KR102586062B1 - DC distribution system and method therefor - Google Patents

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Abstract

발전기, 연료전지, 배터리, 발전기에 연결된 AC/DC 컨버터, 연료전지에 연결된 제 1 DC/DC 컨버터, 배터리에 연결된 제 2 DC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터, 제 1 DC/DC 컨버터 및 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결된 제어부, AC/DC 컨버터, 제 1 DC/DC 컨버터 및 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결되고 제어부와 연결된 DC 버스, DC 버스와 연결된 DC/AC 컨버터와 DC/AC 컨버터와 연결된 부하를 포함하고, 제어부는 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, 발전기 및 연료전지의 공급 가능 전력량을 비교하여, 발전기 및 연료전지 중 어느 하나가 DC 버스에 전력을 공급하도록 제어하는 DC 배전시스템 및 배전방법이 개시되어 있다.Generator, fuel cell, battery, AC/DC converter connected to the generator, first DC/DC converter connected to the fuel cell, second DC/DC converter connected to the battery, AC/DC converter, first DC/DC converter and second A control unit connected to the output of the DC/DC converter, an AC/DC converter, a DC bus connected to the outputs of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter and connected to the control unit, a DC/AC converter connected to the DC bus, and a DC/DC converter connected to the DC bus. It includes a load connected to the AC converter, and when the power supplied from the battery is less than a predetermined standard power, the control unit compares the amount of power that can be supplied from the generator and the fuel cell, and either the generator or the fuel cell supplies power to the DC bus. A DC distribution system and distribution method that controls to do so are disclosed.

Description

DC 배전시스템 및 배전방법{DC distribution system and method therefor}DC distribution system and method therefor}

본 발명은 배터리에서 공급되는 전력에 문제가 있는 경우, 발전기 및 연료전지의 상태를 비교하여, 상태가 상대적으로 좋은 전력원이 전력을 공급하는 선박의 DC 배전시스템 및 배전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC power distribution system and distribution method for a ship where, when there is a problem with the power supplied from the battery, the condition of the generator and fuel cell is compared and the power source in relatively good condition supplies power.

연료전지(燃料電池, Fuel Cell)란 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치이다. 이 화학 반응은 촉매층 내에서 촉매에 의하여 이루어지며 일반적으로 연료가 계속적으로 공급되는 한 지속적으로 발전이 가능하다.A fuel cell is a device that generates electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxidizer. This chemical reaction is carried out by a catalyst within the catalyst layer, and generally, continuous power generation is possible as long as fuel is continuously supplied.

연료전지 시스템은 LNG, LPG, 메탄올, 에탄올, 가솔린 등의 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이며, 공기극에는 산화제인 산소의 환원반응, 연료극에는 연료인 수소의 산화반응이 일어나는 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 물 등을 발생시킨다. The fuel cell system is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as LNG, LPG, methanol, ethanol, and gasoline into electrical energy. The air electrode contains the reduction reaction of oxygen, which is an oxidizing agent, and At the anode, an electrochemical reaction occurs in which the oxidation reaction of hydrogen, the fuel, occurs, generating electricity, heat, and water.

최근에는 선박 분야에서는 연료전지를 활용한 친환경 선박 기술 개발에 적극 나서고 있다. 연료전지를 사용하여 전기를 동력원으로 사용함으로써 기존의 화석연료로 추진되는 선박에 비해 이산화탄소 배출량을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.Recently, the shipping industry has been actively developing eco-friendly ship technology using fuel cells. By using electricity as a power source using fuel cells, there is an advantage in significantly reducing carbon dioxide emissions compared to ships propelled by existing fossil fuels.

현재 연료전지 및 배터리로만 운항되는 선박이 개발되어 운행되고 있는데, 연료전지 및 배터리만으로는 대형 선박에 적용하기는 힘든 실정이다. 또한, 배터리에 문제가 있는 경우, 전력 공급에 차질을 가져오게 되는 문제점이 있다.Currently, ships that operate only with fuel cells and batteries have been developed and are in operation, but it is difficult to apply fuel cells and batteries alone to large ships. Additionally, if there is a problem with the battery, there is a problem that power supply may be disrupted.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하는 것으로, 대형선박 적용을 위하여 연료전지 및 배터리로 구성된 전력 공급원에 엔진발전기를 추가하고, 엔진발전기, 연료전지 및 배터리의 전력 공급 효율화를 위한 선박의 배전시스템 및 배전시스템에서의 배전방법을 제공한다.The present invention solves the above problems, by adding an engine generator to a power supply source composed of fuel cells and batteries for application to large ships, and by adding an engine generator, a ship's power distribution system and distribution system to improve the power supply efficiency of the engine generator, fuel cells, and batteries. Provides a distribution method in the system.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, DC 배전시스템은 발전기; 연료전지; 배터리; 상기 발전기에 연결된 AC/DC 컨버터, 상기 연료전지에 연결된 제 1 DC/DC 컨버터, 상기 배터리에 연결된 제 2 DC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터, 상기 제 1 DC/DC 컨버터 및 상기 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결된 제어부; 상기 AC/DC 컨버터, 상기 제 1 DC/DC 컨버터 및 상기 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결되고, 상기 제어부와 연결된 DC 버스; 상기 DC 버스와 연결된 DC/AC 컨버터; 및 상기 DC/AC 컨버터와 연결된 부하를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, 상기 발전기 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량을 비교하여, 상기 발전기 및 상기 연료전지 중 어느 하나가 상기 DC 버스에 전력을 공급하도록 제어한다.According to an embodiment of the present invention to solve the above technical problem, a DC distribution system includes a generator; fuel cell; battery; an AC/DC converter connected to the generator, a first DC/DC converter connected to the fuel cell, and a second DC/DC converter connected to the battery; a control unit connected to outputs of the AC/DC converter, the first DC/DC converter, and the second DC/DC converter; a DC bus connected to the outputs of the AC/DC converter, the first DC/DC converter, and the second DC/DC converter, and connected to the control unit; A DC/AC converter connected to the DC bus; and a load connected to the DC/AC converter, wherein the control unit compares the amount of power that can be supplied from the generator and the fuel cell when the power supplied from the battery is less than a predetermined reference power, and compares the amount of power that can be supplied by the generator and the fuel cell. One of them controls to supply power to the DC bus.

상기 제 2 DC/DC 컨버터는 양방향 컨버터일 수 있다.The second DC/DC converter may be a bidirectional converter.

상기 제어부는 상기 공급 가능 전력량을 비교 후, 상기 발전기 및 상기 연료전지 중 다른 하나는 상기 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다.After comparing the amount of power that can be supplied, the controller may control the other of the generator and the fuel cell to charge the battery.

상기 배터리가 완충된 경우, 상기 배터리가 다시 상기 DC 버스에 전력을 공급할 수 있다.When the battery is fully charged, the battery can supply power to the DC bus again.

상기 제어부는 상기 발전기, 상기 연료전지 및 상기 배터리의 출력에 더 연결될 수 있다.The control unit may be further connected to outputs of the generator, the fuel cell, and the battery.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따라, DC 배전방법은 발전기, 연료전지, 배터리, DC 버스 및 부하를 포함하는 DC 배전시스템이 상기 배터리에서 공급되는 전력을 검출하는 단계; 상기 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, DC 배전시스템이 상기 발전기 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량을 비교하는 단계; 및 상기 공급 가능 전력량의 비교 결과, 상기 DC 배전시스템이 상기 발전기 및 상기 연료전지 중 어느 하나가 상기 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a DC power distribution method includes the steps of a DC distribution system including a generator, a fuel cell, a battery, a DC bus, and a load detecting power supplied from the battery; When the power supplied from the battery is less than a predetermined reference power, a DC distribution system comparing the amount of power that can be supplied by the generator and the fuel cell; And as a result of comparing the amount of available power, the DC distribution system controls one of the generator and the fuel cell to supply power to the load through the DC bus.

본 발명은 연료전지가 적용된 선박에 전력을 공급하기 위한 엔진발전기를 더 구비하고, 엔진발전기, 연료전지 및 배터리의 전력 공급 효율화를 위한 DC 배전시스템 및 배전방법을 제공한다.The present invention further provides an engine generator for supplying power to a ship equipped with a fuel cell, and provides a DC power distribution system and distribution method for efficient power supply to the engine generator, fuel cell, and battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 배전시스템에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC 배전시스템에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 배전방법에 관한 흐름도를 나타내는 도면이다.
1 is a block diagram of a DC distribution system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a DC distribution system according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart of a DC power distribution method according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the embodiments of the present specification, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present specification, the detailed description will be omitted.

본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다. In the present invention, the description of “including” a specific configuration does not exclude configurations other than the configuration, and means that additional configurations may be included in the practice of the present invention or the scope of the technical idea of the present invention.

또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.Additionally, the components appearing in the embodiments of the present invention are shown independently to show different characteristic functions, and this does not mean that each component is comprised of separate hardware or a single software component. That is, each component is listed and included as a separate component for convenience of explanation, and at least two of each component can be combined to form one component, or one component can be divided into a plurality of components to perform a function, and each of these components can perform a function. Integrated embodiments and separate embodiments of the constituent parts are also included in the scope of the present invention as long as they do not deviate from the essence of the present invention.

또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.Additionally, some components may not be essential components that perform essential functions in the present invention, but may simply be optional components to improve performance. The present invention can be implemented by including only essential components for implementing the essence of the present invention excluding components used only to improve performance, and a structure including only essential components excluding optional components used only to improve performance. is also included in the scope of rights of the present invention.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.Additionally, in this specification, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 배전시스템에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a DC distribution system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, DC 배전 시스템은 발전기(110), 연료전지(120), 배터리(130), AC/DC 컨버터(141), 제 1 DC/DC 컨버터(142), 제 2 DC/DC 컨버터(143), 제어부(150), DC 버스(160), DC/AC 컨버터(171, 172) 및 부하(181, 182)를 포함한다.Referring to Figure 1, the DC distribution system includes a generator 110, a fuel cell 120, a battery 130, an AC/DC converter 141, a first DC/DC converter 142, and a second DC/DC converter. (143), control unit 150, DC bus 160, DC/AC converters (171, 172), and loads (181, 182).

DC 배전 시스템은 연료를 전력으로 변환하여 하나 또는 그 이상의 전력배전모듈로 전달하는 전력발전모듈로 발전기(110), 연료전지(120) 및 배터리(130)를 사용한다.The DC distribution system uses a generator 110, a fuel cell 120, and a battery 130 as a power generation module that converts fuel into power and delivers it to one or more power distribution modules.

발전기(110)는 선박 추진용과 선박운영을 위하여 전력을 생산하여 배전반에 공급을 한다. 발전기(110)는 터빈발전기, 디젤발전기, 엔진발전기, 초전도발전기 등을 포함하며, 본 발명에서는 엔진발전기가 바람직하다.The generator 110 produces power for ship propulsion and ship operation and supplies it to the switchboard. The generator 110 includes a turbine generator, a diesel generator, an engine generator, a superconducting generator, etc., and an engine generator is preferred in the present invention.

연료전지(120)는 수소를 연료로 사용하여 산소와의 전기화학 반응을 통하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산할 수 있다. 최근에는 연료전지(120)의 주연료로 LNG 혹은 메탄올과 같은 액체 연료 중심으로 개발되고 있는 실정이다. 연료전지(120)는 배기 가스에 의한 대기 오염 문제를 해결할 수 있으며, 선박과 같이 한정된 공간에 많은 연료를 저장해야 하는 특성 상 현재 많이 적용되고 있는 추세이다.The fuel cell 120 can produce power by using hydrogen as a fuel and converting chemical energy into electrical energy through an electrochemical reaction with oxygen. Recently, liquid fuels such as LNG or methanol are being developed as the main fuel for the fuel cell 120. The fuel cell 120 can solve the problem of air pollution caused by exhaust gases, and is currently being widely applied due to the need to store a lot of fuel in a limited space, such as on ships.

배터리(130)는 발전기(110) 또는 연료전지(120)를 통하여 충전될 수 있으며, DC 버스(160)를 통하여 각종 부하에 전력을 공급할 수 있다.The battery 130 can be charged through the generator 110 or the fuel cell 120, and can supply power to various loads through the DC bus 160.

AC/DC 컨버터(141)는 발전기(110)의 출력단에 연결되어 있다. AC/DC 컨버터(141)는 발전기(110)에서 출력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 DC 버스(160)에 전달한다.The AC/DC converter 141 is connected to the output terminal of the generator 110. The AC/DC converter 141 converts the AC voltage output from the generator 110 into DC voltage and transmits it to the DC bus 160.

제 1 DC/DC 컨버터(142)는 연료전지(120)의 출력단에 연결되어 있다. 제 1 DC/DC 컨버터(142)는 연료전지(120)에서 출력되는 DC 전압을 승압 또는 감압하여 DC 버스(160)를 통하여 각종 부하에 전력을 공급할 수 있다.The first DC/DC converter 142 is connected to the output terminal of the fuel cell 120. The first DC/DC converter 142 can boost or reduce the DC voltage output from the fuel cell 120 and supply power to various loads through the DC bus 160.

제 2 DC/DC 컨버터(143)는 배터리(130)의 출력단에 연결되어 있다. 제 2 DC/DC 컨버터(143)는 배터리(130)에서 출력되는 DC 전압을 승압 또는 감압하여 DC 버스(160)를 통하여 각종 부하에 전력을 공급할 수 있다.The second DC/DC converter 143 is connected to the output terminal of the battery 130. The second DC/DC converter 143 can boost or reduce the DC voltage output from the battery 130 and supply power to various loads through the DC bus 160.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제 2 DC/DC 컨버터(143)는 양방향 컨버터이다. 제 2 DC/DC 컨버터(143)는 발전기(110) 또는 연료전지(120)로부터 공급받는 전력을 배터리(130)에 전달하여 배터리(130)를 충전할 수가 있다.In one embodiment of the present invention, the second DC/DC converter 143 is a bidirectional converter. The second DC/DC converter 143 can charge the battery 130 by transferring power supplied from the generator 110 or the fuel cell 120 to the battery 130.

발전기(110), 연료전지(120) 및 배터리(130)의 출력은 AC/DC 컨버터(141), 제 1 DC/DC 컨버터(142) 및 제 2 DC/DC 컨버터(143)를 통해 DC 버스(160)에 커플링된다. DC 버스(160)가 동작 가능한 전압에 제한은 없다.The output of the generator 110, fuel cell 120, and battery 130 is output to the DC bus ( 160). There is no limit to the voltage at which the DC bus 160 can operate.

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(150)는 AC/DC 컨버터(141), 제 1 DC/DC 컨버터(142) 및 제 2 DC/DC 컨버터(143)의 출력과 연결되고, DC 버스(160)와 연결된다.In one embodiment of the present invention, the control unit 150 is connected to the outputs of the AC/DC converter 141, the first DC/DC converter 142, and the second DC/DC converter 143, and the DC bus 160 ) is connected to.

본 발명의 일 실시예로, 제어부(150)는 배터리(130)에서 공급되는 전력에 문제가 있는 경우, 발전기(110) 및 연료전지(120)의 공급 가능 전력량을 비교하여, 발전기(110) 및 연료전지(120) 중 어느 하나가 DC 버스에 전력을 공급하도록 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 배터리(110)에 공급되는 전력에 문제가 발생한 경우는 공급 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우(따로 말하면, SOC가 낮은 경우) 또는 제 2 DC/DC 컨버터(143)가 고장난 경우이다.In one embodiment of the present invention, when there is a problem with the power supplied from the battery 130, the control unit 150 compares the amount of power that can be supplied by the generator 110 and the fuel cell 120, and operates the generator 110 and the fuel cell 120. Any one of the fuel cells 120 is controlled to supply power to the DC bus. In one embodiment of the present invention, when a problem occurs with the power supplied to the battery 110, the supplied power is less than a predetermined reference power (in other words, when the SOC is low) or the second DC/DC converter 143 ) is broken.

구체적으로, 제어부(150)는 공급 가능 전력량을 비교 후, 발전기(110) 및 연료전지(120) 중 다른 하나는 배터리(130)를 충전하는 전력을 공급하도록 제어한다. 예를 들어, 발전기(110)의 공급 가능 전력량이 연료전지(120)의 공급 가능 전력량보다 큰 경우, 발전기(110)가 배터리(130) 대신 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하고, 연료전지(120)는 제 2 DC/DC 컨버터를 통하여 배터리(130)에 전력이 공급되도록 제어된다.Specifically, after comparing the amount of power that can be supplied, the control unit 150 controls the other of the generator 110 and the fuel cell 120 to supply power to charge the battery 130. For example, when the amount of power that can be supplied by the generator 110 is greater than the amount of power that can be supplied by the fuel cell 120, the generator 110 supplies power to the load through the DC bus instead of the battery 130, and the fuel cell ( 120) is controlled so that power is supplied to the battery 130 through the second DC/DC converter.

그후, 배터리(130)가 완충된 경우, 제어부(150)는 발전기(110) 또는 연료전지(120)에서 배터리(130)에 공급되는 전력을 차단하고, 배터리(130)가 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하도록 제어한다.Then, when the battery 130 is fully charged, the control unit 150 blocks the power supplied to the battery 130 from the generator 110 or the fuel cell 120, and the battery 130 is connected to the load through the DC bus. Control to supply power.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 제어부(150)는 발전기(110), 연료전지(120) 및 배터리(130)의 출력에 직접 연결될 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the control unit 150 may be directly connected to the output of the generator 110, the fuel cell 120, and the battery 130.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 배전시스템에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.Figure 2 is a block diagram of a DC distribution system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제어부(150)는 발전기(110), 연료전지(120) 및 배터리(130)의 출력에 각각 연결되어 있고, AC/DC 컨버터(141), 제 1 DC/DC 컨버터(142) 및 제 2 DC/DC 컨버터(143)에도 연결되어 있다. Referring to FIG. 2, the control unit 150 is connected to the outputs of the generator 110, the fuel cell 120, and the battery 130, respectively, and the AC/DC converter 141 and the first DC/DC converter 142. ) and is also connected to the second DC/DC converter 143.

도 2와 같이 연결된 경우, 발전기(110)에서 공급되는 전력에 문제가 있는 경우, 제어부(150)는 발전기(110)가 문제가 있는지 AC/DC 컨버터(141)가 문제가 있는지 검출할 수가 있고, 연료전지(120)에서 공급되는 전력에 문제가 있는 경우, 연료전지(120)가 문제가 있는지 제 1 DC/DC 컨버터(142)가 문제가 있는지 검출할 수가 있고, 배터리(130)에서 공급되는 전력에 문제가 있는 경우, 배터리(130)가 문제가 있는지 제 2 DC/DC 컨버터(143)가 문제가 있는지 검출할 수가 있다.When connected as shown in FIG. 2, if there is a problem with the power supplied from the generator 110, the control unit 150 can detect whether the generator 110 or the AC/DC converter 141 has a problem, If there is a problem with the power supplied from the fuel cell 120, it is possible to detect whether there is a problem with the fuel cell 120 or the first DC/DC converter 142, and the power supplied from the battery 130 If there is a problem, it can be detected whether the battery 130 or the second DC/DC converter 143 has a problem.

이 경우, 제어부(150)는 컨버터들에 문제가 있는 경우, 발전기(110), 연료전지(120) 및 배터리(130)의 출력을 우회할 수가 있다. 예를 들어, 제 1 DC/DC 컨버터(142)가 고장난 경우, 제어부(150)는 연료전지(120)의 출력을 제 2 DC/DC 컨버터(143)로 우회할 수가 있다.In this case, the control unit 150 can bypass the output of the generator 110, fuel cell 120, and battery 130 if there is a problem with the converters. For example, if the first DC/DC converter 142 breaks down, the control unit 150 can bypass the output of the fuel cell 120 to the second DC/DC converter 143.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC 배전방법에 관한 흐름도를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a flowchart of a DC power distribution method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 단계 310에서, 발전기, 연료전지, 배터리, DC 버스 및 부하를 포함하는 DC 배전시스템이 배터리에서 공급되는 전력을 검출한다.Referring to FIG. 3, in step 310, a DC distribution system including a generator, fuel cell, battery, DC bus, and load detects power supplied from the battery.

단계 320에서, 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, DC 배전시스템은 발전기 및 연료전지의 공급 가능 전력량을 비교한다. 공급 가능 전력량은 발전기 및 연료전지가 현재 공급하고 있는 전력량을 제외한 여유 전력량을 의미한다.In step 320, when the power supplied from the battery is less than a predetermined reference power, the DC distribution system compares the amount of power that can be supplied by the generator and the fuel cell. The amount of power that can be supplied refers to the amount of spare power excluding the amount of power currently supplied by the generator and fuel cell.

DC 배전시스템은 발전기의 공급 가능 전력량 및 연료전지의 공급 가능 전력량을 소정의 기준 전력과 비교할 수 있다.The DC distribution system can compare the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell with a predetermined reference power.

배터리(110)에 공급되는 전력에 문제가 발생한 경우는 공급 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우(따로 말하면, SOC가 낮은 경우) 또는 제 2 DC/DC 컨버터(143)가 고장난 경우이다.When a problem occurs with the power supplied to the battery 110, the supplied power is less than a predetermined reference power (in other words, the SOC is low) or the second DC/DC converter 143 is broken.

단계 330에서, 공급 가능 전력량의 비교 결과, DC 배전시스템은 발전기 및 연료전지 중 어느 하나가 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하도록 제어한다.In step 330, as a result of comparing the amount of power that can be supplied, the DC distribution system controls one of the generator and the fuel cell to supply power to the load through the DC bus.

DC 배전시스템은 발전기의 공급 가능 전력량 및 연료전지의 공급 가능 전력량 중 소정의 기준 전력을 초과하는 어느 하나가 상기 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급할 수 있다.In the DC distribution system, any one of the amount of power that can be supplied by a generator or the amount of power that can be supplied by a fuel cell exceeds a predetermined standard power can supply power to the load through the DC bus.

여기에서, 발전기의 공급 가능 전력량 및 연료전지의 공급 가능 전력량이 소정의 기준 전력을 모두 초과하는 경우, DC 배전시스템은 발전기의 공급 가능 전력량 및 연료전지의 공급 가능 전력량 중 큰 공급 가능 전력량을 갖는 어느 하나가 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하도록 제어한다.Here, when the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell both exceed the predetermined reference power, the DC distribution system selects which one of the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell is larger. One controls the supply of power to the load through the DC bus.

단계 340에서, 공급 가능 전력량의 비교 결과, DC 배전시스템은 발전기 및 연료전지 중 다른 하나는 배터리를 충전하도록 제어한다.In step 340, as a result of comparing the amount of power that can be supplied, the DC distribution system controls the other one of the generator and the fuel cell to charge the battery.

예를 들어, 발전기의 공급 가능 전력량이 연료전지의 공급 가능 전력량보다 큰 경우, DC 배전시스템은 발전기가 배터리 대신 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하고, 연료전지는 배터리에 전력을 공급하여 배터리가 충전되도록 제어한다.For example, if the amount of power that can be supplied by the generator is greater than the amount of power that can be supplied by the fuel cell, the DC distribution system allows the generator to supply power to the load through the DC bus instead of the battery, and the fuel cell supplies power to the battery, so that the battery Control to charge.

단계 350에서, 배터리가 완충된 경우, DC 배전시스템은 배터리가 다시 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어한다. 배터리가 완충된 경우, DC 배전시스템은 발전기 또는 연료전지에서 배터리에 공급되는 전력을 차단하고, 배터리가 DC 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하도록 제어한다.In step 350, when the battery is fully charged, the DC distribution system controls the battery to supply power to the load again through the DC bus. When the battery is fully charged, the DC distribution system cuts off the power supplied to the battery from the generator or fuel cell and controls the battery to supply power to the load through the DC bus.

도 3에 도시하지는 않았지만, DC 배전시스템은 컨버터들에 문제가 있는 경우, 발전기, 연료전지 및 배터리의 출력을 우회하게 제어할 수가 있다. Although not shown in FIG. 3, the DC distribution system can bypass the output of the generator, fuel cell, and battery if there is a problem with the converters.

110: 발전기 120: 연료전지 130: 배터리
141: AC/DC 컨버터 142: 제 1 DC/DC 컨버터
143: 제 2 DC/DC 컨버터
150: 제어부 160: DC 버스
171, 172: DC/AC 컨버터 181, 182: 부하
110: Generator 120: Fuel cell 130: Battery
141: AC/DC converter 142: first DC/DC converter
143: Second DC/DC converter
150: Control unit 160: DC bus
171, 172: DC/AC converter 181, 182: load

Claims (10)

발전기;
연료전지;
배터리;
상기 발전기에 연결된 AC/DC 컨버터, 상기 연료전지에 연결된 제 1 DC/DC 컨버터, 상기 배터리에 연결된 제 2 DC/DC 컨버터;
상기 AC/DC 컨버터, 상기 제 1 DC/DC 컨버터 및 상기 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결된 제어부;
상기 AC/DC 컨버터, 상기 제 1 DC/DC 컨버터 및 상기 제 2 DC/DC 컨버터의 출력과 연결되고, 상기 제어부와 연결된 DC 버스;
상기 DC 버스와 연결된 DC/AC 컨버터;
상기 DC/AC 컨버터와 연결된 부하를 포함하고,
상기 제어부는 상기 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량을 상기 소정의 기준 전력과 비교하고, 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량이 상기 소정의 기준 전력을 초과하는 경우, 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량 중 큰 공급 가능 전력량을 갖는 어느 하나가 상기 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 DC 배전시스템.
generator;
fuel cell;
battery;
an AC/DC converter connected to the generator, a first DC/DC converter connected to the fuel cell, and a second DC/DC converter connected to the battery;
a control unit connected to outputs of the AC/DC converter, the first DC/DC converter, and the second DC/DC converter;
a DC bus connected to the outputs of the AC/DC converter, the first DC/DC converter, and the second DC/DC converter, and connected to the control unit;
A DC/AC converter connected to the DC bus;
Includes a load connected to the DC/AC converter,
When the power supplied from the battery is less than a predetermined reference power, the control unit compares the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell with the predetermined reference power, and compares the amount of power that can be supplied by the generator and the fuel. When the amount of power that can be supplied from the battery exceeds the predetermined reference power, whichever of the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell supplies power to the load through the DC bus. A DC distribution system characterized by control to supply.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 DC/DC 컨버터는 양방향 컨버터인 것을 특징으로 하는 DC 배전시스템.
According to claim 1,
A DC distribution system, wherein the second DC/DC converter is a bidirectional converter.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공급 가능 전력량을 비교 후, 상기 발전기 및 상기 연료전지 중 다른 하나는 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 DC 배전시스템.
According to claim 2,
A DC distribution system, wherein the control unit compares the amount of power that can be supplied and then controls the other one of the generator and the fuel cell to charge the battery.
제 3 항에 있어서,
상기 배터리가 완충된 경우, 상기 배터리가 다시 상기 DC 버스에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 DC 배전시스템.
According to claim 3,
A DC distribution system, characterized in that when the battery is fully charged, the battery supplies power to the DC bus again.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 발전기, 상기 연료전지 및 상기 배터리의 출력에 더 연결되는 것을 특징으로 하는 DC 배전시스템.
According to claim 1,
A DC distribution system, wherein the control unit is further connected to outputs of the generator, the fuel cell, and the battery.
발전기, 연료전지, 배터리, DC 버스 및 부하를 포함하는 DC 배전시스템이 상기 배터리에서 공급되는 전력을 검출하는 단계;
상기 배터리에서 공급되는 전력이 소정의 기준 전력 미만인 경우, 상기 DC 배전시스템이 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량을 상기 소정의 기준 전력과 비교하는 단계; 및
상기 공급 가능 전력량들의 비교 결과, 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량이 상기 소정의 기준 전력을 초과하는 경우, 상기 DC 배전시스템이 상기 발전기의 공급 가능 전력량 및 상기 연료전지의 공급 가능 전력량 중 큰 공급 가능 전력량을 갖는 어느 하나가 상기 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 배전방법.
A DC distribution system including a generator, fuel cell, battery, DC bus, and load detecting power supplied from the battery;
When the power supplied from the battery is less than a predetermined reference power, the DC distribution system comparing the amount of power that can be supplied by the generator and the amount of power that can be supplied by the fuel cell with the predetermined reference power; and
As a result of comparing the available power amounts, when the power available from the generator and the power available from the fuel cell exceed the predetermined reference power, the DC distribution system supplies the power available from the generator and the fuel cell. A DC power distribution method comprising controlling one of the available amounts of power to supply power to the load through the DC bus.
제 6 항에 있어서,
상기 공급 가능 전력량의 비교 결과, 상기 DC 배전시스템이 상기 발전기 및 상기 연료전지 중 다른 하나는 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 배전방법.
According to claim 6,
As a result of comparing the amount of power that can be supplied, the DC distribution method further includes controlling the DC distribution system to charge the other one of the generator and the fuel cell to charge the battery.
제 7 항에 있어서,
상기 배터리가 완충된 경우, 상기 DC 배전시스템은 상기 배터리가 다시 상기 DC 버스를 통하여 상기 부하에 전력을 공급하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 배전방법.
According to claim 7,
When the battery is fully charged, the DC distribution system further includes controlling the battery to supply power to the load through the DC bus again.
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