KR101473324B1 - Apparatus for managing battery, method for balancing battery cells, and energy storage system - Google Patents

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KR101473324B1 KR1020120088954A KR20120088954A KR101473324B1 KR 101473324 B1 KR101473324 B1 KR 101473324B1 KR 1020120088954 A KR1020120088954 A KR 1020120088954A KR 20120088954 A KR20120088954 A KR 20120088954A KR 101473324 B1 KR101473324 B1 KR 101473324B1
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Abstract

셀 전압을 밸런싱하는 전력 저장 시스템 및 셀 전압을 밸런싱하는 방법이 개시된다. 상기 시스템 및 방법은 상기 배터리 셀들을 밸런싱하도록 상기 밸런싱 저항들이 배터리 셀들에 선택적으로 연결되는 시간을 결정하기 위해, 밸런싱 저항들의 온도를 이용한다.A power storage system for balancing cell voltages and a method for balancing cell voltages are disclosed. The system and method utilize the temperature of the balancing resistors to determine the time at which the balancing resistors are selectively coupled to the battery cells to balance the battery cells.

Description

배터리 관리 장치, 배터리 셀 밸런싱 방법, 및 전력 저장 시스템{Apparatus for managing battery, method for balancing battery cells, and energy storage system}[0001] The present invention relates to a battery management apparatus, a battery cell balancing method, and a power storage system,

본 발명의 실시예들은 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 및 전력 저장 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a battery management device, a battery management method, and a power storage system.

배터리 시스템의 이용 분야가 넓어지면서, 대용량 배터리에 대한 관심이 높아지고 있다. 대용량 배터리는 출력 전류의 크기 및 출력 전압 레벨이 높아짐으로 인해, 높은 장치 신뢰성이 요구되고, 고전류로 인한 발열을 방지하는 것이 요구된다. 또한 높은 전력 저장 용량을 제공하기 위해, 다수의 배터리 셀들이 이용되기 때문에, 고성능의 셀 밸런싱이 요구된다.As the field of use of the battery system becomes wider, interest in a large capacity battery is increasing. Large capacity batteries require high device reliability due to the high output current magnitude and output voltage level, and are required to prevent heat from high currents. Also, since a large number of battery cells are used to provide a high power storage capacity, high performance cell balancing is required.

한편, 환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신 재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 전력 저장 시스템은 이러한 신 재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.On the other hand, due to environmental degradation and resource depletion, there is a growing interest in a system capable of storing electric power and efficiently utilizing stored electric power. At the same time, interest in renewable energy that does not cause pollution during the development process is increasing. The power storage system is a system that links these renewable energy, the battery that stores the power, and the existing system power, and many research and development are being carried out in accordance with today's environment change.

한국 공개특허공보 제10-2008-0013136호 (2008.02.13)Korean Patent Publication No. 10-2008-0013136 (Feb. 13, 2008)

본 발명의 실시예들은, 셀 밸런싱 저항들의 파괴를 방지하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are intended to prevent destruction of cell balancing resistors.

본 발명의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 전력 저장 시스템에 있어서,According to an aspect of an embodiment of the present invention, in a power storage system,

상기 전력 저장 시스템은 발전 시스템, 계통, 및 로드 중 적어도 하나에 연결되도록 구성되고, 상기 전력 저장 시스템은,Wherein the power storage system is configured to be coupled to at least one of a power generation system, a grid, and a load,

상기 계통 및 상기 발전 시스템 중 적어도 하나로부터 수신된 전력을 저장하고, 상기 계통 및 상기 로드 중 적어도 하나로 전력을 제공하도록 구성된 배터리 시스템을 포함하고, A battery system configured to store power received from at least one of the system and the power generation system and to provide power to at least one of the system and the load,

상기 배터리 시스템은,The battery system includes:

복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 선택적으로 연결되도록 각각 구성된 복수의 셀 밸런싱 저항들; 및A plurality of cell balancing resistors each configured to be selectively connected to at least one of the plurality of battery cells; And

상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도에 따라 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간을 결정하도록 구성된 셀 밸런싱 제어부를 포함하는, 전력 저장 시스템이 제공된다.And a cell balancing controller configured to determine a time at which the plurality of cell balancing resistors are coupled to the plurality of battery cells according to a temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors.

상기 배터리 시스템은 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부를 더 포함한다.The battery system further includes a temperature measuring unit configured to measure a temperature of the plurality of cell balancing resistors.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀 밸런싱 제어부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제1 기준 온도보다 작은 경우, 제1 시간 구간동안 상기 복수의 배터리 셀들에 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 연결하고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 상기 제1 기준 온도보다 큰 경우, 제2 시간 구간동안 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하도록 구성되고, 상기 제1 시간 구간은 상기 제2 구간보다 클 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is less than a first reference temperature, Balancing resistors and connecting the plurality of cell balancing resistors to the plurality of battery cells during a second time interval if the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than the first reference temperature , The first time interval may be greater than the second interval.

상기 셀 밸런싱 제어부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 제2 기준 온도보다 큰 경우, 상기 복수의 배터리 셀들로부터 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 분리할 수 있다.The cell balancing controller may isolate the plurality of cell balancing resistors from the plurality of battery cells when the temperature of the plurality of cell balancing resistors is greater than a second reference temperature.

상기 셀 밸런싱 제어부는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 제1 기준값보다 크거나 같고, 제2 기준값보다 작거나 같은 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 함수에 의해 결정되는 듀티비동안 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하도록 구성되고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 상기 제1 기준값보다 작거나 같은 경우, 상기 듀티비는 제1값을 갖고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 상기 제2 기준값보다 크거나 같은 경우 상기 듀티비는 제2값을 갖고, 상기 제2값은 상기 제1값보다 작을 수 있다.Wherein the cell balancing controller is configured to control the cell balancing resistors so that the duty ratio of the cell balancing resistors is higher than the first reference value, Wherein the duty ratio is configured to connect a plurality of cell balancing resistors to the plurality of battery cells, and when the temperature of the plurality of cell balancing resistors is less than or equal to the first reference value, If the temperature of the balancing resistors is greater than or equal to the second reference value, the duty ratio may have a second value, and the second value may be less than the first value.

상기 함수는 선형 함수일 수 있다.The function may be a linear function.

상기 온도 측정부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하도록 구성되고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 평균일 수 있다.The temperature measuring unit is configured to measure the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors and the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors may be an average of the temperatures of the at least two cell balancing resistors.

다른 실시예로서, 상기 온도 측정부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하도록 구성되고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도들의 최대값일 수 있다.In another embodiment, the temperature measuring unit is configured to measure the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors, and the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is greater than a maximum of the temperatures of the at least two cell balancing resistors Lt; / RTI >

또 다른 실시예로서, 상기 온도 측정부는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 각각의 온도를 측정하도록 구성되고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 셀 밸런싱 저항들의 온도의 최대값 또는 평균일 수 있다.In another embodiment, the temperature measuring unit is configured to measure the temperature of each of the plurality of cell balancing resistors, and the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is a maximum value or average temperature of the cell balancing resistors .

상기 배터리 시스템은, 상기 발전 시스템 및 상기 계통 중 적어도 하나로부터의 전력을 상기 배터리 시스템을 위해 변환하고, 상기 배터리 시스템으로부터의 전력을 상기 계통 또는 상기 로드를 위해 변환하도록 구성된 전력 변환 시스템을 더 포함할 수 있다.The battery system further includes a power conversion system configured to convert power from at least one of the power generation system and the system for the battery system and to convert power from the battery system for the system or the load .

본 발명의 일 실시예의 다른 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀들에 복수의 셀 밸런싱 저항들을 선택적으로 연결하는 단계; 및 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도에 따라 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간을 조절하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법이 제공된다.According to another aspect of an embodiment of the present invention, there is provided a battery charging method comprising: selectively connecting a plurality of cell balancing resistors to a plurality of battery cells; And adjusting a time at which the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells according to a temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors.

상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.And measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors.

상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제1 온도 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간은 제1값을 갖도록 결정되고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제2 기준 온도보다 큰 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간은 제2값을 갖도록 결정되고, 상기 제2값은 상기 제1값보다 작을 수 있다.When the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is less than a first temperature reference value, the time at which the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells is determined to have a first value, When the temperature of at least one of the balancing resistors is greater than a second reference temperature, the time at which the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells is determined to have a second value, Lt; / RTI >

상기 복수의 셀 밸런싱 저항들은, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 상기 제2 기준 온도보다 큰 경우, 상기 복수의 배터리 셀들로부터 분리될 수 있다.The plurality of cell balancing resistors may be separated from the plurality of battery cells when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than the second reference temperature.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간은 듀티비에 의해 결정되고, 상기 듀티비는, 상기 적어도 하나의 셀 밸런싱 저항의 온도가 제1 기준값보다 크거나 같고 제2 기준값보다 작거나 같은 경우, 상기 적어도 하나의 셀 밸런싱 저항의 온도의 함수에 의해 결정되는 값을 갖도록 결정될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the time that the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells is determined by the duty ratio, and the duty ratio is set such that the temperature of the at least one cell balancing resistor A value that is determined by a function of the temperature of the at least one cell balancing resistor when the difference is greater than or equal to the reference value and less than or equal to the second reference value.

상기 함수는 선형 함수일 수 있다.The function may be a linear function.

상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 평균일 수 있다.Wherein measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises measuring the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors, wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises at least two cells May be the average of the temperatures of the balancing resistors.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는, 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도들의 최대값일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises the step of measuring the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors, The measured temperature of the at least two cell balancing resistors may be a maximum of the temperatures of the at least two cell balancing resistors.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항의 온도를 측정하는 단계는, 각각의 복수의 셀 저항들의 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 최대값 또는 평균일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises measuring the temperature of each of the plurality of cell resistors, wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors May be the maximum or average temperature of the plurality of cell balancing resistors.

상기 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법은, 상기 발전 시스템 및 상기 계통 중 적어도 하나로부터의 전력을 상기 배터리 시스템을 위해 변환하는 단계; 및 상기 배터리 시스템으로부터의 전력을 상기 계통 또는 상기 로드를 위해 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of balancing the battery cell voltage includes converting power from at least one of the power generation system and the system for the battery system; And converting power from the battery system for the system or the load.

본 발명의 실시예들에 따르면, 셀 밸런싱 저항들의 파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to prevent destruction of the cell balancing resistors.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(20)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(battery rack, 100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제k 배터리 트레이(110-k) 및 제k 트레이 BMS(120-k)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제k 배터리 트레이(110-k) 및 제k 트레이 BMS(120-k)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어신호(BCON)의 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도에 따른 셀 밸런싱 펄스의 듀티비를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀밸런싱 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a diagram showing a configuration of a power storage system 1 according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a configuration of a battery system 20 according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration of a battery rack 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a structure of a k-th battery tray 110-k and a k-th tray BMS 120-k according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a structure of a k-th battery tray 110-k and a k-th tray BMS 120-k according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a waveform of a balancing control signal BCON according to an embodiment of the present invention.
7 shows the duty ratio of the cell balancing pulse according to the temperature according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a battery cell balancing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명의 실시예들은 셀 밸런싱 전류로 인해 셀 밸런싱 저항이 파괴되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 실시예들은 배터리 시스템이 높은 충전 전류 및 전압에서도 안정적인 셀 밸런싱을 수행하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are intended to prevent cell balancing resistance from being destroyed due to cell balancing current. Embodiments of the present invention are also intended for a battery system to perform stable cell balancing even at high charging currents and voltages.

본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법은 다양한 배터리 시스템에서 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법은 전력 저장 시스템, 전기 자동차 등 과 같이 고전압, 고출력을 제공하는 다양한 시스템에 이용될 수 있다. 본 명세서에서는 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법이 전력 저장 시스템(1)에 이용되는 실시예를 중심으로 설명한다.The battery management apparatus and the battery management method according to embodiments of the present invention can be used in various battery systems. For example, the battery management apparatus and the battery management method according to embodiments of the present invention can be used in various systems such as an electric power storage system, an electric vehicle, and the like, which provide high voltage and high output. The battery management apparatus and the battery management method according to embodiments of the present invention will be described with reference to an embodiment in which the power management system 1 is used.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a configuration of a power storage system 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2), 계통(3)과 연계하여 부하(4)에 전력을 공급한다.Referring to FIG. 1, the power storage system 1 according to the present embodiment supplies power to the load 4 in conjunction with the power generation system 2, the system 3, and the like.

발전 시스템(2)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 발전 시스템(2)은 생산한 전력을 전력 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, 신 재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 태양 광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 각 가정이나 공장에 분산된 전력 저장 시스템(1)에 적용될 수 있다. 발전 시스템(2)은 다수의 발전 모듈을 병렬로 구비하고 발전 모듈 별로 전력을 생산함으로써 대용량 전력 시스템을 구성할 수 있다.The power generation system 2 is a system for generating power using an energy source. The power generation system (2) supplies the produced power to the power storage system (1). The power generation system 2 may be a solar power generation system, a wind power generation system, a tidal power generation system, or the like. However, this is illustrative and the power generation system 2 is not limited to the above-mentioned kind. And power generation systems that generate electricity using renewable energy, such as solar heat and geothermal power. For example, a solar cell that generates electric energy using solar light can be easily installed in each home or factory, and can be applied to a power storage system 1 dispersed in each home or factory. The power generation system 2 includes a plurality of power generation modules in parallel and generates power for each power generation module, thereby constituting a large-capacity power system.

계통(3)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(3)은 정상 상태인 경우, 전력 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하여 부하(4) 및/또는 배터리 시스템(20)에 전력이 공급되도록 하고, 전력 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상 상태인 경우, 계통(3)으로부터 전력 저장 시스템(1)으로의 전력 공급은 중단되고, 전력 저장 시스템(1)으로부터 계통(3)으로의 전력 공급 또한 중단된다.The system 3 includes a power plant, a substation, a transmission line, and the like. The system 3 is configured to supply power to the power storage system 1 to allow power to be supplied to the load 4 and / or the battery system 20 and to provide power from the power storage system 1, Receive. When the system 3 is in an abnormal state, the power supply from the system 3 to the power storage system 1 is stopped and the power supply from the power storage system 1 to the system 3 is also stopped.

부하(4)는 발전 시스템(2)에서 생산된 전력, 배터리 시스템(20)에 저장된 전력, 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 가정이나 공장 등이 부하(4)의 일 예일 수 있다.The load 4 consumes the power produced in the power generation system 2, the power stored in the battery system 20, or the power supplied from the system 3. A home or a factory may be an example of the load 4.

전력 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 배터리 시스템(20)에 저장하고, 생산한 전력을 계통(3)으로 공급할 수 있다. 전력 저장 시스템(1)은 배터리 시스템(20)에 저장된 전력을 계통(3)으로 공급하거나, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리 시스템(20)에 저장할 수도 있다. 또한 전력 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 전력 저장 시스템(1)은 계통(3)이 정상인 상태에서도 발전 시스템(2)이 생산한 전력이나 배터리 시스템(20)에 저장되어 있는 전력을 부하(4)로 공급할 수 있다.The power storage system 1 can store the power generated by the power generation system 2 in the battery system 20 and supply the generated power to the system 3. [ The power storage system 1 may supply the power stored in the battery system 20 to the system 3 or may store the power supplied from the system 3 in the battery system 20. Also, the power storage system 1 can supply power to the load 4 by performing an uninterruptible power supply (UPS) operation when the system 3 is in an abnormal state, for example, when a power failure occurs. The power storage system 1 can supply the power generated by the power generation system 2 or the power stored in the battery system 20 to the load 4 even when the system 3 is in a normal state.

전력 저장 시스템(1)은 전력 변환을 제어하는 전력 변환 시스템(power conversion system)(10), 배터리 시스템(20), 제1 스위치(30) 및 제2 스위치(40) 등을 포함한다.The power storage system 1 includes a power conversion system 10 for controlling power conversion, a battery system 20, a first switch 30 and a second switch 40, and the like.

전력 변환 시스템(10)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 시스템(20)의 전력을 요구되는 스펙으로 변환하여 필요한 곳에 공급한다. 전력 변환 시스템(10)는 전력 변환부(11), DC 링크부(12), 인버터(13), 컨버터(14), 통합 제어기(15)를 포함한다.The power conversion system 10 converts the power of the power generation system 2, the system 3, and the battery system 20 into the required specifications and supplies them to the required places. The power conversion system 10 includes a power conversion unit 11, a DC link unit 12, an inverter 13, a converter 14, and an integrated controller 15.

전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)과 DC 링크부(12) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 DC 링크부(12)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다.The power conversion unit 11 is a power conversion device connected between the power generation system 2 and the DC link unit 12. The power conversion unit 11 transfers the power generated by the power generation system 2 to the DC link unit 12, and converts the output voltage to a DC link voltage at this time.

전력 변환부(11)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(11)는 DC/DC 컨버터일 수 있다. 발전 시스템(2)이 생산하는 전력이 교류인 경우, 전력 변환부(11)는 교류를 직류로 변환하기 위한 정류회로일 수 있다. 특히 발전 시스템(2)이 태양광 발전 시스템인 경우, 전력 변환부(11)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(11)는 발전 시스템(2)에서 생산되는 전력이 없을 때에는 동작을 중지하여 컨버터 등에서 소비되는 전력을 최소화시킬 수도 있다.The power conversion section 11 may be constituted by a power conversion circuit such as a converter or a rectifying circuit depending on the type of the power generation system 2. When the power generated by the power generation system 2 is DC, the power conversion unit 11 may be a DC / DC converter. When the electric power generated by the power generation system 2 is AC, the power conversion unit 11 may be a rectification circuit for converting AC to DC. In particular, when the power generation system 2 is a photovoltaic power generation system, the power conversion unit 11 calculates a maximum power point trace (maximum) so as to maximize the power generated by the power generation system 2 in accordance with a change in the solar radiation amount, power point tracking < RTI ID = 0.0 > control. < / RTI > The power conversion unit 11 may stop operation when power is not generated in the power generation system 2 to minimize the power consumed by the converter or the like.

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(14) 및 인버터(13)의 정상 동작을 위하여 안정될 필요가 있다. DC 링크부(12)는 전력 변환부(11)와 인버터(13) 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다. DC 링크부(12)로서, 예를 들어 대용량 커패시터 등을 사용할 수 있다.The DC link voltage may become unstable due to the instantaneous voltage drop in the power generation system 2 or the system 3 and the peak load generation in the load 4. [ However, the DC link voltage needs to be stabilized for the normal operation of the converter 14 and the inverter 13. The DC link unit 12 is connected between the power conversion unit 11 and the inverter 13 to maintain a constant DC link voltage. As the DC link portion 12, for example, a large-capacity capacitor or the like can be used.

인버터(13)는 DC 링크부(12)와 제1 스위치(30) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 인버터(13)는 방전 모드에서 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)으로부터 출력된 직류 링크 전압을 계통(3)의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터를 포함할 수 있다. 또한 인버터(13)는 충전 모드에서 계통(3)의 전력을 배터리 시스템(20)에 저장하기 위하여 계통(3)의 교류 전압을 정류하고 직류 링크 전압으로 변환하여 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다. 즉 인버터(13)는 입력 및 출력의 방향이 변할 수 있는 양방향 인버터일 수 있다.The inverter 13 is a power conversion device connected between the DC link portion 12 and the first switch 30. The inverter 13 may include an inverter that converts the DC link voltage output from the power generation system 2 and / or the battery system 20 in the discharge mode to an AC voltage of the system 3 and outputs the AC voltage. The inverter 13 may also include a rectifying circuit for rectifying and converting the AC voltage of the system 3 to a DC link voltage to store the power of the system 3 in the charging mode in the battery system 20 . In other words, the inverter 13 may be a bidirectional inverter whose input and output directions can be changed.

인버터(13)는 계통(3)으로 출력되는 교류 전압에서 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한 인버터(13)는 무효 전력의 발생을 억제하기 위하여 인버터(13)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(3)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL) 회로를 포함할 수 있다. 그 밖에, 인버터(13)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도 현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다. 인버터(13)는 사용되지 않을 때, 전력 소비를 최소화 하기 위하여 동작을 중지시킬 수도 있다.The inverter 13 may include a filter for removing harmonics from the AC voltage output to the system 3. [ The inverter 13 may also include a phase locked loop (PLL) circuit for synchronizing the phase of the AC voltage output from the inverter 13 with the phase of the AC voltage of the system 3 to suppress the generation of reactive power have. In addition, the inverter 13 can perform functions such as limiting the voltage fluctuation range, improving the power factor, removing the DC component, protecting the transient phenomena, and the like. When the inverter 13 is not in use, it may stop operation to minimize power consumption.

컨버터(14)는 DC 링크부(12)와 배터리 시스템(20) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 컨버터(14)는 방전 모드에서 배터리 시스템(20)에 저장된 전력을 인버터(13)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 링크 전압으로 DC-DC 변환하여 출력하는 컨버터를 포함한다. 또한 컨버터(14)는 충전 모드에서 전력 변환부(11)에서 출력되는 전력이나 인버터(13)에서 출력되는 전력의 전압을 배터리 시스템(20)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환하는 컨버터를 포함한다. 즉, 컨버터(14)는 입력 및 출력의 방향이 변할 수 있는 양방향 컨버터일 수 있다. 컨버터(14)는 배터리 시스템(20)의 충전 또는 방전이 필요 없는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화 할 수도 있다.The converter 14 is a power conversion device connected between the DC link portion 12 and the battery system 20. The converter 14 includes a converter for DC-DC converting the power stored in the battery system 20 in the discharge mode to a voltage level required by the inverter 13, that is, a DC link voltage. The converter 14 converts the voltage output from the power converter 11 and the voltage of the power output from the inverter 13 into a voltage level required by the battery system 20, Lt; / RTI > That is, the converter 14 may be a bidirectional converter that can change the direction of input and output. The converter 14 may stop operation if charging or discharging of the battery system 20 is not required, thereby minimizing power consumption.

통합 제어기(15)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 시스템(20) 및 부하(4)의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환부(11), 인버터(13), 컨버터(14), 배터리 시스템(20), 제1 스위치(30), 제2 스위치(40)의 동작을 제어한다. 통합 제어기(15)는 계통(3)에 정전이 발생하였는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력이 생산되는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력을 생산하는 경우 그 생산량, 배터리 시스템(20)의 충전 상태, 부하(4)의 소비 전력량, 시간 등을 모니터링 할 수 있다. 또한 통합 제어기(15)는 계통(3)에 정전이 발생하는 등, 부하(4)로 공급할 전력이 충분하지 않은 경우에는 부하(4) 내에 포함된 전력 사용 기기들에 대하여 우선 순위를 정하고, 우선 순위가 높은 전력 사용 기기로 전력을 공급하도록 부하(4)를 제어할 수도 있을 것이다.The integrated controller 15 monitors the states of the power generation system 2, the system 3, the battery system 20 and the load 4 and controls the power conversion unit 11, the inverter 13, The first switch 30, the second switch 40, the battery system 20, the first switch 30, and the second switch 40. The integrated controller 15 determines whether a power failure has occurred in the system 3, whether power is generated in the power generation system 2, the amount of power produced in the power generation system 2, The amount of power consumed by the load 4, the time, and the like can be monitored. When the power to be supplied to the load 4 is not sufficient, for example, a power failure occurs in the system 3, the integrated controller 15 sets the priority order of the power consuming devices included in the load 4, The load 4 may be controlled so as to supply electric power to the power-consuming device having a higher rank.

제1 스위치(30) 및 제2 스위치(40)는 인버터(13)와 계통(3) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어기(15)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(2)과 계통(3) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1 스위치(30)와 제2 스위치(40)는 발전 시스템(2), 계통(3) 및 배터리 시스템(20)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다.The first switch 30 and the second switch 40 are connected in series between the inverter 13 and the system 3 and perform an on / off operation under the control of the integrated controller 15 to control the power generation system 2 ) And the system (3). The first switch 30 and the second switch 40 can be turned on / off depending on the states of the power generation system 2, the system 3, and the battery system 20.

구체적으로, 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)의 전력을 부하(4)로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 배터리 시스템(20)에 공급하는 경우, 제1 스위치(30)를 on 상태로 한다. 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)의 전력을 계통(3)으로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 부하(4) 및/또는 배터리 시스템(20)에 공급하는 경우에는 제2 스위치(40)를 on 상태로 한다.Specifically, when the power of the power generation system 2 and / or the battery system 20 is supplied to the load 4 or when the power of the system 3 is supplied to the battery system 20, the first switch 30 Is turned on. When the power of the power generation system 2 and / or the battery system 20 is supplied to the system 3 or the power of the system 3 is supplied to the load 4 and / or the battery system 20, 2 switch 40 is turned on.

한편, 계통(3)에서 정전이 발생한 경우에는, 제2 스위치(40)를 off 상태로 하고 제1 스위치(30)를 on 상태로 한다. 즉, 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)으로부터의 전력을 부하(4)에 공급하는 동시에, 부하(4)로 공급되는 전력이 계통(3) 측으로 흐르는 것을 방지한다. 이로 인하여 전력 저장 시스템(1)의 단독 운전을 방지하여 계통(3)의 전력선 등에서 작업하는 인부가 전력 저장 시스템(1)으로부터의 전력에 의하여 감전되는 등의 사고를 방지할 수 있게 한다.On the other hand, when a power failure occurs in the system 3, the second switch 40 is turned off and the first switch 30 is turned on. That is, power from the power generation system 2 and / or the battery system 20 is supplied to the load 4, and power supplied to the load 4 is prevented from flowing to the system 3 side. This prevents the power storage system 1 from operating alone and prevents an accident such as electric shock due to electric power from the power storage system 1, which is caused by working on the power line of the system 3 or the like.

제1 스위치(30) 및 제2 스위치(40)로는 큰 전류에 견딜 수 있는 릴레이(relay) 등의 스위칭 장치가 사용될 수 있다.As the first switch 30 and the second switch 40, a switching device such as a relay capable of withstanding a large current can be used.

배터리 시스템(20)은 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(4) 또는 계통(3)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리 시스템(20)은 전력을 저장하는 부분과 이를 제어하는 부분을 포함할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 배터리 시스템(20)에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.The battery system 20 supplies power stored in the power generation system 2 and / or the grid 3 and stores it in the load 4 or the grid 3. The battery system 20 may include a portion for storing power and a portion for controlling the portion. Hereinafter, the battery system 20 will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(20)의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a configuration of a battery system 20 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 배터리 시스템(20)은 배터리 랙(rack, 100) 및 랙 BMS(battery management system)(200)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the battery system 20 includes a battery rack 100 and a rack BMS (battery management system) 200.

배터리 랙(100)은 외부, 즉 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 저장하고, 저장하고 있는 전력을 부하(4) 및/또는 계통(3)으로 공급한다. 배터리 랙(100)은 복수의 배터리 트레이를 포함할 수 있으며, 도 3을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.The battery rack 100 stores the power supplied from the outside, that is, the power generation system 2 and / or the system 3, and supplies the stored power to the load 4 and / or the system 3. The battery rack 100 may include a plurality of battery trays and will be described in detail with reference to FIG.

랙 BMS(200)는 배터리 랙(100)에 연결되며, 배터리 랙(100)의 충전 및 방전 동작을 제어할 수 있다. 또한 랙 BMS(200)는 과 충전 보호 기능, 과 방전 보호 기능, 과 전류 보호 기능, 과 전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 제어 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해 랙 BMS(200)는 배터리 랙(100)으로 동기 신호(Ss)를 전송하고, 배터리 랙(100) 내에 있는 적어도 하나의 트레이 BMS(120-1 내지 120-n)로부터 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등에 대한 모니터링 데이터(Dm)를 수신한다. 또한 랙 BMS(200)는 수신한 모니터링 데이터(Dm)를 통합 제어기(15)에 인가할 수 있으며, 통합 제어기(15)로부터 배터리 랙(110)의 제어에 관련된 명령을 수신할 수도 있다. The rack BMS 200 is connected to the battery rack 100 and can control charging and discharging operations of the battery rack 100. In addition, the Rack BMS 200 can perform overcharge protection, over discharge protection, overcurrent protection, overvoltage protection, overheat protection, and cell balancing control functions. To this end, the Rack BMS 200 transmits the synchronization signal Ss to the battery rack 100 and receives the voltage of the battery cell from at least one tray BMS 120-1 to 120-n in the battery rack 100, Current, temperature, remaining power, life span, charging status, and the like. The rack BMS 200 may apply the received monitoring data Dm to the integrated controller 15 and receive commands related to the control of the battery rack 110 from the integrated controller 15. [

또한 랙 BMS(200)는 통합 제어기(15)의 제어에 따라 배터리 랙(100)에 전력을 충전하거나, 배터리 랙(100)에 저장된 전력을 방전할 수 있다. 나아가 랙 BMS(200)는 통합 제어기(15)의 제어에 따라 배터리 랙(100)의 충방전 전류를 조절할 수 있다. 충방전 전류는 컨버터(14)를 통해 배터리 랙(100)으로부터 출력되거나, 배터리 랙(100)으로 입력될 수 있다.Also, the rack BMS 200 may charge the battery rack 100 under the control of the integrated controller 15 or may discharge the power stored in the battery rack 100. Furthermore, the rack BMS 200 can control the charging / discharging current of the battery rack 100 under the control of the integrated controller 15. [ The charge / discharge current can be output from the battery rack 100 through the converter 14 or input to the battery rack 100.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(100)의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a configuration of a battery rack 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 배터리 랙(100)은 서브 유닛으로서 직렬 및/또는 병렬로 연결된 적어도 하나의 배터리 트레이, 즉 제1 배터리 트레이 내지 제n 배터리 트레이(110-1 내지 110-n)를 포함할 수 있다. 또한 각각의 배터리 트레이는 그 서브 유닛으로서 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀로는 충전 가능한 다양한 이차 전지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀에 사용되는 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery) 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등 일 수 있다.Referring to Fig. 3, the battery rack 100 may include at least one battery tray connected in series and / or in parallel as a subunit, i.e., a first battery tray to an nth battery tray 110-1 to 110-n have. Each battery tray may also include a plurality of battery cells as its sub-units. As the battery cell, various rechargeable secondary batteries can be used. For example, a secondary battery used in a battery cell may be a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel metal hydride battery (NiMH), a lithium-ion battery lithium polymer A lithium polymer battery, or the like.

배터리 랙(100)은 랙 BMS(200)의 제어에 따라 제1 배터리 트레이(110-1) 내지 제n 배터리 트레이(110-n)의 출력을 조절하고, 양극 출력 단자(R+) 및 음극 출력 단자(R-)를 통하여 전력을 출력한다.The battery rack 100 regulates the outputs of the first battery tray 110-1 to the nth battery tray 110-n under the control of the rack BMS 200 and controls the outputs of the positive output terminal R + (R-).

또한 배터리 랙(100)은 제1 배터리 트레이(110-1) 내지 제n 배터리 트레이(110-n) 각각에 대응하는 제1 트레이 BMS(120-1) 내지 제n 트레이 BMS(120-n)를 포함할 수 있다. 제1 트레이 BMS(120-1) 내지 제n 트레이 BMS(120-n) 각각은 랙 BMS(200)로부터 동기 신호(Ss)를 수신하고, 대응하는 배터리 트레이(110-1 내지 110-n)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 한다. 제1 트레이 BMS(120-1) 내지 제n 트레이 BMS(120-n)의 모니터링 결과는 랙 BMS(200)로 전송될 수 있다.The battery rack 100 further includes a first tray BMS 120-1 to an nth tray BMS 120-n corresponding to the first battery tray 110-1 to the nth battery tray 110- . Each of the first tray BMS 120-1 to the nth tray BMS 120-n receives the synchronization signal Ss from the rack BMS 200 and the synchronization signal Ss of the corresponding battery tray 110-1 to 110- Voltage, current, and temperature. The monitoring results of the first tray BMS 120-1 to the nth tray BMS 120-n may be transmitted to the rack BMS 200.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제k 배터리 트레이(110-k) 및 제k 트레이 BMS(120-k)의 구조를 나타낸 도면이다. 여기서 k는 0보다 크고 n보다 작거나 같은 정수이다. 제k 배터리 트레이(110-k)는 제1 배터리 트레이(110-1) 내지 제n 배터리 트레이(110-n)의 구조를 나타내고, 제k 트레이 BMS(120-k)는 제1 트레이 BMS(120-1) 내지 제n 트레이 BMS(120-n)의 구조를 나타낸다.FIG. 4 is a view showing a structure of a k-th battery tray 110-k and a k-th tray BMS 120-k according to an embodiment of the present invention. Where k is an integer greater than 0 and less than or equal to n. The kth battery tray 110-k represents the structure of the first battery tray 110-1 to the nth battery tray 110-n and the kth tray BMS 120-k represents the structure of the first tray BMS 120 -1) to the n-th tray BMS 120-n.

제k 배터리 트레이(110-k)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 적어도 하나의 배터리 셀들을 포함한다. 적어도 하나의 배터리 셀은 앞서 설명한 바와 같이 충전 가능한 다양한 이차 전지를 이용하여 구현될 수 있다.The k-th battery tray 110-k includes at least one battery cell connected in series or parallel to each other. At least one battery cell may be implemented using various rechargeable secondary batteries as described above.

제k 트레이 BMS(120-k)는 셀 밸런싱부(410), 온도 측정부(420), 아날로그 프론트 엔드(AFE, Analog front end, 430), 셀 밸런싱 제어부(440), 및 MCU(Micro Controller Unit)(450)를 포함한다.The kth tray BMS 120-k includes a cell balancing unit 410, a temperature measuring unit 420, an analog front end (AFE) 430, a cell balancing control unit 440, and an MCU ) ≪ / RTI >

셀 밸런싱부(410)는 제k 배터리 트레이(110-k)에 포함된 배터리 셀들 사이의 전압차를 제거하는 셀 밸런싱 동작을 수행한다. 이를 위해 셀 밸런싱부(410)는 셀 밸런싱 저항을 구비하여, 각각의 셀 양단의 전압을 조절할 수 있다.The cell balancing unit 410 performs a cell balancing operation to remove a voltage difference between battery cells included in the k-th battery tray 110-k. To this end, the cell balancing unit 410 may include a cell balancing resistor to adjust the voltage across each cell.

온도 측정부(420)는 셀 밸런싱부(410)에 구비된 셀 밸런싱 저항의 온도를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 온도 측정부(420)는 셀 밸런싱 저항 중 일부의 온도만 측정할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 온도 측정부(420)는 모든 셀 밸런싱 저항의 온도를 각각 측정할 수 있다.The temperature measuring unit 420 measures the temperature of the cell balancing resistance provided in the cell balancing unit 410. According to an embodiment of the present invention, the temperature measuring unit 420 may measure only a part of the cell balancing resistance. According to another embodiment of the present invention, the temperature measuring unit 420 may measure the temperature of all the cell balancing resistors.

온도 측정부(420)는 셀 밸런싱 저항의 온도를 측정할 수 있는 써미스터(Thermistor) 등을 이용하여 구현될 수 있다.The temperature measuring unit 420 may be implemented using a thermistor or the like capable of measuring the temperature of the cell balancing resistance.

AFE(430)는 제k 배터리 트레이(110-k)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링 한다. 또한, AFE(430)는 측정된 데이터를 아날로그-디지털 변환하여 MCU(450)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 AFE(430)는 온도 측정부(420)에서 측정된 셀 밸런싱 저항의 온도를 모니터링하고, 측정된 온도를 아날로그-디지털 변환하여 MCU(450) 및 셀 밸런싱 제어부(440)로 온도 데이터(TEMP)를 전달할 수 있다.The AFE 430 monitors the voltage, current, temperature, remaining power, life, charge state, etc. of the kth battery tray 110-k. The AFE 430 analog-to-digital converts the measured data and transmits the data to the MCU 450. According to one embodiment of the present invention, the AFE 430 monitors the temperature of the cell balancing resistance measured by the temperature measuring unit 420, analog-digital converts the measured temperature, and outputs the analog signal to the MCU 450 and the cell balancing controller 440 The temperature data TEMP can be transmitted.

셀 밸런싱 제어부(440)는 제k 배터리 트레이(110-k)에 속한 배터리 셀들 사이의 전압차 및 셀 밸런싱부(410)의 셀 밸런싱 저항의 온도에 따라 셀 밸런싱 동작을 제어한다. 예를 들면, 셀 밸런싱 제어부(440)는 온도 데이터(TEMP)에 따라 상기 셀 밸런싱 저항들이 상기 배터리 셀들에 연결되는 시간을 결정할 수 있다.The cell balancing controller 440 controls the cell balancing operation according to the voltage difference between the battery cells belonging to the k-th battery tray 110-k and the temperature of the cell balancing resistance of the cell balancing unit 410. For example, the cell balancing controller 440 may determine the time at which the cell balancing resistors are connected to the battery cells according to the temperature data TEMP.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 셀 밸런싱 제어부(440)는 셀 밸런싱 수행 여부 및 셀 밸런싱의 듀티비를 조절한다. 일 실시예로서, 셀 밸런싱 제어부(440)는 셀 밸런싱 저항의 온도가 제1 기준 온도(T1) 이상인 경우, 셀 밸런싱 사이클의 듀티비를 조절하여, 밸런싱 전류를 감소시킬 수 있다. 예를 들면 셀 밸런싱 저항 온도가 60도씨(°C) 이상이면 셀 밸런싱 사이클의 듀티비 조절을 시작하고, 이 때 온도 1도 상승 시 듀티비를 5%씩 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cell balancing controller 440 adjusts the duty ratio of the cell balancing and the cell balancing. In one embodiment, the cell balancing controller 440 may adjust the duty ratio of the cell balancing cycle to reduce the balancing current when the temperature of the cell balancing resistor is higher than the first reference temperature T1. For example, if the cell balancing resistance temperature is above 60 degrees Celsius (° C), you can start adjusting the duty cycle of the cell balancing cycle, which can reduce the duty ratio by 5% when the temperature rises by one degree.

셀 밸런싱 전류의 크기가 커짐에 따라, 셀 밸런싱 저항에서의 발열량이 증가하여 셀 밸런싱 저항의 온도가 증가한다. 그런데 셀 밸런싱 저항의 온도가 증가하면 셀 밸런싱 저항의 저항 특성이 달라져 셀 밸런싱 제어의 정확성이 떨어지고, 셀 밸런싱 저항이 파괴될 위험이 높아진다. 본 발명의 일 실시예는, 셀 밸런싱 저항의 온도가 높을수록 셀 밸런싱 사이클의 듀티비를 감소시켜, 발열로 인한 셀 밸런싱 저항의 저항 특성 변화를 방지하고 셀 밸런싱 저항의 파괴를 방지하여, 배터리 시스템(20)의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As the magnitude of the cell balancing current increases, the amount of heat generated by the cell balancing resistor increases and the temperature of the cell balancing resistor increases. However, as the temperature of the cell balancing resistance increases, the resistance characteristic of the cell balancing resistance changes, thereby decreasing the accuracy of the cell balancing control and increasing the risk of destroying the cell balancing resistance. In one embodiment of the present invention, the higher the temperature of the cell balancing resistance, the lower the duty ratio of the cell balancing cycle, thereby preventing the change of the resistance characteristic of the cell balancing resistance due to heat generation and the destruction of the cell balancing resistance, There is an effect of improving the reliability of the battery 20.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 셀 밸런싱 제어부(440)는 셀 밸런싱 저항의 온도가 제2 기준 온도(T2) 이상인 경우, 셀 밸런싱을 중단시킬 수 있다. 제2 기준 온도(T2)는 제1 기준 온도(T1)보다 높은 온도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 셀 밸런싱 저항의 온도가 제2 기준 온도(T2) 이상으로 올라가면, 셀 밸런싱을 중단시켜 셀 밸런싱 저항의 파괴를 방지할 수 있다. 예를 들면 셀 밸런싱 저항의 온도가 70 도씨(°C) 이상이면 셀 밸런싱 사이클의 듀티비를 0%로 하여 셀 밸런싱을 중단할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cell balancing control unit 440 may stop the cell balancing when the temperature of the cell balancing resistance is equal to or higher than the second reference temperature T2. The second reference temperature T2 is higher than the first reference temperature T1. According to another embodiment of the present invention, if the temperature of the cell balancing resistor rises above the second reference temperature T2, cell balancing may be interrupted to prevent destruction of the cell balancing resistor. For example, if the temperature of the cell balancing resistor is greater than 70 degrees Celsius (° C), cell balancing can be stopped by setting the duty ratio of the cell balancing cycle to 0%.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 제어부(440)는 제k 배터리 트레이(110-k)의 배터리 셀들 간의 전압 차가 기준 전압 이상인 경우에만 셀 밸런싱을 수행하고, 배터리 셀들 간의 전압 차가 기준 전압 미만이면 셀 밸런싱을 수행하지 않을 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 불필요한 셀 밸런싱을 방지하여 셀 밸런싱으로 인한 발열을 방지하고, 셀 밸런싱 저항의 열화를 방지할 수 있다. 이때 배터리 셀들 간의 전압 차가 기준 전압 이상인지 여부는, 제k 배터리 트레이(110-k)가 만 충전 상태인 경우에 판단될 수 있다.In addition, the cell balancing controller 440 according to an exemplary embodiment of the present invention performs cell balancing only when the voltage difference between the battery cells of the k-th battery tray 110-k is equal to or greater than the reference voltage, , Cell balancing may not be performed. With this configuration, unnecessary cell balancing can be prevented, heat generation due to cell balancing can be prevented, and deterioration of the cell balancing resistance can be prevented. At this time, whether the voltage difference between the battery cells is equal to or higher than the reference voltage can be determined when the k-th battery tray 110-k is fully charged.

셀 밸런싱 제어부(440)는 충방전 전류가 기준 전류 이상인 경우 셀 밸런싱을 종료할 수 있으며, 또한 배터리 셀들 간의 전압 차가 기준 전압 미만인 경우에 셀 밸런싱을 종료할 수 있다.The cell balancing controller 440 may terminate the cell balancing when the charge / discharge current is equal to or greater than the reference current, and terminate the cell balancing when the voltage difference between the battery cells is less than the reference voltage.

또한 셀 밸런싱 제어부(440)는 MCU(450)로부터의 제어신호에 따라 동작할 수 있다.The cell balancing controller 440 may operate according to a control signal from the MCU 450.

MCU(450)는 제k 배터리 트레이(110-k) 및 제k 트레이 BMS(120-k)의 동작을 제어한다. MCU(450)는 AFE(430)의 동작을 제어하고, AFE(430)로부터 모니터링 데이터를 수집한다. 또한 MCU(450)는 동기 신호(Ss)에 따라 다른 배터리 트레이들 및 랙 BMS(200)와 동기화되어 동작하고, 랙 BMS(200)에게 모니터링 데이터(Dmk)를 제공하며, 랙 BMS(200)로부터 제어 신호를 수신한다.The MCU 450 controls the operation of the k-th battery tray 110-k and the k-th tray BMS 120-k. The MCU 450 controls the operation of the AFE 430 and collects monitoring data from the AFE 430. The MCU 450 also operates in synchronization with the other battery trays and the rack BMS 200 according to the synchronization signal Ss and provides the monitoring data Dmk to the rack BMS 200, And receives a control signal.

도 4에서는 셀 밸런싱 제어부(440)를 MCU(450)와 별도의 블록으로 도시하였지만, 다른 예로서 셀 밸런싱 제어부(440)가 MCU(450) 또는 AFE(430)의 일부로 구성되어 일체로 구성되는 것도 가능하다.4, the cell balancing control unit 440 is shown as a separate block from the MCU 450. However, as another example, the cell balancing control unit 440 may be formed as a part of the MCU 450 or the AFE 430 It is possible.

또한, 도면에서는 트레이 BMS(120-k) 내에 MCU(450) 등이 내장되어 제어동작을 수행하지만, 별개의 실시예로 트레이 BMS(120-k) 내에 MCU(450) 등을 구비하지 않고 랙 BMS(200)나 통합 제어기(15)로부터 직접 제어를 받는 실시예도 가능하다. 랙 BMS(200)로부터 직접 제어를 받아 셀 밸런싱을 수행할 경우 복수의 배터리 트레이(110-k) 별로 셀 밸런싱 제어가 가능하며, 통합 제어기(15)로부터 직접 제어를 받아 셀 밸런싱을 수행할 경우 복수의 배터리 랙(100)별로 셀 밸런싱 제어가 가능한 장점이 있다.The MCU 450 and the like are incorporated in the tray BMS 120-k to perform a control operation. However, in a separate embodiment, the tray BMS 120-k does not include the MCU 450, An embodiment in which the control is directly controlled from the control unit 200 or the integrated controller 15 is also possible. The cell balancing control can be performed for each of the plurality of battery trays 110-k when the cell balancing is performed under the direct control from the rack BMS 200. When cell balancing is performed under the direct control from the integrated controller 15, The cell balancing control can be performed for each of the battery racks 100 of FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제k 배터리 트레이(110-k) 및 제k 트레이 BMS(120-k)의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a structure of a k-th battery tray 110-k and a k-th tray BMS 120-k according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 셀 밸런싱부(410)는 셀 밸런싱 저항(R)과 스위칭 소자(SW)는 서로 직렬로 연결되고, 서로 직렬 연결된 셀 밸런싱 저항(R)과 스위칭 소자(SW)의 쌍은 각 배터리 셀에 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. 각 스위칭 소자(SW)가 스위치 온 되었을 때, 셀 밸런싱 저항(R)을 통해 밸런싱 전류가 흐르고, 배터리 셀들 사이의 전압차를 감소시키는 셀 밸런싱 동작이 수행된다. The cell balancing unit R and the switching unit SW are connected in series to each other and the cell balancing unit R and the switching unit SW are connected in series with each other, May be connected in parallel to each battery cell. When each switching element SW is switched on, balancing current flows through the cell balancing resistor R, and a cell balancing operation is performed to reduce the voltage difference between the battery cells.

각 스위칭 소자(SW)는 셀 밸런싱 제어부(440)로부터 제공되는 밸런싱 제어신호(BCON)에 따라 스위치 온 되거나 스위치 오프 될 수 있다. 밸런싱 제어신호(BCON)는 스위칭 소자(SW)를 스위치 온 시키는 셀 밸런싱 펄스를 가질 수 있고, 셀 밸런싱 펄스는 제k 트레이 BMS(120-k)의 동작 사이클 중 셀 밸런싱 구간에 공급될 수 있다.Each switching element SW may be switched on or off according to the balancing control signal BCON provided from the cell balancing controller 440. The balancing control signal BCON may have a cell balancing pulse to switch on the switching element SW and the cell balancing pulse may be supplied to the cell balancing period of the operating cycle of the kth tray BMS 120-k.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어신호(BCON)의 파형을 나타낸 도면이다. 도 6은 셀 밸런싱 저항의 온도(TEMP)가 30도씨(°C)인 경우, 65도씨(°C)인 경우, 75도씨(°C)인 경우의 밸런싱 제어신호(BCON)의 파형을 나타낸다. 또한 도 6은 제1 기준 온도(T1)는 60 도씨(°C)이고 제2 기준 온도(T2)는 70도씨(°C)인 경우를 나타낸다.6 is a diagram showing a waveform of a balancing control signal BCON according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph showing the waveform of the balancing control signal BCON when the temperature TEMP of the cell balancing resistance is 30 degrees Celsius when the temperature is 65 degrees Celsius, . 6 shows a case where the first reference temperature T1 is 60 degrees Celsius and the second reference temperature T2 is 70 degrees Celsius.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제k 트레이 BMS(120-k)의 한 동작 사이클(1 CYCLE)은 전압 측정 구간, 온도 측정 구간, 및 셀 밸런싱 구간을 가질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, one operating cycle (1 CYCLE) of the kth tray BMS 120-k may have a voltage measurement period, a temperature measurement period, and a cell balancing period.

밸런싱 제어 신호(BCON)는 도 6에 도시된 바와 같이 셀 밸런싱 저항(R)의 온도(TEMP)가 제1 기준 온도(T1)보다 낮은 경우, 즉 30도씨(°C)인 경우에는 셀 밸런싱 구간 동안 100% 듀티비의 셀 밸런싱 펄스를 갖는다. 6, when the temperature TEMP of the cell balancing resistor R is lower than the first reference temperature T1, that is, when the temperature TEMP is lower than the first reference temperature T1, i.e., 30 degrees Celsius, And has a cell balancing pulse of 100% duty ratio during the interval.

셀 밸런싱 저항(R)의 온도(TEMP)가 제1 기준 온도(T1)보다 높고 제2 기준 온도(T2)보다 낮으면, 셀 밸런싱 구간에서의 셀 밸런싱 펄스의 듀티비는 온도에 따라 조절된다. 일 예로서, 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 65 도씨(°C)인 경우, 셀 밸런싱 구간에서 셀 밸런싱 펄스는 50%의 듀티비를 갖는다. When the temperature TEMP of the cell balancing resistance R is higher than the first reference temperature T1 and lower than the second reference temperature T2, the duty ratio of the cell balancing pulse in the cell balancing period is adjusted according to the temperature. As an example, when the temperature of the cell balancing resistance R is 65 degrees Celsius (° C), the cell balancing pulse has a duty ratio of 50% in the cell balancing period.

셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 제2 기준 온도(T2)보다 높은 경우, 셀 밸런싱 펄스는 0%의 듀티비를 갖고, 해당 사이클 동안에는 셀 밸런싱이 수행되지 않는다.When the temperature of the cell balancing resistance R is higher than the second reference temperature T2, the cell balancing pulse has a duty ratio of 0%, and cell balancing is not performed during the cycle.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도에 따른 셀 밸런싱 펄스의 듀티비를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 기준 온도(T1) 이하에서는 셀 밸런싱 펄스가 셀 밸런싱 구간 동안 일정한 듀티비, 예를 들면 100%의 듀티비를 갖고, 제1 기준 온도(T1)와 제2 기준 온도(T2) 사이에서는 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 높아질수록 낮은 듀티비를 가지며, 제2 기준 온도(T2) 이상에서는 0%의 듀티비를 가져 셀 밸런싱을 중단할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 듀티비는 상기 제1 기준 온도(T1)와 제2 기준 온도(T2) 사이에서 온도 데이터(TEMP)에 대한 선형함수 일 수 있다.7 shows the duty ratio of the cell balancing pulse according to the temperature according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, at a first reference temperature T1 or less, the cell balancing pulse has a constant duty ratio, for example, 100% The duty ratio of the cell balancing resistance R increases as the temperature of the cell balancing resistance R increases between the first reference temperature T1 and the second reference temperature T2 and has a duty ratio of 0% Balancing can be stopped. In the present embodiment, the duty ratio may be a linear function for the temperature data TEMP between the first reference temperature T1 and the second reference temperature T2.

다시 도 5로 참조하면, 온도 측정부(420)는 각 셀 밸런싱 저항(R)의 온도를 측정하는 써모미터(TH)들을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 써모미터(TH)는 모든 셀 밸런싱 저항(R)의 온도를 측정하도록, 셀 밸런싱 저항(R)의 수만큼 구비될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 써모미터(TH)는 셀 밸런싱 저항(R) 중 일부의 온도만을 측정하도록, 셀 밸런싱 저항(R)의 개수보다 작게 구비될 수 있다. Referring again to FIG. 5, the temperature measuring unit 420 may have thermometers TH for measuring the temperature of each cell balancing resistance R. According to one embodiment, the thermometer TH may be provided as many as the cell balancing resistors R to measure the temperature of all the cell balancing resistors R. According to another embodiment, the thermometer TH may be smaller than the number of cell balancing resistors R so as to measure only the temperature of some of the cell balancing resistors R.

AFE(430)는 써모미터(TH)들로부터 온도 검출 신호를 전달받아 온도 데이터(TEMP)를 생성하고, 온도 데이터(TEMP)를 셀 밸런싱 제어부 및/또는 MCU(450)로 전달한다. 온도 데이터(TEMP)는 예를 들면, 복수의 써모미터들(TH)에서 검출된 온도의 평균값일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 온도 데이터(TEMP)는 복수의 써모미터들(TH)에 의해 검출된 온도의 최소값일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 온도 데이터(TEMP)는 상기 복수의 써모미터들(TH)에 의해 검출된 온도들의 최대값일 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 온도 데이터(TEMP)는 상기 복수의 써모미터들(TH)에 의해 검출된 온도들에 기초해, 중간값 또는 평균에서 표준 편차들을 플러스 또는 마이더스한 값과 같은 다른 통계값일 수 있다.The AFE 430 receives the temperature detection signal from the thermometers TH to generate the temperature data TEMP and transmits the temperature data TEMP to the cell balancing controller and / or the MCU 450. The temperature data TEMP may be, for example, an average value of the temperatures detected in the plurality of thermometers TH. According to one embodiment, the temperature data TEMP may be a minimum value of the temperature detected by the plurality of thermometers TH. According to another embodiment, the temperature data TEMP may be the maximum value of the temperatures detected by the plurality of thermometers TH. According to another embodiment, the temperature data (TEMP) is based on the temperatures detected by the plurality of thermometers (TH), such as a plus or minus value, Lt; / RTI >

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 방법을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a battery cell balancing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은, 우선 해당 배터리 트레이(110-k)의 배터리 셀들의 전압을 측정한다(S802). In the battery management method according to an embodiment of the present invention, the voltage of the battery cells of the battery tray 110-k is measured (S802).

배터리 셀들의 전압이 측정되면, 셀 밸런싱이 필요한지 여부가 판단된다(S804). 셀 밸런싱이 필요한지 여부는, 배터리 셀들 사이의 전압 차이에 따라 결정된다. 배터리 셀들 사이의 전압 차이가 기준 전압보다 크면 셀 밸런싱이 필요하다고 판단되고, 배터리 셀들 사이의 전압 차이가 기준 전압보다 작으면 셀 밸런싱이 불필요하다고 판단된다.When the voltage of the battery cells is measured, it is determined whether cell balancing is necessary (S804). Whether cell balancing is necessary or not is determined by the voltage difference between the battery cells. If the voltage difference between the battery cells is larger than the reference voltage, it is determined that cell balancing is necessary. If the voltage difference between the battery cells is smaller than the reference voltage, it is determined that cell balancing is unnecessary.

셀 밸런싱이 불필요하다고 판단된 경우, 해당 사이클에는 셀 밸런싱 동작이 수행되지 않는다.If it is determined that cell balancing is unnecessary, the cell balancing operation is not performed in the cycle.

셀 밸런싱이 필요하다고 판단된 경우, 해당 배터리 BMS(120-k)의 적어도 하나의 셀 밸런싱 저항(R)의 온도를 측정한다(S806). 이 때, 해당 배터리 BMS(120-k)의 모든 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 측정될 수 있고, 다른 예로서 해당 배터리 BMS(120-k)의 일부 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 측정될 수 있다.If it is determined that cell balancing is necessary, the temperature of at least one cell balancing resistance R of the battery BMS 120-k is measured (S806). At this time, the temperature of all the cell balancing resistors R of the battery BMS 120-k can be measured, and as another example, the temperature of some cell balancing resistors R of the battery BMS 120- .

셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 측정되면, 셀 밸런싱 저항(R)이 상기 배터리셀들을 가로질러 연결되는 시간이 온도에 따라 결정된다(S808). 예를 들면, 상기 셀 밸런싱 저항들이 상기 배터리 셀들을 가로질러 연결되는 시간을 결정하기 위해, 셀 밸런싱의 듀티비가 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 제1 기준 온도(T1)보다 낮으면 셀 밸런싱 펄스의 듀티비 제어가 수행되지 않고, 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 제1 기준 온도(T1) 이상이면 셀 밸런싱 펄스의 듀티비를 셀 밸런싱 저항(R)의 온도에 따라 조절한다. 이 때 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 높을수록 셀 밸런싱 펄스의 듀티비가 낮아진다. 셀 밸런싱 저항(R)의 온도가 제2 기준 온도(T2) 이상이면, 셀 밸런싱 펄스의 듀티비를 0%로 설정하여 셀 밸런싱을 수행하지 않을 수 있다.When the temperature of the cell balancing resistance R is measured, the time at which the cell balancing resistance R is connected across the battery cells is determined according to the temperature (S808). For example, the duty ratio of cell balancing may be determined to determine the time at which the cell balancing resistors are coupled across the battery cells. According to one embodiment, when the temperature of the cell balancing resistor R is lower than the first reference temperature T1, the duty ratio control of the cell balancing pulse is not performed and the temperature of the cell balancing resistor R is lower than the first reference temperature T1. (T1), the duty ratio of the cell balancing pulse is adjusted according to the temperature of the cell balancing resistance (R). At this time, the higher the temperature of the cell balancing resistance R, the lower the duty ratio of the cell balancing pulse. If the temperature of the cell balancing resistance R is equal to or higher than the second reference temperature T2, the duty ratio of the cell balancing pulse is set to 0%, and the cell balancing may not be performed.

셀 밸런싱 펄스의 듀티비가 결정되면, 결정된 듀티비에 따라 셀 밸런싱을 수행한다(S810). When the duty ratio of the cell balancing pulse is determined, the cell balancing is performed according to the determined duty ratio (S810).

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 명세서는 배터리 시스템(20)이 전력 저장 시스템(1)에서 이용되는 경우를 중심으로 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않고, 배터리 시스템(20)이 다양한 장치들에 적용되는 다양한 실시예들을 포함한다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. For example, although the present disclosure is focused on the case where the battery system 20 is used in the power storage system 1, the present invention is not limited to such an embodiment, And various embodiments that are applicable. Accordingly, it is intended that the appended claims cover all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.

1 전력 저장 시스템 2 발전 시스템
3 계통 4 부하
10 전력 변환 시스템 11 전력 변환부
12 DC 링크부 13 인버터
14 컨버터 15 통합 제어기
20 배터리 시스템 30 제1 스위치
40 제2 스위치 100 배터리 랙
200 랙 BMS Ss 동기 신호
Dm 모니터링 데이터
110-1 내지 110-n 제1 내지 제n 배터리 트레이
120-1 내지 120-n 제1 내지 제n 트레이 BMS
410 셀 밸런싱부 420 온도 측정부
430 AFE 440 셀 밸런싱 제어부
450 MCU BCON 밸런싱 제어신호
TEMP 온도 데이터 R 셀 밸런싱 저항
SW 스위칭 소자 TH 써모미터1 Power storage system 2 Power generation system
3 system 4 load
10 Power Conversion System 11 Power Conversion Unit
12 DC link section 13 Inverter
14 converter 15 integrated controller
20 Battery system 30 First switch
40 Second switch 100 Battery rack
200 rack BMS Ss sync signal
Dm monitoring data
110-1 to 110-n First to n-th battery trays
120-1 to 120-n First to nth trays BMS
410 cell balancing unit 420 temperature measuring unit
430 AFE 440 cell balancing control
450 MCU BCON balancing control signal
TEMP Temperature Data R Cell Balancing Resistance
SW Switching element TH Thermometer

Claims (20)

전력 저장 시스템에 있어서,
상기 전력 저장 시스템은 발전 시스템, 계통, 및 로드 중 적어도 하나에 연결되도록 구성되고,
상기 전력 저장 시스템은 상기 계통 및 상기 발전 시스템 중 적어도 하나로부터 수신된 전력을 저장하고, 상기 계통 및 상기 로드 중 적어도 하나로 전력을 제공하도록 구성된 배터리 시스템을 포함하며,
상기 배터리 시스템은,
복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 선택적으로 연결되도록 각각 구성된 복수의 셀 밸런싱 저항들; 및
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도에 따라, 셀 밸런싱 사이클에서 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간의 비율인 듀티비를 결정하고, 상기 듀티비로 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하도록 구성되는 셀 밸런싱 제어부를 포함하고,
상기 셀 밸런싱 제어부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 제1 기준값보다 크거나 같고 제2 기준값보다 작거나 같은 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 함수에 의해 결정되는 상기 듀티비로 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하도록 구성되는, 전력 저장 시스템.In a power storage system,
Wherein the power storage system is configured to be coupled to at least one of a power generation system, a grid, and a load,
Wherein the power storage system includes a battery system configured to store power received from at least one of the grid and the power generation system and to provide power to at least one of the grid and the load,
The battery system includes:
A plurality of cell balancing resistors each configured to be selectively connected to at least one of the plurality of battery cells; And
Determining a duty ratio that is a ratio of the time that the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells in a cell balancing cycle according to the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors, And a cell balancing controller configured to connect cell balancing resistors to the plurality of battery cells,
Wherein the cell balancing control unit is operable when the temperature of the plurality of cell balancing resistors is equal to or greater than a first reference value and less than or equal to a second reference value, And to connect cell balancing resistors to the plurality of battery cells. 제1항에 있어서,
상기 배터리 시스템은 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하도록 구성된 온도 측정부를 더 포함하는, 전력 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the battery system further comprises a temperature measurement unit configured to measure a temperature of the plurality of cell balancing resistors. 제1항에 있어서,
상기 셀 밸런싱 제어부는,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제1 기준 온도보다 작은 경우, 제1 듀티비로 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 상기 제1 기준 온도보다 큰 경우, 상기 제1 듀티비보다 작은 제2 듀티비로 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하도록 구성되는, 전력 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the cell balancing control unit comprises:
Connecting the plurality of cell balancing resistors to the plurality of battery cells with a first duty ratio when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is less than a first reference temperature,
And to connect the plurality of cell balancing resistors to the plurality of battery cells with a second duty ratio less than the first duty ratio when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than the first reference temperature , Power storage system. 제1항에 있어서,
상기 셀 밸런싱 제어부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도가 제2 기준 온도보다 큰 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들로부터 분리하는, 전력 저장 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the cell balancing controller separates the plurality of cell balancing resistors from the plurality of battery cells when the temperature of the plurality of cell balancing resistors is greater than a second reference temperature. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 함수는 선형 함수인, 전력 저장 시스템.2. The power storage system of claim 1, wherein the function is a linear function. 제2항에 있어서,
상기 온도 측정부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하도록 구성되고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 평균인, 전력 저장 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the temperature measuring unit is configured to measure a temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is an average of the temperature of the at least two cell balancing resistors. 제2항에 있어서,
상기 온도 측정부는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하도록 구성되고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도들의 최대값인, 전력 저장 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the temperature measuring unit is configured to measure a temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is a maximum of the temperatures of the at least two cell balancing resistors. 제2항에 있어서,
상기 온도 측정부는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 각각의 온도를 측정하도록 구성되고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 셀 밸런싱 저항들의 온도의 최대값 또는 평균인, 전력 저장 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the temperature measuring unit is configured to measure a temperature of each of the plurality of cell balancing resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is a maximum or average temperature of the cell balancing resistors. 제1항에 있어서,
상기 배터리 시스템은,
상기 발전 시스템 및 상기 계통 중 적어도 하나로부터의 전력을 상기 배터리 시스템을 위해 변환하고, 상기 배터리 시스템으로부터의 전력을 상기 계통 또는 상기 로드를 위해 변환하도록 구성된 전력 변환 시스템을 더 포함하는, 전력 저장 시스템.The method according to claim 1,
The battery system includes:
Further comprising a power conversion system configured to convert power from at least one of the power generation system and the grid for the battery system and to convert power from the battery system for the grid or the load. 복수의 배터리 셀들에 복수의 셀 밸런싱 저항들을 선택적으로 연결하는 단계;
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도에 따라, 셀 밸런싱 사이클에서 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들이 상기 복수의 배터리 셀들에 연결되는 시간의 비율인 듀티비를 조절하는 단계; 및
상기 듀티비로 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들을 상기 복수의 배터리 셀들에 연결하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제1 기준값보다 크거나 같고 제2 기준값보다 작거나 같은 경우, 상기 듀티비는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도의 함수에 의해 결정되는 값으로 결정되는, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.Selectively coupling a plurality of cell balancing resistors to a plurality of battery cells;
Adjusting a duty ratio that is a ratio of the time that the plurality of cell balancing resistors are connected to the plurality of battery cells in a cell balancing cycle according to the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors; And
And connecting the plurality of cell balancing resistors to the plurality of battery cells with the duty ratio,
Wherein the duty ratio is determined by a function of at least one of the plurality of cell balancing resistors if the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than or equal to a first reference value and less than or equal to a second reference value Gt; of the battery cell voltage. ≪ / RTI > 제11항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors. 제11항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 제1 기준 온도보다 작은 경우, 상기 듀티비는 제1 값으로 결정되고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 상기 제1 기준 온도보다 큰 경우, 상기 듀티비는 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 결정되는, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.12. The method of claim 11,
If the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is less than a first reference temperature, the duty ratio is determined to be a first value,
Wherein when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than the first reference temperature, the duty ratio is determined to be a second value less than the first value. 제11항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 하나의 온도가 상기 제2 기준 온도보다 큰 경우, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들은 상기 복수의 배터리 셀들로부터 분리되는, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the plurality of cell balancing resistors are separate from the plurality of battery cells when the temperature of at least one of the plurality of cell balancing resistors is greater than the second reference temperature. 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 함수는 선형 함수인, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.12. The method of claim 11,
Wherein said function is a linear function. 제12항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 평균인, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.13. The method of claim 12,
Wherein measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises measuring the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is an average of the temperature of at least two cell balancing resistors. 제12항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도를 측정하는 단계는, 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들 중 적어도 두개 각각의 온도를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는, 상기 적어도 두개의 셀 밸런싱 저항들의 온도들의 최대값인, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.13. The method of claim 12,
Wherein measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises measuring the temperature of each of at least two of the plurality of cell balancing resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is a maximum of the temperatures of the at least two cell balancing resistors. 제12항에 있어서,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항의 온도를 측정하는 단계는, 각각의 복수의 셀 저항들의 온도를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 측정된 온도는 상기 복수의 셀 밸런싱 저항들의 온도의 최대값 또는 평균인, 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 방법.13. The method of claim 12,
Wherein measuring the temperature of the plurality of cell balancing resistors comprises measuring the temperature of each of the plurality of cell resistors,
Wherein the measured temperature of the plurality of cell balancing resistors is a maximum or average temperature of the plurality of cell balancing resistors. 삭제delete
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