KR20200059736A - Energy storage apparatus using the used battery of electric vehicle and method for storaging the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 자동차용 배터리를 이용한 에너지 저장 장치(ESS; Energy Storage System) 및 에너지 저장 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수명이 남아있는 전기 자동차용 배터리의 특성을 파악해 에너지 저장 장치의 충전용 배터리로 사용될 수 있도록 하는 신재생 연계용 에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage system (ESS) and an energy storage method using a battery for an electric vehicle, and more specifically, to identify characteristics of a battery for an electric vehicle with a life remaining, and to use a battery for charging the energy storage device. It relates to an energy storage device for renewable linkage to be used.
일반적으로 배터리는 전기적 에너지를 화학적 에너지로 충전하고, 충전된 화학적 에너지를 전기적 에너지로 방전하는 것을 의미한다.Generally, a battery means charging electrical energy with chemical energy and discharging charged chemical energy with electrical energy.
에너지 저장 장치(ESS)의 가격 중 상당 부분이 배터리가 차지하며, 따라서 배터리의 가격과 관리는 ESS의 설계에 있어서 매우 중요한 요소가 된다. 따라서, 최근에는 폐 배터리를 재활용한 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.A significant portion of the price of an energy storage device (ESS) is occupied by the battery, and thus the price and management of the battery is a very important factor in the design of the ESS. Therefore, in recent years, research on an energy storage device using a recycled battery in which a waste battery is recycled has been actively conducted.
전기 자동차용 배터리는 배터리의 수명이 종료된 후에도 리튬과 폴리머 등을 추출할 수 있고, ESS용(에너지 저장용)으로도 활용이 가능하여 경제적으로 높은 가치를 가지고 있다.Batteries for electric vehicles have high economic value because they can extract lithium and polymer even after the end of the battery's life, and can be used for ESS (for energy storage).
전기 자동차의 개발 이후, 전기 자동차의 보급이 많아지면서, 잔존 수명이 남아있는 전기 자동차용 배터리가 매년 수만 개씩 쏟아져 나오고 있다. 일반적으로 전기 자동차는 리튬이온 배터리를 사용하는데, 이 리튬이온 배터리는 충/방전을 6000회 정도 할 수 있도록 설계되어 있다. 하지만, 평균적으로 1000~2000회 정도의 충/방전을 한 뒤 폐차되는 전기 자동차가 많아 이 전기 자동차용 배터리를 재활용할 수가 있다. 그러나, 사용 환경(온도 또는 충격 등)에 따라 배터리의 SOH(State of Health)와 내부 저항이 달라져 배터리의 재활용이 어려운 문제가 있다.After the development of electric vehicles, as the spread of electric vehicles has increased, tens of thousands of batteries for electric vehicles with remaining life remaining are pouring out every year. Generally, electric vehicles use lithium-ion batteries, which are designed to charge / discharge about 6000 times. However, on average, there are many electric vehicles that are discarded after charging / discharging about 1000 to 2000 times, so the battery for the electric vehicle can be recycled. However, the state of health (SOH) and the internal resistance of the battery vary depending on the use environment (temperature or shock, etc.), and thus there is a problem in that recycling of the battery is difficult.
이와 같이, 재생 배터리를 사용하는 ESS에서는 배터리의 가격을 낮추는 장점이 있지만, 배터리 관리가 어려워 서비스의 안정성 및 신뢰성이 낮은 단점이 있다.As described above, in the ESS using the recycled battery, there is an advantage of lowering the price of the battery, but it is difficult to manage the battery and has a disadvantage of low stability and reliability of service.
상기와 같은 단점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 재생 배터리를 사용하는 ESS를 통해 배터리 재자원화를 위한 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for improving the above disadvantages is to provide an energy storage system and an energy storage method for recycling a battery through an ESS using a renewable battery.
또한, 배터리의 SOH와 내부 저항이 서로 다른 전기 자동차용 배터리를 ESS에 활용할 수 있는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an energy storage system and an energy storage method that can utilize a battery for an electric vehicle having different SOH and internal resistance of a battery in an ESS.
본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치는 복수 개의 재생 배터리가 병렬 연결되어 배치되는 배터리 랙, 상기 배터리 랙에 연결되는 저전압용 인버터를 포함하는 전력 변환부 및 상기 배터리 랙에 전력의 충전 또는 방전을 제어하는 전력 관리부를 포함할 수 있다.An energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention includes a battery rack in which a plurality of renewable batteries are connected in parallel, a power converter including a low voltage inverter connected to the battery rack, and power to the battery rack It may include a power management unit for controlling the charge or discharge of.
일실시예에 따르면, 상기 재생 배터리의 특성을 파악해 상기 재생 배터리의 배터리 랙 및 배터리 셀 간의 충방전을 제어하는 배터리 관리부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a battery management unit configured to grasp the characteristics of the renewable battery and control charging and discharging between the battery rack and the battery cells of the renewable battery may be further included.
일실시예에 따르면, 상기 배터리 랙은 상기 재생 배터리의 가감이 용이하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment, the battery rack may be configured to facilitate the adjustment of the regenerative battery.
일실시예에 따르면, 상기 배터리 랙은 서로 다른 내부 저항을 가진 재생 배터리에도 호환이 가능할 수 있다.According to one embodiment, the battery rack may be compatible with renewable batteries having different internal resistances.
일실시예에 따르면, 상기 저전압용 인버터는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the low-voltage inverter may include a DC-DC converter.
일실시예에 따르면, 상기 저전압용 인버터는 200V 이상 400V 이하의 전압의 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.According to one embodiment, the low-voltage inverter may convert a DC power supply of a voltage of 200V or more and 400V or less into AC power.
일실시예에 따르면, 상기 재생 배터리는 수명이 남아있는 전기 자동차용 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the renewable battery may include a lithium ion battery for an electric vehicle with a remaining life.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since the specific embodiment does not mean that all of the following effects should be included or only the following effects are included, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.
본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 방법에 따르면, 매년 수만개씩 발생 되는 전기 자동차용 배터리 재활용하여 재생 배터리를 사용하는 ESS를 통해 배터리 재자원화를 가능케 할 수 있다.According to the energy storage device and the energy storage method using a renewable battery according to an embodiment of the present invention, it is possible to recycle the battery for an electric vehicle generated by tens of thousands of batteries annually, thereby enabling battery recycling through ESS using the renewable battery.
특히 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 방법에 따르면, 배터리의 SOH와 내부 저항이 서로 다른 전기 자동차용 배터리를 ESS에 활용할 수 있는 효과가 있다.In particular, according to the energy storage device and the energy storage method using a renewable battery according to an embodiment of the present invention, there is an effect that can utilize the battery for electric vehicles having different SOH and internal resistance of the battery in the ESS.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 종래의 에너지 저장 장치 배터리 연결과 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서의 배터리 연결을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 에너지 저장 장치 배터리 연결을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서의 배터리 연결을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서 전력 관리부의 인버터 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서 배터리 관리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for comparing and explaining a battery connection in an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the connection of a conventional energy storage device battery in more detail.
4 is a view for explaining in more detail the battery connection in the energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the configuration of the inverter of the power management unit in the energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating an operation of a battery management unit in an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term "and / or" includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Should not.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 설비 데이터의 이상 정도를 평가하는 방법 및 장치를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method and apparatus for evaluating the abnormality of facility data according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 전력 변환부(110, PCS; Power Conditioning System), 전력 관리부(120, PMS; Power Management System) 및 배터리부(130)를 포함할 수 있다. 여기서 배터리부(130)는 제1 배터리 랙(131), 제2 배터리 랙(132), 제3 배터리 랙(133) 등 복수 개의 배터리 랙을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 복수 개의 재생 배터리가 병렬 연결되어 배치되는 배터리 랙을 포함하는 배터리부(130), 상기 배터리 랙에 연결되는 저전압용 인버터를 포함하는 전력 변환부(110) 및 상기 배터리 랙에 전력의 충전 또는 방전을 제어하는 전력 관리부(120)를 포함할 수 있다.The
일실시예에 따르면, 상기 재생 배터리의 특성을 파악해 상기 재생 배터리의 배터리 랙 및 배터리 셀 간의 충방전을 제어하는 배터리 관리부를 더 포함할 수 있다. 배터리 관리부에 대한 구체적인 설명은 도 6에서 하도록 한다.According to an embodiment of the present invention, a battery management unit configured to grasp the characteristics of the renewable battery and control charging and discharging between the battery rack and the battery cells of the renewable battery may be further included. The detailed description of the battery management unit will be given in FIG. 6.
일실시예에 따르면, 전력 변환부(110)는 전력 변환 장치로 저전압용 인버터를 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치에서 전기를 배터리에 저장할 때는 직류로 저장하고, 전력 계통에서 전기를 사용할 때는 교류로 사용하기 때문에, 교류 전원을 직류 전원으로, 직류 전원을 교류 전원으로 변환시키는 역할이 중요하다. 전력 변환부(110)는 배터리에 저장된 직류 전류를 전력 계통에 공급하기 위해 교류로 변환하거나, 전력 계통으로부터 수신한 교류 전류를 배터리에 저장하기 위해 직류로 변환하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 전력 변환부(110)는 배터리부에 바로 연결될 수도 있으며, 도 1과 같이 전력 관리부(120)를 통해서 연결될 수도 있다.According to an embodiment, the
일실시예에 따르면, 전력 변환부(110)는 에너지 저장 장치의 유효 전력과 무효 전력의 품질을 제어하고, 전압을 측정할 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치의 구성 모듈 간 연결 상태 및 운영 상태를 감시할 수 있다. 그리고, 에너지 저장 장치의 전체 시스템을 정전 사태로부터 보호하고, 저장된 전력의 품질을 제어할 수 있다.According to one embodiment, the
신재생에너지 공급인증서 가중치(REC) 중 태양광 설비 연계 에너지 저장 장치와 풍력 설비 연계 에너지 저장 장치의 전력 가중치는 각각 5.0과 4.5로 타 에너지에 비해 높은 편이다. 일실시예에 따르면, 전력 변환부(110)는 태양광 및 풍력 연계 에너지 저장 장치의 수익 창출, 피크 저감, 주파수 제어와 배터리의 호환, 확장 및 교환을 제어할 수 있다.Among the weight of the renewable energy supply certificate (REC), the power weight of the energy storage device connected to the solar power plant and the energy storage device connected to the wind power is 5.0 and 4.5, respectively, which is higher than other energy. According to one embodiment, the
일실시예에 따르면, 전력 관리부(120)는 전력 변환부(110)에 에너지 충전/방전의 제어에 필요한 정보를 전달할 수 있다. 예를 들면, 배터리의 충전 정보, 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도 등에 대한 정보를 수신하여 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치(100)의 정상 동작을 제어할 수 있다.According to an embodiment, the
일실시예에 따르면, 전력 관리부(120)는 배터리의 충전/방전 또는 온/오프 신호를 전력 변환부(110)에 명령하며 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치(100) 전체를 제어할 수 있다. According to an embodiment, the
일실시예에 따르면, 전력 관리부(120)는 심야전력을 배터리에 충전하여 주간에 배터리의 전력을 전력 계통에 공급하도록 제어할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 전력 관리부(120)는 전력이 가장 비싼 시간대의 전력 사용을 제어하여 전기 요금을 절감하도록 제어할 수 있다. According to an embodiment, the
일실시예에 따르면, 제1 배터리 랙(131), 제2 배터리 랙(132), 제3 배터리 랙(133) 등 복수 개의 배터리 랙(rack)은 병렬 연결되어 배치될 수 있다.According to an embodiment, a plurality of battery racks, such as the
배터리부(130)의 배터리 랙에 포함되는 배터리는 전기 자동차에서 사용된 이후 폐기된 재생 배터리가 될 수 있다. 이때, 배터리는 충전이 가능한 임의의 이차 배터리가 될 수 있으며, 바람직하게는 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다.The battery included in the battery rack of the
전기 자동차에서 사용되는 배터리는 일반적으로 리튬 이온 배터리를 사용한다. 일반적인 리튬이론 배터리의 경우 6000회의 충/방전 수명을 갖도록 설계된다. 하지만, 전기 자동차의 경우 평균적으로 1000회에서 2000회 사이의 충/방전을 한 뒤에 폐차가 되며, 잔존 수명이 많이 남은 폐 배터리를 재생 배터리로 활용할 수 있다.Batteries used in electric vehicles generally use lithium ion batteries. In general, the lithium theory battery is designed to have a charge / discharge life of 6000 times. However, in the case of an electric vehicle, on average, after charging / discharging between 1000 and 2000 times, it becomes a junk car, and a waste battery with much remaining life can be used as a recycled battery.
종래 기술에 따르면, 에너지 저장 장치는 배터리의 직렬 연결을 사용하기 때문에 배터리의 상태(SOH; State Of Health)와 내부 저항이 같은 배터리끼리만 사용할 수 있었다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 배터리부(130)는 200~300V의 전기 자동차 배터리를 병렬로 연결하고, 배터리 랙(131, 132, 133)의 배터리를 각각 분리할 수 있도록 하여 수명이 다한 배터리를 다른 재생 배터리로 교환할 수 있도록 설계할 수 있다.According to the prior art, since the energy storage device uses a series connection of batteries, only batteries having the same internal resistance as the state of health (SOH) could be used. According to an embodiment of the present invention, the
일실시예에 따르면, 배터리 랙은 재생 배터리의 가감이 용이하도록 구성될 수 있다. 이때, 배터리 랙을 구성하는 재생 배터리는 각각 병렬 연결되기 때문에 배터리가 추가 또는 감소 되더라도 에너지 저장 장치의 운행에 문제가 발생하지 않는다.According to one embodiment, the battery rack may be configured to facilitate adding and subtracting of the recycled battery. At this time, since the renewable batteries constituting the battery rack are connected in parallel to each other, there is no problem in the operation of the energy storage device even if the batteries are added or reduced.
일실시예에 따르면, 상기 배터리 랙은 서로 다른 내부 저항을 가진 재생 배터리에도 호환이 가능할 수 있다.According to one embodiment, the battery rack may be compatible with renewable batteries having different internal resistances.
일실시예에 따르면, 상기 재생 배터리는 수명이 남아있는 전기 자동차용 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the renewable battery may include a lithium ion battery for an electric vehicle with a remaining life.
도 2는 종래의 에너지 저장 장치 배터리 연결과 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서의 배터리 연결을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for comparing and explaining a battery connection in a conventional energy storage device battery connection and an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)를 참조하면, 종래의 에너지 저장 장치 배터리 연결을 확인할 수 있다. 종래 배터리부는 배터리 랙(200, 220, 230, 240)을 포함하며, 각각의 배터리 랙은 70V의 전압을 갖는 배터리(201), 배터리(202), 배터리(203), 배터리(204), 배터리(205), 배터리(206), 배터리(207), 배터리(208), 배터리(209), 배터리(210) 및 배터리(211)를 직렬로 연결하여 배터리 랙을 구성하였다. 이때, 11개의 70V 배터리 직렬 연결을 통해 770V의 배터리 랙 전압을 만들 수 있다. 이 경우에는 하나의 배터리에 문제가 생기면, 배터리 랙 전체를 교환해야 하며, 배터리의 상태(SOH; State Of Health)와 내부 저항이 같은 배터리끼리만 사용할 수 있다.Referring to Figure 2 (a), it can be seen that the conventional energy storage device battery connection. The conventional battery unit includes
도 2(b)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치 배터리 연결을 확인할 수 있다. 배터리부는 배터리 랙(250, 270, 280, 290)을 포함하며, 각각의 배터리 랙은 각각 200V 내지 300V의 전압을 갖는 배터리(251), 배터리(252), 배터리(253), 배터리(254), 배터리(255), 배터리(256), ?, 배터리(25n)를 병렬로 연결하여 배터리 랙을 구성할 수 있다. 이때, 배터리 병렬 연결을 통해 저전압(200V 내지 300V)의 배터리 랙 전압을 만들 수 있다. 이 경우에는 하나의 배터리에 문제가 생기면, 각각의 배터리를 교환할 수 있으며, 배터리의 상태(SOH; State Of Health)와 내부 저항이 서로 다른 배터리끼리도 사용할 수 있다.Referring to Figure 2 (b), it can be confirmed that the energy storage device battery connection using a renewable battery according to an embodiment of the present invention. The battery unit includes
도 3은 종래의 에너지 저장 장치 배터리 연결을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining in more detail the connection of the conventional energy storage battery.
도 3을 참조하면, 종래의 에너지 저장 장치 배터리부(300)는 배터리 랙(310, 320, 330, 340)을 포함하며, 각각의 배터리 랙은 80.96V의 전압과 94A의 전류를 갖는 배터리(311)를 직렬로 9개씩 연결하여 4개의 배터리 랙을 병렬 연결하여 구성하였다. 따라서, 총 274KW의 전력을 저장하는 배터리부를 만들 수 있다. 이 경우에는 하나의 배터리에 문제가 생기면, 배터리 랙 전체를 교환해야 하며, 배터리의 상태(SOH; State Of Health)와 내부 저항이 같은 배터리끼리만 사용할 수 있다. 특히, 사용 환경에 따라 배터리의 내부 저항이 달라지는 전기 자동차용 재생 배터리는 직렬 연결을 통해서 배터리 랙을 구성할 수가 없다.Referring to FIG. 3, the conventional energy storage
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서의 배터리 연결을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining in more detail the battery connection in the energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치의 배터리부(400)는 10개의 배터리 랙(410, 420, 430, 440, ?, 4n0)을 포함하며, 각각의 배터리 랙은 320V의 전압과 12A의 전류를 갖는 배터리(411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418)를 병렬로 연결하고, 10개의 배터리 랙을 다시 병렬 연결하여 구성할 수 있다. 따라서, 총 274KW의 전력을 저장하는 배터리부를 만들 수 있다. 이 경우에는 하나의 배터리에 문제가 생기더라도, 배터리 랙 전체를 교환할 필요가 없이 각각의 배터리만 교체할 수 있으며, 배터리의 상태(SOH; State Of Health)와 내부 저항이 서로 다른 배터리끼리도 호환이 가능하다. 특히, 사용 환경에 따라 배터리의 내부 저항이 달라지는 전기 자동차용 재생 배터리를 사용하는 본 발명에서도 배터리 랙을 구성할 수 있다. 또한, 배터리를 병렬 타입으로 연결하기 때문에 배터리 셀의 가감이 용이한 장점이 있다.Referring to Figure 4, the
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서 전력 관리부의 인버터 구성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the configuration of the inverter of the power management unit in the energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치의 전력 관리부는 DC-DC 컨버터(510) 및 인버터(520)를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 직류 전원을 교류 전원으로 바꿔주는 인버터(520) 앞단에 DC-DC 컨버터(510)를 포함하여 저전압용 인버터를 구성할 수 있다.Referring to FIG. 5, a power management unit of an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment may include a DC-
예를 들면, 배터리를 전부 병렬로 연결하면 종래의 에너지 저장 장치의 배터리 보다 훨씬 낮은 전압으로 구동 되어야 하므로 저전압 인버터(약 50KW)가 필요할 수 있다. 이때, 저전압용 인버터를 병렬로 접속하여 대용량 시스템을 구축할 수 있다. 즉, 종래의 센트럴 방식으로 운용하던 에너지 저장 장치를 스트링 방식으로 구축할 수 있다. For example, if all of the batteries are connected in parallel, a low voltage inverter (about 50 KW) may be needed because the battery should be driven at a much lower voltage than the battery of a conventional energy storage device. At this time, a low-voltage inverter can be connected in parallel to build a large-capacity system. That is, the energy storage device that was operated in the conventional central method can be constructed in a string method.
일실시예에 따르면, 저전압용 인버터는 200V 이상 400V 이하의 전압의 직류 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다.According to one embodiment, the low-voltage inverter may convert a DC power supply of a voltage of 200V or more and 400V or less into AC power.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에서 배터리 관리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an operation of a battery management unit in an energy storage device using a renewable battery according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치는 전력 변환부(610, PCS; Power Conditioning System), 전력 관리부(620, PMS; Power Management System), 배터리 관리부(630, BMS; Battery Management System) 및 배터리부(640)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, an energy storage device using a renewable battery includes a power conversion unit (610, PCS; Power Conditioning System), a power management unit (620, PMS; Power Management System), and a battery management unit (630, BMS; Battery Management System). And it may include a
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리부(630)는 배터리부(640)로부터 배터리의 전압, 전류, 온도에 대한 각종정보를 수신할 수 있으며, 배터리부의 과전압, 과전류, 과온도에 대한 보호기능을 판단하여 배터리 셀을 이상상태로부터 보호할 수 있다.The
일실시예에 따른 배터리 관리부(630)는 각 배터리의 특성을 파악 해 최적의 상태로 개별 배터리의 충/방전을 제어할 수 있다.The
일실시예에 따른 전력 관리부(620)는 배터리 관리부(630)와 통신하여 배터리 랙 및 배터리 셀이 최적의 상태가 되도록 전류 및 전압을 제어할 수 있다.The
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100: 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치
110: 전력 변환부
120: 전력 관리부
130: 배터리부
131: 제1 배터리 랙
132: 제2 배터리 랙
133: 제3 배터리 랙100: energy storage device using renewable batteries
110: power converter
120: power management department
130: battery unit
131: first battery rack
132: second battery rack
133: third battery rack
Claims (7)
상기 배터리 랙에 연결되는 저전압용 인버터를 포함하는 전력 변환부; 및
상기 배터리 랙에 전력의 충전 또는 방전을 제어하는 전력 관리부
를 포함하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.A battery rack in which a plurality of regenerative batteries are connected in parallel;
A power converter including a low voltage inverter connected to the battery rack; And
Power management unit for controlling charging or discharging of power in the battery rack
Energy storage device using a renewable battery comprising a.
상기 재생 배터리의 특성을 파악해 상기 재생 배터리의 배터리 랙 및 배터리 셀 간의 충방전을 제어하는 배터리 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.According to claim 1,
Energy storage device using a renewable battery, characterized in that it further comprises a battery management unit for controlling the charging and discharging between the battery rack and the battery cells of the renewable battery by identifying the characteristics of the renewable battery.
상기 배터리 랙은 상기 재생 배터리의 가감이 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.According to claim 1,
The battery rack is an energy storage device using a renewable battery, characterized in that configured to facilitate the adjustment of the renewable battery.
상기 배터리 랙은 서로 다른 내부 저항을 가진 재생 배터리에 호환 가능한 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.According to claim 3,
The battery rack is an energy storage device using a renewable battery, characterized in that it is compatible with renewable batteries having different internal resistance.
상기 저전압용 인버터는 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.The method of claim 4,
The low voltage inverter comprises a DC-DC converter, an energy storage device using a renewable battery.
상기 저전압용 인버터는 200V 이상 400V 이하의 전압의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.According to claim 1,
The low-voltage inverter is an energy storage device using a renewable battery, characterized in that for converting a DC power of a voltage of 200V or more and 400V or less to an AC power.
상기 재생 배터리는 수명이 남아있는 전기 자동차용 리튬 이온 배터리인 것을 특징으로 하는 재생 배터리를 이용한 에너지 저장 장치.According to claim 1,
The renewable battery is an energy storage device using a renewable battery, characterized in that the lithium ion battery for an electric vehicle with a remaining life.
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---|---|---|---|---|
KR20220035658A (en) * | 2020-09-14 | 2022-03-22 | 제주대학교 산학협력단 | Connecting device for different types of electrick vehicle battery moduls |
KR20230100772A (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 에스케이온 주식회사 | Method for re-using battery, method for providing rental service, and energy storage system using the same |
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- 2018-11-21 KR KR1020180144821A patent/KR102182010B1/en active IP Right Grant
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