JP6245735B2 - バッテリーシステム及びエネルギー保存システム - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーシステム及びこれを備えるエネルギー保存システムに関する。
環境破壊及び資源枯渇に対する恐れが高まりつつ、エネルギーを保存し、その保存されたエネルギーを効率的に活用できるシステムへの関心が増加しつつある。また、公害を引き起こさずにエネルギーを生産できる新材生エネルギーへの関心も高まりつつある。このような新材生エネルギー、電力を保存するバッテリーシステム、及び既存の系統を連係させるエネルギー保存システムについての研究開発が行われている。
日本特許第３４０５５２６号（２００３．０３．０７） Ｓｏｎｏｂｅ 韓国特許第１０−０９９１０８４号（２０１０．１０．２５） Ｙａｓｕｈｉｔｏ ｅｔ ａｌ． 米国特許出願公開第２００９／０１０２４２４Ａ１号（２００９．０４．２３） Ｔｉｅｎ ｅｔ ａｌ．
本発明が解決しようとする課題は、負荷量によって多様に設計され、安定して動作するように効率的に管理されるバッテリーシステムを提供することである。
また、本発明が解決しようとするさらに他の課題は、このようなバッテリーシステムを備えるエネルギー保存システムを提供することである。
本発明の思想による実施形態は、第１バッテリーラック、及び前記第１バッテリーラックを制御するマスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えるマスターラックと、第２バッテリーラック、及び前記マスターＢＭＳからの命令に応答して前記第２バッテリーラックを制御し、前記第２バッテリーラックの状態に関する情報を報告するスレーブＢＭＳを含むスレーブラックと、を備え、前記マスターＢＭＳが前記スレーブＢＭＳから前記情報を受信した後、前記マスターＢＭＳは前記第１バッテリーラックを制御する。
前記スレーブＢＭＳは、前記命令に基づいて前記第２バッテリーラックの状態をオン状態及びオフ状態のうち一つに設定する。前記マスターＢＭＳは、前記第２バッテリーラックの状態に関する前記情報を受信し、前記第１バッテリーラックの状態をオン状態及びオフ状態のうち一つに設定する。前記第１バッテリーラックの状態は、第２バッテリーラックの状態が前記オン状態に設定された後で前記オン状態に設定される。
前記スレーブＢＭＳは、前記マスターＢＭＳからの前記命令に基づいて前記第２バッテリーラックの状態をオン状態に設定しようと試みるように構成され、前記第１バッテリーラックの状態は、前記スレーブＢＭＳから報告された前記情報が、前記第２バッテリーラックの状態を前記オン状態に設定しようとする試みが成功したということを示す時にオン状態に設定される。
前記マスターラック及び前記スレーブラックは、それぞれマスター保護回路及びスレーブ保護回路を備え、前記マスター保護回路は第１スイッチを備え、スレーブ保護回路は第２スイッチを備え、前記スレーブＢＭＳは、前記命令に基づいて前記第２スイッチの状態を開放状態及び短絡状態のうち一つに設定する。
前記マスターＢＭＳは、前記スレーブラックの失敗に関する情報を統合制御器に伝送するように構成される。前記マスターＢＭＳは、前記第１バッテリーラックと前記第２バッテリーラックいずれも制御する統合管理システムに該当する。
前記マスターラックは、第１バスを通じて前記第１バッテリーラックと前記スレーブラック両方と通信する。前記スレーブラックは、前記第１バスと分離された第２バスを通じて前記第２バッテリーラックと通信する。前記マスターＢＭＳは、外部に連結された統合制御器からの他の命令に基づいて前記スレーブＢＭＳに前記命令を提供し、前記マスターＢＭＳは、前記第１バス及び前記第２バスと分離された第３バスを通じて前記外部に連結された統合制御器と通信する。前記スレーブラックは複数のスレーブラックのうち一つであり、前記複数のスレーブラックそれぞれは、前記第１バスを通じて前記マスターラックに連結される。
前記スレーブラックは保護回路を備え、前記スレーブＢＭＳは、前記保護回路内のスイッチの状態に基づいて前記第２バッテリーラックの状態を定める。前記スレーブラックは保護回路を備え、前記保護回路は、前記第２バッテリーラックの状態に関する中間情報を前記スレーブＢＭＳに提供する少なくとも一つのスイッチを備える。前記スレーブラックは複数のスレーブバッテリートレイを備え、前記スレーブバッテリートレイは前記保護回路に連結される。前記スレーブＢＭＳは、前記第２バッテリーラックの非正常状態を検出するように構成され、前記スレーブＢＭＳは、前記非正常状態が検出されれば、前記保護回路を通じて前記第２バッテリーラックへの電力供給を遮断するように構成される。
前記スレーブラックは、複数のスレーブラックのうち一つであり、前記マスターラックは、前記複数のスレーブのうちいずれか一つの失敗に関する情報を外部に連結された統合制御器に伝送するように構成される。前記スレーブラックは、複数のスレーブラックのうち一つであり、前記複数のスレーブラックは、複数のスレーブＢＭＳ及び複数の第２バッテリーラックを備え、前記複数のスレーブＢＭＳは、前記マスターＢＭＳからの前記命令に基づいて前記複数の第２バッテリーラックそれぞれの状態をオン状態に設定し、前記状態の設定を報告し、前記第１バッテリーラックの状態は、前記複数のスレーブＢＭＳそれぞれが前記複数の第２バッテリーラックの状態の設定が成功したということを示す時、オン状態に設定される。
本発明の思想による実施形態は、前記バッテリーシステム、外部発電システム、外部系統、及び外部負荷に連結される統合制御器を備える電力変換システムを備えるエネルギー保存システムに関する。前記バッテリーシステムで前記マスターＢＭＳは、前記統合制御器からの他の命令に基づいて前記スレーブＢＭＳに命令を提供する。
本発明の思想によるバッテリーシステムは、負荷量によって多様に設計され、効率的に管理されて安定して動作する。
また、本発明の思想によるエネルギー保存システムは、負荷量によって多様に結合され、かつ安定して動作できるバッテリーシステムを備えることで信頼性のあるように運用される。
本発明の例示的な実施形態によるエネルギー保存システムのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるバッテリーシステムのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるマスターラックのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるスレーブラックのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による保護回路のブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によって複数の保護回路を備えるバッテリーシステムのブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるバッテリーシステムのフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態によるバッテリーシステムのフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態によるバッテリーシステムのフローチャートである。
なお、例示的な実施形態が添付図面を参照して以下でさらに詳細に説明される。しかし、多くの形態に具体化され、本明細書で説明される実施形態に限定されるものではない。かえって、これらの実施形態は本開示を完全かつ完璧にし、例示的な具現例を当業者に完全に伝達できるように提供されるものである。
本出願で使った用語は単に特定の実施形態を説明するために使われたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、“含む”または“持つ”などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないと理解されねばならない。第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。
以下、例示的な実施形態が示される添付図面を参照してさらに完璧に実施形態が説明される。全体的に同じ参照番号は同じ構成要素を示す。図面で、同一また対応する構成要素には同じ図面番号がつけられ、これについて繰り返して説明しない。
図１は、例示的な実施形態によるエネルギー保存システムのブロック図を示す。
図１を参照すれば、本発明の実施形態によるエネルギー保存システム１は、外部の発電システム２及び系統３と連係して外部に連結された負荷４に電力を供給する。
発電システム２は、エネルギー源を使って電力を生産するシステムである。発電システム２は電力を生産し、生産した電力をエネルギー保存システム１に供給する。発電システム２は、太陽光発電システム、風力発電システム、及び潮力発電システムからなる群から選択される少なくとも一つを含む。しかし、これは単に例示的であり、発電システム２は、前記種類に限定されるものではない。
例えば、太陽熱や地熱などの新材生エネルギーを用いて電力を生産するあらゆる発電システムが発電システム２に含まれる。例示的な実施形態によれば、太陽光を用いて電力を生産する太陽電池が、家庭や工場に設けられるエネルギー保存システム１に適用される。発電システム２は、電力を生産できる複数の発電モジュールを並列に配列することで大容量エネルギーシステムとして機能する。
系統３は、例えば、発電所、変電所、送電線などを含む。系統３が正常状態である場合、系統３は、エネルギー保存システム１に電力を供給する。例えば、系統３は、負荷４及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つに電力を供給する。系統３は、エネルギー保存システム１から電力を供給される。例えば、系統３は、特にバッテリーシステム２０から電力を供給される。系統３が非正常状態である場合、系統３とエネルギー保存システム１との間の電力供給は中断する。
負荷４は、発電システム２で生産された電力、バッテリーシステム２０に保存された電力、または系統３から供給された電力を消費する。家庭や工場の電気装置が負荷４を構成する一例である。
エネルギー保存システム１は、発電システム２で生産した電力をバッテリーシステム２０に保存するか、または系統３に供給する。エネルギー保存システム１は、バッテリーシステム２０に保存された電力を系統３に供給するか、または系統３から供給された電力をバッテリーシステム２０に保存してもよい。また、エネルギー保存システム１は、発電システム２で生産された電力やバッテリーシステム２０に保存されている電力を負荷４に供給する。系統３が非正常状態である場合、例えば、停電が発生した場合に、エネルギー保存システム１はＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）機能を行って、発電システム２で生産された電力やバッテリーシステム２０に保存されている電力を負荷４に供給する。
エネルギー保存システム１は、電力を変換する電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下“ＰＣＳ”という）１０、バッテリーシステム２０、第１スイッチ３０、及び第２スイッチ４０を備える。
ＰＣＳ １０は、発電システム２、系統３、及びバッテリーシステム２０から提供される電力を適当な形態の電力に変換でき、前記適当な形態の電力を所望のところに供給する。ＰＣＳ １０は、例えば、電力変換部１１、ＤＣリンク部１２、インバータ１３、コンバータ１４、統合制御器１５を備える。
電力変換部１１は、発電システム２とＤＣリンク部１２との間に連結される電力変換装置である。電力変換部１１は、発電システム２で生産した電力を直流リンク電圧に変換し、前記直流リンク電圧をＤＣリンク部１２に提供する。
電力変換部１１は、発電システム２の種類によってコンバータ回路、整流回路などの電力変換回路を備える。例えば、発電システム２が直流電力を生産する場合、電力変換部１１は、発電システム２が生産した直流電力を他の直流電力に変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ回路を備える。発電システム２が交流電力を生産する場合、電力変換部１１は、交流電力を直流電力に変換するための整流回路を備える。
例示的な実施形態では、発電システム２が太陽光発電システムである場合、電力変換部１１は、日射量、温度などの変化によって発電システム２で生産する電力を最大に得られるように最大電力ポイント追跡（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行うＭＰＰＴコンバータを備える。また、発電システム２で生産される電力がない時には、電力変換部１１は動作を中止し、それによって電力変換部１１に備えられるコンバータ回路または整流回路などの電力変換装置で消費する電力を最小化できる。
例えば、発電システム２または系統３での瞬時電圧低下によって、または負荷４でのピーク負荷発生によって、直流リンク電圧の大きさが不安定になる場合がある。しかし、直流リンク電圧は、コンバータ１４及びインバータ１３の正常動作のために安定化されねばならない。ＤＣリンク部１２は、電力変換部１１とインバータ１３との間に連結されて直流リンク電圧を一定または実質的に一定に維持させる。ＤＣリンク部１２は、例えば、大容量キャパシタを備える。
インバータ１３は、ＤＣリンク部１２と第１スイッチ３０との間に連結される電力変換装置である。インバータ１３は、発電システム２及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つから出力される直流リンク電圧を系統３の交流電圧に変換し、前記交流電圧を出力するインバータを備える。また、インバータ１３は、系統３からの交流電圧を直流電圧に変換して直流リンク電圧を出力する整流回路を備え、例えば、前記直流リンク電圧は、充電モードでバッテリーシステム２０に保存される。インバータ１３は、入力及び出力の方向が変わりうる双方向インバータである。
インバータ１３は、系統３に出力される交流電圧で高調波を除去するためのフィルタを備える。インバータ１３は、無効電力の発生を抑制するか、または無効電力の発生可能性を低減させるために、インバータ１３から出力される交流電圧の位相と系統３の交流電圧の位相とを同期化させるための位相同期ループ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ、ＰＬＬ）回路を備える。インバータ１３は、電圧変動範囲の制限、力率改善、直流成分の除去、及び／または過渡現状（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）からの保護またはその低減などの機能を行える。
コンバータ１４は、ＤＣリンク部１２とバッテリーシステム２０との間に連結される電力変換装置である。コンバータ１４は、放電モードでバッテリーシステム２０に保存された直流電力を適当なレベルの直流リンク電圧に変換し、前記ＤＣリンク電圧を、ＤＣリンク部１２を通じてインバータ１３に出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備える。コンバータ１４は、充電モードで電力変換部１１またはインバータ１３から出力される直流電力を適当なレベル、例えば、バッテリーシステム２０で要求する充電電圧レベルの直流電力に変換し、前記直流電力をバッテリーシステム２０に出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備える。コンバータ１４は、入力及び出力の方向が変わりうる双方向コンバータである。バッテリーシステム２０の充電または放電が行われない場合にはコンバータ１４の動作が中止されることで、電力消費が最小化または低減する。
統合制御器１５は、発電システム２、系統３、バッテリーシステム２０、及び／または負荷４の状態をモニタリングする。例えば、統合制御器１５は、系統３での停電発生如何、発電システム２での電力生産如何、発電システム２で電力が生産される場合に生産される電力量、バッテリーシステム２０の充電状態、負荷４の消費電力量、時間などをモニタリングする。
統合制御器１５は、モニタリング結果及び既定のアルゴリズムによって、電力変換部１１、インバータ１３、コンバータ１４、バッテリーシステム２０、第１スイッチ３０、及び第２スイッチ４０の動作を制御する。例えば、系統３に停電が発生する場合、統合制御器１５は、バッテリーシステム２０に保存された電力または発電システム２で生産された電力が負荷４に供給されるように制御する。統合制御器１５は、負荷４に十分な電力が供給されない場合に、負荷４の電気装置について優先順位を定め、優先順位の高い電気装置に優先して電力を供給するように負荷４を制御してもよい。統合制御器１５は、バッテリーシステム２０の充電及び放電を制御する。
第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０は、インバータ１３と系統３との間に直列に連結され、統合制御器１５の制御によってターンオン／ターンオフされることで、発電システム２と系統３との間の電流のフローを制御する。発電システム２、系統３、及びバッテリーシステム２０の状態によって、第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０がターンオンまたはターンオフされる。
例えば、発電システム２及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つからの電力が負荷４に供給されるか、または系統３からの電力がバッテリーシステム２０に供給される場合、第１スイッチ３０はターンオンされる。発電システム２及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つからの電力が系統３に供給されるか、または系統３からの電力が負荷４及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つに供給される場合には、第２スイッチ４０はターンオンされる。
系統３で停電が発生した場合には、第２スイッチ４０がターンオフされ、第１スイッチ３０がターンオンされる。すなわち、発電システム２及びバッテリーシステム２０からなる群から選択される少なくとも一つからの電力が負荷４に供給されると同時に、負荷４に供給される電力が系統３に流れることが遮断及び／または防止される。このように、エネルギー保存システム１が単独運転システム（ｓｔａｎｄ ａｌｏｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）で動作するため、系統３の電力線などで作業する人足が、エネルギー保存システム１０から出力される電力による感電事故から保護される。
第１スイッチ３０及び第２スイッチ４０は、大きい電流に耐えられるか、または大きい電流を処理できるリレイ（ｒｅｌａｙ）などのスイッチング装置を備える。
バッテリーシステム２０は、発電システム２及び系統３からなる群から選択される少なくとも一つから電力を供給されて保存し、保存している電力を負荷４及び系統３からなる群から選択される少なくとも一つに供給する。バッテリーシステム２０は、電力を保存する部分及びこれを制御及び保護する部分を備える。バッテリーシステム２０の充電及び放電は、統合制御器１５によって制御される。以下、図２を参照してバッテリーシステム２０についてさらに具体的に説明する。
図２は、例示的な実施形態によるバッテリーシステム２０のブロック図を示す。
図２を参照すれば、バッテリーシステム２０は、複数のラック２００を備える。例えば、複数のラック２００は、マスターラック２００ｍ、及びスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２を備える複数のスレーブラック２００ｓを備える。バッテリーシステム２０は、統合制御器１５とマスターラック２００ｍとのデータ通信のための第１バス２４１、及び複数のラック２００間のデータ通信のための第２バス２４２を備える。例えば、マスターラック２００ｍとスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ１とは、第２バス２４２を通じて互いに通信する。
複数のラック２００ｍ、２００ｓ１、２００ｓ２は、外部、例えば、発電システム２及び／または系統３から供給された電力を保存でき、保存された電力を系統３及び／または負荷４に供給する。マスターラック２００ｍは、マスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）２１０ｍ、バッテリーラック２２０及び保護回路２３０を備える。スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２それぞれは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓ、バッテリーラック２２０及び保護回路２３０を備える。
図２で、マスターラック２００ｍとスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２とは互いに異なる参照番号で表示されているが、マスターラック２００ｍ及びスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２の共通の動作、構成及び機能が説明される場合には、マスターラック２００ｍ及びスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２は、集合的にラック２００またはラック２００といわれる。マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓについても共通の動作、構成及び機能が説明される場合には、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓは、集合的にＢＭＳ ２１０といわれる。
ＢＭＳ ２１０は、ラック２００の全般的な動作をそれぞれ制御する。ＢＭＳ ２１０は、保護回路２３０を制御することでラック２００を保護し、例えば、ＢＭＳ ２１０は、非正常状態からラック２００を保護する。例えば、過電流が流れるか、または過放電されるなどの異常が発生した場合、ＢＭＳ ２１０は、保護回路２３０のスイッチを開放させてバッテリーラック２２０と入出力端子Ｔ＋、Ｔ−との電力伝達を遮断する。ＢＭＳ ２１０は、バッテリーラック２２０の状態、例えば、温度、電圧、電流などをモニタリングしてデータを測定する。ＢＭＳ ２１０は、測定されたデータ及び既定のアルゴリズムによってバッテリーラック２２０に備えられたバッテリーセルのセルバランシング動作を制御する。
バッテリーラック２２０は、発電システム２及び／または系統３から供給された電力を保存し、保存された電力を系統３及び／または負荷４に供給する。バッテリーラック２２０は、直列、並列または直列と並列との組み合わせで連結された少なくとも一つのトレイを備える。図２で、バッテリーラック２２０が並列に連結されると示されているが、バッテリーシステム２０の要求に応じて、バッテリーラック２２０は直列に連結されるか、または直列と並列との組み合わせで連結される。
保護回路２３０は、ＢＭＳ ２１０からの制御によって電力を供給するためにスイッチを短絡するか、または電力供給を遮断するためにスイッチを開放する。保護回路２３０は、バッテリーラック２２０の出力電圧及び出力電流、スイッチの状態、及びヒューズの状態などの情報をＢＭＳ ２１０に提供する。
第１バス２４１は、統合制御器１５とマスターＢＭＳ ２１０ｍとの間にデータや命令を送信する経路である。第１バス２４１は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスである。例えば、統合制御器１５は、第１バス２４１を通じてマスターＢＭＳ ２１０ｍに命令を送信し、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、ラック２００の状態に関する情報を伝送する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓのうち一つが対応するスレーブラック２００ｓで故障を示す場合に、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、故障の発生及び／または故障に関する情報を統合制御器１５に伝送する。しかし、実施形態はこれに限定されず、例えば、第１バス２４１は、バスを使ってデータや命令を送信する適切な通信プロトコルならば、いずれも適用される。
第２バス２４２は、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓの間にデータや命令を送信する経路である。第２バス２４２は、ＣＡＮバスである。しかし、実施形態はこれに限定されず、例えば、第２バス２４２は、バスを使ってデータや命令を送信する適切な通信プロトコルならば、いずれも適用される。
マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、バッテリーラック２２０及び保護回路２３０からデータを収集する。例えば、出力電流、出力電圧、スイッチ状態及びヒューズの状態などからなる群から選択される少なくとも一つが、保護回路２３０から収集されるデータに含まれる。バッテリーセル電圧及び温度などがバッテリーラック２２０から収集されるデータに含まれる。
マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、収集されたデータたちから残余電力量、寿命、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）などを算出し、対応するバッテリーラック２２０それぞれに異常が発生したかどうかを判断する。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、対応するバッテリーラック２２０で、（過充電、過放電、過電流、過電圧、過熱、バッテリーセルの不均衡、バッテリーセルの劣化などからなる群から選択される少なくとも一つのような）異常が発生したかどうかを判断する。異常が発生した場合、例えば、非正常状態が検出された場合、前記異常を検出したマスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、内部のアルゴリズムによって定められた動作を行える。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓは、対応する保護回路２３０を動作させる。
スレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、対応するバッテリーラック２２０及び保護回路２３０から収集したデータを、第２バス２４２を用いてマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、異常発生の如何、異常発生形態に関する情報もマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２それぞれの動作を制御することもできる。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍがスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２の保護回路２３０を動作させるように、制御命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれに提供する。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、自体のバッテリーラック２２０、例えば、マスターバッテリーラック及び保護回路２３０から収集されたデータ、及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓから伝送されたスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２のデータを、第１バス２４１を通じて統合制御器１５に伝送する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、ラック２００ｍ、２００ｓ１、２００ｓ２の異常発生の如何、及び／または異常発生形態に関する情報も統合制御器１５に提供する。
統合制御器１５は、ＰＣＳ １０の状態、例えば、コンバータ１４の状態に関する情報をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。例えば、統合制御器１５は、コンバータ１４及び入出力端子Ｔ＋、Ｔ−の開放如何に関する情報、及び／またはコンバータ１４の電流フローに関する情報をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、統合制御器１５から提供された情報に基づいてバッテリーシステム２０の動作を制御する。
例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、ＰＣＳ １０の状態によってスレーブラック２００ｓ、例えば、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２がターンオンされるように、制御命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓにそれぞれ伝送し、マスターラック２００ｍをターンオンさせる。具体的に、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍからの命令に応答して、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２をそれぞれ制御する。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓ、例えば、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２の状態に関する情報を報告でき、前記情報は、マスターラック２００ｍのターンオンに使われる。例えば、スレーブＢＭＳ ２１０それぞれが対応するスレーブラック２００ｓの動作状態がオン状態であると報告する場合に、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターラック２００ｍをターンオンさせる。よって、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターＢＭＳ ２１０ｍがスレーブＢＭＳ ２１０ｓから前記情報を受信した後、例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍがスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２それぞれの動作状態に関する情報を受信した後、マスターラック２００ｍを制御する。
統合制御器１５は、バッテリーシステム２０のターンオン／ターンオフを制御する。例えば、統合制御器１５は、バッテリーシステム２０のオン／オフ制御命令をマスターＢＭＳ ２１０ｍに送信する。次いで、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、統合制御器１５の制御命令に応じてスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２がターンオンされるように、制御命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓに送信し、マスターラック２００ｍをターンオンさせる。
統合制御器１５は、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓに管理データを提供する。前記管理データは、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれのバッテリーセルに関する情報を含み、例えば、前記情報は、ファームウェア、内部アルゴリズム、バッテリーセル情報、内部管理基準などを含む。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、統合制御器１５からの制御命令及び／または内部アルゴリズムによって、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２を制御するための命令を該スレーブＢＭＳ ２１０ｓで伝送する。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２の動作状態を制御するために、すなわち、スレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２をターンオン／ターンオフさせるために、命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓに伝送する。また、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにバッテリーラック２２０の状態に関するデータを伝送するように命令する。
バッテリーラック２２０が直列に連結された場合、バッテリーラック２２０の全体バッテリーセルについてセルバランシングが行われねばならない。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍが全体バッテリーセルについてのセル電圧データを収集し、スレーブＢＭＳ ２１０ｓを通じてスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２のバッテリーセルについてもセルバランシング動作を制御する。
マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓは、図２に示したようにマスター−スレーブシステムを構成する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターラック２００ｍだけではなく、スレーブＢＭＳ ２１０ｓを通じてスレーブラック２００ｓ１、２００ｓ２を制御する。よって、マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓ及び統合制御器１５の間で、マスターＢＭＳ ２１０ｍ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓを制御するシステムＢＭＳが省略される。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍがマスターラック２００ｍ内の対応するバッテリーラック２２０及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれをいずれも制御する機能を行えるため、ＢＭＳ ２１０、すなわち、マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれを制御するための統合バッテリー管理システム（ＢＭＳ）は排除される。すなわち、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、統合制御器１５との間にさらなるバッテリー管理システムを設けずに統合制御器１５に直接連結される。
また、統合制御器１５は単にマスターＢＭＳ ２１０ｍのみと通信できるため、スレーブラック２００ｓの数が増えても、統合制御器１５は加えられたスレーブラック２００ｓと通信する必要がない。よって、スレーブラック２００ｓが加えられても統合制御器１５の設定は変わらない。
図３は、例示的な実施形態によるマスターラック２００ｍのブロック図を示す。
図３を参照すれば、マスターラック２００ｍは、マスターＢＭＳ ２１０ｍ、複数のトレイ２２１を備えるバッテリーラック２２０、及びマスターＢＭＳ ２１０ｍと複数のトレイ２２１との間にデータ通信のための第２バス２４２を備える。また、マスターラック２００ｍは、図２に示したように保護回路２３０を備えるが、保護回路２３０は図３に示していない。
トレイ２２１は、バッテリーラック２２０の下位構成であり、系統３及び／または発電システム２からの電力を保存でき、保存された電力を系統３及び／または負荷４に供給する。トレイ２２１それぞれは、トレイＢＭＳ ２２２及びバッテリートレイ２２３を備える。図３は、容易な説明のためにマスターラック２００ｍがトレイ２２１を備えると示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示したように、スレーブラック２００ｓの少なくとも一つも類似してトレイ２２１を備え、トレイ２２１の構成及び配列は、マスターラック２００ｍについて図示したところと同一である。
トレイ２２１それぞれは、少なくとも一つのトレイＢＭＳ ２２２を備え、前記トレイＢＭＳ ２２２に連結される少なくとも一つのバッテリートレイ２２３を備える。例えば、トレイ２２１それぞれは、一つのバッテリートレイ２２３に連結される一つのトレイＢＭＳ ２２２を備える。
バッテリートレイ２２３は、電力を保存する部分であり、直列、並列または直列と並列との組み合わせで連結される複数のバッテリーセルを備える。前記バッテリーセルは、充電可能な二次電池を備える。例えば、前記バッテリーセルは、ニッケル−カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウム−イオン電池、リチウムポリマー電池などからなる群から選択される少なくとも一つを含む。バッテリートレイ２２３に備えられるバッテリーセルの数は、所望の出力電圧によって定められる。
トレイＢＭＳ ２２２は、バッテリートレイ２２３の状態、例えば、バッテリーセルの温度、セル電圧、出力電流などからなる群から選択される少なくとも一つを測定でき、測定されたデータを、第２バス２４２を通じてマスターＢＭＳ ２１０ｍに伝送する。また、トレイＢＭＳ ２２２は、マスターＢＭＳ ２１０ｍのセルバランシング制御命令に応じてバッテリートレイ２２３のセルバランシングを行える。
第２バス２４２は、マスターＢＭＳ ２１０ｍとマスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２との間にデータや命令が伝送される経路である。また、マスターＢＭＳ ２１０ｍとスレーブＢＭＳ ２１０ｓとの間でも、第２バス２４２を通じてデータや命令が伝送される。前述したように第２バス２４２は、ＣＡＮバスである。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第１バス２４１を通じて統合制御器１５と通信する。また、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第２バス２４２を通じてマスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２のそれぞれ、及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓのそれぞれと通信する。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、同じ第２バス２４２を通じてスレーブＢＭＳ ２１０ｓと通信するだけではなく、マスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２とも通信する。よって、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、例えば、さらなるバスまたはバッテリー管理システムなしに、マスターラック２００ｍ内のトレイＢＭＳ ２２２それぞれ及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれと直接通信する。
統合制御器１５は、例えば、第１バス２４１に命令を含むフレーム信号を伝送する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは前記フレーム信号を受信し、前記フレーム信号に含まれた命令に対応する動作を行える。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターラック２００ｍ内のトレイ２２１及び／またはスレーブＢＭＳ ２１０ｓに命令を提供する。また、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第１バス２４１にデータを含むフレーム信号を伝送する。統合制御器１５は、マスターＢＭＳ ２１０ｍから前記フレーム信号を受信し、所望の動作を行える。
統合制御器１５からのフレーム信号に含まれる命令に対応する動作を行う場合、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第２バス２４２に命令を含むフレーム信号を伝送する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、前記フレーム信号を受信し、前記フレーム信号に含まれた命令に対応する動作を行える。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２バス２４２にデータを含むフレーム信号を伝送する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、前記フレーム信号を受信し、所望の動作を行える。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第２バス２４２に命令を含むフレーム信号を伝送する。マスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２は、前記フレーム信号を受信し、前記フレーム信号に含まれた命令に対応する動作を行える。マスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２は、第２バス２４２にデータを含むフレーム信号を伝送する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、前記フレーム信号を受信し、所望の動作を行える。
図４は、例示的な実施形態によるスレーブラック２００ｓ１のブロック図を示す。図４は、例示的な目的でスレーブラック２００ｓ１を示すが、スレーブラック２００ｓ２もスレーブラック２００ｓ１と同じ構成を持つ。
図４を参照すれば、スレーブラック２００ｓ１は、スレーブＢＭＳ ２１０ｓ、複数のトレイ２２１を備えるバッテリーラック２２０、及びスレーブＢＭＳ ２１０ｓと複数のトレイ２２１との間にデータ通信のための第３バス２４３を備える。図２に示したように、スレーブラック２００ｓ１は保護回路２３０を備えるが、図４では、保護回路２３０が図示されていない。トレイ２２１についての説明は図３を参照して既に説明されたため、繰り返さない。
前述したように、第２バス２４２は、マスターＢＭＳ ２１０ｍとマスターラック２００ｍのトレイＢＭＳ ２２２との間にデータや命令が伝送される経路である。また、第２バス２４２は、スレーブＢＭＳ ２１０ｓとマスターＢＭＳ ２１０ｍとの間にデータや命令が伝送される経路である。
第３バス２４３は、スレーブＢＭＳ ２１０ｓとスレーブラック２００ｓ１のトレイＢＭＳ ２２２との間にデータや命令が伝送される経路である。第３バス２４３は、ＣＡＮバスである。しかし、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、第３バス２４３は、バスを使ってデータや命令を送信する適当な通信プロトコルならば、いずれも適用される。
スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２バス２４２を通じてマスターＢＭＳ ２１０ｍと通信し、第３バス２４３を通じてスレーブラック２００ｓ１のトレイＢＭＳ ２２２と通信する。
スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第３バス２４３に命令を含むフレーム信号を伝送する。スレーブラック２００ｓ１のトレイＢＭＳ ２２２は、前記フレーム信号を受信し、前記フレーム信号に含まれた命令に対応する動作を行える。また、スレーブラック２００ｓ１のトレイＢＭＳ ２２２は、第３バス２４３にデータを含むフレーム信号を伝送する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、前記フレーム信号を受信し、必要な動作を行える。
図５は、例示的な実施形態による保護回路２３０のブロック図を示す。
図５を参照すれば、保護回路２３０は、例えば、電流センサー２３１、電圧センサー２３２、第１スイッチ２３３、第２スイッチ２３４、プリチャージ抵抗２３５、及びヒューズ２３６を備える。
電流センサー２３１は、バッテリーラック２２０の出力電流を測定する。電流センサー２３１は、出力電流に対応する信号ｓｉをＢＭＳ ２１０に提供でき、前記ＢＭＳ ２１０は、マスターＢＭＳ ２１０ｍまたはスレーブＢＭＳ ２１０ｓのうち一つに対応する。図５で、電流センサー２３１がラック出力端子Ｒ＋と入出力端子Ｔ＋との間に配されると示されるが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電流センサー２３１は、ラック出力端子Ｒ−と入出力端子Ｔ−との間に配されてもよい。
電圧センサー２３２はバッテリーラック２２０の出力電圧を測定し、例えば、前記バッテリーラック２２０は、マスターラック２００ｍまたはスレーブラック２００ｓのうち一つである。電圧センサー２３２は、出力電圧に対応する信号ｓｖをＢＭＳ ２１０に提供する。図５で、電圧センサー２３２がラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−の間に配されると示されるが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電圧センサー２３２は、要求に応じて入出力端子Ｔ＋、Ｔ−の間に配されてもよい。他の例示的な実施形態によれば、保護回路２３０は、入出力端子Ｔ＋、Ｔ−間の電圧を測定する電圧センサーをさらに備える。
第１スイッチ２３３は、ラック出力端子Ｒ＋と入出力端子Ｔ＋との間の第１ノードＮ１及び第２ノードＮ２を短絡または開放するスイッチング素子である。バッテリーラック２２０を充電または放電させるために、第１スイッチ２３３が短絡されねばならない。第１スイッチ２３３が開放されれば、ラック出力端子Ｒ＋と入出力端子Ｔ＋との間の電力の流れは中止される。第１スイッチ２３３は、ＢＭＳ ２１０から第１スイッチ制御信号ｓｗ１を受信し、第１スイッチ制御信号ｓｗ１によって開放または短絡される。第１スイッチ２３３は、開放／短絡状態をＢＭＳ ２１０に提供してもよい。例えば、第１スイッチ２３３は、複数のラック２００のうち対応するラック２００の状態に関する中間情報（例えば、ラック２００のうち対応するラック２００内のバッテリーラック２２０の状態に関する情報）を提供でき、前記中間情報は、ＢＭＳ ２１０が前記対応するラック２００の状態に関する情報を報告するときに使われる。
第１スイッチ２３３がスレーブラック２００ｓ１の保護回路２３０内に位置する場合、例えば、第１スイッチ２３３は、スレーブラック２００ｓ１内のバッテリーラック２２０の状態に関する中間情報を、スレーブラック２００ｓ１内のスレーブＢＭＳ ２１０ｓに提供する。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、バッテリーラック２２０の状態に関する情報をマスターラック２００ｍ内のマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。
第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に、第２スイッチ２３４とプリチャージ抵抗２３５とが直列に連結される。第２スイッチ２３４は、ＢＭＳ ２１０から第２スイッチ制御信号ｓｗ２を受信し、第２スイッチ制御信号ｓｗ２によって開放／短絡動作を行う。第２スイッチ２３４は、開放／短絡状態をＢＭＳ ２１０に提供することもできる。例えば、第２スイッチ２３４は、バッテリーラック２２０を持つラック２００の一つに対応する状態に関する中間情報を提供する。
第２スイッチ２３４がスレーブラック２００ｓ１の保護回路２３０内に位置する場合、例えば、第２スイッチ２３４は、スレーブラック２００ｓ１内のバッテリーラック２２０の状態に関する中間情報をスレーブラック２００ｓ１内のスレーブＢＭＳ ２１０ｓに提供する。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、バッテリーラック２２０の状態に関する情報をマスターラック２００ｍ内のマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。
第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４は、バッテリーラック２２０の出力電流を遮断できるリレイで構成される。例えば、第１スイッチ制御信号ｓｗ１及び第２スイッチ制御信号ｓｗ２は、所定の直流電圧を持つ制御信号である。例えば、第１スイッチ制御信号ｓｗ１及び／または第２スイッチ制御信号ｓｗ２がＤＣ１２Ｖを持つ時、第１スイッチ２３３及び／または第２スイッチ２３４が短絡される。第１スイッチ制御信号ｓｗ１及び／または第２スイッチ制御信号ｓｗ２が０Ｖを持つ時、第１スイッチ２３３及び／または第２スイッチ２３４は開放される。
プリチャージ抵抗２３５は、入出力端子Ｔ＋、Ｔ−とラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−とが連結される時点に流れるインラッシュ（ｉｎｒｕｓｈ）電流を制限する。ラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−の間には、出力電圧を安定させるために大容量キャパシタが連結される。しかし、前記大容量キャパシタが放電した状態で、第１スイッチ２３３が短絡されれば、前記大容量キャパシタを充電させるためにインラッシュ電流が発生する恐れがある。このような過電流は、バッテリーシステム２０を損傷させるか、または破損を引き起こす。
プリチャージ抵抗２３５は、第１スイッチ２３３を短絡させる前に、第２スイッチ２３４を短絡させることでインラッシュ電流の発生を防止するか、またはインラッシュ電流の発生可能性を低減させる。第２スイッチ２３４を短絡させた後で前記大容量キャパシタが充電されれば、第１スイッチ２３３が短絡され、第２スイッチ２３４は開放される。
ヒューズ２３６は、ラック出力端子Ｒ＋と入出力端子Ｔ＋との間の大電流経路上に形成され、大電流経路上に過電流が流れる場合、ヒューズ２３６が前記大電流経路を永久的に遮断する。ヒューズ２３６は、ヒューズの状態を示す信号ｓｆをＢＭＳ ２１０に提供する。
保護回路２３０は、ＢＭＳ ２１０と物理的に分離される。ＢＭＳ ２１０は、一つ以上の信号線を用いて保護回路２３０を制御するように構成する。例えば、保護回路２３０とＢＭＳ ２１０とが互いに異なるボードに形成されるように構成される。これによって、保護回路２３０を通過する大電流経路がＢＭＳ ２１０を通過しないこともある。
図６は、他の例示的な実施形態によるバッテリーシステムのブロック図を示す。
図６を参照すれば、バッテリーラック２２０は、保護回路２３０を通じて入出力端子Ｔ＋、Ｔ−に並列に連結される。
保護回路２３０それぞれが、第１スイッチ２３３、第２スイッチ２３４及びプリチャージ抵抗２３５を備えると図示されているが、実施形態はこれらに限定されるものではない。例えば、保護回路２３０は、図５に示したように電流センサー、電圧センサー、及びヒューズをさらに備える。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、対応する保護回路２３０、例えば、マスターラック２００ｍ内の保護回路２３０の第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４の短絡及び開放を制御する。同様に、スレーブＢＭＳ ２１０ｓも、対応する保護回路２３０、例えば、スレーブラック２００ｓのうち対応するスレーブラック２００ｓ内の保護回路２３０の第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４の短絡及び開放を制御する。
前述したように、バッテリーラック２２０のラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−を入出力端子Ｔ＋、Ｔ−に連結する場合、ＢＭＳ ２１０は、第２スイッチ２３４を先ず短絡させた後、所定時間が経た後で第１スイッチ２３３を短絡させ、第２スイッチ２３４を開放する。バッテリーラック２２０のラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−を入出力端子Ｔ＋、Ｔ−から分離する場合、ＢＭＳ ２１０は、第１スイッチ２３３を開放する。
ＢＭＳ ２１０は、内部アルゴリズムによって第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４の短絡及び開放を制御する。例えば、ＢＭＳ ２１０は、対応するバッテリーラック２２０の異常発生を感知した場合、第１スイッチ２３３を開放する。また、ＢＭＳ ２１０は、対応するバッテリーラック２２０が正常状態に復帰した場合、第２スイッチ２３４を先ず短絡させた後、所定時間が経た後で第１スイッチ２３３を短絡させ、第２スイッチ２３４を開放する。
ＢＭＳ ２１０は、上位構成要素の制御命令に応じて第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４の短絡及び開放を制御する。例えば、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍの制御命令に応じて第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４を制御する。また、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、統合制御器１５の制御命令に応じて第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４を制御する。例えば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは間接的に、すなわち、スレーブＢＭＳ ２１０ｓを通じて、統合制御器１５の制御命令に応じて第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４の状態を制御する。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−を入出力端子Ｔ＋、Ｔ−に連結せよというラックオン制御命令を下す。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、前記ラックオン制御命令に応じて、対応する保護回路２３０内の第２スイッチ２３４を先ず短絡させた後、所定時間が経た後で第１スイッチ２３３を短絡させ、第２スイッチ２３４を開放する。
例示的な実施形態によれば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓに対応するラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−を入出力端子Ｔ＋、Ｔ−に連結するために、スレーブＢＭＳ ２１０ｓに第２スイッチオン制御命令、第１スイッチオン制御命令及び第２スイッチオフ制御命令に順次に下す。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓに制御命令を下した後、前記制御命令による動作が正常に行われたかどうかを確認する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍから受信した制御命令による動作を行った後、前記動作の結果をマスターＢＭＳ ２１０ｍに伝送する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓから前記動作の結果を受信した後、他の動作を行える。
マスターＢＭＳ ２１０ｍがスレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオン命令を下した場合、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ制御信号ｓｗ１を発生させた後、ラックオン命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。
他の例示的な実施形態によれば、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２スイッチ制御信号ｓｗ２を発生させた後、ラックオン命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。さらに他の例示的な実施形態によれば、スレーブＢＭＳ ２１０ｓが第１スイッチ２３３の開放／短絡状態を確認した後、ラックオン命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。
さらに他の例示的な実施形態によれば、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、ラック出力電流を確認した後、ラックオン命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。さらに他の例示的な実施形態によれば、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、入出力端子Ｔ＋、Ｔ−間の出力電圧を確認した後、ラックオン命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。
ラックオフ命令についても、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ制御信号ｓｗ１、第１スイッチ２３３の状態、ラック出力電流、入出力端子Ｔ＋、Ｔ−間の出力電圧を用いて、スレーブラック２００ｓがターンオフされたかどうかを確認する。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、ラックオフ命令が行われたことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、第１バス２４１を通じて統合制御器１５と通信を行え、統合制御器１５からＰＣＳ １０の状態に関する情報を受信する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、内部アルゴリズムによってＰＣＳ １０が用意され、バッテリーシステム２０をＰＣＳ １０に連結できる状態であると判断すれば、バッテリーシステム２０のターンオンを定める。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０が異常状態から正常状態に復帰する場合、バッテリーシステム２０のターンオンを定める。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオン制御命令を下す。
スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２スイッチ制御信号ｓｗ２を通じて第２スイッチ２３４を短絡させる。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ制御信号ｓｗ１を通じて第１スイッチ２３３を短絡させる。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ２３３の短絡を確認し、前記ラックオン制御命令に応じて正常に動作を行ったことを示す信号をマスターＢＭＳ ２１０ｍに提供する。また、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２スイッチ制御信号ｓｗ２を通じて第２スイッチ２３４を開放させる。
マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓからラックが正常にターンオンされたことを示す信号を受信した後、他のスレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオン制御命令を下す。このような方式で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラックそれぞれが正常にターンオンされたことを確認する。次いで、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、自体のマスターラック２００ｍを最後にターンオンさせ、例えば、マスターラック２００ｍ内のバッテリーラック２２０をターンオンさせる。
他の例示的な実施形態によれば、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれにラックオン制御命令を同時に提供する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、前記ラックオン制御命令に応じて自体のスレーブラック２００ｓをそれぞれターンオンさせ、例えば、対応するスレーブラック２００ｓ内のバッテリーラック２２０をターンオンさせる。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓがターンオンされたことを示す信号を、それぞれマスターＢＭＳ ２１０ｍに送信する。マスターＢＭＳ ２１０ｍは、あらゆるスレーブラック２００ｓがいずれもターンオンされたと確認した後、自体のマスターラック２００ｍをターンオンさせる。
バッテリーシステム２０がターンオンされる時、あらゆるラックがなるべく同時にターンオンされねばならない。ラックのターンオン時点が異なる場合、ラック間に不均衡（ｉｍｂａｌａｎｃｉｎｇ）が発生する。実施形態のうち一部によれば、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブＢＭＳ ２１０ｓを用いてスレーブラック２００ｓを先ずターンオンさせ、マスターラック２００ｍを最後にターンオンさせるため、ラック２００のターンオン時点の差が最小化される。例えば、通信によりスレーブラック２００ｓをターンオンさせることが、自体のマスターラック２００ｍをターンオンさせることより長くかかるからである。よって、例示的な実施形態によれば、バッテリーシステム２０内の適当なバランシングを提供するために、マスターラック２００ｍの動作が始まる前に、スレーブラック２００ｓ（例えば、スレーブラック２００ｓ内のバッテリーラック２２０）の動作が始まる。
また、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓのターンオンを確認した後、自体のマスターラック２００ｍをターンオンさせることで、バッテリーシステム２０はさらに安定して運用される。例えば、スレーブラック２００ｓがターンオンに失敗した状態で、マスターラック２００ｍのみターンオンされる場合に発生するラック間の不均衡は防止される。
バッテリーシステム２０の作動中に、異常（ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ）が発生する。例えば、過充電または過放電が発生する。また、高熱または過電流が発生する。これらの異常は、バッテリーシステム２０全体に発生することもあり、ラック２００のうち特定ラックに発生することもある。ラック２００のうち特定ラックのみに異常が発生する場合、前記特定ラック２００のＢＭＳ ２１０は、前記特定ラック２００のターンオンまたはターンオフを定める。この場合、前記ＢＭＳ ２１０は、保護回路２３０の第１スイッチ２３３を開放させる。
マスターＢＭＳ ２１０が異常を感知してバッテリーシステム２０全体がターンオフされねばならない場合、マスターＢＭＳ ２１０は、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオフ制御命令を送信する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、ラックオフ制御命令に応答して、保護回路２３０の第１スイッチ２３３を開放させる。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ２３３が開放されたということをマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。次いで、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、他のスレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオフ制御命令を送信する。このような方式で、マスターＢＭＳ ２１０ｍはあらゆるスレーブラック２００ｓをターンオフさせた後、自体のマスターラック２００ｍをターンオフさせる。
他の例示的な実施形態によれば、マスターＢＭＳ ２１０は、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにラックオフ制御命令を同時に送信する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓそれぞれは、ラックオフ制御命令に応答して、自体の保護回路２３０の第１スイッチ２３３を開放させ、第１スイッチ２３３が開放したことをマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。次いで、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓからあらゆるスレーブラック２００ｓがターンオフされたことを確認した後、自体のマスターラック２００ｍをターンオフさせる。
ラック２００がターンオンされたということは、ラック２００のラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−が入出力端子Ｔ＋、Ｔ−に連結されたということを意味する。例えば、第１スイッチ２３３が短絡されたことを意味する。また、ラック２００がターンオフされたということは、ラック２００のラック出力端子Ｒ＋、Ｒ−が入出力端子Ｔ＋、Ｔ−と分離されたということを意味する。例えば、第１スイッチ２３３及び第２スイッチ２３４がいずれも開放されたことを意味する。第２スイッチ２３４が短絡され、第１スイッチ２３３が開放された状態は、プリチャージ動作中であると見なされる。
図７は、例示的な実施形態によるバッテリーシステム２０の動作シーケンスのフローチャートである。
図６と共に図７を参照すれば、マスターラック及びスレーブラックの動作と、マスターラックとスレーブラックとの間に伝達される命令またはデータを示す。図７では、一つのスレーブラックが示されるが、本技術分野の当業者ならば、実施形態の範囲を逸脱せずにスレーブラックが複数存在してもよいということを理解できるであろう。マスターラックは、図２ないし図６を参照して説明されたマスターラック２００ｍに対応する。スレーブラックは、図２ないし図６を参照して説明されたスレーブラック２００ｓに対応する。
動作（Ｓ１１）で、マスターラック２００ｍのマスターＢＭＳ ２１０ｍに対応するマスターＢＭＳは、決定によってバッテリーシステム２０のターンオンを定める。例えば、統合制御器１５からバッテリーシステムターンオン制御命令を受信したか、またはバッテリーシステム２０の機動を始めようとする場合や、異常状態から正常状態に復帰した場合に、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０のターンオンを定める。
動作（Ｓ１２）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓのスレーブＢＭＳ ２１０ｓに対応するスレーブＢＭＳに、スレーブラック２００ｓのターンオンのためのラックオン制御命令を送信する。動作（Ｓ１３）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍからのラックオン制御命令に応答してスレーブラック２００ｓをターンオンさせる。前述したように、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４を短絡させた後、第１スイッチ２３３を短絡させる。次いで、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２スイッチ２３４を開放する。
動作（Ｓ１４）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓがターンオンされたかどうかを報告する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓの状態に関する情報をマスターＢＭＳ ２１０ｍに伝送する。
動作（Ｓ１５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓから伝送されたスレーブラック２００ｓの状態に関する情報から、スレーブラック２００ｓがターンオンされたかどうかを確認する。動作（Ｓ１６）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓがターンオンされたと確認した場合、マスターラック２００ｍをターンオンさせる。しかし、動作（Ｓ１５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓがターンオンされていないと確認した場合、動作のシーケンスは動作（Ｓ１７）に進む。動作（Ｓ１７）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓのターンオンに失敗したということを示すメッセージを統合制御器１５に伝送する。
図８は、他の例示的な実施形態によるバッテリーシステム２０の動作シーケンスのフローチャートである。
図６と共に図８を参照すれば、マスターラック２００ｍに対応するマスターラックと、スレーブラック２００ｓに対応するスレーブラックの動作、及び前記マスターラックと前記スレーブラックとの間に伝送される命令またはデータが示される。図８では、一つのスレーブラックが図示されるが、本技術分野の当業者ならば、実施形態の範囲を逸脱せずにスレーブラックが複数存在してもよいというを理解できるであろう。
動作（Ｓ２１）で、マスターラック２００ｍのマスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０のターンオンを定める。例えば、統合制御器１５からバッテリーシステムターンオン制御命令を受信したか、またはバッテリーシステム２０の機動を始めようとする場合や、異常状態から正常状態に復帰した場合に、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０のターンオンを定める。
動作（Ｓ２２）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４を短絡させるための第２スイッチオン制御命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓに送信する。動作（Ｓ２３）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍからの第２スイッチオン制御命令に応答して、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４をターンオンさせる。動作（Ｓ２４）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第２スイッチ２３４の開放／短絡状態をマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。
動作（Ｓ２５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターＢＭＳ ２１０ｍから受信された第２スイッチオン制御命令に基づいて、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４の短絡如何を確認する。動作（Ｓ２５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４が短絡されたと確認した場合、動作シーケンスは動作（Ｓ２６）に進む。動作（Ｓ２６）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３を短絡させるための第１スイッチオン制御命令をスレーブＢＭＳ ２１０ｓに送信する。動作（Ｓ２５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第２スイッチ２３４が短絡されていないと確認した場合、動作シーケンスは動作（Ｓ３１）に進む。動作（Ｓ３１）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓのターンオンに失敗したということを示すメッセージを統合制御器１５に伝送する。
動作（Ｓ２７）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍからの第１スイッチオン制御命令に応答してスレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３をターンオンさせる。動作（Ｓ２８）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、第１スイッチ２３３の開放／短絡状態をマスターＢＭＳ ２１０ｍに報告する。
動作（Ｓ２９）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３の短絡如何を確認する。動作（Ｓ２９）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３が短絡されたと確認した場合、動作シーケンスは動作（Ｓ３０）に進む。動作（Ｓ３０）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターラック２００ｍの第１スイッチ２３３を短絡させる。スレーブラック２００ｓが既にターンオンされたため、入出力端子Ｔ＋、Ｔ−間の大容量キャパシタは充電され、マスターラック２００ｍの第２スイッチ２３４を先ず短絡させずに直ちにマスターラック２００ｍの第１スイッチ２３３が短絡されても、インラッシュ電流が発生しない。
動作（Ｓ２９）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３が短絡されていないと確認した場合、動作シーケンスは、動作（Ｓ３１）に進む。動作（Ｓ３１）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３が短絡されていない場合、スレーブラックのターンオンに失敗したということを示すメッセージを統合制御器１５に伝送する。
図９は、他の例示的な実施形態によるバッテリーシステムの動作シーケンスのフローチャートを示す。
図６と共に図９を参照すれば、マスターラック、例えば、マスターラック２００ｍとスレーブラック、例えば、スレーブラック２００ｓの動作、及び前記マスターラックと前記スレーブラックとの間に伝達される命令またはデータが示される。図９では、一つのスレーブラックが示されるが、本技術分野の当業者ならば、実施形態の範囲を逸脱せずにスレーブラックが複数存在してもよいということを理解できるであろう。
動作（Ｓ４１）で、マスターラック２００ｍのマスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０のターンオフを定める。例えば、統合制御器１５からバッテリーシステムターンオフ制御命令を受信したか、またはバッテリーシステム２０の機動を終了しようとする場合や、バッテリーシステム２０に異常が発生した場合に、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、バッテリーシステム２０のターンオフを定める。
動作（Ｓ４２）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓにスレーブラック２００ｓのターンオフのためのラックオフ制御命令を送信する。動作（Ｓ４３）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、マスターＢＭＳ ２１０ｍからのラックオフ制御命令に応答してスレーブラック２００ｓをターンオフさせる。前述したように、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３を開放させる。
動作（Ｓ４４）で、スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓのターンオフ如何を報告する。スレーブＢＭＳ ２１０ｓは、スレーブラック２００ｓの状態に関する情報をマスターＢＭＳ ２１０ｍに伝送する。
動作（Ｓ４５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブＢＭＳ ２１０ｓから伝送されたスレーブラック２００ｓの状態に関する情報から、スレーブラック２００ｓがターンオフされたかどうかを確認する。
動作（Ｓ４５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３が開放されたことを確認した場合、動作シーケンスは、動作（Ｓ４６）に進む。動作（Ｓ４６）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、マスターラック２００ｍをターンオフさせる。動作（Ｓ４５）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍが、スレーブラック２００ｓの第１スイッチ２３３が開放されていないと確認した場合、動作シーケンスは、動作（Ｓ４７）に進む。動作（Ｓ４７）で、マスターＢＭＳ ２１０ｍは、スレーブラック２００ｓのターンオフに失敗したということを示すメッセージを統合制御器１５に伝送する。
要約及び検討のために、バッテリーシステムは、外部電源から電力を供給され、供給された電力を保存し、保存された電力を外部に供給する。バッテリーシステムは、負荷で消費される電力の量によって多様に設計される。バッテリーシステムを安定して動作させるために、バッテリーシステムは効率的に管理される。
実施形態は、エネルギー保存システムに係り、前記エネルギー保存システムで、マスターＢＭＳは並列に連結される複数のバッテリーラックを制御するスレーブＢＭＳと通信することで、バッテリーシステムは、効率的に管理され、かつ安定して運用される。
本明細書に図示されて説明された特定具現例は説明のための例であり、いかなる方式でも実施形態の範囲を限定すると意図されない。簡単にするために、従来電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、前記システムの他の機能的な側面の記載は省略される。また、図面に示した構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示したものであり、実際装置では、代替可能であるか、またはさらなる多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結に具現される。また、“必須の”、“重要に”などの具体的な言及がなければ、必須構成要素と見なされない。
実施形態（特に、特許請求の範囲）を記述するに当って、“前記”の用語及びこれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数両方に当る。また、実施形態で範囲を記載した場合、前記範囲に属する個別的な値を適用した発明を含むものであり（これに反する記載がなければ）、発明の詳細な説明に前記範囲を構成する各個別的な値を記載したことと同じである。最後に、本発明による方法を構成する段階について明らかに順序を記載するか、またはそれに反する記載がなければ、前記段階は適当な順序に行われる。必ずしも前記段階の記載順序によって本発明が限定されるものではない。本発明であらゆる例または例示的な用語（例えば、等々）の使用は、単純に本発明を詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない限り、前記例または例示的な用語によって実施形態の範囲が限定されるものではない。また、当業者は、多様な修正、組み合わせ及び変更が加えられた特許請求の範囲またはその均等物の範疇内で設計条件及びファクターによって構成されるということが分かる。
例示的な実施形態が本明細書に提示され、特定用語が使われたとしても、この用語は限定を目的として使ったものではなく、一般的で説明のためのものであると解釈されねばならない。一部例で、本出願の出願時の当業者に明らかであるが、特定実施形態に関して説明される特徴、及び／または構成要素は、具体的に異なって記載していない限り、単独で使われてもよく、他の実施形態に関して説明される特徴、及び／または構成要素と共に使われてもよい。よって、本発明の思想は、前記実施形態に限って定められてはならず、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等な、またはこれから等価的に変わったすべての範囲は本発明の思想の範疇に属するといえる。
本発明は、バッテリーシステム及びエネルギー保存システム関連の技術分野に好適に用いられる。
１ エネルギー保存システム
１５ 統合制御器
２０ バッテリーシステム
２００ ラック
２００ｍ マスターラック
２００ｓ、２００ｓ１、２００ｓ２ スレーブラック
２１０ ＢＭＳ
２１０ｍ マスターＢＭＳ
２１０ｓ スレーブＢＭＳ
２２０ バッテリーラック
２２１ トレイ
２２２ トレイＢＭＳ
２２３ バッテリートレイ
２３０ 保護回路
２４１ 第１バス
２４２ 第２バス
２４３ 第３バス

Claims (19)

  1. 第１バッテリーラック、及び前記第１バッテリーラックを制御するマスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えるマスターラックと、
    第２バッテリーラック、及び前記マスターＢＭＳからの命令に応答して前記第２バッテリーラックを制御し、前記第２バッテリーラックの状態に関する情報を報告するスレーブＢＭＳを含むスレーブラックと、を備え、
    前記マスターＢＭＳが前記スレーブＢＭＳから前記情報を受信した後、前記マスターＢＭＳは前記第１バッテリーラックを制御し、
    前記スレーブＢＭＳは、前記マスターＢＭＳからの前記命令に基づいて前記第２バッテリーラックの状態をオン状態に設定しようと試みるように構成され、
    前記第１バッテリーラックの状態は、前記スレーブＢＭＳから報告された前記情報が、前記第２バッテリーラックの状態を前記オン状態に設定しようとする試みが成功したということを示す時にオン状態に設定されるバッテリーシステム。
  2. 前記スレーブＢＭＳは、前記命令に基づいて前記第２バッテリーラックの状態をオン状態及びオフ状態のうち一つに設定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
  3. 前記マスターＢＭＳは、前記第２バッテリーラックの状態に関する前記情報を受信し、前記第１バッテリーラックの状態をオン状態及びオフ状態のうち一つに設定することを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリーシステム。
  4. 前記第１バッテリーラックの状態は、第２バッテリーラックの状態が前記オン状態に設定された後で、前記オン状態に設定されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーシステム。
  5. 前記マスターラック及び前記スレーブラックは、それぞれマスター保護回路及びスレーブ保護回路を備え、前記マスター保護回路は第１スイッチを備え、スレーブ保護回路は第２スイッチを備え、
    前記スレーブＢＭＳは、前記命令に基づいて前記第２スイッチの状態を開放状態及び短絡状態のうち一つに設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  6. 前記マスターＢＭＳは、前記スレーブラックの失敗に関する情報を統合制御器に伝送するように構成されることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーシステム。
  7. 前記マスターＢＭＳは、前記第１バッテリーラックと前記第２バッテリーラックいずれも制御する統合管理システムに該当することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  8. 前記マスターラックは、第１バスを通じて前記第１バッテリーラックと前記スレーブラックの両方と通信することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  9. 前記スレーブラックの前記スレーブＢＭＳは、前記第１バスと分離された第２バスを通じて前記第２バッテリーラックと通信することを特徴とする請求項８に記載のバッテリーシステム。
  10. 前記マスターＢＭＳは、外部に連結された統合制御器からの他の命令に基づいて前記スレーブＢＭＳに前記命令を提供し、前記マスターＢＭＳは、前記第１バス及び前記第２バスと分離された第３バスを通じて前記外部に連結された統合制御器と通信することを特徴とする請求項９に記載のバッテリーシステム。
  11. 前記スレーブラックは複数のスレーブラックのうち一つであり、前記複数のスレーブラックそれぞれは、前記第１バスを通じて前記マスターラックに連結されることを特徴とする請求項８に記載のバッテリーシステム。
  12. 前記スレーブラックは保護回路を備え、前記スレーブＢＭＳは、前記保護回路内のスイッチの状態に基づいて前記第２バッテリーラックの状態を定めることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  13. 前記スレーブラックは保護回路を備え、前記保護回路は、前記第２バッテリーラックの状態に関する中間情報を前記スレーブＢＭＳに提供する少なくとも一つのスイッチを備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  14. 前記スレーブラックは複数のスレーブバッテリートレイを備え、前記スレーブバッテリートレイは前記保護回路に連結されることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーシステム。
  15. 前記スレーブＢＭＳは、前記第２バッテリーラックの非正常状態を検出するように構成され、前記スレーブＢＭＳは、前記非正常状態が検出されれば、前記保護回路を通じて前記第２バッテリーラックへの電力供給を遮断するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーシステム。
  16. 前記スレーブラックは、複数のスレーブラックのうち一つであり、
    前記マスターラックは、前記複数のスレーブラックのうちいずれか一つの失敗に関する情報を外部に連結された統合制御器に伝送するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  17. 前記スレーブラックは、複数のスレーブラックのうち一つであり、前記複数のスレーブラックは、複数のスレーブＢＭＳ及び複数の第２バッテリーラックを備え、
    前記複数のスレーブＢＭＳは、前記マスターＢＭＳからの前記命令に基づいて前記複数の第２バッテリーラックそれぞれの状態をオン状態に設定し、前記状態の設定を報告し、前記第１バッテリーラックの状態は、前記複数のスレーブＢＭＳそれぞれが前記複数の第２バッテリーラックの状態の設定が成功したということを示す時、オン状態に設定されることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載のバッテリーシステム。
  18. 請求項１乃至１７の何れか一項に記載のバッテリーシステムと、
    前記バッテリーシステム、外部発電システム、外部系統、及び外部負荷に連結される統合制御器を備える電力変換システムを備えるエネルギー保存システム。
  19. 前記バッテリーシステムで前記マスターＢＭＳは、前記統合制御器からの他の命令に基づいて前記スレーブＢＭＳに命令を提供することを特徴とする請求項１８に記載のエネルギー保存システム。
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Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10411472B2 (en) * 2013-10-22 2019-09-10 Abb Schweiz Ag Method for controlling electrical power in a microgrid and arrangement comprising distributed generators
FR3021466A1 (fr) * 2014-05-23 2015-11-27 Renault Sas Systeme de batteries et procede de commande de ce systeme.
EP3164878B1 (en) * 2014-07-03 2018-04-04 ABB Schweiz AG Inrush current limitation during system energizing
KR102273778B1 (ko) * 2014-10-06 2021-07-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그의 구동방법
US10910682B2 (en) 2014-11-04 2021-02-02 Sony Corporation DC power control device, method of controlling DC power, and DC power control system
JP6559970B2 (ja) * 2014-11-05 2019-08-14 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． コンバータ装置、インバータ装置及び交流機駆動装置
KR101641435B1 (ko) * 2014-12-16 2016-07-20 중소기업은행 배터리 관리 시스템 및 이를 탑재한 전기자동차
KR101649813B1 (ko) 2015-02-11 2016-08-19 엘에스산전 주식회사 충전 제어 장치
KR102479719B1 (ko) * 2015-06-04 2022-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 제어 시스템 및 방법
KR102415123B1 (ko) * 2015-08-13 2022-06-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
US10644510B2 (en) 2015-08-14 2020-05-05 Solarcity Corporation Multiple energy storage devices for inverter power control systems in an energy generation system
JP6624427B2 (ja) * 2015-10-05 2019-12-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
KR102205316B1 (ko) * 2015-11-02 2021-01-20 주식회사 엘지화학 Bms의 fet 제어 장치 및 방법
WO2017117400A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Blocks Wearables Inc. Modular battery system
WO2017135069A1 (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び蓄電システム
US11437827B2 (en) * 2016-03-01 2022-09-06 Volvo Truck Corporation Control of a relatively low current fed to a battery pack
KR101756008B1 (ko) * 2016-04-11 2017-07-10 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 저전압컨버터 제어방법 및 시스템
CN106019002B (zh) * 2016-05-13 2019-02-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于电池管理系统的验证测试平台及其测试方法
JP6341432B2 (ja) * 2016-06-09 2018-06-13 トヨタ自動車株式会社 電力システム及びその制御方法
KR102595174B1 (ko) 2016-06-13 2023-10-27 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템
KR102273770B1 (ko) * 2016-07-19 2021-07-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템
KR102247391B1 (ko) 2016-07-25 2021-05-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템
US11309714B2 (en) 2016-11-02 2022-04-19 Tesla, Inc. Micro-batteries for energy generation systems
KR101907373B1 (ko) * 2016-11-16 2018-10-12 현대오트론 주식회사 과충전 방지 장치 및 방법
US10658852B2 (en) * 2017-01-05 2020-05-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and protection method of the battery pack
KR102357834B1 (ko) * 2017-02-02 2022-02-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 데이터 송신 방법
CN107154660A (zh) * 2017-06-07 2017-09-12 安徽锐能科技有限公司 用于电池阵列下电的方法和存储介质
DE102017211468A1 (de) * 2017-07-05 2019-01-10 Robert Bosch Gmbh Mastersteuergerät für ein Batteriesystem
CN107425572A (zh) * 2017-08-17 2017-12-01 北京胜风合力系统技术有限公司 一种动力电池组的能量智能管理系统
WO2019145997A1 (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 Tdk株式会社 直流給電システム
WO2019175736A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Dinesh Jaisinghani Battery network system
CN108683203B (zh) * 2018-04-12 2022-05-10 浙江正泰电器股份有限公司 储能系统
CN108683202B (zh) * 2018-04-12 2022-05-06 浙江正泰电器股份有限公司 储能系统
CN108346833B (zh) * 2018-04-19 2023-12-08 陕西埃普诺新能源科技有限公司 电池包系统自动连接装置及其控制方法
KR102529524B1 (ko) * 2018-04-26 2023-05-09 에스케이온 주식회사 접지 사고를 검출하기 위한 제어 시스템 및 방법
US10326305B1 (en) 2018-08-27 2019-06-18 Ekergy Llc Personal power plant system and methods of inverse energy generation
KR101974807B1 (ko) * 2018-10-02 2019-08-28 (주)티에스식스티즈 스마트 슬레이브 배터리 관리 시스템 및 그의 배터리 관리 방법
US10615610B1 (en) 2019-05-28 2020-04-07 Ekergy Llc System and method for efficient charging of multiple battery cassettes
JP7080850B2 (ja) * 2019-06-19 2022-06-06 矢崎総業株式会社 電力制御システム、電力制御装置及び被制御装置
KR20210045841A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템
WO2021243550A1 (en) 2020-06-02 2021-12-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US20230142500A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-11 Enersys Delaware Inc. Battery modules with anti-arcing, hot swapping, and/or self-disabling features
KR20230083845A (ko) * 2021-12-03 2023-06-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 정보 관리 시스템 및 방법
CN115085895B (zh) * 2022-06-29 2023-11-21 章鱼博士智能技术(上海)有限公司 一种储能信息同步系统及方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2723693B2 (ja) * 1991-05-28 1998-03-09 甲府日本電気株式会社 電源制御方式
JP3405526B2 (ja) 1999-04-02 2003-05-12 エヌイーシートーキン栃木株式会社 複数電池パック電源装置
JP3893291B2 (ja) * 2002-01-10 2007-03-14 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 ハイブリッド車用電池電源装置
JP4116609B2 (ja) * 2004-11-04 2008-07-09 パナソニックＥｖエナジー株式会社 電源制御装置、電動車両および電池制御ユニット
KR100991084B1 (ko) 2005-12-15 2010-10-29 주식회사 엘지화학 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및 이를 이용한 전지팩
US7589497B2 (en) * 2006-02-28 2009-09-15 Dell Products L.P. Field expandable battery systems and related methods
KR100839381B1 (ko) * 2006-11-01 2008-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
US7589498B2 (en) * 2007-04-17 2009-09-15 The Boeing Company Battery discharge current sharing in a tightly regulated power system
TW200913433A (en) * 2007-09-10 2009-03-16 J Tek Inc Scattered energy storage control system
TW200919894A (en) 2007-10-17 2009-05-01 J Tek Inc High-reliability intelligent parallel-connected energy storage vessel charging/discharging management system
KR101520988B1 (ko) 2007-12-11 2015-05-28 안토니오 트리기아니 배터리 관리 시스템
KR20100069917A (ko) 2008-12-17 2010-06-25 한국델파이주식회사 배터리 관리 시스템의 제어방법
TWI489732B (zh) * 2009-02-23 2015-06-21 Neotec Semiconductor Ltd 多節電池芯之電池剩餘電量管理系統
KR101016813B1 (ko) 2009-05-19 2011-02-21 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101156342B1 (ko) * 2009-08-03 2012-06-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 ｉｄ 설정 시스템 및 그 구동 방법
JP4823345B2 (ja) * 2009-09-18 2011-11-24 三菱重工業株式会社 電池システム
KR101360825B1 (ko) * 2009-12-21 2014-02-10 에스케이이노베이션 주식회사 하이브리드 차량용 고전압 배터리 관리 장치
WO2012050032A1 (ja) * 2010-10-15 2012-04-19 三洋電機株式会社 電源システム
JP5527183B2 (ja) * 2010-12-01 2014-06-18 株式会社デンソー 電池制御システム、充放電制御ｅｃｕ
US9406981B2 (en) 2011-01-18 2016-08-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system including the same
EP2661798B9 (en) * 2011-09-07 2021-05-26 Samsung SDI Co., Ltd. Communication method, communication system, and energy storage system including the same

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