KR20160029210A - 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태의 인터페이스 수단을 구비하여 서로 다른 규약이 적용된 ESS를 구성하는 이기종 전원유닛을 포함하는 장치(이하 "연결대상장치"라 함)들과 연결되어, 연결대상장치의 종류에 상관없이 적응적으로 전원유닛에 의한 에너지 저장 및 공급을 제어하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for adaptively controling power of heterogeneous power unit in Energy Storage System}
본 발명은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System: ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태의 인터페이스 수단을 구비하여 서로 다른 규약이 적용된 ESS를 구성하는 이기종 전원유닛을 포함하는 장치(이하 "연결대상장치"라 함)들과 연결되어, 연결대상장치의 종류에 상관없이 적응적으로 전원유닛에 의한 에너지 저장 및 공급을 제어하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 분산전원 형태의 신재생에너지 공급이 가능해지고 있으며, 전기 에너지를 저장할 수 있는 에너지저장장치(Energy Storage System: ESS)에 대한 관심이 높아지고 있다.
통상, ESS는 경부하 시(야간)의 유휴전력을 저장하여, 과부하 시(주간) 사용하여 부하 평준화(Load Leveling)를 통한 전력 운영 최적화에 기여하고, 태양광, 및 풍력 등 외부 환경에 따라 출력 변동성이 심한 신재생 에너지원의 전력품질보상(Power Quality Compensator)을 제공하여 안정화된 계통 상태를 유지시키는 역할을 한다.
또한, ESS는 주파수 조정, 무효전력수급, 자체 기동발전 등의 전력 계통의 신뢰도와 안정성 유지를 위한 계통운영보조 서비스(Ancillary Service)를 제공할 수 있는 시스템이다. 정부는 전력 공급의 안정화, 신재생에너지의 확산 등의 부가가치를 창출하는 녹색 분야의 신산업기술로 판단하여 시장을 전점하기 위한 R&D 전략과 국내 실증 및 보급을 위한 산업화 전력을 동시에 추진하고 있다.
이러한 ESS의 장점 및 정부의 지원으로 인해 다수의 개발사들이 적극적으로 ESS의 상용화를 위해 적극적으로 개발에 참여하고 있다.
통상 이러한 ESS는 다수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리, 배터리의 열화 예측, 수명계산, 충ㅇ방전 상태 관리 및 제어를 위한 배터리관리시스템(Battery Management System: BMS)을 구비하는 배터리 모듈을 포함한다. ESS는 상술한 배터리 및 BMS를 포함하는 배터리 모듈 이외에도 다수의 연결대상장치들과 연결된다. 상기 연결대상장치로는 신재생에너지에서 생산된 전력의 주파수와 전압을 계통 및 부하 특성에 맞추어 변환하고 관리하기 위한 전력변환장치(Power, Conditioning System: PCS), 신재생 에너지 생산부로부터 생성되는 신재생 에너지를 측정하는 스마트 미터(Smart Meter), ESS를 제어하기 위한 에너지 관리시스템(Energy Management System: EMS) 등을 포함하고, 상기 EMS 대신 전력관리 시스템(Power Management System: PMS)을 포함할 수도 있을 것이다.
상술한 연결대상장치들은 개발사에 따라 다양한 형태의 인터페이스 수단을 구비하고 인터페이스 수단을 통해 상호 연결되어 다양한 통신 프로토콜에 따라 측정된 신호 및 정보들을 송수신하고, 상호 정의된 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보들을 처리한다.
상술한 바와 같이 정부의 지원과 ESS의 장점으로 다수의 개발사들이 ESS 및 ESS와 관련된 PCS, EMS 및 PMS 등을 개발하고 있으며, 수요환경에 따른 다양한 요구가 증가되고 있다. 이러한 다양한 요구들에 의해 각 개발사들은 다양한 요구에 따라 자신들만의 인터페이스 방식 및 프로토콜들을 정의하고, 정의된 인터페이스 방식 및 프로토콜을 적용한 ESS를 개발하고 있다.
이와 같이 수요환경에 따른 다양한 요구와 개발사들 각각의 독립적인 인터페이스 적용으로 특정 ESS에 대한 종속성이 발생되어 호환성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 호환성이 떨어지므로 외부 연동 대상의 다양성이 떨어지고, 운영 및 관리의 불안정성이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 서로 다른 인터페이스 수단을 적용한 ESS의 개발로 인한 중복 개발로 중복 투자 및 기간 문제 등이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
공개특허 제10-2014-0078323호
따라서 본 발명의 목적은 다양한 형태의 인터페이스 수단을 구비하여 서로 다른 규약이 적용된 ESS를 구성하는 이기종 전원유닛을 포함하는 장치(이하 "연결대상장치"라 함)들과 연결되어, 연결대상장치의 종류에 상관없이 적응적으로 전원유닛에 의한 에너지 저장 및 공급을 제어하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치는: 다수의 연결대상장치들 각각에 대한 인터페이스 수단, 상기 인터페이스 수단을 통한 통신 프로토콜 및 상기 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보의 제어 및 실행을 위한 수행 프로토콜 정보를 포함하는 연결대상장치 정보를 저장하는 장치정보 DB와, 현재 연결된 연결대상장치들에 대한 인터페이스 수단, 통신 및 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일 정보를 저장하는 설정 프로토콜 저장부를 포함하는 저장부; 서로 다른 다수의 인터페이스 수단에 대한 적어도 하나 이상의 접속수단을 구비하여 서로 다른 인터페이스 수단을 구비하는 연결대상장치들과 접속되어 접속된 연결대상장치들과 해당 인터페이스 수단 및 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하는 다중 인터페이스부; 및 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치의 접속을 감지하고, 상기 장치정보 DB를 참조하고 접속된 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치를 식별하고, 상기 장치정보 DB를 참조하여 식별된 연결대상장치에 대응하는 인터페이스 수단, 통신 및 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후, 상기 저장된 프로파일에 따라 상기 연결대상장치와 상기 다중 인터페이스부를 통해 통신을 수행하고, 상기 통신을 통해 수신되는 신호 및 정보를 상기 수행 프로토콜에 따라 처리하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다중 인터페이스부는, 인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결대상장치와 통신을 수행하는 원거리 통신부; 및 근거리망에 연결되어 근거리망에 연결된 적어도 하나 이상의 연결대상장치와 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 원거리 통신부는, 와이파이망 및 이동통신망 중 적어도 하나를 통해 인터넷망에 접속하여 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결대상장치와 통신을 수행하는 무선통신부; 및 상기 인터넷망에 유선으로 접속되어 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결대상장치와 통신을 수행하는 유선통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 근거리 통신부는, 상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 직렬 통신을 수행하는 직렬통신부; 상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 캔(Control Area Network: CAN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 캔 통신부; 및 상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 린(Local Interconnect Network: LIN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 린 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어모듈은, 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부; 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 BMS이면 해당 BMS에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 처리부; 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결대상장치의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 연동 제어부; 및 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치의 연결 감지 시 감지된 연결대상장치가 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지 BMS인지를 판단하고, 판단된 연결대상장치의 종류에 따라 상기 PCS 처리부, BMS 처리부 및 연동 제어부 중 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어모듈은, 상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 컴퓨터 단말기이면 상기 ESS 제어부에 의해 구동되어 사용자 인터페이스 수단을 상기 컴퓨터 단말기로 제공하고, 상기 사용자 인터페이스 수단에 따라 상기 컴퓨터 단말기와 통신을 수행하는 사용자 인터페이스 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 인터페이스 수단은 웹(WWW) 프로토콜에 따른 사용자 인터페이스 수단인 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 인터페이스 수단은 상기 프로파일을 생성 및 수정할 수 있는 프로파일 저작 도구 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 PCS 처리부는, 상기 제어모듈에 의한 구동 시 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 상기 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 PCS 적용부; 및 상기 PCS 적용부에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 BMS 처리부는, 상기 제어모듈에 의한 구동 시 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 상기 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 BMS 적용부; 및 상기 BMS 적용부에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법은: 제어모듈이 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치가 연결되는지를 모니터링하는 연결대상장치 연결 모니터링 과정; 다중 인터페이스부에 연결대상장치가 연결되면 상기 제어모듈이 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치를 식별하는 연결대상장치 식별과정; 연결대상장치가 식별되면 상기 제어모듈이 저장부의 장치정보 DB를 참조하여 식별된 연결대상장치에 대응하는 인터페이스 수단, 통신 프로토콜 및 상기 연결대상장치로부터 수신된 신호 및 정보를 처리하기 위한 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일을 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 프로파일 설정 과정; 및 상기 프로파일을 설정 후 한 후, 상기 제어모듈이 상기 저장된 프로파일에 따라 상기 연결대상장치와 통신을 하는 해당 동작을 수행하는 동작 수행 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결대상장치 식별과정은, 상기 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치가 독립형 연결대상장치인지 컴퓨터 단말기인지 연동형 연결대상장치인지를 판단하는 장치 종류 판단 단계; 및 판단된 장치 종류별로 연결대상장치를 식별하는 연결대상장치 식별단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결대상장치 식별단계에서 식별된 연결대상장치가 독립형 연결대상 장치이면, 상기 장치 종류 판단 단계는, 연결대상장치가 스마트 미터인지를 검사하는 스마트 미터 식별단계; 연결대상장치가 환경 검출 장치인지를 검사하는 환경 검출 장치 식별단계; 연결대상장치가 전력수요 장치인지를 검사하는 전력수요 장치 식별단계; 연결대상장치가 배터리 모듈인지를 검사하는 배터리 모듈 식별단계; 및 연결대상장치가 PCS인지를 검사하는 PCS 식별단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결된 연결대상장치가 배터리 모듈인 것으로 판단되면, 상기 프로파일 설정 과정은, BMS 처리부가 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 BMS 프로파일 적용단계; 및 상기 BMS 프로파일 적용단계에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 수행하여 제어동작을 수행하는 BMS 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결된 연결대상장치가 PCS인 것으로 판단되면, 상기 프로파일 설정 과정은, PCS 처리부가 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 PCS 프로파일 적용단계; 및 상기 PCS 프로파일 적용단계에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 수행하여 제어동작을 수행하는 PCS 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 서로 다른 인터페이스 규격에 따른 접속수단을 구비하는 인터페이스 수단 및 접속될 수 있는 ESS 연결대상장치들에 적용될 수 있는 프로토콜에 따른 프로파일들을 정의하고 있으므로, 서로 다른 인터페이스 수단 및 프로토콜이 적용된 이기종의 다양한 연결대상장치들과 연결되어 통신을 수행하고 그에 따른 기능을 수행하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 새로운 인터페이스 수단 및 통신 프로토콜 중 적어도 하나 이상을 구비하는 연결대상장치가 추가되거나 연결대상장치의 프로토콜이 변경되는 경우에도 프로파일 저작 수단을 제공하여 용이하게 프로파일을 변경할 수 있도록 함으로써 유지보수가 용이한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법에서 판단된 연결대상장치가 독립형 연결대상장치인 경우의 연결대상장치 종류판단 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템 및 스마트 전력 제어 장치의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 장치에서의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(ESS)은 스마트 전력 제어 장치(100)와 상기 스마트 전력 제어 장치(100)에 연결되는 다수의 연결대상장치(200, 400, 500, 600, 700, 810, 820)들로 구성된다.
연결대상장치는 컴퓨터 단말기(200), 독립형 연결대상장치(300) 및 연동형 연결대상장치(800)로 분류될 수 있다.
컴퓨터 단말기(200)는 관리자의 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 및 스마트 패드 등이 될 수 있으며, 접속 시 스마트 전력 제어 장치(100)로부터 본 발명의 ESS 시스템 모니터링 수단 및 관리 수단 등을 포함하는 사용자 인터페이스(User Interface: UI) 수단을 제공받아 표시하고, ESS 시스템 모니터링 수단 및 관리 수단을 통해 입력되는 명령을 스마트 전력 제어 장치(100)로 제공한다. 상기 사용자 인터페이스 수단은 프로파일 저작 수단을 포함할 것이다.
연동형 연결대상장치(800)는 에너지 관리 시스템(Energy Management System: EMS)(810) 및 전력 관리 시스템(Power Management System: PMS)(820) 등이 될 수 있을 것이다.
그리고 독립형 연결대상장치(300)로는 환경 검출부(400), 전력 수요부(500), 및 적어도 하나 이상의 전원유닛(700) 등이 될 수 있을 것이다.
상기 환경 검출부(400)는 ESS가 설치된 공간의 환경을 모니터링하기 위한 것으로 온도 및 습도를 측정하는 온도 및 습도 측정부(미도시), 화재를 발생여부를 검출하는 화재감지부(미도시) 등이 될 수 있을 것이다.
전력 수요부(500)는 ESS에 의해 관리되는 전력을 사용하는 장치로서, 스마트 플러그(미도시), 스마트 가전(미도시), 전기차 충전(미도시), 차량의 모터(미도시), 스마트 센서(미도시) 및 월페이퍼( 미도시) 등이 될 수 있을 것이다.
전원유닛(700)은 다수의 배터리 셀들로 구성되는 배터리(740) 및 배터리를 충방전 및 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)(730)을 포함하는 배터리 모듈(720)과, 전력을 공급하는 주 그리드 및 신재생 에너지 공급부와 연결되어 상기 주 그리드 및 신재생 에너지 공급부로부터 공급되는 전력을 입력받아 전력변환, 계통연계, 전력 품질 관리 등을 수행하고, 상기 관리되는 전력을 배터리 모듈(720)로 제공하는 전력 조절 시스템(Power Conditioning System: PCS)(710)을 포함한다.
본 발명에 따른 스마트 전력 제어 장치(100)는 ESS를 구성하기 위한 다양한 연결대상장치(200, 300, 800)들과의 물리적인 접속 수단뿐만 아니라, 물리적인 접속수단을 통해 연결된 다양한 장치들에 적용된 인터페이스(통신) 프로토콜, 수신된 신호 및 정보들의 처리를 위한 프로토콜들을 능동적으로 파악하여 파악된 프로토콜을 자동 적용한 후, 접속된 연결대상장치들과 통신을 수행하여 다양한 이기종 전원유닛들에 의한 ESS를 구축할 수 있도록 한다.
스마트 전력 제어 장치(100)의 상세 구성 및 동작은 후술할 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 스마트 전력 제어 장치(100)는 제어모듈(10), 저장부(20)와 다중 인터페이스부(30)를 포함한다.
저장부(20)는 연결될 수 있는 연결대상장치들에 대한 연결대상장치 정보를 저장하는 장치 정보 DB(21), 연결된 연결대상장치에 대해 설정된 프로파일 정보를 저장하는 설정 프로토콜 저장부(22) 및 사용자 인터페이스 수단의 제공을 위한 사용자 인터페이스 정보를 저장하는 사용자 인터페이스 DB(23)를 포함한다. 또한, 저장부(20)는 도 1의 환경 검출부(400)를 통해 모니터링 및 검출되는 환경정보를 저장하는 환경정보 DB(24) 및 전력 수요부(500)들에 의해 수요되는 전력 수요부(500)의 연결대상장치별 전력 수요 이력을 저장하는 전력 수요 이력 DB(25)를 포함할 수도 있을 것이다.
상기 장치 정보 DB(21)의 연결대상장치 정보는 연결대상장치의 물리적인 접속 수단 정보, 그 물리적인 접속 수단을 통한 통신 프로토콜 정보 및 수신된 신호 및 정보에 따른 동작을 수행하기 위한 수행 프로토콜(=프로그램) 정보를 포함한다.
그리고 상기 사용자 인터페이스 수단 정보는 컴퓨터 단말기(200)로 제공되는 사용자 인터페이스 수단의 그래픽, 텍스트 및 프로그램에 의한 사용자 인터페이스 구성 정보 등을 포함한다. 상기 사용자 인터페이스 수단 정보는 웹페이지 형태의 정보일 수도 있고, 어플리케이션 형태의 정보일 수도 있을 것이다.
다중 인터페이스부(30)는 원거리의 연결대상장치와 통신을 수행하는 원거리 통신부(31) 및 근거리의 연결대상장치와 통신을 수행하는 근거리 통신부(34)를 포함한다.
원거리 통신부(31)는 유선으로 인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결대상장치, 예를 들면 EMS(810) 및 PMS(820)들과 데이터 통신을 수행하는 유선 통신부(32) 및 무선망을 통해 상기 인터넷망에 연결되어 데이터 통신을 수행하는 무선 통신부(33)를 포함한다. 상기 무선망은 와이파이(WiFi)망일 수도 있고, 3G(Generation) 또는 4G(Generation =LTE(Long Term Evolution)) 이동통신망일 수도 있을 것이다.
근거리 무선통신부(34)는 근거리의 연결대상장치와 직렬 데이터 통신을 수행하는 직렬 통신부(35), 캔(Control Area Network: CAN) 프로토콜에 따라 연결된 연결대상장치와 데이터 통신을 수행하는 캔 통신부(36) 및 린(Local Interconnection Network: LIN) 프로토콜에 따라 연결된 연결대상장치들과 통신을 수행하는 린 통신부(37) 등을 포함한다.
상기 직렬 통신부(35)는 RS-485, RS-232 및 비동기범용버스(Universal Serial Bus: USB) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다. 통상 RS-485는 PCS(710)와 연결 시 사용될 수 있고, RS-232는 컴퓨터 단말기(200)와 연결될 수 있을 것이다.
그리고 캔 통신부(36)는 전원유닛(700)의 BMS(730)와 연결될 수 있을 것이다.
제어모듈(10)은 본 발명에 따른 스마트 전력 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
구체적으로 설명하면, 제어모듈(10)은 ESS 제어부(1), PCS 처리부(2), BMS 처리부(5), 연동 제어부(8), 사용자 인터페이스 제어부(9), 환경정보 수집부(11) 및 전력 수요 관리부(12)를 포함한다.
ESS 제어부(1)는 제어모듈(10)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, ESS 제어부(1)는 다중 인터페이스부(30)를 통해 임의의 연결대상장치가 연결되면 연결된 연결대상장치로부터 장치식별정보를 획득하고, 장치정보 DB(21)를 참조하여 획득된 장치 식별정보에 대응하는 연결대상장치 정보를 확인하여 상기 연결대상장치의 종류를 판단하고, 판단된 종류에 따라 PCS 처리부(2), BMS 처리부(5), 연동 제어부(8), 사용자 인터페이스 제어부(9) 및 환경정보 수집부(11)를 선택적으로 구동한다.
PCS 처리부(2)는 연결된 연결대상장치가 PCS(710) 인 경우 ESS 제어부(1)의 제어를 받아 구동되고, 연결된 PCS(710)에 대한 연결대상장치 정보를 장치 정보 DB(21)로부터 획득하여 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부(22)에 저장하여 설정한다.
상술한 PCS 처리부(2)는 상술한 바와 같이 연결된 PCS에 대한 프로파일을 설정하는 PCS 적용부(4) 및 PCS 적용부(4)에 의해 설정된 PCS(710)와의 통신 및 제어동작을 수행하는 PCS 제어부(3)를 포함한다.
BMS 처리부(5)는 연결된 연결대상장치가 BMS(730) 인 경우 ESS 제어부(1)의 제어를 받아 구동되고, 연결된 BMS(730)에 대한 연결대상장치 정보를 장치정보 DB(21)로부터 획득하여 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부(22)에 저장하여 설정한다.
상기 설명에서는 PCS 처리부(2) 및 BMS 처리부(5)가 프로파일을 생성하는 것으로 설명하였으나, 장치 정보 DB(21)에 원거리 통신부(31)를 통해 접속된 컴퓨터 단말기(200)에 의해 제작된 연결대상장치별 프로파일들이 미리 저장되어 있고, PCS 처리부(2) 및 BMS 처리부(5)가 미리 저장되어 있는 프로파일을 설정 프로토콜 저장부(22)로 복사하여 상기 연결대상장치에 대한 프로파일을 설정하도록 구성될 수도 있을 것이다.
상술한 BMS 처리부(5)는 상술한 바와 같이 연결된 BMS(730)에 대한 프로파일을 설정하는 BMS 적용부(7) 및 BMS 적용부(7)에 의해 설정된 BMS(730)와의 통신 및 제어동작을 수행하는 BMS 제어부(6)를 포함한다.
연동 제어부(8)는 ESS 제어부(10)에 의해 연결된 연결대상장치가 EMS(810) 및 PMS(820) 중 하나인 것으로 판단되면 장치 정보 DB(21)를 통해 연결된 EMS(810) 및 PMS(820) 연결대상장치 정보를 획득하여 해당 프로파일을 생성하고, 생성된 프로파일을 설정 프로토콜 저장부(22)에 저장하여 프로파일을 설정한 후, 설정된 프로파일에 따라 연결된 해당 EMS(810) 또는 PMS(820)와 통신을 수행한다.
사용자 인터페이스 제어부(9)는 ESS 제어부(1)에 의해 판단된 연결대상장치의 종류가 컴퓨터 단말기(200)로 판단된 경우, 연결된 컴퓨터 단말기(200)로 사용자 인터페이스 DB(23)에 저장된 사용자 인터페이스 정보에 기반하여 사용자 인터페이스 수단을 제공한다.
환경정보 수집부(11)는 ESS 제어부(1)에 의해 판단된 연결대상장치의 종류가 환경 검출부(400)인 것으로 판단된 경우, 연결된 환경 검출부(400)를 통해 환경정보를 수집하여 환경정보 DB(24)에 저장한다.
전력 수요 관리부(12)는 ESS 제어부(1)에 의해 판단된 연결대상장치의 종류가 전력 수요부(500)인 것으로 판단된 경우, 연결된 전력 수요부(500)가 수요하는 전력에 따른 전력 관리를 수행하고, 전력 수요부(500)의 연결대상장치별로 전력 수요 이력을 생성하여 저장부(20)의 전력 수요 이력 DB(25)에 저장한다.
도 3은 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 도 3을 참조하면, 제어모듈(10)은 다중 인터페이스부(30)를 통해 연결 대상장치가 연결되는지를 검사한다(S111).
연결대상장치가 다중 인터페이스부(30)에 연결되면 제어모듈(10)은 연결된 연결대상장치로부터 장치 식별정보를 획득하고, 획득된 장치 식별정보에 의한 종류 판단을 수행한다. 종류 판단은 연결된 연결대상장치가 독립형 연결대상장치(300)인지, 연동형 연결대상장치(800)인지, 컴퓨터 단말기(200)인지를 판단한다(S113, S115, S117).
판단 결과, 독립형 연결대상장치(300)인 것으로 판단되면 제어모듈(10)은 장치 정보 DB(21)의 연결대상장치 정보를 참조하여 독립형 연결대상장치(300) 중 어떤 장치인지를 구체적으로 판단하고(S119), 판단된 연결대상장치의 프로파일을 생성하거나, 또는 미리 저장되어 있는 프로파일을 로드한 후(S121), 설정 프로토콜 저장부(22)에 저장하여 연결된 상기 독립형 연결대상장치(300)에 대한 프로파일을 설정하여 적용한다(S123).
상기 프로파일이 적용되면 제어모듈(10)은 적용된 프로파일에 따라 다중 인터페이스부(30)의 해당 인터페이스 수단을 통해 해당 연결대상장치와 통신을 수행하고, 상기 연결대상장치에 대응하는 동작 및/또는 제어를 수행한다(S125).
반면, 연결대상장치가 연동형 연결대상장치(800)인 것으로 판단되면(S115), 제어모듈(10)은 연동 제어부(8)를 구동하여 연동형 연결대상장치(800)의 종류를 판단하고(S127), 장치정보 DB(21)를 참조하여 판단된 종류에 대응하는 연동 프로토콜을 적용한 프로파일을 생성 또는 미리 저장되어 있는 프로파일을 로딩한(S129) 후, 설정 프로토콜 저장부(22)에 저장하여 해당 독립 연결대상장치에 대한 프로파일을 설정한다(S123). 상기 연동형 연결대상장치(800)의 종류 판단은 제조사 판단이 될 수 있을 것이다.
그리고 연결대상장치의 종류가 컴퓨터 단말기(200)인 것으로 판단되면 제어모듈(10)은 사용자 인터페이스 제어부(9)를 구동하여 연결된 컴퓨터 단말기로 사용자 인터페이스 수단을 제공한(S131) 후, 상기 사용자 인터페이스 수단에 대응하는 정보 제공 및 데이터를 입력받아 처리한다(S133).
도 4는 본 발명에 따른 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법에서 판단된 연결대상장치가 독립형 연결대상장치인 경우의 연결대상장치의 종류판단 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 3의 S113에서 다중 인터페이스부(30)를 통해 접속된 연결대상장치가 독립형 연결대상장치로 판단되면 제어모듈(10)은 연결된 독립형 연결대상장치가 스마트 미터인지(S211), 환경 검출부인지(S213), 전력 수요부인지(S215), 배터리 모듈인지(S217), PCS(S28)인지를 판단하고, 판단된 장치에 대한 제조사 및 장치 종류를 식별한다(S219 내지 S225).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 제어모듈 1: ESS 제어부
2: PCS 처리부 3: PCS 제어부
4: PCS 적용부 5: BMS 처리부
6: BMS 제어부 7: BMS 적용부
8: 연동 제어부 9:사용자 인터페이스 제어부
11: 환경정보 수집부 12: 전력 수요 관리부
20: 저장부 21: 장치정보 DB
22: 설정 프로토콜 저장부 23: 사용자 인터페이스 DB
24: 환경정보 DB 25: 전력 수요 이력 DB
30: 다중 인터페이스부
31: 원거리 통신부 32: 유선 통신부
33: 무선 통신부 34: 근거리 통신부
35: 직렬 통신부
36: CAN 통신부 37: LIN 통신부
100: 스마트 전력 제어 장치
200: 컴퓨터 단말기 300: 독립형 연결대상장치
400: 환경 검출부 500: 전력 수요부
600: 스마트 미터 700: 전원유닛
710: PCS 720: 배터리 모듈
730: BMS 740: 배터리 셀

Claims (15)

  1. 다수의 연결대상장치들 각각에 대한 인터페이스 수단, 상기 인터페이스 수단을 통한 통신 프로토콜 및 상기 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호 및 정보의 제어 및 실행을 위한 수행 프로토콜 정보를 포함하는 연결대상장치 정보를 저장하는 장치정보 DB와, 현재 연결된 연결대상장치들에 대한 인터페이스 수단, 통신 및 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일 정보를 저장하는 설정 프로토콜 저장부를 포함하는 저장부;
    서로 다른 다수의 인터페이스 수단에 대한 적어도 하나 이상의 접속수단을 구비하여 서로 다른 인터페이스 수단을 구비하는 연결대상장치들과 접속되어 접속된 연결대상장치들과 해당 인터페이스 수단 및 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하는 다중 인터페이스부; 및
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치의 접속을 감지하고, 상기 장치정보 DB를 참조하고 접속된 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치를 식별하고, 상기 장치정보 DB를 참조하여 식별된 연결대상장치에 대응하는 인터페이스 수단, 통신 및 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후, 상기 저장된 프로파일에 따라 상기 연결대상장치와 상기 다중 인터페이스부를 통해 통신을 수행하고, 상기 통신을 통해 수신되는 신호 및 정보를 상기 수행 프로토콜에 따라 처리하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다중 인터페이스부는,
    인터넷망에 연결되어 인터넷망에 연결된 연결대상장치와 통신을 수행하는 원거리 통신부; 및
    근거리망에 연결되어 근거리망에 연결된 적어도 하나 이상의 연결대상장치와 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 원거리 통신부는,
    와이파이망 및 이동통신망 중 적어도 하나를 통해 인터넷망에 접속하여 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결대상장치와 통신을 수행하는 무선통신부; 및
    상기 인터넷망에 유선으로 접속되어 상기 인터넷망에 연결되어 있는 연결대상장치와 통신을 수행하는 유선통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 근거리 통신부는,
    상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 직렬 통신을 수행하는 직렬통신부;
    상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 캔(Ccontrol Area Network: CAN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 캔 통신부; 및
    상기 근거리망에 연결된 연결대상장치와 린(Local Interconnect Network: LIN) 프로토콜에 따른 통신을 수행하는 린 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 PCS이면 해당 PCS에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 처리부;
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 BMS이면 해당 BMS에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 처리부;
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 EMS 및 PMS 중 하나 이상이면 상기 연결된 연결대상장치의 EMS 및 PMS 중 하나 이상에 대한 프로파일을 상기 설정 프로토콜 저장부에 저장한 후 상기 저장된 프로파일에 따라 EMS 및 PMS 중 하나 이상과 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 연동 제어부; 및
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치의 연결 감지 시 감지된 연결대상장치가 EMS 및 PMS 중 하나 이상인지, PCS인지 BMS인지를 판단하고, 판단된 연결대상장치의 종류에 따라 상기 PCS 처리부, BMS 처리부 및 연동 제어부 중 하나를 구동시키는 ESS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 다중 인터페이스부를 통해 연결된 연결대상장치가 컴퓨터 단말기이면 상기 ESS 제어부에 의해 구동되어 사용자 인터페이스 수단을 상기 컴퓨터 단말기로 제공하고, 상기 사용자 인터페이스 수단에 따라 상기 컴퓨터 단말기와 통신을 수행하는 사용자 인터페이스 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 수단은 웹(WWW) 프로토콜에 따른 사용자 인터페이스 수단인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 수단은 상기 프로파일을 생성 및 수정할 수 있는 프로파일 저작 도구 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 PCS 처리부는,
    상기 제어모듈에 의한 구동 시 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 상기 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 PCS 적용부; 및
    상기 PCS 적용부에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 PCS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 BMS 처리부는,
    상기 제어모듈에 의한 구동 시 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 상기 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 BMS 적용부; 및
    상기 BMS 적용부에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 하여 해당 동작을 수행하는 BMS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 장치.
  11. 제어모듈이 다중 인터페이스부를 통해 연결대상장치가 연결되는지를 모니터링하는 연결대상장치 연결 모니터링 과정;
    다중 인터페이스부에 연결대상장치가 연결되면 상기 제어모듈이 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치를 식별하는 연결대상장치 식별과정;
    연결대상장치가 식별되면 상기 제어모듈이 저장부의 장치정보 DB를 참조하여 식별된 연결대상장치에 대응하는 인터페이스 수단, 통신 프로토콜 및 상기 연결대상장치로부터 수신된 신호 및 정보를 처리하기 위한 수행 프로토콜을 포함하는 프로파일을 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 프로파일 설정 과정; 및
    상기 프로파일을 설정 후 한 후, 상기 제어모듈이 상기 저장된 프로파일에 따라 상기 연결대상장치와 통신을 하는 해당 동작을 수행하는 동작 수행 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결대상장치 식별과정은,
    상기 연결대상장치의 장치식별정보에 의해 연결대상장치가 독립형 연결대상장치인지 컴퓨터 단말기인지 연동형 연결대상장치인지를 판단하는 장치 종류 판단 단계; 및
    판단된 장치 종류별로 연결대상장치를 식별하는 연결대상장치 식별단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결대상장치 식별단계에서 식별된 연결대상장치가 독립형 연결대상 장치이면,
    상기 장치 종류 판단 단계는,
    연결대상장치가 스마트 미터인지를 검사하는 스마트 미터 식별단계;
    연결대상장치가 환경 검출 장치인지를 검사하는 환경 검출 장치 식별단계;
    연결대상장치가 전력수요 장치인지를 검사하는 전력수요 장치 식별단계;
    연결대상장치가 배터리 모듈인지를 검사하는 배터리 모듈 식별단계; 및
    연결대상장치가 PCS인지를 검사하는 PCS 식별단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연결된 연결대상장치가 배터리 모듈인 것으로 판단되면,
    상기 프로파일 설정 과정은,
    BMS 처리부가 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 BMS 프로파일 적용단계; 및
    상기 BMS 프로파일 적용단계에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 BMS와 통신을 수행하여 제어동작을 수행하는 BMS 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 연결된 연결대상장치가 PCS인 것으로 판단되면,
    상기 프로파일 설정 과정은,
    PCS 처리부가 ESS 제어부로부터 연결대상장치의 장치식별정보를 입력받고, 저장부의 장치정보 DB로부터 상기 장치식별정보에 대응하는 연결대상장치의 연결대상장치 정보에 의해 프로파일을 생성한 후, 설정 프로토콜 저장부에 저장하여 설정하는 PCS 프로파일 적용단계; 및
    상기 PCS 프로파일 적용단계에 의해 프로파일이 설정되면 설정된 프로파일에 따라 연결대상장치인 PCS와 통신을 수행하여 제어동작을 수행하는 PCS 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 이기종 전원유닛 스마트 전력 제어 방법.
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