KR20230006284A - Apparatus for controlling disconnecting switch and uninterruptible power supply including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 단로기 제어 장치 및 이를 포함하는 무정전 전원 공급 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a disconnector control device and an uninterruptible power supply device including the same.
충전식 또는 이차전지(rechargeable 또는 secondary battery)는 충전 및 방전이 반복될 수 있다는 점에서, 화학 물질의 전기 에너지로의 비가역적 변환만을 제공하는 일차전지와 상이하다. 저용량의 재충전 가능한 배터리는 휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 및 캠코더와 같은 소형 전자 장치의 전원 공급 장치로서 사용되고, 고용량의 재충전 가능한 배터리는 전기차량(EV: Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV: Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)이나 무정전 전원 공급 장치(UPS: Uninterruptible Power Supply) 시스템 등의 전원 공급 장치로서 사용된다.A rechargeable or secondary battery is different from a primary battery that provides only irreversible conversion of chemical substances into electrical energy in that it can be charged and discharged repeatedly. Low-capacity rechargeable batteries are used as power supplies for small electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and high-capacity rechargeable batteries are used in electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), or It is used as a power supply device such as an energy storage system (ESS) or an uninterruptible power supply (UPS) system using a medium- or large-sized battery used for home or industrial use.
일반적으로, 무정전 전원 공급 장치란 통상적인 전원 공급이 안되거나 정전이 될 때에는 순시에 중단없이 전력을 자동으로 공급하는 시스템이다. 무정전 전원 공급 장치는 중단 없이 지속적인 전원을 공급해야 하는 작동 중의 컴퓨터를 비롯한 전자기기류의 필수장치로서 전압이나 주파수의 변동, 또는 순간 정전에도 안정된 전원을 공급해 컴퓨터의 데이터가 파괴 내지 소거되는 것을 방지, 보호하거나 각종 제어장치의 제어기능 상실 및 오동작을 방지할 수 있다.In general, an uninterruptible power supply is a system that automatically supplies power without interruption in an instant when normal power is not supplied or power failure occurs. An uninterruptible power supply (UPS) is an essential device for electronic devices including computers during operation that must supply continuous power without interruption. or to prevent loss of control function and malfunction of various control devices.
무정전 전원 공급 장치의 보호 시스템의 전기 기계적 스위치로서 릴레이 구동 회로에 의해 제어되는 하나 이상의 릴레이(relay)와 단로기(DS: disconnecting switch)가 사용된다. 단로기는 개방된 무부하 상태에서 주 회로로의 접속을 변경하기 위해 회로를 개폐하는 기계식 접지 스위치이다. 단로기는 보호 시스템의 폭주 시에 전원 공급 대상으로부터 무정전 전원 공급 장치를 완전히 분리한다.As an electromechanical switch in a protection system of an uninterruptible power supply, one or more relays controlled by a relay drive circuit and a disconnecting switch (DS) are used. A disconnector is a mechanical earthing switch that opens and closes a circuit to change the connection to the main circuit in an open, no-load condition. The disconnector completely disconnects the UPS from the power supply target in the event of a burst of protection system.
실시예들은 보호 시스템의 오작동 시에도 무정전 전원 공급 장치를 보호하기 위한 것이다.Embodiments are intended to protect the uninterruptible power supply even in the event of a malfunction of the protection system.
실시예들은 단로기를 정상적으로 작동시키기 위한 것이다.Embodiments are for normally operating disconnectors.
실시예들은 무정전 전원 공급 장치의 작동 개시 시에 단로기의 트립(trip)을 방지하기 위한 것이다.Embodiments are intended to prevent tripping of the disconnector upon start-up of the uninterruptible power supply.
일 실시예에 따른 단로기 제어 장치는, 배터리와 외부 부하 사이에 연결되어 있는 단로기를 제어하기 위한 단로기 제어 장치로서, 제1 기간 동안 하이 레벨 신호의 출력을 유지하고, 제1 기간 이후에 펄스 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: microcontroller unit), 제1 기간 동안 출력하는 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 적어도 1회 천이되는 슈미트 트리거 버퍼, 그리고 제1 입력이 MCU의 출력에 연결되어 있고, 제2 입력이 슈미트 트리거 버퍼의 출력에 연결되어 있고 제1 입력 및 제2 입력에 인가되는 신호에 따라 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는 멀티 바이브레이터를 포함한다.A disconnector control device according to an embodiment is a disconnector control device for controlling a disconnector connected between a battery and an external load, maintains the output of a high level signal for a first period, and generates a pulse signal after the first period. A microcontroller unit (MCU) for outputting, a Schmitt trigger buffer in which a signal level output during a first period transitions from a low level to a high level at least once, and a first input is connected to an output of the MCU, and A multivibrator having two inputs connected to the output of the Schmitt trigger buffer and outputting a signal for shorting the disconnector according to signals applied to the first input and the second input.
멀티 바이브레이터는 제1 입력에 펄스 신호가 입력되고, 제2 입력에 하이 레벨 신호가 인가되는 때와 제1 입력에 하이 레벨 신호가 입력되고, 제2 입력에 펄스 신호가 입력되는 때 단로기를 단락시키는 신호를 출력할 수 있다.The multivibrator shorts the disconnector when a pulse signal is input to the first input and a high level signal is applied to the second input and when a high level signal is input to the first input and a pulse signal is input to the second input. signal can be output.
단로기를 단락시키는 신호를 단로기에 전달하는 포토커플러를 더 포함하는 단로기 제어 장치.단로기는 제2 기간 동안 단로기를 단락시키는 신호가 입력되지 않으면 개방되고, 슈미트 트리거 버퍼는 제2 기간보다 짧은 기간 내에서 출력하는 신호 레벨이 천이된다.The disconnector control device further comprising a photocoupler for transmitting a signal for shorting the disconnector to the disconnector. The signal level to be output is transitioned.
일 실시예에 따른 무정전 전원 공급 장치는 외부 계통에 연결되어 전력을 공급 받고 외부 부하에 연결되어 전력을 공급하는 무정전 전원 공급 장치로서, 배터리, 배터리와 외부 부하 사이에 연결되어 있는 단로기, 정상 작동 시에 펄스 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: microcontroller unit), 그리고 펄스 신호를 수신하여 단로기의 개폐를 제어하는 단로기 제어부를 포함하고, 단로기 제어부는 마이크로 컨트롤러 유닛의 작동 개시 시에 단로기를 단락시키는 신호를 출력한다.An uninterruptible power supply device according to an embodiment is an uninterruptible power supply device that is connected to an external grid to receive power and is connected to an external load to supply power, and includes a battery, a disconnector connected between the battery and the external load, and a battery during normal operation. A microcontroller unit (MCU) outputting a pulse signal to the microcontroller unit (MCU), and a disconnector control unit receiving the pulse signal and controlling opening and closing of the disconnector, wherein the disconnector control unit has a signal for shorting the disconnector when operation of the microcontroller unit is started. outputs
마이크로 컨트롤러 유닛은 작동 개시 시점으로부터 제1 기간 동안 하이 레벨 신호의 출력을 유지하고, 제1 기간 이후에 펄스 신호를 출력하고, 단로기 제어부는, 제1 기간 동안 출력하는 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 적어도 1회 천이되는 슈미트 트리거 버퍼, 그리고 제1 입력이 MCU의 출력에 연결되어 있고, 제2 입력이 슈미트 트리거 버퍼의 출력에 연결되어 있고 제1 입력 및 제2 입력에 인가되는 신호에 따라 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는 멀티 바이브레이터를 포함할 수 있다.The microcontroller unit maintains the output of the high level signal for a first period from the start of operation, and outputs a pulse signal after the first period, and the disconnector control unit outputs a signal level from a low level to a high level during the first period. A Schmitt trigger buffer that transitions at least once to , and a first input is connected to the output of the MCU, a second input is connected to the output of the Schmitt trigger buffer, and a disconnector according to a signal applied to the first input and the second input. It may include a multi-vibrator that outputs a signal for shorting.
멀티 바이브레이터는 제1 입력에 펄스 신호가 입력되고, 제2 입력에 하이 레벨 신호가 인가되는 때와 제1 입력에 하이 레벨 신호가 입력되고, 제2 입력에 펄스 신호가 입력되는 때 단로기를 단락시키는 신호를 출력할 수 있다.The multivibrator shorts the disconnector when a pulse signal is input to the first input and a high level signal is applied to the second input and when a high level signal is input to the first input and a pulse signal is input to the second input. signal can be output.
단로기를 단락시키는 신호를 단로기에 전달하는 포토커플러를 더 포함할 수 있다.A photocoupler for transmitting a signal for shorting the disconnector to the disconnector may be further included.
단로기는 제2 기간 동안 단로기를 단락시키는 신호가 입력되지 않으면 개방되고, 슈미트 트리거 버퍼는 제2 기간보다 짧은 기간 내에서 출력하는 신호 레벨이 천이된다.The disconnector opens when a signal for shorting the disconnector is not input during the second period, and the signal level output from the Schmitt trigger buffer transitions within a shorter period than the second period.
실시예들에 따르면, 무정전 전원 공급 장치의 작동 개시 시 원활한 작동을 보장할 수 있는 효과가 있다. According to the embodiments, there is an effect of ensuring smooth operation of the uninterruptible power supply when the operation starts.
실시예들에 따르면, 보호 시스템의 비정상 작동에도 강건한 무정전 전원 공급 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiments, there is an effect of providing a robust uninterruptible power supply device even when the protection system is abnormally operated.
실시예들에 따르면, 배터리로 인한 추가적인 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiments, there is an effect of preventing additional accidents caused by the battery.
도 1은 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급장치 및 주변 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도(block diagram)이다.
도 3은 단로기 제어 장치의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 4는 단로기 제어 장치의 멀티바이브레이터의 기능 테이블을 나타낸다.
도 5는 도 3의 단로기 제어 장치의 입출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 단로기 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 6의 단로기 제어 장치의 입출력 신호를 나타낸 그래프이다.1 is a diagram schematically illustrating an uninterruptible power supply and peripheral configurations according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram schematically illustrating an uninterruptible power supply according to an embodiment.
3 is a block diagram showing an example of a disconnector control device.
4 shows a function table of the multivibrator of the disconnector control device.
5 is a graph showing input and output signals of the disconnector control device of FIG. 3 .
6 is a block diagram showing a disconnector control device according to an embodiment.
FIG. 7 is a graph showing input/output signals of the disconnector control device of FIG. 6 .
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 작용 효과 및 그 구현 방법을 설명한다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 소자를 나타내며, 중복되는 설명은 생략된다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있으며, 여기에 도시된 실시예들에만 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 될 수 있도록 예로서 제공되며, 당업자에게 본 발명의 양태 및 특징을 충분히 전달할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, operational effects and implementation methods according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals denote like elements, and redundant descriptions are omitted. This invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited only to the embodiments shown herein. Rather, these embodiments are provided as examples so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the aspects and features of the invention to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 양태들 및 특징들의 완전한 이해를 위해 당업자에게 필요하지 않다고 여겨지는 프로세스들, 요소들, 및 기술들은 설명되지 않을 수 있다. 도면에서, 소자, 층, 및 영역의 상대적 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다.Accordingly, processes, elements, and techniques may not be described that are not deemed necessary to one skilled in the art for a thorough understanding of the aspects and features of the present invention. In the drawings, the relative sizes of elements, layers, and regions may be exaggerated for clarity.
여기서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 연관되고 열거된 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 기술할 때 "할 수 있다"를 사용하는 것은 "본 발명의 하나 이상의 실시예"를 의미한다. 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명에서, 단수 형태의 용어는 문맥이 다른 것을 명백하게 나타내지 않는 한 복수 형태를 포함할 수 있다.As used herein, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more associated listed items. Also, use of "may" when describing embodiments of the invention means "one or more embodiments of the invention." In the following description of embodiments of the present invention, singular terms may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.
"제1" 및 "제2"라는 용어는 다양한 요소를 설명하기 위해 사용되지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되어서는 안됨을 이해할 것이다. 이 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 제1 요소는 제2 요소로 명명될 수 있고, 마찬가지로, 제2 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 요소로 명명될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련되고 열거된 항목의 임의 및 모든 조합을 포함한다. "적어도 하나"와 같은 표현은, 요소들의 목록에 선행하여, 요소의 전체 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다.Although the terms "first" and "second" are used to describe various elements, it will be appreciated that these elements should not be limited by these terms. This term is only used to distinguish one element from another. For example, a first element could be termed a second element, and likewise, a second element could be termed a first element without departing from the scope of the present invention. As used herein, the term “and/or” includes any and all combinations of one or more related and recited items. An expression such as "at least one" precedes a list of elements and modifies the entire list of elements and not individual elements of the list.
여기서 사용되는 용어 "실질적으로", "약" 및 유사한 용어는 근사의 용어로 사용되고 정도의 용어로 사용되지 않으며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식될 수 있는 측정된 값 또는 계산된 값의 고유한 편차를 설명하기 위한 것이다. 또한, 용어 "실질적으로"가 수치를 사용하여 표현될 수 있는 특징과 조합하여 사용되면, "실질적인"이라는 용어는 그 수치를 중심으로 한 값의 +/-5%의 범위를 나타낸다.As used herein, the terms "substantially", "about" and similar terms are used as terms of approximation and not terms of degree, and are measured values or calculations that would be recognized by one of ordinary skill in the art. This is to account for the inherent deviation of the measured values. Further, when the term "substantially" is used in combination with a characteristic that can be expressed using a number, the term "substantially" denotes a range of +/-5% of the value centered on that number.
도 1은 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급장치 및 주변 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an uninterruptible power supply and peripheral configurations according to an exemplary embodiment.
계통(30)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(30)은 정상 상태인 경우, 부하(40) 및/또는 무정전 전원 공급 장치(10)의 배터리(20)에 전력이 공급되도록 한다. 계통(30)이 비정상 상태인 경우, 계통(30)으로부터 무정전 전원 공급 장치(10)로의 전력 공급은 중단되고 무정전 전원 공급 장치(10)의 배터리(20)의 전원을 부하(40)에 공급한다.
부하(40)는 계통(30)으로부터 공급된 전력이나, 배터리(20)에 저장된 전력, 및/또는 계통(30)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 가정이나 공장 등이 부하(40)의 일 예일 수 있다.The
무정전 전원 공급 장치(10)는 전원 공급이 안되거나 정전이 될 때에는 순시에 중단없이 전력을 자동으로 공급하는 시스템이다. 무정전 전원 공급 장치(10)는 중단 없이 지속적인 전원을 공급해야 하는 작동 중의 컴퓨터를 비롯한 전자기기류의 필수장치로서 전압이나 주파수의 변동, 또는 순간 정전에도 안정된 전원을 공급해 컴퓨터의 데이터가 파괴 내지 소거되는 것을 방지, 보호하거나 각종 제어장치의 제어기능상실 및 오동작을 방지할 수 있다.The uninterruptible
일 실시예에 따르면 무정전 전원 공급 장치(10)는 계통(30)에 이상이 발생한 경우가 아니더라도 평상시에 에너지 저장 장치로써 부하(40)에 전력을 공급할 수도 있다. 무정전 전원 공급장치는 평상시에도 부하(40)의 전력소비량이 큰 피크 시간대나, 계통(30)으로부터 공급받는 전력의 가격 등을 고려해 배터리(20)를 이용하여 계통(30)과 함께 부하(40)에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(20)는 심야전기가 공급되는 시간대에 계통(30)으로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 다만, 무정전 전원 공급 장치(10)는 계통(30)으로부터 전력 수급이 어려운 경우에도 지속적인 전원을 공급해야 하므로, 평상시에 에너지 저장 장치로 운용되더라도 일정 전력량 이상의 전력은 저장하고 있을 필요가 있다.According to an embodiment, the uninterruptible
도 2는 일 실시예에 따른 무정전 전원 공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도(block diagram)이다.2 is a block diagram schematically illustrating an uninterruptible power supply according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 무정전 전원 공급 장치(10)는 배터리 랙(20a), 무정전 전원 공급장치(10), 및 배터리 컨트롤 장치(BCU)(50)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
무정전 전원 공급 장치(10)는 상용 전원에서 발생한 전압 변동, 주파수 변동, 순간 정전, 과도 전압 등으로 인한 전원 이상을 방지하고 항상 안정된 전원을 공급하여 주는 장치이다. 무정전 전원 공급 장치(10)는 일반적으로, 입출력단, 정류기, 필터, 인버터, 컨버터, 충전기, 및 스위치 등으로 구성되어 있다. The uninterruptible
구체적으로, 정류기는 충전 모드에서 계통(30)의 전력을 배터리에 저장하기 위하여, 계통(30)의 교류 전압을 정류하고 직류 전압으로 변환하여 출력하는 회로이다. 정류기는 반도체 정류기, 전자관 정류기, 기계적 정류기 등을 포함할 수 있다.Specifically, the rectifier is a circuit that rectifies the AC voltage of the
인버터는 부하(40)와 정류기 사이에 연결된다. 인버터는 방전 모드에서 배터리로부터으로부터 출력된 직류 전압을 계통(30)의 교류 전압으로 변환할 수 있다. 한편, 인버터는 입력과 출력의 방향이 변할 수 있는 양방향 인버터일 수 있다. 인버터는 계통(30)으로 출력되는 교류 전압에서 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한 인버터는 무효 전력의 발생을 억제하기 위하여 인버터로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(30)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL) 회로를 포함할 수 있다. 그 밖에, 인버터는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다. 인버터는 사용되지 않을 때, 전력 소비를 최소화하기 위하여 동작을 중지시킬 수도 있다.An inverter is connected between the
DC 링크부는 정류기와 인버터 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다. 직류 링크 전압은 계통(30)에서의 순시 전압 강하, 부하(40)에서의 피크 부하 발생 등으로 인하여 직류 링크 전압의 레벨이 불안정해지는 경우가 있다. 그러나 직류 링크 전압은 인버터 및 배터리가 안정적으로 동작하기 위하여 안정화될 필요가 있다. 이를 위해 DC 링크부는 배터리, 인버터, 정류기 사이에 연결되며, 예를 들어 대용량 커패시터 등을 사용할 수 있다.The DC link unit is connected between the rectifier and the inverter to keep the DC link voltage constant. The level of the DC link voltage may become unstable due to an instantaneous voltage drop in the
이처럼, 무정전 전원 공급 장치(10)는 정상시에는 정류기가 상용 또는 비상 발전 전원을 교류에서 직류로 변환하고, 인버터에 의해 다시 교류로 변환되어 안정된 전력을 부하에 공급함과 동시에 배터리를 충전하며, 정전시에는 정류기에 의해 배터리에 충전된 직류 전원을 인버터에서 교류로 변환하여 교류 전력을 부하에 공급하게 된다. 또는, 무정전 전원 공급 장치(10)는 정상시에는 상용 전원을 컨버터나 인버터 등을 거치지 않고 바이패스시켜 부하로 공급할 수도 있다. As such, in the
배터리(도 1의 '20')는 적어도 하나의 배터리 랙(20a)을 포함할 수 있다. 배터리 랙(20a)은 하나 이상의 배터리 모듈(200a, 200b, 200n) 및 랙 관리부(Rack Battery Management System, 이하 'RBMS'라고 함)를 포함할 수 있다. The battery ('20' in FIG. 1) may include at least one
하나 이상의 배터리 모듈(200a, 200b, 200n)은 전력을 저장하는 부분으로 그 하위 구성으로 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(200a, 200b, 200n) 각각에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압에 따라서 결정될 수 있다. 이러한 배터리 셀로 충전 가능한 다양한 이차 전지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀에 사용되는 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다.One or
RBMS(210)는 배터리 랙(20a) 내의 배터리들의 충전 및 방전 동작을 제어한다. RBMS(210)는 배터리들의 충전 상태나 전압, 흐르는 전류 등을 모니터링하여 측정된 데이터를 BMS(56)로 전송한다. BMS(56)는 RBMS(210)로부터 수신 받은 데이터를 기초로 RBMS(210)에 제어신호를 전송할 수 있다.RBMS (210) controls the charging and discharging operation of the batteries in the battery rack (20a). The
배터리 컨트롤 장치(BCU)(50)는 단로기(D/S: disconnecting switch)(52a, 52b), 충전 제어 스위치(54), BMS(56), 션트 저항(Shunt Resistor), 및 퓨즈(F1, F2)를 포함할 수 있다. The battery control unit (BCU) 50 includes disconnecting switches (D/S) 52a and 52b, a
단로기(52a, 52b)는 BMS(56)에서 출력되는 신호(CS)에 의해 개방(trip)되거나, 단락되도록 제어된다. 단로기(52a, 52b)는 BMS(56)에서 신호(CS)가 정상적으로 출력되면 단락 상태에 있다. 단로기(52a, 52b)는 BMS(56) 고장 시에, 부하(30)로부터 배터리(20)를 완전히 분리하도록 개방될 수 있다. 단로기(52a, 52b)는 BMS(56)에서 신호(CS)가 소정 시간(예를 들어, 23ms) 동안 출력되지 않으면(즉 정상적으로 출력되지 않으면), 개방된다. The
충전 제어 스위치(54)는, BMS(56)의 제어를 받아 배터리와 연결된 계통(30)으로부터 출력되는 충전전류의 흐름을 제어할 수 있다. BMS(56)로부터 오프(Off) 신호를 입력 받은 경우 오프 되어 충전전류 유입을 차단함으로써 과충전에 의한 과전류로부터 배터리를 보호할 수 있다. 스위치(S1)는 계통(30)으로부터 배터리(100)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 즉, 스위치(S1)를 사용하여 충전 전류가 흐르는 것을 차단한다. 이때, 다이오드(D1)를 통하여 방전 전류가 흐를 수 있다.The
BMS(56)는 계통(30), 배터리(20), 및 부하(40)의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과 및 미리 설정되어 있는 알고리즘 등에 따라서 인버터, 정류기, 배터리 동작을 제어한다. 예를 들어, BMS(56)는 션트 저항(Shunt resistor)을 통해 과전류를 센싱하여 충전 제어 스위치(54)를 제어할 수 있다. BMS(56)는 계통(30)에 정전이 발생하였는지 여부, 배터리(20)의 충전 상태, 부하(40)의 소비 전력량, 시간 등을 모니터링 할 수 있다. 또한 BMS(56)는 계통(30)에 정전이 발생하는 등, 부하(40)로 공급할 전력이 충분하지 않은 경우에는 부하(40) 내에 포함된 전력 사용 기기들에 대하여 우선 순위를 정하고, 우선 순위가 높은 전력 사용 기기로 전력을 공급하도록 부하(40)를 제어할 수도 있다. The
BMS(56)가 작동을 개시하는 때, 신호(CS)를 출력하는 구성이 부팅에 의해 신호(CS) 출력이 지연될 수 있다. 그러면, BMS(56)의 정상 작동 시에도 단로기(52a, 52b)가 개방되는 경우가 있다. 이와 관련하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. When the
도 3은 단로기 제어 장치의 일례를 나타낸 블록도이고, 도 4는 단로기 제어 장치의 멀티바이브레이터의 기능 테이블을 나타내며, 도 5는 도 3의 단로기 제어 장치의 입출력 신호를 나타낸 그래프이다.3 is a block diagram showing an example of a disconnector control device, FIG. 4 shows a function table of a multivibrator of the disconnector control device, and FIG. 5 is a graph showing input and output signals of the disconnector control device of FIG. 3 .
도 3을 참조하면, BMS(56)는 단로기 제어를 위해, MCU(110)에서 출력되는 펄스 신호를 입력받아 신호(CS)를 출력하는 멀티바이브레이터(100)와 신호(CS)를 전달하는 포토커플러(photocoupler)(120)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면 멀티바이브레이터(100)는 제1 입력(CLR), 제2 입력(A), 및 제3 입력(B)에 입력되는 전압 레벨에 따라, 출력(Q)으로 신호(즉, 전압)를 출력할 수 있다. 출력(Q)은 R1과 C1의 시정수 값으로 일정한 주파수의 펄스로 이루어진 MCU(110)로부터 전달되는 펄스 신호의 온 듀티 기간보다 길게 하이 레벨의 신호를 유지하도록 조정되어 있다. 예를 들어, 2초 동안 하이 레벨의 펄스가 지속되고, MCU(110)의 펄스 주기가 200ms이므로, 출력(Q)은 DC 파형으로 하이 레벨을 출력한다. Referring to FIG. 4, the
도 5를 참조하면, t1에서 MCU(110)가 부팅된다. t1 내지 t2 사이의 기간(P1)동안 MC(110)의 부팅이 지속되고, 이때, MCU(110)는 하이 레벨(H)의 신호를 출력한다. Referring to FIG. 5 , the
그러면, 멀티바이브레이터(100)의 제1 입력(CLR)에는 구동 전압(VD)(즉 하이 레벨 신호)이 인가되고, 제2 입력(A)은 그라운드에 연결되어 있으며, 제2 입력(B)에는 하이 레벨(H) 신호가 입력되고 있다. Then, the driving voltage (VD) (that is, a high level signal) is applied to the first input (CLR) of the
도 4의 기능 테이블에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기간(P1) 동안, 출력(Q)은 로 레벨(L) 신호를 출력한다. 로 레벨(L) 신호는 포토커플러(120)를 통해 로 레벨의 신호(CS)로서 출력될 수 있다. 로 레벨(L)의 신호(CS)에 의해 단로기(52a, 52b)가 개방된다. 여기에서 로 레벨(L)의 신호(CS)가 단로기(52a, 52b)를 개방하는 것으로 설명하였으나, 신호 레벨은 단지 일 예에 불과하며 구성을 달리하여 하이 레벨(H)의 신호(CS)가 단로기(52a, 52b)를 개방할 수도 있다. As can be seen from the function table of FIG. 4, during the period P1, the output Q outputs a low level (L) signal. The low level (L) signal may be output as a low level signal (CS) through the
상기에서 설명한 바와 같이, 멀티바이브레이터(100)에 제공해야 하는 펄스 신호를 출력하는 MCU(110)의 부팅 시간에 의해, 펄스 신호 대신 하이 레벨의 신호가 멀티바이브레이터(100)의 제3 입력(B)에 제공된다. 이에 의해, MCU(110)가 정상적으로 작동하는 때에도 로 레벨의 신호(CS)가 단로기(52a, 52b)에 제공되어 단로기(52a, 52b)가 개방되는 문제가 있다. As described above, by the booting time of the
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 실시예에 따른 단로기 제어 장치에 대해 설명한다. Next, with reference to FIGS. 6 and 7 , a disconnector control device according to an embodiment will be described.
도 6은 일 실시예에 따른 단로기 제어 장치를 나타낸 블록도이고, 도 7은 도 6의 단로기 제어 장치의 입출력 신호를 나타낸 그래프이다.6 is a block diagram showing a disconnector control device according to an embodiment, and FIG. 7 is a graph showing input/output signals of the disconnector control device of FIG. 6 .
도 6을 참조하면, BMS(56)는 단로기 제어를 위해, MCU(110)에서 출력되는 펄스 신호를 입력받아 신호(CS)를 출력하는 멀티바이브레이터(100), 신호(CS)를 전달하는 포토커플러(120), 및 멀티바이브레이터(100)의 제1 입력(CLR)에 신호를 출력하는 슈미트 트리거(schmitt trigger) 버퍼(130)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the
도 7을 참조하면, t1에서 MCU(110)가 부팅된다. t1 내지 t2 사이의 기간(P1)동안 MC(110)의 부팅이 지속되고, 이때, MCU(110)는 하이 레벨(H)의 신호를 출력한다. Referring to FIG. 7 , the
슈미트 트리거 버퍼(130)의 입력 신호(Vin)가 t1 시점부터 상승한다. 입력 신호(Vin)이 소정 레벨을 초과할 때(ta 시점), 슈미트 트리거 버퍼(130)는 하이 레벨 신호를 출력한다. 그러면, ta시점에서 멀티바이브레이터(100)의 제1 입력(CLR)에는 로 레벨(L)에서 하이 레벨(H)로 천이되는 슈미트 트리거 버퍼(130)의 출력 신호가 인가되고, 제2 입력(A)은 그라운드에 연결되어 있으며, 제2 입력(B)에는 하이 레벨(H) 신호가 입력되고 있다.The input signal Vin of the
따라서, 멀티바이브레이터(100)는 펄스 신호를 출력하나, R1과 C1의 시정수 값으로 인해, 하이 레벨의 신호를 출력한다.Therefore, the
t1 내지 ta의 기간(P2)은 단로기(52a, 52b)가 신호(CS)를 인가받지 않더라도 개방되지 않는 기간(앞서 설명한 일례로서, 23ms)보다 짧다. 따라서 단로기(52a, 52b)는 단락 상태를 유지한다.The period P2 from t1 to ta is shorter than the period during which the
멀티바이브레이터(100)는 1회의 펄스 신호에 의해 소정 기간(앞서 설명한 일례로서, 2초) 동안 하이 레벨(H)의 신호를 출력하므로, 신호(CS)가 하이 레벨로 단로기(52a, 52b)에 전달되므로, ta 시점 이후의 P1 기간(앞서 설명한 일례로서, 800ms) 동안 단로기(52a, 52b)는 단락 상태를 유지한다. Since the
이후, t2에서 MCU(100)의 부팅이 완료되면, 멀티바이브레이터(100)의 제1 입력(CLR)에는 하이 레벨(H)의 슈미트 트리거 버퍼(130)의 출력 신호가 인가되고, 제2 입력(A)은 그라운드에 연결되어 있으며, 제2 입력(B)에는 펄스 신호가 입력된다.Thereafter, when the booting of the
그러면, 멀티바이브레이터(100)는 하이 레벨(H)의 신호를 출력하여, 단로기(52a, 52b)는 단락 상태를 유지한다.Then, the
한편, MCU(110)가 고장 상태에 있는 경우, 멀티바이브레이터(100)의 제1 입력(CLR)에는 하이 레벨(H)의 슈미트 트리거 버퍼(130)의 출력 신호가 인가되고, 제2 입력(A)은 그라운드에 연결되어 있으며, 제2 입력(B)에는 로 레벨(L)의 신호가 입력된다. 그러면, 멀티바이브레이터(100)의 출력(Q)은 로 레벨(L)의 신호를 출력하게 되고, 단로기(52a, 52b)에 로 레벨의 신호(CS)가 전달되므로, 단로기(52a, 52b)를 개방시킬 수 있다. Meanwhile, when the
상기에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 따르면, MCU(110)의 부팅 시간에 의해 펄스 신호 대신 하이 레벨의 신호가 멀티바이브레이터(100)의 제3 입력(B)에 제공되더라도, 슈미트 트리거 버퍼(130)를 사용하여 하이 레벨의 신호(CS)가 단로기(52a, 52b)에 제공되어 단로기(52a, 52b)를 단락 상태로 유지할 수 있다. As described above, according to the present disclosure, even if a high level signal is provided to the third input (B) of the
또한, 본 개시의 단로기 제어 장치는 MCU(110)가 고장 상태에 진입하면, 단로기(52a, 52b)를 개방시켜, 부하(30)와 무정전 전원 공급 장치(10)를 완전히 분리한다.In addition, the disconnector control device of the present disclosure, when the
본 개시에 따른 단로기 제어 장치는 무정전 전원 공급 장치에 적용될 수 있고, 무정전 전원 공급 장치이외에도 차량이나 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(ESS) 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.The disconnector control device according to the present disclosure can be applied to an uninterruptible power supply, and in addition to the uninterruptible power supply, any field to which a secondary battery such as a vehicle or a home or industrial energy storage system (ESS) can be applied can be applied.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.
Claims (9)
제1 기간 동안 하이 레벨 신호의 출력을 유지하고, 상기 제1 기간 이후에 펄스 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: microcontroller unit),
상기 제1 기간 동안 출력하는 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 적어도 1회 천이되는 슈미트 트리거 버퍼, 그리고
제1 입력이 상기 MCU의 출력에 연결되어 있고, 제2 입력이 상기 슈미트 트리거 버퍼의 출력에 연결되어 있고 상기 제1 입력 및 상기 제2 입력에 인가되는 신호에 따라 상기 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는 멀티 바이브레이터
를 포함하는 단로기 제어 장치.A disconnector control device for controlling a disconnector connected between a battery and an external load,
A microcontroller unit (MCU) that maintains an output of a high level signal during a first period and outputs a pulse signal after the first period;
A Schmitt trigger buffer in which a signal level output during the first period transitions from a low level to a high level at least once, and
A first input is connected to the output of the MCU, a second input is connected to the output of the Schmitt trigger buffer, and a signal for shorting the disconnector is output according to signals applied to the first input and the second input. multivibrator to play
Disconnector control device comprising a.
상기 멀티 바이브레이터는 상기 제1 입력에 상기 펄스 신호가 입력되고, 상기 제2 입력에 하이 레벨 신호가 인가되는 때와 상기 제1 입력에 상기 하이 레벨 신호가 입력되고, 상기 제2 입력에 펄스 신호가 입력되는 때 상기 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는,
단로기 제어 장치.According to claim 1,
When the pulse signal is input to the first input and the high level signal is applied to the second input of the multivibrator, the high level signal is input to the first input, and the pulse signal is input to the second input. Outputting a signal that shorts the disconnector when input,
disconnector control device.
상기 단로기를 단락시키는 신호를 상기 단로기에 전달하는 포토커플러를 더 포함하는 단로기 제어 장치.According to claim 1,
The disconnector control device further comprises a photocoupler for transmitting a signal for shorting the disconnector to the disconnector.
상기 단로기는 제2 기간 동안 상기 단로기를 단락시키는 신호가 입력되지 않으면 개방되고,
상기 슈미트 트리거 버퍼는 상기 제2 기간보다 짧은 기간 내에서 출력하는 신호 레벨이 천이되는,
단로기 제어 장치.According to claim 1,
The disconnector is opened when a signal for shorting the disconnector is not input during a second period,
In the Schmitt trigger buffer, the output signal level transitions within a period shorter than the second period.
disconnector control device.
배터리,
상기 배터리와 상기 외부 부하 사이에 연결되어 있는 단로기,
정상 작동 시에 펄스 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: microcontroller unit), 그리고
상기 펄스 신호를 수신하여 상기 단로기의 개폐를 제어하는 단로기 제어부
를 포함하고,
상기 단로기 제어부는 상기 마이크로 컨트롤러 유닛의 작동 개시 시에 상기 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는,
무정전 전원 공급 장치.An uninterruptible power supply that is connected to an external grid to receive power and connected to an external load to supply power,
battery,
A disconnector connected between the battery and the external load,
A microcontroller unit (MCU) that outputs a pulse signal during normal operation; and
The disconnector control unit receives the pulse signal and controls opening and closing of the disconnector.
including,
The disconnector control unit outputs a signal for shorting the disconnector when the operation of the microcontroller unit is started.
Uninterruptible power supply.
상기 마이크로 컨트롤러 유닛은 작동 개시 시점으로부터 제1 기간 동안 하이 레벨 신호의 출력을 유지하고, 상기 제1 기간 이후에 펄스 신호를 출력하고,
상기 단로기 제어부는,
상기 제1 기간 동안 출력하는 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 적어도 1회 천이되는 슈미트 트리거 버퍼, 그리고
제1 입력이 상기 MCU의 출력에 연결되어 있고, 제2 입력이 상기 슈미트 트리거 버퍼의 출력에 연결되어 있고 상기 제1 입력 및 상기 제2 입력에 인가되는 신호에 따라 상기 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는 멀티 바이브레이터를 포함하는,
무정전 전원 공급 장치.According to claim 5,
The microcontroller unit maintains an output of a high level signal for a first period from the start of operation and outputs a pulse signal after the first period;
The disconnector control unit,
A Schmitt trigger buffer in which a signal level output during the first period transitions from a low level to a high level at least once, and
A first input is connected to the output of the MCU, a second input is connected to the output of the Schmitt trigger buffer, and a signal for shorting the disconnector is output according to signals applied to the first input and the second input. Including a multivibrator that does,
Uninterruptible power supply.
상기 멀티 바이브레이터는 상기 제1 입력에 상기 펄스 신호가 입력되고, 상기 제2 입력에 하이 레벨 신호가 인가되는 때와 상기 제1 입력에 상기 하이 레벨 신호가 입력되고, 상기 제2 입력에 펄스 신호가 입력되는 때 상기 단로기를 단락시키는 신호를 출력하는,
무정전 전원 공급 장치.According to claim 6,
When the pulse signal is input to the first input and the high level signal is applied to the second input of the multivibrator, the high level signal is input to the first input, and the pulse signal is input to the second input. Outputting a signal that shorts the disconnector when input,
Uninterruptible power supply.
상기 단로기를 단락시키는 신호를 상기 단로기에 전달하는 포토커플러를 더 포함하는 무정전 전원 공급 장치.According to claim 6,
The uninterruptible power supply further comprises a photocoupler for transmitting a signal for shorting the disconnector to the disconnector.
상기 단로기는 제2 기간 동안 상기 단로기를 단락시키는 신호가 입력되지 않으면 개방되고,
상기 슈미트 트리거 버퍼는 상기 제2 기간보다 짧은 기간 내에서 출력하는 신호 레벨이 천이되는,
무정전 전원 공급 장치.According to claim 6,
The disconnector is opened when a signal for shorting the disconnector is not input during a second period,
In the Schmitt trigger buffer, the output signal level transitions within a period shorter than the second period.
Uninterruptible power supply.
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KR102512062B1 (en) | 2023-03-17 |
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