KR20190124861A - Energy storage system for elevator using regenerative energy - Google Patents

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KR20190124861A
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KR1020180048836A
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이동열
노남종
한상진
김종완
손유정
채민수
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비나텍주식회사
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Abstract

The present invention relates to an energy storage system for an elevator using regenerative energy, which can effectively store and use regenerative energy instantly generated when an elevator stopped. According to the present invention, the energy storage system includes: a DC-DC converter which is connected in parallel between a converter and an inverter where commercial power source providing power source to an elevator is connected; a super capacitor module which is connected in series to the DC-DC converter and has a plurality of super capacitors supporting the commercial power source to provide electric power to the elevator; a regenerative energy sensor which is connected between the commercial power source and the converter and detects whether regenerative energy is generated from an electric motor or not; and a control unit which forwards and stores the regenerative energy to the super capacitor module through the DC-DC converter when the regenerative energy sensor detects generation of regenerative energy.

Description

회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템{Energy storage system for elevator using regenerative energy}Energy storage system for elevators using regenerative energy

본 발명은 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강기의 구동 중 발생되는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system (ESS), and more particularly to an elevator energy storage system using the regenerative energy generated during operation of the elevator.

회생에너지는 다양한 분야에서 생성되고 있다. 하지만 회생에너지를 효율적으로 활용하기 위한 어플리케이션(Application)별 에너지 저장 장치에 대한 개발은 미미한 수준이다. 예컨대 승강기는 상용 전원을 이용하여 전동기를 구동할 수 있도록 되어 있고, 제동 시에는 전동기가 발전기로서 작동함으로써, 이때 발생되는 회생에너지를 전기저항의 열에너지로 소모시키거나 납축배터리를 이용하여 충전할 수 있다.Regenerative energy is being generated in various fields. However, the development of application-specific energy storage devices for efficiently utilizing regenerative energy is insignificant. For example, an elevator can drive an electric motor using a commercial power supply. When braking, the electric motor operates as a generator, so that the regenerative energy generated at this time can be consumed as thermal energy of electric resistance or charged using a lead acid battery. .

그런데 납축배터리를 이용하여 회생에너지를 저장하는 경우에는, 납축배터리의 충방전 특성상 단시간에 발생하는 회생에너지를 효과적으로 저장하지 못하여 효율이 매우 나쁘다. 이러한 빈번한 충방전은 납축배터리 수명을 단축시켜 납축배터리의 내구성을 저하시킨다.However, when the regenerative energy is stored using the lead acid battery, the efficiency of the lead acid battery may not be effectively stored due to the charge and discharge characteristics of the lead acid battery. Such frequent charging and discharging shortens the lead acid battery life, thereby reducing the durability of the lead acid battery.

또한, 전기저항을 이용하는 경우 회생제동은 가능하나 전기에너지를 열로써 방출하여 소모해 버리는 단점이 있다.In addition, in the case of using electrical resistance, regenerative braking is possible, but there is a disadvantage in that electrical energy is released as heat.

공개특허공보 제2015-0086331호(2015.07.27.)Publication No. 2015-0086331 (2015.07.27.)

따라서 본 발명의 목적은 승강기의 제동 시 순간적으로 발생되는 회생에너지를 효과적으로 저장하여 사용할 수 있는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an elevator energy storage system using regenerative energy that can effectively store and use the regenerative energy generated instantaneously during braking of the elevator.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 승강기의 전동기에에 전원을 공급하는 상용 전원이 연결되는 컨버터와 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상기 상용 전원을 보조하여 상기 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈; 상기 상용 전원과 컨버터 사이에 연결되며, 상기 전동기로부터 회생에너지의 발생 여부를 검출하는 회생에너지 검출 센서; 및 상기 회생에너지 검출 센서가 회생에너지의 발생을 검출하면, 상기 회생에너지를 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 슈퍼 커패시터 모듈로 전달하여 저장하는 제어부;를 포함하는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a DC-DC converter connected in parallel between the inverter and the inverter is connected to the commercial power supply for supplying power to the motor of the elevator; A supercapacitor module connected in series with the DC-DC converter, the supercapacitor module including a plurality of supercapacitors that supply power to the elevator by assisting the commercial power source; A regenerative energy detection sensor connected between the commercial power supply and the converter and detecting whether regenerative energy is generated from the electric motor; And a control unit configured to transfer the regenerative energy to the supercapacitor module through the DC-DC converter and to store the regenerative energy when the regenerative energy detection sensor detects the generation of regenerative energy. to provide.

상기 슈퍼 커패시터 모듈은, 상기 복수의 슈퍼 커패시터; 및 상기 복수의 슈퍼 커패시터를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템;을 포함한다.The super capacitor module includes: the plurality of super capacitors; And a super capacitor management system managing the plurality of super capacitors.

상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기가 승강하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 낮게 제어하고, 상기 승강기가 정지하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 높게 제어할 수 있다.The DC-DC converter may control the voltage of the super capacitor to be low when the elevator is lifted and to control the voltage of the super capacitor to be high when the elevator is stopped.

그리고 상기 복수의 슈퍼 커패시터는 각각, 전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자; 상기 축전 소자의 하부에 접합되는 하부 단자판; 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 하부 단자판이 바닥면을 향하도록 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 삽입되어 내장되는 금속 소재로 제조된 관 형의 케이스; 상기 케이스의 개방부에 삽입되어 상기 축전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정되는 상부 단자판; 및 상기 상부 단자판과 상기 케이스 사이에 개재되는 고무 소재의 가스켓;을 포함할 수 있다.And the plurality of supercapacitors each includes: a power storage element that stores electrochemical energy; A lower terminal plate bonded to a lower portion of the power storage element; An open part formed at one side thereof, and a tubular case made of a metal material in which the power storage element is inserted and embedded through the open part so that the lower terminal plate faces the bottom surface; An upper terminal plate inserted into an opening of the case and electrically connected to the power storage element, the upper terminal plate being fixed to the upper end of the case by beading and curling; And a gasket made of a rubber material interposed between the upper terminal plate and the case.

본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은 승강기의 제동 시 순간적으로 발생되는 회생에너지의 발생을 검출하면, 발생된 회생에너지를 슈퍼 커패시터 모듈에 효과적으로 저장한 후 사용할 수 있다.When the energy storage system according to the present invention detects the generation of regenerative energy generated instantaneously during braking of the elevator, the generated regenerative energy can be effectively stored in the super capacitor module and then used.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회생에너지를 이용한 에너지 저장 시스템을 포함하는 승강기 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 슈퍼 커패시터 모듈을 구비하는 회생에너지를 이용한 에너지 저장 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기 시스템의 회생운전 및 역행운전을 수행한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 도 2의 슈퍼 커패시터 모듈의 슈퍼 커패시터를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분의 확대도로서, 케이스의 상부에 상부 단자판이 고정된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 가스 배출부를 보여주는 도면이다.
1 is a view showing an elevator system including an energy storage system using regenerative energy according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating an energy storage system using regenerative energy provided with the supercapacitor module of FIG. 1.
3 is a graph showing the results of performing the regenerative operation and the retrograde operation of the elevator system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a super capacitor of the super capacitor module of FIG. 2.
5 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4 and illustrates a state in which an upper terminal plate is fixed to an upper portion of a case.
6 is a view illustrating a gas discharge part of FIG. 4.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted in a range that does not distract from the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors are appropriate to the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, and various equivalents may be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회생에너지를 이용한 에너지 저장 시스템을 포함하는 승강기 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 슈퍼 커패시터 모듈을 구비하는 에너지 저장 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing an elevator system including an energy storage system using regenerative energy according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an energy storage system including the super capacitor module of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 승강기 시스템(100)은 승강기(80)와 에너지 저장 시스템(70)을 포함한다.1 and 2, the elevator system 100 according to the present embodiment includes an elevator 80 and an energy storage system 70.

승강기(80)는 전력변환부(84), 전동기(87), 탑승카(91) 및 균형추(93)를 포함할 수 있다. 전력변화부(84)는 컨버터(83)와 인버터(85)를 포함한다. 승강기(80)는 상용 전원(81)을 공급받아 구동하게 되는데, 상용 전원(81)을 전동기(87)의 구동에 필요한 에너지로 변환하는 컨버터(83)와 인버터(85)가 상용 전원(81)에 직렬로 연결된다. 인버터(85)를 통과한 전원은 전동기(87)에 공급되어 탑승카(91)를 승강시키게 된다. 탑승카(91)는 풀리(89)를 매개로 균형추(93)와 연결될 수 있다. 전동기(87)는 풀리(89)를 회전시켜 탑승카(91)를 승강시킬 수 있다.The elevator 80 may include a power converter 84, an electric motor 87, a passenger car 91, and a balance weight 93. The power change unit 84 includes a converter 83 and an inverter 85. The elevator 80 is supplied with a commercial power source 81 to be driven, and the converter 83 and inverter 85 converting the commercial power source 81 into energy required for driving the electric motor 87 have a commercial power source 81. Is connected in series. Power passing through the inverter 85 is supplied to the electric motor 87 to elevate the boarding car 91. The boarding car 91 may be connected to the counterweight 93 via the pulley 89. The electric motor 87 may elevate the boarding car 91 by rotating the pulley 89.

그리고 에너지 저장 시스템(70)은 승강기(80)의 제동 시 발생되는 회생에너지를 전달받아 저장한다. 에너지 저장 시스템(70)은 상용 전원(81)을 보조하여 저장한 에너지를 승강기(80)의 구동 에너지로 공급할 수 있다.The energy storage system 70 receives and stores the regenerative energy generated when the elevator 80 is braked. The energy storage system 70 may supply energy stored by assisting the commercial power source 81 as driving energy of the elevator 80.

이와 같은 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(70)은 DC-DC 컨버터(71), 슈퍼 커패시터 모듈(73), 회생에너지 검출 센서(74) 및 제어부(79)를 포함한다. DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)의 전동기(87)에 전원을 공급하는 상용 전원(81)이 연결되는 컨버터(83)와 인버터(85) 사이에 병렬로 연결된다. 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 DC-DC 컨버터(71)에 직렬로 연결되며, 상용 전원(81)을 보조하여 승강기(80)로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터(75)를 구비한다. 회생에너지 검출 센서(74)는 상용 전원(81)과 컨버터(83) 사이에 연결되며, 전동기(87)로부터 회생에너지의 발생 여부를 검출한다. 그리고 제어부(79)는 회생에너지 검출 센서(74)가 회생에너지의 발생을 검출하면, 회생에너지를 DC-DC 컨버터(71)를 통해 슈퍼 커패시터 모듈(73)로 전달하여 저장한다.The energy storage system 70 according to the present embodiment includes a DC-DC converter 71, a super capacitor module 73, a regenerative energy detection sensor 74, and a controller 79. The DC-DC converter 71 is connected in parallel between the inverter 83 and the converter 83 to which a commercial power source 81 for supplying power to the motor 87 of the elevator 80 is connected. The super capacitor module 73 is connected in series to the DC-DC converter 71 and includes a plurality of super capacitors 75 that supply power to the elevator 80 by assisting the commercial power source 81. The regenerative energy detection sensor 74 is connected between the commercial power source 81 and the converter 83, and detects whether or not the regenerative energy is generated from the electric motor 87. When the regenerative energy detection sensor 74 detects the generation of the regenerative energy, the controller 79 transfers the regenerative energy to the super capacitor module 73 through the DC-DC converter 71 and stores the regenerative energy.

이때 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 승강기(80)의 제동 시 발생되는 회생에너지를 DC-DC 컨버터(71)를 통하여 전달받아 저장한다. 슈퍼 커패시터 모듈(73)을 DC-DC 직렬로 연결함으로써, 상용 전원(81)을 보조하여 전력을 공급하도록 한다.At this time, the super capacitor module 73 receives and stores the regenerative energy generated during braking of the elevator 80 through the DC-DC converter 71. By connecting the super capacitor module 73 in a DC-DC series, it is to assist the commercial power supply 81 to supply power.

슈퍼 커패시터 모듈(73)과 상용 전원(81) 사이의 전압은 동일해야 하므로, 이를 제어하는 DC-DC 컨버터(71)를 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 출력단에 연결한다. 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 상용 전원(81)과 병렬로 연결되어 승강기(80)의 운행 중에 급격한 전력 변동이 일어나는 경우, 상용 전원(81)의 전력 변동이 심해지는 것을 방지하는 완충 작용을 담당할 수 있다.Since the voltage between the super capacitor module 73 and the commercial power supply 81 should be the same, the DC-DC converter 71 controlling this is connected to the output terminal of the super capacitor module 73. The supercapacitor module 73 is connected in parallel with the commercial power source 81 so that when sudden power fluctuation occurs during operation of the elevator 80, the super capacitor module 73 may play a buffering function to prevent the power fluctuation of the commercial power source 81 from becoming severe. Can be.

DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)의 승강 속도에 반비례하게 전압을 제어할 수 있다. 예컨대 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 승강하는 경우에 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 낮게 제어할 수 있다. DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 정지하는 경우에 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 높게 제어할 수 있다. 즉 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)는 승강을 시작한 이후에 정지하기 때문에, 승강을 하는 경우에 회생에너지를 최대한 흡수할 수 있도록 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 충분히 낮게 제어한다. 반대로 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 정지하고 있는 경우에는 이후에 승강기(80)의 구동 시 슈퍼 커패시터 모듈(73)로부터 더 많은 전력을 요구할 것이 예상되기 때문에, 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 충분히 높게 제어할 수 있다.The DC-DC converter 71 may control the voltage in inverse proportion to the lifting speed of the elevator 80. For example, the DC-DC converter 71 may control the voltage of the super capacitor module 73 low when the elevator 80 moves up and down. The DC-DC converter 71 may control the voltage of the super capacitor module 73 high when the elevator 80 stops. That is, since the DC-DC converter 71 stops after the elevator 80 starts to lift, the DC-DC converter 71 controls the voltage of the super capacitor module 73 to be sufficiently low so as to absorb the regenerative energy as much as possible. On the contrary, since the DC-DC converter 71 is expected to require more power from the super capacitor module 73 when the elevator 80 is driven later when the elevator 80 is stopped, the super capacitor module 73 Can be controlled sufficiently high.

그리고 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 복수의 슈퍼 커패시터(75)와, 복수의 슈퍼 커패시터(75)를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템(77; Super Capacitor Management System; CMS)을 포함한다.The super capacitor module 73 includes a plurality of super capacitors 75 and a super capacitor management system (CMS) 77 that manages the plurality of super capacitors 75.

회생에너지 검출 센서(74)는 상용 전원(81)을 전동기(87)로 변환 공급하는 전력변환부(84)와 상용 전원(81) 사이에 연결되어, 전동기(87)로부터 발생하는 회생에너지의 발생 여부를 검출한다. 즉 회생에너지 검출 센서(74)는 상용 전원(81)과 전력변환부(84)의 컨버터(83) 사이에 연결되어 회생에너지의 발생 여부를 검출한다. 예컨대 회생에너지 검출 센서(74)는 정현파 또는 사각파형의 전류 또는 전압이 검출되는 경우, 회생에너지가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The regenerative energy detection sensor 74 is connected between the power converter 84 for converting and supplying the commercial power supply 81 to the electric motor 87 and the commercial power supply 81 to generate the regenerative energy generated from the electric motor 87. Detect whether or not. That is, the regenerative energy detection sensor 74 is connected between the commercial power source 81 and the converter 83 of the power converter 84 to detect whether the regenerative energy is generated. For example, the regenerative energy detection sensor 74 may determine that the regenerative energy is generated when a current or voltage of a sine wave or a square wave is detected.

그리고 제어부(79)는 에너지 저장 시스템(70)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(79)는 회생에너지 검출 센서(74)로부터 회생에너지 발생을 검출한 신호를 수신하면, 발생된 회생에너지를 DC-DC 컨버터(71)를 통해 슈퍼 커패시터 모듈(73)로 전달하여 저장한다.In addition, the controller 79 is a microprocessor that performs an overall control operation of the energy storage system 70. When the controller 79 receives a signal from the regenerative energy detection sensor 74 that detects the regenerative energy generation, the controller 79 transfers the generated regenerative energy to the super capacitor module 73 through the DC-DC converter 71 and stores the generated regenerative energy.

한편 제어부(79)는 회생에너지 검출 센서(74)로부터 회생에너지 발생을 검출한 신호를 수신하지 않은 경우, DC-DC 컨버터(71)의 동작을 일시 정지시킬 수 있다. 또는 DC-DC 컨버터(71)와 슈퍼 커패시터 모듈(73) 사이에 온/오프 스위치를 설치하고, 제어부(79)는 회생에너지 검출 센서(74)로부터의 검출 신호의 유무에 따라서 온/오프 스위치를 스위칭할 수 있다.On the other hand, if the control unit 79 does not receive a signal for detecting the generation of regenerative energy from the regenerative energy detection sensor 74, the control unit 79 may pause the operation of the DC-DC converter 71. Alternatively, an on / off switch is provided between the DC-DC converter 71 and the super capacitor module 73, and the controller 79 switches the on / off switch in accordance with the presence or absence of a detection signal from the regenerative energy detection sensor 74. Can switch

이와 같은 본 실시예에 따른 승강기 시스템(100)의 에너지 절감을 확인하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이 회생운전 및 역행운전을 수행하였다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기 시스템의 회생운전 및 역행운전을 수행한 결과를 보여주는 그래프이다.In order to confirm the energy saving of the elevator system 100 according to the present embodiment, the regenerative operation and the retrograde operation were performed as shown in FIG. 3. 3 is a graph showing the results of performing the regenerative operation and the retrograde operation of the elevator system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 승강기에서 발생되는 회생에너지의 사용으로 에너지를 20% 이상 절약할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 3, it can be seen that by using the regenerative energy generated in the elevator can save more than 20% energy.

본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(70)에 사용되는 슈퍼 커패시터(75)에 대해서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 도 2의 슈퍼 커패시터 모듈의 슈퍼 커패시터(75)를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4의 A 부분의 확대도로서, 케이스(30)의 상부에 상부 단자판(40)이 고정된 상태를 보여주는 도면이다. 그리고 도 6은 도 4의 가스 배출부(51)를 보여주는 도면이다.The supercapacitor 75 used in the energy storage system 70 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6 as follows. 4 illustrates a super capacitor 75 of the super capacitor module of FIG. 2. FIG. 5 is an enlarged view of a portion A of FIG. 4 and illustrates a state in which the upper terminal plate 40 is fixed to an upper portion of the case 30. 6 is a view showing the gas discharge unit 51 of FIG.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 축전 소자(10), 하부 단자판(20), 금속 소재로 제조된 관형의 케이스(30), 상부 단자판(40) 및 고무 소재의 가스켓(60)을 포함한다. 축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장한다. 하부 단자판(20)은 축전 소자(10)의 하부에 접합된다. 케이스(30)는 한 쪽에 개방부(31)가 형성되어 있고, 하부 단자판(20)이 바닥면을 향하도록 개방부(31)를 통하여 축전 소자(10)가 삽입되어 내장된다. 상부 단자판(40)은 케이스(30)의 개방부(31)에 삽입되어 축전 소자(10)에 전기적으로 연결되며, 케이스(30)의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정된다. 그리고 가스켓(60)은 상부 단자판(40)과 케이스(30) 사이에 개재된다.4 to 6, the supercapacitor 75 according to the present embodiment includes a power storage element 10, a lower terminal plate 20, a tubular case 30 made of a metal material, an upper terminal plate 40, and Rubber gasket 60. The electrical storage element 10 stores electrochemical energy. The lower terminal plate 20 is joined to the lower portion of the power storage element 10. The case 30 has an opening 31 formed at one side thereof, and the power storage element 10 is inserted through the opening 31 so that the lower terminal plate 20 faces the bottom surface. The upper terminal plate 40 is inserted into the opening 31 of the case 30 to be electrically connected to the power storage element 10, and is fixed to the upper end of the case 30 by beading and curling. . The gasket 60 is interposed between the upper terminal plate 40 and the case 30.

본 실시예에 따른 케이스(30) 형태에 따라 전기화학 에너지 저장장치(75)는 원통형 구조로 구현된 예를 개시하였지만, 사각기둥의 형태로 구현될 수도 있다.According to the shape of the case 30 according to the present embodiment, the electrochemical energy storage device 75 has been described as an example implemented in a cylindrical structure, but may also be implemented in the form of a square pillar.

여기서 축전 소자(10)는 권심(11; winding core)과, 권심(11)에 권취된 전극 적층체(13)를 포함한다. 전극 적층체(13)의 하부와 상부에 각각 바텀 인너 플레이트(15; bottom inner plate)와 탑 인너 플레이트(17; top inner plate)가 접합된다.The power storage element 10 includes a winding core 11 and an electrode stack 13 wound around the core 11. A bottom inner plate 15 and a top inner plate 17 are joined to the lower and upper portions of the electrode stack 13, respectively.

전극 적층체(13)는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함한다. 양극은 산화 반응에 의해 전자를 생성한다. 음극은 생성된 전자를 흡수하여 환원반응이 일어난다. 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되어 음극과 양극을 물리적으로 분리시켜 산화반응과 환원반응이 일어나는 장소를 격리하여 서로 구분한다. 전해액은 양극 및 음극에 전기에너지를 저장시키는 이온의 이동매개체이다. 이러한 전극 적층체(13)는 양극, 음극 및 분리막이 권심(11)을 중심으로 차례로 권취되어 전체적으로 원통 형상을 이룬다. 예컨대 전극 적층체(13)는 슈퍼 커패시터, 전기 이중층 커패시터(EDLC), 리튬 이온 커패시터(LIC)를 형성하는 셀 구조를 가질 수 있다.The electrode stack 13 includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution. The anode generates electrons by an oxidation reaction. The cathode absorbs the generated electrons to cause a reduction reaction. The separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode to physically separate the negative electrode and the positive electrode to isolate the place where the oxidation reaction and the reduction reaction takes place to distinguish from each other. The electrolyte is a mobile medium of ions that stores electrical energy in the anode and cathode. In the electrode stack 13, the anode, the cathode, and the separator are sequentially wound around the core 11 to form an overall cylindrical shape. For example, the electrode stack 13 may have a cell structure that forms a super capacitor, an electric double layer capacitor (EDLC), and a lithium ion capacitor (LIC).

케이스(30)는 축전 소자(10)를 외부와 격리시키기 위한 것으로, 축전 소자(10)의 종류에 따라 다양한 소재와 형상으로 제조될 수 있다. 케이스(30)는 관형으로, 한 쪽에 개방부(31)가 형성되고 반대쪽은 막혀 있는 형태를 갖는다. 케이스(30)는 개방부(31)를 통하여 축전 소자(10)가 삽입되어 내장될 수 있는 내부 공간(33)이 마련되어 있다. 케이스(30)의 소재로는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 주석 도금강 등의 금속 소재가 사용될 수 있다.The case 30 is used to isolate the power storage element 10 from the outside, and may be manufactured in various materials and shapes according to the type of the power storage element 10. Case 30 is tubular, the opening 31 is formed on one side and the other side has a form that is blocked. The case 30 is provided with an internal space 33 through which the power storage element 10 can be inserted through the opening 31. As the material of the case 30, a metal material such as aluminum, stainless steel, or tin plated steel may be used.

케이스(30)에서 "B"는 비딩 부분을 나타내고, "C"는 컬링 부분을 나타낸다. 비딩 부분은 케이스(30)의 외측면에서 안쪽으로 오목하게 형성된다. 컬링 부분은 케이스(30)의 상단을 C 자형으로 굽혀서, 가스켓(60) 및 절연판(49)에 밀착시켜 형성한다. 이로 인해 케이스(30)와 상부 단자판(40)은 전기적으로 이격되어 있다.In case 30, "B" represents a beading portion and "C" represents a curling portion. The beading portion is formed concave inward from the outer surface of the case 30. The curling portion is formed by bending the upper end of the case 30 to a C shape and bringing it into close contact with the gasket 60 and the insulating plate 49. As a result, the case 30 and the upper terminal plate 40 are electrically separated from each other.

하부 단자판(20)은 축전 소자(10)의 하부에 접합되되, 바텀 인너 플레이트(15)를 매개로 접합된다. 하부 단자판(20)의 접합 방법으로 레이저 용접 또는 초음파 용접 방법이 사용될 수 있다.The lower terminal plate 20 is bonded to the lower portion of the power storage element 10, but is bonded through the bottom inner plate 15. Laser welding or ultrasonic welding may be used as a method of bonding the lower terminal plate 20.

상부 단자판(40)은 축전 소자(10)의 상부에 접합되되, 탑 인너 플레이트(17)를 매개로 접합된다. 상부 단자판(40)의 접합 방법으로 레이저 용접 또는 초음파 용접 방법이 사용될 수 있다.The upper terminal plate 40 is bonded to the upper portion of the power storage element 10, but is bonded through the top inner plate 17. Laser welding or ultrasonic welding may be used as the bonding method of the upper terminal plate 40.

이때 하부 단자판(20) 및 상부 단자판(40)은 케이스(30)와 동일한 금속 소재로 제조될 수 있다.In this case, the lower terminal plate 20 and the upper terminal plate 40 may be made of the same metal material as the case 30.

또한 바텀 인너 플레이트(15) 및 탑 인너 플레이트(17)는 전극 적층체(13)의 하부면 및 상부면과 각각 전면에 접합되어 전기적으로 연결된다. 또한 하부 단자판(20) 및 상부 단자판(40)은 바텀 인너 플레이트(15) 및 탑 인너 플레이트(17)를 통하여 전극 적층체(13)에 전기적으로 연결되기 때문에, 본 실시예에 따른 액시얼 타입의 슈퍼 커패시터(75)의 출력 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the bottom inner plate 15 and the top inner plate 17 are electrically connected to the front and bottom surfaces of the electrode stack 13, respectively. In addition, since the lower terminal plate 20 and the upper terminal plate 40 are electrically connected to the electrode stack 13 through the bottom inner plate 15 and the top inner plate 17, the axial type of the embodiment The output characteristic of the super capacitor 75 can be improved.

이러한 상부 단자판(40)은 단자(47)를 구비하는 단자판 몸체(41), 절연판(49) 및 가스 배출부(51)를 포함한다. 단자판 몸체(41)는 상부에 단자(47)가 형성되고, 중심 부분에 체결 구멍(43)이 형성된다. 절연판(49)은 체결 구멍(43) 외측의 단자판 몸체(41)의 상부면에 부착되며, 가장자리 부분에 가스켓(60)의 테두리와 컬링된 케이스(30)의 상단부가 밀착되어 고정된다. 그리고 가스 배출부(51)는 체결 구멍(43)에 체결되며, 케이스(30) 내부에서 발생되는 가스를 체결 구멍(43)을 통하여 외부로 배출시킨다.The upper terminal plate 40 includes a terminal plate body 41 having a terminal 47, an insulating plate 49, and a gas discharge unit 51. The terminal plate body 41 has a terminal 47 formed at an upper portion thereof, and a fastening hole 43 is formed at a central portion thereof. The insulating plate 49 is attached to the upper surface of the terminal plate body 41 outside the fastening hole 43, and the edge of the gasket 60 and the upper end of the curled case 30 are closely attached to the edge portion. In addition, the gas discharge part 51 is fastened to the fastening hole 43, and discharges gas generated in the case 30 to the outside through the fastening hole 43.

여기서 단자(47)는 단자판 몸체(41)의 상부면의 중심 부분에서 돌출되게 형성된다. 단자(47)의 안쪽에 체결 구멍(43)이 형성되고, 단자(47)의 외측에 단자(47)보다는 낮게 절연판(49)이 위치한다.Here, the terminal 47 is formed to protrude from the central portion of the upper surface of the terminal plate body 41. The fastening hole 43 is formed in the inside of the terminal 47, and the insulating plate 49 is positioned below the terminal 47 on the outside of the terminal 47.

절연판(49)은 케이스(30)와 상부 단자판(40) 간의 전기적 쇼트를 방지한다. 절연판(49)은 컬링되는 케이스(30)의 상단부가 가스켓(60)과 함께 안정적으로 상부 단자판(40)에 안정적으로 밀착될 수 있도록 한다. 여기서 절연판(49)의 소재로는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetherether ketone) 또는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 등과 같은 플라스틱 소재가 사용될 수 있다.The insulating plate 49 prevents electrical short between the case 30 and the upper terminal plate 40. The insulating plate 49 allows the upper end of the case 30 to be curled to be stably in close contact with the upper terminal plate 40 together with the gasket 60. Here, the material of the insulating plate 49 may be a plastic material such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), polyetherether ketone (PEEK) or polytetrafluoroethylene (PTFE).

가스 배출부(51)는 체결 구멍(43)의 하부에 삽입되는 고무 마개(53)와, 고무 마개(53)의 상부의 체결 구멍(43)에 결합되는 봉합 볼트(55)를 포함한다. 여기서 체결 구멍(43)은 단자판 몸체(41)의 하부면과 연결되는 삽입 구멍(44)과, 삽입 구멍(44)보다 넓은 내경을 가지며 봉합 볼트(55)가 체결되는 볼트 체결 구멍(45)을 포함한다. 봉합 볼트(55)는 중심 부분에 관통되게 구멍이 형성되어 있다.The gas discharge part 51 includes a rubber stopper 53 inserted into the lower portion of the fastening hole 43 and a sealing bolt 55 coupled to the fastening hole 43 of the upper portion of the rubber stopper 53. Herein, the fastening hole 43 has an insertion hole 44 connected to the lower surface of the terminal plate body 41 and a bolt fastening hole 45 having a larger inner diameter than the insertion hole 44 and to which the sealing bolt 55 is fastened. Include. The sealing bolt 55 is formed with a hole through the center portion.

봉합 볼트(55)는 고무 마개(53)를 눌러 체결 구멍(43)을 봉합하게 된다. 케이스(30)의 내부 공간(33)에서 가스가 발생되면, 가스는 고무 마개(53)를 봉합 볼트(55) 쪽으로 밀어올리게 된다. 가스에 의해 작용하는 압력에 의해 고무 마개(53)가 수축하여 고무 마개(55)와 삽입 구멍(44) 사이에 틈이 발생되면, 해당 틈을 통하여 가스가 빠져나가게 된다. 고무 마개(53)와 삽입 구멍(44) 사이의 틈을 통하여 빠져나간 가스는 봉합 볼트(55)에 형성된 구멍과, 봉합 볼트(55)와 볼트 체결 구멍 (45)사이에 틈을 통하여 외부로 배출된다.The sealing bolt 55 presses the rubber stopper 53 to seal the fastening hole 43. When gas is generated in the internal space 33 of the case 30, the gas pushes the rubber stopper 53 toward the sealing bolt 55. When the rubber stopper 53 is contracted by the pressure acting on the gas, and a gap is generated between the rubber stopper 55 and the insertion hole 44, the gas escapes through the gap. The gas escaped through the gap between the rubber stopper 53 and the insertion hole 44 is discharged to the outside through the gap formed between the sealing bolt 55 and the sealing bolt 55 and the bolt fastening hole 45. do.

그리고 어느 정도의 가스가 배출되면, 수축된 고무 마개(53)는 복원력에 의해 원래의 형태로 복원되어 삽입 구멍(44)을 다시 막게 된다.When the gas is discharged to some extent, the contracted rubber stopper 53 is restored to its original shape by the restoring force, thereby blocking the insertion hole 44 again.

한편 가스 배출부(51)를 통하여 체결 구멍(43)을 봉합하기 전에, 체결 구멍(43)을 통하여 전해액을 케이스(30)의 내부 공간(33)으로 주입할 수 있다. 이때 전해액의 주입은 상부 단자판(40)으로 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합한 이후에 수행하는 것이 바람직하다. 전해액을 주입한 이후에, 가스 배출부(51)로 체결 구멍(43)을 봉합한다.Meanwhile, before sealing the fastening hole 43 through the gas discharge part 51, the electrolyte solution may be injected into the internal space 33 of the case 30 through the fastening hole 43. In this case, the injection of the electrolyte is preferably performed after the opening 31 of the case 30 is sealed with the upper terminal plate 40. After the injection of the electrolyte solution, the fastening hole 43 is sealed with the gas discharge part 51.

그리고 가스켓(60)은 케이스(30)와 상부 단자판(40) 사이에 전해액의 누액이 발생되는 억제한다. 가스켓(60)의 소재로는 뷰틸 고무가 사용될 수 있다.In addition, the gasket 60 suppresses leakage of the electrolyte between the case 30 and the upper terminal plate 40. Butyl rubber may be used as the material of the gasket 60.

이와 같이 케이스(30)의 개방부(31)를 통하여 하부 단자판(20), 축전 소자(10) 및 상부 단자판(40)이 케이스(30)의 내부 공간(33)에 삽입된 후, 가스켓(60)을 매개로 케이스(30)의 상단부가 비딩과 컬링으로 상부 단자판(40)에 밀착되어 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합하게 된다. 즉 본 실시예에서는 상부 단자판(40)에 대한 용접 없이 비딩과 컬링으로 케이스(30)의 개방부(31)를 상부 단자판(40)으로 봉합할 수 있기 때문에, 케이스(30)의 개방부(31) 봉합을 보다 간소하게 수행할 수 있다. 또한 용접 없이 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합할 수 있기 때문에, 기존의 용접 부분을 통한 전해액의 누액 문제를 해소할 수 있고, 외부의 충격에 대한 강성도 높일 수 있다.In this way, the lower terminal plate 20, the power storage element 10, and the upper terminal plate 40 are inserted into the internal space 33 of the case 30 through the opening 31 of the case 30, and then the gasket 60. The upper end of the case 30 is in close contact with the upper terminal plate 40 by beading and curling to seal the opening 31 of the case 30. That is, in this embodiment, since the opening 31 of the case 30 can be sealed with the upper terminal plate 40 by beading and curling without welding to the upper terminal plate 40, the opening 31 of the case 30 is sealed. ) Sutures can be performed more simply. In addition, since the opening 31 of the case 30 can be sealed without welding, it is possible to solve the problem of leakage of the electrolyte solution through the existing welding portion, and also increase the rigidity against external impact.

본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 구조가 단단하여 제조 공정을 간소화할 수 있다. 즉 용접은 하부 및 상부 단자판(20,40)을 축전 소자(10)에 접합할 때만 수행하기 때문에, 기존에 비해서 용접 횟수를 많이 줄일 수 있다. 이로 인해 다수의 용접에 따른 용접 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 용접 횟수를 줄임으로써, 슈퍼 커패시터(75)의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 이로 인해 제조 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 이점도 있다.The supercapacitor 75 according to the present embodiment has a hard structure and can simplify a manufacturing process. That is, since welding is performed only when the lower and upper terminal plates 20 and 40 are joined to the power storage element 10, the number of welding can be greatly reduced as compared with the conventional one. As a result, it is possible to suppress the occurrence of welding failure due to a large number of welding. By reducing the number of welding, it is possible to simplify the manufacturing process of the supercapacitor 75, thereby also increasing the reliability of the manufacturing process.

그리고 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 상부 단자판(40)에 설치되는 고무 마개(53)와 봉합 볼트(55)를 포함하는 가스 배출부(51)를 통하여 케이스(30)의 내부에서 발생되는 가스를 외부로 원활히 배출시킬 수 있기 때문에, 가스 배출부(51)의 구조를 간소화할 수 있다.The supercapacitor 75 according to the present embodiment is generated in the case 30 through the gas discharge part 51 including the rubber stopper 53 and the sealing bolt 55 installed on the upper terminal plate 40. Since the gas to be used can be smoothly discharged to the outside, the structure of the gas discharge part 51 can be simplified.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 축전 소자
11 : 권심
13 : 전극 적층체
15 : 바텀 인너 플레이트
17 : 탑 인너 플레이트
20 : 하부 단자판
30 : 케이스
31 : 개방부
33 : 내부 공간
40 : 상부 단자판
41 : 단자판 몸체
43 : 체결 구멍
44 : 삽입 구멍
45 : 볼트 체결 구멍
47 : 단자
49 : 절연판
51 : 가스 배출부
53 : 고무 마개
55 : 봉합 볼트
60 : 가스켓
70 : 에너지 저장 시스템
71 : DC-DC 컨버터
73 : 슈퍼 커패시터 모듈
74 : 회생에너지 검출 센서
75 : 슈퍼 커패시터
77 : 슈퍼 커패시터 관리 시스템
79 : 제어부
80 : 승강기
81 : 상용 전원
83 : 컨버터
84 : 전력변환부
85 : 인버터
87 : 전동기
89 : 풀리
91 : 탑승카
93 : 균형추
100 : 승강기 시스템
10: power storage element
11: core
13: electrode laminate
15: bottom inner plate
17: top inner plate
20: lower terminal plate
30: case
31: opening
33: interior space
40: upper terminal plate
41: terminal plate body
43: fastening hole
44: insertion hole
45: bolt fastening hole
47: terminal
49: insulation plate
51: gas outlet
53: rubber stopper
55: suture bolt
60: gasket
70: energy storage system
71: DC-DC converter
73: super capacitor module
74: regenerative energy detection sensor
75: super capacitor
77: Super Capacitor Management System
79: control unit
80: lift
81: commercial power
83: converter
84: power conversion unit
85: inverter
87: electric motor
89: pulley
91: boarding car
93: Balance Weight
100: elevator system

Claims (4)

승강기의 전동기에에 전원을 공급하는 상용 전원이 연결되는 컨버터와 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터;
상기 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상기 상용 전원을 보조하여 상기 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈;
상기 상용 전원과 컨버터 사이에 연결되며, 상기 전동기로부터 회생에너지의 발생 여부를 검출하는 회생에너지 검출 센서; 및
상기 회생에너지 검출 센서가 회생에너지의 발생을 검출하면, 상기 회생에너지를 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 슈퍼 커패시터 모듈로 전달하여 저장하는 제어부;
를 포함하는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템.
A DC-DC converter connected in parallel between a converter connected to a commercial power source for supplying power to an electric motor of a lift and an inverter;
A super capacitor module connected in series with the DC-DC converter and having a plurality of super capacitors to supply power to the elevator by assisting the commercial power;
A regenerative energy detection sensor connected between the commercial power supply and the converter and detecting whether regenerative energy is generated from the electric motor; And
A controller configured to transfer the regenerative energy to the super capacitor module through the DC-DC converter and store the regenerative energy when the regenerative energy detection sensor detects generation of regenerative energy;
Elevator energy storage system using a regenerative energy comprising a.
제1항에 있어서, 상기 슈퍼 커패시터 모듈은,
상기 복수의 슈퍼 커패시터; 및
상기 복수의 슈퍼 커패시터를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1, wherein the super capacitor module,
The plurality of super capacitors; And
A super capacitor management system managing the plurality of super capacitors;
Elevator energy storage system using the regenerative energy, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기가 승강하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 낮게 제어하고, 상기 승강기가 정지하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 높게 제어하는 것을 특징으로 하는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1,
The DC-DC converter controls the voltage of the super capacitor to be low when the elevator is lifted, and controls the voltage of the super capacitor to be high when the elevator is stopped. Storage system.
제1항에 있어서, 상기 복수의 슈퍼 커패시터는 각각,
전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자;
상기 축전 소자의 하부에 접합되는 하부 단자판;
한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 하부 단자판이 바닥면을 향하도록 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 삽입되어 내장되는 금속 소재로 제조된 관 형의 케이스;
상기 케이스의 개방부에 삽입되어 상기 축전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정되는 상부 단자판; 및
상기 상부 단자판과 상기 케이스 사이에 개재되는 고무 소재의 가스켓;
을 포함하는 회생에너지를 이용한 승강기용 에너지 저장 시스템.
The method of claim 1, wherein the plurality of super capacitors, respectively,
A storage device for storing electrochemical energy;
A lower terminal plate bonded to a lower portion of the power storage element;
A tubular case made of a metal material having an opening formed at one side thereof and having the power storage element inserted therein through the opening so that the lower terminal plate faces the bottom surface;
An upper terminal plate inserted into an opening of the case and electrically connected to the power storage element, the upper terminal plate being fixed by beading and curling to an upper end of the case; And
A rubber gasket interposed between the upper terminal plate and the case;
Elevator energy storage system using a regenerative energy comprising a.
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