KR20130055156A - 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치 및 이를 구비한 에너지 저장 시스템 - Google Patents

배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치 및 이를 구비한 에너지 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템에 구비되는 복수의 배터리 팩들 및 이에 연결된 배터리 관리 모듈(BMS)에 있어서, 상기 배터리 팩들 및 BMS가 구비된 보관소 외부에서 상기 BMS와의 통신을 통해 사용자가 직접 보관소에 출입하지 않고서도 배터리 팩들의 상태를 점검, 확인함으로써, 위험을 최소화하면서 배터리 팩들에 대한 신속한 관리가 가능한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치 및 이를 구비한 에너지 저장 시스템을 제공한다.

Description

배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치 및 이를 구비한 에너지 저장 시스템{apparatus for reporting fault of Battery Management System and Energy Storage System using the same}
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치를 구비하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 태양광 발전 등 신재생 에너지의 중요성이 증대되고 있다. 특히 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 조력 등 무한히 공급되는 천연 자원을 이용하고, 발전 과정에서 공해를 유발하지 않아, 그 활용 방안에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
신재생 에너지를 활용하는 장치의 일 예로서, 태양광 발전 시스템은 태양 전지가 발전한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 이것을 계통에 연계하여 부하에 전력을 공급하는 시스템이다. 태양 전지의 발전 전력이 부하의 소비 전력보다 작은 경우 태양 전지의 전력은 부하에서 모두 소비되고, 계통에서는 그 부족분을 공급하게 된다. 그리고 태양 전지의 발전 전력이 부하의 소비 전력보다 큰 경우 태양 전지의 발전 전력 중 부하에서 소비되고 남은 잉여 전력이 계통에 역조류 전력으로 공급된다.
한편, 전력 저장 시스템은 계통으로부터 야간에 발생한 잉여 전력을 에너지 저장 장치에 저장하고, 주간에 이것을 이용하는 시스템으로서, 주간의 발전 전력의 피크를 억제하고, 야간 전력을 활용하는 시스템이다. 전력 저장 시스템은 에너지 저장 장치로서 배터리 팩(pack)들을 사용함으로써 공간을 줄여 일반 수용가 내에 설치할 수 있고, 정전 시 배터리 팩들로부터 전력 공급이 가능한 장점을 갖는다.
결과적으로 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; 이하 EES)은 태양광 발전 시스템과 전력 저장 시스템을 융화시킨 개념으로, 태양 전지 및 계통의 잉여 전력을 저장하고 있다가 부하에 공급할 수 있으며, 정전 등의 경우에도 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 상기 전력 저장 시스템은 상기 전력을 저장하기 위한 에너지 저장 장치로서 복수의 배터리 팩들을 연결하여 사용하는데, 상기 복수의 배터리 팩들을 원활하게 운영할 수 있도록 각 배터리 팩들의 전압, 전류, 온도 등의 상태 정보를 모니터링하고 제어하기 위한 배터리 관리 모듈(Battery Management System; 이하 BMS)를 구비한다. 즉, 상기 BMS는 각 배터리 팩들의 상태 정보를 모니터링하므로 BMS를 통해 배터리 팩들의 상태를 확인할 수 있다.
그러나, 에너지 저장 시스템의 경우 상당한 규모의 전력을 저장해야 하므로 상기 배터리 팩들 및 BMS가 차지하는 면적이 크게 되나, 일반적으로 상기 배터리 팩들은 정해진 규모의 공간 안에 배열해야 하기 때문에, 상기 공간에 인력이 들어가 BMS를 확인하고 불량 등이 발생된 배터리 팩을 직접 관리, 보수하기에는 큰 위험이 따를 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 에너지 저장 시스템에 구비되는 복수의 배터리 팩들 및 이에 연결된 배터리 관리 모듈(BMS)에 있어서, 상기 배터리 팩들 및 BMS가 구비된 보관소 외부에서 상기 BMS와의 통신을 통해 사용자가 직접 보관소에 출입하지 않고서도 배터리 팩들의 상태를 점검, 확인함으로써, 위험을 최소화하면서 배터리 팩들에 대한 신속한 관리가 가능한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치 및 이를 구비한 에너지 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치는, 전력 저장 시스템에 구비되는 배터리 관리 모듈로부터 배터리의 상태 정보들을 수신하는 수신부와; 상기 수신부를 통해 수신된 배터리의 상태 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보들을 생성하는 제어부와; 상기 제어부에서 생성된 오류 정보들을 디스플레이하는 표시부가 포함되며, 상기 수신부 및 제어부는 상기 전력 저장 시스템이 배치되는 보관소 내부에 위치하고, 상기 표시부는 상기 보관소 외부에 설치됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보관소는 컨테이너 형태로 구현될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보를 통합 전력 관리 시스템에 전송할 수 있다.
또한, 상기 제어부에서 생성하는 배터리 상태에 대한 오류 정보들은 복수개의 오류(fault) 코드로 분류되고, 제어부는 상기 복수개의 오류 코드에 따른 배터리 상태 정보들을 각각의 오류 코드별로 기 저장된 기준값과 비교하여 각 오류 코드별 오류 여부를 결정한다.
또한, 상기 표시부는 상기 오류 코드를 나타내는 제 1LED와, 상기 제 1LED의 점등 간격을 나타내는 제2LED로 구성된다.
또한, 상기 배터리는 개별적으로 충전 및 방전이 가능한 복수개의 배터리 팩들로 구성되며, 상기 복수의 배터리 팩들은 소정 개수의 배터리 팩들이 그룹을 이루는 트레이 및 상기 트레이들이 그룹을 이루는 랙으로 구성된다.
또한, 상기 각각의 배터리 팩, 트레이, 랙은 각 단위 별로 배터리 관리 모듈을 구비하며, 상기 각 단위 별 배터리 관리 모듈은 전력 저장 시스템에 구비되는 배터리 관리 모듈과 상호 통신한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템은, 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템; 상기 발전 시스템과 제1 노드 사이에 연결되어, 발전 시스템에서 발전되는 전력을 제1 노드의 전압으로 변환하는 전력 변환부; 배터리 관리 모듈과 상기 제1 노드 사이에 연결되어, 인버터를 통해 출력되는 전력 계통으로부터의 전력 및 상기 전력 변환부로부터 출력되는 상기 발전 시스템으로부터의 전력을 DC-DC 컨버전하여 배터리에 전달하고, 배터리 관리 모듈을 통해 출력되는 상기 배터리로부터의 전력을 DC-DC 컨버전하여 부하 또는 상기 전력 계통에 전달하는 컨버터; 상기 제1 노드와 제2노드 사이에 연결되어, 상기 제1 노드를 통해 입력된 전압을 DC-AC 인버젼하여 부하 또는 전력 계통으로 전달하고, 상기 전력 계통으로부터의 전력을 AC-DC 인버전하여 제1 노드로 출력하는 인버터; 상기 전력 계통과 상기 인버터를 연계하는 계통 연계기; 상기 발전 시스템으로부터 전력을 충전하고, 상기 부하에 전력을 공급하는 배터리; 및 이상 상황에서 상기 계통 연계기를 제어하여 상기 전력 계통과 전력 저장 장치의 연계를 차단하며, 상기 전력 변환부, 상기 컨버터, 상기 인버터, 상기 계통 연계기 및 상기 배터리를 제어하는 통합 제어기 및 상기 배터리 관리 모듈로부터 배터리의 상태 정보들을 수신하는 수신부와; 상기 수신부를 통해 수신된 배터리의 상태 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보들을 생성하는 제어부와; 상기 제어부에서 생성된 오류 정보들을 디스플레이하는 표시부로 구성되는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치가 포함되어 구성된다.
본 발명은 에너지 저장 시스템에 구비되는 복수의 배터리 팩들 및 이에 연결된 배터리 관리 모듈(BMS)에 있어서, 상기 배터리 팩들 및 BMS가 구비된 보관소 외부에서 상기 BMS와의 통신을 통해 사용자가 직접 보관소에 출입하지 않고서도 배터리 팩들의 상태를 점검, 확인함으로써, 위험을 최소화하면서 배터리 팩들의 신속한 관리가 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 배터리의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 각 구성 모듈은 예시한 바에 한정되지 않고 당업자가 설계 변경할 수 있는 범위 내에서 다양하게 나타날 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템은 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템(3), 전력을 소비하는 부하(2), 전기 에너지를 전달하는 전력 계통(1) 및 전력 저장 시스템(1000)을 포함한다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 에너지 저장 시스템은, 발전 시스템(3)에서 생산된 전력이 전력 저장 장치(1000)를 통해 부하(2) 또는 전력 계통(1)으로 공급되거나, 전력 저장 시스템(1000)에 저장될 수 있다.
또한 전력 저장 시스템(1000)은 전력 계통(1)에서 전력을 공급받아 부하(2)로 전달하거나, 전력 계통(1)으로부터 공급된 전력을 저장할 수 있다. 또한 전력 저장 시스템(1000)에 저장된 전력은 부하(2)로 공급되거나 전력 계통(1)으로 공급되어 매전이 가능하다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 저장 시스템(1000)은 소정 규모의 공간을 갖는 보관소로서, 일 예로 컨테이너(container) 형태로 구현될 수 있다.
전력 계통(1)은 발전소, 변전소 및 송전선을 포함하는 전기적인 연계(grid)이다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전력 계통(1)이 정상 상황일 때, 전력 저장 장치(1000)또는 부하(2)로 전력을 공급한다. 또한 전력 저장 장치(1000)로부터 전력을 공급받아 전달한다. 전력 계통(1)이 이상 상황(비정상 상황)일 때, 전력 계통(1)으로부터 전력 저장 시스템(1000) 또는 부하(2)로의 전력 공급이 중단된다. 또한 전력 저장 시스템(1000)으로부터 전력 계통(1)으로의 전력 공급도 중단된다.
부하(2)는 전력 저장 시스템(1000)으로부터 전력을 공급받거나, 전력 계통(1)에서 상용전력을 공급받는다. 예를 들어 부하(2)는 전력을 공급받아 소비하는 집, 건물, 공장 등의 시설일 수 있다.
발전 시스템(3)은 신에너지 또는 재생 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력 저장 장치(1000)에 공급한다. 본 발명의 실시예에 의하면 상기 발전 시스템(3)은 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 이용하는 신에너지 및 재생에너지 발전 시스템일 수 있다. 예를 들어 발전 시스템(3)은 태양열 및 태양광과 같은 태양 에너지를 태양 전지를 통하여 전기 에너지로 변환하는 태양 발전 시스템일 수 있다. 이외에도 풍력을 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전 시스템, 지열을 전기 에너지로 변환하는 지열 발전 시스템, 수력 발전 시스템, 해양 발전 시스템일 수 있다. 또한 연료 전지를 이용하여 전기 에너지를 생산하거나, 수소, 석탄 액화 가스 또는 중질 잔사유 가스를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 신에너지 발전 시스템일 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 전력 저장 시스템(1000)은 발전 시스템(3) 또는 전력 계통(1)으로부터 공급된 전력을 저장하고, 저장된 전력을 전력 계통(1) 또는 부하(1)에 공급한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력 저장 시스템(1000)은 전력 변환부(10), DC 링크 커패시터(20), 양방향 인버터(30), 계통 연계기(40), 양방향 컨버터(50), 배터리 관리 모듈(BMS)(60), 배터리(100), 통합 제어기(200) 및 상기 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치(300)를 포함한다.
전력 변환부(10)는 상기 발전 시스템(3)과 제1 노드(N1) 사이에 연결된다. 전력 변환부(10)는 발전 시스템(3)에서 생산된 전력(electric power)을 제1 노드(N1)의 DC 전압으로 변환한다. 전력 변환부(10)의 동작은 발전 시스템(3)에서 발전하는 전력에 따라 변화한다. 예를 들어 발전 시스템(3)이 AC 전압을 발전하는 경우 전력 변환부(10)는 상기 AC 전압을 제1 노드(N1)의 DC 전압으로 변환한다. 또한 발전 시스템(3)에서 DC전압을 발전하는 경우 상기 DC 전압을 제1 노드(N1)의 DC 전압으로 승압 하거나 감압한다.
예를 들어 발전 시스템(3)이 태양 발전 시스템인 경우에, 상기 전력 변환부(10)는 태양광에 의한 일사량 변화나 태양열에 의한 온도의 변화에 따라 최대 전력점을 검출하고 전력을 생산하는 MPPT 컨버터 (Maximum power point tracking converter)일 수 있다. 이외에도 전력 변환부(10)로 다양한 종류의 컨버터(converter) 또는 정류기(rectifier)가 사용될 수 있다.
양방향 인버터(30)는 제1 노드(N1)와 부하 또는 계통 연계기가 연결된 제2노드(N2) 사이에 연결된다. 양방향 인버터(30)는 DC-AC 인버전 또는 AC-DC 인버전을 수행한다.
양방향 컨버터(50)는 전력 계통(1)에서 출력되어 양방향 인버터(30)에 의해 변환된 DC 전압이나 발전 시스템(3)에서 출력되어 전력 변환부(10)를 거친 DC 전압을 변환하여 배터리(100)로 공급한다. 양방향 컨버터(50)는 배터리(100)에서 배터리 관리 모듈(60)을 거쳐 출력된 DC 전압을 승압 또는 감압하여 부하(2) 또는 전력 계통(1)으로 전달한다. 예를 들어 제1 노드(N1)의 전압 레벨인 380V이고, 배터리 관리 모듈(60)에서 요구되는 전압레벨이 100V인 경우에, 380V의 DC 전압을 100V의 DC 전압으로 감압하여 배터리(100)를 충전하고, 100V의 DC 전압을 380V의 DC 전압으로 승압하여 부하(2) 또는 전력 계통(1)으로 공급한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 컨버터(50)는 벅 모드 동작 스위치, 동기 정류 스위치 및 필터 역할을 하는 인덕터를 포함할 수 있다. 이외에도 다양한 형태의 양방향 컨버터(50)가 사용될 수 있다.
DC 링크 커패시터(20)는 전력 변환부(10) 또는 양방향 인버터(30)와 양방향 컨버터(50) 사이에 연결된다. DC 링크 커패시터(20)는 제1 노드(N1)의 DC 전압 레벨을 DC 링크 전압 레벨로 안정화 하는 역할을 한다. 예를 들어 발전 시스템(3)에서 생산되는 전력의 급격한 변화 또는 전력 계통(1)에서 발생하는 순시 전압 강하로 인하여 제1 노드(N1)의 전압 레벨이 불안정해 질 수 있다. 그러나 제1 노드(N1)의 전압은 양방향 인버터(30) 및 양방향 컨버터(50)의 안정적인 동작을 위하여 일정하게 유지되어야 하는데, DC 링크 커패시터(20)가 이와 같은 역할을 한다. DC 링크 커패시터(20)는 슈퍼 커패시터로 구현될 수 있으며, 2차 전지와 같은 에너지 저장 장치를 사용할 수 도 있다.
계통 연계기(40)는 전력 계통(1)과 양방향 인버터(30) 사이에 연결된다. 계통 연계기(40)는 전력 계통(1)에 이상 상황이 발생한 경우 통합 제어기(200)의 제어하에 전력 저장 장치(1000)와 전력 계통(1)의 연계를 차단한다.
계통 연계기(40)는 스위칭 소자로 구현될 수 있으며, 접합형 트랜지스터(BJT), 전계 효과트랜지스터(FET) 등 일 수 있다.
도시되지 않았지만, 양방향 인버터(30)와 부하(2) 사이에 스위치가 더 연결될 수 있다. 상기 스위치는 상기 계통 연계기(40)와 직렬로 연결되며, 통합 제어기(200)의 제어하에 부하(2)로 흐르는 전력의 차단한다. 상기 스위치는 접합형 트랜지스터(BJT), 전계 효과트랜지스터(FET) 등으로 구현될 수 있다.
배터리 관리 모듈(BMS)(60)은 배터리(100)와 양방향 컨버터(50) 사이에 연결된다. 배터리 관리 모듈(60)은 배터리(100)의 상태를 최적으로 유지 및 관리한다. 예를 들어, 충전 상태(state of charge; SOC), 전지 상태(state of health; SOH)를 반영한 배터리(100)의 충방전 제어를 수행할 수 있다. 또한 배터리(100)의 온도를 제어함으로써 급격한 온도 상승으로 인해 배터리(100)가 과열되는 문제를 방지할 수 있다. 보다 구체적으로 BMS(60)는 배터리(100)의 전압, 전류, 온도를 검출하는 센싱 기능과, 이에 따른 과 충전, 과 방전, 과 전류, 셀 밸런싱 여부, SOC, SOH를 판단하는 마이크로 컴퓨터, 마이크로 컴퓨터의 제어 신호에 따라 충 방전 금지, 퓨즈 용단, 냉각 등의 기능을 수행하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
배터리(100)는 배터리 관리 모듈(60)을 통하여 양방향 컨버터(50)와 연결된다. 배터리(100)는 발전 시스템(3) 또는 전력 계통(1)으로부터 전력을 공급받아 충전된다. 배터리(100)는 부하(2)로 전력을 공급할 수 있으며, 전력 계통(1)으로 전력을 매전할 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 배터리의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시예의 경우 상기 배터리(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 개별적으로 충전 및 방전이 가능한 복수개의 배터리 팩(102)들로 구성된다.
상기 배터리 팩(102)은 충전 및 방전이 가능한 2차 전지이며, 중대형 전지일 수 있다. 예를 들어 배터리 팩은 니켈 카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등 일 수 있다.
보다 구체적으로 상기 복수의 배터리 팩(102)들은 소정 개수의 배터리 팩들이 그룹을 이루는 트레이(tray)(110)와 상기 트레이들이 그룹을 이루는 랙(rack)(120)으로 구성될 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 일 예로 하나의 랙(rack)(120)에는 n개의 트레이(tray)들이 구비되고, 상기 각각의 트레이(tray)(110)들에는 i개의 배터리 팩(pack)(102)이 구비될 수 있다. 이 때, 상기 각 트레이(110)들에 구비된 배터리 팩(102)들은 서로 직렬로 연결될 수 있으며, 상기 각각의 트레이(110)들은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 도 2에서는 상기 랙(rack)(120)이 하나로 구성됨을 그 예로 하고 있으나, 저장하려는 전력의 양에 따라 상기 랙(120)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 이 때 각각의 랙(120)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 각각의 배터리 팩(102), 트레이(110), 랙(120)은 각각의 단위 별로 배터리 관리 모듈(Tray BMS, Rack BMS 등)을 구비할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 배터리 관리 모듈(BMS)(60)는 에너지 저장 시스템(ESS)의 BMS로서, 상기 배터리(100)을 구성하는 복수의 배터리 팩(102)들 및 트레이(110)들, 랙(120) 각각의 BMS들과 상호 통신하여 상기 배터리(100) 전체의 상태를 모니터링하여 이를 최적으로 유지, 관리하는 역할을 하게 된다.
통합 제어기(200)는 상술한 각 구성 모듈을 제어하는 것으로, 정상 상황 또는 이상 상황을 감지하고, 이상 상황에서 전력 계통(1)과 전력 저장 장치(1000)의 연계를 차단하도록 계통 연계기(40)를 제어한다. 또한 이상 상황에서도 발전 시스템(3)에서 발전된 전력이 배터리(100)에 저장될 수 있도록, 배터리(100), 배터리 관리 모듈(60), 배터리(100)의 충전 패스에 연관되는 전력 변환부(10), 양방향 컨버터(50) 등을 제어한다. 또한 이상 상황에서 배터리(100)에 저장된 전력을 부하(2)로 공급하여 무정전 전원 장치(UPS; Uninterrupted Power Supply)의 기능을 수행할 수 있도록, 배터리(100), 배터리 관리 모듈(60), 배터리(100)의 방전 패스에 연관되는 양방향 컨버터(50), 양방향 인버터(30) 등을 제어한다.
또한, 상기 통합 제어기(200)는 통합 전력 관리 시스템(미도시)과 네크워크를 통해 통신할 수 있는 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 이를 통해 통합 제어기(200)는 에너지 저장 시스템의 전력 사용량 데이터, 즉 전력계통(1)에 공급하거나 부하(2)에서 소비한 전력량을 통합 전력 관리 시스템에 전송할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 상기 전력 저장 시스템(1000)은 컨테이너(container) 형태로 구현되는 것으로, 상기 컨테이너 내부 공간의 대부분은 배터리(100)가 차지하게 된다.
특히 에너지 저장 시스템에 구비되는 전력 저장 시스템의 경우 상당한 규모의 전력을 저장해야 하므로 상기 배터리(100)를 구성하는 배터리 팩(102)들, 트레이(110) 및 랙(120)이 차지하는 면적 상당히 크고, 이를 인력이 직접 관리, 보수하기 위해서는 상당한 위험을 감수해야 한다.
그러나, 종래의 경우 상기 배터리(100)의 BMS(60)을 비롯한 전력 저장 시스템의 구성요소들이 컨테이너 내에 구비되어 있으므로, 상기 BMS(60)에 의한 배터리의 상태 정보를 확인하기 위해서는 컨테이너 내에 인력이 출입해야 하는 번거로움이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치(300)를 별도로 구비하여 이와 같은 단점을 극복함을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈(BMS)의 오류 통보 장치(300)는 도 1에 도시된 BMS(60) 즉, 에너지 저장 시스템(ESS)의 BMS(60)와의 통신을 통해 상기 BMS(60)에서 모니터링하는 배터리(100)의 상태 정보들을 수신하고, 상기 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 여러 유형의 배터리 상태에 대한 오류(fault) 정보를 상기 컨테이너의 외부에 구비된 표시부(도 3의 330)를 통해 디스플레이하는 역할을 한다.
이를 통해 종래와 달리 전력 저장 시스템(1000)이 구비된 컨테이너 외부에서도 곧바로 배터리 상태를 확인할 수 있어, 사용자가 직접 컨테이너에 출입하지 않고서도 배터리 팩들의 상태를 점검, 확인함으로써, 위험을 최소화하면서 배터리 팩들의 신속한 관리가 가능하게 되는 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치(300)는, 에너지 저장 시스템(ESS)의 BMS(60)와 통신하여 상기 BMS(60)에서 모니터링하는 배터리(도 1의 100)의 상태 정보들을 수신하는 수신부(310)와; 상기 수신부를 통해 수신된 배터리 상태 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 여러 유형의 배터리 상태에 대한 오류 정보를 생성하는 제어부(320) 및 상기 제어부(320)에서 생성된 오류 정보를 디스플레이하는 표시부(330)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 수신부(310) 및 제어부(320)는 도 1에 도시된 통합 제어기(200)와 일체형으로 구현될 수 있으나, 상기 표시부(330)는 전력 저장 시스템(1000)이 구비된 컨테이너 외부에 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(320)는 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보를 상기 표시부(330)에 전송함과 아울러 전체 관리 역할을 수행하는 통합 전력 관리 시스템(400)에도 이를 전송할 수 있다.
또한, 상기 표시부(330)는 상기 제어부(320)에서 생성된 오류 정보를 다양한 형태로 디스플레이할 수 있다. 즉, 사용자가 터치 스크린 패널을 통해 조작 가능한 형태로 디스플레이하거나, 사용자가 직관적으로 오류의 상태를 확인할 수 있는 간단한 LED의 조합으로도 구현할 수도 있다.
이하에서는 하나의 실시예로서, 상기 표시부(330)를 2개의 LED(적색 LED 및 녹색 LED)로 구현하고, 이들의 조작에 의해 BMS(60)을 통해 수신된 배터리의 상태 정보들 즉, 오류(fault) 상태 정보를 나타내는 것을 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예의 경우 상기 제어부(320)에서 생성하는 배터리 상태에 대한 오류 정보는 16가지 오류(fault) 코드로 분류되고, 제어부는 상기 16가지 오류 코드에 따른 배터리 상태 정보들을 각각의 오류 코드별로 기 저장된 기준값과 비교하여 각 오류 코드별 오류 여부를 결정하고, 이를 표시부(330)를 통해 디스플레이하는 동작을 수행한다.
일 예로 상기 16가지 오류 코드는 (1) 과전압 보호(over voltage protection)ㅈ (2) 저전압 보호(under voltage protection), (3) 과온도 보호(over temperature protection), (4) 과전류 보호(over current protection), (5) 저온도 보호(low temperature protection), (6) 과전압 경고/해지(over voltage warning/stop), (7) 저전압 경고/해지(under voltage warning/stop), (8) 과온도 경고/해지(over temperature warning/stop), (9) 과전류 경고/해지(over current warning/stop), (10) 저온도 경고/해지(low temperature warning/stop), (11) 불균형 보호(imbalance protection), (12) 불균형 경고/해지(imbalance warning/stop), (13) 팩 전압 과전압 보호(pack voltage over voltage protection), (14) 팩 전압 과전압 경고/해지(pack voltage over voltage warning/stop), (15) 팩 전압 저전압 보호(pack voltage low voltage protection), (16) 팩 전압 저전압 경고/해지(pack voltage low voltage warning/stop)로 나뉠 수 있다.
이 때, 표시부(330)에 구비된 적색 LED는 상기 오류(fault)의 코드를 표시하는 역할을 하고, 녹색 LED는 상기 적색 LED의 시간 간격을 표시하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 표시부(330)는 오류 코드를 나타내는 제 1LED와, 상기 제 1LED의 점등 간격을 나타내는 제2LED로 구성될 수 있다.
결과적으로 이와 같은 표시부(330)를 통해 상기 16가지 오류(fault) 코드에 따른 LED(이하, 적색 LED는 RED로, 녹색 LED는 GREEN으로 표시)의 세부 동작의 예를 설명하면 다음과 같다.
(1) 과전압 보호(over voltage protection): 0.5초 RED 1회 토글(toggle)→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED만 1회 토글
(2) 저전압 보호(under voltage protection): 0.5초 RED 1회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED만 2회 토글
(3) 과온도 보호(over temperature protection): 0.5초 RED 1회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED만 3회 토글
(4) 과전류 보호(over current protection): 0.5초 RED 1회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED만 4회 토글
(5) 저온도 보호(low temperature protection): 0.5초 RED 2회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 1회 토글
(6) 과전압 경고/해지(over voltage warning/stop): 0.5초 RED 2회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 2회 토글
(7) 저전압 경고/해지(under voltage warning/stop): 0.5초 RED 2회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 3회 토글
(8) 과온도 경고/해지(over temperature warning/stop): 0.5초 RED 2회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 4회 토글
(9) 과전류 경고/해지(over current warning/stop): 0.5초 RED 3회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 1회 토글
(10) 저온도 경고/해지(low temperature warning/stop): 0.5초 RED 3회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 2회 토글
(11) 불균형 보호(imbalance protection): 0.5초 RED 3회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 3회 토글
(12) 불균형 경고/해지(imbalance warning/stop): 0.5초 RED 3회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 4회 토글
(13) 팩 전압 과전압 보호(pack voltage over voltage protection): 0.5초 RED 4회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 1회 토글
(14) 팩 전압 과전압 경고/해지(pack voltage over voltage warning/stop): 0.5초 RED 4회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 2회 토글
(15) 팩 전압 저전압 보호(pack voltage low voltage protection): 0.5초 RED 4회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 3회 토글
(16) 팩 전압 저전압 경고/해지(pack voltage low voltage warning/stop): 0.5초 RED 4회 토글→ 0.5초 GREEN 1회 토글→ 0.5초 RED 4회 토글
이와 같은 적, 녹색 LED의 점등 동작을 통해 즉, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치(300)를 통해 종래와 달리 전력 저장 시스템(1000)이 구비된 컨테이너 외부에서도 곧바로 배터리 상태를 확인할 수 있어, 사용자가 직접 컨테이너에 출입하지 않고서도 배터리 팩들의 상태를 점검, 확인함으로써, 위험을 최소화하면서 배터리 팩들의 신속한 관리가 가능하게 된다.
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 의하여 정하여져야만 한다.
300: BMS 오류 통보 장치 310: 수신부
320: 제어부 330: 표시부

Claims (13)

  1. 전력 저장 시스템에 구비되는 배터리 관리 모듈로부터 배터리의 상태 정보들을 수신하는 수신부와;
    상기 수신부를 통해 수신된 배터리의 상태 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보들을 생성하는 제어부와;
    상기 제어부에서 생성된 오류 정보들을 디스플레이하는 표시부가 포함되며,
    상기 수신부 및 제어부는 상기 전력 저장 시스템이 배치되는 보관소 내부에 위치하고, 상기 표시부는 상기 보관소 외부에 설치됨을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보관소는 컨테이너 형태로 구현됨을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보를 통합 전력 관리 시스템에 전송함을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부에서 생성하는 배터리 상태에 대한 오류 정보들은 복수개의 오류(fault) 코드로 분류되고, 제어부는 상기 복수개의 오류 코드에 따른 배터리 상태 정보들을 각각의 오류 코드별로 기 저장된 기준값과 비교하여 각 오류 코드별 오류 여부를 결정함을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 오류 코드를 나타내는 제 1LED와, 상기 제 1LED의 점등 간격을 나타내는 제2LED로 구성됨을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리는 개별적으로 충전 및 방전이 가능한 복수개의 배터리 팩들로 구성됨을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩들은 소정 개수의 배터리 팩들이 그룹을 이루는 트레이 및 상기 트레이들이 그룹을 이루는 랙으로 구성됨을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 각각의 배터리 팩, 트레이, 랙은 각 단위 별로 배터리 관리 모듈을 구비하며, 상기 각 단위 별 배터리 관리 모듈은 전력 저장 시스템에 구비되는 배터리 관리 모듈과 상호 통신함을 특징으로 하는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치.
  9. 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템;
    상기 발전 시스템과 제1 노드 사이에 연결되어, 발전 시스템에서 발전되는 전력을 제1 노드의 전압으로 변환하는 전력 변환부;
    배터리 관리 모듈과 상기 제1 노드 사이에 연결되어, 인버터를 통해 출력되는 전력 계통으로부터의 전력 및 상기 전력 변환부로부터 출력되는 상기 발전 시스템으로부터의 전력을 DC-DC 컨버전하여 배터리에 전달하고, 배터리 관리 모듈을 통해 출력되는 상기 배터리로부터의 전력을 DC-DC 컨버전하여 부하 또는 상기 전력 계통에 전달하는 컨버터;
    상기 제1 노드와 제2노드 사이에 연결되어, 상기 제1 노드를 통해 입력된 전압을 DC-AC 인버젼하여 부하 또는 전력 계통으로 전달하고, 상기 전력 계통으로부터의 전력을 AC-DC 인버전하여 제1 노드로 출력하는 인버터;
    상기 전력 계통과 상기 인버터를 연계하는 계통 연계기;
    상기 발전 시스템으로부터 전력을 충전하고, 상기 부하에 전력을 공급하는 배터리; 및 이상 상황에서 상기 계통 연계기를 제어하여 상기 전력 계통과 전력 저장 장치의 연계를 차단하며, 상기 전력 변환부, 상기 컨버터, 상기 인버터, 상기 계통 연계기 및 상기 배터리를 제어하는 통합 제어기 및
    상기 배터리 관리 모듈로부터 배터리의 상태 정보들을 수신하는 수신부와; 상기 수신부를 통해 수신된 배터리의 상태 정보들을 각각의 기준값과 비교하여 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보들을 생성하는 제어부와; 상기 제어부에서 생성된 오류 정보들을 디스플레이하는 표시부로 구성되는 배터리 관리 모듈의 오류 통보 장치가 포함됨을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 상태에 대한 오류 정보를 통합 전력 관리 시스템에 전송함을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부에서 생성하는 배터리 상태에 대한 오류 정보들은 복수개의 오류(fault) 코드로 분류되고, 제어부는 상기 복수개의 오류 코드에 따른 배터리 상태 정보들을 각각의 오류 코드별로 기 저장된 기준값과 비교하여 각 오류 코드별 오류 여부를 결정함을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 배터리는 개별적으로 충전 및 방전이 가능한 복수개의 배터리 팩들로 구성됨을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩들은 소정 개수의 배터리 팩들이 그룹을 이루는 트레이 및 상기 트레이들이 그룹을 이루는 랙으로 구성됨을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
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