KR102147889B1 - Backup Power Supply ESS System For Communication Devices Applying IoT Module And Lithium Battery Pack Module - Google Patents

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Abstract

본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통신기기 백업전원용인 리튬배터리팩 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈에 포함된 배터리 관리 및 시스템 제어를 하는 R-BMS 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈을 충전하거나 방전하는 양방향 DC/DC 컨버터 모듈; 상기 ESS 시스템에 포함되어 각종 데이터를 센싱하고 외부와 통신하여 중계하는 IoT 모듈;로 구성되되, 상기 IoT 모듈은 무선 센서 모듈과 LoRa(LongRange) 모뎀을 포함하여, 상기 리튬배터리팩 모듈의 전압, 전류, 셀전압, 배터리용량 정보들을 상기 R-BMS 모듈로부터 수신받아 외부 네트웍망을 통해 지정된 서버에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ESS system for a communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module are applied, and more particularly, a lithium battery pack module for backup power of a communication device; An R-BMS module for battery management and system control included in the lithium battery pack module; A bidirectional DC/DC converter module charging or discharging the lithium battery pack module; An IoT module included in the ESS system that senses various data and communicates with the outside to relay; wherein the IoT module includes a wireless sensor module and a LoRa (LongRange) modem, and the voltage and current of the lithium battery pack module , Cell voltage, battery capacity information is received from the R-BMS module and transmits data to a designated server through an external network. An IoT module and a lithium battery pack module are applied to an ESS system for a communication device backup power supply. .

Description

IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템{Backup Power Supply ESS System For Communication Devices Applying IoT Module And Lithium Battery Pack Module}ESS system for backup power of communication devices with IoT module and lithium battery pack module applied {Backup Power Supply ESS System For Communication Devices Applying IoT Module And Lithium Battery Pack Module}

본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통신기기 백업전원용인 리튬배터리팩 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈에 포함된 배터리 관리 및 시스템 제어를 하는 R-BMS 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈을 충전하거나 방전하는 양방향 DC/DC 컨버터 모듈; 상기 ESS 시스템에 포함되어 각종 데이터를 센싱하고 외부와 통신하여 중계하는 IoT 모듈;로 구성되되, 상기 IoT 모듈은 무선 센서 모듈과 LoRa(LongRange) 모뎀을 포함하여, 상기 리튬배터리팩 모듈의 전압, 전류, 셀전압, 배터리용량 정보들을 상기 R-BMS 모듈로부터 수신받아 외부 네트웍망을 통해 지정된 서버에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ESS system for a communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module are applied, and more particularly, a lithium battery pack module for backup power of a communication device; An R-BMS module for battery management and system control included in the lithium battery pack module; A bidirectional DC/DC converter module charging or discharging the lithium battery pack module; An IoT module included in the ESS system that senses various data and communicates with the outside to relay; wherein the IoT module includes a wireless sensor module and a LoRa (LongRange) modem, and the voltage and current of the lithium battery pack module , Cell voltage, battery capacity information is received from the R-BMS module and transmits data to a designated server through an external network. An IoT module and a lithium battery pack module are applied to an ESS system for a communication device backup power supply. .

현재 모바일 기지국용 백업전원으로 사용하고 있는 연축전지는 상태관리 시스템의 부재로 재난 및 비상사태시 통신망 두절이라는 최악의 상황이 발생할 여지가 있으며, 연축전지의 사용 환경이 열악하고 환경 규제 및 국가 에너지 정책에 적합하지 못하다는 문제점이 있다.Lead-acid batteries, which are currently used as backup power for mobile base stations, are subject to the worst situation of network disruption during disasters and emergencies due to the absence of a condition management system, and the use environment of lead-acid batteries is poor and environmental regulations and national energy policies There is a problem that it is not suitable for.

즉 현재 국내에서 사용되고 있는 연축전지는 단기적인 운용 측면에서 이득일 수 있으나, 환경적인 측면, 장기적인 측면에서 오히려 경제적 손실이 발생하고 있다.In other words, lead-acid batteries currently used in Korea may be advantageous in terms of short-term operation, but economic losses are rather incurred in both environmental and long-term aspects.

국내 통신운용사는 연축전지의 비효율적이고 환경적인 위험요소 및 유지관리 문제를 해결하기 위한 기술 개발 및 백업전원 시스템의 기술적 차별화를 확보하려는 움직임을 보여주고 있다.Domestic telecommunications operators are showing a movement to develop technology to solve inefficient and environmental hazards and maintenance problems of lead acid batteries and to secure technological differentiation of backup power systems.

다만, 신재생에너지를 활용한 각종 기술은 개발되고 있으나, 무선 통신망을 위해 사용되고 있는 40만대 이상의 백업전원을 이용한 에너지 저장 기술과 관련된 산업은 미비한 실정이다. However, various technologies using new and renewable energy are being developed, but the industry related to energy storage technology using more than 400,000 backup power supplies used for wireless communication networks is insufficient.

따라서 통신장비의 백업전원용으로 사용되는 기존의 연축전지를 대체하고, 대체되는 배터리모듈에 대한 BMS가 적용된 ESS(Energy Storage System)에 대한 개발이 절실하다.Therefore, it is urgent to develop an ESS (Energy Storage System) that replaces the existing lead-acid battery used for backup power of communication equipment and applies BMS for the battery module to be replaced.

본 발명의 목적은 기존의 백업전원용 연축전지를 대체하여, 리튬배터리팩 모듈을 적용하고, 이를 관리 및 충방전 제어하는 새로운 BMS가 적용된 ESS 시스템을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an ESS system to which a lithium battery pack module is applied and a new BMS for managing and charging/discharging control is applied, replacing the existing lead-acid battery for backup power.

본 발명의 또다른 목적은 새로운 BMS를 적용함에 있어서, 각종 데이터를 수집 및 관리하여 외부서버로 통신하는 IoT 모듈을 포함된 ESS 시스템을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an ESS system including an IoT module that collects and manages various data and communicates with an external server in applying a new BMS.

본 발명은 상기 Iot 모듈에 저전력 및 장거리를 무선전송하는 방식을 적용 및 운용하여, 중앙관제시스템을 확보함에 또다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to secure a central control system by applying and operating a method of wirelessly transmitting low power and long distances to the IoT module.

본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템은 통신기기 백업전원용인 리튬배터리팩 모듈(200); 상기 리튬배터리팩 모듈(200)에 포함된 배터리 관리 및 시스템 제어를 하는 R-BMS 모듈(100); 상기 리튬배터리팩 모듈(200)을 충전하거나 방전하는 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300); 상기 ESS 시스템(ES)에 포함되어 각종 데이터를 센싱하고 외부와 통신하여 중계하는 IoT 모듈(400);로 구성된다.An ESS system for communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module of the present invention are applied includes a lithium battery pack module 200 for backup power of communication devices; An R-BMS module 100 for managing a battery and controlling a system included in the lithium battery pack module 200; A bidirectional DC/DC converter module 300 for charging or discharging the lithium battery pack module 200; The IoT module 400 is included in the ESS system (ES) to sense various data and communicate with the outside to relay.

상기 리튬배터리팩 모듈(200)은 배터리셀 전압, 온도를 센싱하고, 상기 R-BMS 모듈(100)의 제어 명령에 따라 배터리셀 밸런싱과 충방전을 제어하는 T-BMS 보드(부호 미부여 및 미도시)를 포함한다.The lithium battery pack module 200 senses the battery cell voltage and temperature, and controls battery cell balancing and charging/discharging according to the control command of the R-BMS module 100 (not coded and not shown). Poem).

상기 R-BMS 모듈(100)은 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 관리와 데이터 입출력과 통신프로토콜 프로그램이 임베딩된 MCU를 포함하여 상기 IoT 모듈(400)과 RS-485 통신을 통해 배터리 정보 전송을 하며, 상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300)을 CAN 통신을 통해 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 충방전을 제어하며, 배터리 전압 및 온도와 전체 시스템의 각종 상태를 표시하기 위해 LED 제어 하는 것을 특징으로 한다.The R-BMS module 100 includes an MCU in which management of the lithium battery pack module 200 and data input/output and communication protocol programs are embedded, and transmits battery information through RS-485 communication with the IoT module 400. The bidirectional DC/DC converter module 300 controls charging and discharging of the lithium battery pack module 200 through CAN communication, and controlling the LED to display battery voltage and temperature and various states of the entire system. It is characterized.

상기 IoT 모듈(400)은 무선 센서 모듈(부호 미부여 및 미도시)과 LoRa(LongRange) 모뎀(부호 미부여 및 미도시)을 포함하여, 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 전압, 전류, 셀전압, 배터리용량 정보들을 상기 R-BMS 모듈(100)로부터 수신받아 외부 네트웍망을 통해 지정된 서버에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.The IoT module 400 includes a wireless sensor module (unsigned and not shown) and a LoRa (LongRange) modem (not shown and not shown), and voltage, current, and cell of the lithium battery pack module 200. It is characterized in that it receives voltage and battery capacity information from the R-BMS module 100 and transmits the data to a designated server through an external network.

상기 IoT 모듈(400)은 무선 전송을 위한 라디오 주파수 제너레이터(Radio Frequency Generator)(부호 미부여 및 미도시), UART 인터페이스를 위한 MCU(부호 미부여 및 미도시) 및 전원부(부호 미부여 및 미도시)를 포함하여 구성하되, 저전력 장거리 무선 통신이 가능한 400Mhz 주파수 대역의 무선통신 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.The IoT module 400 includes a radio frequency generator (not coded and not shown) for wireless transmission, an MCU (not coded and not shown) and a power supply unit (not coded and not shown) for a UART interface. ), but characterized by using a wireless communication method of a 400Mhz frequency band capable of low-power long-distance wireless communication.

상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300)은 하프브릿지 타입의 벅부스트 컨버터 각각의 상이 병렬로 연결된 2상 인터리브드 컨버터 토폴로지가 적용되되, 각각의 상 스위칭은 180도 위상차를 가지도록 제어한다.In the bidirectional DC/DC converter module 300, a two-phase interleaved converter topology in which each phase of a half-bridge type buck boost converter is connected in parallel is applied, and each phase switching is controlled to have a phase difference of 180 degrees.

본 발명은 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템으로서 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects as an ESS system for a communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module are applied.

(1) 본 발명은 기존의 백업전원용 연축전지를 대체하여, 리튬배터리팩 모듈을 적용하고, 이를 관리 및 충방전 제어하는 새로운 BMS가 적용된 소형 경량화된 ESS 시스템을 제공한다.(1) The present invention provides a small and lightweight ESS system to which a lithium battery pack module is applied, and a new BMS for managing and charging/discharging control is applied, replacing the existing lead-acid battery for backup power.

(2) 본 발명은 새로운 BMS를 적용함에 있어서, 각종 데이터를 수집 및 관리하여 외부서버로 통신하는 IoT 모듈을 포함된 ESS 시스템을 제공한다. (2) In applying a new BMS, the present invention provides an ESS system including an IoT module that collects and manages various data and communicates with an external server.

(3) 본 발명은 상기 Iot 모듈에 저전력 및 장거리를 무선전송하는 방식을 적용 및 운용하여, IoT 기반의 원격관리가 가능하고 통합적인 전력관리가 가능케 하는 중앙관제시스템을 확보하도록 한다.(3) The present invention applies and operates a method of wirelessly transmitting low power and long distances to the IoT module to secure a central control system enabling IoT-based remote management and integrated power management.

도 1은 본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템의 간략한 컨셉도면이다.
도 2는 본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템의 실제 3D 도면이다.
도 3은 본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에서 양방향 DC/DC 컨버터의 실장 모습을 나타낸 3D 사시도면이다.
도 4는 ESS 시스템에 적용되는 IoT 모듈의 결합 및 각 요소간 통신프로토콜을 나타낸 도면이다.
도 5는 ESS 시스템에 적용되는 IoT 모듈의 실장 모습을 촬영한 사진이다.
도 6은 ESS 시스템에 적용되는 양방향 DC/DC 컨버터의 스키메틱을 나타낸 도면이다.
도 7 및 8은 ESS 시스템에 적용되는 양방향 DC/DC 컨버터의 방전모드와 충전모드를 나타낸 등가도면이다.
도 9는 본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템과 통합관제시스템의 관계를 간략하게 나타낸 도면이다.1 is a simplified conceptual diagram of an ESS system for a communication device backup power source to which an IoT module and a lithium battery pack module of the present invention are applied.
2 is an actual 3D diagram of an ESS system for backup power of a communication device to which an IoT module and a lithium battery pack module of the present invention are applied.
3 is a 3D perspective view showing the mounting of a bidirectional DC/DC converter in an ESS system for communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module of the present invention are applied.
4 is a diagram showing a combination of IoT modules applied to an ESS system and a communication protocol between elements.
FIG. 5 is a photograph of an IoT module applied to an ESS system.
6 is a diagram showing a schematic of a bidirectional DC/DC converter applied to an ESS system.
7 and 8 are equivalent views showing a discharge mode and a charging mode of a bidirectional DC/DC converter applied to an ESS system.
9 is a diagram schematically showing a relationship between an ESS system for backup power of a communication device and an integrated control system to which an IoT module of the present invention and a lithium battery pack module are applied.

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.First, prior to entering the detailed description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "IoT 기술과 리튬배터리를 적용한 통신기기 백업전원용 ESS 시스템"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators, so the definition is "communication device using IoT technology and lithium battery according to the present invention. It should be made based on the contents throughout this specification describing "Backup Power ESS System".

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used in this specification is for referring only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular forms as used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of "comprising" specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, action, element, component and/or It does not exclude the presence or addition of the military.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used in the present specification have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.

도 1은 본 발명인 IoT 기술과 리튬배터리를 적용한 통신기기 백업전원용 ESS 시스템의 간략한 컨셉도면이고, 도 2는 본 발명인 IoT 기술과 리튬배터리를 적용한 통신기기 백업전원용 ESS 시스템의 실제 3D 도면이며, 도 3은 본 발명인 IoT 기술과 리튬배터리를 적용한 통신기기 백업전원용 ESS 시스템에서 양방향 DC/DC 컨버터의 실장 모습을 나타낸 3D 사시도면이고, 도 4는 ESS 시스템에 적용되는 IoT 모듈의 결합 및 각 요소간 통신프로토콜을 나타낸 도면이며, 도 5는 ESS 시스템에 적용되는 IoT 모듈의 실장 모습을 촬영한 사진이고, 도 6은 ESS 시스템에 적용되는 양방향 DC/DC 컨버터의 스키메틱을 나타낸 도면이며,도 7 및 8은 ESS 시스템에 적용되는 양방향 DC/DC 컨버터의 방전모드와 충전모드를 나타낸 등가도면이고, 도 9는 본 발명인 IoT 기술과 리튬배터리를 적용한 통신기기 백업전원용 ESS 시스템과 통합관제시스템의 관계를 간략하게 나타낸 도면이다.1 is a simplified conceptual diagram of an ESS system for communication device backup power to which the present inventor IoT technology and lithium battery are applied, and FIG. 2 is an actual 3D diagram of an ESS system for communication device backup power to which the present inventor IoT technology and lithium battery are applied, and FIG. 3 Is a 3D perspective view showing the mounting of a bidirectional DC/DC converter in an ESS system for communication device backup power to which the present inventors IoT technology and lithium battery are applied, and FIG. 4 is a combination of IoT modules applied to the ESS system and communication protocols between elements. 5 is a picture taken of mounting an IoT module applied to an ESS system, and FIG. 6 is a diagram showing a schematic of a bidirectional DC/DC converter applied to an ESS system, and FIGS. 7 and 8 It is an equivalent diagram showing the discharge mode and charging mode of a bidirectional DC/DC converter applied to an ESS system, and FIG. 9 is a brief illustration of the relationship between the ESS system for communication device backup power and the integrated control system to which the IoT technology of the present invention and lithium battery are applied. It is a drawing.

도 1 및 2를 참조하면 본 발명인 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템은 통신기기 백업전원용인 리튬배터리팩 모듈(200); 상기 리튬배터리팩 모듈(200)에 포함된 배터리 관리 및 시스템 제어를 하는 R-BMS 모듈(100); 상기 리튬배터리팩 모듈(200)을 충전하거나 방전하는 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300); 상기 ESS 시스템(ES)에 포함되어 각종 데이터를 센싱하고 외부와 통신하여 중계하는 IoT 모듈(400);로 구성된다.1 and 2, an ESS system for communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module of the present invention are applied includes a lithium battery pack module 200 for backup power of a communication device; An R-BMS module 100 for managing a battery and controlling a system included in the lithium battery pack module 200; A bidirectional DC/DC converter module 300 for charging or discharging the lithium battery pack module 200; The IoT module 400 is included in the ESS system (ES) to sense various data and communicate with the outside to relay.

도 1을 참조하면 상기 리튬배터리팩 모듈(200)은 배터리셀 전압, 온도를 센싱하고, 상기 R-BMS 모듈(100)의 제어 명령에 따라 배터리셀 밸런싱과 충방전을 제어하는 T-BMS 보드(부호 미부여 및 미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the lithium battery pack module 200 senses a battery cell voltage and temperature, and a T-BMS board for controlling battery cell balancing and charging/discharging according to a control command of the R-BMS module 100 ( Not marked and not shown).

도 1을 참조하면 상기 R-BMS 모듈(100)은 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 관리와 데이터 입출력과 통신프로토콜 프로그램이 임베딩된 MCU를 포함하여 상기 IoT 모듈(400)과 RS-485 통신을 통해 배터리 정보 전송을 하며, 상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300)을 CAN 통신을 통해 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 충방전을 제어하며, 배터리 전압 및 온도와 전체 시스템의 각종 상태를 표시하기 위해 LED 제어 하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the R-BMS module 100 performs RS-485 communication with the IoT module 400 including an MCU in which management of the lithium battery pack module 200, data input/output, and communication protocol programs are embedded. It transmits battery information through, and controls the charging and discharging of the lithium battery pack module 200 through CAN communication through the bidirectional DC/DC converter module 300, and displays battery voltage and temperature and various states of the entire system. It is characterized by controlling the LED for.

도 4 및 5를 참조하면 상기 IoT 모듈(400)은 무선 센서 모듈(부호 미부여 및 미도시)과 LoRa(LongRange) 모뎀(부호 미부여 및 미도시)을 포함하여, 상기 리튬배터리팩 모듈(200)의 전압, 전류, 셀전압, 배터리용량 정보들을 상기 R-BMS 모듈(100)로부터 수신받아 외부 네트웍망을 통해 지정된 서버에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.4 and 5, the IoT module 400 includes a wireless sensor module (not shown and not shown) and a LongRange (LoRa) modem (not shown and not shown), and the lithium battery pack module 200 ) Voltage, current, cell voltage, and battery capacity information are received from the R-BMS module 100 and transmitted to a designated server through an external network.

도 4를 참조하면 상기 IoT 모듈(400)은 무선 전송을 위한 라디오 주파수 제너레이터(Radio Frequency Generator)(부호 미부여 및 미도시), UART 인터페이스를 위한 MCU(부호 미부여 및 미도시) 및 전원부(부호 미부여 및 미도시)를 포함하여 구성하되, 저전력 장거리 무선 통신이 가능한 400Mhz 주파수 대역의 무선통신 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 4, the IoT module 400 includes a radio frequency generator (not coded and not shown) for wireless transmission, an MCU (not coded and not shown) for a UART interface, and a power supply unit (coded (Not shown and not shown), but characterized in that the wireless communication method of the 400Mhz frequency band capable of low-power long-distance wireless communication is used.

도 6 내지 8을 참조하면 상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈(300)은 하프브릿지 타입의 벅부스트 컨버터 각각의 상이 병렬로 연결된 2상 인터리브드 컨버터 토폴로지가 적용되되, 각각의 상 스위칭은 180도 위상차를 가지도록 제어한다.6 to 8, the bidirectional DC/DC converter module 300 employs a two-phase interleaved converter topology in which each phase of a half-bridge type buck-boost converter is connected in parallel, and each phase switching is performed by a 180 degree phase difference. Control to have.

본 발명은 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템으로서 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects as an ESS system for a communication device backup power to which an IoT module and a lithium battery pack module are applied.

(1) 본 발명은 기존의 백업전원용 연축전지를 대체하여, 리튬배터리팩 모듈을 적용하고, 이를 관리 및 충방전 제어하는 새로운 BMS가 적용된 소형 경량화된 ESS 시스템을 제공한다.(1) The present invention provides a small and lightweight ESS system to which a lithium battery pack module is applied, and a new BMS for managing and charging/discharging control is applied, replacing the existing lead-acid battery for backup power.

(2) 본 발명은 새로운 BMS를 적용함에 있어서, 각종 데이터를 수집 및 관리하여 외부서버로 통신하는 IoT 모듈을 포함된 ESS 시스템을 제공한다. (2) In applying a new BMS, the present invention provides an ESS system including an IoT module that collects and manages various data and communicates with an external server.

(3) 도 9를 참조하면 본 발명은 상기 Iot 모듈에 저전력 및 장거리를 무선전송하는 방식을 적용 및 운용하여, IoT 기반의 원격관리가 가능하고 통합적인 전력관리가 가능케 하는 중앙관제시스템을 확보하도록 한다.(3) Referring to FIG. 9, the present invention applies and operates a method of wirelessly transmitting low power and long distance to the IoT module to secure a central control system that enables IoT-based remote management and integrated power management. do.

100 : R-BMS 모듈 200 : 리튬배터리팩 모듈
300 : 양방향 DC/DC 컨버터 모듈 400 : IoT 모듈
ES : ESS System100: R-BMS module 200: lithium battery pack module
300: bidirectional DC/DC converter module 400: IoT module
ES: ESS System

Claims (6)

ESS 시스템에 있어서,
상기 ESS 시스템은 통신기기 백업전원용인 리튬배터리팩 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈에 포함된 배터리 관리 및 시스템 제어를 하는 R-BMS 모듈; 상기 리튬배터리팩 모듈을 충전하거나 방전하는 양방향 DC/DC 컨버터 모듈; 상기 ESS 시스템에 포함되어 각종 데이터를 센싱하고 외부와 통신하여 중계하는 IoT 모듈;로 구성되고,
상기 R-BMS 모듈은 상기 리튬배터리팩 모듈의 관리와 데이터 입출력과 통신 프로토콜 프로그램이 임베딩된 MCU를 포함하여 상기 IoT 모듈과 RS-485 통신을 통해 배터리 정보 전송을 하며, 상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈을 CAN 통신을 통해 상기 리튬배터리팩 모듈의 충방전을 제어하며, 배터리 전압 및 온도와 전체 시스템의 각종 상태를 표시하기 위해 LED 제어하고,
상기 IoT 모듈은 무선 센서 모듈과 LoRa(LongRange) 모뎀을 포함하여, 상기 리튬배터리팩 모듈의 전압, 전류, 셀전압, 배터리용량 정보들을 상기 R-BMS 모듈로부터 수신받아 외부 네트웍망을 통해 지정된 서버에 데이터를 전송하며,
상기 IoT 모듈은 무선 전송을 위한 라디오 주파수 제너레이터(Radio Frequency Generator), UART 인터페이스를 위한 MCU 및 전원부를 포함하여 구성하되, 저전력 장거리 무선 통신이 가능한 400Mhz 주파수 대역의 무선통신 방식을 사용하고,
상기 양방향 DC/DC 컨버터 모듈은 하프브릿지 타입의 벅부스트 컨버터 각각의 상이 병렬로 연결된 2상 인터리브드 컨버터 토폴로지가 적용되되, 각각의 상 스위칭은 180도 위상차를 가지도록 제어함을 특징으로 하는 IoT 모듈과 리툼배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템.In the ESS system,
The ESS system includes a lithium battery pack module for backup power for communication devices; An R-BMS module for battery management and system control included in the lithium battery pack module; A bidirectional DC/DC converter module charging or discharging the lithium battery pack module; An IoT module included in the ESS system that senses various data and communicates with the outside to relay,
The R-BMS module transmits battery information through RS-485 communication with the IoT module, including an MCU in which management of the lithium battery pack module and data input/output and communication protocol programs are embedded, and the bidirectional DC/DC converter module Controlling the charging and discharging of the lithium battery pack module through CAN communication, and controlling the LED to display the battery voltage and temperature and various states of the entire system,
The IoT module includes a wireless sensor module and a LoRa (LongRange) modem, and receives voltage, current, cell voltage, and battery capacity information of the lithium battery pack module from the R-BMS module to a designated server through an external network. Transfer data,
The IoT module includes a radio frequency generator for wireless transmission, an MCU for a UART interface, and a power supply, but uses a wireless communication method of a 400Mhz frequency band capable of low-power long-distance wireless communication,
The bidirectional DC/DC converter module applies a two-phase interleaved converter topology in which each phase of a half-bridge type buck-boost converter is connected in parallel, and each phase switching is controlled to have a phase difference of 180 degrees. And ESS system for back-up power supply for communication devices with retum battery pack module applied. 청구항 1에 있어서,
상기 리튬배터리팩 모듈은 배터리셀 전압, 온도를 센싱하고, 상기 R-BMS 모듈의 제어 명령에 따라 배터리셀 밸런싱과 충방전을 제어하는 T-BMS 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 모듈과 리튬배터리팩 모듈이 적용된 통신기기 백업전원용 ESS 시스템.The method according to claim 1,
The lithium battery pack module includes a T-BMS board for sensing battery cell voltage and temperature, and controlling battery cell balancing and charging/discharging according to a control command of the R-BMS module. ESS system for backup power of communication devices with pack module applied. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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