KR101823200B1 - Power system - Google Patents

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Abstract

본 기술은 전원 장치를 개시한다. 본 기술의 일 실시예에 따른 전원장치는 일정 크기의 전력을 출력하며, 제 1 출력단이 접지된 제 1 배터리 장치; 상기 제 1 배터리 장치와 같은 크기의 전력을 출력하며, 제 2 출력단이 접지된 제 2 배터리 장치; 및 상기 제 1 배터리 장치의 제 2 출력단과 상기 제 2 배터리 장치의 제 1 출력단을 각각 대상 장치의 양전위 단자와 음전위 단자에 선택적으로 연결시켜주는 스위치 장치를 포함할 수 있다.This technique discloses a power supply device. A power supply device according to an embodiment of the present invention includes a first battery device having a first output terminal grounded, A second battery device for outputting power of the same magnitude as the first battery device and having a second output terminal grounded; And a switch device for selectively connecting the second output terminal of the first battery device and the first output terminal of the second battery device to the positive potential terminal and the negative potential terminal of the target device, respectively.

Description

전원 장치{POWER SYSTEM}Power supply {POWER SYSTEM}

본 발명은 전원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1000V의 출력전압을 갖는 배터리 장치를 이용하여 전류를 최소화하면서 전력변환장치(PCS : Power Conversion System)와 같은 대상 장치의 양극과 음극 간의 전위차를 1000V 이상 크게 확보할 수 있도록 해 주는 전원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device that uses a battery device having an output voltage of 1000V to minimize a potential difference between a positive electrode and a negative electrode of a target device such as a power conversion system (PCS: Power Conversion System) Of the power supply voltage.

최근 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has rapidly increased, and development of electric vehicles, storage batteries for energy storage, robots, and satellites has become full-scale, Researches are being actively conducted.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.The secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are respectively disposed with a separator interposed therebetween, and an outer cover material, that is, a battery case, in which the electrode assembly and the electrode assembly are sealed together with the electrolyte solution.

이러한 이차 전지들은 팩(배터리 팩) 형태로 형성되며, 높은 전압의 전력을 출력하기 위해 복수의 배터리 팩들이 서로 직렬로 연결되어 배터리 랙의 양전위 출력단(+) 및 음전위 출력단(-)에 연결되는 형태로 사용되기도 한다.These secondary batteries are formed in the form of a pack (battery pack), and a plurality of battery packs are connected in series to each other to output a high voltage power and are connected to a positive potential output terminal (+) and a negative potential output terminal (- It is also used as a form.

그런데, 이러한 배터리 장치들은 부품 수급 및 비용 문제로 전압이 최대 1000V로 제한되어 개발되고 있다. 따라서, 1000V 이상의 전압을 요하는 경우 기존의 1000V 용 배터리 장치(배터리 랙)을 그대로 사용할 수 없고 새로운 랙을 개발해야 하는 문제가 있다.However, these battery devices are being developed with a voltage limited to a maximum of 1000V due to parts supply and demand and cost problems. Therefore, when a voltage of 1000 V or more is required, there is a problem that a conventional 1000V battery device (battery rack) can not be used as it is and a new rack must be developed.

본 발명은 기존의 배터리 장치(배터리 랙)을 그대로 이용하면서 발열 및 동선의 두께 등의 비용요소를 절감할 수 있는 새로운 전원 장치를 제공하고자 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a new power supply device capable of reducing cost factors such as heat generation and thickness of a copper wire while using an existing battery device (battery rack) as it is.

본 발명의 일 실시예에 따른 전원장치는 일정 크기의 전력을 출력하며, 제 1 출력단이 접지된 제 1 배터리 장치; 상기 제 1 배터리 장치와 같은 크기의 전력을 출력하며, 제 2 출력단이 접지된 제 2 배터리 장치; 및 상기 제 1 배터리 장치의 제 2 출력단과 상기 제 2 배터리 장치의 제 1 출력단을 각각 대상 장치의 양전위 단자와 음전위 단자에 선택적으로 연결시켜주는 스위치 장치를 포함할 수 있다.
A power supply device according to an embodiment of the present invention includes a first battery device that outputs a predetermined amount of power and has a first output terminal grounded; A second battery device for outputting power of the same magnitude as the first battery device and having a second output terminal grounded; And a switch device for selectively connecting the second output terminal of the first battery device and the first output terminal of the second battery device to the positive potential terminal and the negative potential terminal of the target device, respectively.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 기존의 배터리 장치(배터리 랙)을 그대로 이용하면서 발열 및 동선의 두께 등의 비용요소를 절감할 수 있다. The present invention can reduce cost factors such as heat generation and thickness of a copper wire while using an existing battery device (battery rack) as it is.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 전원 장치는 제 1 배터리 장치(12a), 제 2 배터리 장치(12b) 및 스위치기어(switchgear)(20)를 포함한다.The power supply device according to the present embodiment includes a first battery device 12a, a second battery device 12b, and a switchgear 20.

제 1 배터리 장치(12a)는 1000V의 전력을 출력하는 하나의 배터리 랙으로 이루어질 수 있다. 이러한 제 1 배터리 장치(12a)는 복수의 배터리 팩들 및 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 팩들은 서로 직렬로 연결되어 배터리 랙의 양전위 출력단(+) 및 음전위 출력단(-)에 연결된다. 양전위 출력단(+) 및 음전위 출력단(-) 각각에는 전력선이 연결된다. 즉, 직렬로 연결된 복수의 배터리 팩들은 양전위 출력단(+) 및 음전위 출력단(-)을 통해 전력선으로 전력을 출력한다. 그리고 배터리 팩은 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 셀을 포함한다. 여기서, 셀은 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로서, 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리듐-이온 전지(lithium ion battery), 리듐 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 될 수 있다. 특히 본 실시예에서는 배터리 장치(12a)의 음전위 출력단(-)은 접지되며 양전위 출력단(+)은 스위치 기어(20)의 양전위 단자와 연결된다.The first battery device 12a may be composed of one battery rack that outputs a power of 1000V. The first battery device 12a may include a plurality of battery packs and a battery management system (BMS). The plurality of battery packs are connected to each other in series and are connected to the positive potential output terminal (+) and the negative potential output terminal (-) of the battery rack. A power line is connected to each of the positive potential output terminal (+) and the negative potential output terminal (-). That is, a plurality of battery packs connected in series output power through a power line through a positive output terminal (+) and a negative output terminal (-). The battery pack includes a plurality of cells connected in series or in parallel. Here, the cell is a secondary battery capable of charging and discharging, and may be a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel metal hydride battery, a lithium-ion battery, A polymer battery, and the like. In particular, in this embodiment, the negative output terminal (-) of the battery device 12a is grounded and the positive output terminal (+) is connected to the positive potential terminal of the switchgear 20.

제 2 배터리 장치(12b)도 제 1 배터리 장치(12a)와 같이 1000V의 전력을 출력하는 하나의 배터리 랙으로 이루어질 수 있으며, 복수의 배터리 팩들 및 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다. 다만, 제 2 배터리 장치(12b)는 제 1 배터리 장치(12a)와 달리 양전위 출력단(+)이 접지되고 음전위 출력단(-)이 스위치 기어(20)와 연결된다.The second battery device 12b may be a single battery rack that outputs a power of 1000 V like the first battery device 12a, and may include a plurality of battery packs and a battery management system. However, the second battery device 12b is different from the first battery device 12a in that the positive output terminal (+) is grounded and the negative output terminal (-) is connected to the switchgear 20.

스위치기어(20)는 제 1 배터리 장치(12a)의 양전위 출력단과 제 2 배터리 장치(12b)의 음전위 출력단을 각각 전력변환장치(PCS : Power Conversion System)의 양전위 단자와 음전위 단자에 선택적으로 연결시켜준다. 이때, 스위치기어(20)는 2000V 용 스위치기어가 사용될 수 있다.
The switchgear 20 selectively connects the positive potential output terminals of the first battery device 12a and the negative potential output terminals of the second battery device 12b to positive potential terminals and negative potential terminals of a power conversion system (PCS) To connect. At this time, the switch gear 20 may be a switch gear for 2000V.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도이다.2 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 1에서는 배터리 장치(12a, 12b)가 랙 단위로 이루어지는 경우에 대해 설명하였으나, 도 2에서는 배터리 장치(14a, 14b)가 뱅크(bank) 단위로 이루어지는 경우를 나타내고 있다.In FIG. 1, the case where the battery devices 12a and 12b are formed in units of racks has been described. In FIG. 2, the battery devices 14a and 14b are formed in units of banks.

즉, 배터리 장치(14a, 14b)는 각각 복수개의 1000V 배터리 랙들이 병렬로 연결된 구조를 갖는다.
That is, each of the battery devices 14a and 14b has a structure in which a plurality of 1000V battery racks are connected in parallel.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 장치의 구성을 간략하게 나타낸 구성도이다.3 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a power supply device according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 각 배터리 장치(16a, 16b)는 도 3에서와 같이 1000V 컨테이너(container) 단위로 이루어질 수도 있다. 또한 각 배터리 장치는 1000V 컨테이너들이 병렬 연결되는 구조로 형성될 수도 있다.
Each of the battery devices 16a and 16b according to the present embodiment may be formed in units of 1000V containers as shown in FIG. Also, each battery device may be formed in a structure in which 1000V containers are connected in parallel.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

12a, 12b, 14a, 14b, 16a, 16b : 배터리 장치
20 : 스위치기어
30 : 전력변환장치(PCS)12a, 12b, 14a, 14b, 16a, 16b:
20: Switchgear
30: Power converter (PCS)

Claims (6)

일정 크기의 전력을 출력하는 제 1 배터리 장치;
상기 제 1 배터리 장치와 직렬 연결된 제 2 배터리 장치; 및
상기 제 1 배터리 장치와 상기 제 2 배터리 장치를 각각 대상 장치의 양전위 단자와 음전위 단자에 선택적으로 연결시켜주는 스위치 장치를 포함하되,
직렬 연결된 상기 제 1 배터리 장치와 상기 제 2 배터리 장치 사이의 연결 단자는 공통 접지되는 전원 장치.A first battery device for outputting a predetermined amount of power;
A second battery device connected in series with the first battery device; And
And a switch device for selectively connecting the first battery device and the second battery device to both positive and negative terminals of the target device,
And the connection terminals between the first battery device and the second battery device connected in series are commonly grounded. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 배터리 장치는
음전위 출력단(-)이 접지되고 양전위 출력단(+)이 상기 스위치 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.The battery pack according to claim 1, wherein the first battery device
Wherein the negative output terminal (-) is grounded and the positive output terminal (+) is connected to the switch device. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 배터리 장치는
양전위 출력단(+)이 접지되고 음전위 출력단(-)이 상기 스위치 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.The battery pack according to claim 1 or 2, wherein the second battery device
Wherein the positive output terminal (+) is grounded and the negative output terminal (-) is connected to the switch device. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 배터리 장치 및 상기 제 2 배터리 장치는
각각 1000V의 전력을 출력하는 배터리 랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.2. The battery device according to claim 1, wherein the first battery device and the second battery device
And a battery rack for outputting power of 1000V each. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 배터리 장치 및 상기 제 2 배터리 장치는
각각 상기 배터리 랙들이 병렬 연결된 배터리 뱅크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.5. The battery system according to claim 4, wherein the first battery device and the second battery device
Each of said battery racks comprising a battery bank connected in parallel. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 배터리 장치 및 상기 제 2 배터리 장치는
각각 1000V의 전력을 출력하는 배터리 컨테이너(container)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.2. The battery device according to claim 1, wherein the first battery device and the second battery device
And a battery container for outputting power of 1000V each.
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