KR102211363B1 - 에너지 저장 시스템과 그의 구동방법 - Google Patents

에너지 저장 시스템과 그의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방전 전류 주파수에 따라 방전 전류 측정 시점들을 산출함으로써 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있는 에너지 저장 시스템과 그의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 배터리 랙; 배터리 관리 시스템; 및 전력 변환 시스템을 구비한다. 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어한다. 전력 변환 시스템은 상기 배터리 랙의 방전 전류를 소정의 주파수로 상기 배터리 관리 시스템에 공급한다. 배터리 관리 시스템은 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하고, 상기 측정 시점들에 상기 방전 전류를 측정하며, 측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 저장 시스템과 그의 구동방법{ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 에너지 저장 시스템과 그의 구동방법에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 심각한 문제로 제기되면서, 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 발전 과정에서 공해를 유발하지 않거나 공해를 거의 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 에너지 저장 시스템(energy storage system)은 신재생 에너지, 배터리 시스템 및 기존의 계통을 연계시키는 시스템이다. 이 경우, 에너지 저장 시스템은 신재생 에너지로부터 생산된 전력을 배터리 시스템에 저장하고, 계통의 전력이 부족한 경우 배터리 시스템에 저장된 전력을 부하에 공급한다.
에너지 저장 시스템은 배터리 시스템과 전력 관리 시스템(power conversion system)을 포함한다. 배터리 시스템은 배터리 및 배터리 관리 시스템(battery mangagement system)을 포함한다. 전력 관리 시스템은 신재생 에너지, 배터리 시스템 및 계통의 전력 공급을 제어한다.
구체적으로, 전력 관리 시스템은 배터리의 방전 전류를 소정의 주파수로 배터리 관리 시스템에 공급한다. 배터리 관리 시스템은 전력 관리 시스템으로부터 입력되는 배터리의 방전 전류를 측정하고, 측정된 전류 값을 이용하여 배터리의 충전 상태(state of charge, SOC)와 열화 정도(state of health, SOH)를 산출한다. 배터리 관리 시스템은 배터리의 충전 상태와 열화 정도에 대한 정보를 포함하는 데이터를 전력 관리 시스템으로 출력하고, 전력 관리 시스템은 충전 상태와 열화 정도에 대한 정보에 기초하여 배터리를 충전 및 방전한다.
도 1은 종래에 소정의 주파수로 입력되는 방전 전류의 측정 시점들을 보여주는 파형도이다. 도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템은 전력 변환 시스템으로부터 배터리의 방전 전류를 소정의 주파수로 입력받는다. 도 1에서는 방전 전류의 주파수가 100Hz인 것을 예시하였으며, 이 경우 방전 전류의 주기(cycle)는 10ms일 수 있다.
종래 배터리 관리 시스템은 미리 정해진 측정 시점들에 방전 전류를 측정한다. 예를 들어, 종래 배터리 관리 시스템은 도 1과 같이 3ms 마다 방전 전류를 측정한다. 이 경우, 도 1에 도시된 방전 전류는 10A이지만, 배터리 관리 시스템이 측정한 방전 전류는 "(10A+17A+8A+8A)/4 = 10.75A"로 산출된다. 즉, 종래 배터리 관리 시스템이 측정한 방전 전류에 오차가 발생하게 되는 문제가 있다. 따라서, 이러한 방전 전류의 측정 오차를 방지하기 위해, 종래에는 전력 변환 시스템의 방전 전류 주파수를 측정한 후, 배터리 관리 시스템의 방전 전류 측정 시점들을 직접 설정해주는 노력이 필요하였다.
본 발명의 실시 예는 방전 전류 주파수에 따라 방전 전류 측정 시점들을 산출함으로써 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있는 에너지 저장 시스템과 그의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은 배터리 랙; 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및 상기 배터리 랙의 방전 전류를 소정의 주파수로 상기 배터리 관리 시스템에 공급하는 전력 변환 시스템을 구비하고, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하고, 상기 측정 시점들에 상기 방전 전류를 측정하며, 측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어방법은 배터리 랙의 방전 전류를 소정의 주파수로 공급하는 제1 단계; 및 상기 방전 전류에 따라 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 제2 단계를 포함하고, 상기 제2 단계는, 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계; 상기 측정 시점들에 상기 방전 전류를 측정하는 단계; 및 측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예는 배터리 랙의 방전 전류를 분석하여 전류 측정 시점들을 산출하고, 산출된 전류 측정 시점들에 배터리 랙의 방전 전류를 측정한다. 그 결과, 본 발명의 실시 예는 배터리 랙의 방전 전류가 소정의 주파수로 입력되는 경우, 방전 전류 측정 시점들을 별도로 변경하지 않더라도, 상기 주파수를 갖는 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙의 충전 상태와 열화 정도를 정확하게 산출할 수 있으므로, 배터리 랙의 충전 및 방전을 효율적으로 제어할 수 있다.
도 1은 종래에 소정의 주파수로 입력되는 방전 전류의 측정 시점들을 보여주는 파형도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템과 그 주변 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 2의 에너지 저장 시스템과 그 주변 구성을 상세히 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 배터리 랙 충전 및 방전 제어방법을 보여주는 흐름도.
도 5는 도 4의 전류 측정 시점 산출방법을 상세히 보여주는 흐름도.
도 6a는 제1 시점을 기준으로 증가하는 상태인 방전 전류의 일 예를 보여주는 파형도.
도 6b는 제1 시점을 기준으로 감소하는 상태인 방전 전류의 일 예를 보여주는 파형도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 측정 시점 산출방법에 의해 산출된 방전 전류의 측정 시점들을 보여주는 파형도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템과 그 주변 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2) 및 계통(3)과 연계하여 부하(4)에 전력을 공급한다.
에너지 저장 시스템(1)은 전력 변환 시스템(power conversion system, 10)과 배터리 시스템(20)을 포함한다. 전력 변환 시스템(10)은 배터리 시스템(20), 발전 시스템(2), 및 계통(3)의 전력 공급을 제어한다. 또한, 전력 변환 시스템(10)은 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 시스템(20)으로부터 공급받은 전력을 계통(3), 부하(4) 및 배터리 시스템(20)에 적절한 형태로 변환하여 공급한다.
전력 변환 시스템(10)은 발전 시스템(2)으로부터 생산된 전력을 배터리 시스템(20)에 저장할 수 있다. 또한, 전력 변환 시스템(10)은 발전 시스템(2)으로부터 생산된 전력을 계통(3)으로 공급하고, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리 시스템(20)에 저장할 수 있다.
전력 변환 시스템(10)은 계통(3)이 정상적인 경우 계통(3)으로부터 공급된 전력을 부하(4) 및/또는 배터리 시스템(20)에 공급한다. 전력 변환 시스템(10)은 계통(3)이 비정상적인 경우, 예를 들어 정전이 발생한 경우 UPS(uninterruptible power supply) 동작을 수행하여 부하(4)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전력 변환 시스템(10)은 계통(3)이 정상적인 경우에도 발전 시스템(2)으로부터 생산된 전력이나 배터리 시스템(20)에 저장된 전력을 부하(4)에 공급할 수 있다.
발전 시스템(2)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 발전 시스템(2)은 생산한 전력을 에너지 저장 시스템(1)에 공급한다. 발전 시스템(2)은 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템일 수 있다. 예를 들어, 발전 시스템(2)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 또는 조력 발전 시스템일 수 있으며, 이들에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 한편, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템 중에 하나인 태양 전지는 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하므로, 각 가정이나 공장에 분산된 에너지 저장 시스템(1)에 적용하기에 적합하다. 발전 시스템(2)은 다수의 발전 모듈을 병렬로 구비하고 발전 모듈별로 전력을 생산함으로써 대용량 에너지 시스템을 구성할 수 있다.
계통(3)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(3)은 정상적인 경우 에너지 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상적인 경우 계통(3)으로부터 에너지 저장 시스템(1)으로의 전력 공급은 중단되고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 계통(3)으로의 전력 공급 또한 중단된다.
부하(4)는 발전 시스템(2)으로부터 생산된 전력, 배터리 시스템(20)에 저장된 전력 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 가정이나 공장이 부하(40)일 수 있다.
도 3은 도 2의 에너지 저장 시스템과 그 주변 구성을 상세히 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 배터리 시스템(20)은 배터리 랙(battery rack, 21)과 배터리 관리 시스템(battery management system, 22)을 포함한다. 배터리 랙(21)은 전력 변환 시스템(10)을 통해 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 저장한다. 배터리 랙(21)은 그에 저장된 전력을 전력 변환 시스템(10)을 통해 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)으로 공급한다.
배터리 랙(21)은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리 트레이를 포함할 수 있다. 배터리 트레이는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 다양한 이차 전지로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬 이온 전지(lithium ion battery), 및 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어한다. 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 과충전 방지, 과방전 방지, 과전류 방지, 과전압 방지, 과열 방지, 배터리 셀 밸런싱(battery cell balancing) 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 과충전 방지 및 과방전 방지 등을 위해 전력 변환 시스템(10)을 통해 배터리 랙(21)의 방전 전류를 공급받고, 배터리 랙(21)의 방전 전류에 따라 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 배터리 관리 시스템(22)의 배터리 랙(21) 충전 및 방전 제어방법에 대한 자세한 설명은 도 4를 결부하여 후술한다. 또한, 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 과열 방지를 위해 배터리 랙(21)으로부터 온도 정보를 공급받고, 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다.
배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어하기 위해 소정의 제어 신호들 또는 제어 데이터를 전력 변환 시스템(10)으로 공급할 수 있다.
전력 변환 시스템(10)은 배터리 관리 시스템(22)으로부터 제어 신호들 또는 제어 데이터를 공급받는다. 전력 변환 시스템(10)은 제어 신호들 또는 제어 데이터에 따라 배터리 랙(21)을 충전 및/또는 방전한다. 전력 변환 시스템(10)은 배터리 랙(21)을 충전하여야 하는 경우, 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)으로부터의 전력을 이용하여 배터리 랙(21)을 충전한다. 또한, 전력 변환 시스템(10)은 배터리 랙(21)을 방전하여야 하는 경우, 발전 시스템(2), 계통(3) 및/또는 부하(4)에 전력을 공급하기 위해 배터리 랙(21)을 방전한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 배터리 랙 충전 및 방전 제어방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 배터리 관리 시스템(22)은 S101 내지 S103 단계에 따라 배터리 랙 충전 및 방전을 제어한다.
첫 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 전력 변환 시스템(10)으로부터 배터리 랙(21)의 방전 전류를 소정의 주파수로 공급받는다. 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 방전 전류를 분석하여 전류 측정 시점들을 산출한다. 배터리 관리 시스템(22)의 전류 측정 시점 산출방법에 대한 자세한 설명은 도 5를 결부하여 후술한다. (도 4의 S101)
두 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 산출된 전류 측정 시점들에 배터리 랙(21)의 방전 전류를 측정한다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(22)은 도 7과 같이 방전 전류의 1 주기에 해당하는 10ms 동안 4 번 측정할 수 있다. (도 4의 S102)
세 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 측정된 방전 전류에 기초하여 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어한다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템(22)은 측정된 방전 전류를 이용하여 배터리 랙(21)의 충전 상태(state of charge, SOC)와 열화 정도(state of health, SOH)를 산출할 수 있다.
배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)에 대한 정보를 기초로 전력 변환 시스템(10)을 제어하여 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)에 대한 정보에 따라 제어 신호들 또는 제어 데이터들을 생성하여 전력 변환 시스템(10)으로 공급할 수 있다. 이 경우, 전력 변환 시스템(10)은 제어 신호들 또는 제어 데이터들에 따라 배터리 랙(21)을 충전 및/또는 방전한다. 또는, 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)에 대한 정보를 포함하는 데이터를 전력 변환 시스템(10)으로 공급할 수도 있다. 이 경우, 전력 변환 시스템(10)은 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)에 대한 정보에 따라 배터리 랙(21)을 충전 및/또는 방전한다. (도 4의 S103)
도 4를 결부하여 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 방전 전류를 분석하여 전류 측정 시점들을 산출하고, 산출된 전류 측정 시점들에 배터리 랙(21)의 방전 전류를 측정한다. 그 결과, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 방전 전류가 소정의 주파수로 입력되는 경우, 방전 전류 측정 시점들을 별도로 변경하지 않더라도, 상기 주파수를 갖는 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)를 정확하게 산출할 수 있으므로, 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 효율적으로 제어할 수 있다.
도 5는 도 4의 전류 측정 시점 산출방법을 상세히 보여주는 흐름도이다. 도 6a는 제1 시점을 기준으로 증가하는 상태인 방전 전류의 일 예를 보여주는 파형도이다. 도 6b는 제1 시점을 기준으로 감소하는 상태인 방전 전류의 일 예를 보여주는 파형도이다. 이하에서는 도 5, 도 6a 및 도 6b를 결부하여 배터리 관리 시스템(22) 전류 측정 시점 산출방법을 상세히 설명한다.
첫 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 전력 관리 시스템(10)으로부터 배터리 랙(21)의 방전 전류를 공급받는다. 배터리 랙(21)의 방전 전류는 소정의 주파수로 배터리 관리 시스템(22)에 공급된다. 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 방전 전류의 최초 측정 시점을 도 6a 및 도 6b와 같이 제1 시점(t1)으로 저장한다. (도 5의 S201)
두 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 도 6a와 같이 증가하는 상태인지를 판단한다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1) 이후의 어느 한 시점에 측정한 방전 전류 값으로부터 제1 시점(t1)에 측정한 방전 전류 값을 차감한 값이 양수이고 상기 차감한 값의 절대값이 문턱 값(th) 이상인 경우, 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 증가하는 상태라고 판단할 수 있다. (도 5의 S202)
세 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 증가하는 상태인 경우, 배터리 랙(21)의 방전 전류가 최대값(MAX)을 갖는 시점을 도 6a와 같이 제2 시점(t2)으로 저장한다. (도 5의 S203)
네 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제2 시점(t2) 이후에 배터리 랙(21)의 방전 전류가 최소값(MIN)을 갖는 시점을 도 6a와 같이 제3 시점(t3)으로 저장한다. (도 5의 S204)
다섯 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제3 시점(t3) 이후에서 배터리 랙(21)의 방전 전류 값이 제1 시점(t1)의 방전 전류 값 이상인 값을 갖는 최초 시점을 도 6a와 같이 제4 시점(t4)으로 저장한다. 이 경우, 제1 시점(t1)부터 제4 시점(t4)까지의 길이는 배터리 랙(21)의 방전 전류의 1 주기에 해당한다. (도 5의 S205)
여섯 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 도 6a와 같이 증가하는 상태가 아닌 경우, 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 도 6b와 같이 감소하는 상태인지를 판단한다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1) 이후의 어느 한 시점에 측정한 방전 전류 값으로부터 제1 시점(t1)에 측정한 방전 전류 값을 차감한 값이 음수이고 상기 차감한 값의 절대값이 문턱 값(th) 이상인 경우, 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 증가하는 상태라고 판단할 수 있다.
한편, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 증가하는 상태 또는 감소하는 상태가 아닌 경우, 제1 시점(t1) 이후의 또 다른 시점에 측정한 방전 전류 값과 제1 시점(t1)에 측정한 방전 전류 값을 비교한다. 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1) 이후의 또 다른 시점에 측정한 방전 전류 값과 제1 시점(t1)에 측정한 방전 전류 값을 비교하여 보았을 때에도 배터리 랙(21)의 방전 전류가 증가하는 상태 또는 감소하는 상태가 아니라고 판단되는 경우, 배터리 랙(21)의 방전 전류가 직류 전류로 공급된다고 판단할 수 있다. (도 5의 S206)
일곱 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 시점(t1)을 기준으로 배터리 랙(21)의 방전 전류가 감소하는 상태인 경우, 배터리 랙(21)의 방전 전류가 최소값(MIN)을 갖는 시점을 도 6b와 같이 제2 시점(t2)으로 저장한다. (도 5의 S207)
여덟 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제2 시점(t2) 이후에 배터리 랙(21)의 방전 전류가 최대값(MAX)을 갖는 시점을 도 6b와 같이 제3 시점(t3)으로 저장한다. (도 5의 S208)
아홉 번째로, 배터리 관리 시스템(22)은 제3 시점(t3) 이후에서 배터리 랙(21)의 방전 전류 값이 제1 시점(t1)의 방전 전류 값 이하인 값을 갖는 최초 시점을 도 6b와 같이 제4 시점(t4)으로 저장한다. 이 경우, 제1 시점(t1)부터 제4 시점(t4)까지의 길이는 배터리 랙(21)의 방전 전류의 1 주기(C)에 해당한다. (도 5의 S209)
배터리 관리 시스템(22)은 제1 내지 제4 시점들(t1~t4)을 이용하여 배터리 랙(21)의 방전 전류의 1 주기(C)를 산출할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 내지 제4 시점들(t1~t4)과 상기 1 주기(C)를 이용하여 배터리 랙(21)의 방전 전류의 측정 시점들을 도 7과 같이 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 측정 시점 산출방법에 의해 산출된 방전 전류의 측정 시점들을 보여주는 파형도이다. 도 7을 참조하면, 배터리 관리 시스템(22)은 제1 내지 제4 시점들(t1~t4)과 방전 전류의 1 주기를 이용하여 산출된 측정 시점들에 방전 전류를 측정한다.
예를 들어, 배터리 관리 시스템(22)은 도 7과 같이 제1 내지 제4 측정 시점들(mt1~mt4)에 방전 전류를 측정할 수 있다. 이 경우, 배터리 관리 시스템(22)은 배터리 랙(21)의 방전 전류를 "(10A+20A+0A+10A)/4 = 10A"로 측정할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 방전 전류는 10A이므로, 배터리 관리 시스템(22)은 오차 없이 배터리 랙(21)의 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 방전 전류를 분석하여 전류 측정 시점들을 산출하고, 산출된 전류 측정 시점들에 배터리 랙(21)의 방전 전류를 측정한다. 그 결과, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 방전 전류가 소정의 주파수로 입력되는 경우, 방전 전류 측정 시점들을 별도로 변경하지 않더라도, 상기 주파수를 갖는 방전 전류를 정확하게 측정할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시 예는 배터리 랙(21)의 충전 상태(SOC)와 열화 정도(SOH)를 정확하게 산출할 수 있으므로, 배터리 랙(21)의 충전 및 방전을 효율적으로 제어할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1: 에너지 저장 시스템 2: 발전 시스템
3: 계통 4: 부하
10: 전력 변환 시스템 20: 배터리 시스템
21: 배터리 랙 22: 배터리 관리 시스템

Claims (14)

  1. 배터리 랙;
    상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템; 및
    상기 배터리 랙의 방전 전류를 상기 배터리 관리 시스템에 공급하는 전력 변환 시스템을 구비하고,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 방전 전류의 주파수를 감지하고, 상기 주파수를 기초로 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하고, 상기 측정 시점들에 상기 방전 전류를 측정하며, 측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 방전 전류의 최초 측정 시점을 제1 시점으로 저장하고, 상기 제1 시점을 기준으로 방전 전류가 증가하는 상태인지 감소하는 상태인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 제1 시점을 기준으로 상기 방전 전류가 증가하는 상태인 경우, 상기 방전 전류가 최대값을 갖는 시점을 제2 시점으로 저장하고, 상기 방전 전류가 최소값을 갖는 시점을 제3 시점으로 저장하며, 상기 제3 시점 이후에서 상기 방전 전류가 상기 제1 시점의 방전 전류 이상인 값을 갖는 최초 시점을 제4 시점으로 저장하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 제1 시점을 기준으로 상기 방전 전류가 감소하는 상태인 경우, 상기 방전 전류가 최소값을 갖는 시점을 제2 시점으로 저장하고, 상기 방전 전류가 최대값을 갖는 시점을 제3 시점으로 저장하며, 상기 제3 시점 이후에서 상기 방전 전류가 상기 제1 시점의 방전 전류 이하인 값을 갖는 최초 시점을 제4 시점으로 저장하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 제1 시점과 상기 제4 시점 간의 길이를 상기 방전 전류의 1 주기 길이로 산출하고, 상기 제1 내지 제4 시점들 및 상기 1 주기 길이를 이용하여 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 측정된 전류 값들을 이용하여 상기 배터리 랙의 충전 상태와 열화 정도를 산출하며, 상기 배터리 랙의 충전 상태와 열화 정도에 대한 정보에 따라 제어 신호들 또는 제어 데이터를 생성하여 상기 전력 변환 시스템으로 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력 변환 시스템은,
    상기 제어 신호들 또는 제어 데이터에 기초하여 상기 배터리 랙을 충전 및 방전하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  8. 배터리 랙의 방전 전류를 공급하는 제1 단계; 및
    상기 방전 전류에 따라 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제2 단계는,
    상기 방전 전류의 주파수를 감지하고, 상기 주파수를 기초로 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계;
    상기 측정 시점들에 상기 방전 전류를 측정하는 단계; 및
    측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계는,
    상기 방전 전류의 최초 측정 시점을 제1 시점으로 저장하는 단계; 및
    상기 제1 시점을 기준으로 상기 방전 전류가 증가하는 상태인지 감소하는 상태인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계는,
    상기 제1 시점을 기준으로 상기 방전 전류가 증가하는 상태인 경우, 상기 방전 전류가 최대값을 갖는 시점을 제2 시점으로 저장하고, 상기 방전 전류가 최소값을 갖는 시점을 제3 시점으로 저장하며, 상기 제3 시점 이후에서 상기 방전 전류가 상기 제1 시점의 방전 전류 이상인 값을 갖는 최초 시점을 제4 시점으로 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계는,
    상기 제1 시점을 기준으로 상기 방전 전류가 감소하는 상태인 경우, 상기 방전 전류가 최소값을 갖는 시점을 제2 시점으로 저장하고, 상기 방전 전류가 최대값을 갖는 시점을 제3 시점으로 저장하며, 상기 제3 시점 이후에서 상기 방전 전류가 상기 제1 시점의 방전 전류 이하인 값을 갖는 최초 시점을 제4 시점으로 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계는,
    상기 제1 시점과 상기 제4 시점 간의 길이를 상기 방전 전류의 1 주기 길이로 산출하고, 상기 제1 내지 제4 시점들 및 상기 1 주기 길이를 이용하여 상기 방전 전류의 측정 시점들을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 측정된 전류 값들에 기초하여 상기 배터리 랙의 충전 및 방전을 제어하는 단계는,
    상기 측정된 전류 값들을 이용하여 상기 배터리 랙의 충전 상태와 열화 정도를 산출하며, 상기 배터리 랙의 충전 상태와 열화 정도에 대한 정보에 따라 제어 신호들 또는 제어 데이터를 생성하여 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 단계는,
    상기 제어 신호들 또는 제어 데이터에 기초하여 상기 배터리 랙을 충전 및 방전하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 구동방법.
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