JP2021129494A - エネルギー貯蔵装置の保護システム - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリーの内部および／または外部での異常（危険）状況を速かに認知して、少なくとも２個以上の経路で周辺装置（例えば、ＰＣＳ）に異常状況に対応するシステム保護信号を迅速かつ安全に伝達する。
【解決手段】本発明は、バッテリーセルの内部状態または外部状態が異常である場合、保護信号を伝送するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）；前記ＢＭＳにハードワイヤーで連結されて前記保護信号を受信するＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）；および前記ＢＭＳと前記ＰＣＳの間に汎用通信線で連結されて前記ＢＭＳから前記保護信号を受信した後に前記ＰＣＳに前記保護信号を伝送するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み、前記ＰＣＳは前記ハードワイヤーまたは前記汎用通信線から前記保護信号を受信する場合、前記エネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施例はエネルギー貯蔵装置の保護システムに関する。
一般にエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、新再生エネルギー市場である太陽光、風力などで生産されたエネルギーを貯蔵装置（例えば、バッテリー）に貯蔵してから必要な時間帯に電気を供給して電力の使用効率を向上させる装置を意味する。
このようなエネルギー貯蔵装置は、大きくはバッテリー、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、ＡＣ−ＤＣ変換機能および配電機能を遂行する）およびＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、全体のＥＳＳシステムを運営し主管する）等を含む。ここで、バッテリーはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって電圧、電流、温度などがモニタリングおよび管理され、またＢＭＳはＥＭＳと汎用の通信ライン（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＳ４８５、ＣＡＮなど）を通じて一定の周期で必要な情報をやり取りする。
一例として、バッテリーに異常状況（例えば、電圧、電流または温度が基準範囲を逸脱した場合）が発生した時、ＢＭＳは汎用通信ラインを通じてＥＭＳに異常（危険）状況であることを伝送し、これを認知したＥＭＳは再び通信ラインを通じてＰＣＳにシステムシャットダウン命令を伝送する。異常（危険）状況が通信ラインを通じて伝達されたＰＣＳは電源システムをシャットダウンすることによって、ＥＳＳを保護する。
しかし、このような保護動作は一定の周期を有する通信ラインを通じて具現されることによって、異常状況の発生時から電源システムのシャットダウンまで少なくとも２秒以上の時間がかかり、ゴールデンタイムを逃がしてバッテリーの火災にまで繋がり得るという問題点があった。さらに、各装置間の通信ラインに障害が発生した場合、異常（危険）状況の認知にさらに多くの時間が要され得る。さらに、バッテリーの外部から発生した危険状況（例えば、外部の高いサージ電圧、地絡電圧、スイッチの接点の故障等）に対する保護が適切になされていない。
このような発明の背景となる技術に開示された前述した情報は本発明の背景に対する理解度を向上させるためのものに過ぎず、したがって従来技術を構成しない情報を含んでもよい。
本発明の実施例はバッテリーの内部および／または外部での異常（危険）状況を速かに認知して、少なくとも２個以上の経路で周辺装置（例えば、ＰＣＳ）に異常状況に対応するシステム保護信号を迅速かつ安全に伝達してシステムを保護できる、エネルギー貯蔵装置の保護システムを提供する。
本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムは、バッテリーセルの内部状態または外部状態が異常である場合、保護信号を伝送するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）；前記ＢＭＳにハードワイヤーで連結されて前記保護信号を受信するＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）；および前記ＢＭＳと前記ＰＣＳの間に汎用通信線で連結されて前記ＢＭＳから前記保護信号を受信した後に前記ＰＣＳに前記保護信号を伝送するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み、前記ＰＣＳは前記ハードワイヤーまたは前記汎用通信線から前記保護信号を受信する場合、前記エネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせる。
前記ＢＭＳには前記バッテリーセルの内部の異常状態をセンシングする内部センサ部がさらに連結され得る。
前記内部センサ部は、前記バッテリーセルの電圧をセンシングする電圧センサ；前記バッテリーセルの電流をセンシングする電流センサ；または前記バッテリーセルの温度をセンシングする温度センサを含むことができる。
前記ＢＭＳは、前記内部センサ部を利用してセンシングした電圧、電流または温度が基準範囲を逸脱する場合、前記ハードワイヤーを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送し、前記汎用通信線および前記ＥＭＳを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送することができる。
前記ＢＭＳには前記バッテリーセルの外部の異常状態をセンシングする外部センサ部がさらに連結され、前記外部センサ部は前記ＢＭＳに第２ハードワイヤーを通じて連結され得る。前記外部センサ部は、前記バッテリーセルと前記ＰＣＳを連結する電力線に流入したサージ電圧をセンシングするサージ電圧センサ；前記電力線の地絡電圧をセンシングする地絡電圧センサ；または前記電力線に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングするスイッチ接点センサを含むことができる。
前記ＢＭＳは、前記外部センサ部を利用してセンシングしたサージ電圧、地絡電圧またはスイッチの接点の状態が基準範囲を逸脱する場合、前記ハードワイヤーを利用して前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送し、前記汎用通信線および前記ＥＭＳを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送することができる。
前記バッテリーセルの外部の異常状態をセンシングする外部センサ部をさらに含み、前記外部センサ部は前記ＰＣＳに第２ハードワイヤーを通じて連結され得る。前記外部センサ部は、前記バッテリーセルと前記ＰＣＳを連結する電力線に流入したサージ電圧をセンシングするサージ電圧センサ；前記電力線の地絡電圧をセンシングする地絡電圧センサ；または前記電力線に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングするスイッチ接点センサを含むことができる。
前記ＰＣＳは、前記外部センサ部を利用してセンシングしたサージ電圧、地絡電圧またはスイッチの接点の状態が基準範囲を逸脱する場合、前記エネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせることができる。
本発明の実施例は、バッテリーの内部および／または外部での異常（危険）状況を速かに認知して、少なくとも２個以上の経路で周辺装置（例えば、ＰＣＳ）に異常状況に対応するシステム保護信号を迅速かつ安全に伝達してシステムを保護できる、エネルギー貯蔵装置の保護システムを提供する。
本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムの構成を図示したブロック図である。 本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムの構成を図示したブロック図である。 本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムのうち、ＰＣＳの構成を図示したブロック図である。 本発明の他の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムの構成を図示したブロック図である。 本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムのうち、バッテリーの構成を図示したブロック図である。 本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムのうち、バッテリーの構成を図示したブロック図である。 本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムの動作順序を図示したフローチャートである。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明することにする。
本発明の実施例は、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は多様な異なる形態で変形され得、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。かえって、これらの実施例は本開示をさらに忠実かつ完全なものとし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
また、以下の図面において各層の厚さや大きさは説明の便宜および明確性のために誇張されたものであって、図面上で同じ符号は同じ要素を指し示す。本明細書で使われた通り、用語「および／または」は該当列挙された項目のうちいずれか一つおよび一つ以上のすべての組み合わせを含む。また、本明細書で「連結される」という意味はＡ部材とＢ部材が直接連結される場合だけでなく、Ａ部材とＢ部材の間にＣ部材が介在されてＡ部材とＢ部材が間接連結される場合も意味する。
本明細書で使われた用語は特定の実施例を説明するために使われ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で使われた通り、単数の形態は文脈上異なる場合を明確に指摘する場合でなければ、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で使われる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素および／またはこれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
本明細書で第１、第２等の用語が多様な部材、部品、領域、層および／または部分を説明するために使われるが、これらの部材、部品、領域、層および／または部分はこれらの用語によって限定されてはならないことは自明である。これらの用語は一つの部材、部品、領域、層または部分を他の領域、層または部分と区別するためにのみ使われる。したがって、以下で詳述する第１部材、部品、領域、層または部分は、本発明の教示から逸脱することなく第２部材、部品、領域、層または部分を指し示すことができる。
また、本発明に係るＢＭＳ、ＰＣＳ、ＥＭＳ、制御部（コントローラ）および／または他の関連機器または部品は、任意の適切なハードウェア、ファームウェア（例えば、特定用途向け半導体）、ソフトウェア、またはソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェアの適切な組み合わせを利用して具現され得る。例えば、本発明に係るＢＭＳ、ＰＣＳ、ＥＭＳ、制御部（コントローラ）および／または他の関連機器または部品の多様な構成要素は、一つの集積回路チップ上に、または別個の集積回路チップ上に形成され得る。また、ＢＭＳ、ＰＣＳ、ＥＭＳ、制御部（コントローラ）の多様な構成要素は、フレキシブル印刷回路フィルム上に具現され得、テープキャリアパッケージ、印刷回路基板、またはＢＭＳ、ＰＣＳ、ＥＭＳ、制御部（コントローラ）と同一のサブストレート上に形成され得る。また、ＢＭＳ、ＰＣＳ、ＥＭＳ、制御部（コントローラ）の多様な構成要素は、一つ以上のコンピューティング装置において、一つ以上のプロセッサで実行されるプロセスまたはスレッド（ｔｈｒｅａｄ）であり得、これは以下で言及される多様な機能を遂行するためにコンピュータプログラム命令を実行し、他の構成要素と相互に作用することができる。コンピュータプログラム命令は、例えば、ランダムアクセスメモリのような標準メモリデバイスを利用したコンピューティング装置で実行され得るメモリに保存される。コンピュータプログラム命令はさらに、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュドライブなどのような他の非一過性のコンピュータ読み取り可能媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）に保存され得る。また、本発明に関連した当業者は多様なコンピューティング装置の機能が相互間に結合されたり、一つのコンピューティング装置に統合されたり、または特定のコンピューティング装置の機能が、本発明の例示的な実施例を逸脱することなく、一つ以上の他のコンピューティング装置に分散され得るということを認識すべきである。
図１は本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００の構成を図示したブロック図であり、図２は本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００の構成を図示したブロック図である。
図１および図２に図示された通り、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００は、ＢＭＳ１１０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と、ＢＭＳ１１０に第１ハードワイヤー１４１で連結されたＰＣＳ１２０（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と、ＢＭＳ１１０およびＰＣＳ１２０に汎用通信線１４３、１４４で連結されたＥＭＳ１３０（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含むことができる。
ＢＭＳ１１０はバッテリーセルの内部状態および／または外部状態をセンシングし、センシングの結果、バッテリーセルの内部状態および／または外部状態が異常である場合、システム保護信号を生成してＰＣＳ１２０および／またはＥＭＳ１３０にそれぞれ伝送することができる。一部の例において、ＢＭＳ１１０はシステム保護信号を第１ハードワイヤー１４１を通じてハードワイヤー方式でＰＣＳ１２０に直接リアルタイムに直ちに伝送することができる。一部の例において、ＢＭＳ１１０はシステム保護信号を汎用通信線（すなわち、第１汎用通信線１４３）を通じて汎用通信方式（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＳ４８５、またはＣＡＮなど）でＥＭＳ１３０にあらかじめ定められたクロック周期に同期化させて伝送することができる。
ＰＣＳ１２０はＢＭＳ１１０に第１ハードワイヤー１４１で連結され、またＥＭＳ１３０に汎用通信線（すなわち、第２汎用通信線１４４）で連結され、両側からシステム保護信号をそれぞれ受信することができる。一部の例において、ＰＣＳ１２０は第１ハードワイヤー１４１を通じてハードワイヤー方式でＢＭＳ１１０からシステム保護信号を受信することができる。一部の例において、ＰＣＳ１２０は汎用通信線（すなわち、第２汎用通信線１４４）を通じて汎用通信方式（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＳ４８５、またはＣＡＮなど）でＥＭＳ１３０からクロック周期に同期化されたシステム保護信号を受信することができる。
ここで、ハードワイヤー方式とは、装置間に、２つの状態（例えば、ハイレバル信号またはローレベル信号、他の例として、直流２４Ｖまたは０Ｖ）の電気的信号を利用して情報をやり取りする方式であって、これは遅延時間が非常に小さく、ソフトウェアなしにハードウェアだけで具現され得る。また、汎用通信方式とは、装置間にあらかじめ設定されたクロック周期に合わせて情報をやり取りする方式であって、これは遅延時間が相対的に長く（場合により２秒以上かかる）、送受信情報をエンコーディングおよびデコーディングするためのソフトウェアも必要である。
また、ＰＣＳ１２０はバッテリーセルに直流電力線１４５で連結されて直流電源が供給され、直流電源を交流電源に変換して交流電力線１４６を通じてグリッド１５０に供給することができる。
ＥＭＳ１３０は汎用第１汎用通信線１４３を通じてＢＭＳ１１０に連結され、また、汎用第２汎用通信線１４４を通じてＰＣＳ１２０に連結され得る。したがって、ＥＭＳ１３０は汎用第１汎用通信線１４３を通じてＢＭＳ１１０からシステム保護信号を受信し、次いで汎用第２汎用通信線１４４を通じてＰＣＳ１２０にシステム保護信号を伝達（伝送）することができる。
このようにして、本発明の実施例において、ＰＣＳ１２０はハードワイヤーおよび汎用通信線のうち少なくともいずれか一つからシステム保護信号を受信すると、エネルギー貯蔵装置を直ちにシャットダウンさせることができる。
したがって、本発明の実施例において、ＢＭＳ１１０がバッテリーセルの内部および／または外部での異常（危険）状態を感知した場合、汎用通信線だけでなくハードワイヤーを通じて速かにＰＣＳ１２０に異常状態に対応するシステム保護信号を伝送することによって、ＰＣＳ１２０がエネルギー貯蔵装置を直ちにシャットダウンすることができる。
一方、ＢＭＳ１１０には内部センサ部１１１および／または外部センサ部１１５がさらに連結され得る。内部センサ部１１１はバッテリーセルの内部の異常状態をセンシングしてその結果をＢＭＳ１１０に伝送することができる。外部センサ部１１５はバッテリーセルの外部の異常状態をセンシングしてその結果をＢＭＳ１１０に伝送することができる。
一部の例において、内部センサ部１１１は電圧センサ１１２、電流センサ１１３および／または温度センサ１１４を含むことができる。電圧センサ１１２はバッテリーセルの電圧をセンシングしてその結果をＢＭＳ１１０に伝送することができる。電流センサ１１３はバッテリーセルの電流をセンシングしてその結果をＢＭＳ１１０に伝送することができる。温度センサ１１４はバッテリーセルの温度をセンシングしてその結果をＢＭＳ１１０に伝送することができる。
このようにして、ＢＭＳ１１０は内部センサ部１１１を利用してセンシングした電圧、電流および／または温度があらかじめ設定された基準範囲を逸脱する場合、一次的にハードワイヤーを通じてシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝送し、引き続きまたは同時に二次的に汎用通信線（すなわち、第１汎用通信線１４３）を通じてシステム保護信号をＥＭＳ１３０に伝送することができる。もちろん、ＥＭＳ１３０は第２汎用通信線１４４を通じてシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝達（伝送）することができる。
ここで、基準範囲は基準電圧範囲、基準電流範囲および／または基準温度範囲を含むことができ、前述した電圧センサ１１２、電流センサ１１３および／または温度センサ１１４を通じてセンシングした電圧、電流および／または温度がこのような基準範囲を逸脱する場合、ＢＭＳ１１０はシステム保護信号をハードワイヤーを通じてＰＣＳ１２０に伝送し、また汎用通信線（すなわち、第１汎用通信線１４３）を通じてＥＭＳ１３０に伝送することができる。ここで、ＥＭＳ１３０は第２汎用通信線１４４を通じてシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝送することができる。
一部の例において、外部センサ部１１５はＢＭＳ１１０に第２ハードワイヤー１４２を通じて連結され得る。一例として、外部センサ部１１５がバッテリーセルの外部の状態をセンシングしてその結果を第２ハードワイヤー１４２を通じてハードワイヤー方式でＢＭＳ１１０に伝送することができる。
一部の例において、外部センサ部１１５はサージ電圧センサ１１６、地絡電圧センサ１１７および／またはスイッチ接点センサ１１８を含むことができる。サージ電圧センサ１１６は、バッテリーセルとＰＣＳ１２０を連結する直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に流入したサージ電圧をセンシングし、地絡電圧センサ１１７は直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に流入した地絡電圧をセンシングし、そして／またはスイッチ接点センサ１１８は直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングし、このようにセンシングされた情報が第２ハードワイヤー１４２を通じてＢＭＳ１１０に伝送され得る。
ＢＭＳ１１０は、外部センサ部１１５を通じてセンシングしたサージ電圧、地絡電圧および／またはスイッチの接点の状態があらかじめ設定された基準範囲を逸脱する場合、第１ハードワイヤー１４１を通じてシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝送し、また第１汎用通信線１４３を通じてシステム保護信号をＥＭＳ１３０に伝送することができる。もちろん、ＥＭＳ１３０は第２汎用通信線１４４を通じてシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝達（伝送）することができる。
したがって、ＰＣＳ１２０はハードワイヤーおよび／または汎用通信線（すなわち、第２汎用通信線１４４）からシステム保護信号を受信する場合、エネルギー貯蔵装置を直ちにシャットダウンさせることができる。
このようにして、本発明の実施例はバッテリーの内部状態だけでなく、バッテリーの外部状態が異常である場合にもこれを速かに認知して、少なくとも２個以上の経路でＰＣＳ１２０に異常（危険）状況を迅速かつ安全に伝達してバッテリーを保護できるエネルギー貯蔵装置の保護システム１００を提供することができる。
ここで、サージ電圧および／または地絡電圧があらかじめ設定された基準範囲を逸脱するとは、サージ電圧および／または地絡電圧がシステムで管理可能な正常範囲を逸脱して管理不可能な異常範囲にあることを意味し得る。換言すると、サージ電圧があらかじめ設定された基準範囲を逸脱するとはサージ電圧がシステムで管理できないサージ電圧範囲にあることを意味し得、そして／または地絡電圧があらかじめ設定された基準範囲を逸脱するとは地絡電圧がシステムで管理できない地絡電圧範囲にあることを意味し得る。したがって、前記サージ電圧および／または前記地絡電圧があらかじめ設定された基準範囲を逸脱するという意味は、基準電圧の意味によって異なって解釈され得る。
図３は、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００のうちＰＣＳ１２０の構成を図示したブロック図である。
図３に図示された通り、ＰＣＳ１２０は汎用通信線を通じてシステム保護信号（例えば、クロック信号に同期化されて暗号化されたデジタル信号）を受信するために、通信ポート１２１およびデコーディング部１２２を含むことができる。一部の例において、通信ポート１２１がシステム保護信号を受信し、デコーディング部１２２がシステム保護信号をデコーディングする。また、制御部１２３はデコーディング部１２２からデコーディングされた情報に基づいてシステムシャットダウン部１２４にシステムシャットダウン信号を出力することができる。
また、ＰＣＳ１２０はハードワイヤーを通じて受信されたシステム保護信号（例えば、ハイレバル電圧信号またはローレベル電圧信号）の電圧レベルを判断するための電圧判断部１２５を含むことができる。一部の例において、電圧判断部１２５はハイレバル電圧からローレベル電圧に切り替えられる場合、直ちにシステムシャットダウン部１２４にシャットダウン信号を出力することができ、その反対も可能である。
このようにして、汎用通信線を通じてのシステム保護信号に基づいたシステムシャットダウン部１２４の動作時間よりハードワイヤーを通じてのシステム保護信号に基づいたシステムシャットダウン部１２４の動作時間が相対的に短い。したがって、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００は、システム保護信号をハードワイヤー方式で伝送することによって、エネルギー貯蔵装置を速かにシャットダウンさせることができる。
図４は、本発明の他の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム２００の構成を図示したブロック図である。
図４に図示された通り、本発明の他の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム２００のうち外部センサ部１１５は、第２ハードワイヤー２４２を通じてＰＣＳ１２０に直接連結されてもよい。これに伴い、外部センサ部１１５は、直流電力線１４５および／または交流電力線１４６のサージ電圧、地絡電圧および／またはスイッチの接点の状態の情報を、直接第２ハードワイヤー２４２を通じてＰＣＳ１２０に伝送することができる。したがって、ＰＣＳ１２０は、外部センサ部１１５を利用してセンシングしたサージ電圧、地絡電圧および／またはスイッチの接点の状態があらかじめ設定された基準範囲を逸脱する場合、エネルギー貯蔵装置を速かにシャットダウンさせることができる。ここで、このような実施例は図２に図示された実施例と結合されて構成／動作してもよい。
図５ａおよび図５ｂは、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００のうちバッテリー１０１の構成を図示したブロック図である。ここで、図５ａはバッテリー１０１の電気的ブロックダイヤグラムを図示したものであり、図５ｂはバッテリー１０１の通信ブロックダイヤグラムを図示したものである。このようなブロックダイヤグラムは、バッテリーコネクションパネル１０６とＰＣＳ１２０との間の電気的連結構成およびシステムＢＭＳ１１０とＰＣＳ１２０またはＥＭＳ１３０との間の通信連結構成を説明するための一例に過ぎず、このような電気的／通信構成に本発明は限定されない。
一部の例において、バッテリー１０１は直列および／または並列で連結された多数のラック１０２を含むことができ、それぞれのラック１０２は直列および／または並列で連結された多数のバッテリーセル１０３を含むことができる。それぞれのラック１０２はフューズ１０４およびスイッチ１０５を通じてバッテリーコネクションパネル１０６に連結され得、バッテリーコネクションパネル１０６はＰＣＳ１２０に直流電力線１４５を通じて電気的に連結され得る。ここで、バッテリーコネクションパネル１０６はディスコネクトスイッチ１０７（アイソレーションスイッチ）を含むことができる。場合により、ディスコネクトスイッチ１０７の接点の状態は前述したスイッチ接点センサ１１８によりセンシングされ得る。
一部の例において、バッテリー１０３は汎用通信線（例えば、ＣＡＮ）を通じて直列および／または並列で連結された多数のラックＢＭＳ１０９を含むことができる。また、ラックＢＭＳ１０９は汎用通信線（例えば、ＣＡＮ）を通じてシステムＢＭＳ１１０に連結され得る。さらに、システムＢＭＳ１１０は汎用通信線（例えば、ＴＣＰ／ＩＰまたはＲＳ４８５）を通じてＰＣＳ１２０および／またはＥＭＳ１３０に通信可能に連結され得る。ここで、システムＢＭＳ１１０が前述したシステム保護信号をハードワイヤーおよび／または汎用通信線を通じてＰＣＳ１２０に直接または間接的に伝送することができる。ここで、一つのラック１０２は多数のバッテリーセル１０１をモジュール単位で管理する多数のモジュールＢＭＳ１０８を含むことができ、多数のモジュールＢＭＳ１０８がラックＢＭＳ１０９により管理され得、多数のラックＢＭＳ１０９がシステムＢＭＳ１１０により管理され得る。
図６は、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００の動作順序を図示したフローチャートである。
図６に図示された通り、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００の動作は、バッテリーの内部状態センシング段階Ｓ１、バッテリーの内部状態が危険状態であるかを判断する段階Ｓ２、バッテリーの外部状態センシング段階Ｓ３、バッテリーの外部状態が危険状態であるかを判断する段階Ｓ４、第１ハードワイヤー１４１を通じての保護信号伝送段階Ｓ５およびシステムシャットダウン段階Ｓ６を含むことができる。
バッテリーの内部状態センシング段階Ｓ１で、ＢＭＳ１１０が内部センサ部１１１を利用してバッテリー（セル）の電圧、電流および／または温度のうち少なくとも一つをセンシングする。一部の例において、ＢＭＳ１１０は電圧センサ１１２を利用してバッテリーセルの電圧をセンシングし、電流センサ１１３を利用してバッテリーセルの電流をセンシングし、そして／または温度センサ１１４を利用してバッテリーセルの温度をセンシングする。
バッテリーの内部状態が危険状態であるかを判断する段階Ｓ２で、ＢＭＳ１１０は内部センサ部１１１を利用してセンシングした電圧、電流および／または温度のうち少なくとも一つがあらかじめ設定された基準範囲を逸脱するかを判断することができる。一部の例において、ＢＭＳ１１０は電圧センサ１１２を利用してセンシングした電圧があらかじめ設定された基準電圧範囲を逸脱したり、電流センサ１１３を利用してセンシングした電流があらかじめ設定された基準電流範囲を逸脱したり、そして／または温度センサ１１４を利用してセンシングした電流があらかじめ設定された基準温度範囲を逸脱する場合、バッテリーセルの内部状態が危険であると判断することができる。
バッテリーの外部状態センシング段階Ｓ３で、ＢＭＳ１１０が外部センサ部１１５を利用してバッテリー（セル）とＰＣＳ１２０を連結する直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に流入したサージ電圧、直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に流入した地絡電圧および／または直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングする。一部の例において、ＢＭＳ１１０はサージ電圧センサ１１６を利用して直流電力線１４５および／または交流電力線１４６のサージ電圧をセンシングし、地絡電圧センサ１１７を利用して直流電力線１４５および／または交流電力線１４６の地絡電圧をセンシングし、そして／またはスイッチ接点センサ１１８を利用して直流電力線１４５および／または交流電力線１４６に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングする。ここで、外部センサ部１１５を利用してセンシングされたセンシング値は第２ハードワイヤー１４２を通じてＢＭＳ１１０に伝送され得る。
バッテリーの外部状態が危険状態であるかを判断する段階Ｓ４で、ＢＭＳ１１０は外部センサ部１１５および第２ハードワイヤー１４２を利用して獲得したサージ電圧、地絡電圧および／またはスイッチの接点の状態のうち少なくとも一つがあらかじめ設定された基準範囲を逸脱するかを判断することができる。一部の例において、ＢＭＳ１１０はサージ電圧センサ１１６を利用してセンシングしたサージ電圧があらかじめ設定された基準サージ電圧範囲を逸脱したり、地絡電圧センサ１１７を利用してセンシングした地絡電圧があらかじめ設定された基準地絡電圧範囲を逸脱したり、そして／またはスイッチ接点センサを利用してセンシングしたスイッチの接点の状態があらかじめ設定された基準ますます状態範囲を逸脱する場合、バッテリーセルの外部状態が危険であると判断することができる。
第１ハードワイヤー１４１を通じての保護信号伝送段階Ｓ５で、ＢＭＳ１１０は第１ハードワイヤー１４１を利用してＰＣＳ１２０に直接システム保護信号を伝送することができる。また、ＢＭＳ１１０は汎用第１汎用通信線１４３を通じてＥＭＳ１３０にもシステム保護信号を伝送することができる。これに伴い、ＥＭＳ１３０は汎用第２汎用通信線１４４を通じてＰＣＳ１２０にシステム保護信号を伝達（伝送）することができる。一部の例において、ＢＭＳ１１０は内部センサ部１１１を通じてセンシングした電圧、電流および／または温度が基準範囲を逸脱したり、そして／または外部センサ部１１５を通じてセンシングしたサージ電圧、地絡電圧および／またはスイッチの接点の状態が基準範囲を逸脱したりする場合、第１ハードワイヤー１４１および汎用通信線１４３、１４４通じて順次または同時にシステム保護信号をＰＣＳ１２０に伝送することができる。
システムシャットダウン段階Ｓ６で、ＰＣＳ１２０は、前述した通り、第１ハードワイヤー１４１および／または汎用通信線のうち少なくともいずれか一つからシステム保護信号を受信する場合、エネルギー貯蔵装置を直ちにシャットダウンさせることによって、エネルギー貯蔵装置が危険な状態に進入しないようにする。
一方、前述した通り、外部センサ部１１５が第２ハードワイヤー２４２を通じてＰＣＳ１２０に直接連結される場合、バッテリーの外部状態が危険な状態にある場合、ＰＣＳ１２０はＢＭＳ１１０を通じずにそのまま外部センサ部１１５からシステム保護信号を受信してエネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせてもよい。
このようにして、本発明の実施例に係るエネルギー貯蔵装置の保護システム１００は、バッテリーの内部で異常（危険）状況が発生したり、そして／またはバッテリーの外部で異常（危険）状況が発生したりする場合、ハードワイヤー方式で直ちにＰＣＳ１２０にシステム保護信号を伝送し、同時に汎用通信線を通じてＥＭＳ１３０にシステム保護信号を伝送することができる。これに伴い、ＰＣＳ１２０は互いに異なる２つの経路を通じて速やかにエネルギー貯蔵装置の異常（危険）状況をセンシングすることによって、エネルギー貯蔵装置を保護することができる。
以上で説明したものは本発明に係るエネルギー貯蔵装置の保護システムを実施するための一つの実施例に過ぎず、本発明は前記の実施例に限定されず、以下の特許請求の範囲で請求する通り、本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。
１００；エネルギー貯蔵装置の保護システム
１０１；バッテリー
１０２；ラック
１０３；バッテリーセル
１０４；フューズ
１０５；スイッチ
１０６；バッテリーコネクションパネル
１０７；ディスコネクトスイッチ
１０８；モジュールＢＭＳ
１０９；ラックＢＭＳ
１１０；ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）
１１１；内部センサ部
１１２；電圧センサ
１１３；電流センサ
１１４；温度センサ
１１５；外部センサ部
１１６；サージ電圧センサ
１１７；地絡電圧センサ
１１８；スイッチ接点センサ
１２０；ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）
１２１；通信ポート
１２２；デコーディング部
１２３；制御部
１２４；システムシャットダウン部
１２５；電圧判断部
１３０；ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）
１４１；第１ハードワイヤー
１４２；第２ハードワイヤー
１４３；第１汎用通信線
１４４；第２汎用通信線
１４５；直流電力線
１４６；交流電力線
１５０；グリッド

Claims (10)

  1. エネルギー貯蔵装置の保護システムにおいて、
    バッテリーセルの内部状態または外部状態が異常である場合、保護信号を伝送するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）；
    前記ＢＭＳにハードワイヤーで連結されて前記保護信号を受信するＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）；および
    前記ＢＭＳと前記ＰＣＳの間に汎用通信線で連結されて前記ＢＭＳから前記保護信号を受信した後に前記ＰＣＳに前記保護信号を伝送するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み、
    前記ＰＣＳは前記ハードワイヤーまたは前記汎用通信線から前記保護信号を受信する場合、前記エネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせる、エネルギー貯蔵装置の保護システム。
  2. 前記ＢＭＳには前記バッテリーセルの内部の異常状態をセンシングする内部センサ部がさらに連結された、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  3. 前記内部センサ部は
    前記バッテリーセルの電圧をセンシングする電圧センサ；
    前記バッテリーセルの電流をセンシングする電流センサ；または
    前記バッテリーセルの温度をセンシングする温度センサを含む、請求項２に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  4. 前記ＢＭＳは前記内部センサ部を利用してセンシングした電圧、電流または温度が基準範囲を逸脱する場合、前記ハードワイヤーを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送し、前記汎用通信線および前記ＥＭＳを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送する、請求項２に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  5. 前記ＢＭＳには前記バッテリーセルの外部の異常状態をセンシングする外部センサ部がさらに連結され、前記外部センサ部は前記ＢＭＳに第２ハードワイヤーを通じて連結された、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  6. 前記外部センサ部は
    前記バッテリーセルと前記ＰＣＳを連結する電力線に流入したサージ電圧をセンシングするサージ電圧センサ；
    前記電力線の地絡電圧をセンシングする地絡電圧センサ；または
    前記電力線に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングするスイッチ接点センサを含む、請求項５に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  7. 前記ＢＭＳは前記外部センサ部を利用してセンシングしたサージ電圧、地絡電圧またはスイッチの接点の状態が基準範囲を逸脱する場合、前記ハードワイヤーを利用して前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送し、前記汎用通信線および前記ＥＭＳを通じて前記保護信号を前記ＰＣＳに伝送する、請求項５に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  8. 前記バッテリーセルの外部の異常状態をセンシングする外部センサ部をさらに含み、前記外部センサ部は前記ＰＣＳに第２ハードワイヤーを通じて連結された、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  9. 前記外部センサ部は
    前記バッテリーセルと前記ＰＣＳを連結する電力線に流入したサージ電圧をセンシングするサージ電圧センサ；
    前記電力線の地絡電圧をセンシングする地絡電圧センサ；または
    前記電力線に設置されたスイッチの接点の状態をセンシングするスイッチ接点センサを含む、請求項８に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
  10. 前記ＰＣＳは前記外部センサ部を利用してセンシングしたサージ電圧、地絡電圧またはスイッチの接点の状態が基準範囲を逸脱する場合、前記エネルギー貯蔵装置をシャットダウンさせる、請求項８に記載のエネルギー貯蔵装置の保護システム。
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