KR20190137246A - 태양광 연계 에너지 저장 시스템용 dc-dc 컨버터 및 그 제어방법 - Google Patents

태양광 연계 에너지 저장 시스템용 dc-dc 컨버터 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따라, 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 배터리의 과방전을 차단하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법이 개시된다. 구체적으로, 최소화된 기능만을 유지하여 배터리 소모를 최소화 하는 슬립모드와 배터리와 연결된 회로를 물리적으로 차단하여 배터리 과방전을 방지하는 차단모드를 적절히 전환하여 배터리를 보호하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어 방법이 개시된다.

Description

태양광 연계 에너지 저장 시스템용 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법 {A DC-DC converter for photovoltaic linked energy storage system and control method thereof}
본 개시에서는 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 배터리의 과방전을 차단하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법에 관해 개시된다.
최근 환경 보호에 대한 의식이 높아짐에 따라, 이산화탄소 등 오염물질 배출 없이 전기를 발생시키는 방법에 대한 관심이 대두되고 있다. 특히, 태양광을 이용한 발전시스템의 경우 기술 발전에 힘입어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해 지면서 점점 보급이 확대되고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 복수개의 태양광 전지셀이 모여 복수의 태양광 전지모듈(photovoltaic module)을 구성하는데, 복수의 태양광 전지모듈에서 생성되는 DC전력은 인버터를 거처 AC전력으로 변환되어 가정 및 산업 시설에서 바로 이용될 수 있다.
한편, 태양광 발전의 경우 태양광이 존재하지 않는 밤 시간이나 기상의 변화로 인해 충분한 발전이 이루어지지 않는, 전력 생산의 공백기가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, 이러한 단점을 보완하고자 태양광 발전 시스템에는 필수적으로 배터리를 달아 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한다.
그런데, 배터리의 경우, 태양광 발전 환경 및 전기 소모에 따라 과방전이 발생하게 되면 회복 불가능한 손상을 입는 경우가 발생 한다. 따라서, 태양광 발전 시스템과 연계되는 에너지 저장 시스템에서 배터리의 과 방전을 막기 위한 많은 노력이 이루어 지고 있다.
본 개시는 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 배터리의 과방전을 차단하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법이 개시될 수 있다. 구체적으로, 최소화된 기능만을 유지하여 배터리 소모를 최소화 하는 슬립모드와 배터리와 연결된 회로를 물리적으로 차단하여 배터리 과방전을 방지하는 차단모드를 적절히 전환하여 배터리를 보호하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어 방법이 개시된다. 물론, 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제들이 더 포함될 수 있다.
제 1 측면에 따른 DC-DC 컨버터는 전원을 입력받는 입력부; 상기 입력부의 전원을 변환하여 배터리에 공급하는 출력부; 상기 배터리의 상태에 따라 모드를 결정하는 프로세서; 및 상기 모드에 따라 상기 배터리와 전기적으로 연결 또는 분리하는 차단기;를 포함하고, 상기 프로세서는 제 1 동작 모드에서 상기 배터리의 제 1 잔량 값을 측정하고, 상기 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우 상기 제 1 동작 모드를 슬립 모드로 전환하고, 상기 슬립 모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 상기 배터리의 제 2 잔량 값을 측정하고, 상기 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 상기 제 2 동작 모드를 차단 모드로 전환하고, 상기 차단기는 상기 프로세서의 상기 차단 모드시 상기 배터리를 상기 출력부와 전기적으로 분리할 수 있다.
또한, 상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제 2 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 2 잔량 값이 상기 제 2 값보다 크고 상기 제 1 값 이하인 경우 상기 슬립 모드로 전환 할 수 있다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제 1 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 1 잔량 값이 상기 제 2 값 이하인 경우 상기 차단 모드로 전환할 수 있다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제 2 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 2 잔량 값이 상기 제 1 값보다 큰 경우 상기 제 1 동작 모드로 전환할 수 있다.
또한, 상기 슬립 모드는 상기 제 1 동작 모드에서 활성화되는 복수개의 기능 중 인버터와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화하여 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 배터리가 상기 슬립 모드 또는 차단 모드로 동작되는 중에 상기 인버터와의 통신을 통해 현재 상태가 상기 배터리의 충전이 가능한 상태인 경우, 상기 제 1 동작 모드로 전환하여 상기 배터리에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 태양광 전원으로부터 기 설정된 양 이상의 전력이 공급되는 경우 상기 현재 상태를 상기 배터리의 충전이 가능한 상태로 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 차단 모드로 동작 중에 상기 현재 상태가 상기 배터리의 충전이 가능한 상태인 경우 차단 상태인 상기 차단기의 상태를 연결 상태로 전환하여, 상기 배터리에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 슬립 모드에서 기 설정된 시간 간격에 따라 제 2 동작 모드로 전환할 수 있다.
또한, 상기 제 2 값은 디스플레이 되는 상기 배터리의 잔량 값이 0일 때의 상기 배터리의 잔량 값일 수 있다.
또한, 상기 제 2 동작 모드는 ADC(analog-digital converter) 센싱 기능, PWM(pulse width modulation) 기능 및 프로텍션(protection) 기능 중 적어도 하나를 비활성화 하는 모드일 수 있다.
또한, 제 2 측면에 따른 DC-DC 컨버터 제어 방법은, 제 1 동작 모드에서 배터리의 제 1 잔량 값을 결정하는 단계; 상기 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우, 상기 제 1 동작 모드를 슬립 모드로 전환하는 단계; 상기 슬립 모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 상기 배터리의 제 2 잔량 값을 측정하는 단계; 상기 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 상기 제 2 동작 모드를 차단 모드로 전환하는 단계; 상기 배터리를 전기적으로 분리하는 단계;를 포함하고, 상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 작을 수 있다.
또한, 제 3 측면은, 제 2 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 개시는 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 배터리의 과방전을 차단하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템을 상세히 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 슬립모드를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제 2 동작모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 차단모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6는 일 실시 예에 따른 슬립모드 및 차단모드로 전환하는 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 슬립모드 및 차단모드로 전환하는 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 차단모드에서 스위치를 구현하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 일조량 변화 또는 기상 변화를 기초로 슬립모드 또는 차단모드를 해제하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 태양광 연계 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 시스템의 일 예일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템은 태양광 전원(10), 인버터(20), 배터리 팩(30) 및 부하(LOAD, 50)을 포함할 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 태양광 발전 시스템에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 태양광 발전 시스템은 전력망(GRID, 40)을 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시 예에 따른 태양광 전원(10)은 태양광 전지셀이 모인 복수의 태양광 전지모듈(photovoltaic module)로 구성될 수 있으며, P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양광 전지가 빛으로 전기를 일으킨다. 구체적으로 태양광 전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생된 전하들이 각각 P극과 N극으로 이동하는데 이 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차가 발생하게 되며, 이때 태양광 전지에 부하(LOAD)가 연결되면 전류가 흐르게 된다. 여기서, 태양광 전지셀은 전기를 일으키는 최소단위를 의미하며, 태양광 전지셀이 모여 전지 모듈을 이루게 되며, 전지 모듈은 또 다시 직/병렬로 연결된 어레이를 형성하여 태양광 전원(10)을 구성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 인버터(20)는 광전효과에 의해 태양광 전원(10)에서 생성되는 DC(직류)전력을 전력망(40) 또는 부하(50)로 전력을 공급하기 위해서, AC(교류)전력으로 변환 할 수 있다. 여기서 전력망(40)은 태양광 발전 시스템에서 생산된 전력을 송, 배전하기 위한 계통(Grid)을 의미할 수 있다. 한편, 태양광 전원(10)에서 발생시키는 전력의 양은 일출 및 일몰 등의 시간적인 요인이나 기상 등의 외부적인 요인에 의해서 계속 변화하게 된다. 따라서 인버터(20)는 태양광 전원(10)에서 발생한 전압을 제어하여 최대전력을 찾아 전력망(40)에 공급을 한다. 이때, 인버터를 가동시키기 위한 전력이 인버터의 출력전력보다 낮은 경우가 발생하게 된다면, 인버터(20)는 전력망(40)의 전력을 역으로 소비할 수도 있다. 물론, 이 경우 인버터는 전력망(40)으로 유입되는 전력을 차단하여 전력이 역전되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 상술한 인버터(20)의 동작이 보다 효율적으로 이루어 지도록 태양광 전원(10)로부터 최대전력을 추출할 수 있도록 하는 여러 가지 최적화(optimizer) 제어방법이 태양광 발전 시스템에 적용된다.
대표적인 태양광 전원(10)의 최대 전력점 추종(MPP:Maximum Power Point)방식으로는, PO(Perturbation and Observation)방법, IC(Incremental Conductance) 제어 방법 및 CV(Constant Voltage) 제어 방법 등이 있다. 여기서, PO 방법은 주기적으로 태양광 전원(10)의 전압과 전류를 측정하여 전력을 계산한 후 전력 값을 이용하여 MPP를 추적하는 방법이다. IC 제어 방법은 태양광 전원(10)에서 발생하는 전압과 전류를 측정하여 어레이의 단자전압 동작점의 변화에 대한 전력의 변화율이 '0'이 되도록 제어하는 방법이다. CV 제어방법은 태양광 전원(10)을 이루는 어레이의 동작전압이나 전력에 상관 없이 일정한 기준전압(ref V)으로 제어하는 방법이다. 각 최적화(optimizer) 제어방법에 따라 태양광 전원(10)에서 인버터로 입력되는 전원소스가 전압 소스 또는 전류 소스로 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따른 부하(50)는 실 생활에서 사용하는 전기형태를 이용하는 제품을 의미할 수 있다. 예컨대, 인버터(20)는 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 원하는 전압과 주파수의 AC전력을 얻어, 일반 가정의 가전제품 또는 산업 시설의 기계제품들에 전기를 공급할 수 있다.
또한, 태양광 발전의 경우 태양광이 존재하지 않은 밤 시간이나 기상의 변화로 인해 충분한 발전이 이루어 지지 않는, 전력 생산의 공백기가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, 이러한 단점을 보완하고자 태양광 발전 시스템에는 필수적으로 배터리를 달아 안정적인 전력 공급이 가능하도록 한다.
일 실시 예에 따른 배터리 팩(30)은 팩은 DC-DC 컨버터, 배터리, 배터리 매니지먼트 시스템(BMS) 및 배터리 제어 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배터리는 리튬이온전지 또는 니켈수소전지로 구성될 수 있으나, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 충전을 통해 반영구적으로 사용 가능한 전지를 의미 할 수 있다.
DC-DC 컨버터는 태양광 전원(10)을 통해 생산된 DC 전력이 배터리에 적절한 DC 전력으로 변환되도록 할 수 있는 장치로, 일반적으로 DC 전력을 AC 전력으로 변환한 뒤 다시 AC전력을 DC 전력으로 역변환 하는 방식으로 전력을 변환한다.
배터리 매니지먼트 시스템(BMS)은 배터리를 구성하고 있는 셀(cell)의 오사용 방지(protection)기능과 단위전지 간의 균등화(balancing), 충전 잔량 측정(SOC : State of Chare), 온도유지관리 또는 시스템모니터링 기능을 제공할 수 있다. 따라서, 셀의 상태를 측정하는 센서와 센서의 측정값을 수신하여 응용제품의 제어시스템에 전달하는 기능을 바탕으로, 시스템의 온도 및 충전상태 등이 설정된 값을 초과하면 이상신호를 발생시키고 셀 간의 전력회로를 차단, 개방하는 회로를 구축하고 제어할 수 있다.
한편, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 디스플레이 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자는 디스플레이 장치를 통해서 태양광 패널의 전력 수급 상태, 역결선 여부, 슬립모드 동작 여부 또는 배터리의 충전상태(State Of Charge) 등을 확인 할 수 있다. 한편, 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 등일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치는 구현 형태에 따라 2개 이상의 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이의 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
또한, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 상호 통신을 수행할 수 있다. 예컨대 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 와이파이 칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 등을 포함할 수 있다. 물론, 인버터(20) 및 배터리 팩(30)은 와이파이 칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 등을 이용하여 각종 외부기기와 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 칩, 블루투스 칩은 각각 Wi-Fi 방식, 블루투스 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선 통신 칩은 IEEE, 지그비, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행할 수 있다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작할 수 있다.
한편, 태양광 발전 시스템의 경우 상술한 배터리 팩(30)을 이용하여 태양광 연계 에너지 저장 시스템을 구축할 수 있는데, 여기에 포함된 배터리의 경우, 태양광 발전 환경 및 전기 소모에 따라 과방전이 발생하게 되면 회복 불가능한 손상을 입는 경우가 발생 한다.
따라서, 일 실시예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서는 배터리의 과 방전을 막기 위해, 배터리의 잔량 값(SOC:State Of Charge)이 제 1 값 이하인 경우 일부 기능을 비활성화 하여 배터리 전력 소모를 최소화 하는 슬립모드로 전환하고, 배터리의 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 배터리를 물리적으로 분리하여 배터리가 과방전 되는 것을 방지할 수 있다.
이하 에서는, 배터리의 과방전을 방지하는 태양광 연계 에너지 저장 시스템을 상세히 설명한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템을 상세히 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템은 태양광 전원(10), 인버터(20) 및 배터리 팩(30)을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(30)은 DC-DC 컨버터(100), BMS(150) 및 배터리(160)를 포함할 수 있으며, DC-DC 컨버터(100)는 입력부(110), 출력부(120), 프로세서(130) 및 차단기(140)를 포함할 수 있다. 다만 이는 하나의 실시 예이고, DC-DC 컨버터(100)는 BMS(150)까지 그 구성 요소로 포함할 수 있다.
구체적으로, 입력부(110)는 태양광 전원(10)으로부터 전원을 입력 받는다.
출력부(120)는 입력부(110)의 전원을 변환하여 배터리(160)에 공급한다. 예컨대, 입력부(110)로 입력된 DC 전력을 임시로 AC로 변환한 뒤 다시 원하는 전압의 DC 전력으로 변환하여 배터리(160)로 출력할 수 있다. 물론, 배터리(160)의 전원이 인버터(20)로 공급되는 경우에는 입력부(110)와 출력부(120)과 서로 반대 기능을 수행할 수도 있다.
프로세서(130)는 배터리의 상태에 따라 동작 모드를 결정할 수 있다. 여기서, 동작 모드는 제 1 동작 모드, 슬립모드, 제 2 동작모드 및 차단 모드를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 팩(30)은 정상 동작시에는 배터리 팩의 모든 기능을 사용하여 전원을 인버터(20)에 공급하거나 태양광 전원(10)으로부터 입력되는 전원으로 충전되는 제 1 동작 모드로 작동된다. 그러나, 유럽 등의 겨울, 밤, 기상악화 등과 같이 태양광 전원(10)으로부터 충전은 없는 상태에서 배터리의 잔량 값이(SOC) 제 1 값 이하로 떨어지는 경우, 배터리의 계속적인 소모를 막기 위해 프로세서(130)는 배터리(160)가 슬립모드로 전환하도록 제어한다.
예를 들면, 프로세서(130)는 제 1 동작 모드에서 배터리(160)의 제 1 잔량 값을 측정하고, 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우 제 1 동작모드를 슬립모드로 전환할 수 있다. 여기서 제 1 잔량 값은 제 1 동작모드에서 측정된 값을 의미하며, 제 1 값은 BMS를 통해 얻어진 배터리의 충전 잔량이 5% 미만인 것을 의미할 수 있다. 또한, 여기서 슬립모드는 제 1 동작 모드에서 활성화되는 복수개의 기능 중 인버터와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화 하여 전력 소모를 감소시키는 모드일 수 있다.
프로세서(130)는 슬립모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 배터리의 제 2 값을 측정하고, 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 제 2 동작 모드를 차단모드로 전환할 수 있다. 여기서, 제 2 잔량 값은 제 2 동작모드에서 측정된 값을 의미하며, 제 2 값은 제 1 값보다 적다. 또한, 제 2 동작모드는 ADC(Analog-Digital converter) 센싱기능, PWM(Pulse width modulation)기능 및 프로텍션(Protection 기능 중 적어도 하나를 비활성화 하는 모드이다.
예컨대, 제 2 값은 BMS를 통해 얻어진 배터리의 충전 잔량이 0% 이하인 것을 의미할 수 있다. 여기서 제 2 값은, 설계시에 배터리의 완전 방전을 방지하도록 실제 3%정도 잔량이 남았을 때 0%로 사용자에게 표시하도록 한 점을 고려한 것이다.
또한, 프로세서(130)는 제 2동작 모드에서 배터리(160)의 제 2 잔량 값이 제 2 값보다 크고 제 1 값 이하인 경우 슬립모드로 전환 할 수 있다. 예컨대, DC-DC 컨버터(100)는 제 2 동작모드에서 BMS를 통해 얻어진 배터리 충전 잔량에 기초해서 계속해서 슬립모드를 유지할지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 제 1 모드에서 배터리의 제 1 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 차단모드로 전환 할 수 있다. 예컨대, DC-DC 컨버터(100)는 제 1 모드에서 슬립모드를 생략하고 바로 차단모드로 전환 될 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 제 2 동작 모드에서 배터리의 제 2 잔량 값이 제 1 값보다 큰 경우 제 1 동작모드로 전환 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 배터리(160)가 충전이 가능한 상태로 판단하고, 제 1 동작모드로 전환하여 배터리(160)에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 DC-DC 컨버터(100)가 슬립 모드 또는 차단 모드로 동작되는 중에 인버터와의 통신을 통해 태양광 연계 에너지 저장 시스템이 배터리 충전 가능한 상태로 판단되는 경우, 제 1 동작모드로 전환하여 배터리에 전력을 공급할 수 있다.
예컨대, DC-DC 컨버터(100)는 슬립모드에서도 인버터(20)와의 통신을 유지하므로, 프로세서(130)는 태양광 전원(10)으로부터 기 설정 된 양 이상의 전력이 공급되면, 현재 상태를 배터리의 충전이 가능한 상태로 결정할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 차단모드로 동작 중에 현재 상태가 배터리 충전가능한 상태인 경우, 차단기(140)의 상태를 연결 상태로 전환하여 배터리(160)에 전력을 공급할 수 있다.
한편, 상술한 예시에서, 제 1 값 및 제 2 값은 제 2 값이 제 1 값보다 작은 범위내에서 슬립모드 및 차단모드로 진행하기 위해 설계자가 제안할 수 있는 값을 예시한 것이며, 상술한 값으로 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따른 프로세서(130)는 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또한, 프로세서(130)가 DC-DC 컨버터(100)에 포함되는 것은 하나의 실시예이고, DC-DC 컨버터(100) 외부에 설치될 수도 있다.
일 실시예에 따른 차단기(140)는 슬립모드 상태에서 측정된 배터리(160)의 잔량 값이 기 설정된 값 이하인 경우 배터리(160)를 물리적으로 분리하여 배터리(160)의 과방전을 차단할 수 있다. 예컨대, 배터리(160)는 슬립모드로 전환되더라도 필수적으로 동작하는 일 부 기능(인버터 통신기능 등)을 위해 전력이 계속 소모될 수 있다. 따라서, 프로세서(130)는 계속적인 배터리 소모로 인한 배터리 과방전을 막기위해 BMS로부터 수신한 충전 잔량이 0% 미만으로 판단되는 경우, 차단기(140)를 동작하여 배터리가 더 이상 소모되지 않을 수 있다. 여기서 판단의 기준이 되는 값인 잔량 값 0%는 사용자에게 표시되는 배터리의 잔량을 의미할 수 있으나, 실제 배터리는 3% 잔량이 있는 상태를 의미할 수 있다. 즉, 설계단계에서 부터 배터리가 과방전 되는 것을 막기 위한 최소한의 배터리의 잔량 값에 도달하면, 사용자 에게는 충전 잔량 0%로 표시하도록 할 수 있다.
차단기(140)는 배터리를 물리적 또는 전기적으로 차단하기 위해 CB(circuit breaker) 형태로 구현된다. 예컨대, 스위치 형태로 구현될 수 있으며, 급격한 전류 변화로 인한 회로의 손상을 막기 위해 2단의 스위치로 구현되거나 배터리(160)로부터 방전되는 전력만을 차단할 수 있도록 FET으로 구현 될 수도 있다.
이하, 도 3 내지 도 9을 참조하여 일 실시예에 따른 태양광 연계 에너지 저장 시스템용 DC-DC 컨버터의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 슬립모드를 설명하기 위한 도이다.
일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터는 PCB 전원(300)을 포함할 수 있다. 여기서 PCB(Printed Circuit Board)는 회로부품들에 대한 설계를 기반으로 하나의 절연기판 위에 도체 회로를 형성해 놓은 기판을 의미할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)의 각 구성(component)들은 PCB를 기반으로 회로가 설계되고 각 회로별로 전원이 입력될 수 있도록 PCB 전원(300)을 구성할 수 있다. 예를 들면, PCB 전원(300)은 프로세서 전원(310), 통신회로 전원(320), BMS 전원(330) 및 기타 주변회로 전원(340)을 포함할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따라 DC-DC 컨버터(100)가 슬립모드로 전환될 경우, 배터리(160) 소모를 최소화 하기 위해 PCB 전원(300) 중에서 일부 기능에 대한 전원이 차단될 수 있다. 예컨대, 상대적으로 배터리 소모가 많은 BMS 전원(330) 및 주변회로 전원(340)의 전원은 차단하고, DC-DC 컨버터(100) 제어를 위한 프로세서 전원(310) 및 인버터(20) 등과의 통신을 유지하기 위한 통신회로 전원(320)만을 유지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 프로세서 전원(310)의 입력에 따라 동작하는 프로세서(130)의 일부 기능을 종료(Off)하여 추가적인 전력 손실을 막을 수 있다. 예컨대, 슬립모드에서는 인버터와의 통신기능 및 Clock count 기능을 제외한 나머지 기능(ADC 센싱 기능, PWM기능 및 Protection 기능) 중 적어도 하나 이상을 비활성화 할 수 있다. 여기서, 인버터와의 통신기능은 추후에 태양광 전원이 전력을 생산 가능한 상태가 되는 경우, DC-DC 컨버터(100)와 통신하여 슬립모드에서 깨어나 제 1 동작 모드로 전환하기 위해 유지되는 것이다. 또한, Clock count 기능은 DC-DC 컨버터(100)가 슬립모드에서도 기 설정된 시간이 경과하는 경우를 판단하여 제 2 동작모드로 일시적으로 동작할 수 있도록 하기 위해 활성화 상태가 유지될 수 있다.
한편, 상술하듯이 슬립모드 동작 중에는 BMS 전원(330)이 꺼져 있기 때문에, DC-DC 컨버터(100)는 배터리의 잔량 값 정보를 알 수 없다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 DC-DC 컨버터(100)는 기 설정 된 시간 간격마다 잔량 값을 체크를 위해 일시적으로 BMS 전원만을 켜(ON) 제 2 동작모드로 전환 할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제 2 동작모드를 설명하기 위한 블록도이다.
일 실시예에 따른 제 2 동작모드에서 DC-DC 컨버터(100)는 일시적으로 BMS 전원(330)을 연결하여 BMS(150) 정보를 수신할 수 있다. 이때, 인버터와 통신을 하기위한 통신 회로(141)에 연결되는 통신 회로 전원(320)은 여전히 닫힘(Close) 상태가 유지되고, 주변회로(142)에 연결되는 주변회로 전원(340)은 여전히 열림(Open) 상태가 유지되어 소모되는 전력이 최소화 될 수 있다. 또한, 제 1 동작 모드와 달리, 제 2 동작모드에서는 ADC(analog-digital converter) 센싱 기능, PWM(pulse width modulation) 기능 및 프로텍션(protection) 기능 중 적어도 하나가 비활성화 되어 전력소모가 최소화 될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 차단모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, DC-DC 컨버터(100)는 일정 주기로 BMS의 CAN 통신(510)을 이용하여 충전 잔량 값을 확인할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(100)와 배터리(160) 사이에는 전력소모를 물리적으로 또는 전기적으로 차단 가능한 차단기(140)가 배치될 수 있다. 따라서, DC-DC 컨버터(100)는 배터리(160)의 충전 잔량값에 기초하여, 차단기를 동작 시킴으로 태양광 연계 에너지 저장 시스템으로 인한 전력소모를 원천적으로 차단 하여 배터리의 과방전을 보호할 수 있다.
여기서, 차단기(140)는 배터리를 물리적으로 차단하기 위해 CB(circuit breaker) 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 스위치 형태로 구현될 수 있으며, 급격한 전류 변화로 인한 회로의 손상을 막기 위해 2단의 스위치로 구현되거나 배터리로부터 방전되는 전력만을 차단할 수 있도록 FET으로 구현 될 수도 있다. 차단기(140)가 2단의 스위치로 구현되는 원리는 도 8에 관한 설명에서 상세히 후술한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 슬립모드 및 차단모드로 전환하는 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, DC-DC 컨버터(100)는 배터리 잔량 값(SOC) 레벨을 체크(Check)하여 잔량 값(SOC) 레벨에 따라 제1 동작 모드, 제 2 동작모드, 슬립모드, 차단모드 중 하나의 모드로 동작 할 수 있다.
단계 S610에서, DC-DC 컨버터는 배터리의 전력 소모를 제한하지 않고 전원을 주변 회로 등으로 공급하거나 태양광 전원을 배터리로 충전하는 제 1 동작 모드로 작동한다. 제 1 동작모드에서는 배터리의 전원은 상시 BMS 연결되어 배터리의 잔량 값(SOC) 레벨을 수시로 확인 가능할 수 있다. 제 1 동작 모드는 통상적인 정상 동작을 수행하는 모드를 나타낼 수 있다.
단계 S620에서, DC-DC 컨버터(100)는 잔량 값(SOC) 레벨을 체크하여, 잔량 값(SOC) 레벨이 제 1 값보다 작다면 단계 S630으로 진행하여 슬립모드로 전환한다. 제 1 값은 미리 결정되어 있을 수 있으며, 예를 들면, 제 1 값은 5%일 수 있다. 일 실시예에 따라 DC-DC 컨버터(100)가 슬립모드로 전환될 경우, 배터리(160) 소모를 최소화 하기 위해 PCB 전원(300) 중에서 일부 기능에 대한 전원이 차단될 수 있다. 예컨대, 상대적으로 배터리 소모가 많은 BMS 전원(330) 및 주변회로 전원(340)이 차단되고, DC-DC 컨버터(100) 제어를 위한 프로세서 전원(310) 및 인버터(20) 등과의 통신을 유지하기 위한 통신회로 전원(320)만이 유지될 수 있다. 이 경우, 통신을 위해 필요한 전력만을 소비하기 때문에 소모되는 전력량이 제 1 동작 모드보다 적을 수 있다. 그러나, 통신을 위한 전력 소모가 발생하기 때문에, 슬립모드에서 충분히 긴 시간 동작하는 경우, 배터리의 과방전이 발생할 수 있다.
단계 S620에서, 잔량 값(SOC) 레벨이 제 1 값 보다 크다면, DC-DC 컨버터는 단계 S610으로 회귀하여 계속해서 제 1 동작모드를 유지할 수 있다.
한편, 단계 S640에서, DC-DC 컨버터는 슬립모드 상태에서 기 설정된 시간(예컨대, 6시간)이 경과하면 일시적으로 단계 S650으로 진행하여 제 2 동작모드로 전환하고, 단계 S660으로 진행하여 잔량 값(SOC)레벨을 다시 체크한다. 슬립모드 상태에서는 전력 소모를 최소화 하기 위해 BMS(Battery Management System)이 비활성화 되기 때문에, 제 2 동작모드에서 SOC레벨을 체크하기위해 일시적으로 BMS 기능만을 활성화 시킬 수 있다.
만약, 이때 측정되는 잔량 값(SOC)레벨의 값이 제 2 값보다 작다면, DC-DC 컨버터는 단계 S670으로 진행하여 차단모드로 전환된다. 또한, 만약 잔량 값(SOC)레벨이 제 2 값 보다는 크면 단계 S630으로 진행하여, DC-DC 컨버터(100)는 슬립모드로 전환할 수 있다. 이 때 통상적으로 잔량 값(SOC)레벨은 제 1 값 보다는 작지만 제 2 값 보다는 클 수 있다. 도 6에 도시되지는 않았지만, 만약 잔량 값(SOC)레벨이 제 1 값보다 큰 경우, DC-DC 컨버터(100)는 단계 S610으로 진행하여 제 1 동작 모드로 동작할 수 있다.
여기서 제 2 값은 제 1 값보다 작은 값을 가진다. 예컨대, 제 2 값은 BMS를 통해 얻어진 배터리의 충전 잔량이 0% 이하인 것을 의미할 수 있다. 여기서 제 2 값은, 설계시에 배터리의 완전 방전을 방지하기 위해 실제 3%정도 잔량이 남았을 때 0%로 사용자에게 표시할 수 있으며, 0%로 사용자에게 표시될 때의 잔량 값(SOC)레벨이 제 2 값을 나타낼 수 있다.
한편, 도 6에서는 슬립모드 및 차단모드를 순차적으로 진행하는 것으로 설명하였지만, 이러한 구성에 꼭 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 7은 다른 실시 예에 따른 슬립모드 및 차단모드로 전환하는 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7에서 단계 S710 내지 S770은 도 6의 S610 내지 S670에 각각 대응하므로 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 대해서 상술한다.
단계 710에서, DC-DC 컨버터(100)는 제 1 동작모드로 작동한다.
단계 S720에서, DC-DC 컨버터(100)는 잔량 값(SOC) 레벨을 체크하여, 잔량 값(SOC) 레벨이 제 1 값보다 작다면 슬립모드(S730)로 전환하되, 만약 제 2 값보다도 작다면, 바로 차단모드(S670)으로 전환할 수 있다.
단계 S740에서, DC-DC 컨버터(100)는 슬립모드 상태에서 기 설정된 시간(예컨대, 6시간)이 경과하면 일시적으로 단계 S650으로 진행하여 제 2 동작모드로 전환하고, 단계 S760으로 진행하여 잔량 값(SOC)레벨을 다시 체크한다. 슬립모드 상태에서는 전력 소모를 최소화 하기 위해 BMS(Battery Management System)가 비활성화 되기 때문에, 제 2 동작모드에서 잔량 값(SOC)레벨을 체크(check)하기위해 일시적으로 BMS 기능만을 활성화 시킬 수 있다.
만약, 이때 측정되는 잔량 값(SOC)레벨의 값이 제 2 값보다 작다면, DC-DC 컨버터는 단계 S770으로 진행하여 차단모드로 전환된다. 또한, 만약 잔량 값(SOC)레벨이 제 1 값 보다는 작지만 제 2 값 보다는 크다면 다시 슬립모드로 전환될 수 있다. 나아가, SOC레벨이 제 1 값보다 크다면 제 1 동작모드(S710)로 전환될 수도 있다.
일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 단계 S760에서 잔량 값(SOC)레벨을 체크한 결과, 잔량 값(SOC)레벨이 제 2 값보다 작으면 차단 모드, 제 1 값보다는 작고 제 2 값보다 크거나 같으면 슬립모드, 제 1 값보다 크거나 같으면 제 1 동작모드로 동작할 수 있다.
또는, 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 단계 S760에서 잔량 값(SOC)레벨을 체크한 결과, 잔량 값(SOC)레벨이 제 2 값보다 작으면 차단 모드, 제 2 값보다 크거나 같으면 슬립모드로 동작할 수 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터(100)는 슬립모드에서 잔량 값(SOC)레벨을 체크하여, 잔량 값(SOC)레벨이 충분히 높으면(예: 잔량 값(SOC)레벨이 제 1 값보다 크거나 같은 경우) 제 1 동작모드로 동작할 수 있다.
한편, 차단모드(S770)에서는 DC-DC 컨버터(100)에 입력되는 모든 전압이 물리적으로 차단되는 경우, DC-DC 컨버터는 더 이상 동작을 할 수 없어 차단모드에서 제 1 동작 모드 또는 슬립모드로 전환되지 않을 수 있다.
하지만, 차단모드(S770)에서도 DC-DC 컨버터(100)의 Clock count기능을 유지하여, 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터는 기 설정된 시간 간격으로 배터리 잔량 값을 측정하여(S780) 슬립 모드로 재진입 하거나, 또는 온도 변화 등으로 충전 잔량 값이 변하는 경우 슬립모드로 재진입 하도록 설계될 수 있다.
또는, 태양광 전원으로부터 기 설정된 양 이상의 전력이 입력되는 경우, 입력되는 전원에 따라 DC-DC 컨버터가 자동으로 배터리의 충전이 가능한 상태로 결정하고, 차단모드를 벗어나 다시 차단기를 닫힘(Close) 상태로 전환하여 배터리에 전력을 공급할 수 있다. 예컨대, DC-DC 컨버터가 자동으로 배터리의 충전이 가능한 상태로 결정되면 다시 슬립모드(S730) 또는 제 1 동작모드(S710)로 전환되도록 설계될 수 있다.
나아가, DC-DC 컨버터(100)는 슬립모드 또는 차단모드로 동작하는 중에도, 인버터와 통신을 통해 현재 상태가 배터리의 충전이 가능한 상태인지 판단하고, 가능한 상태인 경우 제 1 동작모드로 바로 전환할 수도 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 차단모드에서 스위치(800)를 구현하는 일 예를 나타내는 도면이다. 스위치(800)는 차단기(140)에 포함될 수 있으며, 또는 스위치(800)는 차단기(140)와 배터리(160) 사이를 연결하기 위해 이용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 스위치(800)는 제 1 스위치(121) 및 제 1 스위치(121)와 직렬로 연결된 저항(123)을 포함하는 제 1 라인, 제 1 라인과 병렬로 연결되고 제 2 스위치(122)를 포함하는 제 2 라인을 포함 할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 스위치(800)를 2단으로 구성하면, 스위치(800) 내부의 소자(예: 제 1 스위치(121) 및 제 2 스위치(122))가 높은 전류로 손상되지 않도록 하는 구조를 구비할 수 있으며, 제 1 스위치(121) 및 제 2 스위치(122) 각각은 배터리로 충전되는 전류를 막지 않도록 하나의 FET로 구현될 수 있다.
다른 예로, 각 스위치(121, 122)는 배터리로부터 방전되는 전류를 통과시킬 수 있도록 두 개의 FET로 구현될 수 있다. 두 개의 FET로 각 스위치(121, 122)가 구현되는 경우, 각각의 FET의 다이오드 방향은 서로 반대방향으로 위치할 수 있다.
이러한, 스위치(800)의 동작은 실시 예에 따른 프로세서(130)에 의해 제어 될 수 있으며, 배터리가 차단모드로 진입하여 과 방전되지 않도록 할 수 있다. 또한, 차단모드에서도, 태양광 전원(10)에서 전원이 입력된다면, 자동적으로 스위치가 닫혀(Close) 슬립모드로 진행될 수 있도록 설계될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 일조량 변화 또는 는 기상 변화를 기초로 차단모드를 해제하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 단계 S910에서 SOC 레벨을 기초로 차단기가 동작하여 태양광 발전 시스템이 전력 차단 모드로 진입할 수 있다.
단계 S920에서, 태양광 발전 시스템은 기상변화 및 일조량 변화에 따른 전력 생산량을 기상청 데이터 또는 태양광 패널에서 수집한 데이터를 기반으로 예측할 수 있다. 예를 들어, 현재 시간이 오전 7시이고 계절 및 날씨를 고려했을 때 태양광 패널에서 전력을 생산할 것이라고 예측된다면 단계 S930으로 진입하여 슬립모드로 전환한다.
하지만 여전히 태양광 량이 부족하여 전력 생산이 예측되지 않을 때 는 전력 차단 모드를 유지하고 기 설정 시간 주기로 전력 생산이 예측되는지를 판단할 수 있다. 물론, 태양광 발전 시스템은 잔량 값(SOC) 레벨이 기 설정 값 이상 높아진다면 슬립모드도 해제되도록 배터리 팩의 DC-DC 컨버터를 제어할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터 제어방법을 설명하는 순서도이다. 도 10을 참조하면, DC-DC 컨버터 제어방법은 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(100)가 시계열적으로 처리하는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(100)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 10에 도시된 방법에도 적용됨을 알 수 있다
단계 S1010에서, DC-DC 컨버터는 제 1 동작 모드에서 배터리의 제 1 잔량 값을 결정한다. 여기서, 제 1 동작 모드는 배터리의 충방전이 가능한 일반적인 동작모드를 의미하며, 제 1 값은 BMS를 통해 얻어진 배터리의 충전 잔량이 5% 미만인 것을 의미할 수 있다.
단계 S1020에서, DC-DC 컨버터는 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우, 제 1 동작 모드를 슬립 모드로 전환한다. 여기서 슬립모드는 제 1 동작 모드에서 활성화되는 복수개의 기능 중 인버터와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화 하여 전력 소모를 감소시키는 모드일 수 있다.
단계 S1030에서, DC-DC 컨버터는 슬립 모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 배터리의 제 2 잔량 값을 측정한다. 여기서, 제 2 잔량 값은 제 2 동작모드에서 측정된 값을 의미하며, 제 2 값은 제 1 값보다 적다. 또한, 제 2 동작모드는 슬립모드와 마찬가지로 ADC(Analog-Digital converter) 센싱기능, PWM(Pulse width modulation)기능 및 프로텍션(Protection 기능 중 적어도 하나를 비활성화는 대신 BMS를 활성화 하여 배터리 잔량 값을 측정할 수 있는 모드를 의미할 수 있다.
또한, 제 2 값은 BMS를 통해 얻어진 배터리의 충전 잔량이 0% 이하인 것을 의미할 수 있다. 여기서 제 2 값은, 설계시에 배터리의 완전 방전을 방지하도록 실제 3%정도 잔량이 남았을 때 0%로 사용자에게 표시된 값을 의미할 수 있다.
단계 S1040에서, DC-DC 컨버터는 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 상기 제 2 동작 모드를 차단 모드로 전환한다.
단계 S1050에서, DC-DC 컨버터는 배터리를 전기적으로 분리한다. 따라서, 배터리의 과방전으로 인한 손상을 최소화 할 수 있다. 한편, DC-DC 컨버터는 차단모드로 진입하더라도, 기 설정 조건을 만족하면 다시 슬립모드 또는 제 1 동작 모드로 전환되도록 설계될 수 있다. 기 설정 조건은 간단하게는 일정 시간 간격일 수 있고, 나아가서는 태양광 전원을 통해 전원이 입력되는 것을 감지하거나 또는 예측하도록 설계되는 것일 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 태양광 전원 20: 인버터
30: 배터리 팩 40: 전력망(Grid)
50: 부하(Load)
100: DC-DC 컨버터 110: 입력부
120: 출력부 130: 프로세서
140: 차단기 150: BMS
160: 배터리
300: PCB 전원 310: 프로세서 전원
320: 통신회로 전원 330: BMS전원
340: 주변회로 전원

Claims (12)

  1. 전원을 입력받는 입력부;
    상기 입력부의 전원을 변환하여 배터리에 공급하는 출력부;
    상기 배터리의 상태에 따라 모드를 결정하는 프로세서; 및
    상기 모드에 따라 상기 배터리와 전기적으로 연결 또는 분리하는 차단기;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    제 1 동작 모드에서 상기 배터리의 제 1 잔량 값을 측정하고,
    상기 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우 상기 제 1 동작 모드를 슬립 모드로 전환하고,
    상기 슬립 모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 상기 배터리의 제 2 잔량 값을 측정하고,
    상기 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 상기 제 2 동작 모드를 차단 모드로 전환하고,
    상기 차단기는 상기 프로세서의 상기 차단 모드시 상기 배터리를 상기 출력부와 전기적으로 분리하고,
    상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 작은 DC-DC 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 2 잔량 값이 상기 제 2 값보다 크고 상기 제 1 값 이하인 경우 상기 슬립 모드로 전환하는 DC-DC 컨버터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 1 잔량 값이 상기 제 2 값 이하인 경우 상기 차단 모드로 전환하는 DC-DC 컨버터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드에서 상기 배터리의 상기 제 2 잔량 값이 상기 제 1 값보다 큰 경우 상기 제 1 동작 모드로 전환하는 DC-DC 컨버터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬립 모드는
    상기 제 1 동작 모드에서 활성화되는 복수개의 기능 중 인버터와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화하여 전력 소모를 감소시키는 모드인 DC-DC 컨버터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 배터리가 상기 슬립 모드 또는 차단 모드로 동작되는 중에 상기 인버터와의 통신을 통해 현재 상태가 상기 배터리의 충전이 가능한 상태인 경우, 상기 제 1 동작 모드로 전환하여 상기 배터리에 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 태양광 전원으로부터 기 설정된 양 이상의 전력이 공급되는 경우 상기 현재 상태를 상기 배터리의 충전이 가능한 상태로 결정하는 DC-DC 컨버터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 차단 모드로 동작 중에 상기 현재 상태가 상기 배터리의 충전이 가능한 상태인 경우 차단 상태인 상기 차단기의 상태를 연결 상태로 전환하여, 상기 배터리에 전력을 공급하는 DC-DC 컨버터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 슬립 모드에서 기 설정된 시간 간격에 따라 제 2 동작 모드로 전환하는 DC-DC 컨버터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 값은
    디스플레이 되는 상기 배터리의 잔량 값이 0일 때의 상기 배터리의 잔량 값인 DC-DC 컨버터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드는
    ADC(analog-digital converter) 센싱 기능, PWM(pulse width modulation) 기능 및 프로텍션(protection) 기능 중 적어도 하나를 비활성화 하는 모드인 DC-DC 컨버터.
  12. 제 1 동작 모드에서 배터리의 제 1 잔량 값을 결정하는 단계;
    상기 제 1 잔량 값이 제 1 값 이하인 경우, 상기 제 1 동작 모드를 슬립 모드로 전환하는 단계;
    상기 슬립 모드에서 제 2 동작 모드로 전환하여 상기 배터리의 제 2 잔량 값을 측정하는 단계;
    상기 제 2 잔량 값이 제 2 값 이하인 경우 상기 제 2 동작 모드를 차단 모드로 전환하는 단계;
    상기 배터리를 전기적으로 분리하는 단계;를 포함하고,
    상기 제 2 값은 상기 제 1 값보다 작은 DC-DC 컨버터 제어 방법.
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