KR20180131050A

KR20180131050A - Redox flow battery system capable of concurrently performing charge and discharge of redox flow battery

Info

Publication number: KR20180131050A
Application number: KR1020170067553A
Authority: KR
Inventors: 박재동; 노희숙; 김대환; 이지원; 김창우; 유현욱
Original assignee: (주)에너지와공조
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-10
Also published as: KR102102507B1

Abstract

Disclosed is a redox flow battery system, which comprises: a battery unit including N unit battery groups; a cathode electrolyte tank for separately forming cathode electrolyte chambers of the N unit battery groups and N cathode electrolyte circulation paths, and accommodating a cathode electrolyte; an anode electrolyte tank for separately forming anode electrolyte chambers of the N unit battery groups and N anode electrolyte circulation paths, and accommodating an anode electrolyte; an input control unit for supplying power to only a unit battery group of the N unit battery groups, selected in accordance with a preset standard on the basis of the power supplied from an external power generator, and controlling the cathode and anode electrolytes to be circulated; and an output control unit for connecting a unit battery group of the N unit battery groups, not selected by the input control unit, to an external load, and circulating the cathode and anode electrolytes to cause a discharge reaction.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a redox flow battery system capable of simultaneously charging and discharging a redox battery,

본 발명은 전해질 내에 포함된 활물질의 산화환원 반응을 통해 외부 전력발생장치에서 생성된 전력을 저장할 수 있는 레독스 흐름전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow battery system capable of storing power generated in an external power generator through redox reaction of an active material contained in an electrolyte.

국제 유가의 상승으로 인한 에너지 위기와 유한한 화석에너지의 고갈에 따른 우려를 계기로 각국의 에너지 정책에 대한 인식이 전환되고 있다. 이와 함께 선진국의 온실가스 감축에 대한 의무적인 이행을 내용으로 하는 교토의정서 채택 이후 에너지 효율 향상을 위한 법률 제정 및 규제 강화 등 전반적인 에너지 절감 정책이 확산되고 있다. 각국 정부에서는 저탄소 사회 구축을 목표로 태양광 및 풍력과 같은 신재생에너지의 보급 확대 정책을 입안하고 있으며, 이는 미래의 성장 동력 발굴과 현재 경기부양의 핵심으로 떠오르면서 국가적인 관심이 집중되고 있다. The perception of energy policy in each country is shifting due to the energy crisis caused by rising oil prices and concerns over the exhaustion of finite fossil fuels. At the same time, the adoption of the Kyoto Protocol, which encompasses the mandatory implementation of greenhouse gas reductions by developed countries, has led to a widespread energy reduction policy, including the enactment of laws and regulations to improve energy efficiency. Governments are making policy to expand the supply of renewable energy such as solar and wind power with the goal of building a low-carbon society. This is drawing national attention as it emerges as the core of future economic growth and the stimulation of the economy.

신재생에너지의 실용화에는 대용량의 전력 저장장치 개발이 필수적이며, 이에 대한 각국 정부 및 산업계의 연구개발 투자가 급증하고 있다. 대용량의 전력 저장을 위한 방법으로 2차 전지, 양수발전, 울트라 커패시터, 플라이휠, 압축공기 저장, 초전도 코일 등이 활발히 연구되고 있다. 하지만, 양수발전은 막대한 투자 비용과 입지선정이 어렵고, 울트라 커패시터, 플라이휠, 압축공기 저장 및 초전도 코일은 현재까지 실증사업을 통한 기술 개발 단계로서 실용화에 다소 시간이 필요한 상태이다. 그리고 2차 전지는 낮은 효율, 환경오염 문제 및 짧은 수명 등이 문제이다. In order to put new and renewable energy into practical use, it is essential to develop a large-capacity power storage device, and investment in research and development by governments and industry is rapidly increasing. Secondary battery, pumped storage, ultra capacitor, flywheel, compressed air storage, and superconducting coil have been actively studied as methods for storing large capacity electric power. However, it is difficult to select the location and investment cost of the pumped storage power generation. Ultra capacitors, flywheels, compressed air storage, and superconducting coils are currently in the stage of technology development through demonstration projects. And secondary batteries have problems such as low efficiency, environmental pollution problem and short life span.

따라서 대용량의 전력 저장장치로서 최근 상온 작동이 가능하고 유지보수가 용이하며 환경 친화적인 레독스 흐름 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 레독스 흐름 전지는 산화수가 변하는 활물질을 강산 수용액에 용해하여 전해질을 제공하고, 펌프를 이용하여 이를 셀에 공급하는 전지로서, 전해질은 셀 외부의 탱크에 액체 상태로 저장되어 있고, 충방전이 필요한 경우에만 펌프를 통해 셀 내부에 공급되므로 신속한 기동정지가 가능하고 장시간 정지해도 전력손실이 적으며, 비활성 전극을 사용하여 수명이 긴 장점이 있다. Therefore, studies on a redox flow cell, which is capable of operating at room temperature recently and is easy to maintain and environmentally friendly, as a large-capacity power storage device, have been actively conducted. A redox flow cell is a cell that dissolves an oxidized aqueous active material in an aqueous solution of strong acid to provide an electrolyte and supplies it to the cell using a pump. The electrolyte is stored in a liquid state in a tank outside the cell, Is supplied to the inside of the cell only through the pump. Therefore, it is possible to perform quick start / stop, reduce the power loss even after a long stop, and use the non-active electrode for a long life.

하지만, 종래의 레독스 흐름전지 시스템의 충전시, 외부 입력 전력과 관계없이 시스템 내의 모든 단전지들 내부로 전해질을 순환시켜 충전 반응을 유도하므로, 시스템의 수명이 저하되는 문제점이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 하나의 시스템 내에서 충전 반응과 방전 반응을 동시에 수행하기 어려운 문제점이 있었다.However, when the conventional redox flow battery system is charged, the charging reaction is induced by circulating the electrolyte in all the unit cells in the system irrespective of the external input power, so that the life of the system may be reduced There is a problem that it is difficult to simultaneously perform a charging reaction and a discharging reaction in one system.

본 발명의 목적은 시스템 내부의 스택들 중 일부 스택들을 이용하여 충전 반응을 수행하는 동시에 나머지 스택들을 이용하여 방전 반응을 수행할 수 있는 레독스 흐름전지 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a redox flow battery system capable of performing a charging reaction using some stacks of the stacks inside the system and discharging reaction using remaining stacks.

본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 시스템은 N개의 단전지 그룹들을 포함하는 전지 유닛; 상기 N개의 단전지 그룹들의 양극 전해질 챔버들 각각과 양극 전해질이 순환하는 N개의 양극 전해질 순환 경로들을 형성하고, 상기 양극 전해질을 수용하는 양극 전해질 탱크; 상기 N개의 단전지 그룹들의 음극 전해질 챔버들 각각과 음극 전해질이 순환하는 N개의 음극 전해질 순환 경로를 형성하고, 상기 음극 전해질을 수용하는 음극 전해질 탱크; 외부 전력발생장치로부터 공급된 전력을 기초로, 상기 N개의 단전지 그룹들 중 기 설정된 기준에 따라 선택된 단전지 그룹에만 상기 전력발생장치로부터 공급된 전력이 공급되고 상기 양극 전해질 및 상기 음극 전해질이 순환하도록 제어하는 입력 제어 유닛; 및 상기 N개의 단전지 그룹들 중 상기 입력 제어 유닛에 의해 선택된 단전지 그룹을 제외한 나머지 단전지 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 외부 로드에 연결시키고 상기 양극 전해질 및 상기 음극 전해질이 순환하도록 제어하는 출력 제어 유닛을 포함한다. A redox flow battery system according to an embodiment of the present invention includes a battery unit including N single cell groups; A positive electrode electrolyte tank for forming N positive electrode electrolyte circulation paths through which the positive electrode electrolyte circulates with each of the positive electrode electrolyte chambers of the N unit cell groups and accommodates the positive electrode electrolyte; A negative electrode electrolytic tank for forming N negative electrode electrolyte circulation paths through which the negative electrode electrolytes of the N unit cell groups are circulated, respectively, and for containing the negative electrode electrolyte; The power supplied from the power generating device is supplied only to the single cell group selected in accordance with the preset reference among the N single cell groups based on the power supplied from the external power generating device, and the cathode electrolyte and the cathode electrolyte are circulated An input control unit for controlling the input control unit; And an output control unit for connecting at least one selected from the remaining single cell groups excluding the single cell group selected by the input control unit among the N single cell groups to an external load and controlling the cathode electrolyte and the cathode electrolyte to circulate, .

일 실시예에 있어서, 상기 전력발생장치는 태양전지, 풍력발전기 또는 수력 발전기를 포함할 수 있다. In one embodiment, the power generating device may include a solar cell, a wind power generator, or a hydroelectric generator.

일 실시예에 있어서, 상기 N개의 단전지 그룹들 각각은 하나 이상의 단전지 스택을 포함할 수 있다. In one embodiment, each of the N single cell groups may include one or more single cell stacks.

일 실시예에 있어서, 상기 레독스 흐름전지 시스템은 상기 N개의 양극 전해질 순환 경로들을 따라 상기 양극 전해질을 각각 독립적으로 순환시키는 N개의 양극 전해질 순환 펌프; 및 상기 N개의 음극 전해질 순환 경로들을 따라 상기 음극 전해질을 각각 독립적으로 순환시키는 N개의 음극 전해질 순환 펌프를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the redox flow cell system includes N anode electrolytic circulation pumps for independently circulating the anode electrolyte along the N anode electrolyte circulation paths; And N cathode electrolytic circulation pumps for independently circulating the negative electrode electrolyte along the N negative electrode electrolyte circulation paths.

일 실시예에 있어서, 상기 입력 제어 유닛은 상기 양극 전해질 순환 펌프들 및 상기 음극 전해질 순환 펌프들 중 상기 입력 제어 유닛에 의해 선택된 단전지 그룹에 상기 양극 전해질 및 상기 음극 전해질을 순환시키는 펌프들만이 작동하도록 상기 펌드들의 동작을 제어할 수 있다. In one embodiment, the input control unit includes only the pumps for circulating the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte to the unit cell group selected by the input control unit among the positive electrode electrolyte circulation pumps and the negative electrode electrolyte circulation pumps The operation of the pods can be controlled.

일 실시예에 있어서, 상기 입력 제어 유닛은 상기 N개의 단전지 그룹들과 각각 연결되고, 상기 전력발생장치에 전기적으로 연결된 N개의 입력 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭부; 상기 전력발생장치로부터 공급되는 전력 성분 중 전압 또는 전류를 감지한 후 이를 기초로 상기 N개의 입력 스위칭 소자의 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성하여 상기 N개의 입력 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제1 스위칭 제어부; 및 상기 N개의 입력 스위칭 소자의 출력 전류를 감지하여 이를 기초로 상기 펌프들의 동작을 제어하는 펌프 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the input control unit includes: a first switching unit connected to each of the N unit cell groups and including N input switching devices electrically connected to the power generation device; A first switching unit for generating a gate voltage for controlling operation of the N input switching elements based on the detected voltage or current among power components supplied from the power generator and controlling operation of the N input switching elements, A control unit; And a pump controller for sensing an output current of the N input switching elements and controlling operation of the pumps based on the output current.

일 실시예에 있어서, 상기 출력 제어 유닛은 상기 N개의 단전지 그룹들과 각각 연결되고, 상기 외부 로드로 연결하기 위한 출력 단자에 전기적으로 연결된 N개의 출력 스위칭 소자를 포함하는 제2 스위칭부; 및 상기 제1 스위칭 제어부 또는 상기 펌프 제어부로부터 제공된 신호를 기초로 상기 N개의 출력 스위칭 소자의 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성하여 상기 N개의 출력 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제2 스위칭 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the output control unit includes a second switching unit connected to each of the N unit cell groups and including N output switching elements electrically connected to an output terminal for connection to the external load, And a second switching control unit for generating a gate voltage for controlling operation of the N output switching elements based on a signal provided from the first switching control unit or the pump control unit to control operation of the N output switching elements .

일 실시예에 있어서, 상기 제2 스위칭 제어부는 상기 N개의 단전지 그룹 중 상기 전력발생장치로부터 전력을 공급받지 않는 단전지 그룹에 연결된 출력 스위칭 소자를 개방시킬 수 있다. In one embodiment, the second switching control unit may open an output switching element connected to a unit cell group not receiving power from the power generating unit among the N unit cell groups.

일 실시예에 있어서, 상기 출력 제어 유닛은 상기 전력발생장치로부터 전력을 공급받지 않는 단전지 그룹에 상기 양극 전해질 및 상기 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프 제어부를 통해 상기 펌프들의 동작을 제어할 수 있다.In one embodiment, the output control unit may control the operation of the pumps through the pump control unit so that the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are circulated in a unit cell group not supplied with power from the power generation device.

본 발명의 레독스 흐름전지 시스템에 따르면, 외부 입력 전력 크기를 기초로 선정된 시스템 내의 단전지들 중 일부에 대해서만 외부 전력을 공급하고 전해질을 순환시킴으로써, 시스템의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 충전 반응 중에 외부 로드에 전력을 공급할 필요가 있는 경우, 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹을 외부 로드에 연결시킴으로써 충전 반응과 방전 반응을 동시에 수행할 수 있다.According to the redox flow cell system of the present invention, the life of the system can be remarkably improved by supplying external power only to some of the unit cells in the system selected based on the external input power magnitude and circulating the electrolyte. When it is necessary to supply power to the external load during the charging reaction, the charging reaction and the discharging reaction can be performed simultaneously by connecting the single cell group in which the charging reaction does not occur to the external load.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 입력 제어 유닛 및 출력 제어 유닛을 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a redox flow battery system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
Fig. 2 is a block diagram for explaining the input control unit and the output control unit shown in Fig. 1. Fig.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", “구비하다”또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", or "having" are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element or a combination thereof disclosed in the specification, It should be understood that the foregoing does not preclude the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, elements, or combinations thereof.

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 사용되고 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as commonly used and predefined terms should be construed to have meanings consistent with their contextual meanings in the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지 시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 입력 제어 유닛 및 출력 제어 유닛을 설명하기 위한 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram for explaining a redox flow battery system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram for explaining an input control unit and an output control unit shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지 시스템(100)은 전지 유닛(110), 양극 전해질 탱크(120a), 음극 전해질 탱크(120b), 복수의 펌프(130), 입력 제어 유닛(140) 및 출력 제어 유닛(150)을 포함할 수 있고, 외부 전력발생장치(10)에서 공급된 전력을 저장할 수 있다. 상기 외부 전력발생장치(10)로는 태양전지, 풍력발전기, 수력 발전기 등의 신재생 에너지 발생장치뿐만 아니라 일반 전원 공급장치 등이 제한 없이 적용될 수 있다. 1 and 2, a redox flow battery system 100 according to an embodiment of the present invention includes a battery unit 110, a positive electrode electrolyte tank 120a, a negative electrode electrolyte tank 120b, a plurality of pumps 130 ), An input control unit 140, and an output control unit 150, and may store the power supplied from the external power generation device 10. [ As the external power generation device 10, a renewable energy generation device such as a solar cell, a wind power generator, a hydro power generator, etc., as well as a general power supply device can be applied without limitation.

상기 전지 유닛(110)은 복수의 단전지 그룹들(111, 112, 113)을 포함할 수 있고, 상기 단전지 그룹들(111, 112, 113) 각각은 1개 이상의 레독스 흐름전지 단전지들을 포함할 수 있다. 도 1에는 상기 전지 유닛(110)이 3개의 단전지 그룹(111, 112, 113)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 전지 유닛(110)은 2개 또는 4개 이상의 단전지 그룹들을 포함할 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 상기 전지 유닛(110)이 3개의 단전지 그룹, 즉, 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. The battery unit 110 may include a plurality of single cell groups 111, 112 and 113 and each of the single cell groups 111, 112 and 113 may include one or more redox flow battery cells . 1, the battery unit 110 is shown to include three single cell groups 111, 112, and 113, but the battery unit 110 may include two or more single cell groups have. For convenience of explanation, the case where the battery unit 110 includes three single cell groups, that is, first to third unit cell groups 111, 112, and 113 will be described as an example.

일 실시예로, 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹들(111, 112, 113) 각각은 1개의 단전지 스택 내에 적층된 단전지들 중 일부를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 단전지들 각각은 이온교환막을 사이에 두고 형성된 양극 전해질 챔버와 음극 전해질 챔버, 상기 양극 전해질 챔버와 음극 전해질 챔버 내에 각각 배치된 양의 전극과 음의 전극을 포함할 수 있다. 그리고 상기 단전지 스택은 상기 단전지들이 쌍극판과 함께 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. In one embodiment, each of the first to third unit cell groups 111, 112, and 113 may include some of the unit cells stacked in one unit cell stack. In this case, each of the unit cells may include a positive electrode electrolyte chamber and a negative electrode electrolyte chamber formed with an ion exchange membrane sandwiched therebetween, and a positive electrode and a negative electrode respectively disposed in the positive electrode electrolyte chamber and the negative electrode electrolyte chamber. The unit cell stack may have a structure in which the unit cells are alternately stacked together with the bipolar plate.

이와 다른 실시예로, 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹들(111, 112, 113) 각각은 하나 이상의 단전지 스택을 포함할 수 있다. In another embodiment, each of the first through third unit cell groups 111, 112, and 113 may include one or more single cell stacks.

상기 양극 전해질 탱크(120a)는 상기 레독스 흐름전지 단전지들의 양극 전해질 챔버로 공급되는 양극 전해질을 수용할 수 있고, 상기 음극 전해질 탱크(120b)은 상기 레독스 흐름전지 단전지들의 음극 전해질 챔버로 공급되는 음극 전해질을 포함할 수 있다. 상기 양극 전해질 및 상기 음극 전해질로는 공지의 레독스 흐름전지용 양극 전해질 및 음극 전해질이 제한 없이 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The positive electrode electrolyte tank 120a may receive the positive electrode electrolyte supplied to the positive electrode electrolyte chamber of the redox flow battery unit cells, and the negative electrode electrolyte tank 120b may be connected to the negative electrode electrolyte chamber of the redox- And a negative electrode electrolyte to be supplied. As the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, a known positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte for a redox-flowable battery may be applied without limitations, and thus a detailed description thereof will be omitted.

상기 양극 전해질은 상기 양극 전해질 탱크(120a)로부터 상기 제1 단전지 그룹(111)의 양극 전해질 챔버들로 상기 양극 전해질을 공급하기 위한 제1 양극 전해질 공급관 및 상기 제1 단전지 그룹(111)의 양극 전해질 챔버들로부터 상기 양극 전해질 탱크(120a)로 상기 양극 전해질을 배출하기 위한 제1 양극 전해질 배출관을 통해 상기 양극 전해질 탱크(120a)와 상기 제1 단전지 그룹(111) 사이에 형성된 제1 양극 전해질 순환 경로, 상기 양극 전해질 탱크(120a)로부터 상기 제2 단전지 그룹(112)의 양극 전해질 챔버들로 상기 양극 전해질을 공급하기 위한 제2 양극 전해질 공급관 및 상기 제2 단전지 그룹(112)의 양극 전해질 챔버들로부터 상기 양극 전해질 탱크(120a)로 상기 양극 전해질을 배출하기 위한 제2 양극 전해질 배출관을 통해 상기 양극 전해질 탱크(120a)와 상기 제2 단전지 그룹(112) 사이에 형성된 제2 양극 전해질 순환 경로 및 상기 양극 전해질 탱크(120a)로부터 상기 제3 단전지 그룹(113)의 양극 전해질 챔버들로 상기 양극 전해질을 공급하기 위한 제3 양극 전해질 공급관 및 상기 제3 단전지 그룹(113)의 양극 전해질 챔버들로부터 상기 양극 전해질 탱크(120a)로 상기 양극 전해질을 배출하기 위한 제3 양극 전해질 배출관을 통해 상기 양극 전해질 탱크(120a)와 상기 제3 단전지 그룹(113) 사이에 형성된 제3 양극 전해질 순환 경로를 순환할 수 있다. The positive electrode electrolyte includes a first positive electrode electrolyte supply pipe for supplying the positive electrode electrolyte from the positive electrode electrolyte tank 120a to the positive electrode electrolyte chambers of the first unit cell group 111, A first anode electrolyte interposed between the anode electrolyte tank 120a and the first unit cell group 111 through a first anode electrolyte discharge pipe for discharging the anode electrolyte from the anode electrolyte chambers to the anode electrolyte tank 120a, A second anode electrolyte supply line for supplying the positive electrode electrolyte from the positive electrode electrolyte tank 120a to the positive electrode electrolyte chambers of the second unit cell group 112, And a second anode electrolyte discharge pipe for discharging the cathode electrolyte from the anode electrolyte chambers to the anode electrolyte tank 120a, A second positive electrode electrolyte circulation path formed between the second unit cell groups 112 and a third positive electrode electrolyte circulation path for supplying the positive electrode electrolyte from the positive electrode electrolyte tank 120a to the positive electrode electrolyte chambers of the third unit cell group 113. [ And a third anode electrolyte discharge pipe for discharging the cathode electrolyte from the anode electrolyte supply pipe and the anode electrolyte chambers of the third unit cell group 113 to the anode electrolyte tank 120a, And a third anode electrolyte circulation path formed between the third anode cell groups 113. [

그리고 상기 음극 전해질은 상기 음극 전해질 탱크(120b)로부터 상기 제1 단전지 그룹(111)의 음극 전해질 챔버들로 상기 음극 전해질을 공급하기 위한 제1 음극 전해질 공급관 및 상기 제1 단전지 그룹(111)의 음극 전해질 챔버들로부터 상기 음극 전해질 탱크(120b)로 상기 음극 전해질을 배출하기 위한 제1 음극 전해질 배출관을 통해 상기 음극 전해질 탱크(120b)와 상기 제1 단전지 그룹(111) 사이에 형성된 제1 음극 전해질 순환 경로, 상기 음극 전해질 탱크(120b)로부터 상기 제2 단전지 그룹(112)의 음극 전해질 챔버들로 상기 음극 전해질을 공급하기 위한 제2 음극 전해질 공급관 및 상기 제2 단전지 그룹(112)의 음극 전해질 챔버들로부터 상기 음극 전해질 탱크(120b)로 상기 음극 전해질을 배출하기 위한 제2 음극 전해질 배출관을 통해 상기 음극 전해질 탱크(120b)와 상기 제2 단전지 그룹(112) 사이에 형성된 제2 음극 전해질 순환 경로 및 상기 음극 전해질 탱크(120b)로부터 상기 제3 단전지 그룹(113)의 음극 전해질 챔버들로 상기 음극 전해질을 공급하기 위한 제3 음극 전해질 공급관 및 상기 제3 단전지 그룹(113)의 음극 전해질 챔버들로부터 상기 음극 전해질 탱크(120b)로 상기 음극 전해질을 배출하기 위한 제3 음극 전해질 배출관을 통해 상기 음극 전해질 탱크(120b)와 상기 제3 단전지 그룹(113) 사이에 형성된 제3 음극 전해질 순환 경로를 순환할 수 있다. The negative electrode electrolyte includes a first negative electrode electrolyte supply pipe for supplying the negative electrode electrolyte from the negative electrode electrolyte tank 120b to the negative electrode electrolyte chambers of the first unit cell group 111, And a first anode electrolyte discharge pipe for discharging the cathode electrolyte from the cathode electrolyte chambers of the first anode cell group 120b to the cathode electrolyte tank 120b. A second cathode electrolyte supply line for supplying the cathode electrolyte from the cathode electrolyte tank 120b to the cathode electrolyte chambers of the second unit cell group 112, And a second negative electrode electrolyte discharge pipe for discharging the negative electrode electrolyte from the negative electrode electrolyte chambers of the negative electrode electrolyte tank 120b to the negative electrode electrolyte tank 120b. A second cathode electrolyte circulation path formed between the first unit cell group 112 and the second unit cell group 112 and a second cathode electrolyte circulation path formed between the cathode cell group and the second anode cell group 112 to supply the cathode electrolyte from the cathode electrolyte tank 120b to the cathode electrolyte chambers of the third unit cell group 113 The negative electrode electrolyte tank 120b through the third negative electrode electrolyte supply pipe and the third negative electrode electrolyte discharge pipe for discharging the negative electrode electrolyte from the negative electrode electrolyte chambers of the third unit cell group 113 to the negative electrode electrolyte tank 120b, And a third anode electrolyte circulation path formed between the third anode cell group 113 and the third anode cell group 113.

상기 복수의 펌프(130)는 상기 제1 내지 제3 양극 전해질 순환 경로를 따라 상기 양극 전해질을 각각 독립적으로 순환시키기 위한 제1 내지 제3 양극 전해질 순환 펌프(131a, 132a, 133a) 그리고 상기 제1 내지 제3 음극 순환 경로를 따라 상기 음극 전해질을 각각 독립적으로 순환시키기 위한 제1 내지 제3 음극 전해질 순환 펌프(131b, 132b, 133b)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 제1 내지 제3 양극 전해질 순환 펌프(131a, 132a, 133a)는 상기 제1 내지 제3 양극 전해질 공급관에 각각 설치될 수 있고, 상기 제1 내지 제3 음극 전해질 순환 펌프(131b, 132b, 133b)는 상기 제1 내지 제3 음극 전해질 공급관에 각각 설치될 수 있다. The plurality of pumps 130 may include first to third anode electrolyte circulation pumps 131a, 132a, and 133a for independently circulating the anode electrolyte along the first to third anode electrolyte circulation paths, 132b, and 133b for independently circulating the negative electrode electrolyte along the third negative electrode circulation path. In one embodiment, the first to third anode electrolyte circulation pumps 131a, 132a, and 133a may be respectively installed in the first to third anode electrolyte supply pipes, and the first to third anode electrolyte circulation pumps 131b, 132b, and 133b may be installed in the first to third cathode electrolyte supply pipes, respectively.

상기 입력 제어 유닛(140)은 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 기초로 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 중 기 설정된 기준에 따라 선택된 단전지 그룹에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 공급하고, 상기 선택된 단전지 그룹에만 양극 전해질 및 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. The input control unit 140 may control only the selected one of the first to third unit cell groups 111, 112, and 113 based on the power supplied from the external power generator 10, Supply the power supplied from the external power generation device 10 and control the operation of the pumps 130 so that the positive and negative electrodes are circulated only in the selected single cell group.

일 실시예에 있어서, 상기 입력 제어 유닛(140)은 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압 또는 전류의 크기를 기준으로 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 중 선택된 1개, 2개 또는 3개의 단전지 그룹에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 공급하고, 상기 선택된 단전지 그룹에만 양극 전해질 및 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 제1 전압 미만인 경우, 상기 입력 제어 유닛(140)은 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 중 선택된 1개의 단전지 그룹, 예를 들면, 제1 단전지 그룹(111)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 공급하고 상기 선택된 1개의 단진지 그룹에만 양극 전해질 및 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제1 전압 이상 제2 전압 미만인 경우, 상기 입력 제어 유닛(140)은 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 중 선택된 2개의 단전지 그룹, 예를 들면, 제1 및 제2 단전지 그룹(111, 112)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 공급하고 상기 선택된 2개의 단진지 그룹에만 양극 전해질 및 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제2 전압 이상인 경우, 상기 입력 제어 유닛(140)은 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 모두에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 공급하고 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113)에 모두에 양극 전해질 및 음극 전해질이 순환하도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다.In one embodiment, the input control unit 140 controls the first to third unit cell groups 111, 112, and 113 (refer to FIG. 1) based on the magnitude of voltage or current among the power components supplied from the power generator 10 ), And supplies the power supplied from the external power generator (10) to only the selected one, two or three single cell groups of the pumps (130 Can be controlled. For example, when the voltage of the power component supplied from the power generating device 10 is lower than the first voltage, the input control unit 140 sets the voltage of the first to third unit cells 111, 112, and 113 The power supplied from the external power generator 10 is supplied to only one selected single cell group, for example, the first single cell group 111, and only the selected one of the short- The operation of the pumps 130 may be controlled. When the voltage of the power supplied from the power generator 10 is lower than the first voltage and the second voltage, the input control unit 140 controls the first to third stage battery groups 111, 112, 113), for example, the first and second unit cell groups 111, 112 are supplied with power supplied from the external power generation apparatus 10, and the selected two single- The operation of the pumps 130 can be controlled such that only the positive and negative electrodes are circulated. When the voltage of the power component supplied from the power generator 10 is equal to or higher than the second voltage, the input control unit 140 controls the first to third unit cells 111, 112, and 113 The operation of the pumps 130 is controlled such that the anode electrolyte and the cathode electrolyte are circulated to the first to third unit cell groups 111, 112, and 113, respectively, by supplying the power supplied from the external power generator 10, Can be controlled.

일 실시예에 있어서, 상기 입력 제어 유닛(140)은 제1 스위칭부(141), 제1 스위칭 제어부(142) 및 펌프 제어부(143)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the input control unit 140 may include a first switching unit 141, a first switching control unit 142, and a pump control unit 143.

상기 제1 스위칭부(141)는 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 전지 유닛(110)에 전기적으로 연결된 복수의 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)를 포함할 수 있고, 상기 제1 스위칭 제어부(142)의 제어 동작에 따라 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 상기 전지 유닛(110)에 공급할 수 있다. The first switching unit 141 may include a plurality of input switching devices 141a, 141b and 141c electrically connected to the external power generation device 10 and the battery unit 110, And can supply the power supplied from the external power generator 10 to the battery unit 110 according to the control operation of the controller 142. [

일 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부(141)는 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제1 단전지 그룹(111)에 전기적으로 연결되고 제1 임계 전압 이상의 게이트 전압이 인가되는 경우에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 상기 제1 단전지 그룹(111)에 전달하는 제1 입력 스위칭 소자(141a), 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제2 단전지 그룹(112)에 전기적으로 연결되고 상기 제1 임계 전압보다 큰 제2 임계 전압 이상의 게이트 전압이 인가되는 경우에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 상기 제2 단전지 그룹(112)에 전달하는 제2 입력 스위칭 소자(141b) 및 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제3 단전지 그룹(113)에 전기적으로 연결되고 상기 제2 임계 전압보다 큰 제3 임계 전압 이상의 게이트 전압이 인가되는 경우에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력을 상기 제3 단전지 그룹(113)에 전달하는 제3 입력 스위칭 소자(141b)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first switching unit 141 is electrically connected to the external power generator 10 and the first unit cell group 111, and when a gate voltage higher than the first threshold voltage is applied A first input switching device 141a for transmitting the power supplied from the external power generating device 10 to the first unit cell group 111, 112), and supplies power supplied from the external power generator (10) to the second unit cell group (112) when a gate voltage equal to or higher than a second threshold voltage greater than the first threshold voltage is applied And a gate voltage of a third threshold voltage higher than the second threshold voltage and being electrically connected to the external power generation device 10 and the third unit cell group 113, If the external power generation And a third input switching element 141b for transmitting the power supplied from the apparatus 10 to the third unit cell group 113. [

다른 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부(141)는 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제1 단전지 그룹(111)에 전기적으로 연결된 제1 입력 스위칭 소자(141a), 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제2 단전지 그룹(112)에 전기적으로 연결된 제2 입력 스위칭 소자(141b) 및 상기 외부 전력발생장치(10)와 상기 제3 단전지 그룹(113)에 전기적으로 연결된 제3 입력 스위칭 소자(141b)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)의 임계 전압은 서로 동일 또는 유사할 수 있다.The first switching unit 141 may include a first input switching device 141a electrically connected to the external power generation device 10 and the first unit cell group 111, A second input switching element 141b electrically connected to the apparatus 10 and the second unit cell group 112 and a second input switching element 141b electrically connected to the external power generator 10 and the third unit cell group 113 And a 3-input switching element 141b. The threshold voltages of the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c may be the same or similar to each other.

상기 제1 스위칭 제어부(142)는 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력 성분 중 전압 또는 전류를 감지한 후 이를 기초로 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)의 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성하고, 이를 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)의 게이트 전극에 인가할 수 있다. The first switching controller 142 senses a voltage or a current among the power components supplied from the external power generator 10 and outputs the voltage or current to the first to third input switching elements 141a, A gate voltage for controlling the operation can be generated and applied to the gate electrodes of the first to third input switching elements 141a, 141b and 141c.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)이 서로 다른 상기 제1 내지 제3 임계 전압을 갖고, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제1 전압 미만인 경우, 상기 제1 스위칭 제어부(142)는 상기 제1 입력 스위칭 소자(141a)의 임계 전압인 제1 임계 전압보다 크고, 상기 제2 입력 스위칭 소자(141b)의 임계 전압인 제2 임계 전압보다 작은 게이트 전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)의 게이트 전극들에 인가할 수 있고, 이 경우, 상기 제1 입력 스위칭 소자(141a)만이 온 상태(on-state)가 되어 상기 제1 단전지 그룹(111)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력이 공급될 수 있다. 그리고 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)이 서로 다른 상기 제1 내지 제3 임계 전압을 갖고, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제1 전압 이상 상기 제2 전압 미만인 경우, 상기 제1 스위칭 제어부(142)는 상기 제2 입력 스위칭 소자(141b)의 임계 전압인 제2 임계 전압보다 크고, 상기 제3 입력 스위칭 소자(141c)의 임계 전압인 제3 임계 전압보다 작은 게이트 전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)의 게이트 전극들에 인가할 수 있고, 이 경우, 상기 제1 및 제2 입력 스위칭 소자(141a, 141b)만이 온 상태(on-state)가 되어 상기 제1 및 제2 단전지 그룹(111, 112)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력이 공급될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)이 서로 다른 상기 제1 내지 제3 임계 전압을 갖고, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제2 전압 이상인 경우, 상기 제1 스위칭 제어부(142)는 상기 제3 입력 스위칭 소자(141b)의 임계 전압인 제3 임계 전압보다 큰 게이트 전압을 생성하여 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)의 게이트 전극들에 인가할 수 있고, 이 경우, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 모두 온 상태(on-state)가 되어 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 모두에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력이 공급될 수 있다. In one embodiment, the first to third input switching elements 141a, 141b and 141c have different first to third threshold voltages, and among the power components supplied from the power generator 10, The first switching controller 142 is higher than the first threshold voltage that is the threshold voltage of the first input switching device 141a and the threshold voltage of the second input switching device 141b is higher than the first threshold voltage of the second input switching device 141b when the voltage is lower than the first voltage. The first input switching device 141a can generate a gate voltage smaller than the second threshold voltage and apply it to the gate electrodes of the first to third input switching devices 141a, 141b, and 141c. In this case, Only the first unit cell group 111 can be supplied with power supplied from the external power generation apparatus 10. In this case, And the first to third input switching elements 141a, 141b and 141c have different first to third threshold voltages, and the voltage of the power component supplied from the power generator 10 is higher than the first The first switching control section 142 is higher than the second threshold voltage which is the threshold voltage of the second input switching device 141b and the threshold voltage of the third input switching device 141c is higher than the second voltage, The first and third input switching elements 141a, 141b and 141c can be applied to the gate electrodes of the first to third input switching elements 141a, 141b and 141c. In this case, Only the first and second unit cells 141a and 141b are on-state so that power supplied from the external power generator 10 can be supplied to only the first and second unit cell groups 111 and 112. [ Also, the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c have different first to third threshold voltages, and the voltage of the power component supplied from the power generator 10 is the same The first switching controller 142 generates a gate voltage that is larger than a third threshold voltage that is a threshold voltage of the third input switching device 141b so that the first to third input switching devices 141a, 141b, and 141c. In this case, the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c are on- The power supplied from the external power generation apparatus 10 can be supplied to all of the battery groups 111, 112,

다른 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭부(141)의 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)가 모두 동일 유사한 임계 전압을 가지는 경우, 상기 제1 스위칭 제어부(142)는 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 각각에 대한 게이트 전압을 생성하여 독립적으로 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)에 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제1 전압 미만인 경우에는 상기 제1 입력 스위칭 소자(141a)에만 임계 전압 이상의 게이트 전압을 인가하여 상기 제1 단전지 그룹(111)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력을 공급할 수 있고, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제1 전압 이상 상기 제2 전압 미만인 경우에는 상기 제1 및 제2 입력 스위칭 소자(141a, 141b)에만 임계 전압 이상의 게이트 전압을 인가하여 상기 제1 및 제2 단전지 그룹(111, 112)에만 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력을 공급할 수 있으며, 상기 전력발생장치(10)로부터 공급된 전력 성분 중 전압이 상기 제2 전압 이상인 경우에는 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 모두에 임계 전압 이상의 게이트 전압을 인가하여 상기 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 모두에 상기 외부 전력발생장치(10)로부터 공급되는 전력을 공급할 수 있다. In another embodiment, when the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c of the first switching unit 141 all have the same similar threshold voltage, the first switching control unit 142 A gate voltage for each of the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c can be generated and applied to the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c independently. For example, when the voltage of the power supplied from the power generator 10 is lower than the first voltage, a gate voltage of more than a threshold voltage is applied only to the first input switching device 141a, When the voltage of the power component supplied from the power generator 10 is lower than the first voltage and is lower than the second voltage, A gate voltage higher than a threshold voltage is applied only to the first and second input switching elements 141a and 141b to supply power supplied from the external power generation apparatus 10 to only the first and second unit cell groups 111 and 112 And when the voltage of the power component supplied from the power generator 10 is equal to or higher than the second voltage, the first to third input switching elements 141a, 141b, Applying a gate voltage to the first to be able to supply power supplied from the 3-cell group (111, 112, 113) outside the power generator 10 in all.

상기 펌프 제어부(143)는 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c)의 출력 전류를 감지한 후 이를 기초로 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예로, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 중 상기 제1 입력 스위칭 소자(141a)만이 온 상태(on-state)여서 상기 제1 입력 스위칭 소자(141a)의 출력 전류만이 감지된 경우, 상기 펌프 제어부(143)는 상기 펌프들(130) 중 제1 양극 전해질 순환 펌프(131a) 및 상기 제1 음극 전해질 순환 펌프(131b)만을 동작시킬 수 있다. 다른 실시예로, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 중 상기 제1 및 제2 입력 스위칭 소자(141a, 141b)만이 온 상태(on-state)여서 상기 제1 및 제2 입력 스위칭 소자(141a, 141b)의 출력 전류만이 감지된 경우, 상기 펌프 제어부(143)는 상기 펌프들(130) 중 제1 및 제2 양극 전해질 순환 펌프(131a, 132a) 그리고 상기 제1 및 제2 음극 전해질 순환 펌프(131b, 132b)만을 동작시킬 수 있다. 또 다른 실시예로, 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 모두가 온 상태(on-state)여서 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자(141a, 141b, 141c) 모두의 출력 전류가 감지된 경우, 상기 펌프 제어부(143)는 상기 펌프들(130) 모두, 즉, 상기 제1 내지 제3 양극 전해질 순환 펌프(131a, 132a, 133a) 그리고 상기 제1 내지 제3 음극 전해질 순환 펌프(131b, 132b, 133b)를 동작시킬 수 있다. The pump controller 143 may sense the output currents of the first to third input switching devices 141a, 141b, and 141c and may control the operation of the pumps 130 based on the detected output currents. In one embodiment, only the first input switching device 141a among the first to third input switching devices 141a, 141b, and 141c is on-state so that the first input switching device 141a When only the output current is detected, the pump controller 143 can operate only the first anode electrolyte circulation pump 131a and the first anode electrolyte circulation pump 131b of the pumps 130. [ In another embodiment, only the first and second input switching elements 141a and 141b of the first to third input switching elements 141a, 141b and 141c are on-state, When only the output current of the two-input switching devices 141a and 141b is sensed, the pump controller 143 controls the first and second anode electrolyte circulation pumps 131a and 132a of the pumps 130, And the second anode electrolyte circulation pumps 131b and 132b. In yet another embodiment, all of the first to third input switching elements 141a, 141b, and 141c are on-state, so that all of the first to third input switching elements 141a, 141b, When the output current is sensed, the pump controller 143 controls all of the pumps 130, that is, the first to third anode electrolytic circulation pumps 131a, 132a, 133a and the first to third cathode electrolytes The circulation pumps 131b, 132b and 133b can be operated.

상기 출력 제어 유닛(150)은 상기 전지 유닛(110) 및 상기 입력 제어 유닛(140)에 전기적으로 연결되고, 외부 로드(load)가 출력 단자(160)에 연결된 경우에 상기 단전지 그룹들(111, 112, 113) 중 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹을 선택하여 이를 상기 출력 단자(160)에 연결하고, 상기 선택된 단전지 그룹에서 방전 반응이 일어나도록 상기 펌프들(130)의 동작을 제어하는 신호를 상기 입력 제어 유닛(140)의 펌프 제어부(143)에 제공할 수 있다. The output control unit 150 is electrically connected to the battery unit 110 and the input control unit 140 and is connected to the output terminal 160 when an external load is connected to the output terminal 160. [ 112, and 113 is selected and connected to the output terminal 160, and the operation of the pumps 130 is controlled so that a discharge reaction occurs in the selected single cell group Signal to the pump control unit 143 of the input control unit 140. [

일 실시예에 있어서, 상기 출력 제어 유닛(150)은 제2 스위칭부(151) 및 제2 스위칭 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the output control unit 150 may include a second switching unit 151 and a second switching control unit.

상기 제2 스위칭부(151)는 상기 전지 유닛(110)과 상기 출력 단자(160)에 전기적으로 연결된 복수의 출력 스위칭 소자들(151a, 151b, 151c)을 포함할 수 있고, 상기 제2 스위칭 제어부(152)의 제어 동작에 따라 상기 전지 유닛(110)의 단전지 그룹들(111, 112, 113) 중 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹들로부터 생성된 전력을 상기 출력 단자(160)에 연결된 외부 로드에 공급할 수 있다. The second switching unit 151 may include a plurality of output switching devices 151a, 151b and 151c electrically connected to the battery unit 110 and the output terminal 160, The power generated from the single cell groups 111, 112, and 113 of the battery unit 110 that do not undergo charge reaction according to the control operation of the output terminal 152 is supplied to the external Can be supplied to the load.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 스위칭부(151)는 상기 제1 단전지 그룹(111)과 상기 출력 단자(160)에 전기적으로 연결된 제1 출력 스위칭 소자(151a), 상기 제2 단전지 그룹(112)과 상기 출력 단자(160)에 전기적으로 연결된 제2 출력 스위칭 소자(151b) 및 상기 제3 단전지 그룹(113)과 상기 출력 단자(160)에 전기적으로 연결된 제3 출력 스위칭 소자(151c)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the second switching unit 151 includes a first output switching device 151a electrically connected to the first unit cell group 111 and the output terminal 160, A second output switching element 151b electrically connected to the output terminal 160 and the third output switching element 151c electrically connected to the third unit cell group 113 and the output terminal 160, ).

상기 제2 스위칭 제어부(152)는 상기 입력 제어 유닛(140)의 제1 스위칭 제어부(142) 또는 펌프 제어부(143)로부터 제공된 신호를 기초로 상기 전지 유닛(110)의 제1 내지 제3 단전지 그룹(111, 112, 113) 중 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹을 선별하고, 선별된 단전지 그룹에 연결된 출력 스위칭 소자의 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성하여 이를 상기 출력 스위칭 소자들의 게이트 전극에 인가할 수 있다. The second switching control unit 152 controls the first switching control unit 142 or the pump control unit 143 of the input control unit 140 based on signals provided from the first switching control unit 142 or the pump control unit 143, A group of the cells 111, 112, and 113 in which charge reactions do not occur is selected, and a gate voltage for controlling the operation of the output switching elements connected to the selected single cell group is generated and applied to the gate electrodes of the output switching elements .

상기 제2 스위칭 제어부(152)에 의한 상기 제1 내지 제3 출력 스위칭 소자들(151a, 151b, 151c)의 동작 제어는 앞에서 설명한 제1 스위칭 제어부(142)에 의한 상기 제1 내지 제3 입력 스위칭 소자들(141a, 141b, 141c)의 동작 제어와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다. The operation control of the first to third output switching elements 151a, 151b, and 151c by the second switching control unit 152 is performed by the first to third input switching by the first switching control unit 142, The operation control of the elements 141a, 141b, and 141c is substantially the same as that of the elements 141a, 141b, and 141c. Therefore, detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기 제2 스위칭 제어부(152)는 상기 전지 유닛(110)의 단전지 그룹들(111, 112, 113) 중 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹들에서 방전 반응이 일어나도록, 상기 펌프 제어부(143)를 통해 상기 펌프들(130)의 동작을 제어할 수 있다. Meanwhile, the second switching controller 152 may control the pump controller (not shown) so that a discharge reaction occurs in the single cell groups 111, 112, and 113 of the battery unit 110, 143 to control the operation of the pumps 130.

본 발명의 레독스 흐름전지 시스템에 따르면, 외부 입력 전력 크기를 기초로 선정된 시스템 내의 단전지들 중 일부에 대해서만 외부 전력을 공급하고 전해질을 순환시킴으로써, 시스템의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 충전 반응 중에 외부 로드에 전력을 공급할 필요가 있는 경우, 충전 반응이 일어나지 않는 단전지 그룹을 외부 로드에 연결시킴으로써 충전 반응과 방전 반응을 동시에 수행할 수 있다. According to the redox flow cell system of the present invention, the life of the system can be remarkably improved by supplying external power only to some of the unit cells in the system selected based on the external input power magnitude and circulating the electrolyte. When it is necessary to supply power to the external load during the charging reaction, the charging reaction and the discharging reaction can be performed simultaneously by connecting the single cell group in which the charging reaction does not occur to the external load.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

100: 레독스 흐름전지 시스템 110: 전지 유닛
120a: 양극 전해질 탱크 120b: 음극 전해질 탱크
130: 펌프 140: 입력 제어 유닛
141: 제1 스위칭부 142: 제1 스위칭 제어부
143: 펌프 제어부 150: 출력 제어 유닛
151: 제2 스위칭부 152: 제2 스위칭 제어부100: redox flow battery system 110: battery unit
120a: positive electrode electrolyte tank 120b: negative electrode electrolyte tank
130: Pump 140: Input control unit
141: first switching unit 142: first switching control unit
143: pump control unit 150: output control unit
151: second switching unit 152: second switching control unit

Claims

A battery unit including N single cell groups;
A positive electrode electrolyte tank for forming N positive electrode electrolyte circulation paths through which the positive electrode electrolyte circulates with each of the positive electrode electrolyte chambers of the N unit cell groups and accommodates the positive electrode electrolyte;
A negative electrode electrolytic tank for forming N negative electrode electrolyte circulation paths through which the negative electrode electrolytes of the N unit cell groups are circulated, respectively, and for containing the negative electrode electrolyte;
The power supplied from the power generating device is supplied only to the single cell group selected in accordance with the preset reference among the N single cell groups based on the power supplied from the external power generating device, and the cathode electrolyte and the cathode electrolyte are circulated An input control unit for controlling the input control unit; And
And an output control unit for connecting at least one selected from the remaining unit cells other than the unit cell group selected by the input control unit among the N single cell groups to an external load and controlling the cathode electrolyte and the cathode electrolyte to circulate Containing redox flow battery system.

The method according to claim 1,
Characterized in that the power generating device comprises a solar cell, a wind turbine or a hydraulic power generator.

The method according to claim 1,
Wherein each of the N single cell groups comprises at least one single cell stack.

The method according to claim 1,
N anode electrolytic circulation pumps for independently circulating the anode electrolyte along the N anode electrolyte circulation paths; And
Further comprising N cathode electrolytic circulation pumps for independently circulating the negative electrode electrolytes along the N negative electrode electrolyte circulation paths.

5. The method of claim 4,
The input control unit controls the operation of the pods so that only the pumps for circulating the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte to the unit cell group selected by the input control unit among the positive electrode electrolyte circulation pumps and the negative electrode electrolyte circulation pumps Wherein the redox flow cell system is configured to control the redox flow battery system.

5. The method of claim 4,
Wherein the input control unit comprises:
A first switching unit connected to each of the N single cell groups and including N input switching devices electrically connected to the power generating device;
A first switching unit for generating a gate voltage for controlling operation of the N input switching elements based on the detected voltage or current among power components supplied from the power generator and controlling operation of the N input switching elements, A control unit; And
And a pump controller for sensing an output current of the N input switching elements and controlling operation of the pumps based on the output current.

The method according to claim 6,
Wherein the output control unit comprises:
A second switching unit connected to each of the N unit cell groups and including N output switching elements electrically connected to an output terminal for connection to the external load; And
And a second switching control unit for generating a gate voltage for controlling operation of the N output switching elements based on signals provided from the first switching control unit or the pump control unit and controlling the operation of the N output switching elements Features, Redox Flow Battery System.

8. The method of claim 7,
Wherein the second switching control unit opens an output switching element connected to a unit cell group not receiving power from the power generating unit among the N unit cell groups.

8. The method of claim 7,
Wherein the output control unit controls the operation of the pumps through the pump control unit so that the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are circulated to a unit cell group not receiving power from the power generation device, system.