KR20120127935A - 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법에 관한 것으로, 복수 개의 단위셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 단위셀 패키지; 상기 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 단위셀 패키지로 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 출력하는 입출력단; 상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이에 연결되어, 상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이를 연결하거나 차단하는 차단스위치; 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압을 모니터링 하는 슬레이브; 및 상기 슬레이브와 연결되어 상기 슬레이브에서 모니터링된 정보를 전송받고, 상기 모니터링된 정보에 따라 상기 슬레이브 및 상기 차단스위치를 제어하는 신호를 생성하는 마스터;를 포함할 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법{SYSTEM FOR ENERGY STORAGE AND METHOD FOR CONTROL THE SAME}
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법에 관한 것이다.
정보통신 기기와 같은 각종 전자제품에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있다. 일반적으로 이러한 기능은 전지(Battery)가 수행하게 되는데, 최근들어 휴대용 기기의 비중이 높아짐에 따라 수천 내지 수만 회 이상 충방전을 반복하면서 기기에 에너지를 공급할 수 있는 이차전지가 대세를 이루고 있다.
한편, 이차전지의 대표적인 예로써 리튬이온 이차전지가 있는데, 상기 리튬이온 이차전지는 높은 에너지밀도로 인하여 작고 가벼우면서도 장시간 동안 안정적인 전원공급이 가능하다는 장점이 있지만, 파워밀도가 낮아 순간출력이 낮으며, 충전에 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 충방전에 따른 수명 또한 수천 회 정도로 짧다는 한계가 있다.
상기와 같은 리튬이온 이차전지의 한계점을 보완하기 위하여 최근 화두로 떠오르고 있는 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터라 불리는 장치는 빠른 충방전 속도, 높은 안정성, 그리고 친환경적 특성으로 인해, 차세대 에너지 저장 장치로 각광받고 있다. 상기와 같은 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터는 리튬이온 이차전지에 비하여 에너지밀도는 낮은 편이지만 파워밀도가 리튬이온 이차전지에 비하여 수십 내지 수백배 이상 크고, 충방전 수명 또한 수십만 회 이상이 될 뿐만 아니라, 수 초 만에 완전충전이 가능할 정도로 충방전 속도가 매우 빠르다는 장점이 있다.
일반적인 슈퍼커패시터는 전극 구조체(electrode structure), 분리막(seperator), 그리고 전해액(eletrolyte solution) 등으로 구성된다. 상기 슈퍼커패시터는 상기 전극 구조체에 전력을 가해, 전해액 내 캐리어 이온들을 선택적으로 상기 전극에 흡착시키는 전기 화학적 메커니즘을 원리로 하여 구동된다. 현재, 대표적인 슈퍼커패시터들로 전기이중층 커패시터(electric double layer capacitor:EDLC), 의사 커패시터(pseudocapacitor), 그리고 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor) 등이 있다.
상기 전기이중층 커패시터는 활성탄소(activated carbon)로 이루어진 전극을 사용하고, 전기이중층 전하흡착(electric double layer charging)을 반응 메커니즘으로 하는 슈퍼커패시터이다. 상기 의사 커패시터는 전이금속 산화물(transition metal oxide) 또는 전도성 고분자(conductive polymer)를 전극으로 사용하고, 유사용량(pseudo-capacitance)을 반응 메커니즘으로 하는 슈퍼커패시터이다. 그리고, 상기 하이브리드 커패시터는 상기 전기이중층 커패시터와 의사 커패시터의 중간적인 특성을 갖는 슈퍼커패시터이다.
상기와 같은 전지, 이차전지, 커패시터들은 에너지 저장체로써 각종 전기 응용 제품을 구동하는데 활용되는데, 각 셀들이 공급할 수 있는 전압은 수 볼트 정도로 낮은 편이어서 높은 전압이 필요한 기기에 에너지원으로 사용되기 위해서는 복수 개의 셀들을 직렬로 연결하는 모듈화가 필수적이다.
또한, 상기와 같이 단위셀들을 직렬로 연결하여 에너지원으로 사용함에 있어서, 각 셀들이 불균일하게 작동하게 되면 모듈 자체의 수명이 급격히 감소할 뿐만 아니라, 과전압으로 인한 기기의 손상이나, 저전압으로 인한 기기의 정상동작 불가 상황이 발생할 수 있으므로, 단위셀들이 안정적인 범위에서 충방전 동작을 수행할 수 있도록 제어하는 수단이 필요하다.
한편, 상기와 같이 다수의 단위셀들의 안정적인 충방전을 제어하기 위하여 각 셀의 전압을 검출하여 모니터링하고, 검출된 전압값이 기준값 보다 높을 경우 해당 셀에 공급되는 전원을 차단하는 기술들이 제안되고 있다.
그러나, 종래의 기술들로 단위셀 각각의 안정화는 가능할 수 있지만, 복수 개의 단위셀들이 직렬로 연결되어 이루어지는 단위셀 패키지 레벨의 안정화에는 한계가 있었다.
단위셀 패키지의 과충전 또는 과열 상태가 발생할 경우, 단위셀 패키지 자체 및 단위셀 패키지를 포함하는 에너지 저장 시스템 전체의 성능열화를 유발하는 동시에 상기 단위셀 패키지를 포함하는 에너지 저장 시스템으로부터 에너지를 공급받는 다른 시스템의 성능 또한 열화시킬 수 있다.
따라서, 단위셀 패키지 및 단위셀 패키지를 포함하는 에너지 저장 시스템 전체의 안정적인 운용이 가능한 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 신뢰성 및 안정성을 향상시킨 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 시스템은, 에너지를 저장하거나 출력하는 복수 개의 단위셀이 구비된 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 복수 개의 단위셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 단위셀 패키지; 상기 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 단위셀 패키지로 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 출력하는 입출력단; 상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이에 연결되어, 상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이를 연결하거나 차단하는 차단스위치; 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압을 모니터링 하는 슬레이브; 및 상기 슬레이브와 연결되어 상기 슬레이브에서 모니터링된 정보를 전송받고, 상기 모니터링된 정보에 따라 상기 슬레이브 및 상기 차단스위치를 제어하는 신호를 생성하는 마스터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스터와 연결되어 상기 모니터링된 정보를 전송받고, 상기 마스터를 제어하는 신호를 생성하는 호스트;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단위셀 각각에 병렬로 연결되는 바이패스 저항; 및 상기 바이패스 저항과 단위셀 사이를 연결하거나 차단하는 바이패스 스위치;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 슬레이브가 상기 바이패스 스위치의 온/오프를 제어할 수 있다.
한편, 상기 차단스위치는, 임계값을 초과하는 출력이 인가되면 스스로 컷-오프 되는 기계적 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단스위치는, 상기 마스터에서 발생되는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차단스위치는, 상기 마스터에서 발생되는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치; 및 임계값을 초과하는 출력이 인가되면 스스로 컷-오프 되는 기계적 스위치;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 프로그래밍적 스위치는 상기 단위셀 패키지와 연결되고, 상기 기계적 스위치는 상기 프로그래밍적 스위치와 연결될 수 있다.
또한, 상기 차단스위치는, 미리 설정된 임계값을 기준으로 상기 마스터가 발생하는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치;를 포함하며, 상기 임계값은 상기 호스트에 의하여 제어되는 것인, 상기 임계값은 상기 호스트에 의하여 제어되는 것일 수 있다.
한편, 상기 슬레이브는 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압 대신 온도를 모니터링하거나, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압과 온도를 동시에 모니터링 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템 제어방법은, 에너지를 저장하거나 출력하는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결되는 단위셀 패키지가 구비된 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압값을 모니터링하면서, 모니터링된 전압값이 임계값을 초과하면 상기 단위셀 패키지에 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 외부로 출력하는 경로를 차단한 후, 모니터링된 전압값이 임계값 이하가 되면 상기 경로를 다시 연결하는 것일 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압값을 모니터링하는 대신 상기 단위셀 패키지의 온도값을 모니터링하거나, 상기 단위셀 패키지의 전압값 및 온도값을 동시에 모니터링할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 단위셀 패키지의 과충전 또는 과열 상태를 모니터링 하여 단위셀 패키지로 공급되는 에너지를 차단하거나, 단위셀 패키지의 출력을 차단할 수 있으므로 신뢰성 및 안정성이 향상된 에너지 저장 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 에너지 저장 시스템의 일 구성요소인 슬레이브에서 단위셀들의 상태만 모니터링 하여 마스터로 전송하고, 마스터는 슬레이브로부터 전송받은 정보를 취합하여 단위셀 패키지의 상태를 모니터링할 수 있으므로 슬레이브의 설계 자유도가 향상된다.
또한, 상기 마스터가 별도의 호스트와 연결되는 경우에도, 상기 호스트는 단순한 제어값들을 설정하는 것 만으로 에너지 저장 시스템 전체를 안정적으로 운용할 수 있으므로 호스트의 설계 자유도가 향상된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 한 주요부를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 다른 주요부를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 변형예들을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템 제어방법의 일부를 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템 제어방법의 다른 일부를 예시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템은 단위셀 패키지(CP), 입출력단(A), 차단스위치(SW), 슬레이브(SL) 및 마스터(M)를 포함할 수 있다.
상기 단위셀 패키지(CP)는 복수 개의 단위셀(C)이 직렬 또는 병렬로 연결되어 구현될 수 있다.
상기 단위셀 패키지(CP)는 슬레이브(SL) 및 입출력단(A)에 연결될 수 있으며, 이때, 상기 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이에 차단스위치(SW)가 연결될 수 있다.
상기 입출력단(A)을 통하여 단위셀 패키지(CP)로 에너지가 공급되거나, 단위셀 패키지(CP)에 저장된 에너지가 상기 입출력단(A)을 통하여 출력될 수 있다.
상기 차단스위치(SW)는 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이에 구비되어 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이를 연결하거나 차단할 수 있다.
이때, 상기 차단스위치(SW)는 임계값을 초과하는 출력이 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이에 인가되면 스스로 컷-오프 되는 퓨즈 등의 기계적 스위치(SW2)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 차단스위치(SW)는, 제어신호에 따라 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치(SW1)로 구현될 수도 있으며, 기계적 스위치(SW2)와 프로그래밍적 스위치(SW1)를 모두 포함할 수도 있다.
상기 슬레이브(SL)는 복수 개의 단위셀(C) 각각 및/또는 단위셀 패키지(CP)에 연결될 수 있다.
이때, 상기 단위셀 패키지(CP)는 슬레이브(SL)와 결합된 모듈 형태로 제공될 수도 있다.
상기 슬레이브(SL)는 상기 복수 개의 단위셀(C) 및/또는 상기 단위셀 패키지(CP)의 전압을 모니터링 할 수 있다. 이때, 전압 대신 온도를 모니터링할 수 있으며, 전압과 온도를 동시에 모니터링 할 수도 있다.
상기 마스터(M)는 상기 슬레이브(SL)와 연결될 수 있다. 이때, 복수 개의 슬레이브(SL)가 한 개의 마스터(M)에 연결될 수 있다.
상기 마스터(M)는 슬레이브(SL)에서 모니터링된 정보를 전송받을 수 있다.
상기 슬레이브(SL)가 복수 개의 단위셀(C) 전압만을 모니터링 하는 경우, 상기 마스터(M)는 슬레이브(SL)로부터 전송받은 단위셀(C)들의 전압을 취합하여 단위셀 패키지(CP)의 전압 상태를 모니터링 할 수 있다.
또한, 상기 슬레이브(SL)가 단위셀 패키지(CP)의 전압을 모니터링 하는 경우, 상기 마스터(M)는 슬레이브(SL)로부터 전송받은 단위셀 패키지(CP) 전압 상태를 그대로 활용할 수 있다.
이때, 상기 마스터(M)는 모니터링된 단위셀 패키지(CP)의 전압 상태가 과전압 상태인 경우 또는 과열된 상태인 경우, 상기 차단스위치(SW)를 오프 시키는 제어신호를 발생할 수 있다.
또한, 미리 설정된 임계값과 모니터링된 전압값 또는 온도값과 비교하여 과전압 또는 과열 상태를 벗어난 경우 상기 차단스위치(SW)를 온 시키는 제어신호를 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 한 주요부를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 복수 개의 단위셀(C)이 직렬로 연결되어 단위셀 패키지(CP)를 이루며, 이때, 각각의 단위셀(C)들에는 바이패스 저항(R)과 바이패스 스위치(S)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬레이브(SL)는 단위셀(C)들 각각의 전압 또는 온도가 정상보다 높은 경우, 해당되는 단위셀(C)에 연결된 바이패스 스위치(S)를 온 시키는 제어신호를 발생하여 단위셀(C)의 에너지를 바이패스 저항(R)을 통하여 소모시키는 동시에 공급되는 에너지를 바이패스시킬 수 있다.
또한, 단위셀(C)의 전압 또는 온도가 정상상태로 복귀된 경우, 바이패스 스위치(S)를 오프시켜 상기 단위셀(C)을 다시 가동할 수 있다.
이상과 같은 바이패스 스위치(S)의 동작과정을 도 8에 예시하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 다른 주요부를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 차단스위치(SW)는 프로그래밍적 스위치(SW1)로 구현될 수 있다.
상기 프로그래밍적 스위치(SW1)로 IGBT 스위치 등을 사용할 수 있다.
상기 프로그래밍적 스위치(SW1)는 제어신호에 따라 온/오프가 제어될 수 있다.
이때, 상기 프로그래밍적 스위치(SW1)를 제어하는 제어신호는 상기 마스터(M)에서 발생하여 프로그래밍적 스위치(SW1)로 인가될 수 있다.
상기 마스터(M)에서는 슬레이브(SL)로부터 전송받는 모니터링 정보를 이용하여 미리 정해진 임계값과 비교함으로써, 과전압 또는 과열 상태에 있는 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이에 연결된 프로그래밍적 스위치(SW1)를 오프 시키는 제어신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 마스터(M)는 상기 단위셀 패키지(CP)의 전압 및 온도가 정상 범위로 복귀한 경우에는 상기 프로그래밍적 스위치(SW1)를 온 시키는 제어신호를 발생하여 인가함으로써 단위셀 패키지(CP)의 작동을 재개할 수 있다.
이때, 상기 임계값은 호스트(H)에 입력 또는 저장된 조건에 따라 조절될 수 있다.
이상과 같은 차단스위치(SW)의 동작과정을 도 9에서 예시하였다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 변형예들을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 차단스위치(SW)는 기계적 스위치(SW2)로 구현될 수 있으며, 상기 기계적 스위치(SW2)로는 퓨즈 등이 사용될 수 있다.
상기 기계적 스위치(SW2)는 도 4에서 예시한 바와 같이 각 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A) 사이에 각각 위치될 수 있으며, 도 5에서 예시한 바와 같이 둘 이상의 단위셀 패키지(CP)들과 입출력단(A) 사이에 위치될 수 있다.
이에 따라, 단위셀 패키지(CP) 또는 복수 개의 단위셀 패키지(CP)에서 순간적으로 과전압이 발생하거나, 반대로 순간적으로 과다한 에너지가 단위셀 패키지(CP) 방향으로 공급되는 경우 슬레이브(SL) 및 마스터(M)를 거치지 않고 신속하게 경로를 차단함으로써 고장을 방지하고 부수적인 피해를 최소화할 수 있다.
도 6 및 도 7은 프로그래밍적 스위치(SW1)와 기계적 스위치(SW2)가 함께 구비된 경우를 예시하고 있다.
상기 기계적 스위치(SW2)는 급격한 변화 발생시 신속하게 경로를 차단하여 시스템을 보호할 수 있다는 장점이 있지만, 한번 경로가 차단된 이후에는 기계적 스위치(SW2)를 교체하기 전까지 시스템이 정지되며, 자동으로 복구되지 못한다는 단점이 있다.
한편, 프로그래밍적 스위치(SW1)는 차단과 복구가 기계적 스위치(SW2)보다 용이하지만 반응속도가 기계적 스위치(SW2)에 비하여 낮기 때문에 급격한 변화에 신속하게 대응하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 상기 프로그래밍적 스위치(SW1)와 기계적 스위치(SW2)를 함께 구비함으로써 급격한 변화에 신속하게 대응하는 동시에, 나머지의 경우에는 차단과 복구가 용이하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템 제어방법의 일부를 예시한 도면이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 복수 개의 단위셀(C)이 직렬로 연결되어 단위셀 패키지(CP)를 이루며, 이때, 각각의 단위셀(C)들에는 바이패스 저항(R)과 바이패스 스위치(S)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 슬레이브(SL)는 단위셀(C)들 각각의 전압 또는 온도가 정상보다 높은 경우, 해당되는 단위셀(C)에 연결된 바이패스 스위치(S)를 온 시키는 제어신호를 발생하여 단위셀(C)의 에너지를 바이패스 저항(R)을 통하여 소모시키는 동시에 공급되는 에너지를 바이패스시킬 수 있다.
또한, 단위셀(C)의 전압 또는 온도가 정상상태로 복귀된 경우, 바이패스 스위치(S)를 오프시켜 상기 단위셀(C)을 다시 가동할 수 있다.
한편, 이러한 바이패스 저항(R) 및 바이패스 스위치(S)를 이용하는 안정화 기술만으로는 단위셀 패키지(CP) 단위의 안정화에 한계가 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템 제어방법의 다른 일부를 예시한 도면이다.
도 3과 도 9를 참조하면, 상기 차단스위치(SW)는 IGBT 등의 프로그래밍적 스위치(SW1)로 구현될 수 있다.
단위셀 패키지(CP)의 전압 또는 온도를 모니터링하는데, 미리 설정된 임계값과 모니터링된 단위셀 패키지(CP)의 전압 또는 온도값을 비교하여, 과충전 또는 과열 상태로 진입한 단위셀 패키지(CP)와 연결된 프로그래밍적 스위치(SW1)를 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 단위셀 패키지(CP)의 전압 또는 온도가 정상상태로 복귀되면 상기 프로그래밍적 스위치(SW1)를 온 시킴으로써 해당 단위셀 패키지(CP)를 다시 작동시킬 수 있다.
이때, 상기 프로그래밍적 스위치(SW1)를 제어하는 제어신호는 상기 마스터(M)에서 발생하여 프로그래밍적 스위치(SW1)로 인가될 수 있다.
또한, 상기 임계값은 호스트(H)에 입력 또는 저장된 조건에 따라 조절될 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 단위셀 패키지(CP)를 포함하는 에너지 저장 시스템에서 단위셀 패키지(CP)와 입출력단(A)과의 경로를 각각의 단위셀 패키지(CP) 별로 연결하거나 차단할 수 있으므로 에너지 저장 시스템의 신뢰성이 향상된다.
또한, 이상 상태에 있는 단위셀 패키지(CP) 만을 분리하고 나머지 단위셀 패키지(CP)를 이용하여 시스템이 작동될 수 있으므로 시스템 사용의 효율성이 향상된다.
또한, 프로그래밍적 스위치(SW1)를 이용하여 상기 경로를 차단하거나 연결되도록 함으로써 다양한 경우와 조건에 합당한 임계값을 설정하여 시스템을 안정적으로 운용할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
H : 호스트
M : 마스터
SL : 슬레이브
C : 단위셀
CP : 단위셀 패키지
S : 바이패스 스위치
R : 바이패스 저항
SW : 차단 스위치
SW1 : 프로그래밍적 스위치
SW2 : 기계적 스위치
A : 입출력단

Claims (14)

  1. 에너지를 저장하거나 출력하는 복수 개의 단위셀이 구비된 에너지 저장 시스템에 있어서,
    상기 복수 개의 단위셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 단위셀 패키지;
    상기 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 단위셀 패키지로 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 출력하는 입출력단;
    상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이에 연결되어, 상기 단위셀 패키지와 입출력단 사이를 연결하거나 차단하는 차단스위치;
    상기 복수 개의 단위셀 및/또는 단위셀 패키지와 연결되어, 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압을 모니터링 하는 슬레이브; 및
    상기 슬레이브와 연결되어 상기 슬레이브에서 모니터링된 정보를 전송받고, 상기 모니터링된 정보에 따라 상기 슬레이브 및 상기 차단스위치를 제어하는 신호를 생성하는 마스터;
    를 포함하는
    에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브는 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압 대신 온도를 모니터링 하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브는 상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압과 온도를 모니터링 하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터와 연결되어 상기 모니터링된 정보를 전송받고, 상기 마스터를 제어하는 신호를 생성하는 호스트;
    를 더 포함하는
    에너지 저장 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위셀 각각에 병렬로 연결되는 바이패스 저항; 및
    상기 바이패스 저항과 단위셀 사이를 연결하거나 차단하는 바이패스 스위치;
    를 더 포함하는
    에너지 저장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬레이브가 상기 바이패스 스위치의 온/오프를 제어하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차단스위치는,
    미리 설정된 임계값을 초과하는 출력이 인가되면 스스로 컷-오프 되는 기계적 스위치
    를 포함하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차단스위치는,
    상기 마스터에서 발생되는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치를 포함하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차단스위치는,
    상기 마스터에서 발생되는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치; 및
    미리 설정된 임계값을 초과하는 출력이 인가되면 스스로 컷-오프 되는 기계적 스위치;
    를 포함하는 것인
    에너지 저장 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로그래밍적 스위치는 상기 단위셀 패키지와 연결되고, 상기 기계적 스위치는 상기 프로그래밍적 스위치와 연결되는 것인
    에너지 저장 시스템.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 차단스위치는,
    미리 설정된 임계값을 기준으로 상기 마스터가 발생하는 제어신호를 인가받아 온/오프 되는 프로그래밍적 스위치;
    를 포함하며,
    상기 임계값은 상기 호스트에 의하여 제어되는 것인
    에너지 저장 시스템.
  12. 에너지를 저장하거나 출력하는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결되는 단위셀 패키지가 구비된 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 전압값을 모니터링하면서,
    모니터링된 전압값이 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 단위셀 패키지에 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 외부로 출력하는 경로를 차단하고,
    모니터링된 전압값이 미리 설정된 임계값 이하가 되면 상기 경로를 다시 연결하는
    에너지 저장 시스템 제어방법.
  13. 에너지를 저장하거나 출력하는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결되는 단위셀 패키지가 구비된 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 복수 개의 단위셀 및/또는 상기 단위셀 패키지의 온도값을 모니터링하면서,
    모니터링된 온도값이 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 단위셀 패키지에 에너지를 공급하거나 상기 단위셀 패키지에 저장된 에너지를 외부로 출력하는 경로를 차단하고,
    모니터링된 온도값이 미리 설정된 임계값 이하가 되면 상기 경로를 다시 연결하는
    에너지 저장 시스템 제어방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 단위셀 패키지를 모니터링하는 마스터에 연결된 호스트에 입력되는 조건에 따라 결정되는 것인
    에너지 저장 시스템 제어방법.
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