[논문]태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스 개발

김동완; 박지호; 안영주

doi:10.5370/kieep.2018.67.3.160

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a black box, which is provided the reliability and user safety of home battery energy storage system connected with solar energy generation, is developed. In the developed scheme, a status and diagnosis data of battery management system, power conditioning system, solar energy generat...

In this paper, a black box, which is provided the reliability and user safety of home battery energy storage system connected with solar energy generation, is developed. In the developed scheme, a status and diagnosis data of battery management system, power conditioning system, solar energy generation and grid is measured. This status and diagnosis data is stored and displayed in the developed black box. In addition, this status and diagnosis data is stored and displayed in a monitoring system and a smart phone of user. A performance evaluation of the developed black box is carried out using emulator of home battery energy storage system connected with solar energy generation. Consequently, the developed black box is proved its superiority of the reliability and user safety.

주제어

표/그림 (21)

그림 그림 1 전체 시스템 구성도 Fig. 1 Block diagram of black box
그림 그림 2 직류전류 Gathering 회로 Fig. 2 DC current gathering circuit
그림 그림 3 지락 상태 신호 발생부 Fig. 3 Grounding signal circuit
그림 그림 4 직류전압 Gathering 회로 Fig. 4 DC voltage gathering circuit
그림 그림 5 직류 전압 검출 선택 설정 스위치 Fig. 5 DC voltage select s/w
그림 그림 6 직류 검출 메인 DSP 회로 Fig. 6 DC gathering mail DSP circuit
그림 그림 7 교류전압 Gathering 회로 Fig. 7 AC voltage gathering circuit
그림 그림 8 교류전류 Gathering 회로 Fig. 8 AC current gathering circuit
그림 그림 9 메인 통신 제어부 회로도 Fig. 9 Main communication controller
그림 그림 10 전원 회로 Fig. 10 Power circuit
그림 그림 11 GUI 기반 모니터링 프로그램 Fig. 11 Monitoring program
그림 그림 12 성능평가 모의시험 Fig. 12 Performance evaluation test
표 표 1 모니터링 보드 사양 Table 1 Specifications of monitoring board
표 표 2 정격감도전류 Table 2 Rating sensitivity current
표 표 3 전압측정 정밀도(직류 25[V]) Table 3 Voltage precision(DC 25[V])
표 표 4 전압측정 정밀도(직류 50[V]) Table 4 Voltage precision(DC 50[V])
표 표 5 전압측정 정밀도(직류 100[V]) Table 5 Voltage precision(DC 100[V])
표 표 6 전류측정 정밀도(직류 1[A]) Table 6 Current precision(DC 1[A])
표 표 7 전류측정 정밀도(직류 2[A]) Table 7 Current precision(DC 2[A])
표 표 8 SOC 오차(소비전력 25[W]) Table 8 SOC error(Power consumption 25[W])
표 표 9 SOC 오차(소비전력 160[W]) Table 9 SOC error(Power consumption 160[W])

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 상태 및 진단 데이터를 사용자에게 제공함으로써 편의성을 증대시키고 고장 발생시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 신뢰성 및 사용자 안전성을 확보하기 위한 블랙박스를 개발한다. 이를 위하여 먼저 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로를 제작하고, Data Gathering 회로에서 측정된 각종 상태 및 진단 데이터를 블랙박스의 모니터링을 담당하는 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부를 제작한다.

제안 방법

이를 위하여 먼저 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로를 제작하고 Data Gathering 회로에서 측정된 각종 상태 및 진단 데이터를 블랙박스의 모니터링을 담당하는 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부를 제작하였다. 마지막으로 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전 인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 디스플레이하는 GUI 기반 모니터링 프로그램을 개발하였다. 또한, 모의시험을 통하여 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 성능을 평가하였다.
본 논문에서는 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 상태 및 진단 데이터를 사용자에게 제공함으로써 편의성을 증대시키고 고장 발생시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 신뢰성 및 사용자 안전성을 확보하기 위한 블랙박스를 개발하였다. 이를 위하여 먼저 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로를 제작하고 Data Gathering 회로에서 측정된 각종 상태 및 진단 데이터를 블랙박스의 모니터링을 담당하는 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부를 제작하였다. 마지막으로 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전 인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 디스플레이하는 GUI 기반 모니터링 프로그램을 개발하였다.

대상 데이터

본 논문에서 개발한 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 전체 구성도는 그림 1과 같다. 그림 1에서처럼 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스는 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로와 Data Gathering 회로의 각종 상태 및 진단 데이터를 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부 회로, 그리고 GUI 기반 모니터링 프로그램이 탑재된 모니터링 보드로 구성되어 있다. 또한, Data Gathering 회로는 태양광발전 및 ESS 및 EV 충전기의 상태 및 진단 데이터를 측정하는 직류 Data Gathering 회로와 상용전원 및 태양광 인버터 등의 상태 및 진단 데이터를 측정하는 교류 Data Gathering 회로로 구성되어 있다.

데이터처리

전류측정 정밀도 모의시험은 전원공급기의 전압을 직류 25[V]로 설정하고 부하저항 25[Ω]을 연결하였을 경우와 전압을 80[V]로 설정하고 부하저항을 40[Ω]을 연결하였을 경우 측정주기는 60[sec], 측정횟수는 각 전류별로 10회로 하여 고정밀 전력분석기의 측정 전류와 블랙박스의 표시 전류를 비교하여 수행하였다. 모의시험 결과는 표 6 및 7과 같이 본 논문에서 개발된 블랙박스의 전류측정 정밀도는 95[%] 이상인 것을 알 수 있었다.

성능/효과

성능 평가 결과, 먼저 본 논문에서 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스가 정격감도전류 100[mA]를 기준으로 누설 및 지락을 감지하고 경고 메시지를 표시하는 것을 알 수 있었다. 또한, 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 전압측정 정밀도는 99[%] 이상, 전류측정 정밀도는 95[%] 이상으로 매우 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 SOC 오차의 경우 5[%] 이하인 것을 알 수 있었다.
또한, 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 전압측정 정밀도는 99[%] 이상, 전류측정 정밀도는 95[%] 이상으로 매우 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 SOC 오차의 경우 5[%] 이하인 것을 알 수 있었다. 향후 모의시험이 아닌 실제 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라에 본 논문에서 개발된 블랙박스를 적용하여 성능 검증 및 업그레이드를 수행하고 최적 운영 솔루션을 도출한 필요가 있는 것으로 사료된다.
또한, 모의시험을 통하여 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 성능을 평가하였다. 성능 평가 결과, 먼저 본 논문에서 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스가 정격감도전류 100[mA]를 기준으로 누설 및 지락을 감지하고 경고 메시지를 표시하는 것을 알 수 있었다. 또한, 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 전압측정 정밀도는 99[%] 이상, 전류측정 정밀도는 95[%] 이상으로 매우 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

후속연구

마지막으로 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 SOC 오차의 경우 5[%] 이하인 것을 알 수 있었다. 향후 모의시험이 아닌 실제 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라에 본 논문에서 개발된 블랙박스를 적용하여 성능 검증 및 업그레이드를 수행하고 최적 운영 솔루션을 도출한 필요가 있는 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 개발을 위해 제작 및 개발한 것은?	본 논문에서는 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 상태 및 진단 데이터를 사용자에게 제공함으로써 편의성을 증대시키고 고장 발생시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 신뢰성 및 사용자 안전성을 확보하기 위한 블랙박스를 개발한다. 이를 위하여 먼저 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로를 제작하고, Data Gathering 회로에서 측정된 각종 상태 및 진단 데이터를 블랙박스의 모니터링을 담당하는 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부를 제작한다. 마지막으로 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인 프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 디스플레이하는 GUI 기반 모니터링 프로그램을 개발한다. 또한, 모의시험을 통하 여 개발된 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스의 성능을 평가한다.
	전기차 충전 인프라의 안전기준이 개정 고시된 이유는?	한편, 지속적인 배터리 단가 하락 등으로 인해 2030년에는 전기차 시장이 1,070만대로 급성장 할 것으로 전망되며, 따라서 정부에서는 전기차 37만대, 급속충전기 4,364기를 연료비 절감 효과가 높은 대중교통, 공공기관을 우선 보급하고, 민간으로 확대할 계획이다. 특히, 전기차 충전인프라의 경우 측정된 상태 및 진단 데이터를 제공함으로써 사용자의 편의성을 증대시키는 것 뿐만 아니라 고장 발생시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 신뢰성 및 안전성을 확보하는 기술개발 역시 필수적이며, 이를 위하여 산업통상자원부는 2016년 1월 29일 전기설비기술기준에서 전기차 충전 인프라의 안전기준을 개정 고시하였다.
	블랙박스의 개발 목적은?	본 논문에서는 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 상태 및 진단 데이터를 사용자에게 제공함으로써 편의성을 증대시키고 고장 발생시 이러한 데이터의 상태 알림서비스를 통하여 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 신뢰성 및 사용자 안전성을 확보하기 위한 블랙박스를 개발한다. 이를 위하여 먼저 태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라의 각종 상태 및 진단 데이터를 측정하는 Data Gathering 회로를 제작하고, Data Gathering 회로에서 측정된 각종 상태 및 진단 데이터를 블랙박스의 모니터링을 담당하는 모니터링 보드로 전송하는 메인 통신 제어부를 제작한다.

참고문헌 (11)

2030 New Energy Industry Diffusion Strategy for Action of New Climate System, 2015.
Small and Medium Business Administration, 2013 Technology Road Map of SME, 2013.
Ministry of trade, industry & energy, Business Strategy of Energy Storage System, 2011.
Ministry of trade, industry & energy, Propagation and Promotion Plan of High Capacity Energy Storage System, 2012.
KETEP, 2013-2014 Korean Market Prospect of Energy Technology, 2013.
KETEP, 2013 Vision Road Map of Energy Technology, 2013.
S. H. Kim, K. B. Lee, J. H. Hong and K. M. Son, "A Study on the PSCAD/EMTDC Simulation Model of Battery Energy Storage with Simplified Battery Model and IUIa Charging Method," Journal of KIIEE, vol. 24, no. 12, pp. 84-90, December 2010.
S. J. Park, J. H. Park and H. J. Jeon, "Influence of the Parasitic Inductor Resistance on Controller Design of Boost Converter for Renewable Energy System including an Energy Storage," The Transactions of KIPE, vol. 16, no. 5, pp. 511-520, 2011.
M. H. Keum, D. H. Jang, S. S. Hong, S. K. Han and S. C. Sakong, "igh Power Density and Low Cost Photovoltaic Power Conditioning System with Energy Storage System,"The Transactions of KIPE, vol. 16, no. 6, pp. 587-593, 2011.
S. M. Kim, S. D. Yang, J. Y. Choi, I. Choy, J. W. An, S. C. Lee and D. H. Lee, "he Design of Controller and Modeling for Bi-directional DC-DC Converter including an Energy Storage System," Journal of the Korean Solar Energy Society, vol. 32, no. 3, pp. 235-244, 2012.

원문보기 상세보기
S. D. Kim, J. H. Park and D. W. Kim, "Development of Black Box for Home Battery Energy Storage System connected with Solar Energy Generation," The Transactions of KIEE, vol. 65, no. 7, pp. 1295-1302, 2016.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스 개발
Development of Black Box for EV Charging Infra based on Solar Power Generation and ESS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (21)

표/그림 (21)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스 개발 Development of Black Box for EV Charging Infra based on Solar Power Generation and ESS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (21) 모든 표/그림 보기

표/그림 (21) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

태양광발전 및 ESS 기반 전기차 충전인프라용 블랙박스 개발
Development of Black Box for EV Charging Infra based on Solar Power Generation and ESS 원문보기

표/그림 (21)

표/그림 (21)

AI 본문요약
AI-Helper