KR20220121928A - 휴대형 다목적 전력공급장치 - Google Patents

휴대형 다목적 전력공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220121928A
KR20220121928A KR1020210025102A KR20210025102A KR20220121928A KR 20220121928 A KR20220121928 A KR 20220121928A KR 1020210025102 A KR1020210025102 A KR 1020210025102A KR 20210025102 A KR20210025102 A KR 20210025102A KR 20220121928 A KR20220121928 A KR 20220121928A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
fuel
fuel cell
battery
power supply
Prior art date
Application number
KR1020210025102A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102534438B1 (ko
Inventor
성용하
김경태
김유신
Original Assignee
한국자동차연구원
(주)프리모
(주)티디엘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국자동차연구원, (주)프리모, (주)티디엘 filed Critical 한국자동차연구원
Priority to KR1020210025102A priority Critical patent/KR102534438B1/ko
Publication of KR20220121928A publication Critical patent/KR20220121928A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102534438B1 publication Critical patent/KR102534438B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/0494—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04947—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Confectionery (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

휴대형 다목적 전력공급장치가 개시된다. 본 발명의 휴대형 다목적 전력공급장치는 연료를 공급하는 연료 공급부; 상기 연료 공급부로부터 공급된 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지 시스템; 상기 연료전지 시스템에 의해 생산된 전력을 저장하고 전기부하에 공급하는 파워뱅크 시스템; 및 상기 연료전지 시스템과 상기 파워뱅크 시스템을 전기적으로 접속 및 접속 해제시키는 접속 커넥터를 포함하고, 상기 연료전지 시스템은 차량은 설치되고 상기 파워뱅크 시스템은 휴대 가능하도록 상기 차량에 탈부착되는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대형 다목적 전력공급장치{PORTABLE MULTIPURPOSE POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은 휴대형 다목적 전력공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액체상태의 연료를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산하고 생산된 전력을 탈착 가능한 배터리에 충전시켜 전력공급이 필요한 기기나 지역 등에 자유롭게 공급할 수 있도록 한 휴대형 다목적 전력공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 화석에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체에너지로서 수소에너지가 각광받고 있으며 수소에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전 기술이다. 이러한 연료 전지는 작동 온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체 전해질형(SOFC), 고분자 전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다.
이러한 연료전지는 NOx, SOx의 배출량이 획기적으로 줄어들기 때문에 기존의 화석연료를 이용한 발전설비보다 친환경적인 장점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-2044484호(2019.11.07)의 '차량 블랙박스용 보조 배터리 제어시스템'에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 액체상태의 연료를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산하고 생산된 전력을 탈착 가능한 배터리에 충전시켜 전력공급이 필요한 기기나 지역 등에 자유롭게 공급할 수 있도록 한 휴대형 다목적 전력공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 연료를 공급하는 연료 공급부; 상기 연료 공급부로부터 공급된 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지 시스템; 상기 연료전지 시스템에 의해 생산된 전력을 저장하고 전기부하에 공급하는 파워뱅크 시스템; 및 상기 연료전지 시스템과 상기 파워뱅크 시스템을 전기적으로 접속 및 접속 해제시키는 접속 커넥터를 포함하고, 상기 연료전지 시스템은 차량은 설치되고 상기 파워뱅크 시스템은 휴대 가능하도록 상기 차량에 탈부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연료 공급부는 상기 차량에 설치되어 연료 탱크로부터의 연료를 상기 연료전지 시스템에 공급하고, 상기 연료 탱크와 기계적으로 접속 및 접속 해제되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연료전지 시스템은 상기 연료 공급부로부터 공급된 연료의 화학적 반응으로 수소를 제조하는 개질기; 전력 생산을 위한 공기를 공급하는 공기 공급부; 및 상기 개질기와 상기 공기 공급부로부터 수소와 공기를 공급받아 연료전지 스택을 이용하여 전력을 생산하는 전력 생산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 파워뱅크 시스템은 상기 연료전지 시스템으로부터 공급된 전력을 충전 및 관리하는 배터리 모듈; 전기부하에 전기적으로 접속되어 상기 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 전기부하에 공급하는 전력 공급부; 및 상기 배터리 모듈을 제어하여 상기 전력 공급부를 통해 상기 전기부하에 공급하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배터리 모듈은 상기 연료전지 시스템으로부터 공급된 전력을 충전하는 배터리; 및 상기 배터리를 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 상기 배터리의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검출하여 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 전력 제어부는 상기 배터리의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 중 적어도 하나를 상기 차량의 클러스터 또는 사용자의 스마트 단말로 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 전력 공급부는 상기 전기부하의 종류와 전격용량 중 적어도 하나에 따라 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 전력 제어부는 입력부로부터 입력된 제어명령에 따라 상기 전력 공급부 중 어느 하나를 통해 전력을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 전력 공급부는 상기 전기부하와 전기적으로 접속되는 접속 포트; 및 상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 전기부하가 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 액체상태의 연료를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산하고 생산된 전력을 탈착 가능한 배터리에 충전시켜 전력공급이 필요한 기기나 지역 등에 자유롭게 공급할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 차량 내 각종 기기에 전력을 공급하여 차량 편의성을 증대시키고, 이외에도 캠핑과 레저, 다목적 차량, 낙도나 벽지 및 기타용도로의 전력 공급원으로도 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 친환경적이고 고효율인 청정에너지인 수소를 이용하여 연료전지 성장과 국가 온실가스 감축에 기여할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워뱅크 시스템의 블럭 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리부의 블럭 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 시스템의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워뱅크 시스템의 블럭 구성도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리부의 블럭 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치은 연료 공급부(10), 연료전지 시스템(20), 접속 커넥터(30), 파워뱅크 시스템(40) 및 이산화탄소 처리부(50)를 포함한다.
연료 공급부(10)는 차량에 설치되어 전력 생산에 필요한 연료를 연료전지 시스템(20)에 공급한다.
연료 공급부(10)는 일측이 연료전지 시스템(20)에 연결되고 타측이 연료 탱크(미도시)와 연결될 수 있으며, 사용자의 선택에 따라 연료전지 시스템(20)과 연료 탱크를 연결 또는 연결 해제될 수 있다.
연료 탱크는 차량에 설치될 수 있으나, 차량과 별개로 설치될 수 있다. 연료 탱크가 차량과 별개로 설치되는 경우, 연료 공급부(10)는 연료 탱크와 사용자의 선택에 따라 기계적으로 연결될 수 있다.
연료 공급부(10)는 연료 탱크로부터 연료전지 시스템(20)에 공급되는 연료를 단속하거나 또는 연료의 종류나 특성에 따라 화학적 처리를 수행할 수 있다.
연료는 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 연료나 LNG(Liquefied Natural Gas) 연료일 수 있으나, 전력 생산에 사용가능한 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 연료가 LNG 연료일 경우, 연료 공급부(10)는 액체상태의 연료(LNG)를 기화시키고 황 성분을 제거할 수 있다.
연료전지 시스템(20)은 차량에 설치되며, 연료 공급부(10)로부터 공급된 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하고, 생산된 전력을 파워뱅크 시스템(40)에 공급한다.
도 2 를 참조하면, 연료전지 시스템(20)은 개질기(21), 공기 공급부(22) 및 전력 생산부(23)을 포함한다.
개질기(21)는 연료 공급부(10)로부터 공급된 연료를 연료전기 스택의 전력 생산에 필요한 연료로 전환하여 전력 생산부(23)에 공급한다. 즉, 개질기(21)는 연료 공급부(10)로부터 공급된 연료를 열과 촉매를 이용한 화학적 반응으로 수소를 제조하고, 제조된 수소를 전력 생산부(23)에 공급한다.
개질기(21)에서는 개질 과정에서 이산화탄소가 발생되는데, 이산화탄소는 이산화탄소 처리부(50)에 의해 포집 및 관리될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
공기 공급부(22)는 전력 생산에 필요한 공기를 전력 생산부(23)에 공급한다. 공기 공급부(22)로는 공기 공급을 위한 블로워가 채용될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
전력 생산부(23)는 차량 주행시, 예를 들어 시동 온시에 개질기(21)와 공기 공급부(22)로부터 수수와 공기를 각각 공급받아 연료전지 스택을 이용하여 전력을 생산한다.
여기서, 전력 생산부(23)는 연료전지 스택을 이용하여 전력을 생산하기 위해 필요한 장치를 통칭한다. 일 예로, 전력 생산부(23)에는 연료전지 스택, 연료전지 스택이 고온상태를 유지하도록 하는 전기히터, 연료전지 스택에서 발생된 열로 산소를 가열하여 연료전지 스택에 공급하는 촉매 장치 등이 모두 포함될 수 있다.
특히, 연료전지 스택은 각각이 전극과 전해질 및 분리판을 포함하는 다수의 연료전지 셀을 구비하며, 이들 연료전지 셀의 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산한다.
전력 생산부(23)의 연료전지 스택을 기반으로 전력을 생산하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
접속 커넥터(30)는 연료전지 시스템(20)과 파워뱅크 시스템(40)을 전기적으로 접속 및 접속 해제시킨다. 사용자는 접속 커넥터(30)를 통해 연료전지 시스템(20)과 파워뱅크 시스템(40)을 접속시킴으로써, 연료전지 시스템(20)에서 생산된 전력을 파워뱅크 시스템(40)에 충전시킬 수 있다. 또한 사용자는 접속 커넥터(30)를 통해 연료전지 시스템(20)과 파워뱅크 시스템(40)이 접속 해제시킴으로써, 파워뱅크 시스템(40)을 휴대하면서 다양한 전기부하에 전력을 공급할 수 있다.
파워뱅크 시스템(40)은 연료전지 시스템(20)에 의해 생산된 전력을 저장하고 전기부하에 공급한다.
전기부하는 파워뱅크 시스템(40)과 전기적으로 연결되어 파워뱅크 시스템(40)으로부터 공급된 전력을 이용하여 동작할 수 있는 기기이다.
예를 들어, 전기부하에는 차량의 편의성 증대를 위한 기기, 캠핑 및 레저를 위한 기기, 다목적 차량, 및 낙도와 벽지 및 기타용도를 위한 기기 등이 포함될 수 있다.
차량의 편의성 증대를 위한 기기에는 무시동 히터와 에어컨, 공기청정기, 블랙박스, 냉장고, 내비게이션, 및 긴급시동장치 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
캠핑 및 레저를 위한 기기에는 빔 프로젝터, 노트북, 냉난방 제품, 무드등 및 음향장치 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
다목적 차량에는 푸드트럭, 포장마차, 군 작전용 레이더, 골프 카트, 레이싱 카트, 및 응급차 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
낙도와 벽지 및 기타용도를 위한 기기에는 오지마을의 기기, 외부 간판, 행사용품 및 통신장비 등이 포함될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
파워뱅크 시스템(40)은 휴대 가능하도록 차량에 탈부착될 수 있다.
일 예로, 파워뱅크 시스템(40)은 차량에 탑재되는 경우 연료전지 시스템(20)과 전기적으로 접속되어 연료전지 시스템(20)으로부터 공급된 전력을 충전하거나 차량의 편의성 증대를 위한 기기에 전력을 공급할 수 있다. 파워뱅크 시스템(40)은 차량으로부터 분리되는 경우 캠핑 및 레저를 위한 기기, 다목적 차량, 및 낙도와 벽지 및 기타용도를 위한 기기에 전력을 공급할 수 있다.
즉, 사용자는 필요에 따라 파워뱅크 시스템(40)을 휴대하면서 다양한 전기부하에 선택적으로 전력을 공급할 수 있다.
도 3 을 참조하면, 파워뱅크 시스템(40)은 배터리 모듈(40), 전력 공급부(42), 입력부(43), 및 전력 제어부(44)를 포함한다.
배터리 모듈(40)은 연료전지 시스템(20)으로부터 공급된 전력을 충전 및 관리하고, 충전된 전력을 전력 공급부(42)를 통해 전기부하에 공급한다.
배터리 모듈(40)은 배터리(411) 및 BMS(Battery Management System)(412)를 포함한다.
배터리(411)는 연료전지 시스템(20)으로부터 공급된 전력을 저장하고 저장된 전력을 전기부하에 공급한다. 배터리(411)는 에너지 밀도와 출력 밀도가 큰 고전압 배터리일 수 있으며, 안전하고 효율적으로 관리되기 위해 모듈(module)과 팩(pack)이라는 형태로 탑재될 수 있다.
BMS(412)는 배터리(411)의 상태를 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 배터리(412)를 관리한다.
즉, BMS(412)는 배터리(411)의 전류, 전압 및 온도 등을 모니터링하고, 이들 모니터링 정보를 분석하여 배터리(411)의 충방전 상태(State Of Charge; SOC), 전력 상태(State Of Power; SOP) 및 성능 상태(State Of Health; SOH)를 검출한다.
이어, BMS(412)는 검출된 배터리(411)의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태에 따라 배터리(411) 셀의 셀 밸런싱 및 충방전 전력 제한 등을 관리한다.
전력 공급부(42)는 전기부하에 전기적으로 접속되어 배터리 모듈(40)에 충전된 전력을 전기부하에 공급한다.
전력 공급부(42)는 전기부하의 종류와 전격용량 중 적어도 하나에 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 즉, 각각의 전력 공급부(42)는 차량의 편의성 증대를 위한 기기, 캠핑 및 레저를 위한 기기, 다목적 차량, 및 낙도와 벽지 및 기타용도를 위한 기기 등에 전력을 공급한다.
전력 공급부(42)는 전기부하의 정격용량에 따라 서로 다른 전력을 전기부하에 공급할 수 있다.
전력 공급부(42)는 전력 변환부(421) 및 접속포트(422)를 포함한다.
접속포트(422)는 전기부하와 전기적으로 접속된다.
전력 변환부(421)는 배터리(411)로부터 공급된 전력을 전기부하가 필요로 하는 전력으로 변환하여 접속포트(422)를 통해 전기부하에 공급한다. 전력 변환부(421)는 배터리(411)와 직렬 또는 병렬로 연결된 다수의 스위치이거나, 전력 변환 소자일 수 있다.
예를 들어, 전력 변환부(421)는 배터리(411)로부터 공급된 전압을 5V, 12V, 48V, 120V, 및 220V 등으로 변환하거나, 120V 또는 220V 교류 전압으로 변환할 수 있다. 전력 변환부(421)는 각 전압별로 하나가 구비되거나 사용 빈도수에 따라 복수 개가 구비될 수 있다.
전력 공급부(42)와 전력 변환부(421) 및 접속포트(422)의 개수, 및 전력 변환부(421)와 접속포트(422)의 연결 관계는 전기부하의 종류와 정격용량 및 사용 빈도수 등에 다양하게 설정될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
입력부(43)는 복수 개의 전력 공급부(42) 중 적어도 하나를 선택하기 위한 제어명령을 사용자로부터 입력받아 전력 제어부(44)에 입력한다. 즉, 사용자는 다수 개의 전력 공급부(42) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 사용자는 사용하고자 하는 전기부하의 정격용량에 따라, 해당 전기부하에 전력을 공급하는 전력 공급부(42)를 선택하기 위한 제어명령을 입력할 수 있다. 이 경우 해당 전력 공급부(42)는 전력 제어부(44)의 제어신호에 따라 배터리(411)로부터 공급된 전력을 해당 전기부하 동작에 필요한 전력으로 변환하여 공급한다.
전력 제어부(44)는 입력부(43)로부터 입력된 제어명령에 따라 전력 공급부(42) 중 적어도 하나를 제어하여 해당 전기부하에 전력을 공급한다.
또한, 전력 제어부(44)는 BMS(412)로부터 모니터링 정보, 예를 들어 배터리(411)의 전압, 전류 및 온도를 전달받거나, 또는 배터리(411)의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태를 전달받을 수 있다. 전력 제어부(44)는 BMS(412)로부터 전달받은 정보들을 다양한 유무선 통신망을 통해 차량의 클러스터 또는 사용자의 스마트 단말에 전달한다.
이에 따라, 사용자는 차량의 클러스터 또는 스마트 단말을 통해 배터리(411)와 관련된 다양한 정보를 확인할 수 있다.
이산화탄소 처리부(50)는 연료전지 시스템(20)에서 생성된 이산화탄소를 포집하고 포집된 이산화탄소를 다양한 분야에 이용될 수 있도록 안내한다.
이산화탄소 처리부(50)는 휴대 가능하도록 차량에 탈부착될 수 있다. 이산화탄소 처리부(50)는 차량에 탑재되는 경우 연료전지 시스템(20)으로부터 이산화탄소를 포집하고 포집된 이산화탄소의 농도를 감지한다. 이산화탄소 처리부(50)는 차량으로부터 분리되는 경우 이산화탄소를 필요로 하는 다양한 분야에 이용될 수 있다. 이산화탄소는 농업용과 산업용을 포함한 다양한 분야에 이용될 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 4 를 참조하면, 이산화탄소 처리부(50)는 연결부(51), 이산화탄소 포집부(52), 이산화탄소 농도 센서(53), 이산화탄소 제어부(54)를 포함한다.
연결부(51)는 연료전지 시스템(20)의 개질기(21)와 연결되거나 연결 해제될 수 있다. 연결부(51)는 연료전지 시스템(20)의 개질기(21)에서 배출된 수분과 이산화탄소를 이산화탄소 포집부(52)로 전달한다. 이에 따라, 이산화탄소 처리부(50)는 휴대 가능하도록 차량에 탈부착될 수 있게 된다.
이산화탄소 포집부(52)는 연결부(51)로부터 전달받은 수분과 이산화탄소가 전달되면 수분을 제거하여 이산화탄소를 획득하고 이 이산화탄소를 포집한다.
이산화탄소 농도 센서(53)는 이산화탄소 포집부(52)에 포집된 이산화탄소의 농도를 감지한다.
이산화탄소 제어부(54)는 이산화탄소 농도 센서(53)에 의해 감지된 이산화탄소의 농도에 따라 다양한 유무선 통신망을 통해 차량의 클러스터 또는 스마트 단말에 이산화탄소 사용 안내 정보를 전달한다.
이산화탄소 사용 안내 정보는 이산화탄소의 농도가 농업용 또는 공업용으로 충분히 사용될 수 있음을 안내하기 위한 정보이다.
이산화탄소 제어부(54)는 이산화탄소 농도 센서(53)에 의해 감지된 이산화탄소의 농도가 기 설정된 설정값 이상인지에 따라 이산화탄소 사용 안내 정보를 차량의 클러스터 또는 스마트 단말에 전달한다.
설정값은 이산화탄소의 농도가 농업용 또는 공업용으로 사용될 수 있는 정도의 이산화탄소 농도이다.
이산화탄소 제어부(54)는 이산화탄소 농도 센서(53)에 의해 감지된 이산화탄소의 농도가 설정값 이상인지를 판단한다. 판단 결과 이산화탄소의 농도가 설정값 이상이면, 이산화탄소 제어부(54)는 차량의 클러스터 또는 스마트 단말에 이산화탄소 사용 안내 정보를 전달한다.
이 경우, 사용자는 이산화탄소 사용 안내 정보를 확인할 수 있으며, 연결부(51)를 통해 이산화탄소 처리부(50)를 연료전지 시스템(20)과 연결 해제하여 필요한 분야에 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 액체상태의 연료를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산하고 생산된 전력을 탈착 가능한 배터리에 충전시켜 전력공급이 필요한 기기나 지역 등에 자유롭게 공급할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 차량 내 각종 기기에 전력을 공급하여 차량 편의성을 증대시키고, 이외에도 캠핑과 레저, 다목적 차량, 낙도나 벽지 및 기타용도로의 전력 공급원으로도 이용될 수 있다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대형 다목적 전력공급장치는 친환경적이고 고효율인 청정에너지인 수소를 이용하여 연료전지 성장과 국가 온실가스 감축에 기여할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대형/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 연료 공급부 20: 연료전지 시스템
21: 개질기 22: 공기 공급부
23: 전력 생산부 30: 접속 커넥터
40: 파워뱅크 시스템 40: 배터리 모듈
411: 배터리 412: BMS
42: 전력 공급부 421: 전력 변환부
422: 접속포트 43: 입력부
44: 전력 제어부 50: 이산화탄소 처리부
51: 연결부 52: 이산화탄소 포집부
53: 이산화탄소 농도 센서 54: 이산화탄소 제어부

Claims (9)

  1. 연료를 공급하는 연료 공급부;
    상기 연료 공급부로부터 공급된 연료와 공기의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지 시스템;
    상기 연료전지 시스템에 의해 생산된 전력을 저장하고 전기부하에 공급하는 파워뱅크 시스템; 및
    상기 연료전지 시스템과 상기 파워뱅크 시스템을 전기적으로 접속 및 접속 해제시키는 접속 커넥터를 포함하고,
    상기 연료전지 시스템은 차량은 설치되고 상기 파워뱅크 시스템은 휴대 가능하도록 상기 차량에 탈부착되는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 공급부는
    상기 차량에 설치되어 연료 탱크로부터의 연료를 상기 연료전지 시스템에 공급하고, 상기 연료 탱크와 기계적으로 접속 및 접속 해제되는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 시스템은
    상기 연료 공급부로부터 공급된 연료의 화학적 반응으로 수소를 제조하는 개질기;
    전력 생산을 위한 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
    상기 개질기와 상기 공기 공급부로부터 수소와 공기를 공급받아 연료전지 스택을 이용하여 전력을 생산하는 전력 생산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 파워뱅크 시스템은
    상기 연료전지 시스템으로부터 공급된 전력을 충전 및 관리하는 배터리 모듈;
    전기부하에 전기적으로 접속되어 상기 배터리 모듈에 충전된 전력을 상기 전기부하에 공급하는 전력 공급부; 및
    상기 배터리 모듈을 제어하여 상기 전력 공급부를 통해 상기 전기부하에 공급하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 배터리 모듈은
    상기 연료전지 시스템으로부터 공급된 전력을 충전하는 배터리; 및
    상기 배터리를 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 상기 배터리의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 중 적어도 하나를 검출하여 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전력 제어부는
    상기 배터리의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 중 적어도 하나를 상기 차량의 클러스터 또는 사용자의 스마트 단말로 전달하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 전력 공급부는
    상기 전기부하의 종류와 전격용량 중 적어도 하나에 따라 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전력 제어부는
    입력부로부터 입력된 제어명령에 따라 상기 전력 공급부 중 어느 하나를 통해 전력을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 전력 공급부는
    상기 전기부하와 전기적으로 접속되는 접속 포트; 및
    상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 전기부하가 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 다목적 전력공급장치.
KR1020210025102A 2021-02-24 2021-02-24 휴대형 다목적 전력공급장치 KR102534438B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025102A KR102534438B1 (ko) 2021-02-24 2021-02-24 휴대형 다목적 전력공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210025102A KR102534438B1 (ko) 2021-02-24 2021-02-24 휴대형 다목적 전력공급장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220121928A true KR20220121928A (ko) 2022-09-02
KR102534438B1 KR102534438B1 (ko) 2023-05-31

Family

ID=83281210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210025102A KR102534438B1 (ko) 2021-02-24 2021-02-24 휴대형 다목적 전력공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102534438B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015047026A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 メトラス株式会社 蓄電装置
KR20160121017A (ko) * 2015-04-09 2016-10-19 엘지전자 주식회사 이동단말기, 차량과 이동 단말기의 연동 시스템
WO2017017781A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 日産自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置
KR20180046144A (ko) * 2016-10-27 2018-05-08 대우조선해양 주식회사 연료전지 개질기를 탑재한 잠수함의 이산화탄소 배출장치 및 배출방법
KR20190103679A (ko) * 2018-02-28 2019-09-05 (주)엠텍정보기술 연료전지 파워팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015047026A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 メトラス株式会社 蓄電装置
KR20160121017A (ko) * 2015-04-09 2016-10-19 엘지전자 주식회사 이동단말기, 차량과 이동 단말기의 연동 시스템
WO2017017781A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 日産自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置
KR20180046144A (ko) * 2016-10-27 2018-05-08 대우조선해양 주식회사 연료전지 개질기를 탑재한 잠수함의 이산화탄소 배출장치 및 배출방법
KR20190103679A (ko) * 2018-02-28 2019-09-05 (주)엠텍정보기술 연료전지 파워팩

Also Published As

Publication number Publication date
KR102534438B1 (ko) 2023-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101116211B (zh) 具有电池电容器能量存储系统的混合燃料电池系统
JP5215844B2 (ja) マッチドバッテリの燃料電池へのｄｃ／ｄｃコンバータ無しの連結構成
US6887596B2 (en) Portable disposable fuel-battery unit for a fuel cell system
US7862943B2 (en) Method and apparatus for starting a fuel cell engine in a vehicle equipped with an ultracapacitor
KR101201522B1 (ko) 연료전지를 이용한 하이브리드 무정전 전원 시스템 및 그 제어방법
US8154242B2 (en) Method of fully charging an electrical energy storage device using a lower voltage fuel cell system
US7808129B2 (en) Fuel-cell based power generating system having power conditioning apparatus
JP2015192566A (ja) 電力システム及び直流送電方法
US20070269692A1 (en) Fuel Cell Apparatus and a Charging/Discharging Management System and Method Using Such Apparatus
CN111933973A (zh) 一种质子交换膜燃料电池混合能量管理系统
US20060292405A1 (en) Fuel cell system and method of driving the same
CN111261904A (zh) 一种便携式sofc发电装置及其能量管理方法
JP2013162686A (ja) 電力供給システム
KR101418422B1 (ko) 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템
KR102534438B1 (ko) 휴대형 다목적 전력공급장치
Deb et al. Design and Analysis of a Fuel Cell and Batteries in Energy Production for Electric Vehicle
JP2003174726A (ja) 電源装置の運転管理システム
KR20220121099A (ko) 이산화탄소 포집이 가능한 전력공급장치
Raceanu et al. Design and Energy Analysis for Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle
NL2028818B3 (en) A detachable energy storage system
JP2015084625A (ja) 電力供給システム及び電力供給方法
US20110262824A1 (en) Apparatus for a 12v hybrid fuel cell vehicle
US11820247B2 (en) Multi-input multi-output renewable energy systems
JP2014217194A (ja) 補助電池システム
KR20190024278A (ko) 연료전지 시스템 및 이를 포함하는 차량, 연료전지 시스템의 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant