KR20230036993A - 신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법 - Google Patents

신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230036993A
KR20230036993A KR1020220112689A KR20220112689A KR20230036993A KR 20230036993 A KR20230036993 A KR 20230036993A KR 1020220112689 A KR1020220112689 A KR 1020220112689A KR 20220112689 A KR20220112689 A KR 20220112689A KR 20230036993 A KR20230036993 A KR 20230036993A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery racks
racks
output
energy storage
Prior art date
Application number
KR1020220112689A
Other languages
English (en)
Inventor
김종철
문병호
정인호
조현길
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to JP2023539369A priority Critical patent/JP2024501684A/ja
Priority to AU2022342981A priority patent/AU2022342981A1/en
Priority to PCT/KR2022/013356 priority patent/WO2023038399A1/ko
Publication of KR20230036993A publication Critical patent/KR20230036993A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/10—Control circuit supply, e.g. means for supplying power to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수의 제1 배터리 랙; 상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛; 복수의 제2 배터리 랙; 상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터; 및 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터와 연동하여 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하고, 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 배터리 섹션 제어장치를 포함할 수 있다.

Description

신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법{ENERGY STORAGE SYSTEM INCLUDING NEWLY INSTALLED BATTERY RACKS AND METHOD CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신규로 또는 시간적으로 이후에 설치되는 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)은 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템이다. 최근 지능형 전력망(smart grid)과 신재생 에너지의 보급이 확대되고 전력 계통의 효율화와 안정성이 강조됨에 따라, 전력 공급 및 수요조절, 및 전력 품질 향상을 위해 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 점점 증가하고 있다. 사용 목적에 따라 에너지 저장 시스템은 출력과 용량이 달라질 수 있으며. 대용량 에너지 저장 시스템을 구성하기 위하여 복수의 배터리시스템들이 서로 연결될 수 있다.
에너지 저장 시스템은 시간이 경과함에 따라 일부 배터리 랙의 성능이 저하될 수 있고, 그에 따라 기존 배터리 랙들에 신규 배터리 랙을 추가하여 성능을 보완할 수 있다. 이 경우, 신규로 추가된 랙과 기존 설치된 랙 간에는 성능 차이가 존재하고, 이러한 랙간 성능 차이로 인해 불필요한 랙 밸런싱이 반복될 수 있다. 이로 인해, 성능 보완을 위해 신규 배터리 랙이 추가되었음에도 불구하고 신규 배터리 랙이 기존 랙의 성능을 따라가게 된다는 문제가 발생한다. 즉, 신규로 배터리 랙을 추가했음에도 신규 배터리 랙이 보유하는 최대 성능(예를 들어, 정격 용량, 사용 기간 등에서)을 다 활용하지 못하는 문제가 발생한다.
한국 공개특허 10-2016-0094228호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존 배터리 랙 및 신규 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 목적은 기존 배터리 랙 및 신규 배터리 랙을 포함하는 배터리 시스템을 제어하는 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 기존 배터리 랙 및 신규 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템을 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수의 제1 배터리 랙; 상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛; 복수의 제2 배터리 랙; 상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터; 및 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터와 연동하여 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하고, 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 배터리 섹션 제어장치를 포함할 수 있다.
상기 배터리 섹션 제어장치는, 상기 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하고, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값 및 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출할 수 있다.
상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보는, 상기 복수의 제2 배터리 랙의 개수, SOH, SOC, 출력 전류, 출력 전력, 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 배터리 섹션 제어 장치는, 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 정보를 이용해 각 제2 배터리 랙의 출력 가중치를 계산할 수 있다.
상기 배터리 섹션 제어 장치는 또한, 상기 제2 배터리 랙의 출력 가중치 및 상기 에너지 저장 시스템 내 전체 배터리 랙의 개수 대비 상기 제2 배터리 랙의 개수를 기초로 제2 배터리 랙 각각에 대한 전력 지령값을 계산할 수 있다.
상기 배터리 섹션 제어장치는, PCS(Power Conversion System)의 출력이 충방전 동작의 정지를 나타내는 경우 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 중단시킬 수 있다.
상기 충전 또는 방전 지령은 EMS(Energy Management System)로부터 PCS로 전달될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템 제어 장치는, 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛 및 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터와 연동할 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서; 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하도록 하는 명령; 및 상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하도록 하는 명령은, 상기 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령은, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값 및 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령은, 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 정보를 이용해 각 제2 배터리 랙의 출력 가중치를 계산하도록 하는 명령; 및 상기 제2 배터리 랙의 출력 가중치 및 상기 에너지 저장 시스템 내 전체 배터리 랙의 개수 대비 상기 제2 배터리 랙의 개수를 기초로 제2 배터리 랙 각각에 대한 전력 지령값을 계산하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 충전 또는 방전 지령은 EMS(Energy Management System)로부터 PCS로 전달될 수 있다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, 복수의 제1 배터리 랙, 상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛, 복수의 제2 배터리 랙, 및 상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서, 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하는 단계; 상기 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하는 단계; 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해, 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 출력 전력값에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는 단계는, 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 정보를 이용해 각 제2 배터리 랙의 출력 가중치를 계산하는 단계; 및 상기 제2 배터리 랙의 출력 가중치 및 상기 에너지 저장 시스템 내 전체 배터리 랙의 개수 대비 상기 제2 배터리 랙의 개수를 기초로 제2 배터리 랙 각각에 대한 전력 지령값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보는, 상기 복수의 제2 배터리 랙의 개수, SOH, SOC, 출력 전류, 출력 전력, 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, PCS(Power Conversion System)의 출력이 충방전 동작의 정지를 나타내는 경우 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 중단시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 또는 방전 지령은 EMS(Energy Management System)로부터 PCS로 전달될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 에너지 저장 시스템에 신규 배터리 랙을 추가하는 경우 불필요하거나 과도한 랙 밸런싱을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
그에 따라, 신규 배터리 랙을 보유하는 성능을 최대한(예를 들어, 100%) 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 PCS 및 PMS의 펌웨어 수정 없이 BSC의 펌웨어 수정만으로 기존 방식처럼 시스템을 운용할 수 있다.
도 1은 기존의 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 에너지 저장 시스템의 기동시 및 정지 시의 출력 지령 값 및 각 배터리 영역에서의 출력 값의 관계를 도시한다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따라 오그멘테이션 영역 내 각 DC/DC 컨버터의 출력 제어 가중치를 산출하는 개념을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템 제어 장치의 개략 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.
SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 잔존율)은 배터리의 현재 잔존 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
배터리 랙(Rack)은 배터리 제조사에서 설정한 모듈 단위를 직/병렬 연결하여 BMS를 통해 모니터링과 제어가 가능한 최소 단일 구조의 시스템을 의미하며, 여러 개의 배터리 모듈과 1개의 BPU 또는 보호장치를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 뱅크(Bank)는 여러 랙을 병렬 연결하여 구성되는 큰 규모의 배터리 랙 시스템의 집합 군을 의미할 수 있다. 배터리 뱅크 단위의 BMS를 통해 배터리 랙 단위의 랙 BMS(RBMS)에 대한 모니터링과 제어를 수행할 수 있다.
BSC(Battery Section Controller; 배터리 섹션 제어장치)는 배터리 뱅크(Bank) 단위 배터리 시스템을 포함한 배터리 시스템에 대한 최상단 제어를 수행하는 장치로, 여러 개의 Bank Level 구조의 배터리 시스템에서 제어장치로 사용되기도 한다.
정격 용량(Nominal Capacity; Nominal Capa.)는 배터리 제조사에서 개발 시 설정한 배터리의 설정 용량[Ah]을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 기존의 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
에너지 저장 시스템(ESS)에서 전력을 저장하는 역할을 수행하는 배터리의 최소 단위는 통상적으로 배터리 셀(cell)이다. 배터리 셀의 직/병렬 조합이 배터리 모듈을 이루고, 다수의 배터리 모듈(Battery Module)이 배터리 랙(Rack)을 구성할 수 있다. 즉, 배터리 랙은 배터리 모듈의 직/병렬 조합으로 배터리 시스템의 최소 단위가 될 수 있다. 여기서, 배터리가 사용되는 장치 또는 시스템에 따라 배터리 랙은 배터리 팩(pack)으로 지칭될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 하나의 배터리 랙은 복수의 배터리 모듈과 1개의 BPU(10) 또는 보호장치를 포함할 수 있다. 배터리 랙은 RBMS(Rack BMS)를 통해 모니터링과 제어가 가능하다. RBMS는 자신이 관장하는 각 배터리 랙의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 배터리의 SOC(Status Of Charge)를 산출하고 충방전을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, BPU(Battery Protection Unit)(10)는 배터리 랙 단위에서 이상 전류와 사고 전류로부터 배터리를 보호하기 위한 장치이다. BPU(10)는 메인 컨택터(Main Contactor; MC), 퓨즈, 써킷 브레이커(Circuit Breaker; CB) 또는 (Disconnect Switch; DS) 등을 포함할 수 있다. BPU는 RBMS의 제어에 따라 메인 컨택터를 on/off 제어하여 랙 단위로 배터리 시스템을 제어할 수 있다. BPU는 또한, 단락 발생 시 퓨즈를 이용해 단락 전류로부터 배터리를 보호할 수 있다. 이처럼, 기존의 배터리 시스템은 BPU, 스위치 기어와 같은 보호 장치를 통해 제어될 수 있다.
한편, 다수의 배터리 및 주변 회로, 장치 등을 포함하여 구성된 배터리 섹션 각각에는 배터리 시스템 제어기(Battery System Controller; BSC)(20)가 설치되어 전압, 전류, 온도, 차단기 등과 같은 제어 대상을 모니터링하고 제어할 수 있다. BSC(20)는 복수의 배터리 랙을 포함하는 뱅크 단위 배터리 시스템을 포함하는 배터리 시스템의 최상단 제어장치로, 여러 개의 뱅크 레벨 구조의 배터리 시스템에서 제어 장치로 사용되기도 한다.
또한, 배터리 섹션마다 설치된 전력 변환 시스템(Power Conversion System; PCS)(40)은 EMS부로터 충/방전 지령을 기반으로 실질적인 충방전을 수행하는 장치로서, 전력변환부(DC/AC 인버터) 및 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 각 BPU의 출력은 DC 버스를 통해 PCS(40)로 연결될 수 있고, PCS (40)는 그리드와 연결될 수 있다. 또한, EMS(Energy Management System)/PMS(Power Management System)(30)는 ESS시스템을 전체적으로 관리한다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래의 배터리 시스템에는 BPU, 스위치 기어(Switch gear)와 같은 보호 소자를 통해 배터리 시스템이 제어될 뿐, 배터리 용량, SOH, SOC와 같은 배터리 시스템의 개별적인 특성을 고려한 개별 제어가 불가능하다.
이러한 에너지 저장 시스템에서 다수개의 배터리 랙이 전압원의 역할을 하고, PCS는 CC(Constant Current) 제어 또는 CP(Constant Power) 제어를 통해 배터리 랙을 충방전한다. 배터리 랙의 초기 설치 시에는 배터리 랙들의 성능이 거의 유사(등가 저항으로 표현했을 경우 비슷한 저항값이 나타남)하고 각 랙의 충방전 전류가 비슷한 수준으로 나타난다. 하지만, 시간이 지남에 따라 일부 랙의 성능 저하가 나타날 수 있다. 이 경우 신규 배터리 랙을 추가하여 성능을 보완하는데 이를 오그멘테이션이라 한다.
이때, 신규 추가된 랙(제2 배터리 랙으로 지칭될 수 있음)과 기존 설치된 랙(제1 배터리 랙으로 지칭될 수 있음) 사이에는 성능 차이가 존재할 수 있고, 기존 제어 방법에 따르면 불필요하거나 과도한 랙 밸런싱 등이 반복되면서 신규 추가된 랙이 기존에 설치된 랙의 저하된 성능을 따라가게 되는 문제가 발생한다. 즉, 신규로 랙을 추가했음에도 불구하고, 신규 배터리 랙이 보유하는 최대 성능(예를 들어, 정격 용량, 사용기간 등)을 충분히 활용하지 못하게 된다. 본 발명의 실시예에서, 신규 배터리 랙은 신규로 제조된 배터리 랙을 포함하지만, 이후 시점에 기존 배터리 랙을 보강하기 위해 사용되는 배터리 랙으로 DC/DC 변환을 위한 DC/DC 컨버터를 포함하는 배터리 랙을 포함할 수도 있으며, 이미 사용된 적이 있거나 리퍼브된 배터리 랙일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 기존에 운용되던 에너지 저장시스템에 복수의 신규 배터리 랙이 추가된 경우의 시스템을 도시한다. 본 발명 실시예에 따르면 기존의 에너지 저장 시스템은 도 1에 도시된 에너지 저장 시스템과 유사한 특성들을 포함할 수 있다.기존 운영 에너지 저장 시스템은 도 1을 통해 살펴본 바와 같은 EMS(300), PCS(400), BPU(100), 배터리 랙(old rack), 및 BSC(200)를 포함할 수 있다. EMS(Energy Management System)는 PMS(Power Management System)로도 불리며, ESS시스템을 전체적으로 관리한다.
BSC(Battery Section Controller)(200)는 각 랙의 상태를 관리하고, 상위 시스템(EMS)에 출력 가능한 배터리의 한계값을 알려주는 역할을 수행할 수 있다. BSC(200)는 데스크탑 PC 등에 탑재, 설치되는 형태로 구현될 수 있다. 또한, BSC(200)는 별개의 장치 또는 컨트롤러로 구현될 수도 있다. PCS(400)는 EMS(300)로부터 수신한 충방전 지령을 기초로 실질적인 충방전을 수행하는 장치로서, DC/AC 전력변환부 및 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기존에 운영되던 복수의 배터리 랙들 및 BPU에 더하여, 기존의 배터리 랙들을 보강하기 위해 신규 배터리 랙이 추가되는 오그멘테이션이 이루어지는 경우에는, 즉, 오그멘테이션에 의해 기존 배터리 랙 및 신규 배터리 랙이 병존하는 경우, 기존의 제어 방법에 따르는 경우 신규 배터리 랙의 성능이 급격히 저하되거나, 랙간 밸런싱 불균형 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 신규로 추가되는 복수의 배터리 랙에 대해 BPU 대신 DC/DC 컨버터(오그멘테이션 영역 내)를 사용하여, 신규로 추가된 배터리 랙의 성능의 급격한 저하 및 랙간 밸런싱 불균형 등의 문제를 감소 또는 방지한다
DC/DC 컨버터(150)는 본체 및 DC/DC 컨트롤러를 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(150)는 배터리와 전력변환시스템(Power Conversion System; PCS) 사이에서 DC/DC 변환을 수행한다.
오그멘테이션 영역에 배치되는 DC/DC 컨버터는 기존 랙과 신규 배터리 랙을 전기회로적으로 분리, 운용할 수 있도록 한다. DC/DC 컨버터의 출력은 사용자에 의한 능동 제어가 가능하여, 각 배터리 랙 간 SOC, SOH, 용량의 차이가 발생하여도 개별 배터리 랙의 특성을 고려한 배터리 출력 제어가 가능해진다.
각 DC/DC 컨버터는 BSC(200) 및 PCS(400)와 연결된다. BSC(200)는 기존 영역에 배치된 배터리 랙 뿐 아니라 오그멘테이션 영역에 배치되는 배터리 랙의 상태를 모니터링 및 관리할 수 있다.
한편, 에너지 저장 시스템이 제공하는 서비스를 사용하는 최종 사용자 입장에서 기존에 사용하던 PCS 및 EMS의 변경 없이 배터리를 구동시킬 수 있는지는 중요한 문제가 된다.
본 발명에서는 PCS 및 EMS의 펌웨어 수정 없이, 배터리 영역의 BSC 펌웨어 수정만으로 DC/DC 컨버터를 이용한 오그멘테이션 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에서, 오그멘테이션 영역의 신규 배터리 랙(New Racks)은 기존 배터리 랙(Old Racks)을 강화하는 데 사용되며, BPU(100)가 아닌 DC/DC 컨버터(150)를 포함한다. 따라서, 배터리 보호 장치(BPU) 대신 오그멘테이션 영역에 새로 추가된 배터리 랙(New Rack) 전용 DC/DC 컨버터(150)를 사용하면 새로 추가된 배터리 랙 또는 밸런싱의 급격한 열화를 피하거나 줄이는 이점을 제공할 수 있다. 또한, PCS나 EMS의 펌웨어를 수정하지 않고 배터리 영역에서 BSC 펌웨어만 수정하는 장점을 제공할 수 있다.
먼저 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 기동 시퀀스에 대해 살펴본다.
도 2를 참조하면, EMS(300)는 기존 방식과 동일하게 PCS(300)로 충/방전 지령(Pbat*)을 전달한다. PCS(300)는 충/방전 지령(Pbat*)을 수신하여 지령에 해당하는 전력을 출력한다. 이때, 우선적으로(일시적으로) 기존 영역에 배치된 BPU 랙들로부터 Pbat* 의 전력이 출력된다.
여기서, BSC(200)는 기존 영역에 배치된 BPU 랙 및 오그멘테이션 영역에 배치된 DC/DC 랙(배터리 랙 및 DC/DC 컨버터를 포함하는 개념으로 사용)의 수량 정보를 파악하고 있는 상태이다. BSC(200)는 자신과 연동하는 모든 배터리 랙으로부터의 총 출력값(Pbat*)을 모니터링한다. 따라서 Pbat*는 기존 영역의 BPU 랙과 증설 영역의 DC/DC 랙에 요구되는 총 출력 전력을 의미한다.
한편, BSC(200)는 적어도 기존 영역 내 배터리 랙의 출력하는 값 및 기존 영역의 배터리 랙의 수량 정보 및 오그멘테이션 영역의 배터리 랙의 수량 정보를 기초로 오그멘테이션 영역 내 신규 배터리 랙이 출력할 값 Paug*를 산출한다.
BSC(200)는 또한 오그멘테이션 영역 내에 위치하는 각 배터리 랙의 상태 정보(SOC, SOH 등)를 기초로 오그멘테이션 영역의 각 배터리 랙별 출력 가중치를 계산한다. 각 배터리 랙별 출력 가중치를 Paug*에 곱하면 각 DC/DC 랙의 출력 값이 계산될 수 있다. 즉, BSC(200)는 기존 영역의 BPU 랙 대비오그멘테이션 영역의 DC/DC 랙의 잔존 에너지를 고려하여 DC/DC 컨버터에 대한 충/방전 지령을 계산한다. 산출된 DC/DC 컨버터에 대한 충/방전 지령은 통신 라인(250)을 통해 각 DC/DC 컨버터로 전달되고, DC/DC 랙은 Paug* 값의 전력을 출력한다.
본 발명의 실시예에서 출력 전력(Pbat*)에 대한 충방전 지령은 출력 전력(Pbat*)에 대한 지시(directive) 라고도 할 수 있다. 이와 관련하여, 출력 전력에 대한 충방전 지령은 출력 전력(Pbat*)을 초래하는 충방전 지령에 의해 요구되거나 요구되는 출력 전력(Pbat*)의 값으로 표현되거나 기호화될 수 있다. 따라서 Pbat*는 상황에 따라 충방전 지령 및 출력 전력을 표현하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 출력값 Paug*에 대한 충방전 지령은 출력 값 Paug*에 대한 지시라고도 할 수 있다. 이와 관련하여, 출력값에 대한 충방전 지령은 출력값 Paug*를 초래하는 충방전 지령에 의해 요구되거나 요구되는 출력값 Paug*의 값으로 표현되거나 기호화될 수 있다. 따라서, Paug*는 문맥에 따라 충방전 지령 및 출력 값을 지정하는 데 사용될 수 있다.
이상 살펴본 기동 시퀀스 내 일련의 과정은 PCS의 출력이 개시되고, 매우 짧은 시간 내에 이루어진다.
다음으로, 에너지 저장 시스템의 정지 시퀀스에 대해 살펴본다.
시스템을 정지할 경우 PCS(400)의 출력이 0이 된다. 이 경우, 기존 BPU 영역은 수동 소자 영역이므로 배터리 랙의 출력이 PCS의 출력에 따라 변한다. 하지만, 오그멘테이션 영역인 DC/DC 영역은 BSC의 지령을 받고 동작하기 때문에 출력 Paug*를 유지한다. 즉, 매우 짧은 순간 동안 오그멘테이션 영역은 Paug*를 출력하고 BPU 영역에서 일시적으로 해당 출력을 받아들이게 된다. 그 사이 BSC는 PCS를 향한 출력이 0이 되었음을 감지하고, DC/DC 영역의 출력 지령값 Paug*를 0으로 수정한다. 이러한 과정을 통해 BPU 영역 및 DC/DC 영역의 모든 랙들의 출력이 0이 되고 시스템 동작이 멈추게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 에너지 저장 시스템의 기동시 및 정지 시의 출력 지령 값 및 각 배터리 영역에서의 출력 값의 관계를 도시한다.
기동 시퀀스에서, EMS로부터 충/방전 지령(Pbat*)을 수신한 PCS를 통해 기존 영역 내 배터리로부터 Pbat*의 전력이 출력되면, BSC가 해당 출력 값 Pbat*을 인지하고 오그멘테이션 영역 내 배터리 랙이 출력할 값 Paug*를 산출하여 오그멘테이션 영역으로 전달한다.
오그멘테이션 영역이 Paug*의 값을 출력하는 시점에 기존 영역 내 배터리는 (Pbat* - Paug*)의 전력을 출력한다. 이때, PCS의 지령값은 Pbat*으로 유지되는데, EMS가 오그멘테이션 여부와 무관하게 일정한 지령값 Pbat*를 PCS로 전달하기 때문이다. 이처럼, 본 발명에 따르면 오그멘테이션 여부와 관계없이PCS 및 EMS는 기존 시스템 동작과 같이 동작할 수 있다.
한편, 정지 시퀀스를 살펴보면, 시스템 정지에 의해 PCS 의 지령값이 0이 된다. 이 경우, 기존 BPU 영역은 수동 소자 영역이므로 배터리 랙의 출력이 PCS의 출력에 따라 변한다. 해당 오그멘테이션 영역인 DC/DC 영역은 BSC의 지령을 받기 전까지 출력 Paug*를 유지하다가, BSC로부터 정지 지령을 수신한 시점부터 출력을 0으로 제어한다. 오그멘테이션 영역이 Paug*를 출력하는 짧은 시간 동안 BPU 영역에서는 일시적으로 해당 출력을 받아들인다(- Paug*). BSC로부터의 정지 지령에 의해 DC/DC 영역의 출력이 0이 되면 BPU 영역의 출력 또한 0이 된다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따라 오그멘테이션 영역 내 각 DC/DC 컨버터의 출력 제어 가중치를 산출하는 개념을 도시한다.
본 발명의 실시예에 따르면 BSC는 오그멘테이션 영역에 배치된 배터리 랙들의 SOC, SHO등의 정보를 기초로 각 랙의 상태를 추정하고, 이 값을 기반으로 각 DC/DC 랙의 출력 가중치를 계산할 수 있다.
구체적으로 도 4을 참조하면, BSC(200)는 각 DC/DC 랙으로부터 각 배터리 랙의 SOC, SOH, 전류, 전압 및 온도 등의 데이터를 수신한다. BSC는 이러한 정보를 이용해 각 DC/DC 랙의 출력 가중치 α2, ... αn을 계산할 수 있다.
아래 수학식 1은 오그멘테이션 영역에 대한 총 출력 지령값 Paug * 을 계산하는 식을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 Pbat*, Paug * 의 단위는 와트(W)일 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 m은 BPU 랙의 개수 또는 수량이고, n은 DC/DC 랙의 개수(또는 수량)이다. 또한, Pbat* 는 EMS로부터 수신한 충/방전 지령값이다.
수학식 2는 오그멘테이션 영역 내 DC/DC 랙의 출력 지령값 PDC/DC-1 * 내지 PDC/DC-n * 을 계산하는 식을 나타낸다.
Figure pat00002
수학식 2에서 DC/DC 랙의 출력 지령값은 오그멘테이션 영역에 대한 총 출력 지령값 Paug * 에 각 랙별 가중치를 곱하여 산출됨을 알 수 있다. 또한, 각 DC/DC 랙의 출력 가중치의 합은 1이다.
일 실시예에서, 오그멘테이션 영역 내 배터리랙은 동종의 배터리 랙이라고 가정한다.
오그멘테이션 영역 내 배터리들이 동종이고 유사한 SOH 를 가지는 경우 충전시 배터리 랙 #j 의 출력가중치
Figure pat00003
는 아래 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00004
위 수학식에서 (
Figure pat00005
는 오그멘테이션 영역 내의 전체 배터리 랙이 충전 가능한 공간의 총합을 의미하며,
Figure pat00006
는 해당 출력가중치가 적용되는 배터리 랙 #j 의 충전 가능한 공간을 의미한다. n 은 오그멘테이션 영역 내 전체 배터리 랙의 개수이다.
또한, 오그멘테이션 영역 내 배터리들이 동종이고 유사한 SOH 를 가지는 경우 방전시 각 랙별 출력 가중치는, 오그멘테이션 영역 내 전체 배터리 랙의 SOC 대비 해당 랙의 SOC의 비율로 결정될 수 있다. 즉, 아래 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00007
한편, 배터리 모델이 동종이지만 배터리 랙들이 상이한 SOH를 가지는 경우에는 각 랙의 SOC뿐 아니라 SOH 또한 고려하여 배터리 랙별 출력 가중치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 충전시 배터리 랙별 출력 가중치는 아래 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00008
또한, 방전시 배터리 랙별 출력 가중치는 아래 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00009
위 수학식 3 내지 6에서 n, i 및 j는 정수이다. 따라서, 신규 배터리 랙 #j의 출력 가중치에 의해 개별 신규 배터리 랙 #j가 공급해야 할 증강(augment) 전력량을 제공받을 수 있으며, 출력 가중치는 충방전 지령에 포함될 수 있다.도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법의 동작 순서도이다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 제어 방법은, 복수의 제1 배터리 랙, 상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛, 복수의 제2 배터리 랙, 및 상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템에서 배터리 섹션 제어장치에 의해 수행될 수 있다.
배터리 섹션 제어 장치는 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링한다(S510).
배터리 섹션 제어 장치는 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출한다(S520).
이후 배터리 섹션 제어 장치는 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출한다(S530). 이때, 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값은, 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는 단계는, 복수의 제2 배터리 랙에 대한 정보를 이용해 각 제2 배터리 랙의 출력 가중치를 계산하고, 제2 배터리 랙의 출력 가중치 및 에너지 저장 시스템 내 전체 배터리 랙의 개수 대비 상기 제2 배터리 랙의 개수를 기초로 제2 배터리 랙 각각에 대한 전력 지령값을 계산할 수 있다. 이때, 복수의 제2 배터리 랙의 정보는, 상기 복수의 제2 배터리 랙의 개수, SOH, SOC, 출력 전류, 출력 전력, 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이후, 산출된 출력 전력값에 따라 복수의 DC/DC 컨버터의 출력이 제어될 수 있다(S540).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템 제어 장치의 개략 블록 구성도이다.
배터리 시스템 제어 장치(또는 베터리 섹션 제어장치)(200)는 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하도록 하는 명령; 및 상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
프로세서는 메모리에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200: BSC 300: EMS/PMS
400: PCS 100: BPU
150: DC/DC 컨버터

Claims (19)

  1. 복수의 제1 배터리 랙;
    상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛;
    복수의 제2 배터리 랙;
    상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터; 및
    상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터와 연동하여 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하고, 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 배터리 섹션 제어장치를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 섹션 제어장치는,
    상기 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하고,
    상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는, 에너지 저장 시스템.
  3. 청구항2에 있어서,
    상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보는
    상기 복수의 제2 배터리 랙의 개수, SOH(State of Health), SOC(State of Charge), 출력 전류, 출력 전력, 및 온도 중 하나 이상을 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 섹션 제어 장치는,
    상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 정보를 이용해 각 제2 배터리 랙의 출력 가중치를 계산하는, 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리 섹션 제어 장치는,
    복수의 제1 배터리 랙 및 복수의 제2 배터리 랙의 출력 전력 값, 복수의 제1 배터리 랙의 수량 정보, 및 및 복수의 제2 배터리 랙의 수량 정보에 기초하여 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값을 계산하도록 구성된, 에너지 저장 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리 섹션 제어 장치는,
    각각의 제2 배터리 랙에 대한 출력 가중치 및 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값에 기초하여 복수의 제2 배터리 랙 각각에 대한 개별 전력 지령 값을 계산하도록 구성된, 에너지 저장 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 섹션 제어장치는, PCS(Power Conversion System)의 출력이 충방전 동작의 정지를 나타내는 경우 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 중단시키는, 에너지 저장 시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 충전 또는 방전 지령은 상기 에너지 저장 시스템의 EMS(Energy Management System)로부터 PCS로 전달되는, 에너지 저장 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 제2 배터리 랙은 상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터 중 상기 복수의 DC/DC 컨버터에 의해서만 관리되는, 상기 에너지 저장 시스템.
  10. 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛 및 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터와 연동하는 배터리 시스템 제어 장치로서,
    적어도 하나의 프로세서;
    상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하도록 하는 명령; 및
    상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하도록 하는 명령은,
    에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템 제어 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령은,
    상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해 상기 복수의 제2 배터리 랙 각각이 출력할 출력 전력값을 산출하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템 제어 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 모니터링 결과에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 하는 명령은,
    복수의 제1 배터리 랙 및 복수의 제2 배터리 랙의 출력 전력 값, 복수의 제1 배터리 랙의 수량 정보, 및 및 복수의 제2 배터리 랙의 수량 정보에 기초하여 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값을 계산하도록하는 명령; 및
    각각의 제2 배터리 랙에 대한 출력 가중치 및 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값에 기초하여 상기 복수의 제2 배터리 랙 각각에 대한 개별 전력 지령 값을 계산하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템 제어 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 충전 또는 방전 지령은 EMS(Energy Management System)로부터 PCS (Power Conversion System)로 전달되는, 배터리 시스템 제어 장치.
  15. 복수의 제1 배터리 랙, 상기 복수의 제1 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 배터리 보호 유닛, 복수의 제2 배터리 랙, 및 상기 복수의 제2 배터리 랙을 각각 관리하는 복수의 DC/DC 컨버터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 복수의 배터리 보호 유닛 및 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 모니터링하는 단계;
    상기 에너지 저장 시스템의 충전 또는 방전 지령에 따라 동작하는 상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값을 검출하는 단계;
    상기 복수의 제1 배터리 랙의 출력 전력값, 상기 복수의 제1 배터리 랙의 정보 및 상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보를 이용해, 상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 출력 전력값에 따라 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 제2 배터리 랙이 출력할 출력 전력값을 산출하는 단계는,
    복수의 제1 배터리 랙 및 복수의 제2 배터리 랙의 출력 전력 값, 복수의 제1 배터리 랙의 수량 정보, 및 및 복수의 제2 배터리 랙의 수량 정보에 기초하여 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값을 계산하는 단계; 및
    각각의 제2 배터리 랙에 대한 출력 가중치 및 상기 복수의 제2 배터리 랙에 대한 총 전력 지령 값에 기초하여 상기 복수의 제2 배터리 랙 각각에 대한 개별 전력 지령 값을 계산하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 제2 배터리 랙의 정보는,
    상기 복수의 제2 배터리 랙의 개수, SOH, SOC, 출력 전류, 출력 전력, 및 온도 중 하나 이상을 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    PCS(Power Conversion System)의 출력이 충방전 동작의 정지를 나타내는 경우 상기 복수의 DC/DC 컨버터의 출력을 중단시키는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 충전 또는 방전 지령은 EMS(Energy Management System)로부터 PCS로 전달되는, 에너지 저장 시스템의 제어 방법.
KR1020220112689A 2021-09-08 2022-09-06 신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법 KR20230036993A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023539369A JP2024501684A (ja) 2021-09-08 2022-09-06 新規設置電池ラックを含むエネルギー貯蔵システム及びこれを制御する方法
AU2022342981A AU2022342981A1 (en) 2021-09-08 2022-09-06 Energy storage system comprising new installation battery rack, and method for controlling same
PCT/KR2022/013356 WO2023038399A1 (ko) 2021-09-08 2022-09-06 신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210119406 2021-09-08
KR20210119406 2021-09-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230036993A true KR20230036993A (ko) 2023-03-15

Family

ID=85385498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220112689A KR20230036993A (ko) 2021-09-08 2022-09-06 신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230071916A1 (ko)
EP (1) EP4254718A1 (ko)
KR (1) KR20230036993A (ko)
CN (1) CN116806316A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160094228A (ko) 2015-01-30 2016-08-09 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160094228A (ko) 2015-01-30 2016-08-09 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP4254718A1 (en) 2023-10-04
CN116806316A (zh) 2023-09-26
US20230071916A1 (en) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106941276B (zh) 分散式的基于模块的dc数据中心
US10763682B2 (en) Energy storage system and controlling method thereof
KR20230036993A (ko) 신규 설치 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템 및 이를 제어하는 방법
US11128162B2 (en) Method and system for allocating a power request to a plurality of batteries connected in parallel
CN108667121B (zh) 一种应急电源系统容量确定方法、装置及系统
KR101549313B1 (ko) 배터리 에너지 저장 시스템 및 배터리 에너지 저장 시스템의 운전 방법
KR102022321B1 (ko) 통신장비 부하용 에너지 저장 시스템
EP3942643B1 (en) Method for controlling a battery energy storage system and battery energy storage system
JP2024501684A (ja) 新規設置電池ラックを含むエネルギー貯蔵システム及びこれを制御する方法
US20240030710A1 (en) Power distribution method and energy storage system using same
JP2017200252A (ja) 連系運転制御装置およびこれを用いた分散型電源の運転システム並びに連系運転制御方法
US20230275437A1 (en) Power distribution device and method using droop control
KR20230136936A (ko) 신규 설치 배터리 랙의 최적 운영을 위한 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법
KR20170036328A (ko) 무정전 전원 공급장치
KR20240039281A (ko) 신규 설치 배터리를 포함하는 배터리 시스템의 운영 계획 수립 장치 및 방법
EP4293852A1 (en) Energy storage system associated with solar system and method for controlling energy storage system
KR102537696B1 (ko) 에너지저장장치의 잔존용량 관리 장치 및 그 방법
WO2017064801A1 (ja) 電源システムおよび該システムにおけるパワーアシスト開始点の再設定方法
JP6875888B2 (ja) 給電システム
KR20230073473A (ko) 재사용 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 운영 방법
CN117439138A (zh) 储能系统缺簇运行控制方法、装置、存储介质及电子设备
KR20230016265A (ko) 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 제어 방법
KR20240038623A (ko) Dc-dc 컨버터를 제어하는 전력 제어 장치 및 방법
KR20230027841A (ko) 충방전 전력 제어 장치, 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right