WO2020045918A1 - 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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WO2020045918A1
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최상규
이재근
이정흠
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure discloses a DC-DC converter for sensing a ground state and a control method thereof in a solar-linked energy storage system.
  • the photovoltaic power generation system includes a plurality of photovoltaic cells to form a plurality of photovoltaic modules.
  • DC power generated from the plurality of photovoltaic modules is converted into AC power via an inverter and is converted into AC power. It can be used directly in industrial facilities.
  • the solar power generation system is essentially equipped with a battery to enable stable power supply.
  • the present disclosure may disclose a DC-DC converter for sensing a battery state and a control method thereof in a solar energy storage system.
  • a DC-DC converter includes a ground sensing circuit, and a DC-DC converter and a control method thereof for determining a ground state through information obtained from the ground sensing circuit are disclosed.
  • the technical problem to be solved is not limited to the technical problems as described above, and various technical problems may be further included within the scope apparent to those skilled in the art.
  • the DC-DC converter includes a converting circuit converting power received from a solar power source and connected with a battery; A ground sensing circuit including a plurality of resistors and a ground sensing switch and used for sensing a ground state; And a processor configured to determine the ground state based on voltages applied to the plurality of resistors, wherein the processor includes the ground based on a section to which a value of a voltage applied to a measurement resistor which is one of the plurality of resistors belongs. The status can be determined.
  • the plurality of resistors may include a first resistor, a second resistor, and the measurement resistor, wherein the first resistor, the second resistor, and the measurement resistor are connected in series, and the first and second resistors are connected in series.
  • the node between may be connected to ground.
  • the processor may control the ground sensing switch to periodically turn on or off the ground sensing switch.
  • the processor determines the ground state as a normal state when the section to which the value of the voltage applied to the measurement resistor belongs is the first section,
  • the ground state may be determined as an abnormal state.
  • the processor may output a notification indicating an error for the battery when the section to which the value of the voltage applied to the measurement resistor belongs is not one of the first section, the second section and the third section. Can be.
  • first resistance and the second resistance may be about 1.2m ⁇ , and the measurement resistance may be about 62k ⁇ .
  • the first section may be about 0.77V or more and about 1.08V or less.
  • the first section may be about 1.08V or more and about 1.50V or less.
  • the second section may be about 1.52V or more and about 2.13V or less.
  • the second section may be about 2.13V or more and about 2.98V or less.
  • the DC-DC converter control method includes turning on a ground sensing switch
  • the third aspect may provide a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of the second aspect on a computer.
  • the present disclosure may disclose a DC-DC converter and a control method thereof for sensing a ground state in a solar energy storage system.
  • the solar energy storage system may be an example of a solar power system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 is connected to the ground sensing circuit 110 to operate.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 is connected to the battery 160 and operates.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 includes both the battery sensing circuit 200 and the ground sensing circuit 110.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an example in which the ground sensing circuit 110 senses a ground according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 determines a ground state by using a voltage applied to a resistor.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a method in which the DC-DC converter 100 senses a ground state according to an embodiment.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular may also include the plural unless specifically stated otherwise in the text, and may be combined as A, B, C when described as “at least one (or more than one) of A and B and C”. May contain one or more of all possible combinations.
  • terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only to distinguish the components from other components, and the terms are not limited to the nature, order, order, or the like of the components.
  • a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only connected, coupled or connected directly to the other component, but also with the component. It may also include the case where 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another component between the other components.
  • the top (bottom) or bottom (bottom) is not only one when the two components are in direct contact with each other, but also It also includes a case where the above-described further components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • the solar energy storage system may be an example of a solar power system.
  • the photovoltaic power generation system may include a solar power source 10, an inverter 20, a battery pack 30, and a load LOAD 50.
  • the photovoltaic power generation system may further include a grid GRID 40.
  • Grid 40 may be a type of power grid.
  • some of the components shown in FIG. 1 may be omitted by those skilled in the art.
  • Solar power source 10 may be composed of a plurality of photovoltaic module (photovoltaic module) of the photovoltaic cell is assembled, the photovoltaic cell bonded P-type semiconductor and N-type semiconductor to light Produces electricity. Specifically, when light shines on a solar cell, electrons and holes are generated inside. The generated charges move to the P pole and the N pole, respectively, and by this action, a potential difference is generated between the P pole and the N pole. At this time, when a load LOAD is connected to the solar cell, a current flows.
  • the photovoltaic cell means a minimum unit for generating electricity, and the photovoltaic cells are collected to form a battery module, and the battery module forms a solar power source 10 by forming an array connected in series / parallel again. can do.
  • the grid 40 may refer to a grid for transmitting and distributing the power produced in the photovoltaic power generation system.
  • the inverter 20 may control the voltage generated from the solar power source 10 to find the maximum power and supply the grid 40. In this case, when the power for operating the inverter 20 is lower than the output power of the inverter occurs, the inverter 20 may consume power of the grid 40 in reverse.
  • the inverter may block the power flowing into the grid 40 to prevent the power from being reversed. Therefore, various optimizer control methods for extracting the maximum power from the solar power source 10 are applied to the photovoltaic system so that the above-described operation of the inverter 20 is more efficiently performed.
  • the PO method is a method of periodically tracking the MPP using the power value after calculating the power by measuring the voltage and current of the solar power source 10.
  • the IC control method is a method of measuring the voltage and current generated from the solar power source 10 to control the change rate of the power to the change of the terminal voltage operating point of the array to be '0'.
  • the CV control method is a method of controlling to a constant reference voltage (ref V) regardless of the operating voltage or power of the array constituting the solar power source (10).
  • the power source input from the solar power source 10 to the inverter may operate as a voltage source or a current source.
  • the load 50 may mean a product using an electric form used in real life.
  • the inverter 20 may obtain AC power of a desired voltage and frequency through an appropriate conversion method, a switching element, or a control circuit to supply electricity to home appliances of a general household or machinery of an industrial facility.
  • the solar power generation system is essentially equipped with a battery to enable stable power supply.
  • the battery pack 30 may include at least one of a DC-DC converter, a battery, a battery management system (BMS), and a battery control circuit.
  • BMS battery management system
  • the battery may be composed of a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery, but is not necessarily limited to such a configuration, and may mean a battery that can be used semi-permanently through charging.
  • the DC-DC converter is a device that allows DC power produced by the solar power source 10 to be converted into DC power suitable for a battery. Generally, DC power is converted into AC power and then AC power is converted into DC power. Converts power in a reversed fashion.
  • the Battery Management System is designed to prevent the misuse of the cells that make up the battery, to balance the unit cells, to balance the battery, to measure the state of charge (SOC), to maintain temperature, or to monitor the system.
  • SOC state of charge
  • the inverter 20 and the battery pack 30 may further include a display device (not shown).
  • the user may check a power supply state, a reverse connection state, a sleep mode operation state, or a state of charge of the battery through the display device.
  • the display device includes a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode, a flexible display, and a three-dimensional display (3D). display, electrophoretic display, or the like.
  • the display device may include two or more displays, depending on the implementation form.
  • the touch pad of the display is configured as a touch screen by forming a layer structure, the display may be used as an input device in addition to the output device.
  • the inverter 20 and the battery pack 30 may perform mutual communication through wired communication or wireless communication.
  • the inverter 20 and the battery pack 30 may include a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, a wireless communication chip, an NFC chip, and the like.
  • the inverter 20 and the battery pack 30 may communicate with various external devices using a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, a wireless communication chip, an NFC chip, and the like.
  • the Wi-Fi chip and the Bluetooth chip may communicate with each other via Wi-Fi and Bluetooth.
  • various connection information such as SSID and session key may be transmitted and received first, and then various communication information may be transmitted and received by using the same.
  • the wireless communication chip may perform communication according to various communication standards such as IEEE, Zigbee, 3rd Generation (3G), 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Long Term Evolution (LTE), and the like.
  • the NFC chip may operate in a near field communication (NFC) method using a 13.56 MHz band among various RF-ID frequency bands such as 135 kHz, 13.56 MHz, 433 MHz, 860 to 960 MHz, and 2.45 GHz.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 is connected to the ground sensing circuit 110 to operate.
  • the battery pack 30 may include a DC-DC converter 100 and a battery 160.
  • the DC-DC converter 100 may include a ground sensing circuit 110, a converting circuit 140, and a processor 130.
  • the ground sensing circuit 110 may include a plurality of resistors 111, 112, and 113 and a ground sensing switch 120.
  • the battery pack 30 or the DC-DC converter 100 may further include a memory (not shown).
  • the battery pack 30 or the DC-DC converter 100 may further include a memory (not shown).
  • some of the components shown in FIG. 2 may be omitted.
  • the converting circuit 140 may convert power received from the solar power source 10 and is connected to the battery 160.
  • the converting circuit 140 may convert the power received from the solar power source 10.
  • the converting circuit 140 may convert a voltage of power applied from the solar power source 10.
  • the converting circuit 140 may convert the voltage using the plurality of switches 141, 142, 143, and 144 included in the converting circuit 140.
  • the plurality of switches 141, 142, 143, and 144 may operate according to a control signal received from the processor 130.
  • the converting circuit 140 may include a capacitor, an inductor, a resistor, a switch, and the like, and may be configured as a half bridge or a full bridge.
  • the ground sensing circuit 110 may include a plurality of resistors 111, 112, and 113 and a ground sensing switch 120, and sense a ground state of the DC-DC converter 100.
  • the plurality of resistors 111, 112, and 113 may include a first resistor 111, a second resistor 112, and a measurement resistor 113.
  • the processor 130 may determine the ground state based on information received from the ground sensing circuit 110.
  • the processor 130 may determine the ground state based on voltages applied to the plurality of resistors.
  • the processor 130 may determine the ground state based on a section to which the value of the voltage applied to the measurement resistor 113, which is one of the plurality of resistors 111, 112, and 113 belongs.
  • the processor 130 determines the ground state as a normal state when the section to which the value of the voltage applied to the measuring resistor 113 belongs is the first section, and the value of the voltage applied to the measuring resistor 113 belongs to the processor 130. If the section is the second section or the third section, the ground state may be determined as an abnormal state. Specific embodiments of the first, second, and third sections will be described later with reference to FIG. 6.
  • the processor 130 may control the battery sensing switch 120 to turn on or off the ground sensing circuit 110.
  • the processor 130 may control the ground sensing switch 120 to periodically turn on or off the ground sensing switch 120.
  • the processor 130 may control the converting circuit 140 as well as the ground sensing circuit 110.
  • the processor 130 may control the plurality of switches 141, 142, 143, and 144 included in the converting circuit 140 to convert the voltage of the power received from the solar power source 10.
  • the plurality of resistors 111, 112, and 113 may include a first resistor 111, a second resistor 112, and a measurement resistor 113.
  • the first resistor 111, the second resistor 112, and the measurement resistor 113 may be connected in series, and a node between the first resistor 111 and the second resistor 112 may be connected to ground.
  • Resistance values of the first resistor 111, the second resistor 112, and the measurement resistor 113 may be preset values.
  • the first and second resistors may be about 1.2 m ⁇ and the measurement resistance may be about 62 k ⁇ .
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 is connected to the battery 160 and operates.
  • the battery pack 30 may include a DC-DC converter 100 and a battery 160.
  • the DC-DC converter 100 may include a battery sensing circuit 200, a converting circuit 140, and a processor 130.
  • the battery sensing circuit 200 may include one or more resistors 210 and a battery sensing switch 220.
  • the battery pack 30 or the DC-DC converter 100 may further include a memory (not shown).
  • the battery pack 30 or the DC-DC converter 100 may further include a memory (not shown).
  • some of the components shown in FIG. 2 may be omitted.
  • the converting circuit 140 may convert the power received from the solar power source 10.
  • the converting circuit 140 may convert a voltage of power applied from the solar power source 10.
  • the converting circuit 140 may convert a voltage using the plurality of switches 221 and 222 included in the converting circuit 140.
  • the plurality of switches 221 and 222 may operate according to a control signal received from the processor 130.
  • the converting circuit 140 may include a capacitor, an inductor, a resistor, a switch, and the like, and may be configured as a half bridge or a full bridge.
  • the battery sensing circuit 200 may include one or more resistors 210 and a battery sensing switch 220 and may sense a state of the battery 160.
  • the battery sensing circuit 200 may sense the remaining amount of the battery 160 connected in parallel to the battery sensing circuit 200. Since the battery 160 is connected in parallel with the battery sensing circuit 200, the remaining amount of the battery 160 may be determined based on a current flowing through the one or more resistors 210 or a voltage applied to the one or more resistors 210. .
  • the battery sensing circuit 200 may consume power of the battery 160 in the process of determining the remaining amount of the battery 160.
  • the battery sensing circuit 200 may include a battery sensing switch 220.
  • the battery sensing switch 220 may be turned on or off according to circumstances so that the battery sensing circuit 200 is turned on or off.
  • the battery sensing switch 220 may be turned on or off depending on the current mode in which the DC-DC converter 100 is currently operating. For example, when the current mode is the sleep mode, the battery sensing switch 220 may be turned off so that the battery sensing circuit 200 does not consume power. As another example, when the current mode is the operation mode, the battery sensing switch 220 is turned on so that the battery sensing circuit 200 may sense the remaining amount of the battery 160.
  • the sleep mode according to an embodiment may be a mode in which power consumption of the DC-DC converter 100 is reduced by deactivating other functions required for communication with the inverter 20 among a plurality of functions.
  • the processor 130 may control the battery sensing switch 220 based on the state of the battery 160.
  • the processor 130 may determine one of the plurality of modes as the current mode based on the state of the battery 160, and turn off the battery sensing switch 220 when the current mode is the sleep mode.
  • the processor 130 may determine the current mode as the sleep mode.
  • the sleep mode may be a mode in which power consumption of the DC-DC converter 100 is reduced by deactivating other functions required for communication with the inverter 20 among a plurality of functions. Accordingly, when the remaining amount of the battery 160 is less than or equal to the first value, other functions than those required for communication with the inverter 20 are deactivated among the plurality of functions under the control of the processor 130 to deactivate the power of the DC-DC converter 100. Consumption can be reduced.
  • the processor 130 may control not only the battery sensing circuit 200 but also the converting circuit 140.
  • the processor 130 may control the plurality of switches 221 and 222 included in the converting circuit 140 to convert the voltage of the power received from the solar power source 10.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 includes both the battery sensing circuit 200 and the ground sensing circuit 110.
  • the DC-DC converter 100 may include a converting circuit 140, a battery sensing circuit 200, and a ground sensing circuit 110.
  • the processor 130 may control all of the converting circuit 140, the battery sensing circuit 200, and the ground sensing circuit 110.
  • the processor 130 may control the battery sensing switch 220 or the ground sensing switch 120 to turn on or off the battery sensing circuit 200 or the ground sensing circuit 110.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an example in which the ground sensing circuit 110 senses a ground according to an embodiment.
  • the ground sensing circuit 110 may include one or more resistors 111, 112, and 113 and a ground sensing switch 120.
  • One or more resistors may include a first resistor 111, a second resistor 112, and a measurement resistor 113.
  • the processor 130 may determine the ground state according to a section to which the voltage V_ADC applied to the measurement resistor 113 belongs. For example, if the section to which the V_ADC belongs is the first section, the processor 130 may determine the ground state as a normal state. If the section to which the V_ADC belongs is the second section or the third section, the processor 130 may determine the ground state to be an abnormal state.
  • a specific embodiment of the first to third sections may refer to FIG. 6.
  • the processor 130 may output a notification indicating the determined ground state.
  • the DC-DC converter 100 may output an audio notification through a sound or a visual notification using a display.
  • the processor 130 may output a notification indicating an error for the battery 160.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the DC-DC converter 100 determines a ground state by using a voltage applied to a resistor. In detail, an example of determining a ground state according to a voltage applied to the measurement resistor 113 is illustrated.
  • Values of the first resistor 111, the second resistor 112, and the measurement resistor 113, a value representing the first section, the second section, and the third section may be determined according to various preset conditions.
  • the first and second resistors may be about 1.2 m ⁇ , and the measurement resistance may be about 62 k ⁇ .
  • the first section 610 may be about 0.77V or more and about 1.08V or less
  • the second section 620 may be about 1.52V or more and about 2.13V or less.
  • the first and second resistors may be about 1.2 m ⁇ , and the measurement resistance may be about 62 k ⁇ .
  • the first section 610 may be about 1.08V or more and about 1.50V or less
  • the second section 620 may be about 2.13V or more and about 2.98V or less.
  • the third section 630 may indicate an ambient value of zero.
  • the third section 630 may be a section of about -0.5V or more and about 0.5V or less.
  • the processor 160 When the section to which the value of the voltage applied to the measurement resistor 113 belongs is not one of the first section 610, the second section 620, and the third section 630, the processor 160. You can output a notification indicating an error for). For example, when the value of the voltage applied to the measurement resistor 113 is about 3 V, an error indicating an error may be output.
  • the voltage specification of the commonly used battery 160 is about 90V to about 126V or about 126V to about 176V
  • the first resistor 111 and the second resistor 112 are about 1.2 m ⁇
  • the measurement resistance 113 is When is set to about 62k ⁇ , it is easy to determine whether to ground using the voltage value applied to the measurement resistor 113.
  • sensing of a voltage within 3V is easy. Therefore, according to the voltage specification of the battery 160, by making the voltage applied to the measurement resistor 113 does not exceed a maximum of 3V, it is possible to easily and accurately determine whether or not to ground.
  • the size of the first and second resistors 111 and 112, which are relatively large, is determined to be larger than that of the measurement resistor 113, thereby minimizing damage by reducing the amount of current flowing when a ground occurs. can do.
  • the numerical values representing the first section 610, the second section 620, and the third section 630 may be determined according to the voltage division principle, and the voltage applied to the ground sensing switch 120 or other substantial circuit state ( For example, the length of the track, etc.).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a method in which the DC-DC converter 100 senses a ground state according to an embodiment.
  • the DC-DC converter 100 may turn on the ground sensing switch 120.
  • the ground sensing switch 120 When the ground sensing switch 120 is turned on, the ground sensing circuit 110 may operate while consuming some power.
  • the DC-DC converter 100 may measure the measurement resistance 113 among the first resistor 111, the second resistor 112, and the measurement resistor 113 connected in series with the ground sensing switch 120. Can be determined.
  • the value of the voltage applied to the measurement resistor 113 among the first resistor 111, the second resistor 112, and the measurement resistor 113 may be determined according to the voltage division principle, and is applied to the ground sensing switch 120. This may depend on the voltage applied or other practical circuit conditions (eg the length of the line).
  • the DC-DC converter 100 may determine the ground state based on a section to which the value V_ADC of the voltage applied to the measurement resistor 113 belongs.
  • the processor 130 may determine the ground state as a normal state. If the section to which the V_ADC belongs is the second section or the third section, the processor 130 may determine the ground state to be an abnormal state.
  • a specific embodiment of the first to third sections may refer to FIG. 6.
  • the processor 130 may output a notification indicating the determined ground state.
  • the DC-DC converter 100 may output an audio notification through a sound or a visual notification using a display.
  • the processor 130 may output a notification indicating an error for the battery 160.
  • the above-described method can be written as a program that can be executed in a computer, it can be implemented in a general-purpose digital computer to operate the program using a computer-readable recording medium.
  • the structure of the data used in the above-described method can be recorded on the computer-readable recording medium through various means.
  • the computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, RAM, USB, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.). do.

Abstract

일 실시 예에 따라, 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 접지 상태를 센싱하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법이 개시된다. 구체적으로 저항에 인가되는 전압의 크기에 기초하여 접지 상태를 센싱하여 알림을 제공할 수 있다.

Description

태양광 연계 에너지 저장 시스템용 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법
본 개시에서는 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 접지 상태를 센싱하는 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, 태양광 발전 시스템에서 예상하지 못한 접지가 발생하는 경우, 시스템이 손상되거나, 과도한 전력이 소모되는 등의 문제점이 발생할 수 있었다.
본 개시는 태양광 연계 에너지 저장 시스템에서, 전지 상태를 센싱하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법이 개시될 수 있다. 구체적으로, DC-DC 컨버터가 접지 센싱 회로를 포함하고, 접지 센싱 회로에서 획득되는 정보를 통해 접지 상태를 결정하는 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 태양광 전원으로부터 수신된 전력을 변환하고 배터리와 연결되어 있는 컨버팅 회로; 복수개의 저항 및 접지 센싱 스위치를 포함하고, 접지 상태의 센싱에 이용되는 접지 센싱 회로; 및 상기 복수개의 저항에 인가되는 전압에 기초하여 상기 접지 상태를 결정하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 복수개의 저항 중 하나인 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간에 기초하여 상기 접지 상태를 결정할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 저항은 제 1 저항, 제 2 저항 및 상기 측정 저항을 포함하고, 상기 제 1 저항, 상기 제 2 저항 및 상기 측정 저항은 직렬로 연결되고, 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항의 사이 노드는 접지와 연결될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 접지 센싱 스위치를 제어하여 주기적으로 상기 접지 센싱 스위치를 온(on) 또는 오프(off)할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 1 구간이면 상기 접지 상태를 정상 상태로 결정하고,
상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 2 구간 또는 제 3 구간이면 상기 접지 상태를 비정상 상태로 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 상기 제 1 구간, 상기 제 2 구간 및 상기 제 3 구간 중 어느 구간도 아닌 경우, 상기 배터리에 대한 오류를 나타내는 알림을 출력할 수 있다.
또한, 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항은 약 1.2mΩ이고, 상기 측정 저항은 약 62kΩ일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V인 경우, 상기 제 1 구간은 약 0.77V 이상 약 1.08V 이하의 구간일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전압 사양이 약 126V 내지 약 176V인 경우, 상기 제 1 구간은 약 1.08V 이상 약 1.50V 이하의 구간일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V인 경우, 상기 제 2 구간은 약 1.52V 이상 약 2.13V 이하의 구간일 수 있다.
또한, 상기 배터리의 전압 사양이 약 126V 내지 약 176V인 경우, 상기 제 2 구간은 약 2.13V 이상 약 2.98V 이하의 구간일 수 있다.
제 2 측면에 따른 DC-DC 컨버터 제어 방법은 접지 센싱 스위치를 온하는 단계;
상기 접지 센싱 스위치와 직렬로 연결된 제 1 저항, 제 2 저항 및 측정 저항 중 상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값을 결정하는 단계; 상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간에 기초하여 접지 상태를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항이 연결된 노드는 접지와 연결될 수 있다.
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, 접지 상태를 센싱하는 DC-DC 컨버터 및 그 제어방법을 개시할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하는 도면이다. 태양광 연계 에너지 저장 시스템은 태양광 발전 시스템의 일 예일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 접지 센싱 회로(110) 와 연결되어 동작하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 배터리(160)와 연결되어 동작하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 배터리 센싱 회로(200) 및 접지 센싱 회로(110)를 모두 포함하는 일 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다
도 5는 일 실시 예에 따른 접지 센싱 회로(110)가 접지를 센싱하는 일 실시 예를 설명하기 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 저항에 인가되는 전압을 이용해서 접지 상태를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 접지 상태를 센싱하는 방법의 일 실시 예를 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 기재되는 수치는 오차 등에 따른 합리적인 범위 내의 수치로 확대 해석될 수 있다. 예를 들면, “1”이라고 기재된 수치가 “1.01”로 해석될 수 있다.
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)를 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 그리드(GRID, 40)를 더 포함할 수 있다. 그리드(40)는 전력망의 일종일 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 그리드(40) 또는 부하(50)로 전력을 공급하기 위해서, AC(교류)전력으로 변환 할 수 있다. 여기서 그리드(40)는 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 그리드(40)에 공급을 할 수 있다. 이때, 인버터(20)를 가동시키기 위한 전력이 인버터의 출력전력보다 낮은 경우가 발생하게 된다면, 인버터(20)는 그리드(40)의 전력을 역으로 소비할 수도 있다. 물론, 이 경우 인버터는 그리드(40)로 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 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, 슬립 모드 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.
도 2는 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 접지 센싱 회로(110) 와 연결되어 동작하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(30)은 DC-DC 컨버터(100) 및 배터리(160)를 포함할 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, DC-DC 컨버터(100)는 접지 센싱 회로(110), 컨버팅 회로(140) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 또한, 접지 센싱 회로(110)는 복수개의 저항(111, 112, 113) 및 접지 센싱 스위치(120)를 포함할 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 배터리 팩(30) 또는 DC-DC 컨버터(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 배터리 팩(30) 또는 DC-DC 컨버터(100)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 2에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 2를 참조하면, 컨버팅 회로(140)는 태양광 전원(10)으로부터 수신된 전력을 변환할 수 있으며, 배터리(160)와 연결되어 있다. 일 실시 예에 따른 컨버팅 회로(140)는 태양광 전원(10)으로부터 수신된 전력을 변환할 수 있다. 예를 들면, 컨버팅 회로(140)는 태양광 전원(10)으로부터 인가되는 전력의 전압을 변환할 수 있다. 구체적으로 컨버팅 회로(140)는 컨버팅 회로(140)에 포함된 복수개의 스위치(141, 142, 143, 144)를 이용하여 전압을 변환할 수 있다. 복수개의 스위치(141, 142, 143, 144)는 프로세서(130)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
컨버팅 회로(140)는 커패시터, 인덕터, 저항, 스위치 등을 포함할 수 있으며, 하프 브릿지(half bridge) 또는 풀 브릿지(full bridge)로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 접지 센싱 회로(110)는 복수개의 저항(111, 112, 113) 및 접지 센싱 스위치(120)를 포함하고, DC-DC 컨버터(100)의 접지 상태를 센싱할 수 있다. 복수개의 저항(111, 112, 113)은 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(130)는 접지 센싱 회로(110)로부터 수신한 정보에 기초하여 접지 상태를 결정할 수 있다. 프로세서(130)는 복수개의 저항에 인가되는 전압에 기초하여 접지 상태를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 복수개의 저항(111, 112, 113) 중 하나인 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값이 속한 구간에 기초하여 접지 상태를 결정할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(130)는 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 1 구간이면 접지 상태를 정상 상태로 결정하고, 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 2 구간 또는 제 3 구간이면 접지 상태를 비정상 상태로 결정할 수 있다. 제 1 구간, 제 2 구간 및 제 3 구간의 구체적인 실시 예는 도 6에서 후술한다.
또한, 프로세서(130)는 전지 센싱 스위치(120)를 제어하여 접지 센싱 회로(110)를 온 또는 오프할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 접지 센싱 스위치(120)를 제어하여 주기적으로 접지 센싱 스위치(120)를 온(on) 또는 오프(off)할 수 있다.
프로세서(130)는 접지 센싱 회로(110) 뿐 아니라 컨버팅 회로(140)도 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 컨버팅 회로(140)에 포함된 복수개의 스위치(141, 142, 143, 144)를 제어하여 태양광 전원(10)으로부터 수신된 전력의 전압을 변환할 수 있다.
복수개의 저항(111, 112, 113)은 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)을 포함할 수 있다. 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)은 직렬로 연결되고, 제 1 저항(111)과 제 2 저항(112)의 사이 노드는 접지와 연결될 수 있다.
제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)의 저항 값은 기설정된 값일 수 있다. 예를 들면, 제 1 저항 및 제 2 저항은 약 1.2mΩ이고, 측정 저항은 약 62kΩ일 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 배터리(160)와 연결되어 동작하는 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(30)은 DC-DC 컨버터(100) 및 배터리(160)를 포함할 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, DC-DC 컨버터(100)는 배터리 센싱 회로(200), 컨버팅 회로(140) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 센싱 회로(200)는 하나 이상의 저항(210) 및 배터리 센싱 스위치(220)를 포함할 수 있다.
그러나, 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 배터리 팩(30) 또는 DC-DC 컨버터(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 배터리 팩(30) 또는 DC-DC 컨버터(100)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따를 경우, 도 2에 도시된 구성요소들 중 일부 구성요소는 생략될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
일 실시 예에 따른 컨버팅 회로(140)는 태양광 전원(10)으로부터 수신된 전력을 변환할 수 있다. 예를 들면, 컨버팅 회로(140)는 태양광 전원(10)으로부터 인가되는 전력의 전압을 변환할 수 있다. 구체적으로 컨버팅 회로(140)는 컨버팅 회로(140)에 포함된 복수개의 스위치(221, 222)를 이용하여 전압을 변환할 수 있다. 복수개의 스위치(221, 222)는 프로세서(130)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
컨버팅 회로(140)는 커패시터, 인덕터, 저항, 스위치 등을 포함할 수 있으며, 하프 브릿지(half bridge) 또는 풀 브릿지(full bridge)로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 센싱 회로(200)는 하나 이상의 저항(210) 및 배터리 센싱 스위치(220)를 포함하고, 배터리(160)의 상태를 센싱할 수 있다. 구체적으로 배터리 센싱 회로(200)는 배터리 센싱 회로(200)에 병렬로 연결되는 배터리(160)의 잔량을 센싱할 수 있다. 배터리(160)는 배터리 센싱 회로(200)와 병렬로 연결되기 때문에, 하나 이상의 저항(210)에 흐르는 전류 또는 하나 이상의 저항(210)에 걸리는 전압에 기초하여 배터리(160)의 잔량을 결정할 수 있다. 또한, 배터리(160)의 잔량을 결정하는 과정에서 배터리 센싱 회로(200)는 배터리(160)의 전력을 소모할 수 있다.
배터리 센싱 회로(200)는 배터리 센싱 스위치(220)를 포함할 수 있다. 배터리 센싱 스위치(220)는 상황에 따라 온(on) 또는 오프(off)되어 배터리 센싱 회로(200)가 온 또는 오프되도록 할 수 있다. 구체적으로 배터리 센싱 스위치(220)는 DC-DC 컨버터(100)가 현재 동작하고 있는 현재 모드에 따라 온 또는 오프될 수 있다. 예를 들면, 현재 모드가 슬립 모드인 경우, 배터리 센싱 스위치(220)는 오프되어 배터리 센싱 회로(200)가 전력을 소비하지 않도록 할 수 있다. 다른 예로, 현재 모드가 동작 모드인 경우, 배터리 센싱 스위치(220)는 온되어 배터리 센싱 회로(200)는 배터리(160)의 잔량을 센싱할 수 있다. 일 실시 예에 따른 슬립 모드는 복수개의 기능 중 인버터(20)와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화하여 DC-DC 컨버터(100)의 전력 소모를 감소시키는 모드일 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(130)는 배터리(160)의 상태에 기초하여 배터리 센싱 스위치(220)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는 배터리(160)의 상태에 기초하여 복수개의 모드 중 하나의 모드를 현재 모드로 결정하고, 현재 모드가 슬립 모드인 경우 배터리 센싱 스위치(220)를 오프할 수 있다.
프로세서(130)는 배터리(160)의 잔량이 제 1 값 이하인 경우 현재 모드를 슬립 모드로 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따른 슬립 모드는 복수개의 기능 중 인버터(20)와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들을 비활성화하여 DC-DC 컨버터(100)의 전력 소모를 감소시키는 모드일 수 있다. 따라서, 배터리(160)의 잔량이 제 1 값 이하인 경우 프로세서(130)의 제어에 따라 복수개의 기능 중 인버터(20)와의 통신에 필요한 기능 외 다른 기능들이 비활성화되어 DC-DC 컨버터(100)의 전력 소모가 감소할수 있다.
프로세서(130)는 배터리 센싱 회로(200) 뿐 아니라 컨버팅 회로(140)도 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 컨버팅 회로(140)에 포함된 복수개의 스위치(221, 222)를 제어하여 태양광 전원(10)으로부터 수신된 전력의 전압을 변환할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 배터리 센싱 회로(200) 및 접지 센싱 회로(110)를 모두 포함하는 일 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다.
이 경우, DC-DC 컨버터(100)는 컨버팅 회로(140), 배터리 센싱 회로(200) 및 접지 센싱 회로(110)를 포함할 수 있다. 프로세서(130)는 컨버팅 회로(140), 배터리 센싱 회로(200) 및 접지 센싱 회로(110)를 모두 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 배터리 센싱 스위치(220) 또는 접지 센싱 스위치(120)를 제어하여 배터리 센싱 회로(200) 또는 접지 센싱 회로(110)를 온 또는 오프할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 접지 센싱 회로(110)가 접지를 센싱하는 일 실시 예를 설명하기 설명하기 위한 도면이다.
접지 센싱 회로(110)는 하나 이상의 저항(111, 112, 113) 및 접지 센싱 스위치(120)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 저항은 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)을 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 측정 저항(113)에 걸리는 전압(V_ADC)이 속하는 구간에 따라서, 접지 상태를 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(130)는 V_ADC가 속한 구간이 제 1 구간이면 접지 상태를 정상 상태로 결정하고, V_ADC가 속한 구간이 제 2 구간 또는 제 3 구간이면 접지 상태를 비정상 상태로 결정할 수 있다. 제 1 구간 내지 제 3 구간의 구체적인 실시 예는 도 6을 참조할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 결정된 접지 상태를 나타내는 알림을 출력할 수 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터(100)는 소리를 통한 청각적 알림 또는 디스플레이 등을 이용한 시각적 알림을 출력할 수 있다.
프로세서(130)는 V_ADC가 속한 구간이 제 1 구간, 제 2 구간 및 제 3 구간 중 어느 구간도 아닌 경우, 배터리(160)에 대한 오류를 나타내는 알림을 출력할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 저항에 인가되는 전압을 이용해서 접지 상태를 판단하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 측정 저항(113)에 인가되는 전압에 따라 접지 상태를 판단하는 일 예가 도시된다.
제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113)의 값, 제 1 구간, 제 2 구간, 제 3 구간을 나타내는 값 등은 여러가지 기설정된 조건에 따라 결정될 수 있다.
예를 들면, 배터리(160)의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V인 경우, 제 1 저항 및 제 2 저항은 약 1.2mΩ이고, 측정 저항은 약 62kΩ일 수 있다. 이 경우, 제 1 구간(610)은 약 0.77V 이상 약 1.08V 이하의 구간이고, 제 2 구간(620)은 약 1.52V 이상 약 2.13V 이하의 구간일 수 있다.
다른 예로, 배터리(160)의 전압 사양이 약 126V 내지 약 176V인 경우, 제 1 저항 및 제 2 저항은 약 1.2mΩ이고, 측정 저항은 약 62kΩ일 수 있다. 이 경우, 제 1 구간(610)은 약 1.08V 이상 약 1.50V 이하의 구간이고, 제 2 구간(620)은 약 2.13V 이상 약 2.98V 이하의 구간일 수 있다.
또한, 제 3 구간(630)은 0의 주변 값을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제 3 구간(630)은 약 -0.5V 이상 약 0.5V 이하의 구간일 수 있다.
프로세서(130)는 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 1 구간(610), 제 2 구간(620) 및 제 3 구간(630) 중 어느 구간도 아닌 경우, 배터리(160)에 대한 오류를 나타내는 알림을 출력할 수 있다. 예를 들면, 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값이 약 3V인 경우, 오류를 나타내는 일림을 출력할 수 있다.
통상적으로 이용되는 배터리(160)의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V 또는 약 126V 내지 약 176V이기 때문에, 제 1 저항(111) 및 제 2 저항(112)은 약 1.2mΩ이고, 측정 저항(113)은 약 62kΩ으로 두는 경우, 측정 저항(113)에 걸리는 전압 값을 이용해서 용이하게 접지 여부를 결정할 수 있다. 통상적으로 전압 센싱을 수행함에 있어서, 3V 이내의 전압에 대한 센싱이 용이하다. 따라서 배터리(160)의 전압 사양에 따를 때, 측정 저항(113)에 걸리는 전압이 최대 3V를 넘지 않도록 함으로써, 실질적으로 접지 여부에 대한 결정을 용이하고 정확하게 할 수 있다.
또한, 상대적으로 크기가 큰 제 1 저항(111) 및 제 2 저항(112)의 크기를 측정 저항(113)에 비해 큰 값으로 결정함으로써, 실질적으로 접지가 발생한 경우 흐르는 전류량을 감소시켜 피해를 최소화할 수 있다.
상술된 수치는 일 실시 예에 불과한 것으로, 상기와 같은 취지의 다른 수치가 이용될 수 있다.
또한, 제 1 구간(610), 제 2 구간(620) 및 제 3 구간(630)을 나타내는 수치는 전압 분배 원칙에 따라 결정될 수 있으며, 접지 센싱 스위치(120)에 걸리는 전압이나 기타 실질적인 회로 상태(예: 선로의 길이 등)에 따라 결정될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)가 접지 상태를 센싱하는 방법의 일 실시 예를 설명하기 위한 순서도이다.
단계 S710에서 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 접지 센싱 스위치(120)를 온할 수 있다. 접지 센싱 스위치(120)가 온되면 접지 센싱 회로(110)가 일부 전력을 소모하면서 동작할 수 있다.
단계 S720에서 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 접지 센싱 스위치(120)와 직렬로 연결된 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113) 중 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값을 결정할 수 있다. 구체적으로 제 1 저항(111), 제 2 저항(112) 및 측정 저항(113) 중 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값은 전압 분배 원칙에 따라 결정될 수 있으며, 접지 센싱 스위치(120)에 걸리는 전압이나 기타 실질적인 회로 상태(예: 선로의 길이 등)에 따라 결정될 수 있다.
단계 S730에서 일 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 측정 저항(113)에 인가되는 전압의 값(V_ADC)이 속한 구간에 기초하여 접지 상태를 결정할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(130)는 V_ADC가 속한 구간이 제 1 구간이면 접지 상태를 정상 상태로 결정하고, V_ADC가 속한 구간이 제 2 구간 또는 제 3 구간이면 접지 상태를 비정상 상태로 결정할 수 있다. 제 1 구간 내지 제 3 구간의 구체적인 실시 예는 도 6을 참조할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 결정된 접지 상태를 나타내는 알림을 출력할 수 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터(100)는 소리를 통한 청각적 알림 또는 디스플레이 등을 이용한 시각적 알림을 출력할 수 있다.
프로세서(130)는 V_ADC가 속한 구간이 제 1 구간, 제 2 구간 및 제 3 구간 중 어느 구간도 아닌 경우, 배터리(160)에 대한 오류를 나타내는 알림을 출력할 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.

Claims (10)

  1. 태양광 전원으로부터 수신된 전력을 변환하고 배터리와 연결되어 있는 컨버팅 회로;
    복수개의 저항 및 접지 센싱 스위치를 포함하고, 접지 상태의 센싱에 이용되는 접지 센싱 회로; 및
    상기 복수개의 저항에 인가되는 전압에 기초하여 상기 접지 상태를 결정하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 복수개의 저항 중 하나인 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간에 기초하여 상기 접지 상태를 결정하는, DC-DC 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 저항은 제 1 저항, 제 2 저항 및 상기 측정 저항을 포함하고,
    상기 제 1 저항, 상기 제 2 저항 및 상기 측정 저항은 직렬로 연결되고, 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항의 사이 노드는 접지와 연결되는, DC-DC 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 접지 센싱 스위치를 제어하여 주기적으로 상기 접지 센싱 스위치를 온(on) 또는 오프(off)하는, DC-DC 컨버터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 1 구간이면 상기 접지 상태를 정상 상태로 결정하고,
    상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 제 2 구간 또는 제 3 구간이면 상기 접지 상태를 비정상 상태로 결정하는, DC-DC 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간이 상기 제 1 구간, 상기 제 2 구간 및 상기 제 3 구간 중 어느 구간도 아닌 경우, 상기 배터리에 대한 오류를 나타내는 알림을 출력하는, DC-DC 컨버터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항은 약 1.2mΩ이고, 상기 측정 저항은 약 62kΩ인, DC-DC 컨버터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V인 경우, 상기 제 1 구간은 약 0.77V 이상 약 1.08V 이하의 구간인, DC-DC 컨버터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리의 전압 사양이 약 126V 내지 약 176V인 경우, 상기 제 1 구간은 약 1.08V 이상 약 1.50V 이하의 구간인, DC-DC 컨버터.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리의 전압 사양이 약 90V 내지 약 126V인 경우, 상기 제 2 구간은 약 1.52V 이상 약 2.13V 이하의 구간인, DC-DC 컨버터.
  10. 접지 센싱 스위치를 온하는 단계;
    상기 접지 센싱 스위치와 직렬로 연결된 제 1 저항, 제 2 저항 및 측정 저항 중 상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값을 결정하는 단계;
    상기 측정 저항에 인가되는 전압의 값이 속한 구간에 기초하여 접지 상태를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 저항 및 상기 제 2 저항이 연결된 노드는 접지와 연결된, DC-DC 컨버터 제어 방법.
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