KR102262098B1

KR102262098B1 - Ess의 능동형 컨택터 제어 장치

Info

Publication number: KR102262098B1
Application number: KR1020190070186A
Authority: KR
Inventors: 이명관; 황성하; 박정현; 임정환
Original assignee: 주식회사 피플웍스
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2021-06-09
Also published as: KR20200142820A

Abstract

실시예는 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치에 관한 것이다.
이러한 장치는 BMS가 기능 상실 여부에 따라 자체적으로 예를 들어, 정상 펄스와 비정상 펄스의 상이한 펄스를 생성해서 자신의 멈춤 여부를 알려준다.
그리고, 이렇게 펄스가 생성될 시 PWM 스위칭 블록에서 배터리 전원용 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 펄스에 따라 상이하게 스위칭함으로써, 컨택터 제어용 전원을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결해서 ESS에서의 에너지 저장을 원활히 하고 보호 유지한다.

Description

ESS의 능동형 컨택터 제어 장치{Apparatus for controlling of active contactor employing Energy Storage System}

본 명세서에 개시된 내용은 ESS(Energy Storage System)를 통해 에너지를 저장할 시, 배터리 전원용 DC-DC컨버터에서 BMS(Battery Management System)의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성해서 컨택터(Contactor) 제어용 전원으로 공급하는 장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로, ESS는 발전소에서 과잉 생산된 전력을 전력계통(Grid)에 저장했다가 전력이 가장 필요한 시기 또는 일시적으로 전력이 부족할 때에 전력을 공급하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 따라서 이러한 ESS는 전기를 저장하는 배터리와 이를 효율적으로 관리하는 장치인 BMS로 구성된다.

이러한 경우, 종래에는 BMS가 이렇게 관리가 될 시 그 BMS의 릴레이 제어 블록에서 배터리 전원용 DC-DC컨버터의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 입력받아 컨택터 제어용 전원으로 공급받는다.

그런데, 그 컨택터 제어용 전원의 입력 구조는 도 1과 같이, DC-DC컨버터(101)에서 생성된 +12V가 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원으로 직접 연결되고 DC-DC컨버터(101)가 오프되지 않는 경우, +12V가 항상 출력 유지되어서 상시 입력되는 구조이다.

그래서, 그 컨택터 제어용 전원의 입력 구조는 릴레이 제어의 제어용 신호가 활성화(Alive)인 경우, 메인 출력 전압이 유지된다.

그러나, 이러한 컨택터 제어용 전원의 입력 구조는 BMS 기능 상실시, u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점이 발생한다. 이때, 그 기능 상실은 BMS가 배터리 상태를 감지, 제어할 수 없는 상태를 말한다.

이러한 배경의 선행기술문헌은 관련 선행기술을 살펴볼 경우, 특허문헌으로부터 선행기술을 조사해서 관련 선행기술로서 직접적으로 관련된 국내선행기술이 검색되지 않고 참고할 정도의 아래의 특허문헌이 나와 대체적으로 적은 편이다.

(특허문헌 1) KR1020110045426 A

참고로, 이러한 특허문헌 1의 기술은 DC/DC 컨버터의 고장시에 배터리와 인버터 사이의 특정 우회회로를 통해 전력을 도통시켜 배터리와 인버터 사이의 전력 흐름을 유지시키는 것이다.

개시된 내용은, BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결할 수 있도록 하는 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치를 제공하고자 한다.

그리고, 이때 그 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치가 BMS에서 시스템이 멈추는 경우, 소프트웨어 처리가 아닌 소프트웨어와 하드웨어의 복합적인 방식으로 대응할 수 있도록 한다.

실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치는,

먼저 ESS를 통해 에너지를 저장할 시, 배터리 전원으로부터 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성해서, 컨택터 제어용 전원으로 공급하는 장치를 전제로 한다.

이러한 상태에서, BMS가 기능 상실 여부에 따라 자체적으로 예를 들어, 정상 펄스와 비정상 펄스의 상이한 펄스를 생성함으로써, 자신의 멈춤 여부를 알려준다.

그리고, 이렇게 펄스가 생성될 시 PWM 스위칭 블록에서 배터리 전원용 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 펄스에 따라 상이하게 스위칭함으로써, 컨택터 제어용 전원을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

실시예들에 의하면, BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결해서 ESS에서의 에너지 저장을 원활히 하고 보호 유지한다.

도 1은 종래 ESS의 BMS의 컨택터 제어용 전원의 입력 구조를 설명하기 위한 도면
도 2는 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 구성을 도시한 블록도
도 3은 도 2의 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 동작을 보여주는 타이밍도
도 4는 도 2의 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트

도 2는 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예의 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치는 ESS를 통해 에너지를 저장할 시, 배터리 전원으로부터 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성해서, 컨택터 제어용 전원으로 공급하는 장치를 전제로 한다.

이때, 그 장치는 DC-DC컨버터(101)를 통해 BMS의 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원이 생성될 시 생성된 BMS의 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원으로부터 스위칭을 함으로써, 컨택터 제어용 전원을 선택적으로 공급하는 PWM 스위칭 블록(202)을 포함한다.

그리고, 그 장치는 BMS가 기능 상실 여부에 따라 자체적으로(201) 상이한 펄스를 생성해서 상기 PWM 스위칭 블록(202)의 스위칭을 상이하게 제어함으로써, 컨택터 제어용 전원이 릴레이 제어 블록(102)에 선택적으로 공급되도록 한다.

상기 DC-DC컨버터(101)는 ESS를 통해 에너지가 저장될 시, 배터리 전원으로부터 BMS의 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원을 DC-DC 변환하여 생성함으로써, 컨택터 제어용 전원을 생성한다.

상기 PWM 스위칭 블록(202)은 DC-DC컨버터(101)를 통해 BMS의 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원이 생성될 시 생성된 BMS의 릴레이 제어 블록(102) 제어용 전원으로부터 스위칭을 함으로써, 컨택터 제어용 전원을 선택적으로 공급한다.

상기 BMS는 기능 상실 여부에 따라 자체적으로(201) 구체적으로는, u-C에서 소프트웨어 방식으로 상이한 펄스를 생성해서 상기 PWM 스위칭 블록(202)의 스위칭을 상이하게 제어함으로써, 컨택터 제어용 전원이 릴레이 제어 블록(102)에 선택적으로 공급되도록 한다. 구체적으로, 상기 BMS는 기능 상실이 될 시, 자체적으로(201) 비정상 펄스를 생성하고 기능 상실이 되지 않을 시, 자체적으로(201) 정상 펄스를 생성한다. 그래서, 상기 BMS는 비정상 펄스가 생성될 시에는, 상기 PWM 스위칭 블록(202)에 대해 오프를 제어함으로써, 컨택터용 전원 출력을 오프한다. 반면, 상기 BMS는 정상 펄스가 생성될 시에는, 상기 PWM 스위칭 블록(202)에 대해 온을 제어함으로써, 릴레이 제어 블록(102)에 컨택터 제어용 전원을 공급한다. 그래서, 이를 통해 BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결해서 ESS에서의 에너지 저장을 원활히 하고 보호 유지한다.

도 3은 도 2의 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 동작을 보여주는 타이밍도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치는 BMS의 기능 상실이 되지 않아 전술한 u-C에서 소프트웨어 방식으로 생성한 펄스가 정상인 경우, PWM 스위칭 블록에서 컨택터용 전원을 출력 유지한다. 이때, 이러한 PWM 스위칭 블록은 펄스 신호로 온이 가능한 스위칭 블록 회로이다. 그래서, PWM 스위칭 블록에는 u-C에서 일정 주기로 온/오프 신호를 입력하여, BMS의 릴레이 제어 블록으로의 12V가 출력 유지되도록 한다. 따라서, 이렇게 12V 출력이 유지된 상태에서 u-C의 릴레이 온/오프 제어를 수행한다.

반면, 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치는 BMS의 기능 상실이 되어 u-C에서 소프트웨어 방식으로 생성한 펄스가 비정상인 경우, PWM 스위칭 블록에서 컨택터용 전원을 출력 오프한다.

예를 들어, BMS의 기능 상실이 되어 u-C에서 소프트웨어 방식으로 생성한 펄스가 로우(Low) 또는 하이(High)의 비정상인 경우, PWM 스위칭 블록에서 12V의 컨택터용 전원을 출력 오프한다.

도 4는 도 2의 일실시예에 따른 ESS의 능동형 컨택터 제어 장치의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 장치는 ESS를 통해 에너지를 저장할 시, 배터리 전원으로부터 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성해서, 컨택터 제어용 전원으로 공급하는 장치를 전제로 한다.

이러한 상태에서, BMS가 자신의 기능 상실 여부에 따라 자체적으로 구체적으로는, u-C에서 소프트웨어 방식으로 상이한 펄스를 생성해서 컨택터 제어용 전원이 선택적으로 공급되도록 제어한다(S401).

예를 들어, 상기 BMS는 기능 상실이 될 시, 자체적으로 비정상 펄스를 생성하고 기능 상실이 되지 않을 시, 자체적으로 정상 펄스를 생성해서 컨택터 제어용 전원이 선택적으로 공급되도록 제어한다.

그래서, 이렇게 펄스가 생성될 시, PWM 스위칭 블록으로부터 상기 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 펄스에 따라 상이하게 스위칭함으로써, 선택적으로 컨택터 제어용 전원으로 공급한다(S402).

구체적으로는, BMS에 의해 비정상 펄스가 생성될 시, PWM 스위칭 블록으로부터 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 비정상 펄스에 따라 오프함으로써, 컨택터용 전원 출력을 오프한다.

반면, BMS에 의해 정상 펄스가 생성될 시, PWM 스위칭 블록으로부터 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 정상 펄스에 따라 온함으로써, 컨택터 제어용 전원으로 공급한다.

그래서, 이를 통해 BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결해서 ESS에서의 에너지 저장을 원활히 하고 보호 유지한다.

이상과 같이, 일실시예는 BMS가 기능 상실 여부에 따라 자체적으로 예를 들어, 정상 펄스와 비정상 펄스의 상이한 펄스를 생성해서 자신의 멈춤 여부를 알려준다.

그리고, 이렇게 펄스가 생성될 시 PWM 스위칭 블록에서 배터리 전원용 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 펄스에 따라 상이하게 스위칭함으로써, 릴레이 제어 블록에 선택적으로 컨택터 제어용 전원으로 공급한다.

따라서, 이를 통해 BMS 기능 상실시 u-C의 GPIO 제어 상태 유지로 인해 컨택터 전원이 유지되는 문제점을 해결해서 ESS에서의 에너지 저장을 원활히 하고 보호 유지한다.

101 : DC-DC 102 : 릴레이 제어 블록
201 : BMS 시스템 202 : PWM 스위칭 블록

Claims

ESS(Energy Storage System)를 통해 에너지를 저장할 시, 배터리 전원으로부터 BMS(Battery Management System)의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성해서, 컨택터(Contactor) 제어용 전원으로 공급하는 장치에 있어서,
상기 ESS를 통해 에너지가 저장될 시, 배터리 전원으로부터 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 DC-DC 변환하여 생성함으로써, 컨택터 제어용 전원을 생성하는 DC-DC컨버터; 및
상기 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원이 생성될 시, 생성된 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원으로부터 스위칭을 함으로써, 컨택터 제어용 전원을 선택적으로 공급하는 PWM 스위칭 블록을 포함하고,
상기 BMS는 기능 상실 여부에 따라 자체적으로 상이한 펄스를 생성해서 상기 PWM 스위칭 블록의 스위칭을 상이하게 제어함으로써, 컨택터 제어용 전원이 선택적으로 공급되도록 하며,

상기 BMS는 기능 상실이 될 시, 자체적으로 비정상 펄스를 생성하고 기능 상실이 되지 않을 시, 자체적으로 정상 펄스를 생성해서 컨택터 제어용 전원이 선택적으로 공급되도록 하고,
상기 BMS의 기능 상실이 되어 BMS에 의해 비정상 펄스가 생성될 시, PWM 스위칭 블록으로부터 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 비정상 펄스에 따라 오프함으로써, 컨택터 제어용 전원을 오프하며,
상기 BMS의 기능 상실이 되지 않아 BMS에 의해 정상 펄스가 생성될 시, PWM 스위칭 블록으로부터 DC-DC컨버터의 BMS의 릴레이 제어 블록 제어용 전원을 생성된 정상 펄스에 따라 온함으로써, 컨택터 제어용 전원으로 공급하고,

상기 BMS가 기능 상실인지 여부는 소프트웨어 방식으로 생성된 펄스가 로우(Low) 또는 하이(High)인 경우에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 능동형 컨택터 제어 장치.
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