KR20160049309A - 에너지 저장 장치 및 그 트레이에 식별부호를 설정하는 방법 - Google Patents

에너지 저장 장치 및 그 트레이에 식별부호를 설정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 랙에 트레이들을 설치할 때, 자동으로 트레이에 식별부호를 부여하는 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는, 배터리 팩을 내장하며 트레이 제어부(트레이 BMS(battery management system))를 구비하는 복수의 트레이, 상기 복수의 트레이를 장착하며 랙 제어부(랙 BMS)를 구비하는 랙, 상기 복수의 트레이 각각에 구비되어 식별부호를 설정하는 스위치, 및 상기 스위치에 대응하도록 상기 랙에 구비되어 상기 트레이를 상기 랙에 장착할 때, 상기 스위치를 선택적으로 작동시키는 핑거를 포함한다.

Description

에너지 저장 장치 및 그 트레이에 식별부호를 설정하는 방법 {ENERGY STORAGE SYSTEM AND ID INSTALLING MATHOD TO BATTERY TRAY OF THE SAME}
본 기재는 랙(rack)에 복수의 배터리 트레이를 설치하여 형성되는 에너지 저장 장치 및 그 트레이에 식별부호를 설정하는 방법에 관한 것이다.
전력 사용량과 전력 생산량의 불일치를 효과적으로 극복하고, 전력 과잉 공급에 의한 낭비 및 전력 공급 부족에 의한 과부하 현상 등을 해결하기 위하여, 다양한 정보 통신과 연계되어 전력 공급량을 탄력적으로 조절하는 스마트 그리드 시스템이 연구되고 있다.
즉, 스마트 그리드 시스템은 전력 소비량이 적을 때에는 전력을 저장하였다가 전력 소비량이 많을 때에 저장되어 있는 전력을 생산 전력과 함께 소비자에게 공급하는 에너지 저장 시스템을 구비한다.
에너지 저장 시스템은 생산된 전력을 저장하기 위하여 이차전지로 이루어지는 배터리 팩들을 구비한다. 에너지 저장 시스템은 스마트 그리드 시스템뿐만 아니라 전기 자동차에 충전 전력을 공급하는 전기 자동차 충전소에서도 사용될 수 있다.
일례를 들면, 에너지 저장 시스템은 복수의 배터리 팩들을 배터리 트레이에 설치하고, 복수의 배터리 트레이들을 랙에 설치하며, 복수의 랙들을 컨테이너에 수용하여 구성될 수 있다. 배터리 팩은 복수의 이차전지를 다양한 구조로 집합하여 전기적으로 연결하여 구성된다.
에너지 저장 시스템에서 배터리들을 제어하기 위하여, 배터리 트레이에 구비되는 트레이 BMS(battery management system)와 랙 BMS 사이에 통신이 이루어지며, 이때 배터리 트레이들 각각의 트레이 BMS에 식별부호(ID, identification)가 부여된다.
예를 들면, 트레이 BMS에 구비되는 점퍼(jumper) 또는 딥 스위치(dip switch)의 설정에 따라 트레이 BMS에 식별부호가 부여된다. 이를 위하여, 트레이 커버를 제거하고, 트레이 BMS 커버를 제거하며, 각종 와이어 하네스를 분리한 후, 작업자가 트레이 BMS를 확인하고, 트레이 BMS에 식별부호를 설정할 수 있다.
이와 같이 트레이 BMS에 식별부호(ID, identification)를 부여할 때, 트레이를 분해하고 조립하는 작업이 복잡하고 어렵다. 또한, 트레이 분해시 기술 유출이나 보이드 라벨(void label)이 훼손되는 경우, 향후 제품의 고장이나 문제가 발생시, 책임 소재가 불분명해질 수 있다.
본 발명의 일 측면은 랙에 배터리 트레이들을 설치할 때, 자동으로 트레이에 식별부호를 부여하는 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 측면은 상기 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는, 배터리 팩을 내장하며 트레이 제어부(트레이 BMS(battery management system))를 구비하는 복수의 트레이, 상기 복수의 트레이를 장착하며 랙 제어부(랙 BMS)를 구비하는 랙, 상기 복수의 트레이 각각에 구비되어 식별부호를 설정하는 스위치, 및 상기 스위치에 대응하도록 상기 랙에 구비되어 상기 트레이를 상기 랙에 장착할 때, 상기 스위치를 선택적으로 작동시키는 핑거를 포함한다.
상기 스위치는 동일 패턴을 형성하는 복수 홀들로 형성되고, 상기 핑거는 상기 스위치의 복수 홀들 중에 선택적으로 대응하여 결합되도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 홀들은 복수의 행과 복수의 열로 형성되고, 상기 핑거는 상기 복수의 행과 상기 복수의 열 중에서 식별부호에 상응하는 위치와 개수로 형성될 수 있다.
상기 트레이는 상기 스위치를 구비하는 제1커넥터를 구비하고, 상기 랙은 상기 핑거를 구비하여 상기 제1커넥터에 결합되는 제2커넥터를 구비할 수 있다.
상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터는, 제1가이드 홀과 제2가이드 홀을 각각 구비하고, 상기 제2가이드 홀과 상기 제1가이드 홀을 순차적으로 관통하는 가이드 볼트와 상기 제1커넥터 측에 구비되는 너트로 체결될 수 있다.
상기 제1커넥터는 양측에 체결홀을 구비하고, 상기 제2커넥터는 상기 체결홀에 결합되는 결합부재를 구비할 수 있다.
상기 체결홀은 상기 결합부재를 향하여 돌출되는 돌기를 더 구비하고, 상기 결합부재는 상기 돌기에 결합되는 삽입 홀을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법, 식별부호 미설정 트레이를 준비하는 단계, 랙에 상기 트레이를 장착하는 단계, 상기 트레이에 구비되는 스위치에 랙에 구비되는 핑거가 선택적으로 결합되어 상기 트레이에 식별부호를 자동으로 부여하는 단계, 상기 트레이에 구비되는 트레이 제어부에서 상기 랙에 구비되는 랙 제어부로 식별부호의 정보를 전달하는 단계, 및 에너지 저장 장치의 작동 준비를 완료하는 단계를 포함한다.
상기 준비하는 단계는 식별부호가 설정되지 않고 동일 구조의 스위치를 구비하는 미설정 트레이를 준비할 수 있다.
상기 부여하는 단계는, 상기 랙의 각 트레이 장착 위치에 구비되고 서로 다른 구조의 핑거를 상기 스위치에 선택적으로 결합할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 트레이에 식별부호를 설정하는 스위치를 구비하고, 랙에 구비되는 핑거로 스위치를 선택적으로 작동시키므로 랙에 트레이를 장착할 때, 각 트레이의 스위치가 랙의 핑거에 선택적으로 결합되면서 식별부호가 자동으로 부여될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 장치를 개념적으로 도시한 배면도이다.
도 3은 도 1의 설치되는 트레이의 사시도이다.
도 4는 도 3에 구비된 식별부호 설정용 스위치의 사시도이다.
도 5는 도 4의 스위치에 결합되는 스위치 작동용 핑거의 사시도이다.
도 6은 도 4의 스위치에 도 5의 핑거를 결합하여 트레이에 식별부호를 설정한 상태의 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 에너지 저장 장치를 개념적으로 도시한 배면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 에너지 저장 장치는 복수의 배터리 팩들(미도시)을 수납하는 배터리 트레이(10), 및 복수의 트레이(10)를 장착하는 랙(20)을 포함한다. 일례로써, 일 실시예의 랙(20)은 8개의 트레이(10)를 적층 구조로 장착하도록 구성된다.
트레이(10)는 복수의 배터리 팩들을 제어하는 트레이 제어부(11)(예를 들면, 트레이 BMS(battery management system))를 구비한다. 랙(20)은 복수의 트레이(10)를 제어하는 랙 제어부(21)(예를 들면, 랙 BMS(battery management system))를 구비한다.
트레이 제어부들(11) 각각은 랙 제어부(21)에 의하여 제어 가능하도록 랙 제어부(21)에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 트레이들(10)은 트레이 제어부들(11)를 랙 제어부(21)에 연결함으로써 병렬로 연결될 수 있다.
트레이 제어부들(11)이 랙 제어부(21)에 트레이(10)의 식별번호 정보를 전달하도록 트레이(10)에는 스위치(12)가 구비되고, 랙(20)에는 핑거(22)(도 5 참조)가 구비되어 있다. 식별부호는 랙(20)에서 각 트레이(10)의 고유 위치 정보를 의미한다.
스위치(12)는 복수의 트레이들(10)에서 동일한 구조로 형성된다. 핑거(22)는 트레이(10)를 랙(20)에 장착할 때, 랙(20)에서의 위치에 따라 트레이(10)의 스위치(12)를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.
즉 복수의 트레이(10)에 구비되는 스위치들(12)은 모두 동일한 구조로 형성되고, 핑거(22)는 랙(20)에서 그 위치에 따라 서로 다른 구조로 형성된다. 즉 핑거(22)는 스위치(12)의 전체 범위에 대응하면서 스위치(12)에 부분적으로 결합하도록 형성된다.
즉 랙(20)에 트레이(10)를 슬라이드 장착할 때, 동일 구조의 스위치(12)를 구비하는 트레이들(10)이 랙(20)의 각 장착 위치에서 서로 다르게 형성되는 핑거들(22)에 결합됨에 따라, 랙(20) 상에서 트레이들(10) 각각에 고유의 식별부호가 부여된다.
편의상, 도 2에서 n개(일례로써 8개)의 트레이(10)는 위에서 아래로 가면서 1~n(즉 1~8)의 식별부호를 시각적으로 도시하고 있다. 일 실시예는 8개의 트레이(10)를 랙(20)에 장착하여 도 2와 같은 식별부호를 자동으로 부여하도록 구성된다.
도 3은 도 1의 설치되는 트레이의 사시도이고, 도 4는 도 3에 구비된 식별부호 설정용 스위치의 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 일례로써 설명하면, 트레이(10)에 구비되는 스위치들(12)은 동일 패턴을 형성하는 복수 홀들(121)로 형성된다.
도 5는 도 4의 스위치에 결합되는 스위치 작동용 핑거의 사시도이다. 도 5를 참조하여 일례로써 설명하면, 랙(20)에 구비되는 핑거(22)는 스위치(12)의 복수 홀들(121) 중에 선택적으로 대응하도록 형성된다. 도시하지 않았지만 홀들의 내부에는 푸시 버튼이 구비되어, 핑거에 의하여 눌려지면서 선택될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 스위치(12)를 형성하는 복수의 홀들(121)은 트레이(10)의 배면에 복수의 행과 복수의 열로 형성되고, 핑거(22)는 홀들(121)의 복수의 행과 복수의 열 중에서 식별부호에 상응하는 위치와 개수로 형성된다.
일례로써 도 5에서 핑거(22)는 좌열의 상측에서 하측으로 가면서 4개로 배치되고, 우열의 상측에서 하측으로 가면서 3개로 배치되어 있다. 즉 핑거(22)는 5행 2열의 홀들(121)에 대하여 다양한 조합의 구조로 배치 및 결합되어 트레이들(10) 각각에 식별부호를 부여할 수 있다.
이를 위하여, 트레이(10)의 스위치(12)를 랙(20)의 핑거(22)에 결합하도록 트레이(10)와 랙(20)은 서로 슬라이딩 결합되는 제1커넥터(13)와 제2커넥터(23)를 각각 구비한다.
도 6은 도 4의 스위치에 도 5의 핑거를 결합하여 트레이에 식별부호를 설정한 상태의 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 도 4 내지 도 7을 참조하면, 트레이(10)를 랙(20)의 특정 위치에 슬라이딩 장착하면, 트레이(10)에 구비되는 제1거넥터(13)는 랙(20)에 구비되는 제2커넥터(23)에 슬라이딩 결합된다.
제1커넥터(13)는 스위치(12)를 구비한다. 즉 트레이(10)는 제1커넥터(13)를 구비하고, 제1커넥터(13)에 스위치(12)가 구비된다. 제2커넥터(23)는 핑거(22)를 구비한다. 즉 랙(20)은 제2커넥터(23)를 구비하고, 제2커넥터(23)에 핑거(22)가 구비된다.
제1, 제2커넥터(13, 23)가 슬라이딩 결합될 때, 트레이(10)가 랙(20)에 슬라이딩 장착되면, 홀들의 내부에 구비되는 푸시 버튼이 핑거에 의하여 눌려지면서 식별부호가 자동으로 부여된다.
제1, 제2커넥터(13, 23)는 상호 결합을 위하여, 제1가이드 홀(122)과 제2가이드 홀(222)을 각각 구비한다. 가이드 볼트(123)는 제1, 제2커넥터(13, 23)의 제2가이드 홀(222)과 제1가이드 홀(122)을 순차적으로 관통하고, 제1커넥터(13)의 일측에서 너트(223)로 체결된다. 따라서 제1, 제2커넥터(13, 23)가 1차적으로 상호 결합된다.
제1커넥터(13)는 양측에 체결홀(124)을 더 구비하고, 제2커넥터(23)는 체결홀(124)에 결합되는 결합부재(224)를 더 구비한다. 제1, 제2커넥터(13, 23)는 상호 결합 시, 결합부재(224)는 체결홀(124)에 삽입 체결된다. 따라서 제1, 제2커넥터(13, 23)가 2차적으로 더 결합된다.
또한, 체결홀(124)은 삽입되는 결합부재(224)의 측면을 향하여 돌출되는 돌기(125)를 구비하고, 결합부재(224)는 돌기(125)에 결합되는 삽입홀(225)을 구비한다. 체결홀(124)에 결합부재(224)를 결합할 때, 체결홀(124)의 돌기(125)가 결합부재(224)의 삽입홀(225)에 결합된다. 따라서 체결홀(124)과 결합부재(224)의 체결 구조가 더욱 견고하게 된다.
이와 같이 제1, 제2커넥터(13, 23)를 상호 체결하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 스위치(12)를 형성하는 복수의 홀들(121) 중 핑거(22)에 대응하는 홀들(121)만이 핑거(22)와 결합되고, 나머지 홀들(121)은 핑거(22)가 없는 상태를 유지하게 된다. 즉 트레이(10)에 고유의 식별부호가 부여된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법의 순서도이다. 이 방법은 랙(20)에 트레이(10)를 슬라이딩 장착하면 트레이(10)에 식별부호를 작동으로 부여하게 된다.
도 8을 참조하면, 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법은 트레이(10)를 준비하는 단계(ST1), 트레이(10)를 랙(20)에 장착하는 단계(ST2), 트레이(10)에 식별부호를 부여하는 단계(ST3), 식별부호 정보를 전달하는 단계(ST4), 및 완료하는 단계(ST5)를 포함한다.
준비하는 단계(ST1)는 랙(20)에 구비되는 장착부의 개수에 대응하도록 식별부호가 설정되지 않는 미설정 트레이들(10)을 준비한다. 복수의 트레이(10)는 제1커넥터들(13) 각각에 동일한 스위치(12)를 구비한다. 즉 단일 구조의 트레이들(10) 및 제1커넥터들(13)이 사용된다.
장착하는 단계(ST2)는 식별부호를 설정하는 랙(20)에 트레이들(10)을 슬라이딩 장착한다. 랙(20)은 제2커넥터들(23) 각각에 식별부호 설정을 위한 서로 다른 구조의 핑거(22)를 구비한다. 핑거(22)는 랙(20)의 제2커넥터(23)에서 장착부의 위치에 따라 다른 식별부호를 설정할 수 있는 구조로 형성된다.
부여하는 단계(ST3)는 트레이(10)에 구비되는 스위치(12)에 랙(20)의 핑거(22)가 결합되며, 이때 서로 다른 구조의 핑거(22)가 스위치(12)의 복수 홀(121)에 선택적으로 결합되므로 장착되는 트레이(10)에 식별부호를 자동으로 부여하게 된다.
즉 이때 각 트레이들(10)의 스위치들(12)은 랙(20)의 핑거들(22)과 서로 다른 구조로 결합됨으로써 트레이들(10) 각각에 1~n(1~8)의 식별부호를 부여할 수 있다.
전달하는 단계(ST4)는 핑거(22)가 스위치(12)에 결합됨에 따라, 트레이(10)에 구비되고 스위치(12)에 연결되는 트레이 제어부(11)로부터 핑거(22)에 연결되고 랙(20)에 구비되는 랙 제어부(21)로 식별부호의 정보를 전달한다. 즉 스위치(12)와 핑거(22)에 의하여 설정되는 식별부호의 정보는 트레이 제어부(11)로 전달되고, 트레이 제어부(11)에서 랙 제어부(21)로 전달된다.
완료하는 단계(ST5)는 트레이 제어부들(11) 각각에서 랙 제어부(21)로 전달되는 트레이들(10)의 식별부호 정보에 따라 에너지 저장 장치의 작동 준비를 완료한다.
이와 같이, 본 발명의 에너지 저장 장치에 따르면, 트레이(10)에 식별부호를 설정하는데 트레이(10)를 분해하고 조립하는 작업이 불필요하게 된다. 소비자가 트레이(10)를 분해하지 않으므로 기술 유출이나 보이드 라벨(void label)의 훼손이 방지될 수 있다.
또한, 트레이(10)가 한 종류로 제작되므로 랙(20)에 장착되는 트레이(10)의 불량이 개선되고, 제품관리가 용이해진다. 개발자는 통신 순서, 회로 변경 등의 작업을 하지 않고, 랙(20) 및 핑거(22)의 구조를 변경함으로써 트레이(10)의 식별부호를 설정할 수 있게 된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 트레이 11: 트레이 제어부(트레이 BMS)
12: 스위치 13, 23: 제1, 제2커넥터
20: 랙 21: 랙 제어부(랙 BMS)
22: 핑거 121: 홀
122, 222: 제1, 제2가이드 홀 123: 가이드 볼트
124: 체결홀 125: 돌기
223: 너트 224: 결합부재
225: 삽입 홀

Claims (10)

  1. 배터리 팩을 내장하며 트레이 제어부를 구비하는 복수의 트레이;
    상기 복수의 트레이를 장착하며 랙 제어부)를 구비하는 랙;
    상기 복수의 트레이 각각에 구비되어 식별부호를 설정하는 스위치; 및
    상기 스위치에 대응하도록 상기 랙에 구비되어 상기 트레이를 상기 랙에 장착할 때, 상기 스위치를 선택적으로 작동시키는 핑거
    를 포함하는 에너지 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 동일 패턴을 형성하는 복수 홀들로 형성되고,
    상기 핑거는 상기 스위치의 복수 홀들 중에 선택적으로 대응하여 결합되도록 형성되는 에너지 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 홀들은 복수의 행과 복수의 열로 형성되고,
    상기 핑거는 상기 복수의 행과 상기 복수의 열 중에서 식별부호에 상응하는 위치와 개수로 형성되는 에너지 저장 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트레이는 상기 스위치를 구비하는 제1커넥터를 구비하고,
    상기 랙은 상기 핑거를 구비하여 상기 제1커넥터에 결합되는 제2커넥터를 구비하는 에너지 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1커넥터와 상기 제2커넥터는,
    제1가이드 홀과 제2가이드 홀을 각각 구비하고,
    상기 제2가이드 홀과 상기 제1가이드 홀을 순차적으로 관통하는 가이드 볼트와 상기 제1커넥터 측에 구비되는 너트로 체결되는 에너지 저장 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1커넥터는 양측에 체결홀을 구비하고,
    상기 제2커넥터는 상기 체결홀에 결합되는 결합부재를 구비하는 에너지 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 체결홀은 상기 결합부재를 향하여 돌출되는 돌기를 더 구비하고,
    상기 결합부재는 상기 돌기에 결합되는 삽입 홀을 더 구비하는 에너지 저장 장치.
  8. 식별부호 미설정 트레이를 준비하는 단계;
    식별부호를 설정하는 랙에 상기 트레이를 장착하는 단계;
    상기 트레이에 구비되는 스위치에 랙에 구비되는 핑거가 선택적으로 결합되어 상기 트레이에 식별부호를 자동으로 부여하는 단계;
    상기 트레이에 구비되는 트레이 제어부에서 상기 랙에 구비되는 랙 제어부로 식별부호의 정보를 전달하는 단계; 및
    에너지 저장 장치의 작동 준비를 완료하는 단계
    를 포함하는 에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 준비하는 단계는,
    식별부호가 설정되지 않고 동일 구조의 스위치를 구비하는 미설정 트레이를 준비하는
    에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 부여하는 단계는,
    상기 랙의 각 트레이 장착 위치에 구비되고 서로 다른 구조의 핑거를 상기 스위치에 선택적으로 결합하는
    에너지 저장 장치의 트레이에 식별부호를 설정하는 방법.
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