KR20140056170A - 데이터 전송 방법, 데이터 전송 장치, 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 - Google Patents

데이터 전송 방법, 데이터 전송 장치, 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

에너지 저장 시스템은 발전 시스템, 계통 또는 부하 중 적어도 하나에 연결되도록 구성되고 배터리 시스템을 포함한다. 상기 배터리 시스템은 시스템 버스, 상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제1 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 시스템 컨트롤러, 및 상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 하나 이상의 배터리 랙들을 포함한다. 상기 제1 시스템 프레임들 각각은 커맨드을 포함한다. 상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 적어도 하나는 전력을 저장하기 위한 랙, 및 랙 데이터를 수신하고, 상기 시스템 버스에 상기 랙 데이터를 포함하는 상기 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 랙 컨트롤러를 포함한다. 상기 제2 시스템 프레임들 각각은 상기 커맨드 및 상기 랙 데이터의 적어도 일부를 포함한다. 상기 제2 시스템 프레임들 중 적어도 하나는 제2 시스템 프레임 카운터를 더 포함한다.

Description

데이터 전송 방법, 데이터 전송 장치, 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템{Data transmitting method, data transmitting apparatus, and energy storage system including the same}
본 발명의 하나 이상의 실시예들은 데이터 전송 방법, 데이터 전송 장치, 및 데이터 전송 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 심각한 문제로 제기되면서, 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않거나 적게 유발하는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장하는 배터리 시스템, 그리고 기존의 계통을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 에너지 저장 시스템은 전력을 공급하는 부하의 부하량에 따라서 배터리 시스템을 다양하게 설계할 수 있다. 배터리 시스템은 외부로부터 전력을 공급받아 전력을 저장할 수 있으며, 저장되어 있는 전력을 외부로 공급할 수 있다. 즉, 배터리 시스템은 충전 및 방전 동작을 수행할 수 있다.
배터리 시스템은 안정적인 동작을 위하여 내부 상태를 모니터링 하고, 모니터링에 의하여 측정된 데이터들을 취합한다. 이때, 배터리 시스템은 마스터-슬레이브 구조를 갖는 다양한 배터리 관리부를 구비한다. 슬레이브에 해당하는 배터리 관리부들이 마스터에 해당하는 배터리 관리부로 측정된 데이터들을 전송하며, 마스터에 해당하는 배터리 관리부는 데이터를 모두 수신하여 취합한다.
본 발명의 실시예들의 측면들은 에너지 저장 시스템에 있어서 데이터 전송시 에러 발생을 방지할 수 있는 데이터 전송 방법 및 데이터 전송 장치, 및 데이터 전송 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 발전 시스템, 계통 또는 부하 중 적어도 하나에 연결되도록 구성되고 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공한다. 상기 배터리 시스템은 시스템 버스, 상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제1 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 시스템 컨트롤러, 및 상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 하나 이상의 배터리 랙들을 포함한다. 상기 제1 시스템 프레임들 각각은 커맨드을 포함한다. 상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 적어도 하나는 전력을 저장하기 위한 랙, 및 랙 데이터를 수신하고, 상기 시스템 버스에 상기 랙 데이터를 포함하는 상기 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 랙 컨트롤러를 포함한다. 상기 제2 시스템 프레임들 각각은 상기 커맨드 및 상기 랙 데이터의 적어도 일부를 포함한다. 상기 제2 시스템 프레임들 중 적어도 하나는 제2 시스템 프레임 카운터를 더 포함한다.
상기 랙 데이터의 데이터량이 시스템 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 랙 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 제2 시스템 프레임들에 포함될 수 있다.
상기 시스템 컨트롤러는 상기 시스템 버스에서 마스터로 동작하도록 구성될 수 있고, 상기 랙 컨트롤러는 상기 시스템 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 시스템 컨트롤러는 상기 시스템 버스에 상기 제1 시스템 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 랙 데이터의 전송을 명령하도록 구성될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 시스템 버스에 상기 제2 시스템 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 시스템 컨트롤러에게 상기 랙 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 시스템 컨트롤러와 상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 상기 적어도 하나의 상기 랙 컨트롤러 사이의 통신 프로토콜은 CAN(controller area network) 프로토콜일 수 있다.
상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 상기 적어도 하나는 랙 버스, 및 상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 트레이들을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 적어도 하나는 상기 랙 버스를 통해 상기 랙 컨트롤러에 연결될 수 있다.
상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 상기 적어도 하나는 상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함하는 트레이, 및 상기 트레이의 충전 및 방전 동작을 제어하고, 상기 하나 이상의 배터리 셀들의 측정된 온도, 측정된 전압, 또는 측정된 전류 중 적어도 하나를 포함하는 트레이 데이터를 상기 랙 컨트롤러로 전송하도록 구성되는 트레이 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 마스터로 동작하도록 구성될 수 있고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 하나 이상의 제1 랙 프레임들을 전송하도록 구성될 수 있고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 하나 이상의 제2 랙 프레임들을 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 제1 랙 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 트레이 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터의 전송을 명령하도록 구성될 수 있다.
상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 제2 랙 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 랙 프레임들 각각은 상기 커맨드 및 상기 트레이 데이터의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 상기 제2 랙 프레임들 중 적어도 하나는 제2 랙 프레임 카운터를 더 포함할 수 있다.
상기 트레이 데이터의 데이터량이 랙 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 트레이 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 제2 랙 프레임들에 포함될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러와 상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 상기 적어도 하나의 상기 트레이 컨트롤러 사이의 통신 프로토콜은 CAN(controller area network) 프로토콜일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 배터리 랙을 제공한다. 상기 배터리 랙은 전력을 저장하기 위한 랙, 랙 버스, 및 상기 랙 버스에 연결되고 상기 랙 버스에 하나 이상의 커맨드 프레임들을 전송하도록 구성되는 랙 컨트롤러를 포함한다. 상기 커맨드 프레임들 각각은 커맨드를 포함한다. 상기 랙은 상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 트레이들을 포함한다. 상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 적어도 하나는 상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함하는 트레이, 및 상기 랙 버스에 연결되고 상기 하나 이상의 배터리 셀들의 측정된 온도, 측정된 전압 또는 측정된 전류 중 적어도 하나를 포함하는 트레이 데이터를 포함하는 하나 이상의 데이터 프레임들을 상기 랙 컨트롤러로 전송하도록 구성되는 트레이 컨트롤러를 포함한다. 상기 데이터 프레임들 중 적어도 하나는 데이터 프레임 카운터를 더 포함한다.
상기 트레이 데이터의 데이터량이 랙 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 트레이 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 데이터 프레임들에 포함될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 마스터로 동작하도록 구성될 수 있고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 커맨드를 포함하는 상기 커맨드 프레임들을 전송함으로써 상기 트레이 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터의 전송을 명령하도록 구성될 수 있다.
상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 커맨드 및 상기 트레이 데이터를 포함하는 상기 데이터 프레임들을 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 에너지 저장 시스템을 위한 통신 시스템을 제공한다. 상기 통신 시스템은 마스터-슬레이브 구조를 가지며, 시스템 버스, 커맨드를 포함하는 커맨드 프레임을 상기 시스템 버스에 전송하고, 상기 커맨드 및 에너지 저장 시스템 데이터를 포함하는 데이터 프레임들에 대응하는 처리를 수행하도록 구성되는 마스터, 및 상기 시스템 버스로부터 상기 커맨드 프레임을 수신하고, 상기 커맨드 프레임 내의 상기 커맨드에 대응하는 동작을 수행하고, 상기 시스템 버스에 상기 데이터 프레임들을 전송하도록 구성되는 복수의 슬레이브들을 포함한다. 상기 데이터 프레임들 중 적어도 하나는 데이터 프레임 카운터를 더 포함한다.
상기 에너지 저장 시스템 데이터의 데이터량이 기준량보다 큰 경우, 상기 에너지 저장 시스템 데이터는 데이터 조각들로 분할되어 각각 둘 이상의 상기 데이터 프레임들에 포함될 수 있다.
상기 데이터 프레임들 각각의 복수의 데이터 구간들을 포함할 수 있다. 이용 가능한 커맨드들의 개수가 기준 개수보다 크지 않은 경우 상기 커맨드 및 상기 데이터 프레임 카운터는 상기 데이터 구간들 중 동일한 데이터 구간에 포함될 수 있다. 상기 이용 가능한 커맨드들의 개수가 상기 기준 개수보다 큰 경우 상기 커맨드 및 상기 데이터 프레임 카운터는 상기 데이터 구간들 중 상이한 데이터 구간들에 포함될 수 있다.
상기 마스터는 상기 데이터 프레임 카운터를 기초로 상기 데이터 프레임들을 구분하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 측면들에 의하면, 데이터 전송시 에러 발생을 방지할 수 있다.
이러한 및/또는 다른 측면들은 첨부한 도면들을 참조로 아래에서 설명되는 실시예들로부터 명확하고 더욱 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 나타내는 블록도이다.
도 4는 마스터-슬레이브 구조의 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5는 CAN 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 전송되는 데이터의 데이터 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 전송되는 데이터의 데이터 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 전송되는 데이터의 데이터 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 전송되는 데이터의 데이터 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 본 발명의 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2), 계통(3)과 연계하여 부하(4)에 전력을 공급한다.
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 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 발전 시스템(2)은 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니다. 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다. 특히 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 태양 전지는, 각 가정 또는 공장 등에 설치하기 용이하여, 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 정상 상태인 경우, 에너지 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하여 부하(4) 및/또는 배터리 시스템(20)에 전력이 공급되도록 하고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상 상태인 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)에서 생산된 전력, 배터리 시스템(20)에 저장된 전력, 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 가정이나 공장 등이 부하(4)의 일 예일 수 있다.
에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 배터리 시스템(20)에 저장하고, 생산한 전력을 계통(3)으로 공급할 수 있다. 에너지 저장 시스템(1)은 배터리 시스템(20)에 저장된 전력을 계통(3)으로 공급하거나, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리 시스템(20)에 저장할 수도 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 비정상 상태일 경우, 예를 들면 정전이 발생한 경우에는 UPS(Uninterruptible Power Supply) 동작을 수행하여 부하(4)에 전력을 공급할 수 있다. 또한 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 정상인 상태에서도 발전 시스템(2)이 생산한 전력이나 배터리 시스템(20)에 저장되어 있는 전력을 부하(4)로 공급할 수 있다.
에너지 저장 시스템(1)은 전력 변환을 제어하는 전력 변환 시스템(Power Conversion System, 이하 'PCS'라 함)(10), 배터리 시스템(20), 제1 스위치(30), 및 제2 스위치(40) 등을 포함한다.
PCS(10)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 시스템(20)의 전력을 적절한 전력으로 변환하여 필요한 곳에 공급한다. PCS(10)는 전력 변환부(11), DC 링크부(12), 인버터(13), 컨버터(14), 통합 제어기(15)를 포함한다.
전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)과 DC 링크부(12) 사이에 연결되는 전력 변한 장치이다. 전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 DC 링크부(12)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다.
전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)의 종류에 따라서 컨버터, 정류회로 등의 전력 변환 회로로 구성될 수 있다. 발전 시스템(2)이 생산하는 전력이 직류인 경우, 전력 변환부(11)는 직류를 직류로 변환하기 위한 컨버터일 수 있다. 발전 시스템(2)이 생산하는 전력이 교류인 경우, 전력 변환부(11)는 교류를 직류로 변환하기 위한 정류회로일 수 있다. 특히, 발전 시스템(2)이 태양광 발전 시스템인 경우, 전력 변환부(11)는 일사량, 온도 등의 변화에 따라서 발전 시스템(2)에서 생산하는 전력을 증가시키거나 최대로 얻을 수 있도록 최대 전력 포인트 추적(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 변환부(11)는 발전 시스템(2)에서 생산되는 전력이 없을 때에는 동작을 중지하여 컨버터 등에서 소비되는 전력을 최소화시킬 수도 있다.
직류 링크 전압은 발전 시스템(2) 또는 계통(3)에서의 순시 전압 강하, 부하(4)에서의 피크 부하 발생 등으로 인하여 그 크기가 불안정해 지는 경우가 있다. 그러나 직류 링크 전압은 컨버터(14) 및 인버터(13)의 정상 동작을 위하여 안정화될 필요가 있다. DC 링크부(12)는 전력 변환부(11)와 인버터(13) 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다. DC 링크부(12)로서, 예를 들어 대용량 커패시터 등을 사용할 수 있다.
인버터(13)는 DC 링크부(12)와 제1 스위치(30) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 인버터(13)는 방전 모드에서 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)으로부터 출력된 직류 링크 전압을 계통(3)의 교류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 또한, 인버터(13)는 충전 모드에서 계통(3)의 전력을 배터리 시스템(20)에 저장하기 위하여, 계통(3)의 교류 전압을 정류하고 직류 링크 전압으로 변환하여 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다. 혹은 인버터(13)는 입력과 출력의 방향이 변할 수 있는 양방향 인버터일 수 있다.
인버터(13)는 계통(3)으로 출력되는 교류 전압에서 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한 인버터(13)는 무효 전력의 발생을 억제하기 위하여 인버터(13)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(3)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL) 회로를 포함할 수 있다. 그 밖에, 인버터(13)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다. 인버터(13)는 사용되지 않을 때, 전력 소비를 최소화하기 위하여 동작을 중지시킬 수도 있다.
컨버터(14)는 DC 링크부(12)와 배터리 시스템(20) 사이에 연결되는 전력 변환 장치이다. 컨버터(14)는 방전 모드에서 배터리 시스템(20)에 저장된 전력을 인버터(13)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 링크 전압으로 DC-DC 변환하여 출력하는 컨버터를 포함한다. 또한, 컨버터(14)는 충전 모드에서 전력 변환부(11)에서 출력되는 전력이나 인버터(13)에서 출력되는 전력의 전압을 배터리 시스템(20)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환하는 컨버터를 포함한다. 혹은 컨버터(14)는 입력과 출력의 방향이 변할 수 있는 양방향 컨버터일 수 있다. 컨버터(14)는 배터리 시스템(20)의 충전 또는 방전이 필요없는 경우에는 동작을 중지시켜 전력 소비를 최소화할 수도 있다.
통합 제어기(15)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리 시스템(20), 및 부하(4)의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과 및 미리 설정되어 있는 알고리즘 등에 따라서 전력 변환부(11), 인버터(13), 컨버터(14), 배터리 시스템(20), 제1 스위치(30), 제2 스위치(40)의 동작을 제어한다. 통합 제어기(15)는 계통(3)에 정전이 발생하였는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력이 생산되는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력을 생산하는 경우 그 생산량, 배터리 시스템(20)의 충전 상태, 부하(4)의 소비 전력량, 시간 등을 모니터링 할 수 있다. 또한 통합 제어기(15)는 계통(3)에 정전이 발생하는 등, 부하(4)로 공급할 전력이 충분하지 않은 경우에는 부하(4) 내에 포함된 전력 사용 기기들에 대하여 우선 순위를 정하고, 우선 순위가 높은 전력 사용 기기로 전력을 공급하도록 부하(4)를 제어할 수도 있을 것이다.
제1 스위치(30) 및 제2 스위치(40)는 인버터(13)와 계통(3) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어기(15)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(2)과 계통(3) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1 스위치(30)와 제2 스위치(40)는 발전 시스템(2), 계통(3), 및 배터리 시스템(20)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다.
구체적으로, 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)의 전력을 부하(4)로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 배터리 시스템(20)에 공급하는 경우, 제1 스위치(30)를 on 상태로 한다. 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)의 전력을 계통(3)으로 공급하는 경우 또는 계통(3)의 전력을 부하(4) 및/또는 배터리 시스템(20)에 공급하는 경우에는 제2 스위치(40)를 on 상태로 한다.
한편, 계통(3)에서 정전이 발생한 경우에는, 제2 스위치(40)를 off 상태로 하고 제1 스위치(30)를 on 상태로 한다. 즉, 발전 시스템(2) 및/또는 배터리 시스템(20)으로부터의 전력을 부하(4)에 공급하는 동시에, 부하(4)로 공급되는 전력이 계통(3) 측으로 흐르는 것을 방지한다. 이로 인하여 에너지 저장 시스템(1)이 계속적으로 전력을 공급하는 것을 방지하여 계통(3)의 전력선 등에서 작업하는 인부가 에너지 저장 시스템(1)으로부터의 전력에 의하여 감전되는 등의 사고를 방지할 수 있게 한다.
제1 스위치(30) 및 제2 스위치(40)로는 큰 전류에 견딜 수 있는 릴레이(relay) 등의 스위칭 장치가 사용될 수 있다.
배터리 시스템(20)은 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(4) 또는 계통(3)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리 시스템(20)은 전력을 저장하는 부분과 상기 전력을 저장하는 부분을 제어 및 보호하는 부분을 포함할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 배터리 시스템(20)에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(20)을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 시스템(20)은 복수의 배터리 랙들(210-1~210-l), 시스템 컨트롤러(예컨대, 시스템 BMS(Battery Management System))(200), 및 데이터 통신을 위한 제1 버스 라인(250)을 포함할 수 있다.
복수의 배터리 랙들(210-1~210-l)은 외부(즉, 발전 시스템(2) 및/또는 계통(3))으로부터 공급된 전력을 저장하고, 저장하고 있는 전력을 계통(3) 및/또는 부하(4)로 공급한다. 복수의 배터리 랙들(220-1~210-l)은 랙(220), 랙 컨트롤러(예컨대, 랙 BMS)(230), 랙 보호회로(240)를 각각 포함할 수 있다.
랙(220)은 전력을 저장하는 부분으로 하위 구성인 트레이(222)를 포함할 수 있다. 랙(220)은 랙 컨트롤러(230)에 의하여 충전 및 방전 동작이 제어된다. 각각의 랙(220)들은 요구되는 출력 전압에 따라서 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
랙 컨트롤러(230)는 랙 보호회로(240)를 제어함으로써 랙(220)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 또한 랙 컨트롤러(230)는 랙(220)의 상태, 예를 들어 온도나 전압, 흐르는 전류 등을 모니터링하여 측정된 데이터를 시스템 컨트롤러(200)로 전송한다.
랙 보호회로(240)는 랙 컨트롤러(230)로부터의 제어에 따라서 전력 공급을 차단할 수 있다. 또한 랙 보호회로(240)는 랙(220)의 전압 및 전류 등을 측정하여 그 결과를 랙 컨트롤러(230)로 전송할 수 있다.
제1 버스 라인(250)은 시스템 컨트롤러(200)와 랙 컨트롤러(230)들 사이에 데이터나 명령을 전송하는 경로이다. 시스템 컨트롤러(200)와 랙 컨트롤러(230) 사이의 통신 프로토콜로는 CAN 통신이 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 버스 라인을 사용하여 데이터나 명령을 전송하는 통신 프로토콜이라면 모두 적용 가능할 것이다.
이하, 첫 번째 배터리 랙(210-1)에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(210-1)을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 랙(210-1)은 복수의 배터리 트레이들(221-1~221-m), 랙 컨트롤러(230), 및 데이터 통신을 위한 제2 버스 라인(224)을 포함할 수 있다. 또한 배터리 랙(210-1)은 랙 보호회로(240)를 포함할 수 있으나 여기서는 생략한다.
복수의 배터리 트레이들(221-1~221-m)은 랙의 하위 구성으로서, 전력을 저장하고, 저장하고 있는 전력을 계통(3), 부하(4) 등으로 공급한다. 이러한 배터리 트레이들(221-1~221-m)은 트레이(222), 및 트레이 컨트롤러(예컨대, 트레이 BMS)(223)를 각각 포함할 수 있다.
트레이(222)는 전력을 저장하는 부분으로 그 하위 구성으로 배터리 셀을 포함할 수 있다. 트레이(222)에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압에 따라서 결정될 수 있을 것이다. 이러한 배터리 셀로 충전가능한 다양한 이차 전지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀에 사용되는 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다.
트레이(222)는 트레이 컨트롤러(223)에 의하여 충전 및 방전 동작이 제어된다.
트레이 컨트롤러(223)는 트레이(222)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 또한 트레이 컨트롤러(223)는 트레이(222)의 상태, 예를 들어 온도나 전압, 흐르는 전류 등을 모니터링하여 측정된 데이터를 랙 컨트롤러(230)로 전송한다.
제2 버스 라인(224)은 랙 컨트롤러(230)와 트레이 컨트롤러(223)들 사이에 데이터나 명령을 전송하는 경로이다. 랙 컨트롤러(230)와 트레이 컨트롤러(223) 사이의 통신 프로토콜로는 CAN 통신이 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 버스 라인을 사용하여 데이터나 명령을 전송하는 통신 프로토콜이라면 모두 적용 가능할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예들에서는 시스템 컨트롤러(200)와 랙 컨트롤러(230) 사이의 통신 프로토콜, 및 랙 컨트롤러(230)와 트레이 컨트롤러(223) 사이의 통신 프로토콜이 모두 버스 라인을 사용하는 경우로 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 두 경우 중 적어도 어느 하나의 경우에 버스 라인을 사용하는 통신 프로토콜이 적용되면 될 것이다.
이하, 도 2 및 도 3에서 설명한 구조를 일반화하여 설명하도록 한다.
도 4는 마스터-슬레이브 구조의 통신 시스템(300)을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 통신 시스템(300)은 마스터(310), 복수의 슬레이브들(320-1~320-n), 제3 버스 라인(330)을 포함한다.
마스터(310)는 제3 버스 라인(330)으로 커맨드를 포함하는 프레임 신호(Cs)를 전송한다. 제1~n 슬레이브들(320-1~320-n)은 상기 프레임 신호(Cs)를 수신하고, 프레임 신호(Cs)에 포함된 커맨드에 대응하는 동작을 수행한다. 그리고 각 슬레이브들(320-1~320-n)은 데이터를 포함하는 프레임 신호(D1~Dn)를 제3 버스 라인(330)으로 전송한다. 이때, 제1~n 슬레이브들(320-1~320-n)은 데이터의 충돌을 방지하기 위하여 소정의 시간 간격을 두고 마스터(310)로 프레임 신호(D1~Dm)를 전송할 것이다. 그리고 마스터(310)는 전송된 프레임 신호(D1~Dn)을 수신하여 필요한 처리를 수행한다.
여기서, 마스터(310)는 도 2의 시스템 컨트롤러(200)에 대응되고, 제1~n 슬레이브들(320-1~320-n)은 도 2의 랙 컨트롤러(230)에 대응될 수 있을 것이다. 혹은 마스터(310)는 도 3의 랙 컨트롤러(230)에 대응되고, 제1~n 슬레이브들(320-1~320-n)은 도 3의 트레이 컨트롤러(223)에 대응될 수 있을 것이다.
이하, 이러한 마스터-슬레이브 구조의 통신 시스템(300)에서 데이터를 전송하는 방법에 대하여 살펴보도록 한다.
도 5는 CAN 통신 프로토콜의 프레임 구조를 나타내는 도면이다. CAN은 자동차 산업 분야에 적용하기 위하여 보쉬(BOSCH) 사에서 개발된 통신 프로토콜로서, 최근에는 자동차 분야 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 적용되고 있으며, ISO 11898 규격(Specification)의 속도로 규정된 다중(Multi-Master) 메시지 방식의 직렬(serial) 네트워크 통신 방식이다.
도 5를 참조하면, "SOF(Start of Frame)"로 메시지 프레임의 시작을 표시한다. 이때 "SOF"는 메시지 프레임의 최우선에 위치하며 디폴트로 우성(dominant) bit인 "0" 값을 갖는다.
"Arbitration Field"는 식별자(Identifier)와 원격 전송 요구(RTR:Remote Transmission Request) bit를 갖는다. 이때, RTR bit는 메시지 프레임이 데이터 프레임인지 원격 프레임인지를 나타낸다. 현재 메시지 프레임이 데이터를 전송하는 데이터 프레임인 경우, RTR bit는 "0" 값을 갖는다. 반면에 현재 메시지 프레임이 데이터를 전송을 요청하는 원격 프레임인 경우, RTR bit는 열성(recessive) bit인 "1" 값을 갖는다.
"Control Field"는 6 비트로 이루어진다. 이중 2 bit는 예약되어 있는(reserved) 예비 영역이며, 나머지 4 비트는 데이터 필드의 byte 수를 나타내는 데이터 길이 코드(data length code) 영역이다.
"Data Field(데이터 필드)"는 데이터 프레임에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. "Data Field"의 크기는 0~8 byte이며, 각각의 byte는 8 bit을 포함한다. 이때 데이터는 각 byte에서는 MSB(most significant bit)부터 전송된다.
"CRC(Cyclic Redundancy Code) Field"는 주기적인 중복 확인 코드를 나타낸다. "CRC Field"는 'CRC Sequence'와 "1" 값을 갖는 'CRC Delimiter'로 이루어진다.
"ACK Field"는 2 bits로 구성되며, 'ACK Slot'과 'ACK Delimiter'로 이루어진다. 첫 번째 bit인 'ACK Slot'은 "0" 값을 가지며, 두 번째 bit인 'ACK Delimiter'는 "1" 값을 갖는다. 그러나 'ACK Slot'은 메시지를 성공적으로 수신한 다른 노드로부터 전송된 "1" 값으로 기록될 수도 있다.
"EOF(End of Frame)"는 모두 1의 값을 갖는 7 bit로 구성되어 메시지 프레임이 종료되었음을 나타낸다.
"Interframe Space"는 'Intermission'과 'Bus Idle'을 포함하며, 이전 또는 다음 메시지 프레임과 현재 메시지 프레임을 구분한다.
이하, 마스터(310)와 슬레이브(320-1~320-n) 사이의 통신시 에러 발생을 방지하기 위하여, 전송되는 데이터 프레임 내의 데이터 필드의 구조에 대해서 살펴보도록 한다. 설명의 편의를 위하여 마스터(310)가 하나의 슬레이브(320-1)와 데이터 프레임을 주고받는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
또한 도 6 내지 도 8 및 도 10에서는 CAN 통신의 데이터 필드를 도시하였으나, 본 발명의 실시예들이 버스 라인을 사용하는 다양한 통신 프로토콜에 모두 적용 가능함은 이미 설명하였다. 따라서 데이터 필드는 반드시 8 byte로 구성될 필요는 없으며, 임의의 x 개의 데이터 구간으로 이루어질 수 있을 것이다. 또한 x 개의 데이터 구간 각각은 1 byte로 한정되지 않으며, 다양한 크기를 가질 수 있을 것이다. 따라서 이하 설명에서는 데이터 필드를 구성하는 단위를 '데이터 구간'이라 표현하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송시의 데이터 구조를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 전송하는 데이터 양이 적을 때 마스터(310)와 슬레이브(320-1) 사이에 전송되는 데이터 필드를 나타내고 있다.
마스터(310)는 슬레이브(320-1)로 데이터를 전송할 것을 요구한다. 이를 위하여 마스터(310)는 데이터 필드의 1 개의 데이터 구간에 커맨드(CMD)를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다. 데이터 필드에서 커맨드(CMD)가 포함되는 데이터 구간 이외의 데이터 구간들은 'null' 값을 갖도록 할 수 있다.
슬레이브(320-1)는 마스터(310)로부터 수신한 데이터 프레임으로부터 커맨드(CMD)를 추출하고, 마스터(310)에서 요구한 데이터를 마스터(310)로 전송한다. 이때, 본 실시예의 경우, 슬레이브(320-1)에서 마스터(310)로 전송할 데이터량이 많지 않아서 하나의 데이터 필드에 모든 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 마스터(310)가 전송한 커맨드(CMD)를 삽입하고, 나머지 데이터 구간에는 전송하고자 하는 데이터를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다.
예를 들어, 마스터(310)가 랙 컨트롤러(230)이고 슬레이브(320-1)가 트레이 컨트롤러(223)인 경우를 살펴본다.
랙 컨트롤러(230)는 첫 번째 데이터 구간에 '0x6E'라는 커맨드(CMD)를 삽입하여 트레이 컨트롤러(223)로 데이터 프레임을 전송한다. 예를 들어, 상기 커맨드(CMD)는 배터리 셀의 전압 데이터를 전송하라는 명령일 수 있다.
배터리 셀의 전압 범위가 1 개의 데이터 구간으로 표현 가능한 경우 트레이 컨트롤러(223)는 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 수신한 커맨드(CMD)와 동일한 '0x6E' 값을 삽입하고, 나머지 데이터 구간에 배터리 셀의 전압 값들을 차례로 삽입한다. 만약, 모든 데이터를 삽입한 후에도 남는 데이터 구간이 있는 경우에는 여유분으로 남겨둔다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송시의 데이터 구조를 나타내는 도면이다. 도 7도 전송하는 데이터 양이 적을 때 마스터(310)와 슬레이브(320-1) 사이에 전송되는 데이터 필드를 나타내고 있다.
도 6에서와 마찬가지로, 마스터(310)는 슬레이브(320-1)로 데이터를 전송할 것을 요구한다. 마스터(310)는 데이터 필드의 1 개의 데이터 구간에 커맨드(CMD)를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다. 데이터 필드에서 커맨드(CMD)가 포함되는 데이터 구간 이외의 데이터 구간들은 'null' 값을 갖도록 할 수 있다.
슬레이브(320-1)는 마스터(310)로부터 수신한 데이터 프레임으로부터 커맨드(CMD)를 추출하고, 마스터(310)에서 요구한 데이터를 마스터(310)로 전송한다. 이때, 본 실시예의 경우, 슬레이브(320-1)에서 마스터(310)로 전송할 데이터량이 많지 않아서 하나의 데이터 필드에 모든 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 마스터(310)가 전송한 커맨드(CMD)를 삽입하고, 나머지 데이터 구간에는 전송하고자 하는 데이터를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다.
본 실시예의 경우, 두 개의 데이터 구간을 합하여 하나의 데이터 값을 나타내는 경우이다. 도 6과 마찬가지로, 마스터(310)가 랙 컨트롤러(230)이고 슬레이브(320-1)가 트레이 컨트롤러(223)인 경우를 살펴본다.
랙 컨트롤러(230)는 배터리 셀의 전압 데이터를 전송하라는 명령을 트레이 컨트롤러(223)로 전송한다. 배터리 셀의 전압 범위가 1 개의 데이터 구간으로 표현할 수 없기 때문에 트레이 컨트롤러(223)는 데이터 전송을 위하여는 2 개의 데이터 구간을 사용하여 하나의 배터리 셀의 전압 데이터를 전송하게 된다. 따라서 트레이 컨트롤러(223)는 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 수신한 커맨드(CMD)와 동일한 '0x6E' 값을 삽입한다. 그리고, 나머지 데이터 구간에 하나의 배터리 셀 당 2 개의 데이터 구간을 할당하여 배터리 셀의 전압 값들을 차례로 삽입한다. 즉, 두 번째 및 세 번째 데이터 구간(예컨대, Data1 및 Data2)에는 Cell 1의 전압 값을 삽입하며, 네 번째 및 다섯 번째 데이터 구간(예컨대, Data3 및 Data4)에는 Cell 2의 전압 값을 삽입한다. 모든 데이터를 삽입한 후에도 남는 데이터 구간이 있는 경우에는 여유분으로 남겨둔다.
한편, 본 실시예에서는 먼저 전송되는 데이터 구간에 전압 값의 MSB 값을 삽입하고 나중에 전송되는 데이터 구간에 전압 값의 LSB 값을 삽입하였으나, 이는 예시적인 것으로 그 순서가 바뀌어도 무방할 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송시의 데이터 구조를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 전송하는 데이터 양이 많을 때 마스터(310)와 슬레이브(320-1) 사이에 전송되는 데이터 필드를 나타내고 있다.
마스터(310)는 도 6 및 도 7에서와 마찬가지로 데이터 필드의 1개의 데이터 구간에 커맨드(CMD)를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다.
슬레이브(320-1)는 마스터(310)로부터 수신한 데이터 프레임으로부터 커맨드(CMD)를 추출하고, 마스터(310)에서 요구한 데이터를 마스터(310)로 전송한다. 이때, 본 실시예의 경우, 슬레이브(320-1)에서 마스터(310)로 전송할 데이터량이 많아서 하나의 데이터 필드에 모든 데이터를 전송할 수 없다. 따라서 전송하고자 하는 데이터를 분할하여 복수의 데이터 조각을 생성하고, 각각의 데이터 조각들을 복수의 데이터 프레임을 사용하여 전송한다.
슬레이브(320-1)는 하나의 데이터 프레임에 대하여, 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 마스터(310)가 전송한 커맨드(CMD)를 삽입하고, 두 번째 데이터 구간에 전송되는 데이터들의 순서를 나타내는 카운터(CNT)를 삽입한다. 그리고 나머지 데이터 구간에는 분할된 데이터 조각을 삽입한다. 상기와 같은 방식으로 모든 데이터 조각이 복수의 데이터 프레임에 의하여 전송될 수 있도록 한다.
다시 마스터(310)가 랙 컨트롤러(230)이고 슬레이브(320-1)가 트레이 컨트롤러(223)인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
랙 컨트롤러(230)는 첫 번째 데이터 구간에 '0x6F'라는 커맨드(CMD)를 삽입하여 트레이 컨트롤러(223)로 데이터 프레임을 전송한다. 예를 들어, 상기 커맨드(CMD)는 배터리 셀의 온도 데이터를 전송하라는 명령일 수 있다. 이때, 배터리 셀의 온도는 2 개의 데이터 구간으로 표현된다. 그리고 트레이(222)에는 총 8개의 배터리 셀이 포함되어 있다.
트레이 컨트롤러(223)는 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 수신한 커맨드(CMD)와 동일한 '0x6F' 값을 삽입하고, 두 번째 데이터 구간에는 전송되는 데이터 프레임의 순서를 나타내는 카운터(CNT) 값을 삽입한다. 첫 번째 데이터 프레임이므로 '0x01'를 삽입한다. 그리고 나머지 6 개의 데이터 구간(예컨대, Data2 - Data7)에 Cell 1 내지 Cell 3의 온도 데이터를 순서대로 삽입하여 첫 번째 데이터 프레임(Frame 1)의 데이터 필드를 완성한다. 마찬가지로 두 번째 데이터 프레임(Frame 2) 및 세 번째 데이터 프레임(Frame 3)을 생성한다.
트레이 컨트롤러(223)는 완성된 데이터 프레임들(Frame 1~Frame 3)을 순서대로 랙 컨트롤러(230)로 전송한다. 랙 컨트롤러(230)는 수신한 데이터들을 추출하여 배터리 셀에 관한 데이터를 갱신할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 데이터 프레임의 데이터 필드에 관한 발명으로, 기준 포맷(standard format)인 CAN 2.0 A 및 확장 포맷(extended format)인 CAN 2.0B에 모두 적용 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템(300)의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 먼저 마스터(310)에서 슬레이브(320-1~320-n)로 데이터를 전송할 것을 명령한다(S100). 슬레이브(320-1~320-n)에서는 데이터를 측정한다(S101). 슬레이브(320-1~320-n)는 마스터(310)로부터의 명령을 수신하고 나서 마스터(310)에서 요구하는 데이터를 측정할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 슬레이브(320-1~320-n)는 주기적으로 특정 데이터를 모니터링하고 마스터(310)로부터 명령을 수신하면, 가지고 있던 데이터를 전송할 수도 있을 것이다.
슬레이브(320-1~320-n)는 데이터를 마스터(310)로 전송하기 위하여 전송하고자 하는 데이터량이 기준량보다 큰지 판단한다(S102). 예를 들어, CAN 통신의 경우 전송하고자 하는 데이터량이 7 byte 보다 큰지 판단한다. 이때 1 byte는 커맨드(CMD)에 할당된다.
데이터량이 기준량 이하인 경우 슬레이브(320-1~320-n)는 한 데이터 프레임의 데이터 필드에 측정한 데이터를 삽입하여 마스터(310)로 전송한다(S110). 마스터(310)는 슬레이브(320-1~320-n)로부터 전송된 데이터 프레임을 수신한다(S111).
한편, 데이터량이 기준량보다 큰 경우 슬레이브(320-1~320-n)는 측정된 데이터를 데이터 조각으로 분할한다(S120). 각각의 데이터 조각의 최대 크기는 전체 데이터 필드가 갖는 데이터 구간들 중에서 2 개의 데이터 구간을 제외한 크기가 된다.
슬레이브(320-1~320-n)는 복수의 데이터 프레임을 전송하여 전체 데이터를 마스터(310)로 전송하여야 한다. 슬레이브(320-1~320-n)는 매 데이터 프레임의 데이터 필드에서 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT)에 각각 1 개의 데이터 구간을 할당한다(S121).
슬레이브(320-1~320-n)는 커맨드(CMD)와 카운터(CNT)를 할당하고 남은 데이터 필드의 나머지 데이터 구간에 분할된 데이터 조각들을 삽입하여 마스터로 데이터 프레임을 전송한다(S122). 슬레이브(320-1~320-n)는 모든 데이터 프레임이 전송되었는지를 판단하여(S123), 측정된 모든 데이터가 마스터(310)로 전송되도록 한다.
마스터(310)는 슬레이브(320-1~320-n)로부터 전송된 데이터 프레임을 수신한다(S124). 마스터(310)는 모든 데이터 프레임을 수신하였는지를 판단하여(S125) 슬레이브(320-1~320-n)가 측정한 모든 데이터를 수신하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터(310)의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 마스터(310)는 슬레이브(320-1~320-n)로부터 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신한다(S200). 마스터(310)는 수신한 데이터 프레임에 포함된 데이터가 복수의 데이터 조각들로 분할되어 있는지를 판단한다(S201).
수신한 데이터가 전체 데이터인 경우 수신한 데이터를 해당 커맨드(CMD)에 따라서 처리한다(S202). 예를 들어, 랙 컨트롤러(230)가 트레이 컨트롤러(223)에 배터리 셀의 전압 데이터를 요구한 경우, 랙 컨트롤러(230)는 수신한 데이터를 사용하여 기존에 저장되어 있던 배터리 셀의 전압 데이터를 수신한 새로운 전압 데이터로 갱신한다.
수신한 데이터가 복수의 데이터 조각들로 분할되어 있는 경우, 마스터(310)는 수신한 데이터 프레임에서 데이터 필드를 추출한다(S203). 추출한 데이터 필드에서 마스터(310)는 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT) 값에 따라서 수신한 데이터 조각을 처리한다(S204). 예를 들어, 랙 컨트롤러(230)가 트레이 컨트롤러(223)에 배터리 셀의 온도 데이터를 요구한 경우, 랙 컨트롤러(230)는 수신한 데이터를 사용하여 기존에 저장되어 있던 배터리 셀의 전압 데이터를 수신한 새로운 전압 데이터로 갱신한다. 그러나 버스 라인을 사용하는 통신 프로토콜에서는 데이터 충돌 또는 이와 유사한 오류들이 발생하여 데이터가 분실되는 경우가 있다. 따라서 마스터(310)는 슬레이브(320-1~320-n)가 전송한 복수의 데이터 프레임들 중 특정 데이터 프레임을 수신하지 못할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전송하고자 하는 데이터량이 많은 경우, 슬레이브(320-1~320-n)는 데이터를 분할한 데이터 조각과 함께 전송되는 데이터 조각의 순서를 나타내는 카운터(CNT)를 데이터 필드에 같이 포함시킨다. 따라서 마스터(310)는 수신한 카운터(CNT)에 따라서 수신한 데이터 조각을 처리할 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 랙 컨트롤러(230)가 트레이 컨트롤러(223)로부터 두 번째 프레임(Frame 2)를 수신하지 못하고 세 번째 프레임(Frame 3)을 수신하였다고 가정한다. 세 번째 프레임(Frame 3)의 데이터 필드에는 현재 수신된 데이터 프레임이 세 번째 프레임(Frame 3) 임을 나타내는 카운터(CNT)가 포함되어 있으므로, 함께 수신된 데이터 조각이 전체 데이터 중에서 세 번째 데이터 조각임을 알 수 있다. 따라서 랙 컨트롤러(230)는 기존에 저장되어 있던 배터리 셀 Cell 7~8의 온도 데이터를 수신한 온도 데이터로 갱신할 수 있다.
그리고 마스터(310)는 모든 데이터 프레임을 수신하였는지 판단하고(S205), 아직 수신할 데이터 프레임이 남아있는 경우 S200 단계로 돌아간다. 그러나 모든 데이터 프레임을 수신한 경우에는 동작을 종료한다.
종래에는 마스터(310)가 슬레이브(320-1~320-n)가 전송한 복수의 데이터 프레임들 중 어느 하나를 수신하지 못하거나 수신하는 순서가 바뀌어도 마스터(310)는 이를 인식할 수 없었다. 따라서 마스터(310)는 수신한 데이터를 정확하게 처리할 수가 없었다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 랙 컨트롤러(230)가 두 번째 프레임(Frame 2)을 수신하지 못하고 세 번째 프레임(Frame 3)을 수신한 경우, 종래에는 세 번째 프레임(Frame 3)을 두 번째 프레임(Frame 2)이라고 인식하였다. 따라서 Cell 7~8 에 대한 데이터 조각을 수신하였음에도 불구하고 Cell 4~5의 데이터로 판단하게 된다. 따라서 랙 컨트롤러(230)는 기존에 저장하고 있던 Cell 4~5의 데이터를 Cell 7~8 데이터로 갱신하였다. 그리고 Cell 6~8의 데이터는 갱신되지 않았다.
그러나 본 발명의 실시예들에 의하는 경우, 마스터(310)는 두 번째 프레임(Frame 2)이 분실된 것을 인식할 수 있다. 따라서 두 번째 프레임(Frame 2)을 분실한 채 세 번째 프레임(Frame 3)을 수신하면 이를 인지하여 Cell 4~6의 갱신을 건너뛰고 Cell 7~8의 데이터를 정확하게 갱신할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 실시예들에 의하는 경우, 데이터 전송시 에러 발생을 방지할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송시의 데이터 구조를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 전송하는 데이터 양이 많을 때 마스터(310)와 슬레이브(320-1) 사이에 전송되는 데이터 필드를 나타내고 있다.
마스터(310)는 도 6 내지 도 8에서와 마찬가지로 데이터 필드의 1개의 데이터 구간에 커맨드(CMD)를 삽입하여 데이터 프레임을 전송한다.
슬레이브(320-1)는 마스터(310)로부터 수신한 데이터 프레임으로부터 커맨드(CMD)를 추출하고, 마스터(310)에서 요구한 데이터를 마스터(310)로 전송한다. 이때, 본 실시예의 경우, 슬레이브(320-1)에서 마스터(310)로 전송할 데이터량이 많아서 하나의 데이터 필드에 모든 데이터를 전송할 수 없다. 따라서 전송하고자 하는 데이터를 분할하여 복수의 데이터 조각을 생성하고, 각각의 데이터 조각들을 복수의 데이터 프레임을 사용하여 전송한다.
또한 본 실시예의 경우, 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT)를 합하여 1 개의 데이터 구간을 할당한다. 도 8에 도시되는 본 발명의 실시예의 경우, 매 프레임마다 데이터 필드의 2 개의 데이터 구간을 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT)에 할당하였다. 따라서 실제 전송하고자 하는 데이터를 삽입할 데이터 구간이 많이 줄어든다. 그러나 본 실시예의 경우에는 실제 데이터가 아닌 커맨드(CMD)와 카운터(CNT)에 대하여 총 1 개의 데이터 구간만을 할당함으로 인하여 실제 데이터를 삽입할 영역을 확장할 수 있게 된다.
다만, 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT)를 합하여 1 개의 데이터 구간을 할당하기 위하여는 커맨드(CMD)의 개수 및 데이터량이 일정한 조건을 만족하여야 한다. 왜냐하면, 커맨드(CMD) 개수가 1 개의 데이터 구간으로 표현할 수 있는 개수 이상이라면 카운터(CNT)를 커맨드(CMD)와 같은 데이터 구간에 함께 삽입할 수 없기 때문이다. 따라서 커맨드(CMD) 개수와 카운터(CNT) 개수는 1 개의 데이터 구간에 할당된 bit 수에 따라서 미리 설정된 기준을 만족하여야 할 것이다. 예를 들어, CAN 통신의 경우, 커맨드(CMD) 개수가 64 개 이하이며, 전체 데이터를 전송하는데 필요한 프레임이 4 개 이하인 경우, 본 실시예와 같이 데이터 필드를 구성할 수 있다. 즉, 1 개의 데이터 구간 중 상위 6 bit는 커맨드(CMD) 값을 나타내도록 하고 하위 2 bit는 카운트(CNT) 값을 나타내도록 할 수 있다.
그리고 나머지 데이터 구간에는 분할된 데이터 조각을 삽입한다. 상기와 같은 방식으로 모든 데이터 조각이 복수의 데이터 프레임에 의하여 전송될 수 있도록 한다.
예시를 목적으로, 마스터(310)가 랙 컨트롤러(230)이고 슬레이브(320-1)가 트레이 컨트롤러(223)인 경우를 설명하도록 한다.
랙 컨트롤러(230)는 첫 번째 데이터 구간에 '0x7A'라는 커맨드(CMD)를 삽입하여 트레이 컨트롤러(223)로 데이터 프레임을 전송한다. 예를 들어, 상기 커맨드(CMD)는 배터리 셀의 상태에 관한 데이터, 예를 들어 비정상 전압, 온도 상태에 관한 데이터를 전송하라는 명령일 수 있다.
트레이 컨트롤러(223)는 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 수신한 커맨드(CMD)와 동일한 '0x7A'에 첫 번째 프레임(Frame 1)임을 나타내는 카운터(CNT) 값 '0x01'을 더한 값인 '0x7B'를 삽입한다. 마스터(310)에 해당하는 랙 컨트롤러(230)는 자신이 전송한 커맨드(CMD) 값을 알기 때문에 수신한 데이터 프레임의 첫 번째 데이터 구간의 값으로부터 카운터(CNT) 값을 추출해낼 수 있다.
그리고 두 번째 데이터 구간부터는 배터리 셀의 상태에 관한 데이터를 삽입한다. 도 11을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 트레이 컨트롤러(223)는 배터리 셀의 과전압(over voltage) 상태 플래그(OV Fault), 과전압 배터리 셀의 번호(OV #Cell), 배터리 셀의 저전압(under voltage) 상태 플래그(UV Fault), 저전압 배터리 셀의 번호(UV #Cell)를 데이터 필드에 삽입하여 랙 컨트롤러(230)로 전송한다. 이때, 과전압 배터리 셀의 번호(OV #Cell) 및 저전압 배터리 셀의 번호(UV #Cell)는 각각 2 개의 데이터 구간이 할당된다. 그리고 마지막 데이터 구간은 예비 영역으로 남겨둔다.
첫 번째 데이터 조각에 해당하는 과전압 및 저전압에 관련된 첫 번째 데이터 프레임(Frame 1)을 전송한 다음, 트레이 컨트롤러(223)는 두 번째 데이터 프레임(Frame 2)을 전송하기 위하여 데이터 필드를 구성한다.
첫 번째 데이터 프레임(Frame 1)에서와 마찬가지로, 트레이 컨트롤러(223)는 데이터 필드의 첫 번째 데이터 구간에는 수신한 커맨드(CMD)와 동일한 '0x7A'에 두 번째 프레임(Frame 2)임을 나타내는 카운터(CNT) 값 '0x02'을 더한 값인 '0x7C'를 삽입한다.
그리고 두 번째 데이터 구간부터는 다시 배터리 셀의 상태에 관한 데이터를 삽입한다. 즉, 나머지 데이터 조각인 배터리 셀의 과온도(over temperature) 상태 플래그(OT Fault), 과온도 배터리 셀의 번호(OT #Cell), 배터리 셀의 저온도(under temperature) 상태 플래그(UT Fault), 저온도 배터리 셀의 번호(UT #Cell)를 데이터 필드에 삽입하여 랙 컨트롤러(230)로 전송한다. 이때, 과온도 배터리 셀의 번호(OT #Cell) 및 저온도 배터리 셀의 번호(UT #Cell)는 각각 2 개의 데이터 구간이 할당된다.
랙 컨트롤러(230)는 수신한 데이터들을 추출하여 배터리 셀에 관한 데이터를 갱신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템(300)의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 먼저 마스터(310)에서 슬레이브(320-1~320-n)로 데이터를 전송할 것을 명령한다(S300). 슬레이브(320-1~320-n)에서는 데이터를 측정한다(S301). 슬레이브(320-1~320-n)는 마스터(310)로부터의 명령을 수신하고 나서 마스터(310)에서 요구하는 데이터를 측정할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 슬레이브(320-1~320-n)는 주기적으로 특정 데이터를 모니터링하고 마스터(310)로부터 명령을 수신하면, 가지고 있던 데이터를 전송할 수도 있을 것이다.
슬레이브(320-1~320-n)는 데이터를 마스터(310)로 전송하기 위하여 전송하고자 하는 데이터량이 기준량보다 큰지 판단한다(S302). 예를 들어, CAN 통신의 경우 전송하고자 하는 데이터량이 7 byte 보다 큰지 판단한다. 이때 1 byte는 커맨드(CMD)에 할당된다.
데이터량이 기준량 이하인 경우 슬레이브(320-1~320-n)는 한 데이터 프레임의 데이터 필드에 측정한 데이터를 삽입하여 마스터(310)로 전송한다(S310). 마스터(310)는 슬레이브(320-1~320-n)로부터 전송된 데이터 프레임을 수신한다(S311).
한편, 데이터량이 기준량보다 큰 경우 슬레이브(320-1~320-n)는 측정된 데이터를 데이터 조각으로 분할한다(S320). 그리고 커맨드(CMD)의 개수가 기준 개수보다 많은지 판단한다(S321). 이때, 커맨드(CMD)의 개수뿐만 아니라 필요한 데이터 프레임의 개수도 함께 판단할 수 있다. 구체적인 내용은 도 11에서 설명하였으므로 생략하도록 한다.
커맨드(CMD) 개수가 기준 개수보다 많은 경우에는 도 9의 S121 단계 내지 S125 단계와 동일한 동작을 수행한다(S323 내지 S327). 즉, 1 개의 데이터 구간에 커맨드(CMD) 값과 카운터(CNT) 값을 모두 삽입할 수 없는 경우, 커맨드(CMD)와 카운터(CNT) 각각에 대하여 1 개의 데이터 구간을 할당한다(S323).
반면에, 커맨드(CMD) 개수가 기준 개수 이하인 경우, 슬레이브(320-1~320-n)는 매 데이터 프레임의 데이터 필드에서 커맨드(CMD) 및 카운터(CNT)를 합하여 1 개의 데이터 구간을 할당한다(S322).
그리고 슬레이브(320-1~320-n)는 커맨드(CMD)와 카운터(CNT)에 할당하고 남은 데이터 필드의 나머지 데이터 구간에 분할된 데이터 조각들을 삽입하여 마스터로 데이터 프레임을 전송하며, 모든 데이터 프레임이 전송되도록 한다(S324 내지 S327).
상기와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 마스터-슬레이브 구조의 통신 시스템(300) 혹은 배터리 시스템(20)은 버스 라인을 사용하여 데이터를 전송할 때 데이터 분실에 따른 에러 발생을 방지할 수 있게 된다. 또한 대규모의 배터리 시스템(20)을 사용하는 에너지 저장 시스템(1)에서도, 트레이 컨트롤러(223)로부터 랙 컨트롤러(230)로 데이터를 전송할 때나 랙 컨트롤러(230)로부터 시스템 컨트롤러(200)로 데이터를 전송할 때 데이터 분실에 따른 에러 발생을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (23)

  1. 발전 시스템, 계통 또는 부하 중 적어도 하나에 연결되도록 구성되는 에너지 저장 시스템으로서,
    배터리 시스템을 포함하고,
    상기 배터리 시스템은,
    시스템 버스;
    상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제1 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 시스템 컨트롤러; 및
    상기 시스템 버스에 연결되고, 상기 시스템 버스에 하나 이상의 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 하나 이상의 배터리 랙들을 포함하고,
    상기 제1 시스템 프레임들 각각은 커맨드을 포함하며,
    상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 적어도 하나는,
    전력을 저장하기 위한 랙; 및
    랙 데이터를 수신하고, 상기 시스템 버스에 상기 랙 데이터를 포함하는 상기 제2 시스템 프레임들을 전송하도록 구성되는 랙 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제2 시스템 프레임들 각각은 상기 커맨드 및 상기 랙 데이터의 적어도 일부를 포함하며,
    상기 제2 시스템 프레임들 중 적어도 하나는 제2 시스템 프레임 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 랙 데이터의 데이터량이 시스템 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 랙 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 제2 시스템 프레임들에 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤러는 상기 시스템 버스에서 마스터로 동작하도록 구성되고, 상기 랙 컨트롤러는 상기 시스템 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤러는 상기 시스템 버스에 상기 제1 시스템 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 랙 데이터의 전송을 명령하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 시스템 버스에 상기 제2 시스템 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 시스템 컨트롤러에게 상기 랙 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤러와 상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 상기 적어도 하나의 상기 랙 컨트롤러 사이의 통신 프로토콜은 CAN(controller area network) 프로토콜인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 랙들 중 상기 적어도 하나는,
    랙 버스; 및
    상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 트레이들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 적어도 하나는 상기 랙 버스를 통해 상기 랙 컨트롤러에 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 상기 적어도 하나는,
    상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함하는 트레이; 및
    상기 트레이의 충전 및 방전 동작을 제어하고, 상기 하나 이상의 배터리 셀들의 측정된 온도, 측정된 전압, 또는 측정된 전류 중 적어도 하나를 포함하는 트레이 데이터를 상기 랙 컨트롤러로 전송하도록 구성되는 트레이 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 마스터로 동작하도록 구성되고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 하나 이상의 제1 랙 프레임들을 전송하도록 구성되고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 하나 이상의 제2 랙 프레임들을 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 제1 랙 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 트레이 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터의 전송을 명령하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 제2 랙 프레임들 중 적어도 하나를 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터를 전송하도록 구성되고,
    상기 제2 랙 프레임들 각각은 상기 커맨드 및 상기 트레이 데이터의 적어도 일부를 포함하고,
    상기 제2 랙 프레임들 중 적어도 하나는 제2 랙 프레임 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 트레이 데이터의 데이터량이 랙 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 트레이 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 제2 랙 프레임들에 포함되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러와 상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 상기 적어도 하나의 상기 트레이 컨트롤러 사이의 통신 프로토콜은 CAN(controller area network) 프로토콜인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  15. 전력을 저장하기 위한 랙;
    랙 버스; 및
    상기 랙 버스에 연결되고 상기 랙 버스에 하나 이상의 커맨드 프레임들을 전송하도록 구성되는 랙 컨트롤러를 포함하고,
    상기 커맨드 프레임들 각각은 커맨드를 포함하며,
    상기 랙은 상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 트레이들을 포함하며,
    상기 하나 이상의 배터리 트레이들 중 적어도 하나는,
    상기 전력을 저장하기 위한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함하는 트레이; 및
    상기 랙 버스에 연결되고 상기 하나 이상의 배터리 셀들의 측정된 온도, 측정된 전압 또는 측정된 전류 중 적어도 하나를 포함하는 트레이 데이터를 포함하는 하나 이상의 데이터 프레임들을 상기 랙 컨트롤러로 전송하도록 구성되는 트레이 컨트롤러를 포함하며,
    상기 데이터 프레임들 중 적어도 하나는 데이터 프레임 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 트레이 데이터의 데이터량이 랙 프레임 기준량보다 큰 경우, 상기 트레이 데이터는 분할되어 둘 이상의 상기 데이터 프레임들에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 마스터로 동작하도록 구성되고, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에서 슬레이브로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 커맨드를 포함하는 상기 커맨드 프레임들을 전송함으로써 상기 트레이 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터의 전송을 명령하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 트레이 컨트롤러는 상기 랙 버스에 상기 커맨드 및 상기 트레이 데이터를 포함하는 상기 데이터 프레임들을 전송함으로써 상기 랙 컨트롤러에게 상기 트레이 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  20. 에너지 저장 시스템을 위한 통신 시스템으로서,
    상기 통신 시스템은 마스터-슬레이브 구조를 갖고,
    시스템 버스;
    커맨드를 포함하는 커맨드 프레임을 상기 시스템 버스에 전송하고, 상기 커맨드 및 에너지 저장 시스템 데이터를 포함하는 데이터 프레임들에 대응하는 처리를 수행하도록 구성되는 마스터; 및
    상기 시스템 버스로부터 상기 커맨드 프레임을 수신하고, 상기 커맨드 프레임 내의 상기 커맨드에 대응하는 동작을 수행하고, 상기 시스템 버스에 상기 데이터 프레임들을 전송하도록 구성되는 복수의 슬레이브들을 포함하며,
    상기 데이터 프레임들 중 적어도 하나는 데이터 프레임 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템 데이터의 데이터량이 기준량보다 큰 경우, 상기 에너지 저장 시스템 데이터는 데이터 조각들로 분할되어 각각 둘 이상의 상기 데이터 프레임들에 포함되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 데이터 프레임들 각각의 복수의 데이터 구간들을 포함하고,
    이용 가능한 커맨드들의 개수가 기준 개수보다 크지 않은 경우 상기 커맨드 및 상기 데이터 프레임 카운터는 상기 데이터 구간들 중 동일한 데이터 구간에 포함되고,
    상기 이용 가능한 커맨드들의 개수가 상기 기준 개수보다 큰 경우 상기 커맨드 및 상기 데이터 프레임 카운터는 상기 데이터 구간들 중 상이한 데이터 구간들에 포함되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  23. 제20 항에 있어서,
    상기 마스터는 상기 데이터 프레임 카운터를 기초로 상기 데이터 프레임들을 구분하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
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