KR101544601B1 - 충방전 테스트를 위한 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템 - Google Patents

충방전 테스트를 위한 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력저장장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전력저장시스템은, 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및 상기 N개의 전력저장장치 중 충방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치와 시험보조전력저장장치를 선택하고, 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 제어하는 중앙제어부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 전력저장시스템에 저장된 전력을 이용하여 전력저장장치의 충전 및 방전 테스트를 진행할 수 있다. 따라서, 기존에 저장된 전력을 낭비하지 않고, 외부 전력에 대한 의존도를 줄일 수 있다.

Description

충방전 테스트를 위한 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM HAVING CONTROL ALGORITHM FOR CHARGING AND DISCHARGING TEST}
본 발명은 전력저장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지에 저장된 자체 전력을 이용하여 충전 및 방전 테스트를 할 수 있는 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
한편, 최근에는 스마트 그리드에 대한 관심이 높아지면서 지능형 전력망을 구축하기 위해 유휴 전력을 저장하는 대용량의 전력저장시스템이 요구되고 있다. 이러한 대용량의 전력저장시스템을 구축하기 위해 소용량의 전력저장장치를 직렬 또는 병렬로 조합하여 전력저장시스템을 구성하는 경우가 있다.
소용량의 전력저장장치로서는 다수의 이차전지 팩을 장착할 수 있는 이차전지 랙이 사용될 수 있다. 각각의 이차전지 팩에는 복수개의 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈이 포함되어 있다. 그리고, 요구되는 전력저장시스템의 용량에 따라 상기와 같은 다수의 전력저장장치를 직렬 또는 병렬로 연결한다.
요구되는 전력저장시스템의 용량이 클 수록 각각의 전력저장장치의 성능에 대한 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다. 따라서 각각의 전력저장장치의 성능을 테스트 하기 위해 충전 및 방전 테스트를 진행한다. 특히, 방전테스트의 경우 전력저장장치에 저장된 전력을 모두 방전시키면서 테스트를 진행하는데 이때, 방전되는 전력을 모두 버려지게 된다. 또한, 충전테스트를 진행할 때에는 다시 전력망으로부터 충전전력을 공급받아 충전을 진행하게 되는바, 유휴 전력을 저장하여 에너지 소비 효율을 증가시키려는 전력저장시스템 본연의 목적에 부합하지 않게 된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 전력저장장치의 방전 테스트를 진행한 할 때 방전된 전력을 테스트를 진행하지 않는 다른 전력저장장치에게 충전시키고, 다시 충전테스트를 할 때 테스트를 진행하지 않는 다른 전력저장장치에 저장되었던 전력을 다시 테스트를 진행하는 전력저장장치에게 충전시키는 기술이 사용되고 있다.
다만, 상기와 같이 전력을 재활용하는 테스트 방법에 있어서, 보다 효율적으로 사용할 수 있는 제어 알고리즘에 대한 개발 필요성이 대두되고 있다.
전지 팩 검사 장치(일본 공개특허공보 특개2011-080966호, 2011.04.21. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 높은 에너지 효율로 충방전 테스트를 할 수 있는 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력저장시스템은, 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및 상기 N개의 전력저장장치 중 충방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하고, 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 제어하는 중앙제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙제어부는 상기 시험장치의 방전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS에게 방전제어신호를 출력할 때, 상기 시험장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS에게 충전제어신호를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙제어부는 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 충전량을 제외한 방전테스트레벨로 충전되도록 각 보조장치의 BMS를 제어한다. 이때, 상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC, 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 중앙제어부는 상기 시험장치의 충전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS에게 충전제어신호를 출력할 때, 상기 보조장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS에게 방전제어신호를 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 중앙제어부는 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 만충전까지 부족한 충전량을 추가한 충전테스트레벨로 충전되도록 각 전력저장장치의 BMS를 제어한다. 이때, 상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC, 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법은, (a) 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치 중 충방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하는 단계; 및 (b) 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함한다
본 발명에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법은, (c) 상기 시험장치의 방전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS에게 방전제어신호를 출력할 때, 상기 시험장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS에게 충전제어신호를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 충전량을 제외한 방전테스트레벨로 충전되도록 각 보조장치의 BMS를 제어한다. 이때, 상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC, 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법은, (c) 상기 시험장치의 충전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS에게 충전제어신호를 출력할 때, 상기 보조장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS에게 방전제어신호를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b)단계는 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 만충전까지 부족한 충전량을 추가한 충전테스트레벨로 충전되도록 각 전력저장장치의 BMS를 제어한다. 이때, 상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC, 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전력저장시스템에 저장된 전력을 이용하여 전력저장장치의 충전 및 방전 테스트를 진행할 수 있다. 따라서, 기존에 저장된 전력을 낭비하지 않고, 외부 전력에 대한 의존도를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 방전테스트 및 충전테스트를 진행할 때, 충전 또는 방전되는 전력량을 고려하여 나머지 전력저장장치의 충전레벨을 제어하는바, 충전 및 방전 테스트가 진행되는 도중이라도 전체 전력저장시스템의 성능에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
본 발명이 또 다른 측면에 따르면, 자체전력을 이용하여 충전 및 방전 테스트를 진행할 수 있어 비용적 측면에서 부담이 적다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력저장시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 전력저장장치의 방전 테스트를 위한 중앙제어부의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 전력저장장치의 충전 테스트를 위한 중앙제어부의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력저장시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)은 전력저장장치(110) 및 중앙제어부(120)를 포함한다.
상기 전력저장장치(110)는 다수의 이차전지(111) 및 BMS(112)를 포함하며 전력망(130)과 연결된다.
상기 이차전지(111)는 재충전이 가능한 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 이차전지(111)의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
상기 BMS(112)는 충방전 전류, 각 이차전지(111)의 전압 또는 전류를 포함한 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 포함하여 당업자 수준에서 적용 가능한 다양한 제어 기능을 수행한다.
또한, 상기 BMS(112)는 상기 전력저장장치(110)를 제어하는 상기 중앙제어부(120)와 통신망을 통해서 연결될 수 있다. 상기 BMS(112)는 자신이 담당하는 전력저장장치(110)의 상태에 관한 데이터를 통신망(113)을 통해서 송신하거나, 상기 중앙제어부(120)로부터 상기 전력저장장치(110)의 충전 및 방전과 관련된 제어 신호를 수신할 수 있다. 이를 위해 상기 BMS(112)는 전력저장장치(110)의 충전, 방전 및 다양한 상기 제어 기능을 수행할 수 있는 제어 로직을 포함한다.
상기 전력망(130)은 상기 전력저장장치(110)에 충전 전력을 공급하거나, 상기 전력저장장치(110)에 저장된 전력을 공급받는 망을 의미한다. 상기 전력망(130)은 필요에 따라 상기 전력저장장치(110) 사이에 전력을 주고 받는 통로가 될 수도 있다. 상기 전력망(130)은 상업용 또는 가정용, 소규모 또는 대규모, 고전압 또는 저전압 등 다양할 수 있으며, 상기 전력망(130)의 특성에 따라 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 전력저장시스템(100)은 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치(110)를 포함한다. 상기 전력저장장치(110)의 개수는 전력저장시스템(100)에 요구되는 충방전 전력량, 출력 전압 등에 의해 다양하게 설정될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에는 6개의 전력저장장치(110)로 구성된 전력저장시스템(100)을 도시하였으나, 본 발명이 전력저장장치(110)의 개수에 의해 제한되지 않는다.
또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 상기 전력저장장치(110)는 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리 랙 등 다양한 크기와 용량을 가진 전력저장장치가 공지되어 있다. 그러나, 본 발명은 전력저장장치(110)에 포함된 이차전지(111)의 개수, 전력저장장치(110)의 명칭, 용량, 규모 등에 의해 제한되지 않으며, 이차전지(111)를 이용하여 전력을 충전 및 방전할 수 있는 모든 종류의 장치를 의미하는 용어로 이해해야 한다.
상기 중앙제어부(120)는 상기 N개의 전력저장장치(110) 중 충방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치와 시험보조전력저장장치를 선택하고, 상기 시험대상전력저장장치를 선택할 때의 상기 시험대상전력저장장치의 충전량과 연계되어 상기 시험보조전력저장장치의 충전량을 제어한다. 상기 중앙제어부(120)의 제어 알리즘을 보다 쉽게 이해하기 위해 이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 하겠다.
도 2 및 도 3은 전력저장장치(110)의 방전 테스트를 위한 중앙제어부(120)의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 6개의 전력저장장치(110)에 대해서 도면상 왼쪽에 위치한 전력저장장치(110)부터 순서대로 번호를 붙였다. 따라서, 가장 왼쪽에 위치한 전력저장장치는 110-1이며, 가장 오른쪽에 위치한 전력저장장치는 110-6이다.
상기 중앙제어부(120)는 상기 6개의 전력저장장치(110-1 ~ 110-6) 중 충방전 테스트를 실시할 전력저장장치(110)를 선택한다. 상기 선택된 전력저장장치를 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')라고 명명하겠다.
상기 중앙제어부(120)가 시험장치를 선택하는 방법은 다양할 수 있다. 미리 설정된 주기에 따라 상기 전력저장장치(110)들이 순차적으로 선택되거나 무작위 선택될 수도 있으며, 각 전력저장장치(110)에 포함된 BMS(112)로부터 테스트를 요청하는 신호를 수신하였을 때 선택할 수도 있다. 그러나, 본 발명이 상기 시험장치를 선택하는 방법에 따라 제한되는 것은 아니다.
본 예시에서는 가장 왼쪽에 위치한 전력저장장치(110-1)가 시험장치로 선택된 것으로 가정하겠다. 한편, 상기 시험장치를 2이상 선택하는 것도 가능하다.
상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치(110-1)를 선택할 때, 상기 전력저장장치(110) 중에서 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')도 함께 선택한다. 상기 보조장치의 선택은 상기 시험장치와 동시에 이루어질 수 있으며, 상기 시험장치와 서로 다른 시점에 선택될 수 있다.
상기 중앙제어부(120)가 보조장치를 선택하는 방법은 다양할 수 있다. 미리 설정된 주기에 따라 상기 전력저장장치(110)들이 순차적으로 선택되거나, 무작위 선택될 수도 있으며, 각 전력저장장치(110)에 포함된 BMS(112)로부터 보조장치로 선택하는 것을 요청하는 신호를 수신하였을 때 선택할 수도 있다. 그러나, 본 발명이 상기 보조장치를 선택하는 방법에 따라 제한되는 것은 아니다.
본 예시에서는 시험장치를 제외한 나머지 전력저장장치(110-2 내지 110-6)모두가 보조장치로 선택되었다고 가정하겠다. 그러나 실시예에 따라서 시험장치를 제외한 나머지 전력저장장치(110)중에서 일부만 보조장치로 선택되는 것도 가능하다.
그리고, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치(110-1)를 선택할 때, 상기 시험장치(110-1)의 충전량에 관한 정보를 살펴본다. 상기 시험장치(110-1)의 충전량에 관한 정보는 상기 시험장치(110-1)에 포함된 BMS(112)로부터 수신하거나, 상기 시험장치(110-1)를 선택하기 이전에 미리 수신된 상기 시험장치(110-1)에 관한 데이터를 이용하여 산출될 수 있다.
그리고, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙제어부(120)는 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 충전량을 제외한 방전테스트레벨로 충전되도록 각 보조장치의 BMS(112)를 제어한다.
상기 '적정충전레벨'이란, 상기 전력저장시스템(100)의 사용목적, 사용환경 등을 고려하여 상기 각 전력저장장치(110)가 평상시 유지해야 할 충전량을 의미한다. 일 예로, 스마트 그리드에 사용되는 전력저장시스템(100)의 경우, 상용 전력망으로부터 유휴전력을 저장하기도 하고, 전력 수요가 급증할때에는 상용 전력망으로 전력을 공급해야 한다. 따라서, 전력저장장치(110)의 충전 용량의 50% 정도를 평상시에 적정충전레벨로 선택할 수 있다. 다른 예로, UPS(Uninterruptible Power Supply) 목적으로 사용되는 전력저장시스템(100)의 경우, 전력저장장치(110)의 충전 용량의 100% 정도를 평상시에 적정충전레벨로 선택할 수 있다. 따라서, 상기 적정충전레벨은 다양하게 설정될 수 있으며, 본 발명이 상기 예시에 의해 제한되지 않는다.
상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치의 방전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS(112)에게 방전제어신호를 출력할 때, 상기 시험장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS(112)에게 충전제어신호를 출력한다. 즉, 전력저장장치(110)의 방전테스트를 위해 시험장치(110-1)에 저장된 전력을 그냥 버리는 것이 아니라, 보조장치(110-2 ~ 110-6)에 저장시키는 것이다.
따라서, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치(110-1)가 방전할 전력량을 고려하여, 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨을 적정충전레벨보다 약간 낮추는 것이다. 즉, 시험장치(110-1)에 의해 보조장치(110-2 ~ 110-6)에 충전될 전력량만큼 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전량을 줄이는 것이다. 이때, 상기 시험장치(110-1)에 저장된 전력 즉, 보조장치(110-2 ~ 110-6)에게 충전된 전력을 고려하여 낮춘 충전레벨이 '방전테스트레벨'이다.
도 2의 실시예는 전력저장장치(110)의 충전 용량은 모두 동일하며, 적정충전레벨은 전력저장장치(110)의 충전 용량을 기준으로 50%인 경우를 가정한 것이다. 그리고, 시험장치로 선택된 110-1 전력저장장치에는 시험장치로 선택될 때 전력저장장치의 충전 용량을 기준으로 50%의 전력량이 저장되어 있었다고 가정한 것이다. 따라서, 상기 시험장치(110-1)의 전력을 모두 방전시키는 방전 테스트를 진행하기 위해서 상기 시험장치(110-1)의 충전량만큼 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전량을 40%만 충전되도록 보조장치(110-2 ~ 110-6)에 포함된 BMS(112)를 제어하는 것이다. 이때, 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 40% 충전레벨이 방전테스트레벨이 된다.
도 3을 참조하면, 시험장치(110-1)가 방전테스트를 종료한 직후의 모습을 도시한 개념도이다. 시험장치(110-1)가 완전 방전하여 충전량이 0%가 되었으며 반면, 보조장치(110-2 ~ 110-6)는 적정충전레벨인 50%가 된 것을 확인할 수 있다. 본 예시에서는 보조장치(110-2 ~ 110-6)가 적정충전레벨인 50%가 되도록 방전테스트레벨을 설정한 것이며, 상기 방전테스트가 종료된 직후 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전 레벨은 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨이 방전테스트레벨이 되도록 제어하는 방법은 다양할 수 있다. 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)이 외부로 전력을 공급할 때, 상기 중앙제어부(120)가 방전테스트레벨보다 높은 충전 레벨을 가진 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)를 우선적으로 방전시킬 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)이 외부로부터 전력을 공급받을 때, 상기 중앙제어부(120)가 방전테스트레벨보다 낮은 충전 레벨을 가진 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)를 우선적으로 충전시킬 수 있다. 물론, 상기 우선적 충전 및 우선적 방전이 함께 이루어질 수도 있다.
또 한편, 상기 적정충전레벨 및 테스트충전레벨은 상기 전력저장장치(110)의 SOC를 기준으로 설정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 상기 전력저장장치(110)의 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보조장치의 적정충전레벨에서 상기 시험장치의 만충전까지 부족한 충전량을 추가한 충전테스트레벨로 충전되도록 각 전력저장장치의 BMS를 제어한다.
도 4 및 도 5는 전력저장장치의 충전 테스트를 위한 중앙제어부의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4에 도시된 실시예는 앞서 도 2 및 도 3의 예시와 동일하게, 시험장치는 110-1 전력저장장치, 보조장치는 110-2 내지 110-6 전력저장장치, 적정충전레벨은 50%이며, 시험장치 선택될 때 상기 110-1 전력저장장치에는 50%의 충전량이 저장된 것으로 가정하였다.
상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치의 충전테스트를 위해 상기 시험장치의 BMS(112)에게 충전제어신호를 출력할 때, 상기 보조장치에 저장된 전력을 통해 충전되도록 상기 보조장치의 BMS(112)에게 방전제어신호를 출력한다. 즉, 전력저장장치(110)의 충전테스트를 위해 다른 전력저장장치(110)에 저장된 전력을 이용하여 시험장치(110-1)를 충전시키는 것이다.
따라서, 상기 충전테스트레벨은 상기 시험장치(110-1)를 충전시킬 전력을 고려하여 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨을 높인 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 시험장치(110-1)를 100%충전 시키기 위해 상기 충전테스트레벨을 60%로 설정하였다.
도 5를 참조하면, 전력저장장치(110)가 충전테스트를 종료한 직후의 모습을 도시한 개념도이다. 상기 시험장치(110-1)가 완전 충전되어 충전량이 100%가 되었으며 반면, 보조장치(110-2 ~ 110-6)는 적정충전레벨인 50%가 된 것을 확인할 수 있다. 본 예시에서는 보조장치(110-2 ~ 110-6)가 적정충전레벨인 50%가 되도록 방전테스트레벨을 설정한 것이며, 상기 방전테스트가 종료된 직후 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전 레벨은 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨이 충전테스트레벨이 되도록 제어하는 방법은 다양할 수 있다. 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)이 외부로 전력을 공급할 때, 상기 중앙제어부(120)가 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨이 충전테스트레벨보다 높은 충전 레벨을 가진 전력저장장치(110)를 우선적으로 방전시킬 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)이 외부로부터 전력을 공급받을 때, 상기 중앙제어부(120)가 상기 보조장치(110-2 ~ 110-6)의 충전레벨이 충전테스트레벨보다 낮은 충전 레벨을 가진 전력저장장치(110)를 우선적으로 충전시킬 수 있다. 물론, 상기 우선적 충전 및 우선적 방전이 함께 이루어질 수도 있다.
또 한편, 상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은 상기 전력저장장치(110)의 SOC를 기준으로 설정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 상기 전력저장장치(110)의 출력 전압값 또는 적산 전류값에 의해 설정될 수 있다.
상기 도 2 내지 도 5에서는 방전테스트와 충전테스트가 각각 별도로 수행되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 상기 실시예를 통해 설명한 제어 알고리즘에 제한되지 않는다. 완전 방전후 충전테스트를 수행하거나, 완전 충전후 방전테스트를 수행하거나, 방전테스트와 충전테스트가 순차적으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 예시로 제시한 적정충전레벨, 방전테스트레벨 및 충전테스트레벨은 테스트의 성격 및 내용에 따라 다양하게 설정될 수 있음을 이해해야 한다.
이하에서는 상술한 전력저장시스템(100)의 충방전 제어방법을 개시한다. 다만, 앞서 설명된 전력저장시스템(100)에 포함된 구성 요소에 대해서는 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 6에 도시된 실시예는 전력저장장치(110)의 방전테스트를 진행하는 실시예이다.
먼저, 단계 S200에서 상기 중앙제어부(120)는 전력저장시스템(100)에 포함된 전력저장장치(110) 중에서 시험장치 및 보조장치를 선택한다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S210으로 이행한다.
다음 단계 S210에서, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치를 선택할 때의 시험장치의 충전량을 고려하여 보조장치의 방전테스트레벨을 설정한다. 상술하였듯이, 상기 방전테스트레벨은 다양하게 설정될 수 있다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S220으로 이행한다.
다음 단계 S220에서, 상기 중앙제어부(120)는 보조장치의 충전레벨을 단계 S210에서 설정된 방전테스트레벨에 따라 각 보조장치의 충전레벨을 제어한다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S230으로 이행한다.
다음 단계 S230에서, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치에게는 방전하도록 제어신호를, 상기 보조장치에게는 충전되도록 제어신호를 출력한다. 그리고, 방전이 완료되면, 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마친다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력저장시스템의 충방전 제어방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 7에 도시된 실시예는 전력저장장치(110)의 충전테스트를 진행하는 실시예이다.
먼저, 단계 S300에서 상기 중앙제어부(120)는 전력저장시스템(100)에 포함된 전력저장장치(110) 중에서 시험장치 및 보조장치를 선택한다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S310으로 이행한다.
다음 단계 S310에서, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치를 선택할 때의 시험장치의 충전량을 고려하여 보조장치의 충전테스트레벨을 설정한다. 상술하였듯이, 상기 충전테스트레벨은 다양하게 설정될 수 있다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S320으로 이행한다.
다음 단계 S320에서, 상기 중앙제어부(120)는 보조장치의 충전레벨을 단계 S310에서 설정된 충전테스트레벨에 따라 각 보조장치의 충전레벨을 제어한다. 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마치고 단계 S330으로 이행한다.
다음 단계 S330에서, 상기 중앙제어부(120)는 상기 시험장치에게는 방전하도록 제어신호를, 상기 보조장치에게는 충전되도록 제어신호를 출력한다. 그리고, 방전이 완료되면, 상기 중앙제어부(120)는 프로세스를 마친다.
본 발명에 따르면, 전력저장시스템에 저장된 전력을 이용하여 전력저장장치의 충전 및 방전 테스트를 진행할 수 있다. 따라서, 기존에 저장된 전력을 낭비하지 않고, 외부 전력에 대한 의존도를 줄일 수 있다. 또한, 방전테스트 및 충전테스트를 진행할 때, 충전 또는 방전되는 전력량을 고려하여 나머지 전력저장장치의 충전레벨을 제어하는바, 충전 및 방전 테스트가 진행되는 도중이라도 전체 전력저장시스템의 성능에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 나아가, 자체전력을 이용하여 충전 및 방전 테스트를 진행할 수 있어 비용적 측면에서 부담이 적다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명에 따른 전력저장시스템(100)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 전력저장시스템 110 : 전력저장장치
111 : 이차전지 112 : BMS
113 : 통신망 120 : 중앙제어부
130 : 전력망

Claims (22)

  1. 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및
    상기 N개의 전력저장장치 중 적어도 하나에 대한 충방전 테스트를 수행하되, 방전테스트에 의해 방전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로 공급하거나, 충전테스트에 의해 충전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로부터 공급받도록 상기 BMS를 제어하여 충방전 테스트를 수행하는 중앙제어부로서, 방전 테스트 이전에, 상기 N개의 전력저장장치 중 방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하고, 상기 시험장치에 대한 방전 테스트 완료시 상기 보조장치의 충전량이 적정충전레벨로 유지될 수 있도록 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 방전테스트레벨로 미리 제어하는 중앙제어부;를 포함하고,
    상기 중앙제어부는, 상기 시험장치에 대한 방전테스트 이전에, 상기 보조장치의 충전량이 방전테스트레벨에 도달하도록 상기 보조장치의 BMS로 충전제어신호 또는 방전제어신호를 출력하되, 상기 중앙제어부는, 상기 시험장치의 충전량을 상기 시험장치로부터 상기 보조장치로 공급될 충전량으로 결정하고, 상기 적정충전레벨과 상기 결정된 보조장치로 공급될 충전량을 비교하여 상기 보조장치의 방전테스트레벨을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 출력 전압값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 적산 전류값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  7. 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및
    상기 N개의 전력저장장치 중 적어도 하나에 대한 충방전 테스트를 수행하되, 방전테스트에 의해 방전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로 공급하거나, 충전테스트에 의해 충전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로부터 공급받도록 상기 BMS를 제어하여 충방전 테스트를 수행하는 중앙제어부로서, 충전 테스트 이전에, 상기 N개의 전력저장장치 중 충전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하고, 상기 시험장치에 대한 충전 테스트 완료시 상기 보조장치의 충전량이 적정충전레벨로 유지될 수 있도록 상기 시험장치를 선택할 때의 상기 시험장치의 충전량과 연계되어 상기 보조장치의 충전량을 충전테스트레벨로 미리 제어하는 중앙제어부;를 포함하고,
    상기 중앙제어부는, 상기 시험장치에 대한 충전테스트 이전에, 상기 보조장치의 충전량이 충전테스트레벨에 도달하도록 상기 보조장치의 BMS로 충전제어신호 또는 방전제어신호를 출력하되, 상기 중앙제어부는, 상기 시험장치의 만충전용량과 상기 시험장치의 충전량의 차를 상기 보조장치로부터 상기 시험장치로 공급될 충전량으로 결정하고, 상기 적정충전레벨과 상기 결정된 시험장치로 공급될 충전량을 비교하여 상기 보조장치의 충전테스트레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 SOC에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 출력 전압값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 적산 전류값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템.
  12. 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및 상기 BMS를 제어하는 중앙제어부를 포함하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법으로서, 상기 N개의 전력저장장치 중 적어도 하나에 대한 충방전 테스트를 수행하되, 방전테스트에 의해 방전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로 공급하거나, 충전테스트에 의해 충전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로부터 공급받도록 상기 BMS를 제어하여 충방전 테스트를 수행하기 위한 전력저장시스템의 충방전 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 N개의 전력저장장치 중 방전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하는 단계;
    (b) 상기 시험장치의 충전량과 연계하여 상기 보조장치의 충전량이 제어될 수 있도록, 상기 시험장치의 충전량을 상기 시험장치로부터 상기 보조장치로 공급될 충전량으로 결정하고, 적정충전레벨과 상기 결정된 보조장치로 공급될 충전량을 비교하여 상기 보조장치의 방전테스트레벨을 결정하는 단계; 및
    (c) 방전 테스트 완료시 상기 보조장치의 충전레벨이 상기 적정충전레벨로 유지될 수 있도록 하기 위해, 상기 보조장치의 충전레벨이 상기 방전테스트레벨에 도달하도록 상기 보조장치의 BMS로 충전제어신호 또는 방전제어신호를 출력하여 상기 보조장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은, 상기 전력저장장치의 SOC에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은, 상기 전력저장장치의 출력 전압값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 방전테스트레벨은, 상기 전력저장장치의 적산 전류값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  18. 삭제
  19. 다수의 이차전지 및 BMS를 포함하며 전력망과 연결된 N개(N은 2이상의 정수)의 전력저장장치; 및 상기 BMS를 제어하는 중앙제어부를 포함하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법으로서, 상기 N개의 전력저장장치 중 적어도 하나에 대한 충방전 테스트를 수행하되, 방전테스트에 의해 방전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로 공급하거나, 충전테스트에 의해 충전되는 전력을 충방전 테스트 대상이 아닌 다른 전력저장장치로부터 공급받도록 상기 BMS를 제어하여 충방전 테스트를 수행하기 위한 전력저장시스템의 충방전 제어방법에 있어서,
    (a) 상기 N개의 전력저장장치 중 충전 테스트를 할 시험대상전력저장장치(이하 '시험장치')와 시험보조전력저장장치(이하 '보조장치')를 선택하는 단계;
    (b) 상기 시험장치의 충전량과 연계하여 상기 보조장치의 충전량이 제어될 수 있도록, 상기 시험장치의 만충전용량과 상기 시험장치의 충전량의 차를 상기 보조장치로부터 상기 시험장치로 공급될 충전량으로 결정하고, 적정충전레벨과 상기 결정된 시험장치로 공급될 충전량을 비교하여 상기 보조장치의 충전테스트레벨을 결정하는 단계; 및
    (c) 충전 테스트 완료시 상기 보조장치의 충전레벨이 상기 적정충전레벨로 유지될 수 있도록 하기 위해, 상기 보조장치의 충전레벨이 상기 충전테스트레벨에 도달하도록 상기 보조장치의 BMS로 충전제어신호 또는 방전제어신호를 출력하여 상기 보조장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은, 상기 전력저장장치의 SOC에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은, 상기 전력저장장치의 출력 전압값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 적정충전레벨 및 충전테스트레벨은 상기 전력저장장치의 적산 전류값에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 전력저장시스템의 충방전 제어방법.
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