KR20200101261A - 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치 - Google Patents

태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치 Download PDF

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Abstract

태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치를 제공한다. 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전기, 및 상기 전력을 충전하거나 방전하는 배터리부를 포함하되, 상기 배터리부는, 직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성하는 복수의 배터리와, 상기 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리의 연결 또는 분리를 수행하는 선로 스위칭부, 및 상기 복수의 배터리 중 선택된 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하는 보조 전력 스위칭부를 포함한다.

Description

태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치{Energy storage device using solar cell generated power}
본 발명은 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀 밸런싱으로 배터리 효율을 향상시키면서 전력을 저장하고 제공하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치에 관한 것이다.
태양광 발전 장치를 설계함에 있어서 태양광에 의한 발전량, 저장 용량 및 전력 사용량을 고려하여야 한다. 이와 같은 고려 요소들은 어느 지역에서나 일정할 수는 없고, 이에 태양광 발전 장치는 설치 지역에 따라 그 설계가 달라지게 된다.
우리나라의 경우는 일조량이 작아서 부조일에 대한 대비를 하기 위해 배터리 용량을 상대적으로 높게 설정해야 한다. 특히, 동절기에는 낮보다 밤이 길기 때문에 상대적으로 발전량은 적고 사용량은 많아 이를 감안한 태양광 발전 장치의 설계가 필수적이다.
전력 사용량이 많을 경우 태양광 발전량 및 배터리의 용량을 상대적으로 높게 설계해야 하는데 이 경우 배터리 비용을 고려하지 않을 수 없다. 더불어, 배터리의 용량을 키우기 위해 병렬 수를 무한정 늘리는 것은 배터리의 셀 밸런스(cell balance)가 틀어지게 되는 요인이 되기도 한다.
이에, 배터리의 용량과 무관하게 부하에 전력을 공급하는 배터리의 셀 밸런스가 유지되도록 하는 발명의 등장이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 일 면(aspect)은 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전기, 및 상기 전력을 충전하거나 방전하는 배터리부를 포함하되, 상기 배터리부는, 직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성하는 복수의 배터리, 상기 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리의 연결 또는 분리를 수행하는 선로 스위칭부, 및 상기 복수의 배터리 중 선택된 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하는 보조 전력 스위칭부를 포함한다.
상기 선로 스위칭부는 분리 대상 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에서 분리하면서 상기 분리 대상 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지한다.
상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 선로 스위칭부를 제어하여 상기 복수의 배터리 중 선택된 배터리를 분리하고, 선택된 복수의 배터리를 직렬 연결하는 배터리 제어부를 더 포함한다.
상기 복수의 배터리는 비상 시에 사용 가능한 적어도 하나의 보조 배터리를 포함하고,
상기 배터리 제어부는, 상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 없는 경우 상기 보조 배터리를 제외한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어하고, 상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 있는 경우 상기 오동작하는 배터리를 분리하고, 상기 보조 배터리를 포함한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어한다.
상기 보조 전력 스위칭부는 상기 오동작하는 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하고, 상기 배터리 제어부는 상기 오동작하는 배터리가 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 경우 상기 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 사전에 설정된 기준 개수를 비교하여 정상 동작으로 회복된 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에 연결시키거나 보조 배터리로 운용 전환한다.
상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 배터리부에서 방전된 전력을 사용하는 부하, 및 상기 부하의 전력 사용을 제어하기 위하여 상기 배터리 제어부를 제어하는 주 제어부를 더 포함하되, 상기 배터리 제어부는 상기 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수 및 상기 직렬 연결 그룹에 의하여 출력되는 전압 중 적어도 하나를 포함하는 직렬 연결 정보를 상기 주 제어부로 전달하고, 상기 주 제어부는 상기 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량과 상기 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량이 균형을 이루도록 상기 배터리 제어부를 제어한다.
상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 복수의 배터리 각각에 연결되어 대응하는 배터리의 전력을 방전시키는 방전 저항, 및 상기 방전 저항의 회로를 개폐하는 방전 스위치를 더 포함한다.
상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 배터리부의 충전 또는 방전을 위한 선로를 개폐하는 충방전 스위치와 상기 충방전 스위치를 제어하는 배터리 제어부, 및 상기 태양광 발전기에 의하여 생산된 전력 또는 상기 배터리부에서 방전된 전력으로 동작하여 상기 배터리 제어부를 제어하는 주 제어부를 더 포함한다.
상기 주 제어부는, 상기 태양광 발전기에 의한 전력 생산이 중단된 상태에서 상기 배터리부의 배터리가 기준치 이하로 방전된 경우 상기 충방전 스위치가 개방되도록 상기 배터리 제어부를 제어하고, 상기 충방전 스위치가 개방된 이후에 상기 태양광 발전기에 의하여 전력이 생산되는 경우 상기 충방전 스위치가 닫히도록 상기 배터리 제어부를 제어한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리부에 충전 요소 및 방전 요소가 연결된 것을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 배터리부로 충전 요소에 의한 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 배터리부에서 방전 요소로 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치(10)는 타이머(100), 강수 감지부(200), 저장부(300), 주 제어부(400), 배터리 제어부(500), 태양광 발전기(600), 배터리부(700) 및 부하(800)를 포함하여 구성된다.
타이머(100)는 현재 시간을 제공할 수도 있다. 이를 위하여, 타이머(100)는 내장된 시계를 이용하거나 무선파에 포함된 신호를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 타이머(100)는 GPS(Global Positioning System) 신호 또는 FM(Frequency Modulation) 주파수를 따라 전파되는 무선 신호에서 현재 시간을 추출하여 제공할 수 있다. 이를 위하여, 타이머(100)는 GPS 신호 또는 FM 신호를 수신하는 신호 수신 수단(미도시)을 구비할 수 있다.
강수 감지부(200)는 낙하하는 빗물 또는 눈이 녹은 물을 감지하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 강수 감지부(200)는 강수를 수용하는 수용 공간(미도시) 및 수용 공간에 수용된 물에 의해 전기적으로 연결되는 2개의 전극을 포함하여 구성될 수 있다.
주 제어부(400)는 타이머(100)에 의해 확인된 현재 시간 및 강수 감지부(200)에 의하여 감지된 강수 여부에 따라 부하(800)의 전력 사용을 제어하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 본 발명에서 부하(800)는 램프를 포함할 수 있는데, 주 제어부(400)는 현재 시간 및 강수 여부에 따라 램프의 점등, 소등 및 디밍을 제어할 수 있다. 구체적으로, 주 제어부(400)는 특정 시간에 램프가 점등되고, 다른 시간에 램프가 소등되도록 할 수 있으며, 시간대별 램프의 밝기를 조절할 수도 있다.
본 발명의 부하(800)가 램프인 경우 본 발명의 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 태양광 발전 전력으로 램프를 점등시키는 가로등일 수 있다. 이 때, 램프는 색 온도가 조절되는 것일 수 있다. 예를 들어, 램프는 상대적으로 높은 색 온도(이하, 제1 색 온도라 한다)로 빛을 발산하거나, 제1 색 온도보다 낮은 색 온도(이하, 제2 색 온도라 한다)로 빛을 발산할 수 있다.
주 제어부(400)는 강수 여부에 따라 램프의 색 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 강수가 없는 경우 주 제어부(400)는 제1 색 온도로 빛이 발산되도록 램프를 제어하고, 강수가 있는 경우 주 제어부(400)는 제2 색 온도로 빛이 발산되도록 램프를 제어할 수 있다. 강수가 있는 경우 제1 색 온도에서는 램프에서 지면까지 빛이 올바르게 전달되지 못할 수 있는데, 제2 색 온도로 빛이 발산됨에 따라 램프에서 지면까지 빛이 올바르게 전달될 수 있다.
저장부(300)는 제어 시간 정보를 저장하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이, 주 제어부(400)는 현재 시간을 참조하여 부하(800)의 전력 사용을 제어할 수 있는데, 주 제어부(400)는 제어 시간 정보에 명시된 시간에 맞게 부하(800)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우 제어 시간 정보는 램프의 점등 시각, 소등 시각, 디밍 시각 및 디밍 정도 중 적어도 하나를 포함한다.
점등 시각은 점등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 점등 시각이 오후 6시로 설정되어 있는 경우 오후 6시에 램프로 전력이 공급되고, 이에 따라 램프가 점등될 수 있다.
소등 시각은 소등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 소등 시각이 오전 7시로 설정되어 있는 경우 오전 7시에 램프로의 전력 공급이 중단되고, 이에 따라 램프가 소등될 수 있다.
디밍 시각은 디밍이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 디밍 시각이 오전 6시로 설정되어 있는 경우 오전 6시에 램프로의 전력이 공급되면서 전력량이 조절되고, 이에 따라 램프가 디밍될 수 있다.
디밍 정도는 램프의 최대 밝기에 대한 밝기 정도를 의미하는 것으로서, 예를 들어 디밍 정도는 최대 밝기의 50%로 설정될 수 있다. 이와 같이 50%의 전력이 공급되는 경우 램프는 최대 밝기의 50%의 밝기로 빛을 발산하게 된다.
또한, 주 제어부(400)는 배터리부(700)의 배터리(711~717)(도 2 참조)로부터 얻은 정보에 따라 배터리(711~717)에 대한 정상 동작 여부를 판별하고, 오동작 배터리에 대한 제어와 배터리 상태를 감안한 별도의 연산으로 부하(800)의 전력 사용 등을 제어할 수 있다.
주 제어부(400)는 배터리 제어부(500)를 제어함으로써 부하(800)의 동작을 제어할 수 있다.
배터리 제어부(500)는 배터리부(700)를 제어하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 배터리 제어부(500)는 배터리부(700)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 배터리부(700)에 구비된 배터리가 충전되거나 방전될 수 있다. 주 제어부(400)에 의한 부하(800)의 전력 사용 제어는 배터리 제어부(500)에 의한 배터리부(700)의 제어에 의하여 수행될 수 있다. 배터리 제어부(500)는 주 제어부(400)의 제어 명령에 따라 부하(800)로 적절한 전력이 공급되도록 배터리부(700)를 제어하여 부하(800)의 전력 사용을 구현할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부(500)는 주 제어부(400)의 제어 명령에 따라 램프로 적절한 전력이 공급되도록 배터리부(700)를 제어하여 램프의 점등, 소등 및 디밍을 구현할 수 있다.
태양광 발전기(600)는 태양광을 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 이를 위하여, 태양광 발전기(600)는 솔라셀(solar cell)을 포함하여 구성될 수 있다.
배터리부(700)는 전력을 충전하거나 방전하는 역할을 수행한다. 배터리부(700)는 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 복수의 배터리는 직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성할 수 있다. 본 발명에서 배터리는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 인산철 전지일 수 있다.
배터리에 충전된 전력은 부하(800)의 전력 사용에 이용될 수 있다. 또한, 배터리에 충전된 전력은 주 제어부(400) 및 배터리 제어부(500)의 동작에 이용될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 배터리부(700)에 포함된 일부 배터리의 충전에 이용될 수도 있다.
부하(800)는 배터리부(700)에서 방전된 전력을 사용하여 고유한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 부하(800)가 히터인 경우 부하(800)는 공급된 전력으로 열을 발생시킬 수 있고, 부하(800)가 모터인 경우 부하(800)는 공급된 전력으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 부하(800)는 램프를 포함할 수 있는데, 이하 부하(800)가 램프인 것을 위주로 설명하기로 한다.
램프는 배터리부(700)에서 방전된 전력으로 빛을 발산하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 램프는 LED(Light Emitting Diode)등 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)등일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리부(700)는 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 복수의 배터리에서 출력된 전력이 램프를 점등시키는데 이용될 수 있다. 한편, 복수의 배터리는 직렬로 연결되어 전력을 출력하는데, 일부 배터리가 올바르게 동작하지 않는 경우 나머지 배터리까지 최대 성능으로 동작하지 못할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 각각의 출력 전압이 상이한 경우 최대 성능으로 전력이 출력되지 못하는 것이다. 성능 향상을 위하여, 배터리부(700)는 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 배터리부(700)의 각 배터리의 충전 상태를 감지하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.
또한, 방전 동작 시 배터리부(700)는 복수의 배터리 중 선택된 배터리의 전력이 출력되도록 할 수 있다. 즉, 배터리부(700)는 올바르게 동작하는 배터리만으로 그룹을 형성하여 전력을 출력하는 것이다. 이하, 배터리부(700)의 세부 구성 및 동작에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리부(700)는 배터리(711~717), 상태 감지부(720), 방전부(730), 선로 스위칭부(740), 보조 전력 스위칭부(750), 충방전 스위치(760), 충방전 단자(770) 및 보조 전력 단자(780)를 포함하여 구성된다.
배터리(711~717)는 전력을 충전하거나 방전할 수 있다. 배터리(711~717)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 배터리(711~717)는 직렬로 연결될 수 있다.
상태 감지부(720)는 복수의 배터리(711~717) 각각의 충전 상태 및 방전 상태를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 상태 감지부(720)는 복수의 상태 감지 센서(721~727)를 포함할 수 있고, 복수의 상태 감지 센서(721~727) 각각은 대응하는 배터리에 연결될 수 있다.
방전부(730)는 배터리(711~717)의 전력을 강제로 방전시키는 역할을 수행한다. 방전부(730)는 방전 스위치(731a~737a) 및 방전 저항(731b~737b)을 포함하여 구성된다. 방전 스위치(731a~737a) 및 방전 저항(731b~737b)은 각 배터리(711~717)에 연결될 수 있다. 방전 저항(731b~737b)은 대응하는 배터리의 전력을 방전시키는 역할을 수행한다. 배터리에서 출력된 전력이 방전 저항(731b~737b)에서 소모되는 것이다. 방전 스위치(731a~737a)는 방전 저항(731b~737b)의 회로를 개폐하는 역할을 수행한다. 방전 스위치(731a~737a)에 의하여 배터리와 방전 저항(731b~737b) 간의 회로가 구성되거나 해제될 수 있다.
선로 스위칭부(740)는 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리(711~717)의 연결 또는 분리를 수행하는 역할을 수행한다. 선로 스위칭부(740)는 선로 스위치(741~747)를 포함하여 구성된다. 선로 스위치(741~747)는 각 배터리(711~717)에 연결될 수 있다. 선로 스위치(741~747)의 동작에 의하여 대응하는 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결되거나 직렬 연결 그룹에서 분리될 수 있다.
선로 스위칭부(740)는 분리 대상 배터리를 직렬 연결 그룹에서 분리하면서 분리 대상 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지할 수 있다. 분리 대상 배터리가 분리되더라도 나머지 배터리는 직렬 연결을 유지하여 충전 또는 방전을 지속할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 선로 스위칭부(740)를 제어하여 선택된 배터리가 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 나머지 배터리가 직렬 연결을 유지하도록 할 수 있다.
보조 전력 스위칭부(750)는 복수의 배터리(711~717) 중 선택된 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성할 수 있다. 후술하는 바와 같이 오동작하는 배터리는 직렬 연결 그룹에서 분리될 수 있다. 보조 전력 스위칭부(750)는 오동작하여 그룹에서 분리된 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성할 수 있다. 보조 전력 스위칭부(750)는 보조 전력 스위치(751~757)를 포함하여 구성된다. 보조 전력 스위치(751~757)는 각 배터리(711~717)에 연결될 수 있다. 보조 전력 스위치(751~757)의 동작에 의하여 대응하는 배터리로 보조 전력이 공급되거나 중단될 수 있다.
충방전 스위치(760)는 배터리부(700)의 충전 또는 방전을 위한 선로를 개폐하는 역할을 수행한다. 충방전 스위치(760)가 닫힘에 따라 태양광 발전기(600)에 의하여 생산된 전력이 배터리부(700)로 입력되어 배터리부(700)가 충전하거나, 배터리부(700)의 전력이 외부로 출력될 수 있다. 충방전 스위치(760)가 열림에 따라 배터리부(700)로 전력이 입력되거나 배터리부(700)에서 전력이 출력되는 것이 차단될 수 있다. 충방전 스위치(760)는 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 개폐될 수 있다.
충방전 단자(770)는 배터리부(700)로 충전 전력을 공급하는 충전 요소에 연결되거나 배터리부(700)의 전력을 공급받는 방전 요소에 연결될 수 있다. 보조 전력 단자(780)는 배터리부(700)로 보조 전력을 공급하는 보조 전력 요소에 연결될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리부에 충전 요소, 방전 요소 및 보조 전력 요소가 연결된 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리부(700)는 충전 요소, 방전 요소 및 보조 전력 요소에 연결될 수 있다.
본 발명에서 충전 요소는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)(610)을 포함하고, 방전 요소 및 보조 전력 요소는 컨버터(910, 920, 930)를 포함할 수 있다.
MPPT(610)는 부하 특성에 따른 전력 효율을 향상시키는 역할을 수행한다. MPPT(610)는 태양광 발전기(600)에 연결되어 전압 및 전류의 비율을 조절하여 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
컨버터(910, 920, 930)는 배터리부(700)에서 출력된 전력을 직류 변환하는 역할을 수행한다. 구체적으로서, 컨버터(910, 920, 930)는 전력을 직류-직류 변환할 수 있다. 컨버터(910, 920, 930)는 제1 컨버터(910), 제2 컨버터(920) 및 제3 컨버터(930)를 포함할 수 있다.
제1 컨버터(910)는 램프로 입력되는 전력을 램프에 맞는 전압으로 변환할 수 있다. 램프의 디밍은 제1 컨버터(910)의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의하여 수행될 수 있다. 제2 컨버터(920)는 주 제어부(400)로 입력되는 전력을 주 제어부(400)에 맞는 전압으로 변환할 수 있다. 제3 컨버터(930)는 배터리부(700)로 입력되는 전력을 변환할 수 있다. 특히, 제3 컨버터(930)는 정전압(CV; Constant Voltage)을 배터리부(700)로 공급할 수 있다.
제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 배터리부(700)로부터 전력을 공급받거나 MPPT(610)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 시 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 MPPT(610)로부터 전력을 공급받고, 배터리 방전 시 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 배터리부(700)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이에, 부하(800) 및 주 제어부(400)는 태양광 발전기(600)에 의하여 생산된 전력 또는 배터리부(700)에서 방전된 전력으로 동작할 수 있다. 제3 컨버터(930)는 배터리부(700)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 제3 컨버터(930)는 배터리부(700)의 방전 동작 중에 전력을 공급받을 수 있다.
태양광 발전기(600)에 의한 전력 생산이 중단된 상태에서 배터리부(700)의 배터리(711~717)가 기준치 이하로 방전되는 경우 주 제어부(400)는 충방전 스위치(760)가 개방되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 지나치게 방전된 배터리(711~717)는 손상될 수 있는데, 주 제어부(400)는 이러한 배터리(711~717)의 손상이 방지되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.
충방전 스위치(760)가 개방되고, 태양광 발전기(600)의 전력 생산이 중단된 경우 제2 컨버터(920)는 어디에서도 전력을 공급받지 못하게 된다. 이에, 주 제어부(400)로 입력되는 전력이 차단되고, 주 제어부(400)의 동작이 중지될 수 있다.
한편, 충방전 스위치(760)가 개방된 이후에 태양광 발전기(600)에 의하여 전력이 생산되는 경우 제2 컨버터(920)는 태양광 발전기(600)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이에, 제2 컨버터(920)는 전력을 변환하여 주 제어부(400)로 공급하고, 주 제어부(400)는 동작을 재개할 수 있다. 동작을 재개한 주 제어부(400)는 충방전 스위치(760)가 닫히도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 태양광 발전기(600)의 전력은 MPPT(610)를 거쳐 배터리부(700)로 유입되고, 배터리(711~717)는 충전을 수행하게 된다.
이하, 도 4 내지 도 7을 통하여 배터리부(700)의 동작에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 배터리부로 충전 요소에 의한 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이고, 도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 배터리부에서 방전 요소로 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리부(700)는 MPPT(610)로부터 공급되는 전력으로 충전할 수 있다.
MPPT(610)는 태양광 발전기(600)에서 생산된 전력을 입력 받고, 이의 전압 및 전류를 조절하여 출력할 수 있다. MPPT(610)에서 출력되는 전력은 배터리부(700)로 공급되어 배터리부(700)에 구비된 모든 배터리(711~717)로 전달될 수 있다. 이를 위하여, 각 배터리(711~717)의 직렬 연결이 유지될 수 있다.
MPPT(610)의 전력은 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)로 공급될 수도 있다. 제1 컨버터(910)는 선택적으로 동작하여 램프를 점등시키거나 소등시키거나 디밍시킬 수 있다. 제2 컨버터(920)는 지속적으로 동작하여 주 제어부(400)로 전력을 공급할 수 있다.
배터리(711~717)가 충전되는 도중에 각 배터리의 상태 감지 센서(721~727)는 대응하는 배터리의 충전 상태를 감지할 수 있다. 상태 감지 센서(721~727)의 감지 결과는 배터리 제어부(500)로 전달되고, 배터리 제어부(500)는 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 다른 배터리에 비하여 과충전된 배터리는 자체 방전을 수행할 수 있다.
도 5는 제3 배터리(713)가 다른 배터리에 비하여 과충전되어 자체 방전하는 것을 도시하고 있다. 예를 들어, 제3 배터리(713)가 만충전된 상태에서도 나머지 배터리가 만충전되지 않은 경우 제3 배터리(713)는 과충전된 것으로 간주될 수 있다. 이러한 경우 배터리 제어부(500)는 제3 배터리(713)에 대한 자체 방전을 수행할 수 있다.
자체 방전을 위하여 제3 배터리(713)는 충전되는 배터리의 직렬 연결 그룹에서 분리될 수 있다. 제3 배터리(713)의 분리를 위하여 제3 배터리(713)의 선로 스위치(743)는 제2 배터리(712)에 연결된 전력 공급 선로와 제3 배터리(713) 간의 연결을 해제할 수 있다. 이 때, 선로 스위치(743)는 전력 공급 선로를 이후에 연결된 배터리, 즉 제4 배터리(714)의 전력 공급 선로에 연결할 수 있다. 이에 따라, 제3 배터리(713)를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결이 그대로 유지되면서 충전이 지속적으로 수행될 수 있다.
자체 방전을 위하여 제3 배터리(713)의 방전 스위치(733a)가 닫힐 수 있다. 이에, 제3 배터리(713)와 방전 저항(733b)의 회로가 구성되면서 자체 방전이 수행될 수 있다. 제3 배터리(713)의 방전은 다른 배터리와의 충전량이 균일해질 때까지 수행될 수 있다.
*제3 배터리(713)의 충전량이 다른 배터리의 충전량이 균일해진 경우 배터리 제어부(500)는 직렬 연결 그룹에 제3 배터리(713)를 연결시킬 수 있다. 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 선로 스위치(743)는 제2 배터리(712)에 연결된 전력 공급 선로와 제3 배터리(713) 간의 연결을 수행하고, 방전 스위치(733a)는 개방될 수 있다. 이에, 제3 배터리(713)는 방전을 중단하고 다른 배터리와 함께 직렬 연결되어 MPPT(610)로부터 공급된 전력으로 충전을 수행할 수 있다.
도 5에 도시된 셀 밸런싱 동작은 모든 배터리가 만충전될 때까지 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 배터리부(700)는 방전하여 전력을 제1 컨버터(910), 제2 컨버터(920) 및 제3 컨버터(930)에 공급할 수 있다.
제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 공급된 전력을 변환하여 램프, 주 제어부(400) 및 배터리부(700)에 각각 공급할 수 있다. 한편, 도 6은 보조 전력 스위칭부(750)의 모든 보조 전력 스위치(751~757)가 개방됨에 따라 실질적으로 배터리부(700)로 전력이 공급되지 않는 것을 도시하고 있다.
배터리부(700)에 구비된 복수의 배터리는 비상 시에 사용 가능한 적어도 하나의 보조 배터리를 포함할 수 있다. 본 발명에서 보조 배터리는 평소에는 사용되지 않고, 직렬 연결 그룹에서 분리된 상태를 유지하다가 비상 시에 직렬 연결 그룹에 참여하는 배터리를 나타낸다.
도 6은 제7 배터리(717)가 보조 배터리로 이용되고 있는 것을 도시하고 있다. 제1 내지 제6 배터리(711~716)는 직렬로 연결된 상태를 유지하여 방전할 수 있다. 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 제1 내지 제6 배터리(711~716)의 직렬 연결 그룹에서 방전된 전력을 공급받게 된다. 이 때, 제7 배터리(717)는 제1 내지 제6 배터리(711~716)의 그룹에서 분리될 수 있다. 이를 위하여 제7 배터리(717)의 선로 스위치(747)는 제6 배터리(716)에 연결된 전력 공급 선로와 제7 배터리(717) 간의 연결을 해제할 수 있다.
복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 없는 경우, 배터리 제어부(500)는 도 6에 도시된 바와 같이 보조 배터리를 제외한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 선로 스위칭부(740)를 제어할 수 있다. 본 발명에서 배터리의 오동작은 다른 배터리의 전압 출력에 대비한 비정상적인 전압 출력을 포함한다. 예를 들어, 다른 배터리가 3.6V의 전압을 출력하고 오동작의 판단 대상인 배터리가 3.2V의 전압을 출력하는 경우 해당 배터리는 오동작하는 것으로 간주될 수 있다. 또는, 본 발명에서 배터리의 오동작은 전체 배터리의 평균 전압 출력에 대비한 비정상적인 전압 출력일 수 있다. 전체 배터리의 평균 전압에 비하여 일정 크기 이상의 전압 강하를 보이는 경우 이는 오동작의 판단 대상인 배터리가 오동작하는 것으로 간주될 수 있다.
한편, 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 있는 경우, 배터리 제어부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 오동작하는 배터리를 분리하고, 보조 배터리를 포함한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 선로 스위칭부(740)를 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 오동작하는 제2 배터리(712)는 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.
배터리 제어부(500)는 지속적으로 각 배터리의 방전 상태를 확인할 수 있다. 배터리의 방전 상태는 상태 감지부(720)에 의하여 수행될 수 있다. 각 상태 감지 센서(721~727)는 대응하는 배터리의 전압을 감지하여 배터리 제어부(500)로 전달할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 전달된 각 배터리의 전압을 참조하여 해당 배터리의 오동작 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 제2 배터리(712)가 오동작하고 있는 것을 도시하고 있다. 제2 배터리(712)가 오동작함에 따라 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712)를 직렬 연결 그룹에서 분리할 수 있다. 제2 배터리(712)의 분리를 위하여 제2 배터리(712)의 선로 스위치(742)는 제1 배터리(711)에 연결된 전력 공급 선로와 제2 배터리(712) 간의 연결을 해제할 수 있다.
또한, 배터리 제어부(500)는 제7 배터리(717)를 직렬 연결 그룹에 연결할 수 있다. 제7 배터리(717)의 연결을 위하여 제7 배터리(717)의 선로 스위치(747)는 제6 배터리(716)에 연결된 전력 공급 선로와 제7 배터리(717)를 연결할 수 있다.
또한, 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712)로 보조 전력이 공급되도록 보조 전력 스위칭부(750)를 제어할 수 있다. 보조 전력 스위칭부(750)는 오동작하는 제2 배터리(712)로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제2 보조 전력 스위치(752)가 닫히는 것이다. 제2 배터리(712)는 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복될 수 있다. 제2 배터리(712)의 정상 동작 회복 여부는 제2 배터리(712)에 연결된 상태 감지 센서(722)에 의하여 감지된 전압을 통해 확인될 수 있다.
배터리 제어부(500)는 오동작하는 제2 배터리(712)가 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 경우 정상 동작으로 회복된 제2 배터리(712)를 보조 배터리로 운용 전환할 수 있다. 즉, 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712)를 제외한 나머지 배터리만으로 직렬 연결 그룹을 구성하여 전력이 출력되도록 하는 것이다. 그리하여, 차후에 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리 중 오동작하는 배터리가 발생하는 경우 해당 배터리를 직렬 연결 그룹에서 분리하고 보조 배터리인 제2 배터리(712)를 직렬 연결 그룹에 포함시킬 수 있다.
이와 같이 오동작하는 배터리를 정상 동작으로 회복시켜 보조 배터리로 전환하여 운용함에 따라 전체적인 배터리부(700)의 성능이 향상되고, 수명이 증가하게 된다.
도 8을 참조하면, 오동작하는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)는 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.
도 8은 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)가 오동작하고 있는 것을 도시하고 있다. 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)가 오동작함에 따라 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)를 직렬 연결 그룹에서 분리하고, 보조 배터리인 제7 배터리(717)을 직렬 연결 그룹에 연결할 수 있다.
또한, 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)로 보조 전력이 공급되도록 보조 전력 스위칭부(750)를 제어할 수 있다. 보조 전력 스위칭부(750)는 오동작하는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성할 수 있다. 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)는 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복될 수 있다.
주 제어부(400)는 사전에 설정된 개수의 배터리가 직렬 연결 그룹에 포함되어 있을 때를 기준으로 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 이하, 사전에 설정된 배터리의 개수를 기준 개수라 하고, 기준 개수의 배터리로 구성된 직렬 연결 그룹을 기준 직렬 연결 그룹이라 한다.
기준 직렬 연결 그룹은 일정 크기의 전압을 출력하는 것으로 기대될 수 있다. 한편, 기준 개수보다 적은 개수의 배터리로 직렬 연결 그룹이 구성된 경우 기준 직렬 연결 그룹에 비하여 낮은 전압이 출력될 수 있다.
주 제어부(400)는 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량과 현재의 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량이 균형을 이루도록, 예를 들어 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우를 예를 들어 설명하면, 주 제어부(400)는 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 밝기와 현재의 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 밝기가 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.
배터리 제어부(500)는 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수 및 직렬 연결 그룹에 의하여 출력되는 전압 중 적어도 하나를 포함하는 직렬 연결 정보를 주 제어부(400)로 전달할 수 있다. 주 제어부(400)는 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량과 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량이 균형을 이루도록, 예를 들어 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우를 예를 들어 설명하면, 주 제어부(400)는 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 출력과 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 출력이 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.
도 8은 5개의 배터리로 직렬 연결 그룹이 구성된 것을 도시하고 있다. 6개의 배터리로 기준 직렬 연결 그룹이 구성된다고 할 때, 도 8의 직렬 연결 그룹은 기준 직렬 연결 그룹에 비하여 낮은 전압을 출력하게 된다.
배터리 제어부(500)와 주 제어부(400) 간의 직렬 연결 정보 교환 및 주 제어부(400)에 의한 제어에 의하여 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 무관하게 기준 직렬 연결 그룹에 의한 부하(800)의 전력 사용 예를 들어, 램프의 출력이 가능하게 된다.
배터리 제어부(500)는 오동작하는 배터리가 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 경우 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 사전에 설정된 기준 개수를 비교하여 정상 동작으로 회복된 배터리를 직렬 연결 그룹에 연결시키거나 보조 배터리로 운용 전환할 수 있다. 도 8을 참조하여 설명하면, 배터리 제어부(500)는 오동작하는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)가 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 경우 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 기준 개수를 비교하여 정상 동작으로 회복된 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713) 중 적어도 하나를 직렬 연결 그룹에 연결시키거나 보조 배터리로 운용 전환할 수 있다.
배터리 제어부(500)는 현재의 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수가 기준 개수보다 적은 경우 정상 동작으로 회복된 배터리를 직렬 연결 그룹에 포함시킬 수 있다. 이를 위하여, 현재의 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수가 기준 개수보다 적은 경우 배터리 제어부(500)는 지속적으로 정상 동작으로 회복되는 배터리의 존재 여부를 감시할 수 있다.
도 8에서 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713) 중 우선적으로 정상 동작으로 회복된 배터리를 직렬 연결 그룹에 포함시킬 수 있다. 이러한 경우 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수는 기준 개수인 6개가 된다. 이어서 나머지 배터리가 정상 동작으로 회복된 경우 배터리 제어부(500)는 해당 배터리를 보조 배터리로서 운용 전환할 수 있다.
이상은 7개의 배터리가 배터리부(700)에 구비된 것을 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 배터리부(700)에 구비되는 배터리의 수는 활용 환경에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 또한, 이상은 하나의 보조 배터리가 배터리부(700)에 구비된 것을 설명하였으나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 2개 이상의 보조 배터리가 배터리부(700)에 구비될 수 있다. 보조 배터리가 복수 개인 경우 오동작하는 배터리의 수에 따라 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다. 예를 들어, 오동작하는 배터리가 1개인 경우 1개의 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결되고, 오동작하는 배터리가 2개인 경우 2개의 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치
100: 타이머 200: 강수 감지부
300: 저장부 400: 주 제어부
500: 배터리 제어부 600: 태양광 발전기
610: MPPT 700: 배터리부
711~717: 배터리 720: 상태 감지부
721~727: 상태 감지 센서 730: 방전부
731a~737a: 방전 스위치 731b~737b: 방전 저항
740: 선로 스위칭부 741~747: 선로 스위치
750: 보조 전력 스위칭부 751~757: 보조 전력 스위치
760: 충방전 스위치 770: 충방전 단자
780: 보조 전력 단자 800: 부하
910, 920, 930: 컨버터

Claims (6)

  1. 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전기;
    상기 전력을 충전하거나 방전하는 배터리부;
    상기 배터리부에서 방전된 전력을 사용하는 부하;
    상기 배터리부의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 제어부; 및
    상기 배터리 제어부의 동작을 제어하는 주 제어부를 포함하되,
    상기 배터리부는,
    직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성하는 복수의 배터리;
    상기 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리의 연결 또는 분리를 수행하는 선로 스위칭부; 및
    상기 복수의 배터리 중 사전에 설정된 기준 전압에 비하여 일정 크기 이상의 전압 출력의 차이를 나타내는 오동작 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하는 보조 전력 스위칭부를 포함하되,
    상기 선로 스위칭부는 상기 오동작 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에서 분리하면서 상기 복수의 배터리 중 상기 오동작 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지하고,
    상기 보조 전력 스위칭부는 상기 직렬 연결 그룹에서 분리된 상기 오동작 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하고,
    상기 배터리 제어부는 상기 선로 스위칭부를 제어하여 상기 오동작 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에서 분리하고, 상기 복수의 배터리 중 상기 오동작 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지하도록 하고, 상기 직렬 연결 그룹에서 분리된 이후에 상기 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 상기 오동작 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에 포함시키고,
    상기 주 제어부는 상기 배터리 제어부로부터 전달받은 상기 복수의 배터리의 동작 상태를 참조하여 전력 공급량에 따라 상기 부하의 전력 사용을 제어하고, 상기 오동작 배터리에 대한 상기 직렬 연결 그룹에서의 분리, 보조 전력 공급 및 정상 동작으로의 회복 이후 상기 직렬 연결 그룹으로의 포함이 수행되도록 상기 배터리 제어부를 제어하고,
    상기 배터리 제어부는 상기 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수 및 상기 직렬 연결 그룹에 의하여 출력되는 전압 중 적어도 하나를 포함하는 직렬 연결 정보를 상기 주 제어부로 전달하고,
    상기 주 제어부는 상기 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량과 상기 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량이 균형을 이루도록 상기 배터리 제어부를 제어하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리는 비상 시에 사용 가능한 적어도 하나의 보조 배터리를 포함하고,
    상기 배터리 제어부는,
    상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 상기 오동작 배터리가 없는 경우 상기 보조 배터리를 제외한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어하고,
    상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 상기 오동작 배터리가 있는 경우 상기 오동작 배터리를 분리하고, 상기 보조 배터리를 포함한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 보조 전력 스위칭부는 상기 오동작 배터리로 보조 전력이 공급되도록 경로를 형성하고,
    상기 배터리 제어부는 상기 오동작 배터리가 보조 전력을 공급받음에 따라 정상 동작으로 회복된 경우 상기 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 사전에 설정된 기준 개수를 비교하여 정상 동작으로 회복된 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에 연결시키거나 보조 배터리로 운용 전환하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 각각에 연결되어 대응하는 배터리의 전력을 방전시키는 방전 저항; 및
    상기 방전 저항의 회로를 개폐하는 방전 스위치를 더 포함하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리부의 충전 또는 방전을 위한 선로를 개폐하는 충방전 스위치를 더 포함하고,
    상기 배터리 제어부는 상기 충방전 스위치를 제어하며,
    상기 주 제어부는 상기 태양광 발전기에 의하여 생산된 전력 또는 상기 배터리부에서 방전된 전력으로 동작하여 상기 배터리 제어부를 제어하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주 제어부는,
    상기 태양광 발전기에 의한 전력 생산이 중단된 상태에서 상기 배터리부에 포함된 상기 복수의 배터리가 기준치 이하로 방전된 경우 상기 충방전 스위치가 개방되도록 상기 배터리 제어부를 제어하고,
    상기 충방전 스위치가 개방된 이후에 상기 태양광 발전기에 의하여 전력이 생산되는 경우 상기 태양광 발전기로부터 공급된 전력으로 재개하여 상기 충방전 스위치가 닫히도록 상기 배터리 제어부를 제어하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치.
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