KR101288723B1 - 에너지 저장 및 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원의 저장을 위한 다수의 축전지; AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원을 AC-DC컨버터에 의해 DC전원으로 변환하여 축전지에 저장되도록 하고, 축전지에 저장된 DC전원을 DC-AC인버터에 의하여 AC전원으로 변환하여 공급하는 BMS(Battery Management System); AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원과 DC-AC인버터에 의해 변환된 AC전원을 전원사용처로 선택적으로 공급되도록 하는 제 1 스위칭부; AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는지를 모니터링하기 위한 AC모니터링부; 및 AC모니터링부에 의하여 AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는 것으로 판단되면, AC전원공급부로부터 전원사용처로 AC전원이 계속해서 공급되도록 제 1 스위칭부를 제어하고, AC전원공급부로부터 AC전원의 공급이 중단된 것으로 판단되면, DC-AC인버터에 의하여 변환된 AC전원을 전원사용처로 공급되도록 제 1 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하도록 한 에너지 저장 및 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 일반 전기는 물론 저렴한 심야 전기를 사용하여 미리 저장된 전원을 사용하여 언제라도 필요한 장비의 구동을 가능하도록 하고, 재난으로 인한 정전, 발전이나 송전 시설의 갑작스런 고장으로 인한 정전, 또는 계획된 정전 등으로 인하여 전원의 공급이 중단시 신속하게 전원을 공급하여 전자 기기나 장치의 사용을 가능하도록 한다.

Description

에너지 저장 및 공급 시스템{ENERGY STORAGE AND SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 에너지 저장 및 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반 전기는 물론 저렴한 심야 전기를 사용하여 미리 저장된 전원을 사용하여 언제라도 필요한 장비의 구동을 가능하도록 하고, 정전으로 인하여 전원의 공급이 중단시 신속하게 전원을 공급하여 전자 기기나 장치의 사용을 가능하도록 하기 위한 에너지 저장 및 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 정전시에는 비상발전기를 구동함으로써 필요한 전원을 공급받는데, 이러한 비상발전기는 연료의 사용에 의해 동력을 발생시키는 엔진을 가지고 있다.
최근에는 비상발전기를 대체하기 위한 시스템으로서, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 에너지 저장 시스템은 피크 부하의 제어, 비상발전기의 대체 등과 같은 다양한 목적으로 활용할 수 있다고 보여지며, 그 편리함과 비용 경쟁력으로 인해 비상발전기 등에 비하여 보급면에서 우위를 점할 것으로 예상하고 있다.
이와 같은 에너지 저장 시스템은 가정에서 사용할 수 있도록 0.5 ~ 3Kwh 용량의 제품이 개발되어 사용되고 있고, 이러한 소형의 에너지 저장 시스템은 대부분 에너지를 축전지에 모아 두었다가 정전 등과 같이 필요한 경우 수동으로 전원을 연결하여 기기를 작동시킬 수 있도록 한다.
그러나, 종래의 에너지 저장 시스템은 단지 에너지를 축전지에 저장하고, 저장된 에너지를 단지 수동적으로만 연결된 기기에 공급하는 점에서 재난, 발전이나 송전 시설의 갑작스런 고장으로 인한 정전 또는 계획된 정전 시 가정이나 사무실 또는 산업 현장 등의 여러 장소에서 필요한 장비에 전원을 신속하게 제공하지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
이와 같은 종래 기술은 대한민국 공개특허 제2009-0036751호 등에 개시되어 있다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 일반 전기는 물론 저렴한 심야 전기를 사용하여 미리 저장된 전원을 사용하여 언제라도 필요한 장비의 구동을 가능하도록 하고, 재난으로 인한 정전, 발전이나 송전 시설의 갑작스런 고장으로 인한 정전, 또는 계획된 정전 등으로 인하여 전원의 공급이 중단시 신속하게 전원을 공급하여 전자 기기나 장치의 사용을 가능하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전원의 저장을 위한 다수의 축전지; AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원을 AC-DC컨버터에 의해 DC전원으로 변환하여 상기 축전지에 저장되도록 하고, 상기 축전지에 저장된 DC전원을 DC-AC인버터에 의하여 AC전원으로 변환하여 공급하는 BMS(Battery Management System); 상기 AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원과 상기 DC-AC인버터에 의해 변환된 AC전원을 전원사용처로 선택적으로 공급되도록 하는 제 1 스위칭부; 상기 AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는지를 모니터링하기 위한 AC모니터링부; 및 상기 AC모니터링부에 의하여 상기 AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는 것으로 판단되면, 상기 AC전원공급부로부터 상기 전원사용처로 AC전원이 계속해서 공급되도록 상기 제 1 스위칭부를 제어하고, 상기 AC전원공급부로부터 AC전원의 공급이 중단된 것으로 판단되면, 상기 DC-AC인버터에 의하여 변환된 AC전원을 상기 전원사용처로 공급되도록 상기 제 1 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 에너지 저장 및 공급 시스템이 제공된다.
상기 제어부가 상기 BMS와의 통신에 의해 제어신호 및 데이터를 주고받도록 마련되는 BMS통신부; 및 상기 제어부가 상기 BMS로부터 획득되는 상기 축전지의 상태 및 전원공급 여부를 외부로 디스플레이하도록 하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 AC전원공급부로부터 상기 AC-DC컨버터로 공급되는 AC전원을 개폐시키는 제 2 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
상기 DC-AC인버터로부터 변환되는 AC전원이 상기 전원사용처로 공급되도록 하는 제 1 전원라인; 및 상기 제 1 전원라인과는 별도로 이루어져서 상기 DC-AC인버터로부터 변환되는 AC전원이 상기 축전지의 전원 공급만을 필요로 하는 다른 전원사용처로 공급되도록 하는 제 2 전원라인을 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 축전지는, 상기 BMS에 의해 상기 제 1 전원라인측으로 전원을 제공하는 제 1 축전지와 상기 제 2 전원라인측으로 전원을 제공하는 제 2 축전지로 구분되고, 상기 BMS는, 사용자가 입력부에 의해 입력한 상기 제 1 및 제 2 축전지의 비율을 상기 제어부를 통해서 수신받아 상기 비율대로 상기 축전지를 사용하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 저장 및 공급 시스템에 의하면, 일반 전기는 물론 저렴한 심야 전기를 사용하여 미리 저장된 전원을 사용하여 언제라도 필요한 장비의 구동을 가능하도록 하고, 재난으로 인한 정전, 발전이나 송전 시설의 갑작스런 고장으로 인한 정전, 또는 계획된 정전 등으로 인하여 전원의 공급이 중단시 신속하게 전원을 공급하여 전자 기기나 장치의 사용을 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 및 공급 시스템을 도시한 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 및 공급 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 및 공급 시스템(10)은 축전지(11)와, BMS(Battery Management System; 12)와, 제 1 스위칭부(15)와, AC모니터링부(16)와, 제어부(17)를 포함할 수 있다.
축전지(11)는 전원의 저장을 위하여 다수로 이루어지고, 이를 위해 축전용 셀이 적층 또는 수평 배열 등의 방식에 의해 케이싱 내에 설치될 수 있으며, 친환경, 고효율, 경량화, 안정성 등을 고려하여 리튬 이온 폴리머 전지가 사용될 수 있고, 그 밖에도 다양한 종류의 축전용 전지가 사용될 수 있다.
BMS(Battery Management System; 12)는 외부의 AC전원공급부(1)로부터 공급되는 AC전원을 AC-DC컨버터(13)에 의해 DC전원으로 변환하여 축전지(11)에 저장되도록 하고, 축전지(11)에 저장된 DC전원을 DC-AC인버터(14)에 의하여 AC전원으로 변환하여 공급하도록 하며, 축전지(11)의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등을 방지하기 위한 소자나 회로가 마련될 수 있고, 축전지(11)의 용량을 관리하는 기능을 가질 수 있다. 여기서, AC전원공급부(1)는 AC전원공급라인(2)을 통해서 AC전원이 공급되도록 하고, 이를 통해서 가정, 사무실, 산업현장 등에서 전원을 공급받게 되는데, 전력의 제공사업자에 의해 전원이 공급되는 시스템이거나, 이러한 시스템으로부터 전원을 제공하기 위한 커넥터나 공급라인일 수 있다.
제 1 스위칭부(15)는 AC전원공급부(1)로부터 공급되는 AC전원과 DC-AC인버터(14)에 의해 변환된 AC전원을 전원사용처, 예컨대 전원을 필요로 하는 장치나 장비 등으로 스위칭에 의해 선택적으로 공급되도록 한다.
AC모니터링부(16)는 AC전원공급부(1)로부터 AC전원공급라인(2)을 통해서 AC전원이 공급되는지를 모니터링하기 위하여 설치되고, AC전원의 통전 여부를 확인하도록 회로나 센싱수단으로 이루어질 수 있다.
제어부(17)는 AC모니터링부(16)의 감지신호를 수신받아 AC모니터링(16)에 의하여 AC전원공급부(1)로부터 AC전원이 공급되는 것으로 판단되면, AC전원공급부(1)로부터 전원사용처로 AC전원이 계속해서 공급되도록 제 1 스위칭부(15)를 제어하고, AC전원공급부(1)로부터 AC전원의 공급이 중단된 것으로 판단되면, DC-AC인버터(14)에 의하여 변환된 AC전원을 전원사용처로 즉시 공급되도록 제 1 스위칭부(15)를 제어하도록 한다.
제어부(17)는 BMS(12)에 일체를 이루도록 칩이나 회로 등으로 BMS(12)에 부가되도록 구성될 수 있는데, 본 실시예에서처럼 BMS(12)와는 별개로 이루어져서 BMS통신부(18)에 의해서 케이블을 통한 유선통신이나 블루투스, 지그비, RF 등을 이용한 무선통신에 의해 BMS(12)와 제어신호 및 데이터를 주고받도록 할 수 있다.
또한, 제어부(17)가 BMS(12)로부터 획득되는 축전지(11)의 상태 및 전원공급 여부, 예컨대 축전지(11)의 잔량, 정전시 축전지(11)의 사용 가능 시간, 축전지(11)를 통한 전원공급 여부 등을 외부로 디스플레이하도록 하는 디스플레이부(21)를 더 포함할 수 있으며, 나아가서, 제어부(17)에 의해 제어됨과 아울러, AC전원공급부(1)로부터 AC-DC컨버터(13)로 공급되는 AC전원을 스위칭에 의해 개폐시키는 제 2 스위칭부(22)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(17)는 제 2 스위칭부(22)에 의하여 전력 상황이 좋은 심야에 축전지(11)가 충전되도록 할 수 있는데, 이러한 충방전 시작 시간이 후술하게 될 입력부(23)의 입력에 의해 설정될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 스위칭부(15,22)는 릴레이(relay), 트라이액(triac) 등의 스위칭소자로 이루어질 수 있다.
한편, DC-AC인버터(14)에는 제 1 전원라인(14a)과, 이와는 별도의 제 2 전원라인(14b)이 각각 마련될 수 있다. 여기서, 제 1 전원라인(14a)은 DC-AC인버터(14)로부터 변환되는 AC전원이 전원사용처로 공급되도록 하고, 제 2 전원라인(14b)은 제 1 전원라인(14a)과는 별도로 이루어져서 DC-AC인버터(14)로부터 변환되는 AC전원이 항시 축전지(11)의 전원 공급만을 필요로 하는 다른 전원사용처로 공급되도록 한다. 여기서, 제 1 전원라인(14a)은 UPS(무정전전원공급)의 역할을 수행하는데 사용되고, 제 2 전원라인(14b)은 ESS(에너지저장시스템)의 역할을 수행하는데 사용될 수 있다. 따라서, 다수의 축전지(11)는 BMS(12)에 의해 제 1 전원라인(14a)측으로 전원을 제공하는 UPS의 기능을 수행하는 제 1 축전지와 제 2 전원라인(14b)측으로 전원을 제공하는 ESS의 기능을 수행하는 제 2 축전지로 구분될 수 있다.
BMS(12)는 사용자가 단일 또는 다수의 버튼 등으로 구성된 입력부(23)에 의해 입력한 제 1 및 제 2 축전지의 비율을 제어부(17)를 통해서 수신받아 입력부(23)에 입력된 비율대로 축전지(11)를 사용하도록 제어할 수 있다. 즉, BMS(12)는 축전지(11) 각각에 대한 출력이 제 1 전원라인(14a)과 제 2 전원라인(14b)으로 선택적으로 출력되도록 하는 회로와 스위칭소자를 포함함으로써 이들을 각각 제어하여 축전지(11) 각각의 출력을 제 1 전원라인(14a)과 제 2 전원라인(14b) 중 어느 하나를 선택하여 앞서 설명한 제 1 및 제 2 축전지의 비율을 입력부(23)에 의해 입력한 비율대로 조절되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에너지 저장 및 공급 시스템의 작용을 설명하기로 한다.
제어부(17)가 AC모니터링부(16)를 통하여 AC전원공급부(1)의 AC전원 공급여부에 따라, 평상시에는 AC전원공급부(1)로부터 AC전원을 계속적으로 사용할 수 있도록 하고, 정전시에는 AC전원공급부(1)를 대신하여 일부의 축전지(11) 전원을 즉시 사용할 수 있도록 하고, 이를 통해 UPS 기능을 수행하도록 한다.
또한, BMS(12)에 의해 다른 일부의 축전지(11)를 ESS로서 사용할 수 있도록 함으로써 사용자는 ESS 기능을 수행하도록 할당된 축전지(11)만의 전원을 항시 사용할 수 있게 된다.
이와 같이, 일반 전기는 물론 저렴한 심야 전기를 사용하여 미리 저장된 전원을 사용하여 언제라도 필요한 장비의 구동을 가능하도록 하고, 재난으로 인한 정전, 발전이나 송전 시설의 갑작스런 고장으로 인한 정전, 또는 계획된 정전 등으로 인하여 전원의 공급이 중단시 신속하게 전원을 공급하여 전자 기기나 장치의 사용을 가능하도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : AC전원공급부 2 : AC전원공급라인
11 : 축전지 12 : BMS
13 : AC-DC컨버터 14 : DC-AC인버터
14a : 제 1 라인 14b : 제 2 라인
15 : 제 1 스위칭부 16 : AC모니터링부
17 : 제어부 18 : BMS통신부
19 : 유저인터페이스 21 : 디스플레이부
22 : 제 2 스위칭부 23 : 입력부

Claims (5)

  1. 전원의 저장을 위한 다수의 축전지;
    AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원을 AC-DC컨버터에 의해 DC전원으로 변환하여 상기 축전지에 저장되도록 하고, 상기 축전지에 저장된 DC전원을 DC-AC인버터에 의하여 AC전원으로 변환하여 공급하는 BMS(Battery Management System);
    상기 AC전원공급부로부터 공급되는 AC전원과 상기 DC-AC인버터에 의해 변환된 AC전원을 전원사용처로 선택적으로 공급되도록 하는 제 1 스위칭부;
    상기 AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는지를 모니터링하기 위한 AC모니터링부;
    상기 AC모니터링부에 의하여 상기 AC전원공급부로부터 AC전원이 공급되는 것으로 판단되면, 상기 AC전원공급부로부터 상기 전원사용처로 AC전원이 계속해서 공급되도록 상기 제 1 스위칭부를 제어하고, 상기 AC전원공급부로부터 AC전원의 공급이 중단된 것으로 판단되면, 상기 DC-AC인버터에 의하여 변환된 AC전원을 상기 전원사용처로 공급되도록 상기 제 1 스위칭부를 제어하는 제어부;
    상기 제어부가 상기 BMS와의 통신에 의해 제어신호 및 데이터를 주고받도록 마련되는 BMS통신부;
    상기 제어부가 상기 BMS로부터 획득되는 상기 축전지의 상태 및 전원공급 여부를 외부로 디스플레이하도록 하는 디스플레이부;
    상기 DC-AC인버터로부터 변환되는 AC전원이 상기 전원사용처로 공급되도록 하는 제 1 전원라인;
    상기 제 1 전원라인과는 별도로 이루어져서 상기 DC-AC인버터로부터 변환되는 AC전원이 상기 축전지의 전원 공급만을 필요로 하는 다른 전원사용처로 공급되도록 하는 제 2 전원라인;
    상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 AC전원공급부로부터 상기 AC-DC컨버터로 공급되는 AC전원을 개폐시키는 제 2 스위칭부를 포함하고,
    상기 다수의 축전지는,
    상기 BMS에 의해 상기 제 1 전원라인측으로 전원을 제공하는 제 1 축전지와 상기 제 2 전원라인측으로 전원을 제공하는 제 2 축전지로 구분되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 및 공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 BMS는,
    사용자가 입력부에 의해 입력한 상기 제 1 및 제 2 축전지의 비율을 상기 제어부를 통해서 수신받아 상기 비율대로 상기 축전지를 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 및 공급 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090036751A (ko) * 2007-10-10 2009-04-15 주식회사 씨엠파트너 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템

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KR20090036751A (ko) * 2007-10-10 2009-04-15 주식회사 씨엠파트너 최대수요전력 제한 기능을 갖는 하이브리드 유피에스시스템

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