KR20210032261A - 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템은 전력을 생산하는 발전기와, 복수의 배터리 셀을 포함하는 전력저장장치와, 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성한 후, 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출하고, 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 배터리관리장치를 포함한다.

Description

클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법{System for heterogeneous power balancing using clustering, apparatus thereof and method thereof}
본 발명은 전력 밸런싱 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
에너지 저장은 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것을 말한다. 이에 쓰이는 장치를 축압기라고 하고, 더 넓은 범위의 시스템 전체를 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)이라고 한다. 일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 한다.
ESS는 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 운영이 가능하며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하평준화(Load Leveling), 비상전원 등의 기능으로 사용된다. ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 저장하고 필요할 때 공급함으로써 에너지 이용효율 향상, 신 ㅇ 재생에너지 활용도 제고 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.
에너지 저장은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지저장과 화학적 에너지저장으로 구분할 수 있다. 대표적인 물리적 에너지저장으로는 양수발전과 압축공기저장, 플라이휠 등을 들 수 있으며, 화학적 에너지저장으로는 리튬이온배터리, 리튬인산철(LiFePO4)배터리, 납축전지, NaS 전지 등이 있다. 배터리 형식의 ESS를 BESS(Battery Energy Storage System)라고 하며, 일반적으로 ESS라고 하면 BESS를 의미한다.
한국공개특허 제10-2016-0135646호 2016년 11월 28일 공개 (명칭: 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템)
본 발명의 목적은 에너지 저장 시스템을 클러스터링을 통해 복수의 클러스터로 구분하여 복수의 클러스터에 가장 적합한 밸런싱 방법을 적용하여 동시에 이종의 전력 밸런싱을 수행할 수 있는 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템은 전력을 생산하는 발전기와, 복수의 배터리 셀을 포함하는 전력저장장치와, 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성한 후, 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출하고, 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 배터리관리장치를 포함한다.
상기 배터리관리장치는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하고, 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한 후, 상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리관리장치는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 수학식
Figure pat00001
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고, 상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고, 상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기
Figure pat00002
는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리관리장치는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 수학식
Figure pat00003
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고, 상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고, 상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고, 상기
Figure pat00004
는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고, 상기
Figure pat00005
는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리관리장치는 상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하고, 상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리관리장치는 상기 복수의 배터리 셀을 수학식
Figure pat00006
에 따라 벡터 공간에 임베딩하며, 상기 E는 배터리 셀의 벡터이고, 상기 L은 배터리 셀의 위치이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고, 상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고, 상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 한다.
상기 배터리관리장치는 상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치는 전력저장장치의 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성하는 클러스터부와, 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출한 후, 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 전력관리부를 포함한다.
상기 전력관리부는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하고, 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한 후, 상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력관리부는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 수학식
Figure pat00007
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고, 상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고, 상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기
Figure pat00008
는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 전력관리부는 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 수학식
Figure pat00009
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고, 상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고, 상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고, 상기
Figure pat00010
는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고, 상기
Figure pat00011
는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 클러스터부는 상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하고, 상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 클러스터부는 상기 복수의 배터리 셀을 수학식
Figure pat00012
에 따라 벡터 공간에 임베딩하며, 상기 E는 배터리 셀의 벡터이고, 상기 L은 배터리 셀의 위치이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고, 상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고, 상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 한다.
상기 전력관리부는 상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법은 클러스터부가 전력저장장치의 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성하는 단계와, 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출하는 단계와, 상기 전력관리부가 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 유효성을 산출하는 단계는 상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하는 단계와, 상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출하는 단계와, 상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 표준편차를 산출하는 단계는 상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 수학식
Figure pat00013
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고, 상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고, 상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기
Figure pat00014
는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 공분산을 산출하는 단계는 상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 수학식
Figure pat00015
에 따라 산출하고, 상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, 상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고, 상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고, 상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고, 상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고, 상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고, 상기
Figure pat00016
는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고, 상기
Figure pat00017
는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 클러스터를 생성하는 단계는 상기 클러스터부가 상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하는 단계와, 상기 클러스터부가 상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 임베딩하는 단계는 상기 클러스터부가 상기 복수의 배터리 셀을 수학식
Figure pat00018
에 따라 벡터 공간에 임베딩하며, 상기 E는 배터리 셀의 벡터이고, 상기 L은 배터리 셀의 위치이고, 상기 V는 배터리 셀의 전압이고, 상기 T는 배터리 셀의 온도이고, 상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고, 상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고, 상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 클러스터를 생성하는 단계 후, 상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 상기 전력관리부가 상기 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 클러스터링을 통해 복수의 배터리 셀을 복수의 클러스터로 구분하고, 복수의 클러스터 각각의 속성이 액티브 밸런싱에 적합한지 혹은 패시브 밸런싱에 적합한지 여부를 도출하여, 현 상황에서 복수의 클러스터 별로 클러스터를 구성하는 복수의 배터리 셀의 속성에 가장 적합한 밸런싱을 적용함으로써 효율적인 전력 밸런싱을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리관리장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치에 대한 클러스터링 방법에 대해서 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치에 대한 클러스터링 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용하여 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템은 발전기(100), 배터리관리부(200) 및 에너지저장장치(300)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템은 제1컨버터부(10), 제2 컨버터부(20) 및 부하(30)를 더 포함할 수 있다.
발전기(100)는 광기전 효과(photovoltaic effect)를 이용하여, 태양으로부터 오는 빛을 전기 에너지로 바꾸어 주는 태양광 발전, 태양광에 의한 빛의 열에너지를 이용하여 발전하는 태양열발전 중 어느 하나의 발전 방식을 통해 전력을 생산한다. 발전기(100)는 기본적으로, 생산된 전력, 즉, 발전 전력을 부하(30)에 제공한다. 하지만, 이러한 발전기(100)의 전기 생산량은 일기에 따라 편차가 심하며 조절할 수 있는 것이 아니다. 따라서 발전기(100)는 부하(30)의 용량에 비해 과잉 생산된 전력을 에너지저장장치(300)에 제공하여 저장하도록 한다.
배터리관리장치(200)는 에너지저장장치(300)에 대한 충전 및 방전 시 과충전 및 과방전을 방지하도록 충전 및 방전을 제어한다. 특히, 배터리관리장치(200)는 에너지저장장치(300)에 대한 전력 밸런싱을 관리한다.
에너지저장장치(300)는 발전기(100)의 발전 전력을 저장하기 위한 것이다. 특히, 에너지저장장치(300)는 발전기(100)가 부하(30)의 용량에 비해 전력을 과잉 생산한 경우, 그 과잉 생산된 발전 전력을 저장할 수 있다. 또한, 에너지저장장치(300)는 부하(30)의 전력이 요구될 때 저장된 전력을 부하(30)에 제공한다.
제1 컨버터부(10)는 발전기(100)가 생산한 전력을 에너지저장장치(300)의 주파수에 맞춰 변환한 후, 제공하기 위한 것이다. 제2 컨버터부(20)는 발전기(100) 혹은 에너지저장장치(300)로부터 제공되는 전력을 부하(30)의 주파수에 맞춰 변환한 후, 제공한다. 제1 컨버터부(10) 및 제2 컨버터부(20) 양자 모두는 DC/DC 컨버터인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치(300)의 구성에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치(300)는 버퍼부(310) 및 저장부(320)를 포함한다.
버퍼부(310)는 저장부(320)에 발전 전력을 저장하기 전, 전력을 임시 저장하거나, 부하(30)에 전력을 제공하기 전, 그 전력을 임시로 저장하는 역할을 수행한다. 버퍼부(310)는 슈퍼커패시터(Supercapacitor), 하이브리드 슈퍼커패시터로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 버퍼부(310)는 이차전지(secondary cell)로 형성될 수도 있다.
저장부(320)는 발전 전력을 저장하기 위한 복수의 배터리를 포함한다. 저장부(320)는 복수의 배터리 랙으로 이루어진 배터리 컨테이너 형태로 형성된다. 또한, 복수의 배터리 랙 각각은 복수의 배터리 모듈을 포함하며, 복수의 배터리 모듈 각각은 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 셀은 이차전지이며, 니켈-카드뮴 전지(NiCd), 니켈수소축전지(NiMH), 리튬이온전지(Li-ion), 리튬이온폴리머전지(Li-ion polymer) 등을 예시할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 배터리관리장치(200)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리관리장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리관리장치(200)는 충전부(210), 방전부(220), 센서부(230), 메모리부(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
충전부(210)는 제어부(250)의 제어에 따라 발전기(100)가 생성한 전력으로 에너지저장장치(300)를 충전하기 위한 것이다.
방전부(220)는 제어부(250)의 제어에 따라 에너지저장장치(300)에 저장된 전력을 부하(30)에 제공하기 위한 것이다.
센서부(230)는 에너지저장장치(300)의 단위 모듈의 전력 및 온도 등을 측정하기 위한 것이다. 이를 위하여, 전력 센서 및 온도 센서를 포함한다. 센서부(230)는 에너지저장장치(300)의 단위 모듈의 전력 및 온도를 측정하여 제어부(250)에 제공한다.
메모리부(240)는 배터리관리장치(200)의 동작에 필요한 각 종 프로그램, 데이터, 배터리관리장치(200)의 동작에 따라 발생된 각 종 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 이러한 메모리부(240)는 스토리지, 메모리 등이 될 수 있다. 이러한 메모리부(240)는 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다. 프로그램 영역은 배터리관리장치(200)의 부팅(booting) 및 운영(operation)을 위한 운영체제(OS, Operating System) 등을 저장할 수 있다. 데이터 영역은 배터리관리장치(200)의 사용에 따라 발생하는 데이터 등을 저장할 수 있다. 메모리부(240)에 저장되는 각 종 데이터는 사용자의 조작에 따라, 삭제, 변경, 추가될 수 있다.
제어부(250)는 배터리관리장치(200)의 전반적인 동작 및 배터리관리장치(200)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(250)는 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등이 될 수 있다. 제어부(250)는 클러스터부(251) 및 전력관리부(253)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 에너지저장장치(300)는 복수의 단위 매체로 구분될 수 있다. 이러한 단위 매체는 컨테이너, 랙, 모듈, 셀 등이 될 수 있다. 클러스터부(251)는 에너지저장장치(300)를 구성하는 단위 매체를 기준으로 필요에 따라 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터로 구분한다. 이에 따라, 클러스터 단위로 에너지저장장치(300)를 제어할 수 있다.
전력관리부(253)는 에너지저장장치(300)의 복수의 단위에 대한 에너지 효율 및 수명을 개선하기 위하여 에너지저장장치(300)의 복수의 단위 매체에 대한 전력을 관리한다. 에너지저장장치(300)의 성능을 극대화하기 위해서는 복수의 단위 매체 간의 충전 전압을 일정하게 유지시켜주는 것이 요구된다. 충전 전압이 너무 낮거나 높은 상태가 계속되면 중간 수준으로 유지할 경우에 비해 열화가 빠르게 진행된다. 또한, 과방전되면 구성부품이 열화 되어 회복 불능상태가 된다. 그리고 충전 전압도 적정치를 넘어 충전하게 되면 그 저장 매체가 과열되어 불가역적인 구조로 변하게 된다. 따라서 전력관리부(253)는 에너지저장장치(300)의 최적의 성능을 유지하기 위하여 전력 밸런싱을 통해 복수의 단위 매체 간의 충전 전압을 균일하게 하는 역할을 수행한다. 또한, 전력관리부(253)는 에너지저장장치(300)의 충전 및 방전 시 과충전 및 과방전을 방지하도록 충전 및 방전을 제어한다.
이러한 클러스터부(251) 및 전력관리부(253)를 포함하는 제어부(250)의 동작에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 전력 밸런싱의 구체적인 방법의 설명에 앞서 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치(300)에 대한 클러스터링 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치에 대한 클러스터링 방법에 대해서 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지저장장치에 대한 클러스터링 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리관리장치(200)의 클러스터부(251)는 S110 단계에서 메모리부(240)에 에너지저장장치(300)의 복수의 배터리 셀의 위치를 저장한 상태라고 가정한다. 배터리 컨테이너, 배터리 랙, 배터리 모듈 및 배터리 셀은 모두 일정한 방향으로 순서가 부여된다. 예컨대, 일정한 방향의 순서는 좌에서 우, 아래에서 위, 앞에서 뒤의 방향이 될 수 있다. 배터리 셀의 위치는 (1, 1, 1, 1)과 같이 부여될 수 있다. 이는 첫 번째 배터리 컨테이너의 첫 번째 배터리 랙의 첫 번째 배터리 모듈의 첫 번째 배터리 셀임을 나타낸다.
다음으로, 배터리관리장치(200)의 클러스터부(251)는 S120 단계에서 센서부(230)를 통해 에너지저장장치(300)의 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정한다. 그런 다음, 클러스터부(251)는 S130 단계에서 센서부(230)를 통해 에너지저장장치(300)의 복수의 배터리 셀 각각의 온도를 측정한다.
다음으로, 클러스터부(251)는 S140 단계에서 배터리 셀의 위치, 전압 및 온도에 따라 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩(embedding)한다. 이때, 클러스터부(251)는 복수의 배터리 셀을 다음의 수학식 1에 따라 벡터 공간에 임베딩(embedding)할 수 있다.
Figure pat00019
여기서, E는 특정 배터리 셀의 벡터를 의미한다. L은 배터리 셀의 위치를 나타내고, V는 배터리 셀의 전압을 나타내며, T는 배터리 셀의 온도를 나타낸다. 여기서, L, V 및 T는 모두 정규화(normalized)된 값이다. 또한, a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치를 나타내고, b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치를 나타내며, T는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 수학식 1을 통해 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩한 화면 예를 도 5에 도시하였다. 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀이 백터 공간에 임베딩될 수 있다.
이어서, 클러스터부(251)는 S150 단계에서 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 소정의 클러스터링 알고리즘을 이용하여 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성한다. 도 5에 따르면, 3개의 클러스터(CL1, CL2, CL3)가 생성되었지만, 이는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명은 생성되는 클러스터의 수를 한정하는 것은 아니다. 이러한 클러스터의 수는 복수의 배터리 셀의 벡터값과, 클러스터링 알고리즘 및 클러스터링 시 입력되는 파라미터에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링 기법에 대해 설명하였다. 그러면, 이러한 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리관리장치(200)는 소정 주기로 혹은 소정의 이벤트가 발생하는 경우, 에너지저장장치(300)에 대한 전력 밸런싱을 수행할 수 있다. 이에 따라, S210 단계에서 전력 밸런싱이 시작되면, 배터리관리장치(200)의 클러스터부(251)는 S220 단계에서 앞서 도 4 및 도 5를 통해 설명된 바와 같이 에너지저장장치(300)의 복수의 배터리 셀을 클러스터링 하여 복수의 클러스터를 생성한다.
복수의 클러스터가 생성되면, 전력관리부(253)는 S230 단계에서 각 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출한다. 이때, 전력관리부(253)는 다음의 수학식 2에 따라 표준 편차를 산출한다.
Figure pat00020
수학식 2에서, N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이다. m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이다. V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고, Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이다. 이에 따라,
Figure pat00021
는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타낸다.
다음으로, 전력관리부(253)는 S240 단계에서 각 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한다. 이때, 전력관리부(253)는 다음의 수학식 3에 따라 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한다.
Figure pat00022
여기서, N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고, i는 배터리 셀의 전압 인덱스이며, j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이다. 또한, V는 배터리 셀의 전압이고, T는 배터리 셀의 온도이다. Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고, Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이다. 또한, mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고, mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이다.
Figure pat00023
는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이다. 이에 따라,
Figure pat00024
는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타낸다.
다음으로, 전력관리부(253)는 S250 단계에서 각 클러스터의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하여 유효성은 해당 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타낸다. 이때, 전력관리부(253)는 다음의 수학식 4에 따라 클러스터의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출한다.
Figure pat00025
여기서,
Figure pat00026
는 클러스터의 전력의 표준편차이고,
Figure pat00027
는 클러스터의 전력과 온도의 공분산이다. 이에 따라, 이에 따라, C는 클러스터의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 복수의 클러스터 각각의 유효성을 산출한 후, 전력관리부(253)는 S260 단계에서 복수의 클러스터 중 유효성이 상대적으로 더 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 유효성이 상대적으로 작은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행한다. 유효성이 높을수록 해당 클러스터는 배터리 셀 간 전력의 차가 크고, 배터리 셀 간 전력 변화에 따라 온도의 변화가 작다. 이에 따라, 액티브 밸런싱이 유리하다. 반면, 유효성이 낮을수록 해당 클러스터는 배터리 셀 간 전력의 차가 작고, 배터리 셀 간 전력 변화에 따라 온도의 변화가 크기 때문에 패시브 밸런싱이 유리하다.
한편, 선택적으로 S260 단계에서, 평균온도가 기 설정된 임계 온도(TH) 이상인 클러스터가 존재하는 경우 전력관리부(253)는 해당 클러스터에 대해 전력 충전 및 전력 밸런싱 모두를 수행하지 않고 해당 클러스터를 휴지 모드로 동작시킨다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 제3 클러스터(CL3)는 평균 온도가 임계치(TH) 보다 높은 클러스터이며, 충전, 방전 및 전력 밸런싱을 수행하는 경우, 배터리 셀의 온도가 상승하기 때문에 온도가 임계치(TH) 이상인 경우 화재의 위험이 있다. 따라서 본 발명은 제3 클러스터(CL3)와 같이, 평균 온도가 임계치(TH) 보다 높은 클러스터의 경우, 전력 충전 및 전력 밸런싱 모두를 수행하지 않고 안정된 온도를 찾을 때까지 휴지 모드로 동작하는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 수요 추정을 위한 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10: 제1 컨버터
20: 제2 컨버터
30: 부하
100: 발전기
200: 배터리관리장치
210: 충전부
220: 방전부
230: 센서부
240: 메모리부
250: 제어부
251: 클러스터부
253: 전력관리부
300: 에너지저장장치

Claims (21)

  1. 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템에 있어서,
    전력을 생산하는 발전기;
    복수의 배터리 셀을 포함하는 전력저장장치;
    복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성한 후, 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출하고,
    상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 배터리관리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하고,
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한 후,
    상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를
    수학식
    Figure pat00028
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고,
    상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고,
    상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기
    Figure pat00029
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을
    수학식
    Figure pat00030
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고,
    상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고,
    상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고,
    상기
    Figure pat00031
    는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고,
    상기
    Figure pat00032
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하고,
    상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 복수의 배터리 셀을
    수학식
    Figure pat00033
    에 따라 벡터 공간에 임베딩하며,
    상기 E는 배터리 셀의 벡터이고,
    상기 L은 배터리 셀의 위치이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고,
    상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고,
    상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리관리장치는
    상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템.
  8. 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    전력저장장치의 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성하는 클러스터부;
    상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출한 후, 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 전력관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력관리부는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하고,
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출한 후,
    상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전력관리부는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를
    수학식
    Figure pat00034
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고,
    상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고,
    상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기
    Figure pat00035
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전력관리부는
    상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을
    수학식
    Figure pat00036
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고,
    상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고,
    상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고,
    상기
    Figure pat00037
    는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고,
    상기
    Figure pat00038
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 클러스터부는
    상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하고,
    상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 클러스터부는
    상기 복수의 배터리 셀을
    수학식
    Figure pat00039
    에 따라 벡터 공간에 임베딩하며,
    상기 E는 배터리 셀의 벡터이고,
    상기 L은 배터리 셀의 위치이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고,
    상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고,
    상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전력관리부는
    상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 장치.
  15. 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    클러스터부가 전력저장장치의 복수의 배터리 셀에 대해 클러스터링을 수행하여 복수의 클러스터를 생성하는 단계;
    전력관리부가 상기 복수의 클러스터 중 액티브 밸런싱을 수행하는 경우에 상대적으로 유리한 정도를 나타내는 유효성을 산출하는 단계; 및
    상기 전력관리부가 상기 유효성이 상대적으로 높은 클러스터에 대해 액티브 밸런싱을 수행하고, 상기 유효성이 상대적으로 낮은 클러스터에 대해 패시브 밸런싱을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유효성을 산출하는 단계는
    상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를 산출하는 단계;
    상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을 산출하는 단계; 및
    상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각의 전력의 표준편차와 전력과 온도의 공분산의 차인 유효성을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 표준편차를 산출하는 단계는
    상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 표준편차를
    수학식
    Figure pat00040
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 인덱스이고,
    상기 m은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 V는 클러스터에 포함된 배터리 셀 각각의 전압이고,
    상기 Vi는 클러스터에서 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기
    Figure pat00041
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀 전압의 표준편차를 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 공분산을 산출하는 단계는
    상기 전력관리부가 상기 복수의 클러스터 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 및 온도에 대한 공분산을
    수학식
    Figure pat00042
    에 따라 산출하고,
    상기 N은 클러스터에 포함된 전체 배터리 셀의 수이고,
    상기 i는 배터리 셀의 전압 인덱스이고,
    상기 j는 배터리 셀의 온도의 인덱스이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 Vi는 i번째 배터리 셀의 전압이고,
    상기 Tj는 j번째 배터리 셀의 온도이고,
    상기 mv는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압의 평균이고,
    상기 mt는 클러스터에 포함된 복수의 배터리 셀의 온도의 평균이고,
    상기
    Figure pat00043
    는 클러스터의 복수의 배터리 셀의 전압과 온도의 상관계수이고,
    상기
    Figure pat00044
    는 클러스터에 포함된 배터리 셀의 전압과 온도의 공분산을 나타내는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 클러스터를 생성하는 단계는
    상기 클러스터부가 상기 배터리 셀 각각의 위치, 전압 및 온도에 따라 상기 복수의 배터리 셀을 벡터 공간에 임베딩하는 단계; 및
    상기 클러스터부가 상기 백터 공간 상에 벡터로 표현된 복수의 배터리 셀을 클러스터링하여 복수의 클러스터를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 임베딩하는 단계는
    상기 클러스터부가
    상기 복수의 배터리 셀을
    수학식
    Figure pat00045
    에 따라 벡터 공간에 임베딩하며,
    상기 E는 배터리 셀의 벡터이고,
    상기 L은 배터리 셀의 위치이고,
    상기 V는 배터리 셀의 전압이고,
    상기 T는 배터리 셀의 온도이고,
    상기 a는 배터리 셀의 위치에 대한 가중치이고,
    상기 b는 배터리 셀의 전압에 대한 가중치이고,
    상기 c는 배터리 셀의 온도에 대한 가중치인 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 클러스터를 생성하는 단계 후,
    상기 복수의 클러스터 중 평균온도가 기 설정된 임계 온도 이상인 클러스터가 존재하면, 상기 전력관리부가 상기 평균온도가 상기 임계 온도 이상인 클러스터를 휴지 모드로 동작시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 방법.
KR1020190137766A 2019-09-16 2019-10-31 클러스터링을 이용한 이종의 전력 밸런싱을 수행하기 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법 KR102321029B1 (ko)

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