WO2023048324A1 - 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차 - Google Patents

원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차 Download PDF

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WO2023048324A1
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김성실
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성실에너지 주식회사
김성실
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Definitions

  • the present invention relates to an energy storage system, and in particular, prevents the energy storage system from being damaged when commercial AC power, which is a system power supply leading into a home, is restored after a blackout, so that the load can be continuously and stably supplied with commercial AC power.
  • Battery AC power generated by electric power and energy stored in the battery can be supplied, and commercial AC power is supplied to the AC/DC converter for charging the battery through the input/output terminal, and at the same time, the power charged in the battery is supplied to the input/output terminal.
  • the present invention relates to an energy storage system that is easy to install and does not require construction of a distribution box during installation because the power plug of the energy storage system is connected to an outlet, which is a supply terminal to which commercial AC power is supplied.
  • An energy storage system is a type of battery that stores energy. It is linked to the smart grid to store power generated from new and renewable energy sources such as solar and wind power, or to store electricity from external grid power during times when electricity rates are low. It is a device that receives and stores power and discharges the stored power during times of high power consumption, thereby increasing the efficiency of power operation from the point of view of the power supplier and contributing to the use of low electricity rates from the point of view of the consumer.
  • Korean Patent Registration No. 10-1616982 Smart Energy Storage System for Home Use
  • Korean Patent Registration No. 10-1616982 Smart Energy Storage System for Home Use
  • the prior art smart energy storage system for home use stably supplies power to loads when system power is normally supplied by commercial AC power or when commercial AC power is cut off due to power failure, but when commercial AC power is restored after a power outage,
  • signal synchronization between commercial AC power and AC power generated by discharging energy stored in a battery is inconsistent, which damages the energy storage system.
  • the inlet terminal of the commercial AC power supply should be connected to the input part of the AC/DC conversion unit for charging the battery, and the output terminal of the DC/AC conversion unit that converts the power charged in the battery into AC voltage should be connected to the load terminal.
  • the load terminal since the load terminal must be installed in a distribution box provided in the home, installation work for the distribution box is required to mount the energy storage system to the system AC power source, so the installation is not easy.
  • An object of the present invention is to prevent damage to the energy storage system when commercial AC power, which is a system power supply leading into a home, is restored after a blackout, so that the AC power of the system by commercial AC power and accumulated in the battery are constantly and stably applied to the load.
  • Battery AC power generated by energy can be supplied, and commercial AC power is supplied to the AC/DC conversion unit for battery charging through the input/output terminal, and at the same time, the power charged in the battery is supplied to the load through the input/output terminal.
  • Another object of the present invention is to mount the energy storage system on an electric vehicle to charge the battery of the electric vehicle, and after driving the electric vehicle, the energy storage system of the electric vehicle is supplied with one cord to an outlet supplied with commercial AC power.
  • the energy storage system of the electric vehicle When plugged in, it operates as a stand-alone inverter to supply power to household appliances and to perform the function of an Uninterruptible Power Supply (UPS) to protect loads in the event of a momentary power outage in the home.
  • UPS Uninterruptible Power Supply
  • a vehicle having a power synchronization method using a one-cord power plug of the present invention includes a battery that provides power for driving the vehicle; and a one-cord power plug mounted on a part of the vehicle to charge the battery with the power, provide power to charge a load outside the vehicle, and have only one cord to charge the load.
  • An energy storage system that synchronizes power discharged to charge the load when connected to an outlet outside the vehicle and commercial AC power supplied from the outlet, wherein the energy storage system includes the commercial AC an AC/DC conversion unit that receives power through input/output terminals and converts commercial AC power into DC power; a battery charging the DC power output from the AC/DC converter; a step-up unit that boosts the DC power charged in the battery and outputs a boosted DC voltage; a DC/AC converter for converting the boosted DC voltage into AC power and supplying battery AC power to a load through the input/output terminal; a power control unit for controlling driving of the AC/DC converter to charge the battery and controlling driving of the DC/AC converter to supply AC power from the battery to the load; an inductor having one terminal connected to a supply terminal to which the commercial AC power is supplied; a switching unit having one terminal connected to the other terminal of the inductor and the other terminal connected to the input/output terminal; a current determination unit comparing the inductor current flowing through the inductor
  • An embodiment of the present invention prevents damage to the energy storage system when commercial AC power, which is the system power supply to the home, is restored after a power outage, and continuously and stably accumulates in the AC power and battery of the system by commercial AC power to the load.
  • the battery AC power generated by the generated energy can be supplied, commercial AC power is supplied to the AC/DC converter for charging the battery through the input/output terminal, and at the same time, the power charged in the battery is supplied to the load through the input/output terminal. Since it is used by connecting the power plug of the energy storage system to the outlet, which is the supply terminal for supplying commercial AC power, it does not require construction of a distribution box during installation and can be installed conveniently.
  • the energy storage system is mounted on an electric vehicle to charge the battery of the electric vehicle, and after driving the electric vehicle, the power of the energy storage system of the electric vehicle is plugged into an outlet supplied with commercial AC power with one cord. It operates as a stand-alone inverter to supply power to home appliances and perform the function of an Uninterruptible Power Supply (UPS) in the event of a momentary power outage in the home. It provides the effect of preventing the energy storage system from being damaged by instantaneously synchronizing the generated AC power and making it unnecessary and convenient to install the installation work for the distribution box.
  • UPS Uninterruptible Power Supply
  • FIG. 1 is a block diagram of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a waveform diagram of a commercial AC power supply inductor current, a switching control signal, and load supply power for explaining the operation of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a vehicle equipped with a power synchronization method using a one-cord power plug according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an application example of a vehicle equipped with a power synchronization method using a one-cord power plug according to an embodiment of the present invention.
  • the energy storage system of the present invention receives commercial AC power (Vac), which is a system power source, through an input/output terminal (IOP) and converts commercial AC power into DC power (10). ), a battery (B) that charges the DC power output from the AC/DC converter 10, and a step-up unit (20) that boosts the DC power charged in the battery (B) to output a boosted DC voltage (DC).
  • Vac commercial AC power
  • IOP input/output terminal
  • DC DC voltage
  • a power control unit 40 that controls driving of the AC/DC converter 10 so that charging is performed and controls driving of the DC/AC converter 30 to supply battery AC power Bac to the load 70.
  • one terminal is connected to the supply terminal (ACP) to which commercial AC power (Vac) is supplied, and an inductor (L), one terminal is connected to the other terminal of the inductor (L), and the other terminal is the input/output terminal (IOP)
  • the switching unit (SW) connected to and the current determination unit 50 that compares the inductor current (IL) flowing through the inductor (L) and the restoration limit current (Iref) determined by the user, and the current determination unit (50) If the inductor current (IL) is less than the restoration limit current (Iref), the activated switching control signal (SWC) is output to turn on the switching unit (SW), and if the inductor current (IL) is equal to the restoration limit current (Iref), The deactivated switching control signal (SWC) is output to turn off the switching unit (SW), and when the reference time (Tref) determined by the user elapses after the switching control signal (SWC) is deactivated, the switching control signal (SWC) is turned off. It is
  • ACP supply terminal
  • Vac commercial AC power
  • L inductor
  • the AC/DC converter 10 As shown in FIG. 1, the AC/DC converter 10, the battery B, the booster 20, the DC/AC converter 30, and the power controller 40 of the present invention This is a typical configuration of an energy storage system.
  • the AC/DC converter 10 receives commercial AC power (Vac) from the supply terminal (ACP) through the input/output terminal (IOP) to which the commercial AC power (Vac), which is the system power, is supplied, and converts the commercial AC power (Vac).
  • the DC power corresponding to the charging voltage of the battery B is converted into DC power, and the DC power is charged in the battery B.
  • the step-up unit 20 boosts the DC power charged in the battery B to a DC voltage of about 400V and outputs a boosted DC voltage (DC).
  • the DC/AC conversion unit 30 converts the boosted DC voltage (DC) into AC power and supplies the battery AC power (Bac) to the load 70 through the input/output terminal (IOP).
  • the power control unit 40 controls the operation of the AC/DC conversion unit 10 so that the battery B is in a set state of charge, and when the energy stored in the battery B is discharged, the battery AC power Bac is supplied.
  • the drive of the DC/AC conversion unit 30 is controlled to be supplied to the load 70 .
  • Discharge conditions can be set in various ways, such as a daytime zone set to be used for peak loads during the day or power failure.
  • the load 70 When the commercial AC power (Vac), which is the grid power, is normally supplied, the load 70 is driven by the commercial AC power (Vac), or in the case of a discharge condition, the load (70) connects the commercial AC power (Vac) and the battery AC power ( Bac).
  • Vac commercial AC power
  • Vac battery AC power
  • the restoration limit current (Iref) determined by the user is set to 40A, which is a value greater than the maximum current supplied to the load, the commercial AC power source (ac) is normally supplied or the current determination unit in case of power failure.
  • (50) compares the inductor current (IL) flowing through the inductor (L) with the recovery limit current (Iref). At this time, since the inductor current (IL) always has a smaller value than the recovery limit current (Iref), the switching control unit 60 outputs an activated switching control signal (SWC), and the switching unit (SW) is in an on state by the activated switching control signal (SWC).
  • the switching unit (SW) is continuously on when the commercial AC power source (ac) is normally supplied or there is a power outage
  • the load ( 70) is driven or in a discharge condition
  • the load 70 is driven by the commercial AC power supply (Vac) and the battery AC power (Bac), and in case of a power outage, the battery AC power (Bac) through the input/output terminal (IOP). It is supplied to the load 70 and the load 70 is driven.
  • the battery AC power (Bac) is also supplied to the supply terminal (ACP) through the input/output terminal (IOP), and as shown in FIG. ) and the battery AC power (Bac) is 180 degrees, that is, if the AC power of the battery AC power (Bac) is +220V and the commercial AC power (Vac) is -220V, the inductor current (IL) is generated by the inductor (L) ) becomes large, and when the inductor current IL increases by the current determination unit 50 and becomes the same value as the recovery limit current Iref, the switching control unit 60 outputs a deactivated switching control signal SWC. And, the switching unit (SW) is turned off by the deactivated switching control signal (SWC), so that the inductor current (IL) becomes zero.
  • the inductor current (IL) gradually increases by the inductor (L), and when the inductor current (IL) becomes the same value as the recovery limit current (Iref), the switching unit (SW) is turned off, and the switching unit ( Since the battery AC power (Bac) is not output through the supply terminal (ACP) by turning off the SW), only commercial AC power (Vac) is supplied to the load 70.
  • the switching control unit 60 outputs the activated switching control signal SWC when a reference time Tref determined by the user, about 3 seconds, after the switching control signal SWC is deactivated by power recovery, is output to the switching unit ( SW) is turned on and the energy storage system operates normally.
  • the present invention can continuously and stably supply the AC power of the system by the commercial AC power source and the battery AC power generated by the energy stored in the battery to the load 70 even when power is restored.
  • FIG. 3 is a block diagram of a vehicle equipped with a power synchronization method using a one-cord power plug according to an embodiment of the present invention.
  • a vehicle equipped with a power synchronization method using a one-cord power plug includes a battery 110, an inverter 120, a motor 130, a reducer 140, and an energy storage system.
  • ESS Energy Storage System
  • ESS 150 a cable 160 and a one-cord power plug 170 may be included.
  • a vehicle may mean an electric vehicle (EV, Electronic Vehicle) that uses electricity as a main power source, such as an electric vehicle, a fuel cell electric vehicle, or a hybrid vehicle.
  • EV Electric Vehicle
  • a fuel cell electric vehicle such as a fuel cell electric vehicle
  • a hybrid vehicle such as a fuel cell electric vehicle, or a hybrid vehicle.
  • an electric vehicle will be described as an example.
  • the electric vehicle 100 converts high-voltage battery 110 power into three-phase AC power to drive a three-phase AC motor such as a permanent magnet synchronous motor or an induction motor, and is connected through a motor shaft and a reducer 140. Drive the wheels to move the vehicle.
  • the battery 110 may provide power for driving the electric vehicle 100 .
  • the inverter 120 may drive the motor 130 through a transition converter by using the power of the battery 110 as an input.
  • the inverter 120 may include a power semiconductor and a DC link capacitor as main power unit components.
  • the inverter 120 includes a cooling unit for dissipating heat generated from a switching element, etc., a bus bar for connecting a high voltage battery 110 or a motor 130, or a power distribution unit, a connector, and a switching element. It may include a control board for controlling, a gate board, and the like.
  • the electric vehicle 100 uses electricity as an energy source, electricity must be stored and stored as an energy source. For this purpose, the battery 110 must be charged through a general commercial power source. However, when charging the electricity of the electric vehicle 100 using a charging station, since electric charging stations must be installed in various places in a power shortage area, a huge budget and delay may be limited.
  • an energy storage system is installed in a part of the electric vehicle 100 to charge the battery 110, which is an energy storage device of the electric vehicle 100, using high-voltage commercial power.
  • the energy storage system 150 may be implemented as the energy storage system 150 shown in FIGS. 1 and 2 .
  • the one-cord power plug 170 may be connected to a commercial AC power source (eg, AC 220V) through a cable 160.
  • the energy storage system 150 connects a supply terminal (ACP) supplied with commercial AC power (Vac) to an outlet through a single cable 160 and a one-cord power plug 170 in a plug-in manner.
  • ACP supply terminal
  • Vac commercial AC power
  • the energy storage system 150 may supply power to the battery 110 or discharge power stored in the energy storage system 150 to transmit power to the grid. Determining whether to charge the battery 110 of the electric vehicle 100 or transmit power to the grid may be determined by the power controller 40 or the controller 151 of the energy storage system 150 .
  • the power control unit 40 or the controller 151 may control an operation to charge the battery 110 in a charging mode, and may control power to be transmitted to a system in a discharging mode.
  • the energy storage system 150 enables a charging operation or a discharging operation to be performed at a predetermined specific time desired by a user.
  • the energy storage system 150 charges the power of the battery 110 at a time when electricity rates are low (eg, late night time when low prices are applied) and sets a specific time (eg, , peak power charged in the battery 110 may be discharged in a balanced manner during daytime hours when power consumption increases and electricity rates are high.
  • the energy storage system 150 charges the battery 110 at a predetermined specific time and performs a discharging operation when the power charged in the battery 110 exceeds the peak value of power consumption consumed by the battery 110. can do.
  • the energy storage system 150 may automatically set a peak value of power consumption.
  • the energy storage system 150 stores the peak value of the power consumption supplied to the load 70 as an average pattern value for a certain period of time when the consumer uses the power, and the maximum peak value and the minimum peak value may be set.
  • the energy storage system 150 includes a controller 151 so that power is charged and discharged within a range of a maximum peak value and a minimum peak value. For example, the energy storage system 150 may set power equal to or greater than the average pattern value as a peak value.
  • FIG. 4 is an application example of a vehicle equipped with a power synchronization method using a one-cord power plug according to an embodiment of the present invention.
  • the one-cord power plug 170 of the energy storage system 150 is connected to an external outlet of the electric vehicle 100 and can be connected to other vehicles or home appliances. Accordingly, in an embodiment of the present invention, residual power remaining in the energy storage system 150 after driving the electric vehicle 100 can be used as power for charging home appliances or other vehicles.
  • the AC power discharged from the energy storage system 150 is the power supplied from the outlet. It can perform a stand-alone inverter function to supply power to home appliances or other vehicles in synchronization with. In addition, it can perform the function of an uninterruptible power supply (UPS) to protect home appliances by overcoming power failure and supplying stable AC power in surge situations such as momentary power outages in the home. It can serve as an outlet for power pass-through and additional power supply.
  • UPS uninterruptible power supply
  • the embodiment of the present invention applies a one-code energy storage system 150 as shown in FIGS. 1 and 2, rather than the conventional two-line method, to be synchronized with the power system instantaneously to prevent damage to the inverter. do.
  • the energy storage system 150 when the power plug 170 of the energy storage system 150 is plugged into an outlet, power is discharged from the energy storage system 150 and power is supplied to the outlet. If power supplied from the energy storage system 150 is not synchronized with power supplied from an outlet (generally, power supplied from KEPCO), the energy storage system 150 may be damaged.
  • an uninterruptible power supply is provided by plugging the one-cord power plug 170 of the energy storage system 150 into an outlet to supply power to home appliances or other vehicles. It operates as a stand-alone inverter by performing the function of a power supply (UPS), and when commercial AC power is restored, the AC power supplied from the energy storage system 150 and the AC power of the outlet are synchronized instantaneously to save energy
  • the storage system 150 can be prevented from being damaged.
  • the embodiment of the present invention is capable of synchronizing the power supplied from the energy storage system 150 with the power restored by the energy storage system 150 described in FIGS. ) is used, so there is no need for separate installation work for the distribution box by the one-code method.
  • the embodiment of the present invention is to mount the energy storage system 150, which is a grid-connected inverter, to the electric vehicle 100 so that one cord (one cord) power plug 170 can charge the own vehicle or other vehicle. It may be used as a vehicle charging cord for home use or as a home charging cord for charging home appliances.
  • the embodiment of the present invention is a function of charging the high voltage battery 110 of the electric vehicle 100, a vehicle to load (V2L) function of delivering power to a load such as home appliances at home, and a one-cord power plug ( 170), it is possible to perform a V2G (Vehicle to Grid) function that delivers power to the grid.
  • V2L vehicle to load
  • V2G Vehicle to Grid
  • the embodiment of the present invention since charging and discharging are performed only by connecting the energy storage system 150 and an outlet, there are few restrictions on installation space and no separate wiring work is required.
  • the embodiment of the present invention connects the energy storage system 150 to a place with a general commercial AC power source (eg, AC 220V) without going through an electric charging station, thereby reducing the load on the low-voltage line of the actual consumption power grid. Since it does not go through a transformer, the loss of transmission power can be reduced.
  • the embodiment of the present invention determines the power state of the load in the energy storage system 150 and performs a power supply operation associated with the grid, thereby reducing the peak of grid power.
  • an electric vehicle using electricity as a main power source has been described as an example.
  • the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the above operation can be performed by mounting the energy storage system 150 to a vehicle using power such as a fuel cell, a battery, and a capacitor, and the type of vehicle is limited to this. It doesn't work.
  • the present invention prevents the energy storage system from being damaged when the commercial AC power, which is the grid power entering the home, is restored after a blackout, so that the AC power of the system by the commercial AC power source and the energy accumulated in the battery are constantly and stably applied to the load. to supply battery AC power generated by

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Abstract

본 발명의 자동차는 배터리 및 차량에 장착되어 배터리에 전원을 충전하고, 차량의 외부에 있는 부하를 충전하기 위한 전원을 제공하며, 부하를 충전하기 위해 원코드 전원플러그를 차량의 외부에 있는 콘센트에 접속하는 경우, 부하를 충전하기 위해 방전되는 전원과 콘센트에서 공급되는 상용교류전원을 동기화시키는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 에너지 저장 시스템은, 교류/직류 변환부, 배터리, 승압부, 직류/교류 변환부, 전력제어부, 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)에 연결된 인덕터(L), 한 단자가 인덕터(L)에 연결되고, 다른 단자가 입출력단자(IOP)에 연결된 스위칭부(SW), 인덕터전류(IL)와 복전제한전류(Iref)를 비교하는 전류판단부, 및 인덕터전류(IL)가 복전제한전류(Iref)보다 작으면 스위칭부(SW)를 온시키고, 인덕터전류(IL)가 복전제한전류(Iref)와 동일하면 스위칭부(SW)를 오프시키고, 스위칭제어신호(SWC)가 비활성화된 이후 기준시간(Tref)이 경과되면 스위칭제어신호(SWC)를 활성화시켜 스위칭부(SW)를 온시키는 스위칭제어부로 구성된다.

Description

원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 가정으로 인입되는 계통전원인 상용교류전원이 정전 후 복전시에 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하여 부하에 끊임 없이 안정적으로 상용교류전원에 의한 계통의 교류 전력 및 배터리에 축적된 에너지에 의해 발생된 배터리 교류전력을 공급할 수 있고, 입출력단을 통해 상용교류전원이 배터리 충전을 위한 교류/직류 변환부에 공급되고, 동시에 배터리에 충전된 전력을 입출력단을 통해 부하에 공급되도록 하고 상용교류전원이 공급되는 공급단자인 콘센트에 에너지 저장 시스템의 전원플러그를 접속시켜 사용하므로 설치시 분전함에 대한 공사가 필요하지 않고, 설치가 용이한 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)은 에너지를 저장하는 일종의 배터리로서, 스마트 그리드와 연계되어 태양광, 풍력 등 신재생에너지원에서 생산된 전력을 저장하거나 전기요금이 저렴한 시간대에 외부 계통 전력으로부터 전력을 공급받아 저장하고 전력 소비가 높은 시간대에 저장된 전력을 방전함으로써, 전력 공급자의 입장에서는 전력 운영의 효율성을 높이고 소비자의 입장에서는 저렴한 전기요금을 이용할 수 있게 기여하는 장치이다.
특히, 전력수요량이 초과에 의한 대규모 정전 사태가 발생한 경험을 토대로 전력량 부족에 따른 순환 정전에 대한 위험성이 증가하면서 야간과 같은 경부하시에 유휴 전력을 저장하였다가 주간과 같은 첨두부하시나 전력부족시에 사용함으로써, 부하평준화(Load Leveling)를 통한 첨두부하를 분산 할 수 있도록 에너지 저장 시스템에 대한 필요성이 높아지고 있다.
가정에서도 계통 교류 전력인 상용교류전원과 함께 전력부족이나, 정전시를 위해 이러한 에너지 저장 시스템을 사용하고 있다.
가정에서 사용하는 에너지 저장 시스템과 관련된 선행기술로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1616982호 "가정용 스마트 에너지 저장 시스템"(공고일자: 2016.04.29)가 개시되어 있다.
상기 선행기술인 가정용 스마트 에너지 저장 시스템은 상용교류전원에 의한 계통 전력이 정상적으로 공급되거나, 정전에 의해 상용교류전원이 차단된 경우에는 부하에 안정적으로 전원이 공급되나, 상용교류전원이 정전 후 복전될 때, 상용교류전원과 배터리에 저장된 에너지를 방전시켜 발생되는 교류 전원과는 신호 동기가 불일치하는 경우가 발생되고, 이로 인해 에너지 저장 시스템이 손상되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 상기 선행기술은 상용교류전원의 인입단은 배터리 충전을 위한 교류/직류 변환부의 입력부에 접속시켜야 하고, 배터리에 충전된 전력을 교류 전압으로 변환시키는 직류/교류 변환부의 출력단은 부하단자에 접속시켜야 하나, 부하단자는 가정 내에 마련된 분전함에 설치를 하여야 하므로, 계통 교류 전원에 에너지 저장 시스템을 장착하기 위해 분전함에 대한 설치 공사가 요구되므로, 설치가 쉽지 않은 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 가정으로 인입되는 계통전원인 상용교류전원이 정전 후 복전시에 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하여 부하에 끊임 없이 안정적으로 상용교류전원에 의한 계통의 교류 전력 및 배터리에 축적된 에너지에 의해 발생된 배터리 교류전력을 공급할 수 있고, 입출력단을 통해 상용교류전원이 배터리 충전을 위한 교류/직류 변환부에 공급되고, 동시에 배터리에 충전된 전력을 입출력단을 통해 부하에 공급되도록 하고 상용교류전원이 공급되는 공급단자인 콘센트에 에너지 저장 시스템의 전원플러그를 접속시켜 사용하므로 설치시 분전함에 대한 공사가 필요하지 않고, 설치가 용이한 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 에너지 저장 시스템을 전기 자동차에 장착하여 전기 자동차의 배터리를 충전하고 전기 자동차의 운행 후 전기 자동차의 에너지 저장 시스템의 전원을 상용교류전원이 공급되는 콘센트에 원코드로 꼽아 놓는 경우 독립형 인버터로 동작하여 가정용 가전기기에 전원을 공급하고 가정의 순간 정전 시 부하를 보호하기 위한 무정전 전원 장치(UPS;Uninterruptible Power Supply)의 기능을 수행할 수 있으며 상용교류전원이 정전 후 복전되면 상용교류전원과 에너지 저장 시스템에서 발생되는 교류 전원을 순간적으로 동기화시켜 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하고 분전함에 대한 설치 공사가 불필요한 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차는, 차량을 구동하기 위한 전원을 제공하는 배터리; 및 상기 차량의 일부에 장착되어 상기 배터리에 상기 전원을 충전하고, 상기 차량의 외부에 있는 부하를 충전하기 위한 전원을 제공하며, 상기 부하를 충전하기 위해 하나의 코드만 갖는 원코드 전원플러그를 상기 차량의 외부에 있는 콘센트에 접속하는 경우 상기 부하를 충전하기 위해 방전되는 전원과 상기 콘센트에서 공급되는 상용교류전원을 동기화시키는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 상기 에너지 저장 시스템은, 계통전원인 상기 상용교류전원을 입출력단자로 입력받아 상용교류전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류 변환부; 상기 교류/직류 변환부에서 출력되는 직류전원을 충전하는 배터리; 상기 배터리에 충전된 직류전원을 승압시켜 승압직류전압을 출력하는 승압부; 상기 승압직류전압을 교류전원으로 변환하여 배터리 교류전력을 상기 입출력단자를 통해 부하에 공급하는 직류/교류 변환부; 상기 배터리가 충전이 이루어지도록 상기 교류/직류 변환부의 구동을 제어하고, 상기 배터리 교류전력을 상기 부하에 공급되게 상기 직류/교류 변환부의 구동을 제어하는 전력제어부; 한 단자가 상기 상용교류전원이 공급되는 공급단자에 연결된 인덕터; 한 단자가 상기 인덕터의 다른 단자와 연결되고, 다른 단자가 상기 입출력단자에 연결된 스위칭부; 상기 인덕터에 흐르는 인덕터전류와 사용자에 의해 정해지는 복전제한전류를 비교하는 전류판단부; 및 상기 전류판단부에서 상기 인덕터전류가 상기 복전제한전류 보다 작으면 활성화된 스위칭제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 온시키고, 상기 인덕터전류가 상기 복전제한전류와 동일하면 비활성화된 스위칭제어신호를 출력하여 상기 스위칭부를 오프시키고, 상기 스위칭제어신호가 비활성화된 이후 사용자에 의해 정해지는 기준시간이 경과되면 상기 스위칭제어신호를 활성화시켜 상기 스위칭부를 온시키는 스위칭제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 가정으로 인입되는 계통전원인 상용교류전원이 정전 후 복전시에 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하여 부하에 끊임 없이 안정적으로 상용교류전원에 의한 계통의 교류 전력 및 배터리에 축적된 에너지에 의해 발생된 배터리 교류전력을 공급할 수 있고, 입출력단을 통해 상용교류전원이 배터리 충전을 위한 교류/직류 변환부에 공급되고, 동시에 배터리에 충전된 전력을 입출력단을 통해 부하에 공급되도록 하고 상용교류전원이 공급되는 공급단자인 콘센트에 에너지 저장 시스템의 전원플러그를 접속시켜 사용하므로 설치시 분전함에 대한 공사가 필요하지 않고, 간편하게 설치할 수 있다.
본 발명의 실시예는 에너지 저장 시스템을 전기 자동차에 장착하여 전기 자동차의 배터리를 충전하고 전기 자동차의 운행 후 전기 자동차의 에너지 저장 시스템의 전원을 상용교류전원이 공급되는 콘센트에 원코드로 꼽아 놓는 경우 독립형 인버터로 동작하여 가정용 가전기기에 전원을 공급하고 가정의 순간 정전 시 무정전 전원 장치(UPS;Uninterruptible Power Supply) 기능을 수행할 수 있으며 상용교류전원이 정전 후 복전되면 상용교류전원과 에너지 저장 시스템에서 발생되는 교류 전원을 순간적으로 동기화시켜 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하고 분전함에 대한 설치 공사가 불필요하고 간편하게 설치할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작을 설명하기 위한 상용교류전원인덕터전류, 스위칭제어신호 및 부하공급전원에 대한 파형도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차의 적용예.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 에너지 저장 시스템을 상세히 설명하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에너지 저장 시스템은, 계통전원인 상용교류전원(Vac)을 입출력단자(IOP)로 입력받아 상용교류전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류 변환부(10)와, 교류/직류 변환부(10)에서 출력되는 직류전원을 충전하는 배터리(B)와, 배터리(B)에 충전된 직류전원을 승압시켜 승압직류전압(DC)을 출력하는 승압부(20)와, 승압직류전압(DC)을 교류전원으로 변환하여 배터리 교류전력(Bac)을 입출력단자(IOP)를 통해 부하(70)에 공급하는 직류/교류 변환부(30)와, 배터리(B)가 충전이 이루어지도록 교류/직류 변환부(10)의 구동을 제어하고, 배터리 교류전력(Bac)을 부하(70)에 공급되게 직류/교류 변환부(30)의 구동을 제어하는 전력제어부(40)와, 한 단자가 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)에 연결된 인덕터(L)와, 한 단자가 인덕터(L)의 다른 단자와 연결되고, 다른 단자가 입출력단자(IOP)에 연결된 스위칭부(SW)와, 인덕터(L)에 흐르는 인덕터전류(IL)와 사용자에 의해 정해지는 복전제한전류(Iref)를 비교하는 전류판단부(50)와, 전류판단부(50)에서 인덕터전류(IL)가 복전제한전류(Iref) 보다 작으면 활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하여 스위칭부(SW)를 온시키고, 인덕터전류(IL)가 복전제한전류(Iref)와 동일하면 비활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하여 스위칭부(SW)를 오프시키고, 스위칭제어신호(SWC)가 비활성화된 이후 사용자에 의해 정해지는 기준시간(Tref)이 경과되면 스위칭제어신호(SWC)를 활성화시켜 스위칭부(SW)를 온시키는 스위칭제어부(60)로 구성된다.
또한, 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)는 콘센트에 연결시키고, 인덕터(L)의 한 단자에는 전원플러그를 연결하여 전원플러그를 콘센트에 접속시킨다.
상기의 구성에 따른 본 발명의 에너지 저장 시스템의 동작은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교류/직류 변환부(10)와, 배터리(B)와, 승압부(20)와, 직류/교류 변환부(30)와, 전력제어부(40)는 에너지 저장 시스템의 일반적인 구성이다.
교류/직류 변환부(10)는 계통전원인 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)로부터 입출력단자(IOP)를 통해 상용교류전원(Vac)을 입력받아 상용교류전원(Vac)을 배터리(B)의 충전전압에 대응되는 직류전원으로 변환하고, 배터리(B)에는 직류전원이 충전된다.
승압부(20)는 배터리(B)에 충전된 직류전원을 대략 400V 직류전압으로 승압시켜 승압직류전압(DC)을 출력한다.
직류/교류 변환부(30)는 승압직류전압(DC)을 교류전원으로 변환하여 배터리 교류전력(Bac)을 입출력단자(IOP)를 통해 부하(70)에 공급한다.
전력제어부(40)는 배터리(B)가 설정된 충전상태가 되게 교류/직류 변환부(10)의 구동을 제어하고, 배터리(B)에 축적된 에너지의 방전 조건이 되면 배터리 교류전력(Bac)을 부하(70)에 공급되게 직류/교류 변환부(30)의 구동을 제어한다.
방전 조건은 하루 중 첨두부하시에 대해 이용할 수 있도록 설정된 주간 시간대역이나, 정전시 등 다양하게 설정될 수 있다.
계통전원인 상용교류전원(Vac)이 정상적으로 공급되는 경우 상용교류전원(Vac)에 의해서 부하(70)가 구동되거나, 방전 조건일 경우 부하(70)는 상용교류전원(Vac)과 배터리 교류전력(Bac)에 의해서 구동된다.
상용교류전원(Vac)이 정상적으로 공급되다가 정전이 발생된 경우, 부하(70)는 배터리 교류전력(Bac)에 의해서만 구동된다.
상용교류전원(Vac)이 정상적으로 공급되거나 정전시 부하에 공급되는 최대 전류는 부하가 요구하는 필요 전력/220V 이므로, 가정의 경우 통상 부하가 요구하는 필요 전력은 최대 7KW를 초과되지 않는다고 가정하면 최대 전류는 7KW/220V=32A 이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 정해지는 복전제한전류(Iref)를 부하에 공급되는 최대 전류 보다 큰 값인 40A라고 설정하면, 상용교류전원(ac)이 정상적으로 공급되거나 정전시에는 전류판단부(50)에 의해 인덕터(L)에 흐르는 인덕터전류(IL)와 복전제한전류(Iref)를 비교하며, 이때 인덕터전류(IL)는 항상 복전제한전류(Iref) 보다 작은 값을 가지게 되므로, 스위칭제어부(60)는 활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하고, 활성화된 스위칭제어신호(SWC)에 의해 스위칭부(SW)는 온 상태에 있게 된다.
따라서, 상용교류전원(ac)이 정상적으로 공급되거나 정전시에는 스위칭부(SW)가 계속적으로 온 상태에 있으므로, 상용교류전원(ac)이 정상적으로 공급되는 경우에는 상용교류전원(Vac)에 의해서 부하(70)가 구동되거나, 방전 조건일 경우 부하(70)는 상용교류전원(Vac)과 배터리 교류전력(Bac)에 의해서 구동되고, 정전시에는 배터리 교류전력(Bac)은 입출력단자(IOP)를 통해 부하(70)에 공급되어 부하(70)는 구동된다.
상용교류전원(Vac)이 정전 후 복전시에는 입출력단자(IOP)를 통해 배터리 교류전력(Bac)도 공급단자(ACP)로 공급되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 복전시 상용교류전원(Vac)과 배터리 교류전력(Bac)의 위상차가 180도인 경우, 즉, 배터리 교류전력(Bac)의 교류전원은 ＋220V이고, 상용교류전원(Vac) －220V이면, 인덕터(L)에 의해 인덕터전류(IL)는 커지게 되며, 전류판단부(50)에 의해 인덕터전류(IL)가 증가하여 복전제한전류(Iref)와 동일한 값이 되면, 스위칭제어부(60)는 비활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하고, 비활성화된 스위칭제어신호(SWC)에 의해 스위칭부(SW)는 오프되어 인덕터전류(IL)는 0이 된다.
따라서, 복전시 인덕터(L)에 의해 인덕터전류(IL)가 서서히 증가하게 되면서, 인덕터전류(IL)가 복전제한전류(Iref)와 동일한 값이 되면 스위칭부(SW)가 오프되고, 스위칭부(SW)의 오프에 의해 공급단자(ACP)로는 배터리 교류전력(Bac)이 출력되지 못하므로 부하(70)에는 상용교류전원(Vac)만이 공급된다.
따라서, 복전시 상용교류전원(Vac)과 배터리 교류전력(Bac)의 위상 차이에 의해 발생되는 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 부하(70)는 상용교류전원(Vac)에 의해 정상적으로 구동된다.
스위칭제어부(60)는 복전에 의해 스위칭제어신호(SWC)가 비활성화된 이후 사용자에 의해 정해지는 기준시간(Tref), 대략 3초 정도 경과되면 활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하여 스위칭부(SW)는 온되어 에너지 저장 시스템은 정상 동작을 한다.
따라서, 본 발명은 복전시에도 부하(70)에 끊임 없이 안정적으로 상용교류전원에 의한 계통의 교류전력 및 배터리에 축적된 에너지에 의해 발생된 배터리 교류전력을 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 에너지 저장 시스템은 입출력단(IOP)을 통해 상용교류전원(Vac)이 배터리 충전을 위한 교류/직류 변환부(10)에 공급되고, 동시에 배터리(B)에 충전된 배터리 교류전력(Bac)을 입출력단(IOP)을 통해 부하에 공급되도록 하고, 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)는 콘센트를 통해 연결되고, 에너지 저장 시스템의 전원플러그를 콘센트에 접속시켜 전원플러그를 통해 공급단자(ACP)와 인덕터(L)가 연결되도록 하여 에너지 저장 시스템을 설치하기 위해 종래와 같이 분전함에 대한 공사가 필요하지 않고, 간편하게 설치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차는 배터리(110), 인버터(120), 모터(130), 감속기(140), 에너지 저장 시스템(Energy Storage System :ESS)(150), 케이블(160) 및 원코드 전원플러그(170)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 자동차는 전기차, 수소전기차, 하이브리드 차량 등 전기를 주 동력원으로 하는 전기 차량(EV, Electronic Vehicle)을 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 전기 자동차를 일 예로 설명하기로 한다.
전기 자동차(100)는 고전압의 배터리(110) 전원을 3상 교류 전원으로 변환하여 영구자석형 동기전동기나 유도 전동기 등의 3상 교류전동기를 구동시키고, 전동기 축과 감속기(140) 등을 통해 연결된 바퀴를 구동시켜 차량을 움직인다. 배터리(110)는 전기 자동차(100)의 구동을 위한 전원을 제공할 수 있다.
인버터(120)는 배터리(110)의 전원을 입력으로 하여 트랜션 컨버터를 통해 모터(130)를 구동할 수 있다. 이러한 인버터(120)는 주 전력부 구성요소로 전력용 반도체와 직류링크 커패시터(DC Link Capacitor)를 포함할 수 있다. 또한, 인버터(120)는 스위칭 소자 등에서 발생하는 열을 방열하기 위한 냉각부, 고전압 배터리(110)나 모터(130), 혹은 전력분배기(Power Distribute Unit) 등과 연결하기 위한 부스바와 커넥터, 스위칭 소자를 제어하기 위한 제어보드, 게이트보드 등을 포함할 수 있다.
전기 자동차(100)는 에너지원으로 전기를 사용하기 때문에 전기를 에너지원으로 저장하여 보관하여야 하는데 이를 위해 일반 상용전원을 통하여 배터리(110)를 충전하여야 한다. 그런데, 전기 자동차(100)의 전기를 충전소를 이용하여 충전하는 경우 전력 부족 지역 곳곳에 전기 충전소를 설치해야 하므로 막대한 예산이 들어가고 지연적 한계가 있을 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 고전압인 상용전원을 이용하여 전기 자동차(100)의 에너지저장장치인 배터리(110)를 충전하기 위해 전기 자동차(100)의 일부에 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)(150)을 포함할 수 있다. 도 3의 실시예에서 에너지 저장 시스템(150)은 도 1, 2에 도시된 에너지 저장 시스템(150)으로 구현될 수 있다.
에너지 저장 시스템(150)은 케이블(160)을 통해 원코드 전원플러그(170)가 상용교류전원(예를 들면, AC 220V)과 연결될 수 있다. 에너지 저장 시스템(150)은 하나의 케이블(160) 및 원코드 전원플러그(170)를 통해 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)를 콘센트에 플러그 인 방식으로 연결시킨다.
에너지 저장 시스템(150)은 전기 자동차(100)의 배터리(110)를 충전하는 경우 배터리(110)에 전원을 공급하거나 에너지 저장 시스템(150)에 저장된 전원을 방전하여 계통에 송전할 수 있다. 전기 자동차(100)의 배터리(110)를 충전할지 계통에 전력을 전달할지를 결정하는 것은 에너지 저장 시스템(150)의 전력 제어부(40) 또는 제어기(151)에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어부(40) 또는 제어기(151)는 충전 모드시 배터리(110)를 충전하는 동작을 수행하도록 제어하고, 방전 모드시 계통에 전력이 전달되도록 제어할 수 있다.
또한, 에너지 저장 시스템(150)은 사용자가 원하는 기 설정된 특정 시간에 충전 동작 또는 방전 동작이 수행될 수 있도록 한다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템(150)은 전기 요금이 저렴한 시간대(예를 들면, 낮은 가격을 적용하는 심야 시간대)에 배터리(110)의 전원을 충전하며 사용자가 원하는 기 설정된 특정 시간(예를 들면, 전력 사용량이 늘어나고 전기 요금이 비싼 주간 시간대)에 배터리(110)에 충전된 피크 전원을 균형되게 방전하여 사용할 수 있다.
에너지 저장 시스템(150)은 기 설정된 특정 시간에 배터리(110)를 충전하며 상기 배터리(110)에 충전되는 전원이 상기 배터리(110)에서 소비되는 소비 전력의 피크 값을 초과하는 경우 방전 동작을 수행할 수 있다.
여기서, 에너지 저장 시스템(150)은 소비 전력의 피크 값을 자동으로 설정할 수 있다. 에너지 저장 시스템(150)은 수요자가 전력의 사용시 부하(70)에 공급되는 소비 전력의 피크 값을 일정 시간 동안 평균 패턴 값으로 저장하고 최대 피크 값과 최소 피크 값이 설정될 수 있다. 에너지 저장 시스템(150)은 제어기(151)를 포함하여 최대 피크 값과 최소 피크 값의 범위 내에서 전원의 충전과 방전이 이루어지도록 한다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템(150)은 평균 패턴 값 이상의 전력을 피크 값으로 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차의 적용예이다.
도 4를 참조하면, 에너지 저장 시스템(150)의 원코드 전원플러그(170)는 전기 자동차(100) 외부의 콘센트에 접속되어 다른 차량 또는 가정의 가전기기와 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 전기 자동차(100)의 운행 후 에너지 저장 시스템(150)에 남아 있는 잔여 전원이 가정 내의 가전기기나 다른 차량을 충전하기 위한 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 에너지 저장 시스템(150)의 상용교류전원이 공급되는 원코드 전원플러그(170)는 콘센트에 플러그 인 방식으로 꼽는 경우 에너지 저장 시스템(150)에서 방전되는 교류전원이 콘센트에서 제공되는 전력과 동기화되어 가정의 가전기기 또는 다른 차량에 전원을 공급하는 독립형 인버터 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 가정에서 순간적인 정전이 발생하는 등의 서지(Surge) 상황에서 전원 장애를 극복하고 안정된 교류 전력을 공급하여 가전기기를 보호하기 위한 무정전 전원 장치(UPS; Uninterruptible Power Supply) 기능을 수행할 수 있으며, 전력 패스 쓰루 및 추가 전력 공급을 위한 콘센트부의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상용교류전원이 정전된 후 복전될 때, 상용교류전원(Vac)과 배터리(B)에 저장된 에너지를 방전시켜 발생되는 교류 전원과 신호 동기가 불일치하는 경우가 발생되고, 이로 인해 에너지 저장 시스템(150)이 손상될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예는 기존의 2라인 방식이 아닌 도 1, 2와 같은 원 코드 방식의 에너지 저장 시스템(150)을 적용하여 순간적으로 전력 계통에 동기화되어 인버터가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
전기 자동차(100)에서 에너지 저장 시스템(150)의 전원플러그(170)를 콘센트에 꼽았을 때, 에너지 저장 시스템(150)에서 전력이 방전되고 콘센트에서도 전력이 공급되는 상태가 된다. 만약, 에너지 저장 시스템(150)에서 공급되는 전력이 콘센트에서 공급되는 전력(일반적으로 한전으로부터 공급되는 전력)과 동기화가 되지 않는 경우 에너지 저장 시스템(150)이 손상될 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는 상용교류전원이 공급되는 않는 정전 등의 서지 상황에서 에너지 저장 시스템(150)의 원코드 전원 플러그(170)를 콘센트에 꼽아 가전기기 또는 다른 차량에 전원을 공급하는 무정전 전원 장치(UPS; Uninterruptible Power Supply) 기능을 수행하여 독립형 인버터로 동작을 하다가, 상용교류전원이 다시 복전될 때 에너지 저장 시스템(150)에서 공급되는 교류전원과 콘센트의 교류전원을 순간적으로 동기화시켜 에너지 저장 시스템(150)이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
더욱이, 일반적인 ESS의 경우 동기화 기능이 없기 때문에 전원의 인입단과 출력단을 별도로 구비하여 2 코드로 연결해야 하나 이를 위해 분전함에 대한 설치 공사가 요구된다. 하지만, 본 발명의 실시예는 도 1, 2에서 설명된 에너지 저장 시스템(150)에 의해 에너지 저장 시스템(150)에서 공급되는 전원과 복전되는 전원과 동기화가 가능하여 하나의 원코드 전원플러그(170)만 사용하게 되므로 원코드 방식에 의해 분전함에 대한 별도의 설치 공사가 불필요하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 계통 연계형 인버터인 에너지 저장 시스템(150)을 전기 자동차(100)에 장착하여, 하나의 코드(원 코드) 전원플러그(170)가 자차 또는 다른 차량을 충전시키기 위한 차량용 충전 코드로 사용될 수도 있고 가정에서 사용되는 가전기기를 충전시키기 위한 가정용 충전 코드로 사용될 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예는 전기 자동차(100)의 고전압 배터리(110)를 충전하는 기능과, 가정에서 가전기기 등의 부하에 전력을 전달하는 V2L(Vehicle to Load) 기능 및 원코드 전원플러그(170)를 이용한 전력 동기화 방법으로 계통(Grid)에 전력을 전달하는 V2G(Vehicle to Grid) 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예는 에너지 저장 시스템(150)과 콘센트의 연결만으로 충전 및 방전이 수행되므로 설치 공간의 제약이 적고 별도의 배선 공사가 불필요하다. 또한, 본 발명의 실시예는 전기 충전소를 거치지 않고 에너지 저장 시스템(150)을 일반 상용교류전원(예를 들면, AC 220V) 콘센트가 있는 곳에 연결하므로 실소비 전력망 저압 라인의 부하를 경감할 수 있고 변압기를 거치지 않으므로 송전 전력의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 에너지 저장 시스템(150)에서 부하의 전력 상태를 판단하여 계통과 연계된 전력 공급 동작을 수행함으로써 계통 전력의 피크를 저감시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 전기를 주 동력원으로 하는 전기 차량을 일 예로 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며 연료전지, 배터리 및 커패시터 등의 전력을 이용하는 차량에 에너지 저장 시스템(150)을 장착하여 위와 같은 동작을 수행할 수 있으며, 차량의 종류는 이에 한정되는 않는다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 가정으로 인입되는 계통전원인 상용교류전원이 정전 후 복전시에 에너지 저장 시스템이 손상되는 것을 방지하여 부하에 끊임 없이 안정적으로 상용교류전원에 의한 계통의 교류 전력 및 배터리에 축적된 에너지에 의해 발생된 배터리 교류전력을 공급할 수 있도록 한다.

Claims (4)

  1. 차량을 구동하기 위한 전원을 제공하는 배터리; 및
    상기 차량의 일부에 장착되어 상기 배터리에 상기 전원을 충전하고, 상기 차량의 외부에 있는 부하를 충전하기 위한 전원을 제공하며, 상기 부하를 충전하기 위해 하나의 코드만 갖는 원코드 전원플러그를 상기 차량의 외부에 있는 콘센트에 접속하는 경우 상기 부하를 충전하기 위해 방전되는 전원과 상기 콘센트에서 공급되는 상용교류전원을 동기화시키는 에너지 저장 시스템을 포함하고,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    계통전원인 상기 상용교류전원(Vac)을 입출력단자(IOP)로 입력받아 상용교류전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류 변환부(10);
    상기 교류/직류 변환부(10)에서 출력되는 직류전원을 충전하는 배터리(B);
    상기 배터리(B)에 충전된 직류전원을 승압시켜 승압직류전압(DC)을 출력하는 승압부(20);
    상기 승압직류전압(DC)을 교류전원으로 변환하여 배터리 교류전력(Bac)을 상기 입출력단자(IOP)를 통해 부하(70)에 공급하는 직류/교류 변환부(30);
    상기 배터리(B)가 충전이 이루어지도록 상기 교류/직류 변환부(10)의 구동을 제어하고, 상기 배터리 교류전력(Bac)을 상기 부하(70)에 공급되게 상기 직류/교류 변환부(30)의 구동을 제어하는 전력제어부(40);
    한 단자가 상기 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)에 연결된 인덕터(L);
    한 단자가 상기 인덕터(L)의 다른 단자와 연결되고, 다른 단자가 상기 입출력단자(IOP)에 연결된 스위칭부(SW);
    상기 인덕터(L)에 흐르는 인덕터전류(IL)와 사용자에 의해 정해지는 복전제한전류(Iref)를 비교하는 전류판단부(50); 및
    상기 전류판단부(50)에서 상기 인덕터전류(IL)가 상기 복전제한전류(Iref) 보다 작으면 활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하여 상기 스위칭부(SW)를 온시키고, 상기 인덕터전류(IL)가 상기 복전제한전류(Iref)와 동일하면 비활성화된 스위칭제어신호(SWC)를 출력하여 상기 스위칭부(SW)를 오프시키고, 상기 스위칭제어신호(SWC)가 비활성화된 이후 사용자에 의해 정해지는 기준시간(Tref)이 경과되면 상기 스위칭제어신호(SWC)를 활성화시켜 상기 스위칭부(SW)를 온시키는 스위칭제어부(60)를 구비한 것을 특징으로 하는 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상용교류전원(Vac)이 공급되는 공급단자(ACP)는 상기 콘센트에 연결시키고, 상기 인덕터(L)의 한 단자에는 상기 원코드 전원플러그를 연결하여 상기 전원플러그를 상기 콘센트에 접속시키는 것을 특징으로 하는 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템은
    상기 콘센트에서 상기 상용교류전원이 공급되지 않는 서지 상황에서 상기 원코드 전원플러그가 상기 콘센트에 접속되는 경우 상기 부하에 전원을 공급하는 무정전 전원 장치(UPS;Uninterruptible Power Supply)의 기능을 수행하고,
    상기 콘센트에 상기 원코드 전원플러그가 접속된 상태에서 상기 상용교류전원이 다시 복전되는 경우 상기 부하를 충전하기 위해 상기 에너지 저장 시스템에서 방전되는 전원과 상기 콘센트에서 공급되는 상기 상용교류전원을 동기화시키는 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템은,
    사용자가 원하는 기 설정된 특정 시간에 상기 배터리에 상기 전원을 충전하는 충전 동작 또는 상기 부하를 충전하기 위한 전원이 제공되는 방전 동작이 수행되며,
    상기 배터리에 충전되는 전원이 상기 배터리에서 소비되는 소비 전력의 피크 값을 초과하는 경우 상기 방전 동작이 수행되며, 최대 피크 값과 최소 피크 값의 범위 내에서 상기 전원의 충전과 방전이 이루어지도록 제어하는 제어기를 더 포함하는 원코드 전원플러그를 이용한 전력 동기화 방법을 구비한 자동차.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014200170A (ja) * 2012-05-29 2014-10-23 三菱電機株式会社 充放電装置及び電源切替システム
JP2015186291A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 国立大学法人 東京大学 バッテリ充放電装置及びその制御方法
KR101616982B1 (ko) 2014-11-03 2016-04-29 김민희 가정용 스마트 에너지 저장 시스템
KR101643705B1 (ko) * 2015-09-11 2016-07-29 성신전기공업(주) 무정전 전원장치의 제어 장치 및 방법
KR20170006697A (ko) * 2015-07-09 2017-01-18 주식회사 유라코퍼레이션 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법
KR20170046990A (ko) * 2015-10-22 2017-05-04 엘지전자 주식회사 전력 공급 장치 및 이를 구비한 전력 공급 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102326065B1 (ko) * 2014-10-31 2021-11-12 현대모비스 주식회사 전기 자동차의 전력 변환 장치
KR102008750B1 (ko) * 2017-09-12 2019-08-12 현대오트론 주식회사 차량용 전력 제어 장치
KR102185938B1 (ko) * 2018-12-27 2020-12-03 주식회사 한성시스코 자주식 스마트 에너지저장시스템이 포함된 그리드 참여형 전기자동차 충전시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014200170A (ja) * 2012-05-29 2014-10-23 三菱電機株式会社 充放電装置及び電源切替システム
JP2015186291A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 国立大学法人 東京大学 バッテリ充放電装置及びその制御方法
KR101616982B1 (ko) 2014-11-03 2016-04-29 김민희 가정용 스마트 에너지 저장 시스템
KR20170006697A (ko) * 2015-07-09 2017-01-18 주식회사 유라코퍼레이션 전기 차량용 충전 장치 및 이를 이용한 부하의 전원 공급방법
KR101643705B1 (ko) * 2015-09-11 2016-07-29 성신전기공업(주) 무정전 전원장치의 제어 장치 및 방법
KR20170046990A (ko) * 2015-10-22 2017-05-04 엘지전자 주식회사 전력 공급 장치 및 이를 구비한 전력 공급 시스템

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