KR102182157B1 - 에너지 저장 장치를 보호하기 위한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템 - Google Patents
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Abstract
에너지 저장 장치에 전기적으로 연결하여 보호할 수 있는 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템이 개시된다. 이러한 에너지 저장 시스템은 에너지 저장 장치 및 이중화 보호 장치를 포함한다. 에너지 저장 장치는 외부 전력 장치로부터 외부 전력을 제공받아 충전하거나 충전 전력을 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 외부 네트워크 장치로부터 배터리 제어 신호를 제공받아 제어될 수 있으며, 동작 상태 정보를 생성하여 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다. 이중화 보호 장치는 외부 전력 장치 및 에너지 저장 장치 사이를 연결하면서 외부 네트워크 장치 및 에너지 저장 장치 사이를 연결하면서 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이로써, 이중화 보호 장치가 에너지 저장 장치의 자체 감시 기능에 더하여 에너지 저장 장치를 감시하여 이중적으로 보호할 수 있다.
Description
본 발명은 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 배터리 모듈들로 구성된 배터리 저장 장치를 보호하기 위한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)는 주로 배터리를 사용하고 있다. 즉, 에너지 저장 시스템은 복수의 배터리 모듈들로 구성된 배터리 랙(Battery Rack)을 포함할 수 있다. 이러한 에너지 저장 시스템은 배터리의 제어 패턴, 배터리의 자체 결함 또는 그 외 외부적인 요인에 의해 화재, 폭발 등의 사고가 발생할 수 있다.
현재의 에너지 저장 시스템은 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)에 의해 사고 처리를 수행하고 있지만, 2차 보호 또는 이중화 보호에 대한 장치가 미약하다. 또한, 배터리 관리 시스템이 적절하게 동작한다 하더라도 배터리의 주변 기기와의 오동작이 발생될 수 있기 때문에, 에너지 저장 시스템에 대한 완전한 보호를 장담할 수 없다. 따라서 기존의 배터리 관리 시스템과 분리하여 독립적으로 보호하는 장치가 필요하다.
한편, 이러한 에너지 저장 시스템을 보호하기 위한 종래 기술로, 한국등록특허 제10-1785662호(2017년 10월 17일 공고)에는, '백업전원 기능을 포함한 배터리 에너지 저장 시스템용 배터리 보호 회로 장치가 배터리로부터 전력을 공급받는 경우, 배터리가 과방전 되기 전에 배터리로부터 백업전원 기능을 포함한 배터리 에너지 저장 시스템용 배터리 보호 회로 장치로의 전력 공급을 차단하는 백업전원 기능을 포함한 배터리 에너지 저장 시스템용 배터리 보호 회로 장치'가 개시되어 있다.
또한, 에너지 저장 시스템을 보호하기 위한 다른 종래 기술로, 한국등록특허 제10-1740242호(2017년 5월 26일 공고)에는, '배터리 팩의 이상 상태가 검출되면 기계적 접점 스위치부를 먼저 오프시킨 후 일정 시간 경과후 비접촉 스위치부를 턴오프시킴으로써 차단 아크의 발생을 억제하여 안전하게 회로를 차단시킬 수 있는 고전압 배터리 팩용 보호 회로 모듈 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템'이 개시되어 있다.
그러나, 위와 같은 방식은 보호 회로를 변경하거나 새롭게 구성하는 방식으로, 결국 에너지 저장 시스템을 새롭게 설계해서 제조할 필요가 있다. 즉, 기존에 이미 설치되어 있는 에너지 저장 시스템은 위와 같은 방식으로는 보호되기가 어렵다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 에너지 저장 장치에 전기적으로 연결하여 보호할 수 있는 이중화 보호 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 이중화 보호 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이중화 보호 장치는 스위치부, 감시부 및 메인 제어부를 포함한다.
상기 스위치부는 외부 전력 장치 및 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있다. 상기 감시부는 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있고, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있다. 상기 메인 제어부는 상기 스위치부를 제어하고, 상기 감시부로부터 상기 동작 상태 정보를 수신하고, 상기 에너지 저장 장치의 상태를 직접 측정할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 상기 에너지 저장 장치는 상기 외부 전력을 제공받아 충전하거나 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 상기 배터리 제어 신호를 제공받아 제어될 수 있으며, 상기 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다. 상기 감시 프로세스는 상기 에너지 저장 장치의 상태를 직접 측정하여 생성된 정보 및 상기 동작 상태 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 스위치를 제어하여 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단할 수 있다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 저장 시스템은 에너지 저장 장치 및 이중화 보호 장치를 포함한다.
상기 에너지 저장 장치는 외부 전력 장치로부터 외부 전력을 제공받아 충전하거나 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 외부 네트워크 장치로부터 배터리 제어 신호를 제공받아 제어될 수 있으며, 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다.
상기 이중화 보호 장치는 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 감시 프로세스를 수행할 수 있다.
상기 감시 프로세스는 상기 에너지 저장 장치의 상태를 직접 측정하여 생성된 정보 및 상기 동작 상태 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 이상 상태에 있다고 판단하면, 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단한다.
상기 에너지 저장 장치는 복수의 배터리 모듈들, 배터리 제어부 및 복수의 배터리 온도 센서들을 포함할 수 있다. 상기 배터리 모듈들은 상기 충전 전력을 저장할 수 있다. 상기 배터리 제어부는 상기 충전 전력을 생성하기 위해 상기 외부 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈들을 충전시키거나 상기 충전 전력을 외부로 제공하기 위해 상기 배터리 모듈들을 방전시킬 수 있고, 상기 배터리 제어 신호를 이용하여 상기 배터리 모듈들의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 배터리 모듈들의 동작 상태를 감지하여 상기 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다. 상기 배터리 온도 센서들은 상기 배터리 모듈들에 인접하게 각각 배치되고, 상기 배터리 모듈들에서의 배터리 온도들을 각각 측정한 후 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있다.
상기 에너지 저장 장치는 상기 배터리 모듈들이 배치되는 배터리 배치 공간 내에 배치되고, 상기 배터리 배치 공간에서의 온도(이하, '주변 온도'라 함)를 측정한 후 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있는 주변 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 온도들 각각은 상기 배터리 모듈들 각각의 상부에서의 온도(이하, '상부 온도'라 함) 및 상기 배터리 모듈들 각각의 하부에서의 온도(이하, '하부 온도'라 함)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 배터리 온도 센서들 각각은 상부 온도 센서 및 하부 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 상부 온도 센서는 상기 배터리 모듈들 각각의 상부에 인접하게 배치되고, 상기 상부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있다. 상기 하부 온도 센서는 상기 배터리 모듈들 각각의 하부에 인접하게 배치되고, 상기 하부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있다.
상기 이중화 보호 장치는 온도 멀티 채널 및 이중화 보호 제어부를 포함할 수 있다. 상기 온도 멀티 채널은 상기 배터리 온도 센서들로부터 상기 배터리 온도들을 각각 수신하고, 상기 주변 온도 센서로부터 상기 주변 온도를 수신할 수 있다. 상기 이중화 보호 제어부는 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있으며, 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단할 수 있다.
상기 이중화 보호 장치는 상기 에너지 저장 장치가 상기 이상 상태에 있을 때의 정보(이하, '이상 상태 정보'라 함)를 저장할 수 있는 블랙박스를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단할 수 있다.
상기 이중화 보호 장치는 스위치부, 감시부 및 메인 제어부를 포함할 수 있다. 상기 스위치부는 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하거나 차단시킬 수 있고, 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결할 때, 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있다. 상기 감시부는 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있고, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있다. 상기 메인 제어부는 상기 스위치부를 제어하고, 상기 온도 멀티 채널로부터 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 수신하며, 상기 감시부로부터 상기 동작 상태 정보를 수신하고, 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.
상기 이중화 보호 장치는 상기 메인 제어부에 제어되어 각종 정보를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 제어부는 상기 배터리 모듈들의 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시키는 학습 프로세스를 더 수행할 수 있다.
상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 상기 구동 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치가 상기 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보일 수 있다.
상기 에너지 저장 장치는 상기 배터리 배치 공간 내에 배치되고, 상기 메인 제어부에 의해 제어되어 상기 주변 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은 상기 주변 온도 및 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보일 수 있다.
상기 학습 프로세스는 상기 온도 제어 모듈을 제어하여 상기 주변 온도를 변경시키면서, 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보를 학습한 후, 상기 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시킬 수 있다.
상기 학습 프로세스는 상기 온도 제어 모듈을 제어하여 상기 주변 온도를 변경시키면서, 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보를 복수회 학습한 후, 상기 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시킬 수 있다.
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은 충전시 온도 패턴 학습 정보, 방전시 온도 패턴 학습 정보, 및 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 포함할 수 있다. 상기 충전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성될 수 있다. 상기 방전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 방전시 충전률이 감소할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성될 수 있다. 상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하여 복수회 수행하여 생성될 수 있다.
상기 충전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제1 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하고, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제1 기준 충전률 이상일 때에는 제2 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성될 수 있다.
상기 방전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 방전시 충전률이 제3 설정치 감소할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성될 수 있다.
상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제4 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하고, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제2 기준 충전률 이상일 때에는 제5 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성될 수 있다.
상기 동작 상태 정보는 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압에 대한 측정 정보를 포함할 수 있다.
상기 감시 프로세스는 충전시 온도 감시 프로세스, 방전시 온도 감시 프로세스, 및 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스를 포함할 수 있다. 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 충전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시할 수 있다. 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 방전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시할 수 있다. 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시할 수 있다.
상기 동작 상태 정보는 상기 배터리 제어부가 상기 배터리 모듈들 각각을 감시하는 자체 감시 결과를 포함할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 충전시 온도 감시 프로세스, 상기 방전시 온도 감시 프로세스 및 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스 중 적어도 하나의 프로세스에 따른 감시 결과 정보가 상기 자체 감시 결과와 상이할 때 배터리 제어 경고 메시지를 생성하는 배터리 제어 감시 프로세스를 더 포함할 수 있다.
상기 블랙박스는 블랙박스 메모리부, 블랙박스 제어부 및 백업 전원부를 포함할 수 있다. 상기 블랙박스 제어부는 상기 이중화 보호 제어부로부터 상기 이상 상태 정보를 수신하여 상기 블랙박스 메모리부에 저장시킬 수 있다. 상기 백업 전원부는 외부 전원에서 상기 블랙박스 제어부로 구동 전력을 제공하지 못할 때를 대비하여, 상기 블랙박스 제어부로 상기 구동 전력을 예비로 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템에 따르면, 에너지 저장 장치 내에 포함된 배터리 제어부가 배터리 모듈들의 상태를 자체적으로 감시하는 것에 더하여, 외부 전력 장치 및 외부 네트워크 장치와 상기 에너지 저장 장치 사이에 장착된 이중화 보호 장치가 상기 배터리 모듈들의 상태를 2차적으로 감시함에 따라, 상기 배터리 모듈들을 이중적으로 보호할 수 있다.
또한, 상기 이중화 보호 장치가 상기 에너지 저장 장치의 동작 상태를 감시하면서 감시한 결과 및 이에 대한 조치 결과를 일정 시간마다 블랙박스에 저장시킴에 따라, 관리자는 상기 블랙박스에 저장된 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치가 무엇 때문에 오동작 또는 화재가 발생되었는지 그리고 그에 따라 어떤 조치를 취했는지에 대한 정보를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템을 상세하게 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 이중화 보호 장치 중 이중화 보호 제어부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2의 이중화 보호 장치 중 블랙박스를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 5는 도 3의 이중화 보호 제어부에서 수행되는 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 학습 프로세스 중 방전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 프로세스를 통해 획득한 방전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 10은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템을 상세하게 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 이중화 보호 장치 중 이중화 보호 제어부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2의 이중화 보호 장치 중 블랙박스를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 5는 도 3의 이중화 보호 제어부에서 수행되는 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 학습 프로세스 중 방전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 프로세스를 통해 획득한 방전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 10은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 저장 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 에너지 저장 시스템(1000)는 임의의 외부 전력 장치와 연결되어 에너지를 저장하는 시스템으로, 예를 들어 발전 관리 시스템 내에 포함될 수 있다.
상기 발전 관리 시스템은 발전 시스템(10)과 연결되어 상기 발전 시스템(10)에서 생성된 전력을 외부 전력망(50)으로 전송시키고, 유무선 통신망을 통해 모니터링 시스템(60)과 연결되어 신호를 주고받을 수 있으며, 상기 모니터링 시스템(60)에 의해 제어될 수 있는 시스템일 수 있다. 여기서, 상기 발전 시스템(10)은 직렬로 연결된 복수의 태양광 발전 모듈들로 구성될 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 발전 관리 시스템은 상기 에너지 저장 시스템(400)을 포함하여, 접속반 모듈(20), 인버터(30) 및 차단기(40)을 포함할 수 있다. 상기 접속반 모듈(20)은 상기 발전 시스템(10)과 연결되어 상기 발전 시스템(10)으로부터 전력을 제공받아 상기 인버터(30)로 출력할 수 있다. 상기 인버터(30)는 상기 접속반 모듈(20)과 연결되어 상기 접속반 모듈(20)에서 출력되는 전력을 상용 전력으로 변경시켜 상기 외부 전력망(50)으로 출력시킬 수 있다. 상기 차단기(40)는 상기 인버터(30) 및 상기 외부 전력망(50) 사이를 연결시키고, 상기 인버터(30)에서 출력된 상기 상용 전력을 상기 외부 전력망(50)으로 전달시키거나 차단시킬 수 있다. 상기 에너지 저장 시스템(1000)는 상기 인버터(30)와 연결되어 상기 인버터(30)에서 출력된 상기 상용 전력을 충전시키고, 상기 차단기(40)와 연결되어 충전되어 있는 전력을 상기 차단기(40)를 통해 상기 외부 전력망(50)으로 전송시킬 수 있다.
한편, 상기 발전 관리 시스템은 상기 모니터링 시스템(60)과, 상기 접속반 모듈(20), 상기 인버터(30), 상기 차단기(40) 및 상기 에너지 저장 시스템(400) 사이를 연결시키는 원격 접속부(70)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 모니터링 시스템(60)은 상기 원격 접속부(70)을 통해 상기 접속반 모듈(20), 상기 인버터(30), 상기 차단기(40) 및 상기 에너지 저장 시스템(1000)에 각각 접속하여 제어할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템(1000)은 에너지 저장 장치(100) 및 이중화 보호 장치(200)를 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장 장치(100)는 외부 전력 장치, 예를 들어 상기 인버터(30)로부터 외부 전력을 제공받아 충전하거나 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 외부 네트워크 장치, 예를 들어 상기 모니터링 시스템(60)으로부터 배터리 제어 신호를 제공받아 제어될 수 있으며, 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 외부 전력 장치는 상기 인버터(30) 또는 상기 차단기(40)일 수 있고, 상기 외부 네트워크 장치는 상기 원격 접속부(70)를 통해 연결된 상기 모니터링 시스템(60)일 수 있다.
상기 이중화 보호 장치(200)는 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치(100) 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치(100)로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치(100)에 저장되어 있는 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있다. 또한, 상기 이중화 보호 장치(200)는 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치(100) 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치(100)로 전달할 수 있고, 상기 에너지 저장 장치(100)로부터 제공되는 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있다. 또한, 상기 이중화 보호 장치(200)는 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 직접 측정하여 측정값을 획득할 수도 있다.
한편, 상기 이중화 보호 장치(200)는 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태, 예를 들어 온도, 충전전류 및 충전전압 등을 감시하는 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 감시 프로세스는 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 직접 측정하여 생성된 측정값 정보 및 상기 외부 네트워크 장치로 전달되는 동작 상태 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다.
또한, 상기 감시 프로세스는 제1 이상 상태에 있다고 판단되면 경고 모드를 수행하고, 상기 제1 이상 상태보다 상위인 제2 이상 상태에 있다고 판단되면 차단 모드를 수행할 수 있다. 여기서, 상기 경고 모드에서는, 스피커를 통해 경고 알람을 발생시키거나 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말기(미도시)로 전송시킬 수 있다. 상기 차단 모드에서는, 상기 경고 알람을 발생시키거나 상기 경고 메시지를 상기 관리자 단말기로 전송하면서, 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치(100) 사이의 연결을 차단시킬 수 있다. 그 결과, 상기 차단 모드에서는, 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력이 상기 에너지 저장 장치(100)로 전달되지 않도록 차단하고, 상기 에너지 저장 장치(100)에 저장되어 있는 충전 전력이 상기 외부 전력 장치로 제공되지 않도록 차단시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 시스템을 상세하게 도시한 블록도이다.
도 2를 참조할 때, 상기 에너지 저장 장치(100)는 복수의 배터리 모듈들(110), 배터리 제어부(120), 복수의 배터리 온도 센서들(130, 140), 주변 온도 센서(150) 및 온도 제어 모듈(160)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈들(110)은 배터리 배치 공간을 갖는 배터리 하우징(미도시) 내에 일정 간격으로 배치되어, 상기 외부 전력 장치, 예를 들어 상기 인버터(30)로부터 제공되는 외부 전력을 저장하여 충전 전력을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 모듈들(110)이 모여 하나의 배터리랙(Battery Rack)을 구성할 수 있다.
상기 배터리 제어부(120)는 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력을 상기 배터리 모듈들(110)에 전달하여 상기 배터리 모듈들(110)을 충전시킬 수 있고, 상기 배터리 모듈들(110)을 방전시켜 상기 배터리 모듈들(110)에 저장되어 있는 충전 전력을 외부, 예를 들어 상기 차단기(40)와 연결된 외부 전력망(50)으로 제공할 수도 있다. 또한, 상기 배터리 제어부(120)는 상기 외부 네트워크 장치, 예를 들어 상기 원격 접속부(70)와 연결된 상기 모니터링 시스템(60)으로부터 제공되는 배터리 제어 신호를 이용하여 상기 배터리 모듈들(110)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 상기 배터리 제어부(120)는 상기 배터리 모듈들(110)의 동작 상태를 감지하여 상기 배터리 모듈들(110)의 동작 상태에 대한 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 동작 상태 정보는 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압에 대한 측정 정보, 및 상기 배터리 제어부가 상기 배터리 모듈들 각각을 감시하는 자체 감시 결과를 포함할 수 있다.
상기 배터리 온도 센서들(130, 140)은 상기 배터리 하우징의 배터리 배치 공간에 상기 배터리 모듈들(110)에 인접하게 각각 배치되고, 상기 배터리 모듈들(110)에서의 배터리 온도들을 각각 측정한 후 상기 이중화 보호 장치(200)로 제공할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 배터리 온도들 각각은 상기 배터리 모듈들(110) 각각의 상부에서의 온도(이하, '상부 온도'라 함) 및 상기 배터리 모듈들(110) 각각의 하부에서의 온도(이하, '하부 온도'라 함)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 배터리 온도 센서들(130, 140) 각각은 상기 상부 온도를 생성하는 상부 온도 센서(130) 및 상기 하부 온도를 생성하는 하부 온도 센서(140)를 포함할 수 있다.
상기 상부 온도 센서(130)는 상기 배터리 모듈들(110) 각각의 상부에 인접하게 배치되고, 상기 상부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치(200)로 제공할 수 있다. 상기 하부 온도 센서(140)는 상기 배터리 모듈들(110) 각각의 하부에 인접하게 배치되고, 상기 하부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치(200)로 제공할 수 있다.
상기 주변 온도 센서(150)는 상기 배터리 하우징의 배터리 배치 공간에 배치되고, 상기 배터리 배치 공간에서의 온도(이하, '주변 온도'라 함)를 측정한 후 상기 이중화 보호 장치(200)로 제공할 수 있다.
상기 온도 제어 모듈(160)은 상기 배터리 하우징의 배터리 배치 공간에 배치되고, 상기 이중화 보호 장치(200)에 의해 제어되어 상기 주변 온도를 제어할 수 있다.
이어서, 상기 이중화 보호 장치(200)는 온도 멀티 채널(210), 이중화 보호 제어부(220) 및 블랙박스(230)를 포함할 수 있다.
상기 온도 멀티 채널(210)은 상기 배터리 온도 센서들(130, 140)로부터 상기 배터리 온도들을 각각 실시간 또는 일정 시간마다 수신하고, 상기 주변 온도 센서(150)로부터 상기 주변 온도를 실시간 또는 일정 시간마다 수신하며, 수신된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 이중화 보호 제어부(220)로 제공할 수 있다.
상기 이중화 보호 제어부(220)는 상기 외부 전력 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결하여, 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력을 상기 배터리 제어부(120)로 전달하거나, 상기 배터리 제어부(120)로부터 상기 배터리 모듈들(110)에 저장되어 있는 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있다.
또한, 상기 이중화 보호 제어부(220)는 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결하여, 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 배터리 제어 신호를 상기 배터리 제어부(120)로 전달할 수 있고, 상기 배터리 제어부(120)로부터 제공되는 상기 배터리 모듈들(110)의 동작 상태에 대한 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있다.
또한, 상기 이중화 보호 제어부(220)는 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널(210)로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와, 상기 배터리 모듈들(110)의 동작 상태에 대한 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 감시하고, 감시한 결과 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 이중화 보호 제어부(220)는 감시한 결과 상기 제1 이상 상태에 있는지 또는 상기 제2 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 제1 이상 상태에 있다고 판단되면 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 제2 이상 상태에 있다고 판단되면 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 한편, 상기 제1 이상 상태는 상기 배터리 모듈들(110) 중 적어도 하나의 배터리 모듈에서 오동작 될 가능성이 있거나 온도가 올라가 화재가 발생할 가능성이 있는 상태를 의미할 수 있다. 상기 제2 이상 상태는 상기 배터리 모듈들(110) 중 적어도 하나의 배터리 모듈에서 오동작되고 있거나 온도가 상당히 높이 올라가 화재가 발생되지 직전이거나 화재가 발생되고 있는 상태를 의미할 수 있다.
상기 블랙박스(230)는 상기 이중화 보호 제어부(220)와 연결되어 상기 이중화 보호 제어부(220)에서 수행되는 프로세스 과정 및 결과를 설정된 간격마다 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 블랙박스(230)는 상기 이중화 보호 제어부(220)로부터 상기 에너지 저장 장치(100)가 이상 상태에 있을 때의 동작 상태 정보 및 상기 이상 상태에 따라 처리된 결과 정보를 제공받아 저장할 수 있다. 즉, 상기 감시 프로세스는 상기 제1 이상 상태 또는 상기 제2 이상 상태에 있다고 판단되면, 상기 에너지 저장 장치(100)가 이상 상태에 있을 때의 동작 상태 정보와 상기 이상 상태에 따라 처리된 결과 정보를 상기 블랙박스(230)에 제공하여 저장시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 블랙박스(230)에 저장된 정보를 이용하여 관리자는 상기 에너지 저장 장치(100)가 무엇 때문에 오동작 또는 화재가 발생되었는지 그리고 그에 따라 어떤 조치를 취했는지에 대한 정보를 확인하여 향후 상기 에너지 저장 장치(100)의 시스템 개선에 참고 자료로 활용할 수 있다.
도 3은 도 2의 이중화 보호 장치 중 이중화 보호 제어부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 이중화 보호 장치(200)는 스위치부(222), 감시부(224) 및 메인 제어부(226)를 포함할 수 있다.
상기 스위치부(222)는 상기 외부 전력 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결하거나 차단시킬 수 있다. 따라서, 상기 스위치부(222)가 상기 외부 전력 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결할 때, 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 외부 전력을 상기 배터리 제어부(120)로 전달하여 상기 배터리 모듈들(110)에 충전시킬 수 있고, 상기 배터리 모듈들(110)에 저장되어 있는 충전 전력을 상기 배터리 제어부(120)로부터 제공받아 상기 외부 전력 장치로 전송시킬 수 있다.
상기 감시부(224)는 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결하여, 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 배터리 제어 신호를 상기 배터리 제어부(120)로 전달할 수 있고, 상기 배터리 제어부(120)로부터 제공되는 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있다. 또한, 상기 감시부(224)는 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보를 상기 메인 제어부(226)로도 제공할 수 있다.
상기 메인 제어부(226)는 상기 스위치부(222)를 제어하여 상기 외부 전력 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이를 연결 또는 차단시킬 수 있고, 상기 온도 제어 모듈(160)을 제어하여 상기 주변 온도를 제어할 수 있다. 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 수신하며, 상기 감시부(224)로부터 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보를 수신하고, 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다.
상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와, 상기 감시부(224)로부터 제공된 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보를 이용하여, 상기 에너지 저장 장치(200)의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 제1 또는 제2 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 상기 제1 이상 상태에 있다고 판단되면 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 제2 이상 상태에 있다고 판단되면 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 이때, 상기 차단 모드에서는, 상기 외부 전력 장치 및 상기 배터리 제어부(120) 사이의 연결을 차단하도록 상기 스위치부(222)를 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 이중화 보호 장치(200)는 상기 메인 제어부(226)에 제어되어 각종 정보를 저장할 수 있는 메모리부(228)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인 제어부(226)는 상기 배터리 모듈들(110)의 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시키는 학습 프로세스를 더 수행할 수 있다. 이때, 상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은 상기 주변 온도 및 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보일 수 있다.
한편, 상기 메인 제어부(226)은 상기 학습 프로세스를 먼저 수행한 후 상기 학습 프로세스에서 생성된 상기 구동 패턴 학습 정보들을 이용하여 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다. 이때, 상기 감시 프로세스는 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와, 상기 감시부(224)로부터 제공된 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보를, 상기 학습 프로세스를 통해 생성된 상기 구동 패턴 학습 정보들과 비교하여, 상기 에너지 저장 장치가 상기 이상 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 상기 경고 모드 또는 상기 차단 모드를 수행할 수 있다.
도 4는 도 2의 이중화 보호 장치 중 블랙박스를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 상기 블랙박스(230)는 블랙박스 메모리부(232), 블랙박스 제어부(234), 백업 전원부(236) 및 블랙박스 하우징부(238)를 포함할 수 있다.
상기 블랙박스 제어부(234)는 상기 이중화 보호 제어부(216)로부터 설정된 간격마다 정보를 제공받아 상기 블랙박스 메모리부에 저장시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 블랙박스 제어부(234)는 상기 에너지 저장 장치(100)가 이상 상태에 있을 때의 동작 상태 정보 및 상기 이상 상태에 따라 처리된 결과 정보를 수신하여 상기 블랙박스 메모리부에 저장시킬 수 있다.
상기 이중화 보호 제어부(216)로부터 상기 에너지 저장 장치(100)가 이상 상태에 있을 때의 동작 상태 정보 및 상기 이상 상태에 따라 처리된 결과 정보를 수신할 경우, 해당 정보를 상기 블랙박스 메모리부에 저장시킬 수 있다.
상기 백업 전원부(236)은 외부 전원(52), 예를 들어 상기 외부 전력망(50) 또는 상기 에너지 저장 장치(100)에서 상기 블랙박스 제어부(234)로 구동 전력을 제공하지 못할 때를 대비하여, 상기 블랙박스 제어부(234)로 구동 전력을 예비로 제공할 수 있다. 즉, 상기 백업 전원부(236)은 상기 외부 전원(52)으로부터 제공되는 전력을 충전하고 있다가 상기 외부 전원(52)에서 상기 블랙박스 제어부(234)로 구동 전력을 제공하지 못할 때 충전 전력을 상기 블랙박스 제어부(234)로 제공할 수 있다. 그 결과, 정전 상태가 발생되더라고 상기 블랙박스 제어부(234)는 일정 시간 동안 상기 이중화 보호 제어부(216)로부터 제공되는 정보를 상기 블랙박스 메모리부(232)에 저장시킬 수 있다.
상기 블랙박스 하우징부(238)는 상기 블랙박스 메모리부(232), 상기 블랙박스 제어부(234) 및 상기 백업 전원부(236)를 내부 공간에 수용하여 보호할 수 있다. 예를 들어, 상기 블랙박스 하우징부(238)은 방폭 및 방수 케이스 구조로 제조될 수 있다.
도 5는 도 3의 이중화 보호 제어부에서 수행되는 프로세스를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조할 때, 상기 메인 제어부(226)은 상기 학습 프로세스를 먼저 수행한 후, 상기 학습 프로세스에서 생성된 상기 구동 패턴 학습 정보들을 이용하여 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있다.
우선, 상기 학습 프로세스는 상기 온도 제어 모듈(160)을 제어하여 상기 주변 온도를 변경시키면서, 상기 배터리 모듈들(110) 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보를 복수회 학습한 후, 상기 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은 충전시 온도 패턴 학습 정보, 방전시 온도 패턴 학습 정보, 및 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 포함할 수 있다.
도 6은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조할 때, 상기 충전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성된 정보일 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 학습 프로세스는 우선 상기 주변 온도를 T1으로 하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 충전률이 제1 설정치, 예를 들어 10% 증가할 때마다 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 각각 측정하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 충전률이 제1 기준 충전률, 예를 들어 90% 이상일 때에는 제2 설정치, 예를 들어 2% 증가할 때마다 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 측정하는 과정을 n회 수행하고, 이후 상기 주변 온도를 T2, T3, ... , Tm으로 변경하면서 위의 과정을 수행하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보에는, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도 사이의 편차 정보가 포함될 수도 있다.
위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다.
도 8은 도 5의 학습 프로세스 중 방전시 온도 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8에 따른 프로세스를 통해 획득한 방전시 온도 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조할 때, 상기 방전시 온도 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대한 방전시 충전률이 감소할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성된 정보일 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 학습 프로세스는 우선 상기 주변 온도를 T1으로 하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 충전률이 제3 설정치, 예를 들어 10% 감소할 때마다 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도을 각각 측정하는 과정을 n회 수행하고, 이후 상기 주변 온도를 T2, T3, ... , Tm으로 변경하면서 위의 과정을 수행하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보에는, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도 사이의 편차 정보가 포함될 수도 있다.
위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다.
도 10은 도 5의 학습 프로세스 중 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 10에 따른 프로세스를 통해 획득한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보의 일부분을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조할 때, 상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보는 상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들(110) 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하여 복수회 수행하여 생성된 정보일 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 학습 프로세스는 우선 상기 주변 온도를 T1으로 하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 충전률이 제4 설정치, 예를 들어 5% 증가할 때마다 상기 배터리 모듈 A의 충전 전류 및 충전 전압을 각각 측정하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 충전률이 제2 기준 충전률, 예를 들어 90% 이상일 때에는 제5 설정치, 예를 들어 2% 증가할 때마다 상기 배터리 모듈 A의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하는 과정을 n회 수행하고, 이후 상기 주변 온도를 T2, T3, ... , Tm으로 변경하면서 위의 과정을 수행하면서 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다.
위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 생성하여 상기 메모리부(228)에 저장시킬 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 상기 학습 프로세스 이후에 수행되는 상기 감시 프로세스는 충전시 온도 감시 프로세스, 방전시 온도 감시 프로세스, 및 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스를 포함할 수 있다.
상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈들(110)이 충전되고 있을 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 충전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여, 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 감시할 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 충전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보와 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 예를 들어, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보로부터 각 주변 온도 별로 온도 허용 범위, 예를 들어 제1 온도 허용 범위 및 상기 제1 온도 허용 범위를 포괄하는 제2 온도 허용 범위를 계산한 후, 상기 제1 온도 허용 범위 및 상기 제2 온도 허용 범위와 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 비교하여 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도가 상기 제1 온도 허용 범위를 벗어날 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도가 상기 제2 온도 허용 범위를 벗어날 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 온도 허용 범위는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 온도 패턴 학습 정보로부터 통계적 공정 관리(SPC)에 따른 계산을 수행하여 제1 최대 허용 범위를 생성한 후 제1 안전 편차를 더하여 계산될 수 있고, 상기 제2 온도 허용 범위는 상기 제1 최대 허용 범위에 상기 제1 안전 편차보다 큰 제2 안전 편차를 더하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 충전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율을 기 설정된 제1 기준 온도 변화율 및 상기 제1 기준 온도 변화율보다 큰 제2 기준 온도 변화율과 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율이 상기 제1 기준 온도 변화율보다 클 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율이 상기 제2 기준 온도 변화율보다 클 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 한편, 상기 제1 기준 온도 변화율 및 상기 제2 기준 온도 변화율은 상기 메모리부(228)에 저장되어 있는 정보로, 상기 배터리 모듈 A가 충전시 상부 온도 및 하부 온도의 변화율을 복수회 측정하여 생성된 정보로부터 추출된 정보이거나, 상기 배터리 모듈 A의 제조사로부터 제공되는 특성 정보로부터 추출된 정보일 수 있다.
한편, 상기 충전시 온도 감시 프로세스는 위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대해 감시를 수행할 수 있다.
이어서, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈들(110)이 방전되고 있을 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 방전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 감시할 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 방전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보와 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 예를 들어, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보로부터 각 주변 온도 별로 온도 허용 범위, 예를 들어 제3 온도 허용 범위 및 상기 제3 온도 허용 범위를 포괄하는 제4 온도 허용 범위를 계산한 후, 상기 제3 온도 허용 범위 및 상기 제4 온도 허용 범위와 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도를 비교하여 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도가 상기 제3 온도 허용 범위를 벗어날 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도가 상기 제4 온도 허용 범위를 벗어날 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제3 온도 허용 범위는 상기 배터리 모듈 A에 대한 방전시 온도 패턴 학습 정보로부터 통계적 공정 관리(SPC)에 따른 계산을 수행하여 제2 최대 허용 범위를 생성한 후 제3 안전 편차를 더하여 계산될 수 있고, 상기 제4 온도 허용 범위는 상기 제2 최대 허용 범위에 상기 제3 안전 편차보다 큰 제4 안전 편차를 더하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 방전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율을 기 설정된 제3 기준 온도 변화율 및 상기 제3 기준 온도 변화율보다 큰 제4 기준 온도 변화율과 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율이 상기 제3 기준 온도 변화율보다 클 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상부 온도 및 하부 온도의 변화율이 상기 제4 기준 온도 변화율보다 클 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 한편, 상기 제3 기준 온도 변화율 및 상기 제4 기준 온도 변화율은 상기 메모리부(228)에 저장되어 있는 정보로, 상기 배터리 모듈 A가 방전시 상부 온도 및 하부 온도의 변화율을 복수회 측정하여 생성된 정보로부터 추출된 정보이거나, 상기 배터리 모듈 A의 제조사로부터 제공되는 특성 정보로부터 추출된 정보일 수 있다.
한편, 상기 방전시 온도 감시 프로세스는 위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대해 감시를 수행할 수 있다.
이어서, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈들(110)이 충전되고 있을 때, 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 제공된 주변 온도와, 상기 감시부(224)로부터 제공된 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대한 동작 상태 정보 중 상기 배터리 모듈들(110) 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압에 대한 측정 정보를, 상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치(100)의 상태를 감시할 수 있다.
구체적으로 상기 배터리 모듈들(110) 중 임의의 배터리 모듈 A를 예를 들어 설명하면, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 충전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 감시부(224)로부터 실시간으로 제공되는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류 및 충전 전압을 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보와 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 예를 들어, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보로부터 주변 온도에 따른 충전 전류별 충전 전압의 허용 범위, 예를 들어 제1 충전 전압 허용 범위 및 상기 제1 충전 전압 허용 범위를 포괄하는 제2 충전 전압 허용 범위를 계산한 후, 상기 제1 충전 전압 허용 범위 및 상기 제2 충전 전압 허용 범위와 실시간으로 제공되는 주변 온도와 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류 및 충전 전압을 비교하여 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는, 실시간으로 제공되는 주변 온도 및 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류에서의 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전압이, 실시간으로 제공되는 주변 온도 및 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류에서의 제1 충전 전압 허용 범위를 벗어날 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 실시간으로 제공되는 주변 온도 및 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류에서의 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전압이, 실시간으로 제공되는 주변 온도 및 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전류에서의 제2 충전 전압 허용 범위를 벗어날 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 충전 전압 허용 범위는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보로부터 통계적 공정 관리(SPC)에 따른 계산을 수행하여 최대 전압 허용 범위를 생성한 후 제1 전압 안전 편차를 더하여 계산될 수 있고, 상기 제2 충전 전압 허용 범위는 상기 최대 전압 허용 범위에 상기 제1 전압 안전 편차보다 큰 제2 전압 안전 편차를 더하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A가 충전될 때 상기 온도 멀티 채널(220)로부터 실시간으로 제공되는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전압의 변화율을 기 설정된 기준 전압 변화율, 예를 들어 제1 기준 전압 변화율 및 상기 제1 기준 전압 변화율보다 큰 제2 기준 전압 변화율과 비교하여, 상기 배터리 모듈 A에 대한 상태를 감시할 수 있다. 이때, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전압의 변화율이 상기 제1 기준 전압 변화율보다 클 경우 상기 경고 모드를 수행하고, 상기 배터리 모듈 A에 대한 충전 전압이 상기 제2 기준 전압 변화율보다 클 경우 상기 차단 모드를 수행할 수 있다. 한편, 상기 제1 기준 전압 변화율 및 상기 제2 기준 전압 변화율은 상기 메모리부(228)에 저장되어 있는 정보로, 상기 배터리 모듈 A가 충전시 전압의 변화율을 복수회 측정하여 생성된 정보로부터 추출된 정보이거나, 상기 배터리 모듈 A의 제조사로부터 제공되는 특성 정보로부터 추출된 정보일 수 있다.
한편, 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스는 위의 방식을 상기 배터리 모듈 A 이외의 모든 배터리 모듈들(110)에 적용하여 상기 배터리 모듈들(110) 각각에 대해 감시를 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 감시 프로세스는 상기 감시부에서 제공된 상기 배터리 모듈들(110)에 대한 동작 상태 정보 중 상기 배터리 제어부(120)가 상기 배터리 모듈들(110) 각각을 감시하는 자체 감시 결과를 이용하여 상기 에너지 저장 장치(100)를 감시하는 배터리 제어 감시 프로세스를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 제어 감시 프로세스는 상기 충전시 온도 감시 프로세스, 상기 방전시 온도 감시 프로세스 및 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스 중 적어도 하나의 프로세스에 따른 감시 결과 정보가 상기 자체 감시 결과와 상이할 때, 경고 알람을 발생시키거나 배터리 제어 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말기로 전송시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 배터리 제어 감시 프로세스는 상기 자체 감시 결과가 상기 충전시 온도 감시 프로세스, 상기 방전시 온도 감시 프로세스 및 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스 중 적어도 하나의 프로세스에 따른 감시 결과 정보와 상이하다고 판단되어 상기 배터리 제어부(120)의 감시 기능에 있어서 오동작 또는 오류가 발생되고 있다고 판단하면, 상기 배터리 제어부(120)의 감시 기능에 문제가 있음을 알리는 경고 알람 또는 메시지를 발생시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 에너지 저장 장치(100) 내에 포함된 상기 배터리 제어부(120)가 상기 배터리 모듈들(110)의 상태를 자체적으로 감시하는 것에 더하여, 상기 외부 전력 장치 및 상기 외부 네트워크 장치와 상기 에너지 저장 장치(100) 사이에 장착된 상기 이중화 보호 장치(200)가 상기 배터리 모듈들(110)의 상태를 2차적으로 감시함에 따라, 상기 배터리 모듈들(110)을 이중적으로 보호할 수 있다.
또한, 상기 이중화 보호 장치(200)가 상기 에너지 저장 장치(100)의 동작 상태를 감시하면서 감시한 결과 및 이에 대한 조치 결과를 일정 시간마다 상기 블랙 박스(230)에 저장시킴에 따라, 관리자는 상기 블랙박스(230)에 저장된 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치(100)가 무엇 때문에 오동작 또는 화재가 발생되었는지 그리고 그에 따라 어떤 조치를 취했는지에 대한 정보를 확인할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000 : 에너지 저장 시스템 100 : 에너지 저장 장치
110 : 배터리 모듈 120 : 배터리 제어부
130 : 상부 온도 센서 140 : 하부 온도 센서
150 : 주변 온도 센서 160 : 온도 제어 모듈
200 : 이중화 보호 장치 210 : 온도 멀티 채널
220 : 이중화 보호 제어부 222 : 스위치부
224 : 감시부 226 : 메인 제어부
228 : 메모리부 230 : 블랙박스
110 : 배터리 모듈 120 : 배터리 제어부
130 : 상부 온도 센서 140 : 하부 온도 센서
150 : 주변 온도 센서 160 : 온도 제어 모듈
200 : 이중화 보호 장치 210 : 온도 멀티 채널
220 : 이중화 보호 제어부 222 : 스위치부
224 : 감시부 226 : 메인 제어부
228 : 메모리부 230 : 블랙박스
Claims (24)
- 외부 전력 장치로부터 외부 전력을 제공받아 충전하거나 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 외부 네트워크 장치로부터 배터리 제어 신호를 제공받아 제어될 수 있으며, 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있는 에너지 저장 장치; 및
상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 감시 프로세스를 수행할 수 있는 이중화 보호 장치를 포함하고,
상기 감시 프로세스는
상기 에너지 저장 장치의 상태를 직접 측정하여 생성된 정보 및 상기 동작 상태 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 이상 상태에 있다고 판단하면, 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하며,
상기 에너지 저장 장치는
상기 충전 전력을 저장할 수 있는 복수의 배터리 모듈들;
상기 충전 전력을 생성하기 위해 상기 외부 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈들을 충전시키거나 상기 충전 전력을 외부로 제공하기 위해 상기 배터리 모듈들을 방전시킬 수 있고, 상기 배터리 제어 신호를 이용하여 상기 배터리 모듈들의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 배터리 모듈들의 동작 상태를 감지하여 상기 동작 상태 정보를 생성하여 상기 외부 네트워크 장치로 제공할 수 있는 배터리 제어부; 및
상기 배터리 모듈들에 인접하게 각각 배치되고, 상기 배터리 모듈들에서의 배터리 온도들을 각각 측정한 후 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있는 복수의 배터리 온도 센서들을 포함하고,
상기 에너지 저장 장치는
상기 배터리 모듈들이 배치되는 배터리 배치 공간 내에 배치되고, 상기 배터리 배치 공간에서의 온도(이하, '주변 온도'라 함)를 측정한 후 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있는 주변 온도 센서를 더 포함하며,
상기 배터리 온도들 각각은
상기 배터리 모듈들 각각의 상부에서의 온도(이하, '상부 온도'라 함) 및 상기 배터리 모듈들 각각의 하부에서의 온도(이하, '하부 온도'라 함)를 포함하고,
상기 배터리 온도 센서들 각각은
상기 배터리 모듈들 각각의 상부에 인접하게 배치되고, 상기 상부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있는 상부 온도 센서; 및
상기 배터리 모듈들 각각의 하부에 인접하게 배치되고, 상기 하부 온도를 측정하여 상기 이중화 보호 장치로 제공할 수 있는 하부 온도 센서를 포함하고,
상기 이중화 보호 장치는
상기 배터리 온도 센서들로부터 상기 배터리 온도들을 각각 수신하고, 상기 주변 온도 센서로부터 상기 주변 온도를 수신하는 온도 멀티 채널; 및
상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있고, 상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있으며, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있으며, 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있는 이중화 보호 제어부를 포함하며,
상기 감시 프로세스는
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하고,
상기 이중화 보호 장치는
상기 에너지 저장 장치가 상기 이상 상태에 있을 때의 정보(이하, '이상 상태 정보'라 함)를 저장할 수 있는 블랙박스를 더 포함하며,
상기 감시 프로세스는
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이중화 보호 장치는
상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하거나 차단시킬 수 있고, 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결할 때, 상기 외부 전력 장치로부터 제공되는 상기 외부 전력을 상기 에너지 저장 장치로 전달하거나 상기 에너지 저장 장치에 저장되어 있는 상기 충전 전력을 상기 외부 전력 장치로 제공할 수 있는 스위치부;
상기 외부 네트워크 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이를 연결하여 상기 외부 네트워크 장치로부터 제공되는 상기 배터리 제어 신호를 상기 에너지 저장 장치로 전달할 수 있고, 상기 에너지 저장 장치로부터 제공되는 상기 동작 상태 정보를 상기 외부 네트워크 장치로 전달할 수 있는 감시부; 및
상기 스위치부를 제어하고, 상기 온도 멀티 채널로부터 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 수신하며, 상기 감시부로부터 상기 동작 상태 정보를 수신하고, 상기 감시 프로세스를 수행할 수 있는 메인 제어부를 포함하고,
상기 감시 프로세스는
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하고, 감시한 결과 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 이중화 보호 장치는
상기 메인 제어부에 제어되어 각종 정보를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 메인 제어부는
상기 배터리 모듈들의 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시키는 학습 프로세스를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 감시 프로세스는
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 상기 구동 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치가 상기 이상 상태에 있는지 여부를 판단하고, 상기 이상 상태에 있다고 판단하면, 상기 블랙박스에 상기 이상 상태 정보를 저장시키면서 상기 경고 메시지를 발생시키거나 상기 외부 전력 장치 및 상기 에너지 저장 장치 사이의 연결을 차단하도록 상기 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은
상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 에너지 저장 장치는
상기 배터리 배치 공간 내에 배치되고, 상기 메인 제어부에 의해 제어되어 상기 주변 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은
상기 주변 온도 및 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 학습 프로세스는
상기 온도 제어 모듈을 제어하여 상기 주변 온도를 변경시키면서, 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보를 학습한 후, 상기 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 학습 프로세스는
상기 온도 제어 모듈을 제어하여 상기 주변 온도를 변경시키면서, 상기 배터리 모듈들 각각의 충전률에 따른 구동 패턴 정보를 복수회 학습한 후, 상기 구동 패턴 학습 정보들을 생성하여 상기 메모리부에 저장시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 구동 패턴 학습 정보들 각각은
상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성된 충전시 온도 패턴 학습 정보;
상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 방전시 충전률이 감소할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성된 방전시 온도 패턴 학습 정보; 및
상기 주변 온도를 변경시켜가면서 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하여 복수회 수행하여 생성된 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 충전시 온도 패턴 학습 정보는
상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제1 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하고, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제1 기준 충전률 이상일 때에는 제2 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 방전시 온도 패턴 학습 정보는
상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 방전시 충전률이 제3 설정치 감소할 때마다 상기 배터리 온도를 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보는
상기 주변 온도를 변경시켜가면서, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제4 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하고, 상기 배터리 모듈들 각각에 대한 충전시 충전률이 제2 기준 충전률 이상일 때에는 제5 설정치 증가할 때마다 상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압을 측정하는 과정을 복수회 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 동작 상태 정보는
상기 배터리 모듈들 각각에서의 충전 전류 및 충전 전압에 대한 측정 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 감시 프로세스는
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 충전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 충전시 온도 감시 프로세스;
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 배터리 온도들 및 상기 주변 온도를 상기 방전시 온도 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 방전시 온도 감시 프로세스; 및
상기 온도 멀티 채널로부터 제공된 상기 주변 온도와 상기 동작 상태 정보를 상기 충전시 전류 및 전압 패턴 학습 정보들과 비교하여 상기 에너지 저장 장치의 상태를 감시하는 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 동작 상태 정보는
상기 배터리 제어부가 상기 배터리 모듈들 각각을 감시하는 자체 감시 결과를 포함하고,
상기 감시 프로세스는
상기 충전시 온도 감시 프로세스, 상기 방전시 온도 감시 프로세스 및 상기 충전시 전류 및 전압 감시 프로세스 중 적어도 하나의 프로세스에 따른 감시 결과 정보가 상기 자체 감시 결과와 상이할 때 배터리 제어 경고 메시지를 생성하는 배터리 제어 감시 프로세스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 블랙박스는
블랙박스 메모리부;
상기 이중화 보호 제어부로부터 상기 이상 상태 정보를 수신하여, 상기 블랙박스 메모리부에 저장시킬 수 있는 블랙박스 제어부; 및
외부 전원에서 상기 블랙박스 제어부로 구동 전력을 제공하지 못할 때를 대비하여, 상기 블랙박스 제어부로 상기 구동 전력을 예비로 제공할 수 있는 백업 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 삭제
Priority Applications (1)
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| KR1020190027419A KR102182157B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 에너지 저장 장치를 보호하기 위한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190027419A KR102182157B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 에너지 저장 장치를 보호하기 위한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템 |
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|---|---|
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| KR102182157B1 true KR102182157B1 (ko) | 2020-11-24 |
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| KR1020190027419A KR102182157B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 에너지 저장 장치를 보호하기 위한 이중화 보호 장치 및 이를 갖는 에너지 저장 시스템 |
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| KR20160023220A (ko) * | 2014-08-21 | 2016-03-03 | 주식회사 루비 | 수요관리 에너지 저장 장치 및 이를 이용한 전력 관리 방법 |
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Patent Citations (1)
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