KR20220101990A - 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 및 상기 에너지 저장 시스템의 플러그인 랙 개별 제어 방법 - Google Patents

플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 및 상기 에너지 저장 시스템의 플러그인 랙 개별 제어 방법 Download PDF

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이병은
권대원
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Abstract

본 발명은 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 및 상기 에너지 저장 시스템의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법에 관한 것이며, 상기 에너지 저장 시스템은 전력을 충방전하는 복수의 플러그인 랙; 및 상기 에너지 저장 시스템으로부터 요구된 충방전 전력을 획득하고, 상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 및 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙 정보를 기반으로 하여, 상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 충방전 전력 관리부;를 포함할 수 있다. 그리고 상기 플러그인 랙은, 상기 전력을 저장하는 복수의 배터리 셀로 구성된 복수의 배터리 모듈을 포함한 배터리 랙; 상기 외부 전력 또는 계통의 전력을 상기 배터리 랙의 전력으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 전력으로 변환함으로써, 상기 결정된 충방전 전력을 충방전하는 전력 변환부; 및 상기 배터리 랙의 상태 및 동작을 관리하기 위해 상기 배터리 랙 정보를 취득하는 배터리 관리부;를 포함할 수 있다.

Description

플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 및 상기 에너지 저장 시스템의 플러그인 랙 개별 제어 방법{Energy storage system of plug-in type and method for individually controlling plug-in rack of the energy storage system}
본 발명은 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 및 상기 에너지 저장 시스템의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지원에서 발전된 전력을 저장하였다가 피크 부하 또는 계통 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급한다. 이를 통해 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화하고 최대 부하 감소와 부하 평준화를 달성할 수 있게 된다.
특히, 최근 다양한 신재생 에너지원의 출현으로 인해 부각되고 있는 지능형 전력망뿐만 아니라 전기 자동차에도 이러한 에너지 저장 시스템이 이용될 수 있다.
상기와 같은 일반적인 에너지 저장 시스템은 복수 개의 배터리 랙을 병렬로 연결시키는 구조를 가지기 때문에, 운용 중에는 배터리의 충전 상태를 동일한 수준으로 맞춰 주어야 한다.
이를 위해, 등록특허공보 제10-1634012호(발명의 명칭: 배터리 랙간 불평형 제어가 가능한 배터리 조절 장치 및 배터리 랙간 불평형 제어 방법, 2016. 06. 28. 공고)에 개시된 바와 같이, 각 백터리 랙의 배터리 충전 상태(SOC, State of Charge)에 기반하여, SOC가 높은 배터리 랙에 저장된 전력을 이용하여 SOC가 낮은 배터리 랙을 충전시켜 배터리 랙 간의 불평형을 제어할 수 있는 기술이 알려져 있다. 그러나, 이 기술 역시 배터리 랙이 병렬로 연결되어 있기 때문에, 각 배터리 랙은 동일한 출력/용량을 가지는 동일한 배터리로 구성되어야 하고, 특히, 하나의 배터릭 랙이라도 고장이 발생되면 전체 시스템을 정지해야 하는 불편함이 있다.
더욱이, 신재생 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있음에 따라, 신재생 에너지 발전 시스템, 에너지를 저장하는 배터리 시스템, 및 기존의 계통 등을 포함하는 에너지 저장 시스템에서, 배터리를 효율적으로 관리하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템에 포함된 복수의 플러그인 랙 및 상기 플러그인 랙의 충방전 전력을 개별적으로 제어하는 충방전 전력 관리부를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 목적은, 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 관리부가 복수의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 의한, 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템은: 전력을 충방전하는 복수의 플러그인 랙; 및 상기 에너지 저장 시스템으로부터 요구된 충방전 전력을 획득하고, 상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 및 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙 정보를 기반으로 하여, 상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 충방전 전력 관리부;를 포함하며, 상기 플러그인 랙은: 상기 전력을 저장하는 복수의 배터리 셀로 구성된 복수의 배터리 모듈을 포함한 배터리 랙; 상기 외부 전력 또는 계통의 전력을 상기 배터리 랙의 전력으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 전력으로 변환함으로써, 상기 결정된 충방전 전력을 충방전하는 전력 변환부; 및 상기 배터리 랙의 상태 및 동작을 관리하기 위해 상기 배터리 랙 정보를 취득하는 배터리 관리부;를 포함할 수 있다.
상기 충방전 전력 관리부는 각 배터리 관리부로부터 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취합함으로써, 각 배터리 랙의 저항 비율에 맞는 전력을 계산할 수 있다.
상기 충방전 전력 관리부는 각 배터리 관리부로부터 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 상기 취득한 내부 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 시스템에 대한 등가 저항을 계산할 수 있다.
상기 충방전 전력 관리부는 상기 에너지 저장 시스템의 충방전 전력, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항, 및 상기 등가 저항을 기반으로 하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하고, 각 전력 변환부는 상기 계산된 충방전할 전력 각각을 충방전할 수 있다.
상기 배터리 관리부는 상기 배터리 랙 정보 중 배터리 랙의 상태를 나타내는 SOC를 더 포함하고, 상기 충방전 전력 관리부는 상기 내부 저항과 상기 SOC를 고려하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산할 수 있다.
상기 각 배터리 랙의 SOC가 충전 시에 미리 설정된 최대 SOCMax보다 크거나, 방전 시에 미리 설정된 최소 SOCMin 이하이면, 해당 배터리 랙은 운전에서 제외될 수 있다.
상기 전력 변환부는 일단에서 상기 외부 전력 또는 계통에 연결되고, 타단에서는 상기 배터리 랙에 연결되어, 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력을 상기 배터리 랙의 직류 전력으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 직류 전력을 상기 교류 전력으로 변환하도록 구성될 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은 상기 전력 변환부에 연결되는 전력 변환 보조부를 더욱 포함하고, 상기 전력 변환부는 일단에서 상기 전력 변환 보조부에 연결되고, 타단에서는 상기 배터리 랙에 연결되며, 상기 배터리 랙의 직류 전력을 상승 또는 하강하여 충방전하기 위한 DC-DC 변환 유닛을 포함하고, 상기 전력 변환 보조부는; 상기 DC-DC 변환 유닛의 직류 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력으로 변환하거나, 상기 교류 전력을 상기 DC-DC 변환 유닛의 직류 전력으로 변환하는 DC-AC 변환 유닛; 및 상기 DC-DC 변환 유닛을 상기 DC-AC 변환 유닛, 또는 직류 전력을 입출력하는 외부 전원/부하로 스위칭하는 스위칭 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 의한, 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 관리부가 복수의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법은: 상기 에너지 저장 시스템이 요구하는 충방전 전력을 획득하는 단계; 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙의 상태 및 동작을 관리하기 위한 각 배터리 랙 정보를 취득하는 단계; 및 상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 및 상기 각 배터리 랙 정보를 기반으로 하여, 상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계; 및 상기 각 플러그인 랙이 상기 결정된 충방전 전력 각각을 충방전하도록 상기 각 플러그인 랙을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계는: 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 상기 취득한 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 시스템에 대한 등가 저항을 계산하는 단계; 및 상기 에너지 저장 시스템의 충방전 전력, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항, 및 상기 등가 저항을 기반으로 하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계는, 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 상태를 나타내는 SOC를 더 취득하여, 상기 내부 저항과 상기 SOC를 고려하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계;를 더욱 포함할 수 있다.
상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계는, 상기 충방전 전력 관리부가 충전을 요구받은 경우에는 각 배터리 랙의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교하거나, 방전을 요구받은 경우에는 각 배터리 랙의 SOC와 미리 설정된 최소 SOCMin를 비교하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계는, 상기 각 배터리 랙의 SOC가 충전 시에 미리 설정된 최대 SOCMax보다 크거나, 방전 시에 미리 설정된 최소 SOCMin 이하이면, 해당 배터리 랙은 상기 배터리 랙의 운전에서 제외되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 등가 저항을 계산하는 단계는, 상기 충방전 전력 관리부가 상기 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득할 때, 상기 SOC가 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 그리고 상기 SOC가 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙의 내부 저항을 취득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되며, 그리고 상기 각 배터리 랙의 내부 저항은 각 배터리 랙의 배터리 셀 중 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항이고, 상기 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은, 충전 시에, 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀이며, 방전 시에는 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력의 전력 속성 및 전력량을 결정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템은, 상기 플러그인 랙의 직류 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력으로 변환하거나, 상기 교류 전력을 상기 플러그인 랙의 직류 전력으로 변환하는 변환 유닛, 및 상기 변환 유닛과 상기 플러그인 랙 사이에 위치된 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 방법은, 상기 스위칭 유닛을 제어하여, 상기 플러그인 랙을 상기 변환 유닛에 연결시키거나, 상기 플러그인 랙을, 직류 전력을 입출력하는 외부 전원/부하에 연결시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 의하면, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙의 배터리 모듈 또는 상기 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 동종이거나 동일 출력/용량을 가질 필요가 없다.
또한, 본 발명에 의하면, 출력/용량이 상이한 배터리 랙을 포함한 플러그인 랙이 개별적으로 제어되기 때문에, 이들 플러그인 랙을 효율적으로 사용할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 상기와 같은 플러그인 랙이 개별적으로 제어되기 때문에, 일부 플러그인 랙이 고장나더라도, 나머지 플러그인 랙으로 에너지 저장 시스템을 운용할 수 있고, 고장난 플러그인 랙도 운용 중에 쉽게 교체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템의 복수의 플러그인 랙을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템의 복수의 플러그인 랙을 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 시스템에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항을 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 3 및 도 4의 시스템에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항을 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 1 및 도 2의 시스템에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항 및 SOC를 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 3 및 도 4의 시스템에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항 및 SOC를 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
복수의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템(10)을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템(10)의 복수의 플러그인 랙(100)을 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템(이하 '플러그인 ESS' 이라고도 칭함)(10)은, 전력을 충방전하는 제 1 내지 제 N 플러그인 랙(100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5,…, 100-N, 이하 '100' 이라고도 칭함), 제 1 내지 제 N 플러그인 랙(100) 각각과 연결되어 각 플러그인 랙(100)의 전력을 공유하여 충방전하는 패널(200), 제 1 내지 제 N 플러그인 랙(100)의 충방전 전력을 각각 결정하고 결정된 충방전 전력 각각을 각 플러그인 랙(100)이 패널(200)을 통해 충방전할 수 있도록 각 플러그인 랙(100)을 제어하는 충방전 전력 관리부(140)를 포함할 수 있다.
플러그인 ESS(10)는 외부 전력 또는 계통(이하, '그리드(G)' 라고도 칭함)에 연결될 수 있다. 그리드(Grid, G)는 교류 전력을 생산하거나 소비하는 상용 전력 네트워크이다. 그리드(G)에는 발전소, 다양한 부하 장치, 다른 에너지 저장 시스템, 신재생 에너지 생산장치 등이 연결될 수 있다. 신재생 에너지 생산장치는 풍력 발전기, 태양전지, 조력발전기 등의 다양한 발전 방식을 포함할 수 있다. 플러그인 ESS(10)는 그리드(G)에 연결되어 그리드(G)로부터 전력을 충전하거나 그리드(G)로 전력을 방전할 수 있다. 그리드(G)는 차단기(CB), 변압기(TR)를 통해 플러그인 ESS(10)와 연결될 수 있다. 차단기(CB)는 그리드(G)에서 발생한 사고전류가 플러그인 ESS(10)로 전달되는 것을 방지하고, 플러그인 ESS(10)에서 발생한 사고전류가 그리드(G)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 변압기(TR)는 그리드(G)의 전압과 플러그인 ESS(10)의 전압을 상호 변환할 수 있다.
플러그인 ESS(10)는 복수의 플러그인 랙(100)이 정해진 개수만큼 패널(200)에 연결되어 하나의 클러스터(300)를 형성하고, 클러스터(300) 단위로 상기 플러그인 ESS가 제어될 수 있다. 클러스터(300)는 하나의 패널(200)에 복수의 플러그인 랙(100)이 연결된 단위이다. 플러그인 ESS(10)는 복수의 클러스터(300)로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 N 플러그인 랙(100) 각각은 제 1 내지 제 N 전력 변환부(110-1, 110-2, 110-3,…, 110-N, 이하 '110' 이라고도 칭함)(Power Conditioning System; PCS), 제 1 내지 제 N 배터리 관리부(120-1, 120-2, 120-3,…, 120-N, 이하 '120' 이라고도 칭함)(Battery Management System; BMS), 및 제 1 내지 제 N 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3,…, 130-N, 이하 '130' 이라고도 칭함)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플러그인 랙(100-1)은 제 1 전력 변환부(110-1), 제 1 배터리 관리부(120-1) 및 제 1 배터리 랙(130-1)을 포함할 수 있고, 제 2 플러그인 랙(100-2)은 제 2 전력 변환부(110-2), 제 2 배터리 관리부(120-2) 및 제 2 배터리 랙(130-2)을 포함할 수 있으며, 마찬가지로, 제 N 플러그인 랙(100-N)은 제 N 전력 변환부(110-N), 제 N 배터리 관리부(120-N) 및 제 N 배터리 랙(130-N)을 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 플러그인 랙(100)은 전력 변환부(110), 배터리 관리부(120) 및 배터리 랙(130)을 포함한 세트로 구성되어 있기 때문에, 예를 들어, 임의의 하나 이상의 플러그인 랙(100)이 손상될 시에, 플러그인 ESS(10)을 운용하면서도 손상된 플러그인 랙(100)만 쉽게 교체할 수 있다.
이하에서는, 제 1 내지 제 N 플러그인 랙(100)이 서로 동일한 구성을 취하고 있기 때문에, 제 1 플러그인 랙(100-1)에 대해서만 설명할 것이다.
제 1 플러그인 랙(100-1)은 상술된 바와 같이, 제 1 전력 변환부(110-1), 제 1 배터리 관리부(120-1) 및 제 1 배터리 랙(130-1)을 포함할 수 있다.
제 1 전력 변환부(110-1)는 충방전 전력 관리부(140)의 제어에 따라 제 1 배터리 랙(130-1)에 저장되어 있는 에너지를 이용하여 그리드(G)에 전력을 공급(또는 방전)하고 상기 그리드로부터 공급되는 전력을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)을 충전한다.
이러한 제 1 전력 변환부(110-1)는 충전 시에 그리드(G)의 교류 전력을 제 1 배터리 랙(130-1)의 직류 전력으로 변환하거나, 방전 시에 상기 제 1 배터리 랙(130-1)의 직류 전력을 상기 그리드(G)의 교류 전력으로 변환하도록 구성된다. 또한, 제 1 배터리 랙(130-1)이 충방전될 때, 제 1 전력 변환부(110-1)는 필요에 따라 전력의 특성(주파수, 전압, 전류, 교류/직류 등)을 적절히 변환하여 제 1 배터리 랙(130-1)를 충방전할 수 있다.
이를 위해, 제 1 전력 변환부(110-1)는 차단기(111), 필터(112), 인버터(113), 평활 커패시터(114) 및 연결 스위치(115) 등을 포함할 수 있다.
상기 차단기(111)는 변압기(TR) 또는 필터(112)로 과전류가 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행하고, 상기 필터(112)는 변압기(TR)를 통해 감압된 교류 전력의 고조파를 감소시키거나 인버터(113)로부터 출력되는 교류 전력의 고조파를 감소시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 필터(112)는 LCL타입으로 구성되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예시일 뿐 다른 형태의 구성도 가능할 것이다.
상기 인버터(113)는 필터(112)로부터 출력되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 제 1 배터리 랙(130-1)으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
평활 커패시터(114)는 제 1 배터리 랙(130-1)에서 인버터(113)로 입력되는 직류 전압 또는 인버터(113)로부터 출력되는 직류 전압을 평활화하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 평활 커패시터(114)의 전압이 미리 충전되어 있어야, 제 1 배터리 랙(130-1)을 제 1 전력 변환부(110-1)에 연결할 때 돌입 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 만약, 제 1 배터리 랙(130-1)을 제 1 전력 변환부(110-1)에 연결할 때 평활 커패시터(114)가 충전되어있지 않으면 돌입 전류가 발생하게 되어 소자가 파괴되거나 화재가 발생할 수 있다.
연결 스위치(115)는 제 1 배터리 랙(130-1)과 인버터(113)를 전기적으로 연결시키는 역할을 수행할 수 있다.
제 1 배터리 관리부(120-1)는 제 1 배터리 랙(130-1)의 상태 및 동작을 관리하기 위해 배터리 랙 정보를 저장하여 관리하도록 구성될 수 있다. 상기와 같은 배터리 랙 정보는 제 1 배터리 랙(130-1)에 대하여, 충전 전력량, 전류값, 내부 저항, 배터리 셀 충전 상태(SOC, State of Charge) 및 배터리 셀 잔존 수명(SOH, State of Health) 및 온도 등의 정보를 포함할 수 있다.
제 1 배터리 랙(130-1)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 배터리 모듈은 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 서로 연결하여 구성될 수 있다. 이러한 최소 단위인 2 차 전지의 배터리 셀은 주파수 대역 별로 부동화(Passivation), 전하전송(Charge transfer), 및 확산(Diffusion) 현상 등에 의한 서로 다른 형태의 임피던스를 나타내게 된다. 한편, 제 1 배터리 랙(130-1)은 다른 배터리 랙과는 배터리 랙의 속성, 기종 또는 전기적 특성이 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 배터리 랙(130-1)을 구성하는 배터리 모듈 또는 상기 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 전압/용량, 종류 및 잔존 수명은 제 2 배터리 랙(130-2)을 구성하는 배터리 모듈 또는 상기 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 전압/용량, 종류 및 잔존 수명과 상이하거나 동일할 수 있다.
상술된 제 1 전력 변환부(110-1), 제 1 배터리 관리부(120-1), 및 제 1 배터리 랙(130-1)은 그 내부에 통신 커넥터를 구비하고 있어 상기 통신 커넥터와 통신 라인을 통해 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 통신 라인을 통하여, 제 1 전력 변환부(110-1)는 제 1 배터리 관리부(120-1)로부터 배터리 관리에 대한 정보를 수신할 수 있고, 충방전 전력 관리부(140)의 명령 지시에 따라 제 1 배터리 랙(130-1)의 전력을 충방전하라는 명령을 제 1 배터리 랙(130-1)에 전달할 수 있으며, 그리고 제 1 배터리 관리부(120-1)는 제 1 배터리 랙(130-1)으로부터 배터리 랙 정보를 수신할 수 있다. 이에 달리, 제 1 전력 변환부(110-1)와 제 1 배터리 랙(130-1)은 도 2에 실선의 전기 라인으로 도시된 바와 같이, 전력을 충방전하기 위해 서로 전기적으로 연결되어 패널(200)과 연결될 수 있다.
각 플러그인 랙(100), 특히 각 전력 변환부(110) 및 각 배터리 관리부(120)와 통신 라인으로 연결된 충방전 전력 관리부(140)는 각 전력 변환부(110)로 입력되거나 각 전력 변환부(110)로부터 출력되는 전력을 모니터링할 수 있고, 각 배터리 관리부(120)로부터 얻어진 배터리 랙 정보를 취합하여 각 배터리 랙(130)의 상태를 모니터링할 수 있다.
충방전 전력 관리부(140)는 모니터링의 결과 또는 외부로부터의 제어에 따라 플러그인 ESS(10)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들면, 충방전 전력 관리부(140)는 각 플러그인 랙(100)의 각 전력 변환부(110)의 충전 또는 방전을 개별적으로 제어할 수 있다.
충방전 전력 관리부(140)는 플러그인 ESS(10)이 요구하는 충방전 전력, 즉 플러그인 ESS(10)가 충방전을 하는데 있어 필요로 하는 총 전력(Ptot)을 획득하고, 각 배터리 랙 정보를 각 배터리 관리부(120)로부터 취합함으로써, 각 플러그인 랙(100)의 충방전 전력 각각을 결정 또는 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충방전 전력 관리부(140)는 플러그인 ESS(10)의 총 충방전 전력(Ptot)을 획득하고, 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 각 배터리 관리부(110)로부터 취합함으로써, 상기 각 배터리 랙의 저항 비율에 맞는 전력을 계산할 수 있다.
구체적으로, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙(130)의 내부 저항을 각 배터리 관리부(120)로부터 취득하고, 취득한 저항값을 이용하여 플러그인 ESS(10), 즉 전체 배터리 랙에 대한 등가 저항값(Rtot)을 계산할 수 있다. 여기서, 상기 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되고, 내부 저항은 각 배터리 랙의 배터리 셀 중 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀(weakest cell)의 저항을 의미하며, 상기 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은, 충전 시에, 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀이며, 방전 시에는 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
또한, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙(130)의 충방전할 전력을 다음 식 1과 같이 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Pn = Ptot × (Rtot/Rn)
여기서, Pn은 n번째 배터리 랙이 충방전할 전력(출력 또는 파워)이며, Ptot 및 Rtot 각각은 상술된 바와 같이 플러그인 ESS(10)가 필요로 하는 총 충방전 전력 및 전체 배터리 랙에 대한 등가 저항값이며, Rn은 n번째 배터리 랙의 내부 저항이고, 여기서 n은 1 이상인 자연수이다.
예를 들어, 3 개의 플러그인 랙, 즉 제 1 내지 제 3 플러그인 랙(100-1, 100-2, 100-3)에 대해 충방전할 총 전력(Ptot) 1000 W를 요구받고, 제 1 내지 제 3 플러그인 랙의 제 1 배터리 랙 내지 제 3 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3)의 내부 저항 값 각각이 10 Ω, 10 Ω 및 5 Ω이고, 등가 저항(Rtot)이 2.5 Ω이면, 제 1 내지 제 3 플러그인 랙(100-1, 100-2, 100-3), 즉 제 1 내지 제 3 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3)의 충방전할 전력(Wn) 각각은 250 W, 250 W 및 500 W가 될 것이다.
충방전 전력 관리부(140)는 상기에서 계산된 전력(Pn)을, 각 배터리 랙(130)에 연관된 해당 전력 변환부(110)로 송신할 수 있으며, 그리고 해당 전력 변환부(110)가 계산된 전력(Pn)을 충방전하도록 상기 해당 전력 변환부(110)를 제어할 수 있다.
상술된 바와 같이, 각 플러그인 랙(100)의 각 전력 변환부(110)는 각 배터리 랙(130)의 전력을 충방전하기 위해 일단에서는 패널(200)을 통해 그리드(G)에 연결되고, 타단에서는 각 배터리 랙(130)에 연결되어, 충전 또는 방전 상황에 따라, 그리드(G)의 교류 전력을 각 배터리 랙(130)의 직류 전력으로 변환하거나, 각 배터리 랙(130)의 직류 전력을 상기 그리드(G)의 교류 전력으로 변환할 수 있다.
따라서, 상술된 3 개의 플러그인 랙(100-1, 100-2, 100-3)의 예시에서, 제 1 내지 제 3 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3)의 전력 각각이 250 W, 250 W 및 500 W로 계산된 경우, 충전 시였다면, 제 1 내지 3 전력 변환부(110-1, 110-2, 110-3)는 그리드의 교류 전력 1000 W를 제 1 내지 제 3 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3)으로 250 W, 250 W 및 500 W로 출력하되, 상기 교류 전력을 제 1 내지 제 3 배터리 랙의 직류 전력으로 변환시켜 이들 각각을 출력할 것이다. 이와 반대로, 방전 시였다면, 제 1 내지 3 전력 변환부(110-1, 110-2, 110-3)는 그리드의 교류 전력 1000 W를 출력하기 위하여, 제 1 내지 제 3 배터리 랙(130-1, 130-2, 130-3)의 직류 전력인 250 W, 250 W 및 500 W를 출력하되, 상기 직류 전력을 그리드의 교류 전력으로 변환시켜 이들 각각을 출력할 것이다.
이상과 같이, 충방전 전력 관리부(140)가 상기 각 플러그인 랙(100)의 각 배터리 랙(130)에 충방전할 전력을 계산할 시에, 각 배터리 랙(130)의 내부 저항을 취득하는 것을 특징으로 했지만, 추가로 각 배터리 랙(130)의 상태를 나타내는 SOC를 더 고려하여, 각 배터리 랙(130)의 충방전할 전력을 계산할 수 있다.
예를 들면, 플러그인 ESS(10)가 충전을 요구하는 경우, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 관리부(120)로부터 취득한 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교하여, 각 배터리 랙(130)의 SOC 중 적어도 하나가 최대 SOCMax보다 크다면, 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙을 제외하고, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 상기 각 배터리 랙에서 충전 시에 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항, 예를 들면, 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀의 저항을 취득하고, 상기 취득한 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS(10)에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산한 후, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 충전할 전력을 계산하고(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 충전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임), 이 경우 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙의 전력은 0으로 계산하고, 상기 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부로 송신하되, 상기 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙의 전력은 0으로 송신할 수 있다. 다시 말해, SOC가 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙은 운전에서 제외될 수 있다.
또한, 충방전 전력 관리부(140)가 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교하여, 상기 각 배터리 랙의 SOC 중 어떤 것도 상기 최대 SOCMax보다 크지 않다면, 상기 충방전 전력 관리부(140)는 상기 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 상기 각 배터리 랙에서 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항(예를 들면, 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀의 저항)을 취득하고, 상기 취득한 저항의 값을 이용하여 상기 플러그인 ESS에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산한 후, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 충전할 전력을 계산하고(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 충전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임), 상기 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부로 송신할 수 있다.
이와 달리, 플러그인 ESS(10)가 방전을 요구하는 경우, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 관리부(120)로부터 취득한 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최소 SOCMin를 비교하여, 각 배터리 랙(130)의 SOC 중 적어도 하나가 최소 SOCMin 이하이면, 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙을 제외하고, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 상기 각 배터리 랙에서 방전 시에 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항, 예를 들면, 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀의 저항을 취득하고, 상기 취득한 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS(10)에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산한 후, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 방전할 전력을 계산하고(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 방전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임), 이 경우 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙의 전력은 0으로 계산하고, 상기 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부로 송신하되, 상기 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙의 전력은 0으로 송신할 수 있다. 다시 말해, SOC가 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙은 운전에서 제외될 수 있다.
또한, 충방전 전력 관리부(140)가 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최소 SOCMin를 비교하여, 각 배터리 랙(130)의 SOC 중 적어도 하나가 최소 SOCMin 이하가 아니라면, 상기 충방전 전력 관리부(140)는 상기 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 상기 각 배터리 랙에서 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항(예를 들면, 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀의 저항)을 취득하고, 상기 취득한 저항의 값을 이용하여 상기 플러그인 ESS(10)에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산한 후, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 방전할 전력을 계산하고(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 방전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임), 상기 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부로 송신할 수 있다.
상술된 바와 같이, 플러그인 ESS(10)의 충방전 전력 관리부(140)는, 전력 변환부(110), 배터리 관리부(120) 및 배터리 랙(130)을 포함한 플러그인 랙(100) 각각에 대한 충방전 전력을 계산하고, 계산된 충방전 전력을 각 플러그인 랙(100)(구체적으로는 전력 변환부(110))이 충방전하도록 각 플러그인 랙(100)을 개별적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 플러그인 ESS(20)는 도 1 및 도 2의 플러그인 ESS(10)와 전체적으로 동일하지만, 외부에는 그리드(G) 외에 외부 전원/부하가 연결되고, 내부에서는 패널(500)과 각 플래그인 랙(400-1, 400-2, 400-3, 400-4, 400-5,…, 400-N, 이하 '400' 이라고도 칭함) 사이에 있고 충방전 전력 관리부(440)로 더 제어되는 전력 변환 보조부(450)를 추가로 포함하며, 그리고 각 플러그인 랙(400)이 도 1 및 도 2의 전력 변환부(110)와는 상이한 전력 변환부(410-1, 410-2, 410-3, 410-4, 410-5,…, 410-N, 이하 '410' 이라고도 칭함)를 포함한다는 차이점을 가진다.
따라서, 이하에서는 차이점을 중점으로 하여 설명하기로 한다.
플러그인 ESS(20)는 교류 전력의 그리드(G) 뿐만 아니라, 직류 전력의 외부 전원/부하에 연결될 수 있다. 외부 전원/부하는 직류 전력을 생산하는 발전기 또는 발전소, 풍력 발전기, 태양전지, 조력발전기, 또는 직류 전력을 소비하는 다양한 부하 장치를 포함할 수 있다. 플러그인 ESS(20)는 교류 전력의 그리드(G) 및 직류 전력의 외부 전원/부하에 연결되어, 선택적으로 그리드(G) 또는 외부 전원/부하로 전력을 충방전할 수 있다. 그리드(G) 및 외부 전원/부하는 차단기(CB), 변압기(TR)를 통해 플러그인 ESS(20)와 연결될 수 있다. 차단기(CB)는 그리드(G) 또는 외부 전원/부하에서 발생한 사고전류가 플러그인 ESS(20)로 전달되는 것을 방지하고, 플러그인 ESS(20)에서 발생한 사고전류가 그리드(G) 또는 외부 전원/부하로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 변압기(TR)는 그리드(G) 또는 외부 전원/부하의 전압과 플러그인 ESS(20)의 전압을 상호 변환할 수 있다.
플러그인 ESS(20)는, 도 1 및 도 2에 도시된 플러그인 ESS(10)과 실질적으로 동일하게, 복수의 플러그인 랙(400)이 정해진 개수만큼 패널(500)에 연결되어 하나의 클러스터(600)를 형성하고, 클러스터(600) 단위로 상기 플러그인 ESS가 제어될 수 있다. 클러스터(600)는 하나의 패널(500)에 복수의 플러그인 랙(400)이 연결된 단위이다. 플러그인 ESS(20)는 복수의 클러스터(600)로 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 플러그인 랙(400) 각각은 각 전력 변환부(410), 각 배터리 관리부(420-1, 420-2, 420-3,…, 420-N, 이하 '420' 이라고도 칭함) 및 각 배터리 랙(430-1, 430-2, 430-3,…, 430-N, 이하 '430' 이라고도 칭함)을 포함할 수 있다. 각 배터리 관리부(420) 및 각 배터리 랙(430)은 도 1 및 도 2의 일 실시예에 따른 각 배터리 관리부(120) 및 각 배터리 랙(130)과 실질적으로 동일하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
각 전력 변환부(410)는 외부 직류 전력을 충방전하기 위해서, 도 4에 실선의 전기 라인으로 도시된 바와 같이, 일단에서는 전력 변환 보조부(450)에 연결되고, 타단에서는 각 배터리 랙(430)에 연결될 수 있다.
이를 위해, 각 전력 변환부(410)는 차단기(411), DC-DC 변환 유닛(413) 및 연결 스위치(415)를 포함할 수 있다.
차단기(411)는 변압기(TR) 또는 DC-DC 변환 유닛(413)으로 과전류가 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
DC-DC 변환 유닛(413)은 배터리 랙(430)의 직류 전력을 상승 또는 하강하여 외부 부하 등에 출력(또는 방전)하거나, 외부 전원의 직류 전력을 배터리 랙(430)의 전력에 맞는 직류 전력으로 출력(또는 충전)할 수 있으며, 그리고 연결 스위치(415)는 DC-DC 변환 유닛(413)과 배터리 랙(430)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
전력 변환 보조부(450)는 충방전 시에 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)로부터 출력된 직류 전력(즉, 각 전력 변환부를 통하여 상승 또는 하강된 각 배터리 랙의 직류 전력)을 그리드(G)의 교류 전력으로 변환하거나, 상기 그리드(G)의 교류 전력을 각 전력 변환부로 입력되는 직류 전력으로 변환하는 DC-AC 변환 유닛(452)을 포함할 수 있다.
또한, 전력 변환 보조부(450)는 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)와 DC-AC 변환 유닛(452) 사이에 구비된 스위칭 유닛(454)을 더욱 포함할 수 있다. 스위칭 유닛(454)은 충방전 전력 관리부(440)의 제어 지시에 따라, 각 전력 변환부(410)를 그리드(G)와 연결된 DC-AC 변환 유닛(452)에 스위칭하거나, 또는 각 전력 변환부(410)를 외부 전원/부하에 스위칭할 수 있다.
즉, 스위칭 유닛(454)은 각 전력 변환부(410)를 DC-AC 변환 유닛(452)으로 스위칭하거나, 각 전력 변환부(410)를 외부 전원/부하로 스위칭하도록 구성될 수 있으며, 플러그인 ESS(20)가 충방전을 위해, 필요에 따라 외부 그리드(G)의 교류 전력 또는 외부 전원/부하의 직류 전력을 플러그인 ESS(20) 내외부로 공급하거나 공급받길 원한다면, 충방전 전력 관리부(440)는 스위칭 유닛(454)을 제어하여, 외부의 교류 전력 또는 직류 전력을 패널(500)을 통해 입출력할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, DC-AC 변환 유닛(452) 및 스위칭 유닛(454)이 단일적으로 형성되어 전력 변환 보조부(450)에 포함되는 것으로 상술되었으나, 이에 제한됨 없이, 상기 DC-AC 변환 유닛(452) 및 스위칭 유닛(454)이 플러그인 랙(400)만큼 존재하여, 또는 전력 변환 보조부(450)가 플러그인 랙(400)만큼 존재하여 상기 플러그인 랙 내부 각각에 구비되어 서로 연결될 수도 있음을 유의해야 한다.
도 3 및 도 4의 플러그인 ESS(20)의 충방전 전력 관리부(440) 역시, 도 1 및 도 2의 플러그인 ESS(10)의 충방전 전력 관리부(140)와 실질적으로 동일하게, 플러그인 랙(400) 각각에 대한 충방전 전력을 계산하고, 계산된 충방전 전력을 각 플러그인 랙(400)이 충방전하도록 각 플러그인 랙(400)을 개별적으로 제어할 수 있음은 물론이다.
플러그인 ESS의 복수의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법
1) 내부 저항을 고려한 플러그인 랙 개별 제어 방법
이하에서는 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법을 살펴보기로 한다.
우선, 도 5는 도 1 및 도 2의 플러그인 ESS(10)에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항을 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 단계 S310으로서 충방전 전력 관리부(140)가 상기 플러그인 ESS(10)이 요구하는 충방전 전력(Ptot)을 획득하는 단계를 포함한다. 그 후, 단계 S320에서 충방전 전력 관리부(140)는 각 플러그인 랙(100)의 각 배터리 관리부(120)로부터 각 배터리 랙 정보 중 내부 저항을 취득하고, 상기 취득한 내부 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS(10), 즉 전체 플러그인 랙에 대한 등가 저항값(Rtot)을 계산할 수 있다.
단계 S330에서, 충방전 전력 관리부(140)는 상기에서 논의된 [수학식 1], 즉 Pn = Ptot × (Rtot/Rn)(Pn은 n번째 배터리 랙이 충방전할 전력이며, Rn은 n번째 배터리 랙의 내부 저항이고, 여기서 n은 1 이상인 자연수임)을 이용하여, 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하여, 이를 해당 전력 변환부(110)로 송신할 수 있다.
이에 이어, 단계 S340에서, 해당 전력 변환부(110)는 단계 S330에서 계산된 전력을 기반으로 하여, 충방전 전력 관리부(140)의 제어에 따라 해당 배터리 랙(130)을 개별적으로 충방전할 수 있다.
도 6은 도 3 및 도 4의 플러그인 ESS(20)에 따른 동작의 순서도로서, 각 플러그인 랙(400)이 각 전력 변환부(110) 대신에 이와 다른 각 전력 변환부(410)를 포함하고, 플러그인 ESS(20)가 DC-AC 변환 유닛(452) 및 스위칭 유닛(454)을 포함한 전력 변환 보조부(450)를 더욱 포함할 시에, 각 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법의 일 실시예를 순서도로 도시한다.
단계 S410에서, 충방전 전력 관리부(440)는 플러그인 ESS(20)가 요구하는 충방전 전력(Ptot)을 획득한다.
단계 S414에서, 충방전 전력 관리부(440)는 획득된 충방전 전력(Ptot)이 그리드(G)의 교류 전력인지, 또는 상기 교류 전력과 전력 속성이 상이한 직류 전력인지를 결정함과 동시에, 그에 따른 전력량을 결정하며, 즉, 전력 속성 및 전력량을 결정할 수 있다.
단계 S418에서, 충방전 전력 관리부(440)는 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)가 상기 결정된 외부 전력을 플러그인 ESS(20) 내외부로 충방전할 수 있도록, 스위칭 유닛(454)을 제어하여, 각 플러그인 랙(400)의 각 배터릭 랙(430)을 DC-AC 변환 유닛(452) 또는 직류 전력을 사용하는 외부 전원/부하로 스위칭할 수 있다. 다시 말해, 충방전 전력 관리부(440)는 스위칭 유닛(454)을 제어하여 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)가 상술된 전력 속성 및 전력량에 맞는 충방전 전력을 플러그인 ESS 내외부로 입출력할 수 있는 준비를 취하도록 할 수 있다.
그 후, 상기 방법은 단계 S420, S430 및 S440으로 진행하며, 이들 단계는 도 5의 단계 S320, S330 및 S340와 실질적으로 동일하므로, 단계 S420, S430 및 S440에 대한 상세한 설명은 피한다.
상술된 도 5 및 6의 실시예는 각 배터리 랙 정보 중 내부 저항을 이용하여 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙에 요구된 전력을 각각 결정 또는 계산하고, 계산된 각각의 전력을 각 플러그인 랙의 각 전력 변환부가 충방전하도록 각 플러그인 랙을 제어하는 방법에 관한 것이지만, 아래에 기술된 도 7 및 8의 실시예는 내부 저항과 함께, SOC를 더 고려하여, 각 플러그인 랙을 제어하는 방법에 관한 것이다.
2) 내부 저항 및 SOC를 고려한 플러그인 랙 개별 제어 방법
도 7은 도 1 및 도 2의 플러그인 ESS(10)에 따른 동작의 순서도로서, 내부 저항 및 SOC를 고려하여, 복수의 플러그인 랙을 제어하는 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 단계 S510으로서 충방전 전력 관리부(140)가 플러그인 ESS(10)가 요구하는 충방전 전력(Ptot)을 획득하는 단계를 포함한다. 그 후, 단계 S520에서 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 관리부(120)로부터 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙(130)의 상태를 나타내는 SOC를 취득할 수 있다.
단계 S530에서, 충방전 전력 관리부(140)는 플러그인 ESS(10)로부터 충전 또는 방전을 요구받았는지 결정할 수 있다. 충전을 요구받았다면, 단계 S540에서, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교할 수 있다. 최대 SOCMax는 예를 들면, 각 배터리 랙의 SOC가 80%인 것이나, 이는 한 예시일 뿐 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다.
단계 S540에서, 충방전 전력 관리부(140)가 각 배터리 랙(130)의 SOC 중 적어도 하나가 최대 SOCMax보다 크다고 결정하면, 단계 S542에서, 상기 충방전 전력 관리부는 SOC가 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙을 제외하고, 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 각 배터리 랙의 배터리 중 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항을 취득할 수 있다. 이 경우, 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되고, 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
단계 S544에서, 충방전 전력 관리부(140)는, 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙에서 취득한 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산할 수 있다.
단계 S546에서, 충방전 전력 관리부(140)는, 각 배터리 랙에 충전할 전력을 계산하고(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 충전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임), 이 경우 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙의 전력은 0으로 계산할 수 있다.
그 후, 단계 S548에서, 충방전 전력 관리부(140)는, 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부(110)로 송신하되, 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙의 전력은 0으로 송신할 수 있고, 단계 S549에서는 충방전 전력 관리부(140)가 상기 해당 전력 변환부를 제어하여, 상기 해당 전력 변화부가 계산된 전력을 기반으로 하여 충전을 할 수 있다.
단계 S540에서, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교하여, 상기 각 배터리 랙의 SOC 중 어떤 것도 상기 최대 SOCMax보다 크지 않다고 결정하면, 단계 S552에서, 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 각 배터리 랙에서 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항을 취득할 수 있다. 이 경우, 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되고, 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
단계 S554에서, 충방전 전력 관리부(140)는 취득한 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산할 수 있다.
단계 S556에서, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙에 충전할 전력을 계산할 수 있다(예를 들면, [수학식 1]을 이용하여 제 1 배터리 랙(130-1)에서 충전할 전력은 P1 = Ptot × (Rtot/R1)임).
단계 S558에서, 충방전 전력 관리부(140)는 상기 계산된 전력 각각을 해당 전력 변환부(110)로 송신할 수 있고, 단계 S559에서는 충방전 전력 관리부(140)가 상기 해당 전력 변환부를 제어하여, 상기 해당 전력 변화부가 계산된 전력을 기반으로 하여 충전을 할 수 있다.
만약, 단계 S530에서, 충방전 전력 관리부(140)가 플러그인 ESS(10)로부터 방전을 요구받았다면, 단계 S560에서, 상기 충방전 전력 관리부는 각 배터리 랙(130)의 SOC와 미리 설정된 최소 SOCMin를 비교할 수 있다. 최소 SOCMin는 예를 들면, 각 배터리 랙의 SOC가 20%인 것이나, 이는 한 예시일 뿐 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다.
단계 S560에서, 충방전 전력 관리부(140)가 각 배터리 랙의 SOC 중 적어도 하나가 최소 SOCMin 이하라고 판단하면, 상기 방법은 단계 S572로 진행한다. 만약 그렇지 않으면, 상기 방법은 단계 S562로 진행한다.
단계 S562에서, 충방전 전력 관리부(140)는 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 각 배터리 랙에서 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항을 취득할 수 있다. 이 경우, 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되고, 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
그 후, 상기 방법은 단계 S564, S566, S568 및 S569로 순차적으로 진행되고, 이러한 단계는 충전과 관련하여 앞서 설명한 단계 S554, S556, S558 및 S559에 대응하는 것으로, 충전 대신에 방전으로 진행한다는 차이점을 제외하고는, 단계 S554, S556, S558 및 S559와 동일하기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
단계 S560에서, 충방전 전력 관리부(140)가 각 배터리 랙의 SOC 중 적어도 하나가 최소 SOCMin 이하라고 판단하면, 단계 S572에서, 충방전 전력 관리부(140)는 최소 SOCMin이하인 배터리 랙을 제외하고, 각 배터리 랙의 내부 저항으로서, 각 배터리 랙의 배터리 중 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항을 취득할 수 있다. 이 경우, 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되고, 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀일 수 있다.
단계 S574에서, 충방전 전력 관리부(140)는, 최소 SOCMin이하인 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙에서 취득한 저항의 값을 이용하여 플러그인 ESS에 대한 총 저항 값(등가 저항값, Rtot)을 계산할 수 있다.
그 후, 상기 방법은 단계 S576, S578 및 S579로 순차적으로 진행되고, 이러한 단계는 충전과 관련하여 앞서 설명한 단계 S546, S548 및 S549에 대응하는 것으로, 충전 대신에 방전으로 진행한다는 점, 그리고 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙의 전력이 0으로 계산 및 송신한다는 차이점을 제외하고는, 단계 S546, S548 및 S549와 동일하기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 도 3 및 도 4의 플러그인 ESS(20)에 따른 동작의 순서도로서, 각 플러그인 랙(400)이 각 전력 변환부(110) 대신에 이와 다른 각 전력 변환부(410)를 포함하고, 플러그인 ESS(20)가 DC-AC 변환 유닛(452) 및 스위칭 유닛(454)을 포함한 전력 변환 보조부(450)를 더욱 포함할 시에, 내부 저항 및 SOC를 고려하여, 각 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법의 일 실시예를 순서도로 도시한다.
단계 S610에서, 충방전 전력 관리부(440)는 플러그인 ESS(20)가 요구하는 충방전 전력(Ptot)을 획득한다.
단계 S614에서, 충방전 전력 관리부(440)는 획득된 충방전 전력(Ptot)이 그리드(G)의 교류 전력인지, 또는 상기 교류 전력과 전력 속성이 상이한 직류 전력인지를 결정함과 동시에, 그에 따른 전력량을 결정하며, 즉, 전력 속성 및 전력량을 결정할 수 있다.
단계 S618에서, 충방전 전력 관리부(440)는 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)가 상기 결정된 외부 전력을 플러그인 ESS(20) 내외부로 충방전할 수 있도록, 스위칭 유닛(454)을 제어하여, 각 플러그인 랙(400)의 각 배터릭 랙(430)을 DC-AC 변환 유닛(452) 또는 직류 전력을 사용하는 외부 전원/부하로 스위칭할 수 있다. 다시 말해, 충방전 전력 관리부(440)는 스위칭 유닛(454)을 제어하여 각 플러그인 랙(400)의 각 전력 변환부(410)가 상술된 전력 속성 및 전력량에 맞는 충방전 전력을 플러그인 ESS 내외부로 입출력할 수 있는 준비를 취하도록 할 수 있다.
그 후, 상기 방법은 S620 내지 S679로 진행하며, 이들 단계는 도 7의 단계 S520 내지 S579와 실질적으로 동일하므로, 단계 S620 내지 S679에 대한 상세한 설명은 피한다.
상술된 바와 같이, 플러그인 랙 개별 제어 방법은 플러그인 ESS 요구 전력, 내부 저항, SOC 및 등가 저항을 이용하여 각 플러그인 랙의 충방전 전력을 개별적으로 입출력하기 때문에, 각 플러그인 랙 내의 각 배터리 랙의 배터리 모듈 또는 배터리 셀은 동종이거나 동일 출력/용량을 가질 필요가 없고, 나아가 충방전할 시에 각 배터리 랙이 포함된 각 플러그인 랙을 개별적으로 제어하기 때문에 이들 플러그인 랙을 장기간 효율적으로 사용할 수 있음과 동시에, 플러그인 랙이 손상되더라도, 손상된 플러그인 랙만을 쉽게 보수할 수 있고, 즉, 유지 보수가 간단할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 방법들은, 적용예에 따라서 다양한 수단을 이용하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합의 형태로 구현될 수도 있다. 하드웨어를 수반하는 구현예에서, 제어회로 또는 제어부는 하나 이상의 주문형 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 프로세서들(DSPs), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 장치들, 본 명세서에서 논의된 기능들을 실행하도록 설계된 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10, 20: 플러그인 ESS
100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5, 100-N, 400-1, 400-2, 400-3, 400-4, 400-5, 400-N: 플러그인 랙
110-1, 110-2, 110-3, 110-N, 410-1, 410-2, 410-3, 410-N: 전력 변환부
111, 411: 차단기
112: 필터
113: 인버터
114: 평활 커패시터
115, 415: 연결 스위치
120-1, 120-2, 120-3, 120-N, 420-1, 420-2, 420-3, 420-N: 배터리 관리부
130-1, 130-2, 130-3, 130-N, 430-1, 430-2, 430-3, 430-N: 배터리 랙
140, 440: 충방전 전력 관리부
413: DC-DC 변환 유닛
450: 전력 변환 보조부
452: DC-AC 변환 유닛
454: 스위칭 유닛
200, 500: 패널
300, 600: 클러스터

Claims (17)

  1. 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템에 있어서,
    전력을 충방전하는 복수의 플러그인 랙; 및
    상기 에너지 저장 시스템으로부터 요구된 충방전 전력을 획득하고, 상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 및 각 플러그인 랙의 각 배터리 랙 정보를 기반으로 하여, 상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 충방전 전력 관리부;를 포함하며,
    상기 플러그인 랙은:
    상기 전력을 저장하는 복수의 배터리 셀로 구성된 복수의 배터리 모듈을 포함한 배터리 랙;
    상기 외부 전력 또는 계통의 전력을 상기 배터리 랙의 전력으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 전력으로 변환함으로써, 상기 결정된 충방전 전력을 충방전하는 전력 변환부; 및
    상기 배터리 랙의 상태 및 동작을 관리하기 위해 상기 배터리 랙 정보를 취득하는 배터리 관리부;를 포함하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충방전 전력 관리부는 각 배터리 관리부로부터 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취합함으로써, 각 배터리 랙의 저항 비율에 맞는 전력을 계산하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충방전 전력 관리부는 각 배터리 관리부로부터 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 상기 취득한 내부 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 시스템에 대한 등가 저항을 계산하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 충방전 전력 관리부는 상기 에너지 저장 시스템의 충방전 전력, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항, 및 상기 등가 저항을 기반으로 하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하고, 각 전력 변환부는 상기 계산된 충방전할 전력 각각을 충방전하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 관리부는 상기 배터리 랙 정보 중 배터리 랙의 상태를 나타내는 SOC를 더 포함하고,
    상기 충방전 전력 관리부는 상기 내부 저항과 상기 SOC를 고려하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 각 배터리 랙의 SOC가 충전 시에 미리 설정된 최대 SOCMax보다 크거나, 방전 시에 미리 설정된 최소 SOCMin 이하이면, 해당 배터리 랙은 운전에서 제외되는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부는 일단에서 상기 외부 전력 또는 계통에 연결되고, 타단에서는 상기 배터리 랙에 연결되어, 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력을 상기 배터리 랙의 직류 전력으로 변환하거나, 상기 배터리 랙의 직류 전력을 상기 교류 전력으로 변환하도록 구성되는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 전력 변환부에 연결되는 전력 변환 보조부를 더욱 포함하고,
    상기 전력 변환부는 일단에서 상기 전력 변환 보조부에 연결되고, 타단에서는 상기 배터리 랙에 연결되며, 상기 배터리 랙의 직류 전력을 상승 또는 하강하여 충방전하기 위한 DC-DC 변환 유닛을 포함하고,
    상기 전력 변환 보조부는;
    상기 DC-DC 변환 유닛의 직류 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력으로 변환하거나, 상기 교류 전력을 상기 DC-DC 변환 유닛의 직류 전력으로 변환하는 DC-AC 변환 유닛; 및
    상기 DC-DC 변환 유닛을 상기 DC-AC 변환 유닛, 또는 직류 전력을 입출력하는 외부 전원/부하로 스위칭하는 스위칭 유닛;을 포함하는, 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템.
  9. 외부 전력 또는 계통과 연결되는 플러그인 타입의 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 관리부가 복수의 플러그인 랙을 개별적으로 제어하는 방법에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템이 요구하는 충방전 전력을 획득하는 단계;
    각 플러그인 랙의 각 배터리 랙의 상태 및 동작을 관리하기 위한 각 배터리 랙 정보를 취득하는 단계; 및
    상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력 및 상기 각 배터리 랙 정보를 기반으로 하여, 상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계; 및
    상기 각 플러그인 랙이 상기 결정된 충방전 전력 각각을 충방전하도록 상기 각 플러그인 랙을 제어하는 단계;를 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계는:
    상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 상기 취득한 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 시스템에 대한 등가 저항을 계산하는 단계; 및
    상기 에너지 저장 시스템의 충방전 전력, 상기 각 배터리 랙의 내부 저항, 및 상기 등가 저항을 기반으로 하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계;를 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 플러그인 랙의 충방전 전력 각각을 결정하는 단계는, 상기 각 배터리 랙 정보 중 각 배터리 랙의 상태를 나타내는 SOC를 더 취득하여, 상기 내부 저항과 상기 SOC를 고려하여, 상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계;를 더욱 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계는, 상기 충방전 전력 관리부가 충전을 요구받은 경우에는 각 배터리 랙의 SOC와 미리 설정된 최대 SOCMax를 비교하거나, 방전을 요구받은 경우에는 각 배터리 랙의 SOC와 미리 설정된 최소 SOCMin를 비교하는 단계를 더욱 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 각 배터리 랙에 충방전할 전력을 계산하는 단계는, 상기 각 배터리 랙의 SOC가 충전 시에 미리 설정된 최대 SOCMax보다 크거나, 방전 시에 미리 설정된 최소 SOCMin 이하이면, 해당 배터리 랙은 상기 배터리 랙의 운전에서 제외되는 단계를 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 등가 저항을 계산하는 단계는, 상기 충방전 전력 관리부가 상기 각 배터리 랙의 내부 저항을 취득할 때, 상기 SOC가 최대 SOCMax보다 큰 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙의 내부 저항을 취득하고, 그리고 상기 SOC가 최소 SOCMin 이하인 배터리 랙을 제외한 나머지 배터리 랙의 내부 저항을 취득하는 단계를 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 배터리 랙의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀은 직렬로 서로 연결되며, 그리고 상기 각 배터리 랙의 내부 저항은 각 배터리 랙의 배터리 셀 중 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀의 저항이고, 상기 가장 약한 성능을 가진 배터리 셀은, 충전 시에, 전압이 가장 높은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀이며, 방전 시에는 전압이 가장 낮은 배터리 셀, 용량이 가장 작은 배터리 셀, 또는 발열이 가장 높은 배터리 셀인, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 획득된 에너지 저장 시스템의 충방전 전력의 전력 속성 및 전력량을 결정하는 단계를 더욱 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
  17. 청구항 9에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은, 상기 플러그인 랙의 직류 전력을 상기 외부 전력 또는 계통의 교류 전력으로 변환하거나, 상기 교류 전력을 상기 플러그인 랙의 직류 전력으로 변환하는 변환 유닛, 및 상기 변환 유닛과 상기 플러그인 랙 사이에 위치된 스위칭 유닛을 포함하며,
    상기 방법은, 상기 스위칭 유닛을 제어하여, 상기 플러그인 랙을 상기 변환 유닛에 연결시키거나, 상기 플러그인 랙을, 직류 전력을 입출력하는 외부 전원/부하에 연결시키는 단계를 더욱 포함하는, 플러그인 랙 개별 제어 방법.
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