KR20140060870A - 에너지 저장 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
일례로, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈; 및 다수의 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀을 일정 전압으로 각각 방전시켜 상기 배터리 셀의 제 2 셀 밸런싱을 수행하는 외부 밸런싱 모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템을 개시한다.
일례로, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈; 및 다수의 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀을 일정 전압으로 각각 방전시켜 상기 배터리 셀의 제 2 셀 밸런싱을 수행하는 외부 밸런싱 모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은, 태양광 발전 시스템과 전력 저장 시스템을 융화시킨 개념으로, 태양 전지 및 계통의 잉여 전력을 저장하고, 저장된 전력을 부하에 공급할 수 있으며, 정전 등의 경우에도 부하에 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템에서 전력 저장 시스템은, 크게 다수의 배터리 셀을 구비한 배터리 모듈과, 배터리 모듈의 충/방전 제어 및 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행하는 배터리 관리 모듈로 구성될 수 있다.
일반적으로, 노트북이나 전동공구 등에 사용되는 배터리 팩에서의 셀 밸런싱 동작은 낮은 밸런싱 전류(혹은 방전 전류)으로 수행된다. 이러한 배터리 팩은 원형의 소형 셀을 이용하기 때문에, 배터리 팩의 용량은 1Ah 내지 3Ah 수준으로 매우 낮으며, 셀 밸런싱 방법은 수십 mA 수준의 전류를 저항으로 흘려 보내는 패시브 셀 밸런싱(passive cell balancing) 방식을 이용한다.
그러나, 상기 에너지 저장 시스템에 적용되는 배터리 셀의 용량은 50Ah 내지 60Ah 수준이기 때문에, 일반적인 소형 배터리 팩의 셀 밸런싱 전류 수준을 적용하여 효율적인 셀 밸런싱을 수행하기 어렵다.
본 발명은, 보다 효율적인 셀 밸런싱을 수행할 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈; 및 다수의 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀을 일정 전압으로 각각 방전시켜 상기 배터리 셀의 제 2 셀 밸런싱을 수행하는 외부 밸런싱 모듈을 포함한다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 셀의 전극단자들에 설치되며, 상기 배터리 셀을 외부장치와 연결시키기 위한 제 1 커넥터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 모듈은, 상기 배터리 셀과 각각 연결되는 상기 제 1 와이어; 상기 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 병렬 연결된 다수의 내부 밸런싱 소자부; 상기 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하고, 상기 내부 밸런싱 소자부를 각각 제어하여 상기 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보에 기초한 제어신호를 외부장치로 전송하기 위한 제 1 데이터 포트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부 밸런싱 소자부는, 상기 제 1 와이어 사이에서 직렬 연결된 내부 밸런싱 저항 및 내부 밸런싱 스위치를 각각 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 모듈은, 상기 배터리 셀 중 가장 낮은 전압의 배터리 셀을 기준으로, 상기 가장 낮은 전압의 배터리 셀보다 높은 전압의 배터리 셀들을 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 배터리 셀과 각각 연결되는 상기 제 2 와이어; 상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 다수의 외부 밸런싱 소자부; 및 상기 배터리 관리 모듈로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보에 기초한 제어신호를 전송 받기 위한 제 2 데이터 포트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 와이어에 설치되며, 상기 외부 밸런싱 소자부를 상기 배터리 셀과 각각 연결시키기 위한 제 2 커넥터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 소자부는, 상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 외부 밸런싱 저항 및 외부 밸런싱 스위치를 각각 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 저항은 시멘트 저항(cement resistor)일 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 제어신호에 따라, 상기 배터리 셀의 전압을 일정 전압으로 강제 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 제 2 와이어는 상기 제 1 와이어보다 직경이 크게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 2 와이어는 상기 제 1 와이어보다 허용전류가 높을 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 모듈은 상기 배터리 셀을 상기 배터리 관리 모듈보다 높은 전류로 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 관리 모듈과 분리/결합이 가능하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 및 다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템의 셀 밸런싱 시스템으로, 다수의 제 2 와이어; 상기 제 2 와이어에 설치되며, 상기 제 2 와이어를 상기 배터리 셀과 각각 연결시키기 위한 커넥터; 상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 다수의 밸런싱 소자부; 및 상기 배터리 관리 모듈로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보에 기초한 제어신호를 전송 받기 위한 데이터 포트를 포함하고, 상기 커넥터 및 상기 데이터 포트를 통해 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 관리 모듈과 분리/결합이 가능하게 설치되며, 상기 제어신호에 따라, 상기 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀의 전압을 일정 전압으로 방전시켜 제 2 셀 밸런싱을 수행한다.
본 발명에 따르면, 보다 효율적인 셀 밸런싱을 수행할 수 있는 에너지 저장 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 외부 밸런싱 모듈이 배터리 모듈 및 배터리 관리 모듈과 결합된 상태를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 외부 밸런싱 모듈이 배터리 모듈 및 배터리 관리 모듈과 결합된 상태를 나타낸 회로도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1000)의 구성을 나타낸 대략적으로 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1000)의 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(1000)은, 배터리 모듈(100), 배터리 관리 모듈(200), 및 외부 밸런싱 모듈(300)을 포함한다.
배터리 모듈(100)은 배터리 전력을 공급할 수 있다. 배터리 모듈(100)은, 충/방전이 가능한 이차 전지일수 있으며, 대용량 전력을 구현하도록 다수의 소용량 전지 셀로 구성되거나, 하나의 대용량 전지 셀로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 배터리 모듈(100)은 다수의 배터리 셀(B1~B8)을 포함할 수 있다. 다수의 배터리 셀(B1~B8)은 상호 직렬 연결되어 하나의 배터리 모듈(100)으로 구성될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)은 자신을 기본 단위로 하여 상호 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈(100)로 구성될 수도 있다. 이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 직렬 연결된 8개의 배터리 셀(B1~B8)을 포함하는 하나의 배터리 모듈(100)을 예로 하여 설명하도록 한다.
배터리 관리 모듈(200)은 다수의 제 1 와이어(SL)을 통해 배터리 셀(B1~B8)의 양단자, 즉 제 1 단자(+) 및 제 2 단자(-)에 각각 연결되며, 배터리 셀(B1~B8)의 안정성 확보를 위해, 배터리 셀(B1~B8) 각각의 상태를 유지 및 관리하는 역할을 한다. 구체적으로, 배터리 관리 모듈(200)은, 제 1 와이어(SL)를 통해 배터리 셀(B1~B8)의 전압을 모니터링하고, 배터리 셀(B1~B8)의 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 즉, 배터리 관리 모듈(200)은, 다수의 배터리 셀(B1~B8)의 전압을 각각 검출하고, 다수의 배터리 셀(B1~B8) 중 가장 낮은 셀 전압을 기준으로 상기 가장 낮은 셀 전압보다 높은 다른 셀 전압에 대한 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.
예를 들어, 두 번째 배터리 셀(B2)의 전압이 최소 셀 전압으로 검출되고, 두 번째 배터리 셀(B2)보다 약 20mV 이상의 전압을 가진 셀에 대해서만 밸런싱을 수행하고, 이후, 셀간의 전압 차이가 10mV 이하일 경우 밸런싱 동작을 종료하게 된다.
배터리 관리 모듈(200)은, 상기와 같이 자체적으로 다수의 배터리 셀(B1~B8)에 대한 밸런싱 동작을 수행하기 위해, 다수의 제 1 와이어(L1), 다수의 밸런싱 소자부(210, 이하 내부 밸런싱 소자부라고 함), 및 제어부(220)를 포함할 수 있다.
다수의 제 1 와이어(SL)는 상술한 바와 같이, 배터리 셀(B1~B8)의 양단자, 즉 제 1 단자(+) 및 제 2 단자(-)에 각각 연결되며, 배터리 셀(B1~B8) 전압의 검출 및 셀 밸런싱을 위해 사용될 수 있다.
내부 밸런싱 소자부(210)는 제 1 와이어(SL)를 통하여 다수의 배터리 셀(B1~B8)과 각각 병렬 연결된 다수의 서브 내부 밸런싱 소자부(R2, S2)로 구성될 수 있다. 상기 서브 내부 밸런싱 소자부(R2, S2) 각각은, 상호 직렬 연결된 내부 밸런싱 저항(R2) 및 내부 밸런싱 스위치(S2)를 포함할 수 있다.
제어부(220)는 다수의 제 1 와이어(SL)를 통해 배터리 셀(B1~B8)과 각각 연결되어, 배터리 셀(B1~B8)의 전압을 검출하는 역할을 한다. 그리고, 제어부(220)는, 다수의 배터리 셀(B1~B8) 중 가장 낮은 셀 전압을 기준으로, 상기 가장 낮은 셀 전압보다 높은 다른 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(220)는, 다수의 배터리 셀(B1~B8) 가운데 두 번째 배터리 셀(B2)의 전압이 가장 낮은 것으로 판단하면, 나머지 배터리 셀(B1, B3~B8) 가운데 두 번째 배터리 셀(B2)과의 전압 차가 일정 범위 이상으로 큰 셀을 대상으로 밸런싱을 수행할 수 있다. 만약, 세 번째 배터리 셀(B3)에 대한 밸런싱 동작을 수행해야 하는 경우, 제어부(220)는 세 번째 배터리 셀(B3)과 병렬 연결된 세 번째 내부 밸런싱 스위치(S2)를 턴온시킬 수 있다. 이때, 세 번째 배터리 셀(B3)로부터 출력되는 전류는 세 번째 내부 밸런싱 저항(R3)을 통해 소모될 수 있다. 이때, 제어부(220)는, 두 셀(B2, B3) 간의 전압 차가 일정 범위 이하가 때까지 세 번째 내부 밸런싱 스위치(S2)의 턴온을 유지하며, 두 셀(B2, B3)간의 전압 차가 일정 범위 이하가 되면, 세 번째 내부 밸런싱 스위치(S2)를 턴오프시킴으로써 셀 밸런싱 동작을 종료할 수 있다.
이와 같이, 제 1 와이어(SL)는 셀 밸런싱 동작 수행을 위해 이용될 뿐만 아니라, 배터리 셀(B1~B8)의 전압 검출을 위해 공용되기 때문에, 셀 밸런싱 동작 시 제 1 와이어(SL)를 통해 흐를 수 있는 전류의 크기가 수십 mA 수준으로 매우 작은 편이다. 이에 따라, 제어부(220)가 제 1 와이어(SL)를 이용하여 셀 밸런싱 동작을 완료하기까지는 상당한 시간이 소요될 수 있다.
이하, 에너지 저장 시스템(1000)의 운영에 보다 적합한 셀 밸런싱 구성에 대하여 상세히 설명한다. 좀 더 구체적으로, 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 분리/결합 가능하게 설치되는 외부 밸런싱 모듈(300)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 밸런싱 모듈(300)은, 다수의 제 2 와이어(BL), 외부 밸런싱 소자부(320) 및 제 2 데이터 포트(330)를 포함할 수 있다.
다수의 제 2 와이어(BL)는 다수의 제 1 와이어(SL)와 수적으로 대응되도록 구성될 수 있다. 제 2 와이어(BL)는, 다수의 배터리 셀(B1~B8)을 단 시간에 셀 밸런싱을 수행하기 위한 대전류 경로(high current path)로 이용되는 것으로, 허용 전류가 비교적 높은 전선을 선택하여 사용하는 것이 적절하다. 예를 들어, 제 1 와이어(SL)로 AWG22(최대허용전류: 3A)를 선택하여 사용할 경우, 제 2 와이어(BL)로는 AWG18(허용전류: 7~16A)를 선택하여 사용할 수 있다. 보통 허용전류가 클수록 전선의 직경이 크게 이루어질 수 있다.
다수의 제 2 와이어(BL)에는 외부 밸런싱 소자(320)와 다수의 배터리 셀(B1~B8) 사이를 연결하기 위한 제 2 커넥터(310)가 설치될 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100)의 각 전극단자에는 제 1 커넥터(110)가 추가로 설치되어 있다. 제 1 커넥터(110)는 외부 밸런싱 모듈(300)을 이용한 셀 밸런싱 동작 수행 시 제 2 커넥터(310)와 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 커넥터(110, 310)가 서로 연결되는 경우, 다수의 제 2 와이어(BL)가 다수의 배터리 셀(B1~B8)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
외부 밸런싱 소자부(320)는, 다수의 제 2 와이어(SL)를 통해 다수의 배터리 셀(B1~B8)과 각각 병렬 연결된 다수의 서브 외부 밸런싱 소자부(R3, S3)로 구성될 수 있다. 상기 서브 외부 밸런싱 소자부(R3, S3) 각각은, 상호 직렬 연결된 외부 밸런싱 저항(R3) 및 외부 밸런싱 스위치(S3)를 포함할 수 있다. 외부 밸런싱 저항(R3)에는 대전류가 흐르게 되므로, 발열 특성이 우수한 시멘트 저항(cement resistor)을 적용하는 것이 적절하다. 또한, 외부 밸런싱 스위치(S3)도 높은 전류를 흘려 보낼 수 있는 특성을 갖는 소자를 적용하는 것이 바람직하다.
제 2 데이터 포트(330)는 제어부(220)로부터 검출되는 다수의 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보를 전송 받을 수 있다. 이때, 제어부(220)에는 다수의 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보를 전송하기 위해 제 1 데이터 포트(230)가 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)가 서로 연결되는 경우, 외부 밸런싱 모듈(300)은 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보를 전송 받을 수 있게 된다. 여기서, 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보는, 검출되는 배터리 셀(B1~B8)의 전압에 기초한 외부 밸런싱 스위치(S3)의 제어신호일 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편, 제 1 데이터 포트(230)와 제 2 데이터 포트(330)는 제 1 데이터 와이어(DL1)와 제 2 데이터 와이어(DL2)를 통해 각각 해당 구성으로 데이터를 전달할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 외부 밸런싱 모듈(300)의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 외부 밸런싱 모듈(300)이 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 결합된 상태를 나타낸 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따른 외부 밸런싱 모듈(300)은, 에너지 저장 시스템(1000)의 정기 유지보수( 6~12 개월 주기) 시 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 결합되어 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(1000)의 통상의 운영 시 외부 밸런싱 모듈(300)은 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 분리될 수 있다. 이러한 경우, 셀 밸런싱 동작은 배터리 관리 모듈(200)을 통해 수행될 수 있으나, 필요에 따라 생략될 수도 있다. 외부 밸런싱 모듈(300)은, 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 제 1 및 제 2 커넥터(110, 310)와 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)을 통해 분리/결합할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 외부 밸런싱 모듈(300)이 배터리 모듈(100) 및 배터리 관리 모듈(200)과 결합될 경우, 제어부(220)는 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)를 통해 외부 밸런싱 모듈(300)로 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보를 전송하고, 외부 밸런싱 모듈(300)은 전송 받은 정보를 외부 밸런싱 스위치(S3)의 제어단자로 인가할 수 있다. 여기서 배터리 셀(B1~B8)에 대한 전압 정보는 배터리 셀(B1~B8)의 전압에 기초한 외부 밸런싱 스위치(S3)의 제어신호일 수 있다.
예를 들면, 제 1 및 제 2 커넥터(110, 310)가 결합되고, 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)가 결합되면, 제어부(220)는 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)를 통해 외부 밸런싱 스위치(S3)를 모두 턴온시키는 제어신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 모든 외부 밸런싱 스위치(S3)는 턴온되고, 방전전류(수 내지 수십 암페어 단위)는 다수의 배터리 셀(B1~B8)로부터 제 1 및 제 2 커넥터(110, 310)와 다수의 제 2 와이어(BL)를 통하여 흐르게 된다. 또한, 상기 방전전류는 해당 외부 밸런싱 저항(R3)을 통해 소모됨으로써 배터리 모듈(100)의 셀 밸런싱 동작이 수행될 수 있다.
외부 밸런싱 모듈(300)은, 배터리 관리 모듈(100)의 셀 밸런싱 동작과 같이 특정 셀에 대하여 방전 동작을 수행하는 것이 아니라, 모드 셀을 대상으로 하여 목표 전압(혹은 목표 전압 범위)에 이를 때까지 강제 방전을 수행한다. 이때, 다수의 배터리 셀(B1~B8)은 목표 전압(혹은 일정 전압 범위)에 이를 때까지 방전될 수 있다. 제어부(220)는, 다수의 배터리 셀(B1~B8)의 전압을 지속적으로 모니터링하고, 임의의 셀에 상기 목표 전압(혹은 목표 전압 범위)값이 검출되면, 해당 외부 밸런싱 스위치(S3)을 오프시키기 위한 제어신호를 출력하여, 해당 셀의 방전을 종료한다. 이와 같은 방식으로 모든 배터리 셀(B1~B8)에 대하여 상기 목표 전압(혹은 목표 전압 범위)이 검출될 때까지 셀 밸런싱을 수행하게 된다.
이후, 모든 배터리 셀(B1~B8)의 전압이 일치하게 되면, 제어부(220)는 외부 밸런싱 스위치(S3)을 모두 오프시켜 외부 밸런싱 모듈(300)을 통한 셀 밸런싱 동작을 종료시킨다.
한편, 셀 밸런싱이 종료되지 않은 상태에서 제 1 및 제 2 커넥터(110, 310)와 제 1 및 제 2 데이터 포트(230, 330)를 각각 분리하게 되면, 셀 밸런싱 동작은 강제 종료될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제 2 와이어(BL)의 허용전류는 제 1 와이어(SL)보다 높기 때문에(혹은 직경이 크기 때문에), 제 2 와이어(BL)는 제 1 와이어(SL)보다 대전류(high current)가 연속적으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 외부 밸런싱 모듈(300)은 단 시간 내에 대용량의 배터리 모듈(100)의 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
1000: 에너지 저장 시스템
100: 배터리 모듈
110: 제 1 커넥터
200: 배터리 관리 모듈
210: 내부 밸런싱 소자부
220: 제어부
230: 제 1 데이터 포트
300: 외부 밸런싱 모듈
310: 제 2 커넥터
320: 외부 밸런싱 소자부
330: 제 2 데이터 포트
SL: 제 1 와이어
BL: 제 2 와이어
R2: 내부 밸런싱 저항
S2: 내부 밸런싱 스위치
R3: 외부 밸런싱 저항
S3: 외부 밸런싱 스위치
100: 배터리 모듈
110: 제 1 커넥터
200: 배터리 관리 모듈
210: 내부 밸런싱 소자부
220: 제어부
230: 제 1 데이터 포트
300: 외부 밸런싱 모듈
310: 제 2 커넥터
320: 외부 밸런싱 소자부
330: 제 2 데이터 포트
SL: 제 1 와이어
BL: 제 2 와이어
R2: 내부 밸런싱 저항
S2: 내부 밸런싱 스위치
R3: 외부 밸런싱 저항
S3: 외부 밸런싱 스위치
Claims (15)
- 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈;
다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈; 및
다수의 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀을 일정 전압으로 각각 방전시켜 상기 배터리 셀의 제 2 셀 밸런싱을 수행하는 외부 밸런싱 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 모듈은, 상기 배터리 셀의 전극단자들에 설치되며, 상기 배터리 셀을 외부장치와 연결시키기 위한 제 1 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 관리 모듈은,
상기 배터리 셀과 각각 연결되는 상기 제 1 와이어;
상기 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 병렬 연결된 다수의 내부 밸런싱 소자부;
상기 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하고, 상기 내부 밸런싱 소자부를 각각 제어하여 상기 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보에 기초한 제어신호를 외부장치로 전송하기 위한 제 1 데이터 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 내부 밸런싱 소자부는, 상기 제 1 와이어 사이에서 직렬 연결된 내부 밸런싱 저항 및 내부 밸런싱 스위치를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 관리 모듈은, 상기 배터리 셀 중 가장 낮은 전압의 배터리 셀을 기준으로, 상기 가장 낮은 전압의 배터리 셀보다 높은 전압의 배터리 셀들을 방전시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 모듈은,
상기 배터리 셀과 각각 연결되는 상기 제 2 와이어;
상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 다수의 외부 밸런싱 소자부; 및
상기 배터리 관리 모듈로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보에 기초한 제어신호를 전송 받기 위한 제 2 데이터 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 와이어에 설치되며, 상기 외부 밸런싱 소자부를 상기 배터리 셀과 각각 연결시키기 위한 제 2 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 소자부는, 상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 외부 밸런싱 저항 및 외부 밸런싱 스위치를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 저항은 시멘트 저항(cement resistor)인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 제어신호에 따라, 상기 배터리 셀의 전압을 일정 전압으로 강제 방전시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 와이어는 상기 제 1 와이어보다 직경이 크게 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 와이어는 상기 제 1 와이어보다 허용전류가 높은 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 배터리 셀을 상기 배터리 관리 모듈보다 높은 전류로 방전시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 밸런싱 모듈은, 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 관리 모듈과 분리/결합이 가능하게 이루어진 것을 특징으로 에너지 저장 시스템. - 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 및 다수의 제 1 와이어를 통해 상기 배터리 셀과 각각 연결되고, 상기 배터리 셀의 전압을 각각 검출하여 상기 배터리 셀의 제 1 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템의 셀 밸런싱 시스템으로,
다수의 제 2 와이어;
상기 제 2 와이어에 설치되며, 상기 제 2 와이어를 상기 배터리 셀과 각각 연결시키기 위한 커넥터;
상기 제 2 와이어 사이에서 직렬 연결된 다수의 밸런싱 소자부; 및
상기 배터리 관리 모듈로부터 상기 배터리 셀의 전압 정보를 전송 받기 위한 데이터 포트를 포함하고,
상기 커넥터 및 상기 데이터 포트를 통해 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 관리 모듈과 분리/결합이 가능하게 설치되며,
상기 배터리 전압 정보에 기초하여, 상기 제 2 와이어를 통해 상기 배터리 셀의 전압을 일정 전압으로 방전시켜 제 2 셀 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 시스템.
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