KR20170124867A - 배터리 제어시스템 - Google Patents

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KR20170124867A KR1020160054833A KR20160054833A KR20170124867A KR 20170124867 A KR20170124867 A KR 20170124867A KR 1020160054833 A KR1020160054833 A KR 1020160054833A KR 20160054833 A KR20160054833 A KR 20160054833A KR 20170124867 A KR20170124867 A KR 20170124867A
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control system
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이지헌
박기우
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 제어시스템은 전원공급부의 전원이 배터리로 충전 또는 방전 되도록 충, 방전 동작하는 컨버터와 전원을 커패시터로 공급하기 위한 제1 스위치 및 컨버터와 제1 스위치를 제어하며, 충, 방전 동작이 미리 설정되어 있는 설정횟수가 되면, 컨버터를 방전동작 되도록 제어할 수 있다.

Description

배터리 제어시스템{BATTERY CONTROL SYSTEM}
본 발명은 배터리 제어시스템{BATTERY CONTROL SYSTEM}에 관한 것으로, 특히, 배터리의 방전에 관한 것이다.
배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 기구일 수 있으며, 두 개 이상의 전지를 연결시켜 전류가 같은 방향으로 흐르게 하여 배터리를 구성할 수 있다.
배터리는 방전이 되면 재충전이 불가능한 배터리 종류와 방전 후, 충전이 가능한 배터리 종류로 나뉠 수 있다.
최근 대용량 어플리케이션의 발달에 따라, 스마트 그리드, 풍력 및 태양광 발전의 출력 보상용 ESS(Energy Storage System)의 용도로 개발된 Zine-Bromine Flow Battery가 안정성 및 가격 경쟁력이 생기게 되었으며, Zine-Bromine Flow Battery는 방전 후, 충전이 가능한 배터리의 종류이다.
Zine-Bromine Flow Battery는 6~10회 정도 충, 방전이 되면 완전 방전(Strip Operation)을 해야 하는 특성이 있다.
따라서, Zine-Bromine Flow Battery는 충, 방전을 위해 Zine-Bromine Flow Battery의 충, 방전을 위한 컨버터를 최대전압에서 0(V)까지의 넓은 범위의 전압을 제어해야 될 필요성이 생기게 되었다.
일반적인 배터리는 배터리의 전압이 일정 수준 미만으로 감소하게 되면, 컨버터의 스위칭 동작만으로는 완전방전을 수행하지 못했으며, 완전방전을 수행하기 위해 외부에 추가로 저항을 설치해야 되었다.
하지만, 저항을 사용한 배터리 방전 시 발열이 발생하는 문제가 발생하며, 이를 방지하기 위해 방열 판을 설치하게 되면 배터리 면적이 증가하는 문제가 발생하게 될 수 있다.
본 발명은 배터리 완전 방전 시 발생하는 발열을 방지하고, 배터리의 면적을 줄임과 동시에 배터리를 안정적으로 완전 방전시키는 배터리 제어시스템의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어시스템은 전원공급부의 전원이 배터리로 충전 또는 방전 되도록 충, 방전 동작하는 컨버터; 상기 전원을 커패시터로 공급하기 위한 제1 스위치; 및 상기 컨버터와 상기 제1 스위치를 제어하며, 상기 충, 방전 동작이 미리 설정되어 있는 설정횟수가 되면, 상기 컨버터를 방전동작 되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
배터리 제어시스템은 상기 커패시터에 병렬로 연결되는 바이패스 스위치와 저항과 직렬로 연결되어 상기 바이패스 스위치에 병렬로 연결되는 방전 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리가 방전되던 중 배터리 용량이 미리 설정된 설정용량이 되면 상기 커패시터를 충전하기 위해 상기 바이패스 스위치를 턴 온에서 턴 오프되도록 제어하며, 상기 제1 스위치를 비활성상태에서 활성상태가 되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리의 완전 방전을 위해 상기 배터리와 상기 커패시터가 등전위 되도록 상기 제1 스위치와 상기 컨버터의 턴 온 및 턴 오프의 교번동작을 각각 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배터리는 상기 제어부의 제어 동작에 의해 상기 바이패스 스위치가 상기 턴 오프 되고, 상기 제1 스위치가 상기 활성 상태가 되면 상기 커패시터의 상기 충전에 의해 완전 방전되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리가 상기 완전 방전되면, 상기 커패시터를 완전 방전하기 위해 상기 바이패스 스위치를 턴 오프로 유지하고, 상기 방전 스위치를 턴 오프에서 턴 온되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 커패시터가 상기 완전 방전되면, 상기 배터리의 상기 충, 방전동작의 재수행을 위해 상기 방전 스위치를 상기 턴 온에서 턴 오프되게 제어하고, 상기 바이패스 스위치를 상기 턴 오프에서 턴 온되도록 제어할 수 있다.
상기 컨버터는 제2 스위치와 상기 제2 스위치에 직렬로 연결되는 제3 스위치를 포함하며, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치가 연결되는 연결점에 컨버터용 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 컨버터는 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치의 스위칭 동작으로 상기 배터리를 충, 방전하며, 상기 배터리 충전은 상기 제2 스위치가 동작 후, 상기 제3 스위치가 동작하는 것을 특징으로 하며, 상기 배터리의 방전은 상기 제3 스위치가 동작 후, 상기 제2 스위치가 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 전원공급부는 교류전원을 인가하는 전원장치와 상기 교류전원의 노이즈를 제거하는 필터용 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 커패시터는 상기 필터용 커패시터의 용량 이하 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배터리는 Zine-Bromine Flow Battery 인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 커패시터를 사용하여 배터리 완전 방전 시 발생하는 발열을 방지할 수 있는 작용효과가 있다.
또한, 본 발명의 커패시터는 필터용 커패시터의 용량보다 적어 배터리의 면적을 줄임과 동시에 저 가격의 커패시터를 사용하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 배터리 제어시스템에 관한 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 제어되는 배터리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어되는 배터리 장치에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 제어부에 의해 제어되는 배터리 장치를 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 배터리 제어시스템에 관한 블록도 이다.
도 1을 참고하면, 배터리 제어시스템(1)은 배터리 장치(100)와 제어부(80)를 포함할 수 있다.
배터리 장치(100)는 전원공급부(10), 컨버터(20), 제1 스위치(30), 배터리(40), 커패시터(50), 바이패스 스위치(60), 방전 스위치(70)를 포함한다.
제어부(80)는 배터리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 프로그램 가능한 컴퓨터 장치 등일 수 있다.
상세하게는 제어부(80)는 컨버터(20)의 스위칭 동작, 제1 스위치(30)의 스위칭 동작, 바이패스 스위치(60)의 스위칭 동작, 방전 스위치(70)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 배터리 장치(100)의 상태를 감지하여 진단할 수 있다.
전원공급부(10)는 배터리 장치(100)에 전원을 공급할 수 있으며, 전원공급부(10)는 교류전원 또는 직류전원 중 하나를 공급할 수 있으며, 바람직한 실시예로는 교류전원일 수 있다.
컨버터(20)는 전원공급부(10)로부터 입력되는 전원을 스위칭 할 수 있다. 바람직하게는 컨버터(20)는 전원공급부(10)로부터 교류전원을 입력 받아, 교류전원이 직류전원으로 변환되도록 스위칭 될 수 있으며, 변환된 직류전원을 배터리(40)로 공급할 수 있다.
또한, 컨버터(20)의 예로, 컨버터(20)는 벅, 부스트 컨버터일 수 있으며, 벅, 부스트 컨버터는 입력되는 전원을 승압 및 강압할 수 있다.
벅, 부스트 컨버터는 양방향성 컨버터일 수 있다.
컨버터(20)는 스위칭 동작을 통해, 컨버터(20)의 출력단을 전원공급부(10)의 전원보다 승압 또는 강압할 수 있다.
예를 들어, 배터리(40) 전원이 50(V)일 때, 전원공급부(10)의 전원이 50(V)를 초과하면, 제어부(80)가 배터리(40)의 충전동작을 제어할 시, 컨버터(20)를 스위칭 하여 컨버터(20) 출력단 전원을 52(V)만큼 되도록 제어하여 배터리(40)로는 2(V)만큼의 전원이 충전 되도록 할 수 있다.
반대로, 배터리(40)를 방전해야 하는 경우, 제어부(80)는 컨버터(20)를 스위칭 하여 컨버터(20)의 출력단 전원이 47(V)가 되도록 컨버터(20)를 제어하면, 배터리(40)에서 3(V)만큼 방전이 될 수 있다.
배터리(40)는 제어부(80)의 제어에 따라 전원공급부(10)로부터 입력되는 전압을 충전 또는 방전 할 수 있으며, 배터리(40)의 바람직한 실시예로는 Zine-Bromine Flow Battery일 수 있다.
제 1 스위치는 턴 온 또는 턴 오프 가능한 스위치 일 수 있으며, 전력 소자일 수 있고, 예를 들어, 트랜지스터, 싸이리스터, IGBT등일 수 있다.
커패시터(50)는 배터리(40)가 완전 방전될 수 있도록 배터리(40)의 전원이 설정전압 이하가 되면, 배터리(40)의 전압이 보충되도록 하는 역할을 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 커패시터(50)는 배터리(40)가 완전방전 되도록 하기 위한 커패시터(50)일 수 있다.
즉, 종래에는 배터리(40)의 완전 방전을 위해 저항을 사용하였으나, 본 발명에서는 배터리(40)의 완전 방전(Strip Operation)을 위해 커패시터(50)를 사용한다. 즉, 저항을 사용하지 않아 발연문제가 없는 작용효과가 생길 수 있다. 또한, 제어부(80)는 컨버터(20)와 제1 스위치(30)의 제어시점을 제어할 수 있어, 방전동작의 범용성이 확대될 수 있다.
바이패스 스위치(60)는 제어부(80)의 제어에 따라 턴 온 또는 턴 오프 될 수 있으며, 커패시터(50)를 충전하기 위한 스위치 일 수 있으며, 바이패스 스위치(60)의 스위칭에 따라 배터리(40)의 완전 방전 시점이 결정될 수 있다.
방전 스위치(70)는 제어부(80)의 제어에 따라 턴 온 또는 턴 오프 될 수 있으며, 커패시터(50)를 방전하기 위한 스위치 일 수 있다
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 제어되는 배터리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참고하면, 배터리 제어시스템(1)은 컨버터(20), 제1 스위치(30) 및 제어부(80)를 포함할 수 있다.
컨버터(20)는 전원공급부의 전원이 배터리로 충전 또는 방전 되도록 충, 방전 동작할 수 있다.
제1 스위치(30)는 전원을 커패시터(50)로 공급하기 위한 스위치 일 수 있다.
제어부(80)는 충, 방전의 동작이 미리 설정되어 있는 설정횟수가 되면, 컨버터가 방전동작하도록 제어할 수 있다.
설정횟수는 배터리(40)가 충, 방전을 지속적으로 동작하게 되었을 때, 사용자에 설정에 따라 배터리(40)의 완전방전을 결정하는 횟수일 수 있다.
예를 들어, 배터리(40)의 충전 후 방전 동작 1번을 1 사이클로 설정될 수 있으며, 설정횟수는 6 사이클로 설정될 수 있다. 이는 실시예일뿐이며 이에 한정 짓지 않는다.
즉, 예에 따라 제어부(80)는 배터리(40)의 충, 방전이 6사이클이 되면, 컨버터(20)가 방전동작하도록 제어할 수 있다.
컨버터(20)는 지속적으로 동작하는 활성상태이며, 배터리(40)를 충전하기 위해 충전동작 스위칭을 하며, 또한, 배터리(40)를 방전하기 위해 방전동작 스위칭을 할 수 있다.
제어부(80)는 컨버터(20)의 스위칭 동작에 의해 배터리(40)가 충전과 방전 동작이 설정횟수가 되면 컨버터(20)가 방전동작하도록 제어할 수 있으며, 컨버터(20)에 의해 배터리(40)가 방전하던 중 배터리(40) 용량이 설정용량이 되면 완전방전을 위해 제1 스위치(30)를 비활성상태에서 활성상태가 되도록 제어할 수 있다.
배터리 제어시스템(1)은 바이패스 스위치(60)와 방전 스위치(70)를 더 포함할 수 있다.
바이패스 스위치(60)는 커패시터(50)에 병렬로 연결될 수 있다.
방전 스위치(70)는 저항과 직렬로 연결되어 바이패스 스위치(60)에 병렬로 연결될 수 있다.
제어부(80)는 충, 방전의 동작이 설정횟수가 되면, 배터리(40)를 방전하기 위해 컨버터(20)를 제어할 수 있다.
제어부(80)는 커패시터(50)를 충전하기 위해 바이패스 스위치(60)를 턴 온에서 턴 오프되게 제어하며, 제1 스위치(30)를 비활성상태에서 활성상태가 되게 제어할 수 있다.
즉, 바이패스 스위치(60)는 컨버터(20)가 동작하고, 제1 스위치(30)가 비활성 상태여서 배터리(40)가 충, 방전 동작을 반복하는 동안은 턴 오프 상태로 유지될 수 있다.
제어부(80)는 배터리(40)의 완전 방전을 위해 배터리(40)와 커패시터(50)가 등전위 되도록 제1 스위치(30)의 턴 온 및 턴 오프의 교번동작을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어부(80)는 배터리(40)의 충, 방전 동작이 설정횟수가 되면, 배터리(40)를 완전 방전하기 위해 컨버터(20)를 방전 동작이 되도록 제어할 수 있다.
그러나, 일반적인 배터리(40)의 특성상 배터리(40) 전원이 20(%)가 되면 배터리(40) 전압이 낮아지게 되어 배터리(40)가 완전방전을 수행하지 못하게 된다.
즉, 제어부(80)는 배터리(40)가 완전방전을 수행할 수 있게 제1 스위치(30)를 활성상태가 되도록 제어하여 커패시터(50)를 충전할 수 있다.
커패시터(50)가 충전되면 배터리(40)의 남은 20(%)의 전원이 완전방전 될 수 있다.
즉, 제어부(80)는 배터리(40)의 용량이 미리 설정되어 있는 설정용량이 되면, 커패시터(50)를 충전 하기 위해 제1 스위치(30)를 비활성상태에서 활성상태가 되도록 제어할 수 있고, 바이패스 스위치(60)를 턴 온에서 턴 오프가 되게 제어할 수 있으며, 방전 스위치(70)를 턴 오프로 유지할 수 있다.
제어부(80)는 배터리(40)가 완전방전되면 커패시터(50)를 완전방전하기 위해 바이패스 스위치(60)를 턴 오프로 유지하고, 방전 스위치(70)를 턴 오프에서 턴 온되게 제어할 수 있다.
전원공급부(10)는 교류전원을 인가하는 전원장치와 교류전원의 노이즈를 제거하는 필터용 커패시터(14)를 포함할 수 있다.
커패시터(50)는 필터용 커패시터(14)의 용량 이하 인 것을 특징일 수 있다.
즉, 종래와 비교하여 본 발명의 커패시터(50)는 필터용 커패시터(14)의 용량 보다 적은 것을 특징으로 하며, 이를 통해, 본원 발명의 커패시터(50)를 저용량을 사용할 수 있어 가격적인 이점이 있다.
필터용 커패시터(14)는 전원공급부(10)로부터 입력되는 교류전원의 노이즈를 제거 할 수 있다.
배터리(40)는 Zine-Bromine Flow Battery일 수 있다. 그리고, Zine-Bromine Flow Battery는 6~10회 정도 충, 방전이 되면 완전 방전(Strip Operation)을 해야 하는 특성이있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어되는 배터리 장치에 관한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 제어시스템(1)은 전원공급부(10), 컨버터(20), 제1 스위치(30), 다이오드(32), 배터리(40), 배터리 저항(42), 인덕터(34), 커패시터(50), 바이패스 스위치(60), 방전 저항(72) 및 방전 스위치(70)를 포함할 수 있다.
전원공급부(10)는 전원장치와 필터용 커패시터(14)를 포함할 수 있다.
컨버터(20)는 제2 스위치(22), 제3 스위치(24) 및 컨버터용 인덕터(26)를 포함할 수 있다.
전원공급부(10)의 플러스단(+)은 필터용 커패시터(14)의 일단과 연결될 수 있으며, 전원공급부(10)의 마이너스단(-)은 필터용 커패시터(14)의 타단과 연결될 수 있다. 또한, 전원공급부(10)의 마이너스단(-)은 그라운드와 연결될 수 있다.
즉, 전원공급부(10)와 필터용 커패시터(14)는 병렬로 연결될 수 있다.
컨버터(20)의 제2 스위치(22)의 일단은 커패시터(50)의 일단과 연결될 수 있으며, 제2 스위치(22)의 타단은 제3 스위치(24)의 일단과 컨버터용 인덕터(26)의 일단과 연결될 수 있다.
제3 스위치(24)의 타단은 필터용 커패시터(14)의 타단과 연결될 수 있으며, 또한, 그라운드와 연결될 수 있다.
컨버터용 인덕터(26)의 타단은 배터리(40)용 저항의 일단과 연결될 수 있으며, 배터리(40)용 저항의 타단은 배터리(40)의 플러스단(+)과 연결될 수 있다.
배터리(40)의 마이너스단(-)은 커패시터(50)의 플러스단(+)과 연결되며, 또한, 인덕터(34)의 일단과 연결될 수 있다.
인덕터(34)의 타단은 제1 스위치(30)의 일단과 다이오드의 캐소드와 연결될 수 있으며, 다이오드의 에노드는 그라운드와 연결될 수 있다.
제1 스위치(30)의 타단은 필터용 커패시터(14)의 플러스단(+)과 연결될 수 있다.
커패시터(50)의 마이너스(-)단은 그라운드와 연결될 수 있고, 바이패스 스위치(60)의 일단은 커패시터(50)의 플러스단(+)과 방전 저항(72)의 일단과 연결될 수 있다.
방전 저항(72)의 타단은 방전 스위치(70)의 일단과 연결될 수 있으며, 방전 스위치(70)의 타단은 바이패스 스위치(60)의 타단과 연결될 수 있다.
컨버터(20)는 제2 스위치(22)와 제3 스위치(24)의 스위칭 동작으로 배터리(40)를 충, 방전할 수 있다.
배터리(40) 충전은 제2 스위치(22)가 동작 후, 제3 스위치(24)가 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
배터리(40)의 방전은 제3 스위치(24)가 동작 후, 제2 스위치(22)가 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 컨버터(20)는 배터리(40)의 전압을 전압 제어하기 위해 컨버터(20)의 제2 스위치(22)와 제3 스위치(24)를 교번 동작하여 배터리(40)의 전압을 제어할 수 있다.
컨버터(20)는 제3 스위치(24)의 스위칭 동작과 바이패스 스위치(60)의 스위칭 동작을 제어하여 커패시터(50)를 충전할 수 있다.
즉, 바이패스 스위치(60)가 온 되어 있으면 커패시터(50)에 비해 임피던스가 작은 바이패스 스위치(60)로 전압이 인가되어 커패시터(50)는 충전되지 않지만, 바이패스 스위치(60)가 오프, 방전 스위치(70) 오프, 제1 스위치(30) 활성화되면 커패시터(50)로 전압이 인가되어 커패시터(50)로 전원이 충전될 수 있고, 이를 통해, 배터리(40)의 완전 방전을 수행할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 제어되는 배터리 장치를 설명하기 위한 순서도일 수 있다.
도 1을 내지 도 4를 참고하면, 제어부(80)는 컨버터(20)를 제어하여 배터리(40)를 충전과 방전이 되게 제어할 수 있다(S1).
즉, 제어부(80)는 제2 스위치(22)와 제3 스위치(24)를 제어하여 배터리(40)를 충전과 방전이 되도록 제어할 수 있으며, 예를 들어, 배터리(40) 충전 동작을 수행할 때는 제2 스위치(22)를 먼저 동작 후 제3 스위치(24)를 동작할 수 있으며, 배터리(40) 방전 동작을 수행할 때는 제3 스위치(24) 먼저 동작 후 제2 스위치(22)를 동작할 수 있다.
제어부(80)는 컨버터(20)의 스위칭 동작을 통해 배터리(40)의 충, 방전이 설정 횟수가 되면 배터리(40)가 방전을 하도록 컨버터(20)를 제어할 수 있다(S3).
즉, 제어부(80)는 배터리(40)의 충, 방전 싸이클이 설정 횟수가 되면 배터리(40)가 방전이 되도록 제3 스위치(24)와 제2 스위치(22)를 제어할 수 있다.
제어부(80)는 배터리(40) 방전동작 중, 배터리(40)의 용량이 설정용량이 되면 바이패스 스위치(60)를 턴 온에서 턴 오프되게 제어하고, 제1 스위치(30)를 비활성 상태에서 활성 상태가 되도록 제어하여 커패시터(50)를 충전할 수 있다(S5).
예를 들어, 배터리(40) 전원용량이 20(%)가 되면, 배터리(40)의 전압이 낮아지고, 이에 따라, 컨버터(20)의 방전 동작 만으로는 남은 20(%)의 전원용량의 방전 수행이 잘 수행되지 않는 경우가 생길 수 있다. 즉, 배터리(40)의 완전방전이 수행되지 않는 경우가 생길 수 있다.
배터리 제어시스템(1)은 배터리(40)의 방전 동작 수행 시, 남은 20(%)의 전원용량이 방전 되도록 커패시터(50)로 전원공급부(10)의 전원이 공급되게 할 수 있다.
제어부(80)는 배터리(40)가 완전 방전 되면, 전원공급부(10)로부터 전원을 공급 받아 충전되어 있는 커패시터(50)를 방전하기 위해 바이패스 스위치(60)를 오프 상태로 유지하고, 방전 스위치(70)를 온할 수 있다(S7).
방전 스위치(70)가 온 되면, 커패시터(50)의 전원은 방전 저항(72)으로 인가되어 소모될 수 있다. 이를 통해, 커패시터(50)가 완전 방전될 수 있다.
제어부(80)는 커패시터(50)가 완전 방전되면 배터리(40)를 다시 충, 방전 동작 수행하기 위해, 제1 스위치(30)는 활성 상태에서 비활성 상태로 제어하며, 바이패스 스위치(60)는 턴 오프상태에서 턴 온 상태가 되도록 제어하고, 방전 스위치(70)는 턴 온 상태에서 턴 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다.
배터리 제어시스템(1)의 배터리(40)는 완전방전을 통해 충전 되어 있던 전원을 완전 방전 할 수 있어 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 기재된 실시 예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1; 배터리 시스템, 10; 전원 공급부;
20; 컨버터, 30; 제1 스위치,
40; 배터리, 50; 커패시터,
60; 바이패스 스위치, 70; 방전 스위치,
80; 제어부,

Claims (12)

  1. 전원공급부의 전원이 배터리로 충전 또는 방전 되도록 동작하는 컨버터;
    상기 전원이 커패시터로 공급되도록 온 또는 오프 동작하는 제1 스위치; 및
    상기 컨버터와 상기 제1 스위치를 제어하며, 충전동작과 방전동작이 미리 설정되어 있는 설정횟수가 되면, 상기 컨버터가 완전방전 되도록 제어하는 제어부를 포함하는
    배터리 제어시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커패시터에 병렬로 연결되는 바이패스 스위치와
    저항과 직렬로 연결되어 상기 바이패스 스위치에 병렬로 연결되는 방전 스위치를 더 포함하는
    배터리 제어시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리가 방전되던 중 배터리 용량이 미리 설정된 설정용량이 되면 상기 커패시터를 충전하기 위해 상기 바이패스 스위치를 턴 온에서 턴 오프되도록 제어하며, 상기 제1 스위치를 비활성상태에서 활성상태가 되도록 제어하는
    배터리 제어시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 완전 방전을 위해 상기 배터리와 상기 커패시터가 등전위 되도록 상기 제1 스위치와 상기 컨버터의 턴 온 및 턴 오프의 교번동작을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는
    배터리 제어시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리는
    상기 제어부의 제어 동작에 의해 상기 바이패스 스위치가 상기 턴 오프 되고, 상기 제1 스위치가 상기 활성 상태가 되면 상기 커패시터의 상기 충전에 의해 완전 방전되는 것을 특징으로 하는
    배터리 제어시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리가 완전 방전되면, 상기 커패시터를 완전 방전하기 위해 상기 바이패스 스위치를 턴 오프로 유지하고, 상기 방전 스위치를 턴 오프에서ㅏ턴 온되도록 제어하는
    배터리 제어시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 커패시터가 완전 방전되면, 상기 배터리의 상기 충, 방전동작의 재수행을 위해 상기 방전 스위치를 상기 턴 온에서 턴 오프되게 제어하고, 상기 바이패스 스위치를 상기 턴 오프에서 턴 온되도록 제어하는
    배터리 제어시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 컨버터는
    제2 스위치와 상기 제2 스위치에 직렬로 연결되는 제3 스위치를 포함하며,
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치가 연결되는 연결점에 컨버터용 인덕터를 더 포함하는
    배터리 제어시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 컨버터는
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치의 스위칭 동작으로 상기 배터리를 충, 방전하며,
    상기 배터리 충전은 상기 제2 스위치가 동작 후, 상기 제3 스위치가 동작하는 것을 특징으로 하며,
    상기 배터리의 방전은 상기 제3 스위치가 동작 후, 상기 제2 스위치가 동작하는 것을 특징으로 하는
    배터리 제어시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전원공급부는
    교류전원을 인가하는 전원장치와
    상기 교류전원의 노이즈를 제거하는 필터용 커패시터를 포함하는
    배터리 제어시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 커패시터는
    상기 필터용 커패시터의 용량 이하 인 것을 특징으로 하는
    배터리 제어시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리는
    Zine-Bromine Flow Battery 인 것을 특징으로 하는
    배터리 제어시스템.
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