EMS(180)가 BMS(171)를 통해 배터리 레벨을 판단한다. ESS(170)의 배터리에 충전된 전기가 제1 기준값 이하로서 부족하다고 판단되면, EMS(180)는 마그테틱 접촉 스위치를 온시켜 AC/DC 충전기(140)의 출력 일부가 ESS(170)의 배터리에 충전되도록 한다. 또한, AC/DC 충전기(140)의 출력 은 DC/AC 인버터(150)를 통해 부하(220)로 출력된다. 이때, 스테틱 스위치는 개방된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 일반 모드에서의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일반 모드라 함은 일반 가정 집에서 전기를 사용하는 것과 같은 모드이다. 부하(220)가 전력계통(210)의 전기를 사용하는 모드이다. 이 경우를 절전 모드라고 할 수 있으며, EMS(180)는 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150) 모두 동작을 정지 시켜 운영 소비전력을 절약한다. 이때, 스태틱 스위치(120)는 닫혀 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템에서 부하(220)가 계통 전기를 사용할 때 계통 전기로 배터리를 충전하는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 일반모드에서 ESS(170)의 배터리에 충전된 전기가 부족 할 때 EMS(180)는 AC/DC 충전기(140)를 제어하여 계통 전기로 배터리를 충전한다.
심야 전기로 배터리를 충전 하거나 신 재생 에너지를 배터리에 충전 하는 경우가 여기에 해당된다. 이때 부하(220)는 전력계통(210)의 전기를 공급 받고, 스태틱 스위치(120)는 닫혀 상태로 둔다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 피크 관리 모드에서 부하(220)에 계통(210) 전기와 ESS(170)에 저장 되어 있는 전기를 동시에 공급하는 경우의 전류흐름을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 피크 관리 모드에서, 부하(220)는 전력계통(210) 과 배터리에서 동시에 전기를 공급 받는다. 이때 EMS(180) 는 도 1의 Node A 에 키르히호프(Kirchhoff) 전류 법칙을 적용하면서 DC/AC 인버터(150)의 출력을 제어하여 배터리 방전 전류가 부하(220) 측으로만 공급되고 전력계통(210) 측으로는 역류가 되지 않도록 제어 한다.
그리고, 평상 시보다 초과하는 피크 전류는 배터리에서 공급을 받거나 또는 계통(210)으로 부터 받는 전기의 양이 증가 하지 않도록 배터리 출력 전류를 증가 시켜 계통(210) 측으로 부터의 전기 공급량이 증가 하지 않도록 EMS(180) 가 DC/AC 인버터(150)의 출력을 제어하여 피크 전력을 관리한다.
본 발명의 실시예에서는 도 2의 UPS 모드에서 피크 전력을 관리 할 수 도 있다. 이 경우 EMS(180) 는 AC/DC 충전기(140)의 출력을 유지하거나 감소 시키고 DC/AC 인버터(150)의 출력을 증가시키면 피크 전력 부하(220)에 의한 추가 전력을 계통(210)으로 받지 않고 부하(220)에서 추가로 늘어 난 만큼의 전기를 배터리로 부터 공급 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 ESS 시스템이 부하(220)에 계통(210) 전기를 공급 하면서 동시에 배터리에 충전 되어 있는 전기를 방전하여 계통(210) 측으로 역으로 송전 하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 부하(220)에 계통(210) 전기를 공급 하면서 동시에 배터리에 충전 되어 있는 전기를 방전하여 계통(210) 측으로 역으로 송전 하는 동작을 보여 준다. 이때, EMS(180) 는 부하(220) 전류를 감지하고 Node A 에 키르히호프(Kirchhoff) 전류 법칙을 적용하여 DC/AC 의 출력을 증가 시켜 부하(220)가 사용하고 남은 전기를 계통(210)에 역으로 송전 한다. 이 모드는 예들 들어 심야의 값이 저렴한 전기 또는 신 재생 에너지 전기를 배터리에 저장 했다가 전기 요금이 비싼 피크 시간대에 계통(210)으로 판매하는 경우에 유리하다.
본 발명의 실시예에서는 ESS(170) 를 동시에 UPS 와 피크관리용 ESS 로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 외부에서 통신으로 출력의 제어가 가능한 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 사용하여 한 개의 배터리로 UPS 기능과 피크 관리용 ESS(170) 의 기능을 모두 수행 할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (5)

  1. 부하(220)측에 설치되어 전류를 감지하는 전류 감지기;
    전력계통쪽에 설치되어 전압을 감지하는 전압 감지기(110);
    상기 전력 계통의 전력이 부하(220)에 공급 또는 차단 되도록 스위칭 하는 스태틱 스위치(120)(Static SW);
    에너지를 저장 또는 공급하는 ESS;
    상기 ESS의 전압 레벨을 감지하여 출력하고, 상기 ESS를 관리하는 BMS;
    상기 ESS와 상기 전력 계통 및 부하(220)와의 연결 또는 차단을 하기 위한 마그네틱 접촉스위치(160)(MC SW, Magnetic Contact Switch);
    상기 BMS로부터 수신한 상기 ESS이 전압이 설정한 제1 기준값 이하로 낮아지면, 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 온시켜 상기 ESS를 충전하여 과 방전으로 부터 보호하고, 상기 ESS 배터리의 전압이 설정한 제2 기준값 보다 높아지면 상기 상기 마그네틱 접촉스위치(160)를 개방 하여 상기 ESS 를 과 충전으로 부터 보호하는 EMS(180)를 포함하는 하이브리드 ESS.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EMS(180) (Energy Management System)는 상기 전압 감지기(110)를 이용하여 상기 전력계통의 전압을 감지하여 전압이 감지되지 않는 경우 정전으로 판단하고,
    상기 EMS(180) 는 상기 전류 감지기로부터 상기 부하(220)에 공급되는 전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 ESS.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력계통의 교류를 직류로 변환하여 상기 ESS를 충전하는 AC/DC 충전기(140);
    상기 ESS에서 출력되는 직류를 교유로 변환하여 상기 부하(220)로 출력하는 DC/AC 인버터(150)를 더 포함하고,
    상기 EMS(180)는 상기 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 제어 하여 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)를 온/오프 하며, 상기 AC/DC 충전기(140) 또는 DC/AC 인버터(150)의 출력의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 ESS.
  4. 제3항에 있어서,
    사용자 선택에 따라 상기 EMS(180)의 모드를 설정하는 모드 설정부를 더 포함하고,
    UPS 모드에서, 상기 EMS(180)는 AC/DC 충전기(140)와 DC/AC 인버터(150)를 통해 상기 부하(220)에 상기 전력 계통의 전기를 공급하는 하이브리드 ESS.
  5. 제4항에 있어서,
    UPS 모드에서 정전이 발생 했을 경우, 상기 EMS(180)는 상기 전력 계통 측에 설치한 상기 전압 감지기(110)를 통해 정전을 감지하고, 상기 스테틱 스위치를 개방하며, 상기 AC/DC 충전기(140)의 동작을 중지시키고, 상기 부하(220)에는 배터리에 충전 되어 있던 전기를 상기 DC/AC 인버터(150)를 통해 공급되도록 제어하고,
    일반모드에서 상기 ESS에 충전된 전기가 부족 할 때 상기 EMS(180)는 상기 전력계통 전기로 상기 ESS를 충전하고,
    피크 관리 모드에서, 상기 EMS(180)는 상기 전력계통의 전기를 상기 부하(220)에 공급하는 동시에 상기 ESS의 전기를 상기 부하(220)에 공급하는 하이브리드 ESS.


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101959781B1 (ko) * 2018-07-12 2019-03-19 국제통신공업 유피에스 시스템 제어방법
WO2024081143A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 Enphase Energy, Inc. Methods and apparatus for discharge protection in a storage system
WO2024081142A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 Enphase Energy, Inc. Extended duration ac battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120003804A (ko) * 2010-07-05 2012-01-11 정윤이 배터리 전원 공급 장치 및 그 전력 제어 방법
KR20140065573A (ko) * 2012-11-16 2014-05-30 전자부품연구원 무정전 비상 전원 공급 시스템 및 방법
KR20150033882A (ko) * 2013-09-25 2015-04-02 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR20160023220A (ko) * 2014-08-21 2016-03-03 주식회사 루비 수요관리 에너지 저장 장치 및 이를 이용한 전력 관리 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120003804A (ko) * 2010-07-05 2012-01-11 정윤이 배터리 전원 공급 장치 및 그 전력 제어 방법
KR20140065573A (ko) * 2012-11-16 2014-05-30 전자부품연구원 무정전 비상 전원 공급 시스템 및 방법
KR20150033882A (ko) * 2013-09-25 2015-04-02 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이온 배터리를 이용한 무정전 전원 장치의 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR20160023220A (ko) * 2014-08-21 2016-03-03 주식회사 루비 수요관리 에너지 저장 장치 및 이를 이용한 전력 관리 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101959781B1 (ko) * 2018-07-12 2019-03-19 국제통신공업 유피에스 시스템 제어방법
WO2024081143A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 Enphase Energy, Inc. Methods and apparatus for discharge protection in a storage system
WO2024081142A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 Enphase Energy, Inc. Extended duration ac battery

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