KR101375330B1

KR101375330B1 - 배터리 시스템, 이의 제어방법 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템

Info

Publication number: KR101375330B1
Application number: KR1020120011293A
Authority: KR
Inventors: 심세섭; 황의정; 스스무 세가와; 양종운; 윤한석
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: US20120228946A1; KR20130023030A; US9070908B2

Abstract

본 발명의 실시 예들의 배터리 시스템은 복수의 배터리 트레이 장착 위치들을 가지는 랙과, 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나의 배터리 트레이 장착 위치에 장착되는 배터리 트레이와, 배터리 트레이와 전기적으로 연결되는 시스템 관리부를 포함한다. 각 배터리 트레이 장착 위치는 위치 정보와 연관되며, 배터리 트레이는 고유 아이디를 갖는다. 시스템 관리부는 위치 정보와 고유 아이디를 수신하여 저장하며, 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단한다.

Description

배터리 시스템, 이의 제어방법 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템{Battery system, controlling method of the same, and energy storage system including the battery system}

본 발명의 실시 예들은 배터리 시스템, 이의 제어방법 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.

환경 파괴, 자원 고갈 등의 환경 문제가 심각해지면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않거나 적게 발생시키는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.

이러한 에너지 저장 시스템에 있어서, 배터리의 효율적 관리가 중요한 요소 중 하나이다. 배터리는 충전, 방전, 셀 밸런싱 등 다양한 사항에 대하여 관리가 이루어진다. 또한 배터리에 이상이 있는 경우, 이를 새로운 배터리로 교체되기도 한다.

본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상이 발생한 트레이 또는 배터리 트레이의 위치를 용이하게 파악할 수 있는 배터리 시스템, 이의 제어방법 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 복수의 배터리 트레이 장착 위치들을 가지며, 각 배터리 트레이 장착 위치는 위치 정보와 연관되는 랙과, 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나의 배터리 트레이 장착 위치에 장착되며 고유 아이디를 갖는 배터리 트레이와, 배터리 트레이와 전기적으로 연결되며, 위치 정보와 고유 아이디를 수신하여 저장하는 시스템 관리부를 포함하며, 시스템 관리부는 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템을 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 복수의 배터리 트레이 장착 위치에 각각 대응하는 복수의 위치 정보 보드들을 더 포함하며, 각 위치 정보 보드는 해당 배터리 트레이 장착 위치의 위치 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 하나 이상의 다른 배터리 트레이들을 더 포함하고, 배터리 트레이 및 다른 배터리 트레이들은 복수의 위치 정보 보드들에 개별적 및 전기적으로 연결되며, 다른 배터리 트레이들 각각은 고유 아이디를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 시스템 관리부는 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 배터리 트레이와 시스템 관리부 사이에 각각 연결되는 분리된 데이터 라인들을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 배터리 트레이들 각각은 해당 위치 정보 보드로부터 위치 정보를 수신하고, 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 시스템 관리부는 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 위치 정보 보드와 시스템 관리부 사이에 각각 연결되는 분리된 데이터 라인들을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 위치 정보 보드들 각각은 해당 배터리 트레이로부터 고유 아이디를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 시스템 관리부는 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 배터리 트레이들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 하나의 데이터 라인들을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 어느 하나의 배터리 트레이는 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 배터리 트레이들은 제1 그룹 및 제2 그룹으로 분류되고, 시스템 관리부는 제1 그룹의 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 제1 그룹의 배터리 트레이들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 제1 데이터 라인을 통하여 수신하고, 제2 그룹의 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 제2 그룹의 배터리 트레이들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 제2 데이터 라인을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제1 그룹의 어느 하나의 배터리 트레이는 제1 그룹의 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 시스템 관리부로 전송하며, 제2 그룹의 어느 하나의 배터리 트레이는 제2 그룹의 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 시스템 관리부는 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 하나의 데이터 라인들을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 어느 하나의 위치 정보 보드는 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 위치 정보 보드들은 제1 그룹 및 제2 그룹으로 분류되고, 시스템 관리부는 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 제1 그룹의 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 제1 데이터 라인을 통하여 수신하고, 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 제2 그룹의 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 시스템 관리부 사이에 연결되는 제2 데이터 라인을 통하여 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제1 그룹의 어느 하나의 위치 정보 보드는 제1 그룹의 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 시스템 관리부로 전송하며, 제2 그룹의 어느 하나의 위치 정보 보드는 제2 그룹의 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 시스템 관리부로 전송할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 발전 시스템 및 계통과 연결되는 전력 변환 시스템과, 전력 변환 시스템과 연결되는 제1항에 따른 배터리 시스템을 포함하며, 전력 변환 시스템은 통합 제어기를 포함하며 배터리 시스템, 발전 시스템, 또는 계통으로부터의 전력을 부하로 공급하며, 통합 제어기는 시스템 관리부로부터 위치 정보 및 고유 아이디를 수신하며 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템을 제공한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 복수의 배터리 트레이 장착 위치를 갖는 랙을 포함하는 배터리 시스템의 제어방법으로서, 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나에 장착된 배터리 트레이의 위치 정보를 판단하는 단계와, 배터리 트레이에 저장된 고유 아이디 및 위치 정보를 포함하는 데이터를 시스템 관리부로 전송하는 단계와, 시스템 관리부에서 위치 정보 및 고유 아이디를 저장하는 단계와, 시스템 관리부에 저장된 위치 정보 및 고유 아이디에 기초하여 복수의 배터리 트레이 장착 위치들 중 배터리 트레이가 위치한 배터리 트레이 장착 위치를 검출하는 단계를 포함하는, 배터리 시스템의 제어방법을 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 위치 정보를 판단하는 단계는 배터리 트레이 장착 위치들과 연관된 위치 정보 보드로부터 위치 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 배터리 트레이는 배터리를 포함하며, 제어방법은, 배터리를 모니터링하는 단계와, 시스템 관리부로 배터리의 모니터링 결과를 전송하는 단계와, 모니터링 결과에 기초하여 배터리에 결함이 있는지 여부를 판단하는 단계와, 결함이 있다고 판단된 배터리 트레이의 배터리 트레이 장착 위치를 판단하기 위하여 데이터로부터 배터리 트레이의 위치 정보 및 고유 아이디를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 배터리 관리부와, 배터리 관리부에 전기적으로 연결되는 복수의 서브 배터리 시스템을 포함하고, 복수의 서브 배터리 시스템 각각은, 복수의 배터리 트레이 장착 위치들을 가지며, 각 배터리 트레이 장착 위치는 위치 정보와 연관되는 랙과, 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나의 배터리 트레이 장착 위치에 장착되며 고유 아이디를 갖는 배터리 트레이와, 배터리 트레이와 전기적으로 연결되며, 위치 정보와 고유 아이디를 수신하여 저장하는 시스템 관리부를 포함하며, 상기 배터리 관리부는 상기 서브 배터리 시스템들로부터 데이터 세트들을 각각 수신하도록 구성되고, 상기 데이터 세트들 각각은 상기 서브 배터리 시스템들 중 해당 서브 배터리 시스템의 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 포함하며, 배터리 관리부 및 시스템 관리부 중 적어도 어느 하나는 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템을 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 데이터 세트들 각각은 서브 배터리 시스템들 중 해당 랙의 위치를 나타내는 랙 정보를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 실시 예들에 의하면, 관리가 용이한 배터리 시스템, 이의 제어방법 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙의 배면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙에 트레이 및 시스템 관리부가 장착된 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙(rack, 120)의 배면도이다.

도 1을 참조하면, 랙(120)은 트레이(tray, 110-1~110-n)가 삽입될 수 있는 하나 이상의 제1 삽입구(또는 개구)(113)와 시스템 관리부(140)가 삽입될 수 있는 제2 삽입구(142)가 형성될 수 있다. 또한 각각의 제1 삽입구(113)의 배면에는 지지부재(114)가 형성되며, 각각의 지지부재(114)에는 제1 출력구(115) 및 제2 출력구(116)가 형성될 수 있다. 이하, 어느 하나의 트레이에 대하여 설명할 경우, 참조번호를 110으로 표시하고 트레이(110)에 포함된 배터리 및 배터리 관리부를 각각 111, 112로 표시하도록 한다.

제1 출력구(115)를 통하여 트레이(110)에 형성되어 있는 전력 출력 단자가 외부로 노출되도록 할 수 있다. 또한, 제2 출력구(116)를 통하여 트레이(110)에 형성되어 있는 배터리 관리부(112)가 외부로 노출되도록 할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 트레이(110)의 전력 출력 단자나 배터리 관리부(112)는 지지부재(114)를 통하지 않고 직접 랙(120)의 배면으로 노출되도록 할 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙(120)의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 랙(120)의 배면에는 상기 설명한 바와 같이 각각의 제1 삽입구들(113)에 대하여 지지부재(114)가 형성되며, 각각의 지지부재(114)에는 제1 출력구(115) 및 제2 출력구(116)가 형성된다.

또한, 각각의 지지부재(114)에는 하나 이상의 위치 정보 보드(PB, 130-1~130-n)가 형성될 수 있다. 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 자신이 위치한 제1 삽입구(113)에 대한 정보를 저장하고 있으며, 위치 정보 보드(130-1~130-n)의 기능은 도 4 내지 도 7을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 이하, 어느 하나의 위치 정보 보드를 설명할 때에는 참조번호를 130으로 표시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙(120)에 트레이(110) 및 시스템 관리부(140)가 장착된 모습을 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 배터리 시스템(10a)은 랙(120)과 트레이(110-1~110-n), 위치 정보 보드(130-1~130-n), 시스템 관리부(140), 랙 보호회로(150)를 포함한다.

랙(120)에는 배터리 시스템(10a)의 각 구성 요소들이 장착된다.

트레이(110-1~110-n)는 랙(120)에 형성된 제1 삽입구(113)를 통하여 랙(120)에 삽입되어 장착된다. 제1 삽입구(113)를 통하여 트레이(110)가 랙(120)의 배면까지 삽입되면 트레이(110)에 형성된 배터리 관리부(112) 및 전력 출력 단자가 지지부재(114)를 통하여 외부로 노출된다. 복수의 트레이(110-1~110-n)는 인접한 트레이(110)에 포함된 배터리(111)와 전력 라인(PL)을 통하여 서로 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 직렬 및/또는 병렬 연결 방법은 배터리 시스템(10a)이 요구되는 출력 전압에 따라서 결정될 수 있을 것이다.

위치 정보 보드(130-1~130-n)는 상술한 바와 같이 랙(120)의 배면에 제1 삽입구(113)에 대응하여 장착된다. 본 실시 예의 경우, 트레이(110-1~110-n)가 랙(120)에 장착되면, 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 대응되는 트레이(110)에 포함된 배터리 관리부(112)와 제1 데이터 라인(DL1)을 통하여 연결된다.

시스템 관리부(140)는 랙(120)에 형성된 제2 삽입구(142)에 삽입되어 장착된다. 제2 삽입구(142)를 통하여 시스템 관리부(140)가 랙(120)의 배면까지 삽입되면 시스템 관리부(140)에 구비된 단자부(141)가 외부로 노출될 수 있다.

본 실시 예의 경우, 트레이(110-1~110-n)에 각각 포함된 배터리 관리부(112-1~112-n)는 대응하는 제2 데이터 라인(DL2)을 통하여 시스템 관리부(140)와 전기적으로 연결된다.

또한 시스템 관리부(140)는 랙 보호회로(150)로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 수신한 데이터에 따라서 랙 보호회로(150)의 각 구성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 시스템 관리부(140)는 배터리 시스템(10a)에 이상이 발생한 경우, 배터리 시스템(10a)의 충전 또는 방전 동작을 중지시킬 수 있다.

랙 보호회로(150)는 배터리 시스템(10a)으로부터 출력되는 전력을 외부 장치로 공급한다. 구체적으로 제1 배터리 트레이(110-1)에 연결된 전력 라인(PL)은 제1 퓨즈(155)로 연결되며, 제1 릴레이(153) 및 제1 전류 센서(151)를 거쳐서 제1 메인 전력선(M+)을 통하여 전력을 출력하도록 구성된다. 또한 제6 배터리 트레이(110-6)에 연결된 전력 라인(PL)은 제2 퓨즈(156)로 연결되며, 제2 릴레이(154)를 거쳐서 제2 메인 전력선(M-)을 통하여 전력을 출력하도록 구성된다.

제1 전류 센서(151) 및 제1 전압 센서(152)는 각각 배터리 시스템(10a)의 출력 전류 및 전압을 측정하고, 측정 결과에 해당하는 신호(Si1, Sv1)를 시스템 관리부(140)로 전송한다. 제1 릴레이(153) 및 제2 릴레이(154)는 시스템 관리부(140)로부터 수신한 릴레이 제어신호(Sr1, Sr2)에 의하여 온/오프 동작이 제어되며, 이로 인하여 제1 메인 전력선(M+) 및 제2 메인 전력선(M-)에 전류가 흐르게 하거나 전류의 흐름을 차단한다. 또한 제1 퓨즈(155) 및 제2 퓨즈(156)는 시스템 관리부(140)로부터 수신한 퓨즈 제어신호(Sf1, Sf2)에 의하여 배터리 시스템(10a)에 형성된 대전류 경로를 차단한다.

본 실시 예에서는 랙 보호회로(150)의 각 구성이 랙(120)의 상단에 위치하도록 구성하였으나 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 랙 보호회로(150)는 랙(120)의 측면에 형성되거나 별도의 프레임에 형성될 수도 있을 것이다. 또는 예를 들어, 랙 보호회로(150)는 트레이(110)와 같이 랙(120) 내부에 별도로 마련된 공간에 설치될 수도 있을 것이다.

또한 도시하지는 않았으나 배터리 시스템(10a)은 배터리 관리부(112) 및 시스템 관리부(140)의 동작에 사용되는 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치를 구비할 수 있다.

도 4는 도 3에 따른 배터리 시스템(10a)을 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 배터리 시스템(10a)은 트레이(110-1~110-n)와 랙(120), 위치 정보 보드(130-1~130-n), 시스템 관리부(140)를 포함할 수 있다.

트레이(110-1~110-n) 각각은 배터리(111-1~111-n)와 배터리 관리부(112-1~112-n)를 각각 포함할 수 있다. 하나 이상의 트레이(110-1~110-n)가 필요한 개수만큼 랙(120)에 장착된다. 이하, 트레이(110)의 각 구성에 대하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

배터리(111)는 외부 전력에 의하여 충전될 수 있으며, 부하 등에 충전된 전력을 공급할 수 있다. 배터리(111)는 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 배터리 셀은 서로 직렬 및 또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리 셀은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전 및/또는 방전 가능한 이차 전지일 수 있다.

배터리 관리부(112)는 배터리(111)의 상태, 예를 들어, 배터리(111)의 전압, 온도, 충전상태 등을 모니터링한다. 또한 배터리 관리부(112)는 모니터링 결과에 따라서 배터리(111)의 충전 및 방전을 제어한다. 배터리 관리부(112)는 모니터링 결과를 시스템 관리부(140)로 전송한다.

배터리 관리부(112)는 외부 장치와 통신할 때, 자신을 식별할 수 있는 고유 아이디를 저장하고 있으며, 외부로 데이터를 전송할 때 저장하고 있는 고유 아이디를 함께 전송하여 전송한 데이터가 자신으로부터 전송된 데이터임을 인식할 수 있도록 한다.

배터리 관리부(112)는 트레이(110)를 랙(120)에 장착할 때, 장착하는 위치에 구비된 위치 정보 보드(130)와 제1 데이터 라인(DL1)을 통하여 전기적으로 연결되며, 연결된 위치 정보 보드(130)로부터 위치 정보를 수신한다.

또한 배터리 관리부(112)는 랙(120)에 장착될 때, 시스템 관리부(140)와 제2 데이터 라인(DL2)로 전기적으로 연결하며, 제2 데이터 라인(DL2)을 통하여 자신이 저장하고 있는 고유 아이디와 위치 정보 보드(130)로부터 수신한 위치 정보를 한 세트의 데이터로 하여 시스템 관리부(140)로 전송한다. 즉, 배터리 관리부(112)는 고유 아이디와 위치 정보를 포함하는 데이터를 취합하여 시스템 관리부(140)로 전송한다. 이때, 배터리 관리부(112)는 처음 시스템 관리부(140)와 연결될 때에 고유 아이디와 위치 정보를 전송할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 관리부(112)는 시스템 관리부(140)와 통신을 수행할 때마다 고유 아이디와 위치 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리부(112)는 모니터링 결과를 주기적으로 시스템 관리부(140)로 전송하고, 배터리 관리부(112)는 모니터링 결과를 시스템 관리부(140)로 전송할 때마다 고유 아이디와 위치 정보를 함께 전송할 수도 있다.

위치 정보 보드(130-1~130-n) 각각은 자신이 랙(120) 내에 설치된 물리적 위치에 대한 정보인 위치 정보를 저장한다. 예를 들어, 첫 번째 위치 정보 보드(130-1)에 연결되는 트레이(110)가 랙(120)의 좌측 상단에 장착되는 경우, 상기 위치를 나타낼 수 있는 데이터가 위치 정보가 된다. 그리고 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 트레이(110)가 연결될 때, 자신이 저장하고 있는 위치 정보를 대응하는 트레이(110)로 전송한다.

위치 정보 보드(130-1~130-n)는 랙(120)에 설치된다. 위치 정보 보드(130-1~130-n) 각각이 트레이(110-1~110-n)와 1대 1로 연결되도록 위치 정보 보드(130-1~130-n)의 개수를 결정할 수 있다. 혹은 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 랙(120)이 최대로 장착할 수 있는 트레이(110-1~110-n)의 개수만큼 설치될 수도 있다. 예를 들어, 랙(120)에 총 20개의 트레이를 장착할 수 있는 경우, 20개의 위치 정보 보드가 트레이가 장착될 위치에 대응하여 각각 설치되어 있을 수 있다.

여기서, 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 트레이(110-1~110-n)의 위치를 파악하기 위하여 사용된다. 따라서 위치 정보 보드(130-1~130-n)와 트레이(110-1~110-n)는 서로 1대 1로 연결될 수 있다.

시스템 관리부(140)는 트레이(110-1~110-n)와 연결되어 배터리(111-1~111-n)의 충전 및 방전을 제어한다. 시스템 관리부(140)는 배터리 관리부(112-1~112-n) 각각으로부터 트레이(110-1~110-n)에 대한 고유 아이디 및 위치 정보로 이루어진 한 세트의 데이터를 수신한다. 시스템 관리부(140)는 수신한 고유 아이디 및 위치 정보들을 서로 1대 1로 매칭시켜 저장한다.

또한 시스템 관리부(140)는 배터리 관리부(112-1~112-n)로부터 각각 해당되는 배터리(111-1~111n)를 모니터링한 결과에 대한 데이터를 수신하며, 수신한 데이터로부터 이상이 발생한 트레이(110)를 판별한다. 이때, 시스템 관리부(140)는 이상이 발생한 것으로 나타난 데이터로부터 트레이(110) 또는 배터리 관리부(112)를 식별하기 위하여 고유 아이디를 추출하며, 추출한 고유 아이디와 매칭된 위치 정보를 추출한다. 시스템 관리부(140)에서 추출한 위치 정보에는 이상이 발생한 것으로 판별된 트레이(110)의 랙(120) 내에서의 물리적 위치가 나타나 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10b)을 나타내는 블록도이다. 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10b)은 도 4의 배터리 시스템(10a)과 구성 및 기능이 실질적으로 동일하므로, 차이점에 대하여만 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 배터리 시스템(10b)은 트레이(110-1~110-n)와 랙(120), 위치 정보 보드(130-1~130-n), 시스템 관리부(140)를 포함할 수 있다.

트레이(110-1~110-n)는 배터리(111-1~111-n)와 배터리 관리부(112-1~112-n)를 각각 포함한다. 이때, 본 실시 예에 따른 배터리 관리부(112)는 위치 정보 보드(130)와 전기적으로 연결될 때, 자신이 저장하고 있는 고유 아이디를 제1 데이터 라인(DL1)을 통하여 자신에게 연결된 위치 정보 보드(130)로 전송한다. 또한 배터리 관리부(112-1)는 배터리(111)의 모니터링 결과에 대한 데이터를 자신이 저장하고 있는 고유 아이디와 함께 자신에게 연결된 위치 정보 보드로 전송한다.

위치 정보 보드(130-1~130-n) 각각은 자신이 랙(120) 내에 설치된 물리적 위치에 대한 정보인 위치 정보를 저장한다. 그리고 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 트레이(110)에 전기적으로 연결될 때, 자신에게 연결된 트레이(110)로부터 해당 트레이(110)의 고유 아이디를 수신한다.

위치 정보 보드(130-1~130-n)는 시스템 관리부(140)와 제2 데이터 라인(DL2)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 수신한 고유 아이디와 위치 정보를 한 세트의 데이터로 하여 시스템 관리부(140)로 전송한다. 또한 위치 정보 보드(130-1~130-n)는 자신에게 연결된 트레이로부터 모니터링 결과에 대한 데이터를 주기적으로 수신할 수 있으며, 상기 데이터를 시스템 관리부(140)로 전송할 수 있다.

시스템 관리부(140)는 위치 정보 보드(130-1~130-n)와 연결되며, 위치 정보 보드(130-1~130-n)와 각각 연결된 배터리(111-1~111-n)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 시스템 관리부(140)는 위치 정보 보드(130-1~130-n) 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보로 이루어진 한 세트의 데이터를 수신한다. 시스템 관리부(140)는 수신한 고유 아이디 및 위치 정보들을 서로 1대 1로 매칭시켜 저장한다.

도 6(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10c)을 나타내는 블록도이다. 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10c)은 도 4의 배터리 시스템(10a)과 구성 및 기능이 실질적으로 동일하므로, 차이점에 대하여만 설명하도록 한다.

도 6(a)를 참조하면, 배터리 시스템(10c)은 트레이(110-1~110-n)와 랙(120), 위치 정보 보드(130-1~130-n), 시스템 관리부(140)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따른 배터리 관리부(112) 중 하나는 자신이 연결된 위치 정보 보드(130)로부터 위치 정보를 수신하고, 수신한 위치 정보와 자신이 저장하고 있는 고유 아이디를 한 세트의 데이터로 하여 다른 배터리 관리부(112)로 전송한다. 예를 들어, 첫 번째 배터리 관리부(112-1)는 자신의 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 두 번째 배터리 관리부(112-2)로 전송한다. 또한 두 번째 배터리 관리부(112-2)는 첫 번째 배터리 관리부(112-2)로부터 수신한 데이터 세트와, 자신이 취합한 데이터 세트를 세 번째 배터리 관리부(112-3)로 전송한다. 그리고 마지막 배터리 관리부(112-n)는 이전의 모든 배터리 관리부(112-1~112-(n-1))에 의하여 전송된 데이터 세트들과 자신이 취합한 데이터 세트를 최종적으로 시스템 관리부(140)로 전송한다.

본 실시 예에서는 일측 끝에 위치한 배터리 관리부(112-n)에서 모든 데이터 세트를 취합하여 시스템 관리부(140)로 취합한 데이터 세트들을 전송하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6(b)에서 도시된 배터리 시스템(10c')에서, 절반의 배터리 관리부(예를 들어 112-1~112-m을 포함하는 제1 그룹)는 첫 번째 배터리 관리부(112-1)로 데이터 세트들을 전송하고, 나머지 절반의 배터리 관리부(예를 들어 112-(m+1)~112-n을 포함하는 제2 그룹)는 마지막 배터리 관리부(112-n)로 데이터 세트들을 전송하며, 첫 번째 및 마지막 배터리 관리부(112-1,112-n)가 각각 취합한 데이터 세트들을 데이터 라인 DL2-1 및 DL2-2를 통하여 시스템 관리부(140)로 전송할 수도 있을 것이다. 혹은, 중간에 위치한 배터리 관리부에서 데이터 세트들을 취합하되, 첫 번째 배터리 관리부(112-1)로부터 순차적으로 전송되는 경로와 마지막 배터리 관리부(112-n)로부터 순차적으로 전송되는 경로를 통하여 데이터 세트들을 취합할 수도 있을 것이다.

도 7(a)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10d)을 나타내는 블록도이다. 도 7(a)를 참조하면, 배터리 시스템(10d)은 트레이(110-1~110-n)와 랙(120), 위치 정보 보드(130-1~130-n), 시스템 관리부(140)를 포함할 수 있다.

본 실시 예의 경우, 위치 정보 보드(130-1~130-n) 각각은 대응하는 트레이(110)의 고유 아이디와 위치 정보를 포함하는 데이터 세트 및 다른 위치 정보 보드로부터의 고유 아이디와 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 전송한다. 그리고 어느 하나의 위치 정보 보드에서 이들 데이터 세트들을 모두 취합하고, 취합한 데이터 세트들을 시스템 관리부(140)로 전송한다.

본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10d)은 도 5 및 도 7의 배터리 시스템(10b,d)과 구성 및 기능이 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

종래에도, 랙(120)에는 복수의 트레이(110-1~110-n)가 설치될 수 있다. 이들 트레이(110-1~110-n) 중 어느 하나의 트레이(110)에 이상이 발생하였을 경우, 이상이 발생한 트레이(110)를 발견하는 것이 용이하지 않았다. 왜냐하면, 종래에는 이상이 발생한 트레이(110)의 물리적인 위치를 시스템 관리부(140)에서 파악할 수 있는 수단이나 방법이 마련되지 않았기 때문이다.

그러나 상기와 같이, 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)에 의하면, 위치 정보에 의하여 이상이 발생한 것으로 판별된 트레이(110)가 랙(120) 내에 어디에 있는지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 이로 인하여 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)은 이상이 발생한 트레이(110)를 교체하거나 수리하는 등의 관리가 용이하게 된다.

도 7(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10d')을 나타내는 블록도이다. 배터리 시스템(10d')은 도 7(a)의 배터리 시스템(10d)과 실질적으로 동일하다. 따라서 그 차이점에 대하여만 설명하도록 한다.

배터리 시스템(10d')에서, 위치 정보 보드 130-1~130-m 는 제1 그룹에 포함되며, 위치 정보 보드 130-(m+1)~130-n 는 제2 그룹에 포함된다. 위치 정보 보드 130-1은 트레이 110-1의 고유 아이디와 그 위치 정보, 및 다른 위치 정보 보드 130-2~130-m 으로부터 수신한 고유 아이디 및 위치 정보의 데이터 세트들을 취합하고 취합한 데이터 세트들을 데이터 라인 DL2-1을 통하여 시스템 관리부(140)로 전송한다. 위치 정보 보드 130-n은 트레이 110-n의 고유 아이디와 그 위치 정보, 및 다른 위치 정보 보드 130-(m+1)~130-(n-1) 으로부터 수신한 고유 아이디 및 위치 정보의 데이터 세트들을 취합하고 취합한 데이터 세트들을 데이터 라인 DL2-2을 통하여 시스템 관리부(140)로 전송한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 트레이(110-1~110-n)가 랙(120)에 장착된다(S10). 이때, 배터리 관리부(112-1~112-n)는 해당하는 위치 정보 보드(130)와 통신 라인으로서 제1 데이터 라인(DL1)을 연결하여 데이터의 송수신이 가능하게 한다(S11).

배터리 관리부(112-1~112-n)와 위치 정보 보드(130-1~130-n) 사이에 통신 라인이 형성되면, 배터리 관리부(112)와 위치 정보 보드(130)로 이루어진 세트 각각에서 고유 아이디 및 위치 정보를 취합한다(S12). 이때, 배터리 관리부(112)에서 위치 정보를 취합할 수도 있으며, 반대로 위치 정보 보드(130)에서 고유 아이디를 취합할 수도 있을 것이다.

취합한 고유 아이디 및 위치 정보는 한 세트의 데이터로 하여 시스템 관리부(140)로 전송된다(S13). 그리고 시스템 관리부(140)는 수신한 데이터 세트들을 저장한다(S14). 이때, 시스템 관리부(140)는 한 세트의 고유 아이디 및 위치 정보를 서로 매칭시키도록 한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 배터리 관리부(112-1~112-n)는 각각 해당하는 배터리(111-1~111-n)의 상태를 모니터링하고(S20), 모니터링 결과 데이터를 시스템 관리부(140)로 전송한다(S21). 이때, 상기 데이터는 배터리 관리부(112) 혹은 위치 정보 보드(130) 중 적어도 어느 하나에서 전송할 수 있다.

시스템 관리부(140)는 수신한 모니터링 결과 데이터를 검토하고(S22), 트레이(110-1~110-n) 중에서 이상이 있는 트레이(110)가 있는지를 판단한다(S23).

이상 있는 트레이(110)가 검출되지 않은 경우에는 S20 단계로 돌아가 모니터링 동작을 반복한다. 반면에 이상 있는 트레이(110)가 검출된 경우에는 이상 있는 것으로 나타난 모니터링 결과 데이터에 포함된 고유 아이디를 추출한다(S24). 그리고 추출한 고유 아이디와 매칭된 위치 정보를 추출하며(S25), 추출한 위치 정보로부터 이상 있는 트레이(110)의 물리적 위치를 검출한다(S26).

상기와 같이, 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)의 제어방법에 의하면, 위치 정보에 의하여 이상이 발생한 것으로 판별된 트레이(110)가 랙(120) 내에 어디에 있는지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 이로 인하여 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10a~10d)은 이상이 발생한 트레이(110)를 교체하거나 수리하는 등의 관리가 용이하게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)을 나타내는 블록도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2), 계통(3)과 전기적으로 연결되어 부하(4)에 전력을 공급한다.

발전 시스템(2)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 발전 시스템(2)은 생산한 전력을 에너지 저장 시스템(1)에 공급한다. 발전 시스템(2)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 발전 시스템(2)은 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니다. 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 특히 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 각 가정이나 공장에 분산된 에너지 저장 시스템(1)에 적용하기에 적합하다. 발전 시스템(2)은 다수의 발전 모듈을 병렬로 구비하고 발전 모듈별로 전력을 생산함으로써 대용량 에너지 시스템을 구성할 수 있다.

계통(3)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(3)은 정상 상태인 경우, 에너지 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하여 부하(4) 및/또는 배터리(12)에 전력이 공급되도록 하고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상 상태인 경우, 계통(3)으로부터 에너지 저장 시스템(1)으로의 전력 공급은 중단되고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 계통(3)으로의 전력 공급 또한 중단된다.

부하(4)는 발전 시스템(2)에서 생산된 전력, 배터리(12)에 저장된 전력, 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 부하(4)는 가정이나 공장 등에서의 전기/전자 장치와 같은 것일 수 있다.

에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 배터리(12)에 저장하고, 생산한 전력을 계통(3)에 공급할 수 있다. 또한 에너지 저장 시스템(1)은 배터리(12)에 저장된 전력을 계통(3)에 공급하거나, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리(12)에 저장할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 비정상 상태일 경우, 예를 들면 정전이 발생한 경우에는 UPS(Uninterruptible Power Supply) 동작을 수행하여 부하(4)에 전력을 공급할 수 있다. 또한 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 정상인 상태에서도 발전 시스템(2)이 생산한 전력이나 배터리(30)에 저장되어 있는 전력을 부하(4)로 공급할 수 있다.

에너지 저장 시스템(1)은 전력 변환을 제어하는 전력 변환 시스템(Power Conversion System, 이하 'PCS'라 함)(20)와 배터리 시스템(10)을 포함한다.

PCS(20)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리(12)의 전력을 적절한 전력으로 변환하여 필요한 곳에 변환된 전력을 공급한다. PCS(20)는 전력 변환부(21), DC 링크부(22), 인버터(23), 컨버터(24), 제1 스위치(25), 제2 스위치(26), 통합 제어기(27)를 포함한다.

전력 변환부(21)는 발전 시스템(2)과 DC 링크부(22) 사이에 연결된다. 전력 변환부(21)는 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 DC 링크부(22)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다.

전력 변환부(21)는 발전 시스템(2)의 종류에 따라서 컨버터, 정류회로 등의 전력 변환 회로로 구성될 수 있다. 발전 시스템(2)이 생산하는 전력이 직류인 경우, 전력 변환부(21)는 직류를 직류로 변환하기 위한 컨버터일 수 있다. 발전 시스템(2)이 생산하는 전력이 교류인 경우, 전력 변환부(21)는 교류를 직류로 변환하기 위한 정류회로일 수 있다. 특히, 발전 시스템(2)이 태양광으로 전력을 생산하는 경우, 전력 변환부(21)는 일사량, 온도 등의 변화에 따라서 발전 시스템(2)에서 생산하는 전력을 최대로 얻을 수 있도록 최대 전력 포인트 추적(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 변환부(21)는 발전 시스템(2)에서 생산되는 전력이 없을 때에는 동작을 중지하여 컨버터 등에서 소비되는 전력을 최소화시키거나 감소시킬 수도 있다.

발전 시스템(2)에 포함된 복수의 발전 모듈이 서로 병렬로 연결되어 있는 경우, 하나의 전력 변환 회로에 복수의 발전 모듈이 모두 연결될 수 있다. 또한 발전 모듈에서 생산되는 전력량이 큰 경우에는 복수의 발전 모듈에서 생산되는 전력을 분할하여 변환할 수 있도록 복수의 전력 변환 회로를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 발전 시스템(2)이 태양광 발전 시스템인 경우, 복수의 태양전지를 구비하며, 각각의 태양전지는 병렬로 연결된 복수의 MPPT 컨버터와 연결될 수 있을 것이다.

직류 링크 전압은 발전 시스템(2) 또는 계통(3)에서의 순시 전압 강하, 부하(4)에서의 피크 부하 발생 등으로 인하여 그 크기가 불안정해 지는 경우가 있다. 그러나 직류 링크 전압은 컨버터(24) 및 인버터(23)의 정상 동작을 위하여 안정화될 필요가 있다. DC 링크부(22)는 직류 링크 전압의 안정화를 위해 예를 들면, 대용량 커패시터 등을 구비할 수 있으며, DC 링크부(22)는 전력 변환부(21)와 인버터(23) 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다.

인버터(23)는 DC 링크부(22)와 제1 스위치(25) 사이에 연결되는 전력 변환기이다. 인버터(23)는 방전 모드에서 발전 시스템(2) 및/또는 배터리(12)로부터 출력된 직류 링크 전압을 계통(3)의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터를 포함할 수 있다. 또한, 인버터(23)는 충전 모드에서 계통(3)의 전력을 배터리(12)에 저장하기 위하여, 계통(3)의 교류 전압을 정류하고 직류 링크 전압으로 변환하여 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다.

인버터(23)는 계통(3)으로 출력되는 교류 전압에서 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한 인버터(23)는 무효 전력의 발생을 억제하기 위하여 인버터(23)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(3)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL) 회로를 포함할 수 있다. 그 밖에, 인버터(23)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다. 인버터(23)는 사용되지 않을 때, 전력 소비를 최소화하기 위하여 동작을 중지시킬 수도 있다.

여기서, 발전 시스템(2) 또는 배터리(12)로부터 공급되는 전력량이 큰 경우, 인버터(23)는 공급받은 전력을 분할하여 계통(3)으로 공급하는 전력으로 변환할 수 있도록 복수의 인버터를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 전력 변환부(21)에 복수의 전력 변환 회로가 구비된 경우, 각각의 전력 변환 회로는 병렬로 연결된 복수의 인버터와 연결될 수 있을 것이다.

컨버터(24)는 DC 링크부(22)와 배터리(12) 사이에 연결되는 전력 변환기이다. 컨버터(24)는 방전 모드에서 배터리(12)에 저장된 전력을 인버터(23)에서 요구하는 전압 레벨(즉, 직류 링크 전압)로 DC-DC 변환하여 출력하는 컨버터를 포함한다. 또한, 컨버터(24)는 충전 모드에서 전력 변환부(21)에서 출력되는 전력이나 인버터(23)에서 출력되는 전력의 전압을 배터리(12)에서 요구하는 전압 레벨(즉 충전 전압)로 DC-DC 변환하는 컨버터를 포함한다. 컨버터(24)는 배터리(12)의 충전 또는 방전이 수행되지 않는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화할 수도 있다.

제1 스위치(25) 및 제2 스위치(26)는 인버터(23)와 계통(3) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어기(27)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(2)과 계통(3) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1 스위치(25)와 제2 스위치(26)는 발전 시스템(2), 계통(3), 및 배터리(12)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다. 예를 들어, 부하(4)에서 요구되는 전력량이 큰 경우, 제1 스위치(25) 및 제2 스위치(26)를 모두 on 상태로 하여 발전 시스템(2), 계통(3)의 전력이 모두 사용될 수 있도록 한다. 물론 발전 시스템(2) 및 계통(3)으로부터의 전력만으로는 부하(4)에서 요구하는 전력량을 충족시키지 못하는 경우에는 배터리(12)에 저장된 전력 또한 부하(4)에 공급될 수도 있다. 반면에, 계통(3)에서 정전이 발생한 경우, 제2 스위치(26)를 off 상태로 하고 제1 스위치(25)를 on 상태로 한다. 이로 인하여 발전 시스템(2) 또는 배터리(12)로부터의 전력을 부하(4)에 공급할 수 있으며, 부하(4)로 공급되는 전력이 계통(3) 측으로 흐르는, 즉 에너지 저장 시스템(1)이 계통(3)으로 전력을 공급하는 것을 방지하여 계통(3)의 전력선 등에서 작업하는 인부가 감전되는 등의 사고를 방지할 수 있게 한다.

통합 제어기(27)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리(12), 및 부하(4)의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환부(21), 인버터(23), 컨버터(24), 제1 스위치(25), 제2 스위치(26), 및 BMS(11)를 제어한다. 통합 제어기(27)가 모니터링 하는 사항은 계통(3)에 정전이 발생하였는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력이 생산되는지 여부를 포함할 수 있다. 또한 통합 제어기(27)는 발전 시스템(2)의 전력 생산량, 배터리(12)의 충전 상태, 부하(4)의 전력 소비량, 시간 등을 모니터링 할 수 있다.

또한 통합 제어기(27)는 계통(3)에 정전이 발생하여 에너지 저장 시스템(1)이 UPS(Uninterruptible Power Supply)로서의 기능을 수행하는 경우, 부하(4)에 포함된 복수의 장치들 중에서 우선적으로 전력을 공급해야하는 장치로 전력이 공급되도록 부하(4)를 제어할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템(1)이 가정에 설치된 경우, 냉장고 등에 전력이 우선적으로 공급하도록 부하(4)를 제어할 수도 있을 것이다.

통합 제어기(27)는 상기와 같이 발전 시스템(2), 계통(3) 및 부하(4)를 모니터링 또는 제어하기 위하여 통신부(미도시)를 구비할 수 있으며, 통신부를 통하여 각종 데이터를 송수신할 수 있을 것이다.

배터리 시스템(10)은 BMS(11) 및 배터리(12)를 포함할 수 있다.

BMS(11)는 통합 제어기(27)의 제어에 따라 배터리(12)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. BMS(11)는 배터리(12)를 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(11)는 배터리(12)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링하고, 모니터링 결과를 통합 제어기(27)에 인가할 수 있다.

배터리(12)는 발전 시스템(2)에서 생산된 전력 또는 계통(3)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(4) 또는 계통(3)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리(12)는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 하나 이상의 랙을 포함할 수 있으며, 각각의 랙은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리 트레이를 포함할 수 있다. 또한 각각의 배터리 트레이는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다.

여기서, 도 4 내지 도 7(b)의 트레이(110-1~110-n)는 상기 배터리 트레이에 해당할 수 있으며, 도 4 내지 도 7(b)의 시스템 관리부(140)는 상기 BMS(11)에 해당할 수 있다. 따라서 BMS(11)는 배터리 트레이로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 모두 취합하여 저장할 수 있다. BMS(11)는 또한 취합한 고유 아이디 및 위치 정보를 통합 제어기(27)로 전송하고, 통합 제어기(27)에서 전송받은 고유 아이디 및 위치 정보를 저장할 수도 있다.

여기서, 배터리 시스템(10)은 에너지 저장 시스템(1)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 부하(4)의 소비 전력이 큰 경우에는 복수의 배터리 시스템(10)을 포함하도록 할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 BMS(11)를 통합 제어하기 위한 별도의 마스터 관리부(미도시)를 더 구비하고, 상기 마스터 관리부가 취합한 고유 아이디 및 위치 정보를 저장할 수도 있을 것이다.

BMS(11) 및 배터리(12)를 포함하는 배터리 시스템(10)은 도 4 내지 도 7(b)에서 설명한 배터리 시스템(10a~10d)이 사용될 수 있으므로, 여기서는 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이, 본 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)에 의하면, 복수의 배터리 트레이들 중에서 이상이 발생한 것으로 판별된 배터리 트레이가 랙 랙 내에 어디에 있는지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 이로 인하여 본 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 이상이 발생한 배터리 트레이를 교체하거나 수리하는 등의 관리가 용이하게 된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 시스템(10e)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10e)은 복수의 서브 배터리 시스템(200-1~200-m), 시스템 BMS(240), 통합 보호회로(250)를 포함한다.

복수의 서브 배터리 시스템(200-1~200-m)은 에너지 저장 시스템(1)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 구비되는 개수가 결정될 수 있을 것이다. 각각의 서브 배터리 시스템(200-1~200-m)의 동작은 도 4 내지 도 7에서 설명한 배터리 시스템(10a~10d)의 동작과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

시스템 BMS(240)는 각각의 서브 배터리 시스템(200-1~200-m)에 포함된 시스템 관리부(140-1~140-m)로부터 각종 데이터를 수신하며, 수신한 데이터에 기초하여 통합 보호회로(250)를 제어한다. 또한 시스템 BMS(240)는 수신한 데이터들을 다시 통합 제어기(15)로 전송할 수도 있으며, 통합 제어기(27)로부터 서브 배터리 시스템(200-1~200-m)를 제어하기 위한 명령을 수신할 수도 있을 것이다.

통합 보호회로(250)는 제2 전류 센서(251), 제2 전압 센서(252), 제3 릴레이(253), 제4 릴레이(254), 제3 퓨즈(255), 제4 퓨즈(256)를 포함할 수 있다. 상기 통합 보호회로(250)에 포함된 각 구성의 동작은 도 3에 도시된 랙 보호회로(150)의 동작과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시 예에 있어서, 시스템 BMS(240)는 복수의 시스템 관리부(140-1~140-m)로부터 트레이(110)의 고유 아이디와 이에 대응되는 위치 정보로 이루어진 데이터 세트들을 수신한다. 또한 본 실시 예의 경우, 각각의 시스템 관리부(140-1~140-m)는 자신의 물리적 위치를 나타내는 랙 위치 정보를 상기 데이터 세트에 추가하여 시스템 BMS(240)에 전송할 수 있다.

종래에는, 배터리 시스템(10e)은 복수의 서브 배터리 시스템(200-1~200-n)을 구비할 수 있으며, 각각의 서브 배터리 시스템(200-1~200-n)에 포함된 랙(120)에는 복수의 트레이(110-1~110-n)가 설치될 수 있다. 이들 트레이(110-1~110-n) 중 어느 하나의 트레이(110)에 이상이 발생하였을 경우, 이상이 발생한 트레이(110)를 발견하는 것이 용이하지 않았다. 왜냐하면, 종래에는 이상이 발생한 트레이(110)의 물리적인 위치를 시스템 관리부(140)에서 파악할 수 있는 수단이나 방법이 마련되지 않았기 때문이다.

상기와 같이, 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10e)에 의하면, 위치 정보 및 랙 위치 정보에 의하여 이상이 발생한 것으로 판별된 트레이(110)가 복수의 서브 배터리 시스템(200-1~200-m)들 중 어느 배터리 시스템(200)에 위치하며, 또한 특정 배터리 시스템(200)의 랙(120) 내 어디에 있는지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 이로 인하여 본 실시 예에 따른 배터리 시스템(10e)은 이상이 발생한 트레이(110)를 교체하거나 수리하는 등의 관리가 용이하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 에너지 저장 시스템 2 발전 시스템
3 계통 4 부하
10 배터리 시스템 20 전력 변환 시스템
21 전력 변환부 22 DC 링크부
23 인버터 24 컨버터
25 제1 스위치 26 제2 스위치
110 트레이 111 배터리
112 배터리 관리부 113 제1 삽입구
114 지지부재 115 제1 출력구
116 제2 출력구 120 랙
130 위치 정보 보드 140 시스템 관리부
141 단자부 142 제2 삽입구
150 랙 보호회로

Claims

복수의 배터리 트레이 장착 위치들을 가지며, 각 배터리 트레이 장착 위치는 위치 정보와 연관되는 랙;
상기 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나의 배터리 트레이 장착 위치에 장착되며 고유 아이디를 갖는 배터리 트레이; 및
상기 배터리 트레이와 전기적으로 연결되며, 상기 위치 정보와 고유 아이디를 수신하여 저장하는 시스템 관리부;를 포함하며,
상기 시스템 관리부는 상기 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 상기 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 트레이 장착 위치에 각각 대응하는 복수의 위치 정보 보드들을 더 포함하며,
각 위치 정보 보드는 해당 배터리 트레이 장착 위치의 위치 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제2항에 있어서,
하나 이상의 다른 배터리 트레이들을 더 포함하고,
상기 배터리 트레이 및 상기 다른 배터리 트레이들은 상기 복수의 위치 정보 보드들에 개별적 및 전기적으로 연결되며,
상기 다른 배터리 트레이들 각각은 고유 아이디를 갖는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 시스템 관리부는 상기 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 배터리 트레이와 상기 시스템 관리부 사이에 각각 연결되는 분리된 데이터 라인들을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제4항에 있어서,
상기 배터리 트레이들 각각은 해당 위치 정보 보드로부터 위치 정보를 수신하고, 상기 고유 아이디 및 상기 수신한 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 시스템 관리부는 상기 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 위치 정보 보드와 상기 시스템 관리부 사이에 각각 연결되는 분리된 데이터 라인들을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 위치 정보 보드들 각각은 해당 배터리 트레이로부터 고유 아이디를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 상기 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 시스템 관리부는 상기 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 배터리 트레이들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 하나의 데이터 라인들을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 어느 하나의 배터리 트레이는 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 배터리 트레이들은 제1 그룹 및 제2 그룹으로 분류되고,
상기 시스템 관리부는 제1 그룹의 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 제1 그룹의 배터리 트레이들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 제1 데이터 라인을 통하여 수신하고,
제2 그룹의 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 제2 그룹의 배터리 트레이들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 제2 데이터 라인을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제1 그룹의 어느 하나의 배터리 트레이는 상기 제1 그룹의 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하며,
상기 제2 그룹의 어느 하나의 배터리 트레이는 상기 제2 그룹의 다른 배터리 트레이들 각각으로부터 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 시스템 관리부는 상기 배터리 트레이들 각각에 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 하나의 데이터 라인들을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제12항에 있어서,
상기 어느 하나의 위치 정보 보드는 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 수신한 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제3항에 있어서,
상기 위치 정보 보드들은 제1 그룹 및 제2 그룹으로 분류되고,
상기 시스템 관리부는 상기 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 제1 그룹의 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 제1 데이터 라인을 통하여 수신하고,
상기 배터리 트레이들 각각의 대응하는 고유 아이디 및 위치 정보를, 상기 제2 그룹의 위치 정보 보드들 중 어느 하나와 상기 시스템 관리부 사이에 연결되는 제2 데이터 라인을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제1 그룹의 어느 하나의 위치 정보 보드는 상기 제1 그룹의 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하며,
상기 제2 그룹의 어느 하나의 위치 정보 보드는 상기 제2 그룹의 다른 위치 정보 보드들 각각으로부터 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 수신하고, 상기 수신한 고유 아이디 및 위치 정보를 상기 시스템 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
발전 시스템 및 계통과 연결되는 전력 변환 시스템; 및
상기 전력 변환 시스템과 연결되는 제1항에 따른 배터리 시스템;을 포함하며,
상기 전력 변환 시스템은 통합 제어기를 포함하며 상기 배터리 시스템, 상기 발전 시스템, 또는 상기 계통으로부터의 전력을 부하로 공급하며,
상기 통합 제어기는 상기 시스템 관리부로부터 상기 위치 정보 및 고유 아이디를 수신하며 상기 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 상기 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
복수의 배터리 트레이 장착 위치를 갖는 랙을 포함하는 배터리 시스템의 제어방법으로서,
상기 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나에 장착된 배터리 트레이의 위치 정보를 판단하는 단계;
상기 배터리 트레이에 저장된 고유 아이디 및 상기 위치 정보를 포함하는 데이터를 시스템 관리부로 전송하는 단계;
상기 시스템 관리부에서 상기 위치 정보 및 고유 아이디를 저장하는 단계; 및
상기 시스템 관리부에 저장된 상기 위치 정보 및 고유 아이디에 기초하여 상기 복수의 배터리 트레이 장착 위치들 중 상기 배터리 트레이가 위치한 배터리 트레이 장착 위치를 검출하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 위치 정보를 판단하는 단계는 상기 배터리 트레이 장착 위치들과 연관된 위치 정보 보드로부터 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 배터리 트레이는 배터리를 포함하며,
상기 제어방법은,
상기 배터리를 모니터링하는 단계;
상기 시스템 관리부로 상기 배터리의 모니터링 결과를 전송하는 단계;
상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 배터리에 결함이 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 결함이 있다고 판단된 배터리 트레이의 배터리 트레이 장착 위치를 판단하기 위하여 상기 데이터로부터 상기 배터리 트레이의 위치 정보 및 고유 아이디를 추출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템의 제어방법.
배터리 관리부; 및
상기 배터리 관리부에 전기적으로 연결되는 복수의 서브 배터리 시스템;을 포함하고,
상기 복수의 서브 배터리 시스템 각각은,
복수의 배터리 트레이 장착 위치들을 가지며, 각 배터리 트레이 장착 위치는 위치 정보와 연관되는 랙;
상기 배터리 트레이 장착 위치들 중 어느 하나의 배터리 트레이 장착 위치에 장착되며 고유 아이디를 갖는 배터리 트레이; 및
상기 배터리 트레이와 전기적으로 연결되며, 상기 위치 정보와 고유 아이디를 수신하여 저장하는 시스템 관리부;를 포함하며,
상기 배터리 관리부는 상기 서브 배터리 시스템들로부터 데이터 세트들을 각각 수신하도록 구성되고, 상기 데이터 세트들 각각은 상기 서브 배터리 시스템들 중 해당 서브 배터리 시스템의 상기 고유 아이디 및 위치 정보를 포함하며,
상기 배터리 관리부 및 상기 시스템 관리부 중 적어도 어느 하나는 상기 고유 아이디 및 위치 정보에 따라서 상기 배터리 트레이의 대응하는 배터리 트레이 장착 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
제20항에 있어서,
상기 데이터 세트들 각각은 상기 서브 배터리 시스템들 중 해당 랙의 위치를 나타내는 랙 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.