KR101792818B1 - Energy storage system - Google Patents

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조영창
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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 랙과, 배터리 랙의 충방전을 제어하는 뱅크 BMS와, 배터리 랙으로부터 방전되는 전력을 변환하는 전력 변환부와, 뱅크 BMS 및 전력 변환부로 제어 신호를 송신하는 배터리 선택 제어부와, 유선 통신과 무선 통신을 상호 변환하는 통신 변환부를 포함하는 전력 저장 장치가 제시된다.The present invention relates to a battery pack comprising a plurality of battery racks, a bank BMS for controlling charging and discharging of the battery rack, a power conversion unit for converting power discharged from the battery rack, a battery selection control unit for transmitting control signals to the bank BMS and the power conversion unit And a communication conversion unit for converting between wired communication and wireless communication.

Description

전력 저장 장치{Energy storage system}[0001]

본 발명은 전력 저장 장치에 관한 것으로, 특히 통신 라인을 통한 노이즈의 유입을 방지할 수 있는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power storage device, and more particularly, to a power storage device capable of preventing noise from flowing through a communication line.

환경 파괴, 자원 고갈 등이 심각한 문제로 제기되면서, 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 전력 저장 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 전력 저장 장치는 구동 전압의 유지 및 효율적인 에너지 출력을 위해 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 다수의 배터리 팩을 구성하고, 각 배터리 팩을 병렬로 연결하여 배터리를 구성한다. 또한, 전력 저장 장치는 배터리의 충방전을 관리하는 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS)와, 배터리에서 방전되는 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하거나 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부(Power Conversion System)와, 부하의 소비전력 수요 정보와 배터리의 종류 및 특성을 고려하여 에너지 활용 대책을 수립하고 그에 따라 PCS 및 BMS를 제어하여 전력을 운용하는 에너지 관리부(Energy Management System) 등으로 구성된다. 이러한 전력 저장 장치는 PCS, BMS 등이 일반적으로 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 데이터를 송수신한다.Environmental destruction, and resource depletion are serious problems, there is a growing interest in power storage devices capable of storing energy and efficiently utilizing stored energy. The power storage device constitutes a plurality of battery packs by connecting a plurality of battery cells in series or in parallel for maintenance of a driving voltage and efficient energy output, and each battery pack is connected in parallel to constitute a battery. Also, the power storage device includes a battery management system (BMS) that manages the charge / discharge of the battery, a power conversion unit (Power) that converts DC power discharged from the battery to DC power of a different level or AC power Conversion System), and energy management system (Energy Management System) that establishes energy utilization countermeasures considering the demand information of load, type and characteristics of battery, and controls power by controlling PCS and BMS. In such a power storage device, PCS, BMS, and the like generally transmit and receive data using CAN (Controller Area Network) communication.

한편, PCS는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 이용한 스위칭을 통해 전력 변환을 제어한다. PCS 제조사 또는 모델에 따라 다르지만, 일반적으로 수㎑∼수백㎑ 범위로 스위칭한다. 그런데, IGBT 스위칭에 의해 노이즈가 발생하여 타 장비에 영향을 주게 된다. PCS의 노이즈는 PCS와 BSC의 유선 통신 라인에 유입될 수 있고, PCS와 공통 접지된 배터리 랙을 통해 BSC 및 BMS간 통신 라인에 유입될 수 있다. 이러한 PCS의 스위칭 노이즈의 유입에 의해 BMS의 통신 장애가 발생될 수 있고, 통신 장애는 배터리 장치의 운영을 중단하게 하는 원인이 된다.On the other hand, PCS controls power conversion through switching using IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Depending on the PCS manufacturer or model, it is generally switched in the range of several kHz to several hundred kHz. However, noise is generated by IGBT switching, which affects other equipments. The noise of the PCS can be introduced into the wired communication lines of the PCS and the BSC and into the communication line between the BSC and the BMS via the PCS and the common grounded battery rack. Such switching noise of PCS may cause a communication failure of the BMS, and communication failure may cause the battery device to stop operating.

PCS에 의한 노이즈 유입을 차단하기 위해 현재에는 노이즈 유입 라인에 광 트랜시버(optical transceiver)를 마련한다. 광 트랜시버는 전기 신호를 광 신호로 변경시키는 장치로서, 1개의 통신 라인에 2개의 장치가 설치되어야 한다. 즉, 전기 신호를 광 신호로 변환하고, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 2개의 장치가 설치되어야 한다. 따라서, 2개의 노이즈 유입 라인에 적용하기 위해서는 4개의 광 트랜시버가 필요하다. 이는 소형 전력 저장 장치에서 전체 원가 상승에 큰 영향을 미친다. 또한, 각각의 광 트랜시버에는 별도의 전원을 필요로 하기 때문에 전기 배선 구성이 보다 복잡해진다. 그리고, 광 트랜시버의 전원 노이즈를 방지하기 위해 필터를 구비해야 할 수도 있다.
In order to block the noise input by the PCS, an optical transceiver is now provided on the noise inflow line. An optical transceiver is a device for converting an electrical signal into an optical signal, and two devices must be installed in one communication line. That is, two devices must be provided for converting an electrical signal into an optical signal and converting the optical signal into an electrical signal. Therefore, four optical transceivers are required for application to two noise inflow lines. This has a large effect on the overall cost increase in small power storage devices. Further, since each optical transceiver requires a separate power source, the electric wiring configuration becomes more complicated. In addition, a filter may be required to prevent power source noise of the optical transceiver.

한국특허공개 제2014-0003201호Korean Patent Publication No. 2014-0003201

본 발명은 통신 라인을 통한 노이즈 유입을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다.The present invention provides a battery device capable of preventing noise from flowing through a communication line.

본 발명은 광 트랜시버를 이용하지 않고 통신 라인을 통한 노이즈 유입을 방지할 수 있는 배터리 장치를 제공한다.
The present invention provides a battery device capable of preventing noise from flowing through a communication line without using an optical transceiver.

본 발명의 일 양태에 따른 전력 저장 장치는 복수의 배터리 랙; 상기 배터리 랙의 충방전을 제어하는 뱅크 BMS; 상기 배터리 랙으로부터 방전되는 전력을 변환하는 전력 변환부; 상기 뱅크 BMS 및 전력 변환부로 제어 신호를 송신하는 배터리 선택 제어부; 및 유선 통신과 무선 통신을 상호 변환하는 통신 변환부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a power storage device includes: a plurality of battery racks; A bank BMS for controlling charge and discharge of the battery rack; A power converter for converting power discharged from the battery rack; A battery selection control unit for transmitting a control signal to the bank BMS and the power conversion unit; And a communication conversion unit for converting between wired communication and wireless communication.

상기 유선 통신은 CAN(Controller Area Network)을 포함하고, 상기 무선 통신은 와이파이(wifi), 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee)를 포함한다.The wired communication includes a Controller Area Network (CAN), and the wireless communication includes a wifi, a bluetooth, and a zigbee.

상기 통신 변환부는 상기 전력 변환부로부터 발생되는 노이즈가 유입되는 영역에 마련된다.The communication conversion unit is provided in a region into which noise generated from the power conversion unit flows.

상기 통신 변환부는 상기 전력 변환부와 상기 배터리 선택 제어부 사이에 마련된다.The communication conversion unit is provided between the power conversion unit and the battery selection control unit.

상기 통신 변환부는 상기 전력 변환부로부터 상기 배터리 선택 제어부로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환하고, 상기 배터리 선택 제어부로부터 상기 전력 변환부로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환한다.The communication conversion unit converts wired communication from the power conversion unit to the battery selection control unit into wireless communication and converts wireless communication from the battery selection control unit to the power conversion unit into wired communication.

상기 통신 변환부는 상기 배터리 선택 제어부와 상기 뱅크 BMS 사이에 마련된다.The communication conversion unit is provided between the battery selection control unit and the bank BMS.

상기 통신 변환부는 상기 뱅크 BMS로부터 상기 배터리 선택 제어부로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환하고, 상기 배터리 선택 제어부로부터 상기 뱅크 BMS로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환한다.
The communication conversion unit converts wired communication from the bank BMS to the battery selection control unit into wireless communication, and converts the wireless communication from the battery selection control unit to the bank BMS into wired communication.

본 발명의 일 실시 예는 전력 변환부와 배터리 선택 제어부 사이, 뱅크 BMS와 배터리 선택 제어부 사이에 통신 변환부가 마련되어 유선 통신을 무선 통신으로 변환하거나 무선 통신을 유선 통신으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 배터리 선택 제어부가 전력 변환부 및 뱅크 BMS와 무선 통신으로 데이터를 송수신하기 때문에 전력 변환부에서 발생될 수 있는 노이즈가 배터리 선택 제어부로 유입되지 않고, 그에 따라 BMS의 통신 장애를 방지할 수 있다. 또한, 광 트랜시버를 이용하는 경우에 비해 장치의 수를 줄일 수 있다.
In an embodiment of the present invention, a communication conversion unit is provided between the power conversion unit and the battery selection control unit, and between the bank BMS and the battery selection control unit, so that wired communication can be converted into wireless communication or wireless communication can be converted into wired communication. Therefore, since the battery selection control unit transmits and receives data by wireless communication with the power conversion unit and the bank BMS, no noise that may be generated in the power conversion unit flows into the battery selection control unit, thereby preventing a communication failure of the BMS . Also, the number of devices can be reduced compared with the case of using an optical transceiver.

도 1은 본 발명이 적용되는 전력 저장 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 저장 장치의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 통신 변환부의 구성도.1 is a block diagram of a power storage system to which the present invention is applied.
2 is a block diagram of a power storage device in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a communication conversion unit according to the present invention;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.

1. 전력 저장 시스템의 구성1. Configuration of power storage system

도 1은 본 발명이 적용되는 전력 저장 시스템이 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a power storage system to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 전력 저장 시스템은 전력 관리 시스템(100) 및 전력 저장 장치(200)를 포함할 수 있다. 전력 저장 시스템은 발전 시스템(미도시) 및 부하(300)와 연결될 수 있다. 발전 시스템은 태양광, 풍력, 파력, 조력 등의 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 발전 시스템은 화력, 수력, 원자력 등을 통해 전력을 생산하는 발전소, 생산된 전력의 전압이나 전류를 변환하는 변전소나 송전소 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 신재생 에너지를 이용한 발전 시스템을 제 1 발전 시스템으로 표기하고, 발전소 등의 발전 시스템을 제 2 발전 시스템으로 표기한다. 그리고, 부하(300)는 전력을 소비하는 각종 전기 구동 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가정의 가전기기나 공장의 생산설비 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a power storage system may include a power management system 100 and a power storage 200. The power storage system may be connected to the power generation system (not shown) and the load 300. The power generation system may include a system for generating electric energy using renewable energy such as solar light, wind power, wave power, and assist power. In addition, the power generation system may include a power plant that generates power through thermal power, hydro power, nuclear power, etc., a substation or a power station that converts the voltage or current of the generated power. Hereinafter, a power generation system using renewable energy will be referred to as a first power generation system, and a power generation system such as a power plant will be referred to as a second power generation system. The load 300 may include various electric driving devices and the like that consume electric power. For example, it may include household appliances or production facilities of factories.

전력 관리 시스템(100)은 발전 시스템의 전력, 전력 저장 장치(200)의 전력 등의 전력 계통을 연계하는 시스템이다. 전력 관리 시스템(100)은 전력 저장 장치(200)를 이용하여 전력 계통의 생산 및 소비의 시간적 불일치를 관리할 수 있다. 이러한 전력 관리 시스템(100)은 적어도 하나의 전력 변환부, 적어도 하나의 스위치, 그리고 제어부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 시스템(100)은 제 1 전력 변환부(110), 제 2 전력 변환부(120), 제 3 전력 변환부(130), 제 1 스위치(140), 제 2 스위치(150), DC 링크부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.The power management system 100 is a system that links power systems such as the power of the power generation system and the power of the power storage device 200. The power management system 100 may use the power storage device 200 to manage the temporal inconsistency of the production and consumption of the power system. The power management system 100 may include at least one power conversion unit, at least one switch, and a control unit. For example, the power management system 100 includes a first power conversion unit 110, a second power conversion unit 120, a third power conversion unit 130, a first switch 140, a second switch 150 ), A DC link unit 160, and a control unit 170.

제 1 전력 변환부(110)는 제 1 발전 시스템에 연결되며, 제 1 발전 시스템에서 생산되는 제 1 전력을 제 2 전력으로 변환하여 제 1 노드(N1)에 전달한다. 제 1 발전 시스템에서 생산되는 제 1 전력은 직류 전력 또는 교류 전력일 수 있고, 제 1 노드(N1)의 제 2 전력은 직류 전력이다. 즉, 제 1 전력 변환부(110)는 직류의 제 1 전력을 다른 크기의 제 2 전력으로 변환하거나, 교류의 제 1 전력을 직류의 제 2 전력으로 변환할 수 있다. The first power conversion unit 110 is connected to the first power generation system and converts the first power generated in the first power generation system into second power and transmits the second power to the first node N1. The first power generated in the first power generation system may be DC power or AC power, and the second power of the first node N1 is DC power. That is, the first power converting unit 110 may convert the first power of the direct current into the second power of the different magnitude, or may convert the first power of the AC into the second power of the direct current.

DC 링크부(160)는 제 1 노드(N1)에 연결되며, 제 1 노드(N1)의 전압 레벨을 일정한 DC 링크 전압 레벨로 유지시킨다. DC 링크부(160)는 제 1 발전 시스템의 출력 전압의 변동, 부하의 최대 부하 발생 등으로 인하여 제 1 노드(N1)의 전압 레벨이 불안정해지는 것을 방지함으로써 제 2 전력 변환부(120) 및 제 3 전력 변환부(130)가 정상 동작하도록 한다. DC 링크부(160)는 제 1 노드(N1)와 제 2 전력 변환부(120) 사이에 병렬로 연결되는 DC 링크용 커패시터를 포함할 수 있다.The DC link unit 160 is connected to the first node N1 and maintains the voltage level of the first node N1 at a constant DC link voltage level. The DC link unit 160 prevents the voltage level of the first node N1 from becoming unstable due to variations in the output voltage of the first power generation system, 3 power converter 130 to operate normally. The DC link unit 160 may include a DC link capacitor connected in parallel between the first node N1 and the second power conversion unit 120. [

제 2 전력 변환부(120)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결되며, 제 2 노드(N2)에는 부하(300)가 연결된다. 제 2 전력 변환부(120)는 제 1 노드(N1)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제 2 노드(N2)에 전달한다. 그리고, 제 2 전력 변환부(120)는 제 2 노드(N2)의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제 1 노드(N1)로 전달한다. 즉, 제 2 전력 변환부(120)는 제 1 노드(N1)의 직류 전력과 제 2 노드(N2)의 교류 전력 간의 전력을 양방향으로 변환할 수 있다. 제 2 노드(N2)에는 부하(300)로 공급하기 위한 교류 전력이 형성된다.The second power conversion unit 120 is connected between the first node N1 and the second node N2 and the load 300 is connected to the second node N2. The second power conversion unit 120 converts the DC power of the first node N1 into AC power and transmits it to the second node N2. The second power conversion unit 120 converts the AC power of the second node N2 to DC power and transmits the DC power to the first node N1. That is, the second power conversion unit 120 can convert the power between the DC power of the first node N1 and the AC power of the second node N2 in both directions. AC power for supplying the load 300 is formed at the second node N2.

제 3 전력 변환부(130)는 제 1 노드(N1)와 전력 저장 장치(200) 사이에 연결된다. 제 3 전력 변환부(130)는 제 1 노드(N1)의 직류의 제 2 전력을 전력 저장 장치(200)에 저장하기 위한 직류의 제 3 전력으로 변환하여 전력 저장 장치(200)에 전달한다. 그리고, 제 3 전력 변환부(130)는 전력 저장 장치(200)의 직류의 제 3 전력을 직류의 제 2 전력으로 변환하여 제 1 노드(N1)에 전달한다. 즉, 제 3 전력 변환부(130)는 제 1 노드(N1)의 직류 전력과 전력 저장 장치(200)의 직류 전력을 양방향으로 변환하는 양방향 컨버터의 기능을 수행할 수 있다.The third power conversion unit 130 is connected between the first node N1 and the power storage device 200. [ The third power conversion unit 130 converts the second power of the direct current of the first node N1 into the third power of direct current for storing in the power storage device 200 and transfers it to the power storage device 200. [ The third power conversion unit 130 converts the third power of the direct current of the power storage device 200 into the second power of direct current and transmits the second power to the first node N1. That is, the third power conversion unit 130 can perform the function of a bidirectional converter for converting the DC power of the first node N1 and the DC power of the power storage device 200 in both directions.

제 1 스위치(140)는 제 2 전력 변환부(120)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결되며, 제 2 전력 변환부(120)와 제 2 노드(N2) 사이의 전력 흐름을 차단한다. 제 2 스위치(150)는 제 2 노드(N2)와 제 2 발전 시스템(미도시) 사이에 연결되며, 제 2 노드(N2)와 발전 시스템 사이의 전력 흐름을 차단한다. 제 1 스위치(140) 및 제 2 스위치(150)로는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor), 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor) 등이 이용될 수 있다. 특히, 제 2 스위치(150)는 제 2 발전 시스템의 이상 상황 발생 시 제 2 발전 시스템과의 연결을 차단하고 전력 저장 시스템의 단독 운전을 구현한다.The first switch 140 is connected between the second power conversion unit 120 and the second node N2 and blocks power flow between the second power conversion unit 120 and the second node N2. The second switch 150 is connected between the second node N2 and the second power generation system (not shown) and blocks power flow between the second node N2 and the power generation system. As the first switch 140 and the second switch 150, a field effect transistor, a bipolar junction transistor, or the like may be used. In particular, the second switch 150 disconnects the second power generation system when an abnormal situation occurs in the second power generation system and implements the independent operation of the power storage system.

제어부(170)는 전력 관리 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(170)는 제 1 전력 변환부(110)로부터 발전 시스템에서 생산되는 전력 정보(전압, 전류, 온도의 센싱 신호)를 전달받고, 전력 저장 장치(200)의 BMS로부터 SOC, SOH 등을 포함하는 전력 저장 정보를 전달받는다. 제어부(170)는 발전 시스템에서 생산되는 전력 정보, 전력 저장 장치(200)의 전력 저장 정보를 기반으로 전력 관리 시스템(100)의 운전 모드를 제어한다. 제어부(170)는 제 1 전력 변환부(110), 제 2 전력 변환부(120) 및 제 3 전력 변환부(130)로부터 전압, 전류, 온도의 센싱 신호를 전달받고, 전력 관리 시스템(100)의 운전 모드에 따라 각 전력 변환부(110, 120, 130)의 전력 변환 효율을 제어한다. 제어부(170)는 전력 관리 시스템(100)의 운전 모드에 따라 제 1 스위치(140) 및 제 2 스위치(150)의 온/오프를 제어한다. 예를 들어, 부하(300)를 충전하는 충전 모드의 경우 제 1 및 제 2 스위치(140, 150)의 적어도 어느 하나를 온시켜 부하(300)가 충전되도록 한다.The control unit 170 controls the overall operation of the power management system 100. The control unit 170 receives power information (sensing signals of voltage, current, and temperature) generated by the power generation system from the first power conversion unit 110 and receives SOC, SOH, etc. from the BMS of the power storage device 200 Lt; / RTI > The controller 170 controls the operation mode of the power management system 100 based on the power information generated by the power generation system and the power storage information of the power storage device 200. The control unit 170 receives sensing signals of voltage, current, and temperature from the first power conversion unit 110, the second power conversion unit 120, and the third power conversion unit 130, The power conversion efficiency of each of the power conversion units 110, 120, and 130 is controlled according to the operation mode of the power conversion unit. The control unit 170 controls on / off of the first switch 140 and the second switch 150 in accordance with the operation mode of the power management system 100. For example, in the case of the charging mode in which the load 300 is charged, at least one of the first and second switches 140 and 150 is turned on to charge the load 300.

전력 저장 장치(200)는 충전 및 방전이 가능한 배터리 셀을 포함할 수 있다. 이러한 전력 저장 장치(200)는 복수의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 팩(pack)을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 팩이 직렬로 연결된 복수의 배터리 랙(rack)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 랙은 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 전력 저장 장치(200) 또는 전력 관리 시스템(100)에 포함될 수 있다. BMS는 배터리 팩에 포함된 각 셀의 전압, 전류, 온도를 검출하고 각 셀의 충전 상태(State of Charge; SOC) 및 수명(State of Health; SOH)을 모니터링함으로써, 각 셀의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등으로부터 셀을 보호하고 셀 밸런싱(cell balancing)을 통하여 배터리의 효율을 향상시킨다.
The power storage device 200 may include a battery cell capable of charging and discharging. The power storage device 200 may include a plurality of battery packs in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel and may include a plurality of battery racks in which a plurality of battery packs are connected in series. have. A plurality of battery racks may be connected in parallel. Meanwhile, a battery management system (BMS) for controlling charging and discharging of the battery may be included in the power storage device 200 or the power management system 100. The BMS detects the voltage, current, and temperature of each cell in the battery pack and monitors the state of charge (SOC) and the state of health (SOH) of each cell to detect overcharge, overdischarge , Protects the cells from overcurrent, overheating, etc. and improves battery efficiency through cell balancing.

2. 전력 저장 장치의 구성2. Configuration of power storage device

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 저장 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a power storage device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 저장 장치는 복수의 배터리 랙(210), 뱅크 BMS(220), 버스바(230), 전력 변환부((Power Conversion System; PCS)(240), 배터리 선택 제어부(Battery Selection Controller; BSC)(250), 에너지 관리부((Energy Management System; EMS)(260), 통신 변환부(270)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a power storage device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery racks 210, a bank BMS 220, a bus bar 230, a power conversion unit (PCS) 240, a battery selection controller (BSC) 250, an energy management unit (EMS) 260, and a communication conversion unit 270.

복수의 배터리 랙(210a 내지 210n; 210) 각각은 직렬로 연결되는 복수의 배터리 팩(battery pack)과, 각 배터리 팩의 충전 및 방전을 관리하는 복수의 팩 BMS와, 해당 배터리 랙의 충전 및 방전을 관리하는 랙 BMS(211a 내지 211n; 211)를 포함할 수 있다. 복수의 배터리 팩 각각은 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀을 포함한다. 직렬로 연결되는 복수의 배터리 팩은 각 배터리 랙(210)의 제 1 전극 단자(+) 및 제 2 전극 단자(-)에 연결되어 고전압 대전류를 출력할 수 있다. 복수의 팩 BMS는 각 배터리 팩에 포함되는 셀의 전압, 전류, 온도 등을 측정하여 해당 배터리 랙(210)의 랙 BMS(211)에 전달한다. 복수의 배터리 랙 BMS(211) 각각은 각 배터리 랙(210)의 충방전 정보 또는 전압, 전류, 온도 등의 측정 정보를 뱅크 BMS(220)에 전달한다.Each of the plurality of battery racks 210a to 210n 210 includes a plurality of battery packs connected in series, a plurality of packs BMS for managing charge and discharge of each battery pack, And a rack BMS 211a to 211n (211) for managing the BMSs 211a to 211n. Each of the plurality of battery packs includes a plurality of battery cells connected in series or in parallel. The plurality of battery packs connected in series can be connected to the first electrode terminal (+) and the second electrode terminal (-) of each battery rack 210 to output a high voltage high current. The plurality of packs BMS measures the voltage, current, and temperature of the cells included in each battery pack and transmits the measured voltage to the rack BMS 211 of the battery rack 210. Each of the plurality of battery rack BMSs 211 transmits measurement information such as charge / discharge information or voltage, current, temperature, etc. of each battery rack 210 to the bank BMS 220.

뱅크 BMS(220)는 복수의 랙 BMS(211)를 관리한다. 즉, 뱅크 BMS(220)는 배터리 전체의 충전 및 방전을 관리한다. 복수의 팩 BMS, 복수의 랙 BMS(211) 및 뱅크 BMS(220)는 CAN(Controller Area Network) 통신으로 연결될 수 있다.The bank BMS 220 manages a plurality of rack BMSs 211. That is, the bank BMS 220 manages charging and discharging of the entire battery. A plurality of pack BMSs, a plurality of rack BMSs 211, and a bank BMS 220 may be connected by CAN (Controller Area Network) communication.

버스바(230)는 전력 변환부(240)와 복수의 배터리 랙(210)을 연결시킨다. 이러한 버스바(230)는 전력 변환부(240)에 연결되는 주전력선(231, 232) 및 복수의 배터리 랙(210)을 주전력선(231, 232)에 병렬로 연결시키는 복수의 부전력선(231a, 232a, 231b, 232b,…, 231n, 232n)을 포함할 수 있다. 복수의 제 1 부전력선(231a, 231b,…, 231n)의 일단은 각 배터리 랙(210)의 제 1 전극 단자(+)에 연결되고, 타단은 제 1 주전력선(231)에 연결된다. 그리고, 복수의 제 2 부전력선(232a, 232b, …, 232n)의 일단은 각 배터리 랙(210)의 제 2 전극 단자(-)에 연결되고, 타단은 제 2 주전력선(232)에 연결된다. 즉, 복수의 배터리 랙(210)은 주전력선(231, 232)에 병렬로 연결된다. 따라서, 버스바(230)를 통해 전력 변환부(240)와 복수의 배터리 랙(210)이 연결되어 전류가 전달된다.The bus bar 230 connects the power conversion unit 240 and the plurality of battery racks 210. The bus bar 230 includes main power lines 231 and 232 connected to the power conversion unit 240 and a plurality of sub power lines 231 a and 232 b connecting the plurality of battery racks 210 to the main power lines 231 and 232 in parallel. , 232a, 231b, 232b, ..., 231n, 232n. One end of the plurality of first sub-power lines 231a, 231b, ..., 231n is connected to the first electrode terminal (+) of each battery rack 210 and the other end is connected to the first main power line 231. One end of each of the plurality of second sub-power lines 232a to 232n is connected to a second electrode terminal (-) of each battery rack 210 and the other end is connected to a second main power line 232 . That is, the plurality of battery racks 210 are connected to the main power lines 231 and 232 in parallel. Accordingly, the power conversion unit 240 and the plurality of battery racks 210 are connected through the bus bar 230 to transmit the current.

전력 변환부(240)는 복수의 배터리 랙(210)에서 방전되는 직류 전력을 다른 레벨의 직류 전력으로 변환하거나 교류 전력으로 변환한다. 또한, 전력 변환부(240)는 외부로부터 인가되는 직류 전력 또는 교류 전력을 복수의 배터리 랙(210)을 충전하기 위한 직류 전력으로 변환한다. 그리고, 전력 변환부(240)는 접지될 수 있는데, 전력 변환부(240)는 복수의 배터리 랙(210)과 공통 접지된다. 한편, 전력 변환부(240)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 이용한 스위칭을 통해 전력 변환을 제어할 수 있다.The power conversion unit 240 converts the DC power discharged from the plurality of battery racks 210 into DC power of a different level or AC power. The power conversion unit 240 converts DC power or AC power applied from the outside into DC power for charging the plurality of battery racks 210. [ The power conversion unit 240 may be grounded, and the power conversion unit 240 is commonly grounded with the plurality of battery racks 210. [ Meanwhile, the power conversion unit 240 can control power conversion through switching using an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

배터리 선택 제어부(250)는 PC 기반으로 BMS의 최상위단에 위치한다. 즉, 배터리 선택 제어부(250)는 랙 BMS(211)로부터 정보를 취합한 뱅크 BMS(220)와 통신하거나 도시되지 않았지만 소정의 통신 라인을 통해 직접적으로 랙 BMS(211)와 통신할 수 있다. 이러한 배터리 선택 제어부(250)는 하위 BMS, 즉 뱅크 BMS(220)나 랙 BMS(211)와 통신을 통해 배터리의 모든 정보를 취합하여 배터리를 운영, 관리 및 보호하며, 에너지 관리부(260) 또는 전력 변환부(240)로 통신을 통해 현재의 배터리 정보를 전달한다. 배터리 선택 제어부(250)와 하위 BMS, 그리고 배터리 선택 제어부(250)와 전력 변환부(240)는 통신 변환부(270)를 통해 통신한다. 즉, 전력 변환부(240) 또는 하위 BMS로부터의 유선 통신 데이터가 통신 변환부(270)를 통해 무선 통신 데이터로 변환되어 배터리 선택 제어부(250)로 수신된다. 또한, 배터리 선택 제어부(250)로부터 송신되는 무선 통신 데이터는 통신 변환부(270)를 통해 유선 통신 데이터로 변환되어 전력 변환부(240) 또는 하위 BMS로 송신된다.The battery selection control unit 250 is located at the highest level of the BMS based on the PC. That is, the battery selection control unit 250 can communicate with the bank BMS 220, which collects information from the rack BMS 211, or directly with the rack BMS 211, via a predetermined communication line, though it is not shown. The battery selection control unit 250 collects all information of the battery by communicating with the lower BMS, that is, the bank BMS 220 or the rack BMS 211 to operate, manage and protect the battery, and controls the energy management unit 260 or the power And transfers the current battery information to the conversion unit 240 through communication. The battery selection control unit 250 and the lower BMS, and the battery selection control unit 250 and the power conversion unit 240 communicate with each other through the communication conversion unit 270. That is, the wired communication data from the power conversion unit 240 or the lower BMS is converted into wireless communication data through the communication conversion unit 270 and is received by the battery selection control unit 250. The wireless communication data transmitted from the battery selection control unit 250 is converted into wired communication data through the communication conversion unit 270 and transmitted to the power conversion unit 240 or the lower BMS.

에너지 관리부(Energy Management System; EMS)(260)는 전력 변환부(240) 및 배터리 선택 제어부(250)와 양방향 통신을 수행하여 에너지의 생산, 분배 및 소비를 포함하는 에너지 관리를 제어하고, 에너지 관리의 현황을 모니터링한다. 즉, 전력 변환부(240)는 부하(300)에서 소비되는 전력을 모니터링하여 정보로 저장하여 보유하는데, 에너지 관리부(260)는 전력 변환부(240)에서 보유하고 있는 모니터링된 소비 전력 정보를 이용하여 전력 운용 계획을 수립한다. 에너지 관리부(260)는 부하(300)에서의 소비 전력을 예측하고, 발전 시스템에서의 생산 전력을 예측하며, 부하(300)의 소비 전력 수요 정보와 발전 시스템, 배터리의 종류 및 특성을 고려하여 에너지 활용 대책을 수립하고, 그에 따라 전력 변환부(240) 및 배터리 선택 제어부(250)를 제어하여 전력을 운용한다. 여기서, 에너지 관리부(260)는 전력 변환부(240) 및 배터리 선택 제어부(250)와 CAN 또는 모드버스(modbus) 등의 유선 방식으로 통신할 수 있다.The energy management unit (EMS) 260 performs bidirectional communication with the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250 to control energy management including energy production, distribution, and consumption, To monitor the current status of. That is, the power conversion unit 240 monitors the power consumed in the load 300 and stores and stores the information as information. The energy management unit 260 uses the monitored power consumption information held in the power conversion unit 240 And establish a power operation plan. The energy management unit 260 estimates the power consumption in the load 300, predicts the production power in the power generation system, and calculates the energy consumption amount in consideration of the power consumption demand information of the load 300, And the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250 are controlled to operate the power. Here, the energy management unit 260 can communicate with the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250 in a wired manner, such as CAN or modbus.

통신 변환부(270)는 뱅크 BMS(220)와 배터리 선택 제어부(250) 사이에 마련될 수 있고, 전력 변환부(240)와 배터리 선택 제어부(250) 사이에 마련될 수 있다. 즉, 통신 변환부(270)는 전력 변환부(240)로부터 발생된 노이즈가 유입될 수 있는 영역에 마련될 수 있다. 이러한 통신 변환부(270)는 유선 통신을 무선 통신으로 변환시키거나 무선 통신을 유선 통신으로 변환시킬 수 있다. 즉, 뱅크 BMS(220)로부터 배터리 선택 제어부(260)로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환시킬 수 있고, 배터리 선택 제어부(260)로부터 뱅크 BMS(220)로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환시킬 수 있다. 또한, 전력 변환부(240)로부터 배터리 선택 제어부(250)로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환시킬 수 있고, 배터리 선택 제어부(250)로부터 전력 변환부(240)로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환시킬 수 있다. 즉, 뱅크 BMS(220) 및 전력 변환부(240)로부터 CAN 통신을 통해 송신되는 유선 통신 데이터를 와이파이(wifi) 등의 무선 통신 데이터로 변환시켜 배터리 선택 제어기부(250)로 송신하고, 배터리 선택 제어부(250)의 무선 통신 데이터를 유선 통신 데이터로 변환시켜 뱅크 BMS(220) 및 전력 변환부(240)으로 송신할 수 있다. 또한, 통신 변환부(270)는 배터리 선택 제어부(250) 내에 마련되거나, 뱅크 BMS(220) 및 전력 변환부(240) 내에 마련되거나, 배터리 선택 제어부(250)와 뱅크 BMS(220) 및 전력 변환부(240) 사이에 각각 마련될 수도 있다. 여기서, 무선 통신은 와이파이(wifi), 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee) 등을 포함할 수 있다. 이렇게 뱅크 BMS(220) 및 전력 변환부(240)와 배터리 선택 제어부(250) 사이의 통신을 무선 통신으로 변환시킴으로써 전력 변환부(240)로부터 유입될 수 있는 노이즈를 차단할 수 있다. 즉, 기존의 전력 저장 장치는 뱅크 BMS(220) 및 전력 저장부(240)와 배터리 선택 제어부(250)가 유선 통신으로 연결되기 때문에 전력 저장부(240)의 노이즈가 배터리 선택 제어부(250)로 유입될 수 있으나, 본 발명은 무선 통신을 이용하기 때문에 노이즈가 배터리 선택 제어부(250)로 유입되지 않는다.
The communication conversion unit 270 may be provided between the bank BMS 220 and the battery selection control unit 250 and may be provided between the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250. That is, the communication conversion unit 270 may be provided in an area where noise generated from the power conversion unit 240 can flow. The communication conversion unit 270 may convert wired communication into wireless communication or wireless communication into wired communication. That is, wired communication from the bank BMS 220 to the battery selection control unit 260 can be converted into wireless communication, and wireless communication from the battery selection control unit 260 to the bank BMS 220 can be converted into wired communication. The wired communication from the power conversion unit 240 to the battery selection control unit 250 can be converted into wireless communication and the wireless communication from the battery selection control unit 250 to the power conversion unit 240 can be converted into wired communication. have. That is, the wired communication data transmitted through the CAN communication from the bank BMS 220 and the power conversion unit 240 is converted into wireless communication data such as WiFi and transmitted to the battery selection control unit 250, The wireless communication data of the control unit 250 can be converted into wired communication data and transmitted to the bank BMS 220 and the power conversion unit 240. The communication conversion unit 270 may be provided in the battery selection control unit 250 or may be provided in the bank BMS 220 and the power conversion unit 240 or may be provided in the battery selection control unit 250 and the bank BMS 220, And 240, respectively. Here, the wireless communication may include WiFi, bluetooth, zigbee, and the like. In this way, the communication between the bank BMS 220 and the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250 is converted into wireless communication, thereby blocking the noise that may flow from the power conversion unit 240. That is, since the conventional power storage device is connected to the bank BMS 220, the power storage unit 240, and the battery selection control unit 250 by wire communication, the noise of the power storage unit 240 is transmitted to the battery selection control unit 250 However, since the present invention uses wireless communication, no noise is introduced into the battery selection control unit 250. [

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 저장 장치는 전력 변환부(240)와 배터리 선택 제어부(250) 사이, 뱅크 BMS(220)와 배터리 선택 제어부(250) 사이에 통신 변환부(270)가 마련되어 유선 통신을 무선 통신으로 변환하거나 무선 통신을 유선 통신으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 배터리 선택 제어부(250)가 전력 변환부(240) 및 뱅크 BMS(220)와 무선 통신으로 데이터를 송수신하기 때문에 전력 변환부(240)에서 발생될 수 있는 노이즈가 배터리 선택 제어부(250)로 유입되지 않고, 그에 따라 BMS의 통신 장애를 방지할 수 있다. 또한, 광 트랜시버를 이용하는 경우에 비해 장치의 수를 줄일 수 있다.
As described above, the power storage device according to an embodiment of the present invention includes the power conversion unit 240 and the battery selection control unit 250, the communication unit 270 between the bank BMS 220 and the battery selection control unit 250, May be provided to convert wired communication into wireless communication or wireless communication to wired communication. Accordingly, since the battery selection control unit 250 transmits and receives data by wireless communication with the power conversion unit 240 and the bank BMS 220, the noise that may be generated in the power conversion unit 240 is transmitted to the battery selection control unit 250 So that communication failure of the BMS can be prevented. Also, the number of devices can be reduced compared with the case of using an optical transceiver.

3. 통신 변환부의 예3. Example of communication conversion part

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 저장 장치의 통신 변환부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a communication conversion unit of a power storage device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 변환부는 유선 통신 데이터를 수신하는 제 1 수신부(271)와, 제 1 수신부(271)를 통해 수신된 유선 통신 데이터를 무선 통신 데이터로 변환하는 제 1 변환부(272)와, 제 1 변환부(272)를 통해 변환된 무선 통신 데이터를 송신하는 제 1 송신부(273)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신 데이터를 수신하는 제 2 수신부(274)와, 제 2 수신부(274)를 통해 수신된 무선 통신 데이터를 유선 통신 데이터로 변환하는 제 2 변환부(275)와, 제 2 변환부(275)를 통해 변환된 유선 통신 데이터를 송신하는 제 2 송신부(276)를 포함할 수 있다.3, the communication conversion unit according to an embodiment of the present invention includes a first receiving unit 271 for receiving wired communication data, a second receiving unit 271 for converting the wired communication data received through the first receiving unit 271 into wireless communication data And a first transmission unit 273 for transmitting the wireless communication data converted through the first conversion unit 272. [ A second converting unit 275 for converting the wireless communication data received through the second receiving unit 274 into wired communication data; a second converting unit 274 for converting the wireless communication data received through the second receiving unit 274 into wired communication data; And a second transmission unit 276 for transmitting the wired communication data converted through the second wireless communication unit 275.

제 1 수신부(271)는 뱅크 BMS(220) 또는 전력 변환부(240)로부터 통신 라인을 통해 송신되는 유선 통신 데이터를 수신한다. 예를 들어, 제 1 수신부(271)는 CAN 패킷 형태의 데이터를 수신할 수 있다.The first receiving unit 271 receives the wired communication data transmitted from the bank BMS 220 or the power converting unit 240 through the communication line. For example, the first receiving unit 271 may receive data in the form of a CAN packet.

제 1 변환부(272)는 제 1 수신부(271)를 통해 수신된 유선 통신 데이터를 무선 통신 데이터로 변환한다. 제 1 변환부(272)는 예를 들어 와이파이, 지그비, 블루투스 등의 무선 통신 방식으로 데이터를 변환한다.The first converting unit 272 converts the wired communication data received through the first receiving unit 271 into wireless communication data. The first conversion unit 272 converts data using a wireless communication method such as Wi-Fi, ZigBee, or Bluetooth.

제 1 송신부(273)는 제 1 변환부(272)에 의해 변환된 무선 통신 데이터를 그에 따른 무선 통신 방식으로 송신한다. 제 1 송신부(273)는 와이파이, 지그비, 블루투스 등의 무선 통신 방식의 데이터를 배터리 선택 제어부(260)으로 송신한다.The first transmitting unit 273 transmits the wireless communication data converted by the first converting unit 272 in accordance with the wireless communication method corresponding thereto. The first transmitting unit 273 transmits data of a wireless communication system such as Wi-Fi, ZigBee, and Bluetooth to the battery selection controller 260.

제 2 수신부(274)는 배터리 선택 제어부(260)로부터 송신되는 무선 통신 데이터를 수신한다.The second receiving unit 274 receives the wireless communication data transmitted from the battery selection control unit 260.

제 2 변환부(275)는 제 2 수신부(274)를 통해 수신된 무선 통신 데이터를 유선 통신 데이터로 변환시킨다. 예를 들어, 제 2 변환부(275)는 무선 통신 데이터를 CAN 통신 데이터로 변환시킨다.The second conversion unit 275 converts the wireless communication data received through the second receiving unit 274 into wired communication data. For example, the second conversion unit 275 converts the wireless communication data into CAN communication data.

제 2 송신부(276)은 제 2 변환부(275)를 통해 변환된 유선 통신 데이터를 CAN 통신을 이용하여 뱅크 BMS(220) 또는 전력 변환부(240)으로 송신한다.
The second transmitting unit 276 transmits the wired communication data converted through the second converting unit 275 to the bank BMS 220 or the power converting unit 240 using the CAN communication.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

210 : 배터리 랙 220 : 뱅크 BMS
230 : 버스바 240 : 전력 변환부
250 : 배터리 선택 제어부 260 : 에너지 관리부
270 : 통신 변환부210: Battery rack 220: Bank BMS
230: bus bar 240: power conversion section
250: battery selection control unit 260: energy management unit
270:

Claims (7)

복수의 배터리 랙;
상기 배터리 랙의 충방전을 제어하는 뱅크 BMS;
상기 배터리 랙으로부터 방전되는 전력을 변환하는 전력 변환부;
상기 뱅크 BMS 및 전력 변환부로 제어 신호를 송신하는 배터리 선택 제어부; 및
유선 통신과 무선 통신을 상호 변환하는 통신 변환부를 포함하고,
상기 통신 변환부는 상기 전력 변환부와 상기 배터리 선택 제어부 사이, 상기 배터리 선택 제어부와 상기 뱅크 BMS 사이 중 적어도 하나에 마련되는 전력 저장 장치.
A plurality of battery racks;
A bank BMS for controlling charge and discharge of the battery rack;
A power converter for converting power discharged from the battery rack;
A battery selection control unit for transmitting a control signal to the bank BMS and the power conversion unit; And
And a communication conversion unit for converting between wired communication and wireless communication,
Wherein the communication conversion unit is provided in at least one of the power conversion unit and the battery selection control unit, and between the battery selection control unit and the bank BMS.
청구항 1에 있어서, 상기 유선 통신은 CAN(Controller Area Network)을 포함하고, 상기 무선 통신은 와이파이(wifi), 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee)를 포함하는 전력 저장 장치.
The power storage device of claim 1, wherein the wired communication includes a Controller Area Network (CAN), and the wireless communication includes WiFi, bluetooth, and zigbee.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 전력 변환부와 상기 배터리 선택 제어부 사이에 마련된 상기 통신 변환부는 상기 전력 변환부로부터 상기 배터리 선택 제어부로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환하고, 상기 배터리 선택 제어부로부터 상기 전력 변환부로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환하는 전력 저장 장치.
The communication system according to claim 1, wherein the communication conversion unit provided between the power conversion unit and the battery selection control unit converts wired communication from the power conversion unit to the battery selection control unit into wireless communication, To a wired communication.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 선택 제어부와 상기 뱅크 BMS 사이에 마련된 상기 통신 변환부는 상기 뱅크 BMS로부터 상기 배터리 선택 제어부로의 유선 통신을 무선 통신으로 변환하고, 상기 배터리 선택 제어부로부터 상기 뱅크 BMS로의 무선 통신을 유선 통신으로 변환하는 전력 저장 장치.The communication system according to claim 1, wherein the communication conversion unit provided between the battery selection control unit and the bank BMS converts wired communication from the bank BMS to the battery selection control unit into wireless communication, and performs wireless communication from the battery selection control unit to the bank BMS To wired communication.
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