KR20150059465A - 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치 - Google Patents

제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150059465A
KR20150059465A KR1020130143094A KR20130143094A KR20150059465A KR 20150059465 A KR20150059465 A KR 20150059465A KR 1020130143094 A KR1020130143094 A KR 1020130143094A KR 20130143094 A KR20130143094 A KR 20130143094A KR 20150059465 A KR20150059465 A KR 20150059465A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
battery
power supply
uninterruptible power
control unit
Prior art date
Application number
KR1020130143094A
Other languages
English (en)
Inventor
최지영
강정수
조영보
임규혁
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130143094A priority Critical patent/KR20150059465A/ko
Publication of KR20150059465A publication Critical patent/KR20150059465A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/004—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for vehicles having a combustion engine and electric drive means, e.g. hybrid electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 전지모듈들 또는 전지모듈 어셈블리들로 이루어진 전지팩에 설치되는 무정전 전원공급 장치로서, 상기 전지팩의 작동 제어를 위한 BMS(Battery Management System); 상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부로서, 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 통전되는 전원을 차단할 수 있는 메인 릴레이, 및 정전 또는 비상시에도 전지팩의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이에 병렬 연결되어 있는 다이오드를 구비한 충전 제어부; 및 과방전을 방지하기 위한 방전 제어부로서, 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치를 제공한다.

Description

제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치{Uninterruptible Power Supply Comprising Control Unit}
본 발명은 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 전지모듈들 또는 전지모듈 어셈블리들로 이루어진 전지팩에 설치되는 무정전 전원공급 장치로서, 상기 전지팩의 작동 제어를 위한 BMS(Battery Management System), 상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부로서, 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 통전되는 전원을 차단할 수 있는 메인 릴레이 및 정전 또는 비상시에도 전지팩의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이에 병렬 연결되어 있는 다이오드를 구비한 충전 제어부 및 과방전을 방지하기 위한 방전 제어부로서, 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등과 가은 차량의 동력원, 무정전 전원공급 장치(UPS), 아이들 리덕션(Idle Reduction), 에너지 저장장치 등과 같은 산업용 기기 또는 가정용 기기 등 다양한 분야와 제품들의 전원서도 주목 받고 있다.
일반적으로, 무정전 전원공급 장치는 상시 전원이 인가되어 있어야 하는 서버장치 또는 통신장비 등에 전원을 공급하는 장치이다. 통상, 이러한 무정전 전원공급 장치에는 이차전지가 설치되며, 정상 가동시에 인가되는 전원에 의하여 이차전지가 충전되고, 정전 또는 비상시에는 상기 이차전지에 충전된 전원에 의하여 무정전 전원공급 장치에 연결된 시스템이 안정적으로 동작하게 된다.
그러나, 종래의 무정전 전원공급 장치는 상용전원을 직류로 변환하는 정류기, 전지모듈 및 제어부를 포함하며, 제어부는 전지모듈의 전압을 측정하여 상한 전압에 도달할 시 전지모듈 측으로 충전전원을 공급하는 충전라인을 폐쇄하도록 릴레이를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 릴레이에 의해 전지모듈의 충전이 차단되어도 상용전원라인의 단전시 전지모듈에 저장된 전원을 무정전 전원공급 장치측에 공급하는 방전라인은 살아있어야 한다. 이를 위해서, 충전 제어부의 릴레이와 병렬로 전지모듈의 방전라인을 구성하기 위하여, 방전라인 상에는 방전방향에 순바이어스 연결된 방전용 다이오드가 설치된다.
이러한 시스템의 제어부에는 단위전지의 전류와 전압 및 전지 시스템의 온도를 센싱하여 제어할 수 있는 BMS (Battery Management System)의 회로부를 포함하고 있다. 따라서, 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점이 발생할 시 전류를 차단하여 단위전지를 보호하고 안전성을 확보하게 된다
그러나, 이러한 기존의 무정전 전원공급 장치의 경우, 상기에서 언급한 바와 같이, 정전 또는 비상시에 이차전지의 충전된 전원을 사용하기 위하여 전류 차단 장치에 병렬로 다이오드를 설치하기 때문에, BMS의 진단에 의해 전류를 차단하더라도 이차전지에서 방전되는 전류는 차단할 수 없는 문제점이 발생하므로, 이러한 문제점으로 인해 이차전지가 완전히 방전되어 전지 수명이 저하되는 문제가 발생 된다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부 및 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부를 포함함으로써, 정전 또는 비상시에 안정적인 전원을 제공하고 전지의 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점을 해결할 수 있는 무정전 전원공급 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무정전 전원공급 장치는, 둘 이상의 전지모듈들 또는 전지모듈 어셈블리들로 이루어진 전지팩에 설치되는 무정전 전원공급 장치로서,
상기 전지팩의 작동 제어를 위한 BMS(Battery Management System);
상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부로서, 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 통전되는 차단할 수 있는 메인 릴레이, 및 정전 또는 비상시에도 전지팩의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이에 병렬 연결되어 있는 다이오드를 구비한 충전 제어부; 및
과방전을 방지하기 위한 방전 제어부로서, 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부;
를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 무정전 전원공급 장치는, 상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부 및 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부를 포함함으로써, 정전 또는 비상시에 안정적인 전원을 제공하고 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지모듈들은 병렬 방식으로 연결되어 있는 구조일 수 있으며, 상기 전지모듈 어셈블리들 각각은 직렬 방식으로 연결된 다수의 전지모듈들을 포함하고 있고, 이러한 전지모듈 어셈블리들은 병렬 방식으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조는 동일한 용량 및 전압 규격의 전지들이 병렬로 연결되어 특히 고출력을 요하는 다양한 디바이스에 부합하는 전기 용량과 출력을 제공할 수 있다.
또한, 상기 방전 제어부에 구비되는 서브 릴레이는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리 각각에 구비되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리는 하나 이상의 전지셀을 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 상기 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있고, 바람직하게는, 리튬 이차전지일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무정전 전원공급 장치는, BMS의 제어 신호에 따라 충전 제어부 및 방전 제어부를 제어하여 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상을 방지할 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 충전 제어부는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 전압이 상한 전압에 도달했을 경우에 BMS의 제어 신호에 따라 메인 릴레이를 OFF시켜 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들로 인가되는 전원을 차단하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 상한 전압은 전지모듈의 용량에 따라 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점이 발생하지 않는 범위에서 다양하게 설정하는 것이 가능하며, 예를 들어, 각각의 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리를 기준으로 40V 이상의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 방전 제어부는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 전압이 하한 전압에 도달했을 경우에 BMS의 제어 신호에 따라 서브 릴레이를 OFF시켜 전지팩에서 방전되는 전원을 차단하는 구조로 이루질 수 있다.
일반적으로, 이차전지는 디바이스와 연결되어 사용 중에 완전 방전이 발생할 경우, 0V까지 전압이 내려갈 수 있으며, 이 때 일반적인 납축 전지는 그 수명을 다하게 되어 재사용이 불가능하다. 또한, 리튬 이차전지의 경우, 장시간 완전 방전상태가 지속되는 경우, 전지의 성능이 급격하게 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 하한 전압은 이차전지의 최소전압을 유지할 수 있는 범위에서 설정하는 것이 가능하며, 예를 들어, 각각의 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리를 기준으로 5V 이하의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 서브 릴레이는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 수리, 교체 또는 추가 장착을 위해 관리자에 의해 임의적으로 OFF될 수 있는 구조로 이루질 수 있으며, 이러한 구조로 인해 교체 또는 추가 장착 등의 작업 시 작업자의 안전을 도모할 수 있다.
참고로, 일반적인 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 무정전 전원공급 장치를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있으며, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는, 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 차량의 동력원, 통신 장비, 아이들 리덕션(Idle Reduction), 에너지 저장장치 등과 같은 산업용 기기 또는 가정용 기기 등 다양한 분야와 제품들의 전원으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무정전 전원공급 장치는 상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부 및 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부를 포함함으로써, 정전 또는 비상시에 안정적인 전원을 제공하고 과충전, 과방전 등에 의한 단위전지의 손상 및 발열 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무정전 전원공급 장치의 작동 방식을 나타내는 구성도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무정전 전원공급 장치의 작동 방식을 나타내는 구성도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 무정전 전원공급장치(100)는 둘 이상의 전지모듈들(도시하지 않음)로 이루어진 전지팩(200)에 설치되며, 상기 전지팩(200)의 작동 제어를 위한 BMS(도시하지 않음)을 포함하고, 상용전원을 직류로 변환하는 정류기(10)에 연결되며, 상용전원이 정류기에서 출력되는 전원을 전지모듈들에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부(120)를 포함하고 있다.
상기 충전 제어부(120)는 정류기(10)와 전지모듈의 전기적 연결을 차단할 수 있는 메인 릴레이(130)와 정전 또는 비상시에도 전지팩(200)의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이(130)에 병렬 연결되어 있는 다이오드(140)를 구비하고 있으며, 과방전을 방지하기 위하여 충전 제어부(120)와 전지모듈의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이들(도시하지 않음)을 구비한 방전 제어부(150)를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 서브 릴레이는 전지모듈 각각에 구비되어 있으며, 전지모듈의 수리, 교체 또는 추가 장착을 위해 관리자에 의해 임의적으로 오프(OFF)될 수 있는 구조로 이루져 있다.
이하에서는, 상기 무정전 전원공급 장치의 작동 과정에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 상용전원이 충전되어 각각의 전지모듈을 기준으로 설정된 상한 전원에 도달한 경우, 충전 제어부(120)는 전지모듈 BMS의 제어 신호에 따라 메인 릴레이(130)를 OFF시켜 전지모듈로 인가되는 전원을 차단하여 전지모듈이 과충전 되는 것을 방지한다. 이때, 메인 릴레이(130)에 병렬 연결되어 있는 다이오드(140)에 의해, 정전 또는 비상시에 전지모듈의 전원을 방전시킬 수 있으므로 무정전 전원공급 장치(100)로서의 역할을 수행할 수 있다.
다음으로, 정전 또는 비상시에 전지모듈의 전원이 방전되어 각각의 전지모듈을 기준으로 설정된 하한 전원에 도달한 경우, 방전 제어부(150)는 전지모듈 BMS의 제어 신호에 따라 서브 릴레이를 OFF시켜 전지모듈에서 방전되는 전원을 차단하여 전지모듈이 과방전 되는 것을 방지한다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 둘 이상의 전지모듈들 또는 전지모듈 어셈블리들로 이루어진 전지팩에 설치되는 무정전 전원공급 장치로서,
    상기 전지팩의 작동 제어를 위한 BMS(Battery Management System);
    상용전원을 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 충전하는 동안 과충전을 방지하기 위한 충전 제어부로서, 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리에 통전 되는 전원을 차단할 수 있는 메인 릴레이, 및 정전 또는 비상시에도 전지팩의 전원을 방전시킬 수 있도록 메인 릴레이에 병렬 연결되어 있는 다이오드를 구비한 충전 제어부; 및
    과방전을 방지하기 위한 방전 제어부로서, 충전 제어부와 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단할 수 있는 하나 이상의 서브 릴레이를 구비한 방전 제어부;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈들은 병렬 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 어셈블리들 각각은 직렬 방식으로 연결된 다수의 전지모듈들을 포함하고 있고, 전지모듈 어셈블리들은 병렬 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 릴레이는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리 각각에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리는 하나 이상의 전지셀을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 제어부는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 전압이 상한 전압에 도달했을 경우에 BMS의 제어 신호에 따라 메인 릴레이를 OFF시켜 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들로 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 상한 전압은 각각의 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리를 기준으로 40V 이상의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 제어부는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 전압이 하한 전압에 도달했을 경우에 BMS의 제어 신호에 따라 서브 릴레이를 OFF시켜 전지팩에서 방전되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하한 전압은 각각의 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리를 기준으로 5V 이하의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 릴레이는 전지모듈 또는 전지모듈 어셈블리들의 수리, 교체 또는 추가 장착을 위해 관리자에 의해 임의적으로 OFF될 수 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원공급 장치.
  13. 제 1 항에 따른 무정전 전원공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스는 통신 장비인 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020130143094A 2013-11-22 2013-11-22 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치 KR20150059465A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130143094A KR20150059465A (ko) 2013-11-22 2013-11-22 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130143094A KR20150059465A (ko) 2013-11-22 2013-11-22 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150059465A true KR20150059465A (ko) 2015-06-01

Family

ID=53490551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130143094A KR20150059465A (ko) 2013-11-22 2013-11-22 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150059465A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101908675B1 (ko) 2018-05-08 2018-10-16 스마트론파워(주) Led 조명을 위한 스마트 바이패스 백업용 전원공급장치
CN109888133A (zh) * 2017-12-06 2019-06-14 中国科学院沈阳自动化研究所 一种长期观测着陆器能源管理***
KR102010181B1 (ko) 2018-05-08 2019-08-12 임한용 충전기용 스마트 바이패스 백업 전원공급장치
KR20190128397A (ko) 2018-05-08 2019-11-18 스마트론파워(주) Led 조명을 위한 스마트 바이패스 백업용 전원공급장치
KR20220014990A (ko) 2020-07-30 2022-02-08 주식회사 엘지에너지솔루션 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109888133A (zh) * 2017-12-06 2019-06-14 中国科学院沈阳自动化研究所 一种长期观测着陆器能源管理***
KR101908675B1 (ko) 2018-05-08 2018-10-16 스마트론파워(주) Led 조명을 위한 스마트 바이패스 백업용 전원공급장치
KR102010181B1 (ko) 2018-05-08 2019-08-12 임한용 충전기용 스마트 바이패스 백업 전원공급장치
KR20190128397A (ko) 2018-05-08 2019-11-18 스마트론파워(주) Led 조명을 위한 스마트 바이패스 백업용 전원공급장치
KR20220014990A (ko) 2020-07-30 2022-02-08 주식회사 엘지에너지솔루션 인터락 회로를 이용한 msd 대체 안전장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10522803B2 (en) Battery pack including coupling member having assembling guide function
US10547092B2 (en) Battery cell including phase change material
KR20150014893A (ko) 이중 실링부 구조를 포함하는 전지셀
KR101608631B1 (ko) 우드메탈로 이루어진 전극 단자를 포함하는 리튬 이차전지
KR20160081395A (ko) 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101810655B1 (ko) 전지팩의 과충전 방지를 위한 전원 시스템 및 이를 포함하는 디바이스
KR20150059465A (ko) 제어부를 포함하는 무정전 전원공급 장치
KR101510078B1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20150145517A (ko) 전지팩 정보 검출 방법 및 이를 포함하는 전지팩 정보 검출 시스템
KR20170048804A (ko) 정전기 유도 부재를 포함하는 전지팩
KR101671386B1 (ko) 보호용 케이스를 이용한 이차전지 제조방법
KR101882286B1 (ko) 전압 밸런싱 시스템을 포함하는 전지팩
KR20180050842A (ko) 전류 차단 기능의 전극 탭 및 리드를 포함하는 파우치형 전지셀
KR20180055399A (ko) 전지셀 고정용 탄성 프레임을 포함하는 전지모듈
KR20170085675A (ko) 대칭 구조로 장착된 전지모듈들을 포함하는 전지팩
KR20170049136A (ko) 충방전 시 발생하는 가스를 수용할 수 있는 잉여부를 포함하는 전지셀
KR20130117712A (ko) 성능이 우수한 리튬 이차전지
KR20160112417A (ko) 과충전 방지용 안전구조를 포함하는 전지팩
KR101830285B1 (ko) 작업자의 안전을 위한 식별부재를 포함하는 전지팩
KR20120070851A (ko) 전도성 고분자를 포함하고 있는 전극 리드를 사용하는 이차전지
KR20100043727A (ko) 파우치형 이차전지
KR101717182B1 (ko) 가속 인자를 사용하는 이차전지의 충전 상태 측정 장치
KR20160028826A (ko) 리튬이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈
KR20160091568A (ko) 복수의 배터리 유닛들의 이상 상태를 판단하는 제어부를 포함하는 전지팩
KR101797692B1 (ko) 전지팩 조립용 지그 및 이를 사용하여 제조된 이차전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application