KR20100008258A - 에너지저장장치 모듈 - Google Patents
에너지저장장치 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100008258A KR20100008258A KR1020080068737A KR20080068737A KR20100008258A KR 20100008258 A KR20100008258 A KR 20100008258A KR 1020080068737 A KR1020080068737 A KR 1020080068737A KR 20080068737 A KR20080068737 A KR 20080068737A KR 20100008258 A KR20100008258 A KR 20100008258A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- energy storage
- storage device
- equalizer
- unit
- Prior art date
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
- H01G11/16—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against electric overloads, e.g. including fuses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
- H01G11/12—Stacked hybrid or EDL capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 에너지저장장치 모듈에 관한 것으로서, 직렬 연결된 복수의 에너지저장장치와; 상기 에너지저장장치 양단의 전압을 감지하는 전압감지부와; 상기 에너지저장장치에 병렬로 연결되어 초과전류를 바이패스(ByPass)시키는 전압균등부와; 상기 전압감지부에서 감지된 전압정보를 입력받아 상기 전압균등부에 제어신호를 송출하는 제어부;를 포함하며, 상기 에너지저장장치와 전압감지부와 전압균등부가 단일의 집합체로 구성되되, 상기 집합체가 복수개로 마련되어 상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부는 연결된 복수개의 전압균등부를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 직렬로 연결된 에너지저장장치의 전압균등화를 효율적으로 구현시킬 수 있으며, 수동전압균등부와 능동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 사용자의 설정에 의해 선택적으로 사용가능하도록 마련되어 연결되는 여러 시스템에 범용적으로 이용될 수 있으며, GUI부를 사용하여 어플리케이션에 연결되어 동작할 때 에너지저장장치의 전압, 온도, alarm 신호등을 사용자가 용이하게 확인할 수 있다.
울트라커패시터, 전기이중층, 전압균등
Description
본 발명은 에너지저장장치 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 에너지저장장치에 연결된 전압감지부에서 실시간으로 감지된 전압정보에 기초하여 전압균등부의 작동여부를 결정하여 에너지저장장치의 출력 전압을 효율적으로 균등화시킬 수 있는 에너지저장장치 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 전기에너지를 저장하는 소자로는 전지(battery)와 커패시터(capacitor)가 대표적이며, 상기 커패시터(Capacitor)는 전기 용량을 얻기 위한 에너지 저장소로서, 축전지(Storage Battery), 2차 전지와 더불어 전기에너지를 저장하는 수단으로 이용되고 있다.
커패시터는 그 용량을 증가시키기 위해 사용한 유전체의 재료에 따라 용량, 내전압, 주파수 특성, 누설 전류 및 내부 저항 등의 스펙(Spec)이 결정되고, 전해 커패시터, 탄탈 커패시터, 세라믹 커패시터 및 전기 이중층 커패시터 등으로 분류된다.
또한, 커패시터는 용량 및 용도에 따라 초박경량화된 소형칩에 이용되는 소용량 커패시터부터 전력계통에 이용되는 중ㆍ대용량 커패시터에 이르기까지 다양하 게 활용되고 있다.
최근, 중ㆍ대용량 커패시터는 고용량 및 고출력화에 기인하는 스펙에 따라 다변화되고 있는 추세이며, 전기 이중층 커패시터의 일종인 울트라 커패시터(Ultracapacitor)는 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지저장장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가 가능한 차세대 에너지 저장장치이다.
상기 울트라 커패시터는 매우 긴 충ㆍ방전 수명과, 높은 충ㆍ방전 효율, 온도 변화에 대한 우수한 성능 편차, 2차 전지에 비해 상대적으로 작은 저항 및 쾌속 충전 등의 장점이 있어, 전기 자동차, 수소연료전지 자동차, 태양 에너지용 전원장치 및 무정전 전원공급장치(UPS)와 같은 산업용 전원장치 등에 사용이 확대되고 있다.
또한, 상기 울트라 커패시터는 에너지 저장메커니즘에 따라 전기이중층 커패시터(EDLC; electric double layer capacitor)와 유사커패시터(pseudocapacitor)로 나눌 수 있다.
유사커패시터는 산화-환원반응에 의하여 전극표면 혹은 표면근처의 전극내부에 전하가 축전되는 현상을 이용하지만, EDLC는 이온들이 정전기적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기이중층이 형성되어 전하가 축전되는 현상을 이용한다.
한편, 상기와 같은 울트라 커패시터를 산업용 전원장치로 사용하는 장비들은 수십 내지 수천 볼트의 고전압을 요구하기 때문에, 수볼트인 울트라 커패시터는 직렬로 다수 연결되어 전기에너지 저장장치로 사용하게 된다.
여기서, 울트라 커패시터를 다수 연결하면 각 단위셀 즉, 각각의 울트라 커패시터 사이의 용량 편차, 초기 전압 편차, 누설 전류편차, 사용 시간에 따른 용량 감소율 편차 등에 의해 각 단위셀 사이에 전압 편차가 발생하게 된다.
상술한 전압 편차는 전기에너지 저장장치의 고장 원인으로 작용하고, 전기에너지 저장장치의 수명을 단축시키게 되는 원인이 될 수 있다.
여기서, 종래의 각 단위셀 사이의 전압 균등화를 이루기 위한 방식으로 각 단위셀이 전기적으로 연결되는 배선 기판의 경로상에 동일한 값을 갖는 저항을 병렬로 연결하여 전압 균등화를 구현하는 수동적 전압균등화방식과 각 단위셀 양단의 전압을 감지하여 전압이 일정 값에 도달할 경우 스위칭 기법을 이용하여 일부 전류를 강제방전시키는 능동적 전압균등화방식이 제시되었다.
여기서, 상기 수동적 전압균등화방식은 동일한 저항을 각 단위셀에 병렬로 연결하게 되면, 옴(Ohm)의 법칙에 따라 상대적으로 전압이 높은 단위셀의 저항으로 대 전류가 흐르게 되어 각 단위셀 사이의 전압이 균등화되는 방식이다.
그러나, 종래의 각 단위셀에 병렬로 연결되는 저항은 상기 각 단위셀에 항상적용되므로 누설되는 전류에 대한 대응이 취약하다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 저항과 더불어 제너 다이오드, 쇼트키 다이오드 또는 실리콘 다이오드 등의 소자를 단위셀에 병렬로 연결시키는 기술이 제안되었다.
그러나, 소자를 이용한 기술은 온도에 따른 특성 편차가 심하고, 부분적인 충방전이 요구되는 장치에서는 효과적이지 못하며, 단위셀의 정격 전압이 낮은 경 우에는 신뢰성이 감소하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 능동적 전압균등화방식은 상기 각 단위셀에서 감지되는 전압이 일정치에 도달해야만 초과전류를 바이패스시켜 각 단위셀의 전압에 대해 밸런싱 역할을 수행하므로, 복수로 연결된 단위셀 모두를 균등적으로 밸런싱하는 데 있어서는 적용이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 직렬로 연결된 에너지저장장치의 전압균등화를 효율적으로 구현시킬 수 있는 에너지저장장치 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 단일의 제어부에 전압균등화 기능을 구비하는 복수의 에너지저장장치 집합체를 연결하여 마련됨으로써, 어플리케이션에 따라 다양하게 적용될 수 있는 에너지저장장치 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수동전압균등부와 능동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 사용자의 설정에 의해 선택적으로 사용가능하도록 마련되어 연결되는 여러 시스템에 범용적으로 이용될 수 있는 에너지저장장치 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전압균등화에 있어서 누설전류에 효율적으로 대응할 수 있는 에너지저장장치 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, GUI부를 통해 사용자에게 에너지저장장치의 상황을 실시간 모니터링 할 수 있는 에너지저장장치의 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 창작된 것으로서, 직렬 연결된 복수의 에너지저장장치와; 상기 에너지저장장치 양단의 전압을 감지하는 전압감지부와; 상기 에너지저장장치에 병렬로 연결되어 초과전류를 바이패스(ByPass)시키는 전압균등부와; 상기 전압감지부에서 감지된 전압정보를 입력받아 상기 전압균등부에 제어신호를 송출하는 제어부;를 포함하며, 상기 에너지저장장치와 전압감지부와 전압균등부가 단일의 집합체로 구성되되, 상기 집합체가 복수개로 마련되어 상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부는 연결된 복수개의 전압균등부를 개별적으로 제어하는 에너지저장장치 모듈에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 에너지저장장치는 슈퍼커패시터, 전기이중층커패시터, 양극과 음극의 구성이 상이하게 제작된 하이브리드 전기이중층커패시터 중의 어느 하나 이상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 전압감지부는 연산증폭기(Operational Amplifier)로 마련되어 상기 에너지저장장치의 전압정보를 상기 제어부로 전송하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 전압균등부는 상기 제어부에서 송출된 제어신호에 따라 선택적으로 동작하는 능동전압균등부 또는 수동전압균등부 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 내부 메모리를 구비하는 마이크로프로세서로 마련되며, 상기 능동전압균등부 또는 수동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 상기 내부 메모리에 설정할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 능동전압균등부는 상기 에너지저장장치의 바이패스 전류를 제어할 수 있는 게이트 소스 간 전압인가 장치와 연결된 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)스위칭부로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 능동전압균등부는 상기 에너지저장장치의 바이패스 전류를 제 어할 수 있는 베이스 전류 입력 장치와 연결된 BJT(Bipolar Junction Transistor)스위칭부로도 마련될 수 있다.
여기서, 상기 수동전압균등부는 상기 에너지저장장치에 병렬로 연결된 일정값의 임피던스를 구비하는 스위칭부로 마련될 수 있다.
한편, 상기 에너지저장장치 모듈은 사용자에게 상기 에너지저장장치의 상황을 실시간으로 출력시키는 GUI(Graphical User Interface)부를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 의해, 직렬로 연결된 에너지저장장치의 전압균등화를 효율적으로 구현시킬 수 있다.
또한, 단일의 제어부에 전압균등화 기능을 구비하는 복수의 에너지저장장치 집합체를 연결하여 마련됨으로써, 연결되는 어플리케이션에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 수동전압균등부와 능동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 사용자의 설정에 의해 선택적으로 사용가능할 수 있도록 마련되어 연결되는 여러 시스템에 범용적으로 이용할 수 있다.
또한, 전압균등화에 있어서 누설전류에 효율적으로 대응할 수 있다.
또한, GUI부를 통하여 에너지저장창치의 상태를 항상 모니터링 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 에너지저장장치 모듈의 블럭도이다.
도 1 내지 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지저장장치 모듈은, 직렬 연결된 복수의 에너지저장장치(10)와; 상기 에너지저장장치(10) 양단의 전압을 감지하는 전압감지부(20)와; 상기 에너지저장장치(10)에 병렬로 연결되어 초과전류를 바이패스(ByPass)시키는 전압균등부(30)와; 상기 전압감지부(20)에서 감지된 전압정보를 입력받아 상기 전압균등부(30)에 제어신호를 송출하는 제어부(40);를 포함하며, 상기 에너지저장장치(10)와 전압감지부(20)와 전압균등부(30)가 단일의 집합체(50)로 구성되되, 상기 집합체(50)가 복수개로 마련되어 상기 제어부(40)에 연결되며, 상기 제어부(40)는 연결된 복수개의 전압균등부(30)를 개별적으로 제어할 수 있도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 에너지저장장치(10)는, 슈퍼커패시터, 전기이중층커패시터, 양극과 음극의 구성이 상이하게 제작된 하이브리드 전기이중층커패시터 중의 어느 하나 이상으로 마련될 수 있으며, 도 1 에서 도시된 바와 같이, 원형의 하우징을 구비한 울트라커패시터(전기이중층커패시터의 일종)로 마련될 수 있지만, 커패시터의 형상 및 종류는 이에 한정되는 것은 아니며 에너지를 저장하는 여러가지 장치에 적용시킬 수도 있다.
또한, 상기 에너지저장장치(10)의 양단에는 전압감지부(20)가 병렬로 연결되어 상기 에너지저장장치(10)의 전압을 실시간으로 감지하며, 감지된 전압정보를 상기 제어부(40)로 전송한다.
여기서, 상기 전압감지부(20)는 연산증폭기(Operational Amplifier) 및 도선과 저항, 콘덴서로 마련되어 상기 에너지저장장치(10)의 전압정보를 상기 제어부(40)로 전송하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(40)는 상기 전압감지부(20)에서 전송된 에너지저장장치(10)의 전압정보를 토대로 전압균등부(30)에 제어신호를 송출하도록 마련되며, 상기 제어부(40)는 내부 메모리(44)를 구비하는 마이크로프로세서(42)로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 마이크로프로세서(42)는 전송된 전압정보를 연산하며 연산결과에 의해 제어신호를 상기 전압균등부(30)로 전송하는 역할을 수행하며, 상기 내부 메모리(44)는 EEPROM, FlashROM 등으로 마련되어 사용자에 의해 상기 전압균등부(30)의 동작여부에 대한 전압범위를 설정할 수 있도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 전압균등부(30)는 상기 에너지저장장치(10)에 병렬로 연결되어 상기 에너지저장장치(10)의 초과전압에 대한 전류를 바이패스시키는 구성요소로서, 상기 제어부(40)에서 송출된 제어신호에 따라 선택적으로 동작하는 능동전압균등부(32) 또는 수동전압균등부(34) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 능동전압균등부(32)는 상기 에너지저장장치(10)의 전압이 일정값을 초과할 경우 바이패스 전류를 방전시키는 구성요소로서, 게이트 소스 간 전압인가 장치와 연결된 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)스위칭부 또는 베이스 전류 입력 장치와 연결된 BJT(Bipolar Junction Transistor)스위칭부로 마련될 수 있다.
또한, 상기 수동전압균등부(34)는 상기 에너지저장장치(10)에 병렬로 연결된 일정값의 임피던스를 구비하는 스위칭부로 마련되어 직렬로 연결된 복수의 에너지저장장치(10)의 전압을 균등화시키도록 마련될 수 있다.
한편, 전술한 구성요소들로 마련되는 에너지저장장치 모듈은 사용자에게 상기 에너지저장장치(10)의 상황을 실시간으로 출력시키는 GUI(Graphical User Interface)부(60)를 추가적으로 포함하여 구성될 수 있다.
상기 GUI부(60)는 상기 제어부(40)에 연결되어 각 에너지저장장치(10)의 출력전압, 온도, 알람신호 등을 사용자에게 디스플레이하며, PC 또는 System communication program(70)과 연계하여 이용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 에너지저장장치 모듈의 동작과정에 대하여 상세히 설 명한다.
아울러, 후술하여 기술할 동작과정에 대한 필요전압범위, 전압균등부(30)의 작동여부를 결정하는 전압범위의 수치는 예시에 해당하며, 이러한 수치는 한정되지 않음을 밝혀둔다.
먼저, 사용자는 에너지저장장치 모듈에 연결되는 어플리케이션의 종류에 따라 제어부(40)에 포함된 내부 메모리(44)에 전압균등부(30)의 작동 전압범위를 설정한다.
여기서, 능동전압균등부(32)와 수동전압균등부(34)의 전압강하 효율은 일반적으로 수동전압균등부(34)에 비해 능동전압균등부(32)가 높으므로, 바람직하게는, 능동전압균등부(32)의 작동전압이 수동전압균등부(34)의 작동전압에 비해 높게 설정될 수 있다.
또한, 상기 능동전압균등부(32)와 수동전압균등부(34)의 작동범위는 감지되는 에너지저장장치(10)의 전압이 능동전압균등부(32)의 작동전압을 초과할 경우, 상기 능동전압균등부(32)와 수동전압균등부(34)가 동시 작동하며, 에너지저장장치(10)의 전압이 능동전압균등부(32)의 작동전압 미만에서 수동전압균등부(34)의 작동전압 사이에 전압으로 감지될 경우, 상기 수동전압균등부(34)만이 작동하며, 에너지저장장치(10)의 전압이 수동전압균등부(34)의 작동전압에 못 미칠 경우, 상기 수동전압균등부(34)는 작동이 멈추게 된다.
예를 들어, 사용자는 능동전압균등부(32)의 작동전압을 2.8V 로 설정하고, 수동전압균등부(34)의 작동전압을 2V로 설정할 수 있다.
여기서, 상기 작동전압에 대한 설정은 이용되는 에너지저장장치(10)의 특성과 이에 연계되는 어플리케이션의 구동전압을 고려하여 적절한 전압범위로서 선택적으로 지정될 수 있다.
다음, 에너지저장장치 모듈을 구동시키면, 전압감지부(20)에 의하여 에너지저장장치(10)의 전압이 실시간으로 감지되며, 감지된 전압정보는 상기 제어부(40)로 전송된다.
여기서, 상기 에너지저장장치(10) 각각으로부터 감지된 전압정보가 상기 제어부(40)로 전송되며, 상기 제어부(40)는 상기 감지된 전압정보에 기초하여 각 에너지저장장치(10)에 병렬로 연결된 전압균등부(30)에 개별적으로 제어신호를 송출한다.
다음, 상기 제어부(40)로 상기 설정된 작동전압을 초과하는 전압정보가 입력되면, 상기 제어부(40)는 전압균등부(30)에 적절한 제어신호를 전송한다.
예를 들어, 어떠한 에너지저장장치(10)에서 3V의 전압이 감지되면, 상기 제어부(40)는 3V의 전압이 감지된 에너지저장장치(10)와 연결된 전압균등부(30)에 능동전압균등부(32) 및 수동전압균등부(34)의 작동 제어신호(스위칭 회로 ON)를 송출한다.
다음, 상기 능동전압균등부(32)와 수동전압균등부(34)의 동작으로 연결된 에너지저장장치(10)에 전압강하가 발생하여 2.8V 미만으로 감지되면, 상기 제어부(40)는 상기 능동전압균등부(32)의 작동을 중지시키는 제어신호(능동전압균등부의 스위칭 회로 OFF)를 송출한다.
여기서, 상기 에너지저장장치(10)의 전압이 2V 미만으로 감지될 때까지 상기 수동전압균등부(34)의 동작은 계속 이루어진다.
다음, 상기 에너지저장장치(10)의 전압이 2V 미만으로 감지되면, 상기 제어부(40)는 상기 수동전압균등부(34)의 작동을 중지시키는 제어신호(수동전압균등부의 스위칭 회로 OFF)를 송출한다.
다음, 전술한 일련의 과정들이 반복되어 에너지저장장치(10)의 출력전압이 일정수준으로 유지된다.
다음, 에너지저장장치 모듈을 최소 전원 관리 모드로 관리하여 소비전류를 최소화함으로써 다시 운영될 때 충분한 에너지를 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지저장장치 모듈은, 직렬로 연결된 에너지저장장치의 전압균등화를 효율적으로 구현시킬 수 있으며, 수동전압균등부와 능동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 사용자의 설정에 의해 선택적으로 사용가능할 수 있도록 마련되어 연결되는 여러 시스템에 범용적으로 이용할 수 있고, 전압균등화에 있어서 누설전류에 효율적으로 대응할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 사시도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 에너지저장장치 모듈의 블럭도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 에너지저장장치 20 : 전압감지부
30 : 전압균등부 32 : 능동전압균등부
34 : 수동전압균등부 40 : 제어부
42 : 마이크로프로세서 44 : 내부 메모리
50 : 집합체 60 : GUI부
Claims (9)
- 직렬 연결된 복수의 에너지저장장치와;상기 에너지저장장치 양단의 전압을 감지하는 전압감지부와;상기 에너지저장장치에 병렬로 연결되어 초과전류를 바이패스(ByPass)시키는 전압균등부와;상기 전압감지부에서 감지된 전압정보를 입력받아 상기 전압균등부에 제어신호를 송출하는 제어부;를 포함하며,상기 에너지저장장치와 전압감지부와 전압균등부가 단일의 집합체로 구성되되,상기 집합체가 복수개로 마련되어 상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부는 연결된 복수개의 전압균등부를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 에너지저장장치는 슈퍼커패시터, 전기이중층커패시터, 양극과 음극의 구성이 상이하게 제작된 하이브리드 전기이중층커패시터 중의 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 전압감지부는 연산증폭기(Operational Amplifier)로 마련되어 상기 에너지저장장치의 전압정보를 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 전압균등부는 상기 제어부에서 송출된 제어신호에 따라 선택적으로 동작하는 능동전압균등부 또는 수동전압균등부 중의 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 제어부는 내부 메모리를 구비하는 마이크로프로세서로 마련되며, 상기 능동전압균등부 또는 수동전압균등부의 작동여부를 결정하는 전압범위를 상기 내부 메모리에 설정할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 능동전압균등부는 상기 에너지저장장치의 바이패스 전류를 제어할 수 있는 게이트 소스 간 전압인가 장치와 연결된 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)스위칭부로 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 능동전압균등부는 상기 에너지저장장치의 바이패스 전류를 제어할 수 있는 베이스 전류 입력 장치와 연결된 BJT(Bipolar Junction Transistor)스위칭부로 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 수동전압균등부는 상기 에너지저장장치에 병렬로 연결된 일정값의 임피던스를 구비하는 스위칭부로 마련되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 에너지저장장치 모듈은 사용자에게 상기 에너지저장장치의 상황을 실시간으로 출력시키는 GUI(Graphical User Interface)부를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080068737A KR100995816B1 (ko) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | 에너지저장장치 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080068737A KR100995816B1 (ko) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | 에너지저장장치 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100008258A true KR20100008258A (ko) | 2010-01-25 |
| KR100995816B1 KR100995816B1 (ko) | 2010-11-23 |
Family
ID=41816922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080068737A KR100995816B1 (ko) | 2008-07-15 | 2008-07-15 | 에너지저장장치 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100995816B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130140608A (ko) * | 2010-06-28 | 2013-12-24 | 맥스웰 테크놀러지스 인코포레이티드 | 직렬 모듈들 내의 커패시터들의 수명을 최대화 |
| KR101462385B1 (ko) * | 2013-04-19 | 2014-11-19 | 나라셀텍(주) | 전력저장장치의 전압검출회로 |
| KR20210032261A (ko) * | 2019-09-16 | 2021-03-24 | 호남대학교 산학협력단 | 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3633412B2 (ja) | 1999-12-28 | 2005-03-30 | 新神戸電機株式会社 | 組電池制御装置及びバッテリパック |
| JP2004129439A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バックアップ電源装置の電圧均等化装置 |
| JP2004273796A (ja) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Honda Motor Co Ltd | キャパシタ電圧均等化装置 |
-
2008
- 2008-07-15 KR KR1020080068737A patent/KR100995816B1/ko active IP Right Grant
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130140608A (ko) * | 2010-06-28 | 2013-12-24 | 맥스웰 테크놀러지스 인코포레이티드 | 직렬 모듈들 내의 커패시터들의 수명을 최대화 |
| KR101462385B1 (ko) * | 2013-04-19 | 2014-11-19 | 나라셀텍(주) | 전력저장장치의 전압검출회로 |
| KR20210032261A (ko) * | 2019-09-16 | 2021-03-24 | 호남대학교 산학협력단 | 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100995816B1 (ko) | 2010-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7633284B2 (en) | Method and apparatus for managing ultracapacitor energy storage systems for a power transmission system | |
| US9270127B2 (en) | Method and system for balancing electrical cells | |
| US20130009600A1 (en) | Electric energy storage apparatus, voltage equalization module and voltage equalization method | |
| KR101916970B1 (ko) | 배터리 관리 시스템 및 그를 포함하는 배터리 팩 | |
| EP1846776A1 (en) | Battery management system | |
| RU2012137171A (ru) | Устройство и способ компенсации мощности устройства энергопитания в транспортном средстве посредством конденсатора высокой емкости | |
| WO2021186795A1 (ja) | 管理装置、及び電源システム | |
| EP2926434B1 (en) | Thin film microbattery charge and output control | |
| CN111699603A (zh) | 电池保护电路和包括该电池保护电路的电池组 | |
| JP3982142B2 (ja) | 電気二重層コンデンサ装置とその電圧制御方法 | |
| KR100995816B1 (ko) | 에너지저장장치 모듈 | |
| KR20140015004A (ko) | 배터리 관리 장치 및 방법 | |
| JP2015133817A (ja) | バックアップ電源装置 | |
| JP4440717B2 (ja) | 直流電圧供給装置 | |
| CN109888871A (zh) | 一种多电池均衡供电装置、供电方法、电子车锁及车辆 | |
| RU2543506C2 (ru) | Устройство электрическое суперконденсаторное | |
| JP2007282347A (ja) | 電源システム | |
| US20110254515A1 (en) | Charge control device | |
| KR101140244B1 (ko) | 축전지 팩 모듈 | |
| KR101158214B1 (ko) | 에너지 저장체의 전압 안정화 장치 및 그 방법 | |
| KR20080043114A (ko) | 전기에너지 저장장치의 과충전 방지유닛 및 이를 구비한장치 | |
| US20200259219A1 (en) | Combined power storage system, and management system therefor | |
| CN111463507A (zh) | 电池监视 | |
| KR20060085463A (ko) | 전기에너지 저장장치의 전압 균등화 방법 및 전기 에너지저장장치 | |
| JP2003079058A (ja) | 電池パック |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131017 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141103 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151029 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161026 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171026 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181025 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191007 Year of fee payment: 10 |