KR20230092569A - Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법 - Google Patents

Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230092569A
KR20230092569A KR1020210182077A KR20210182077A KR20230092569A KR 20230092569 A KR20230092569 A KR 20230092569A KR 1020210182077 A KR1020210182077 A KR 1020210182077A KR 20210182077 A KR20210182077 A KR 20210182077A KR 20230092569 A KR20230092569 A KR 20230092569A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
data
ess
server
management device
Prior art date
Application number
KR1020210182077A
Other languages
English (en)
Inventor
김원경
조영창
이정빈
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 KR1020210182077A priority Critical patent/KR20230092569A/ko
Publication of KR20230092569A publication Critical patent/KR20230092569A/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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/20—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using protection elements, arrangements or systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/30—State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 시스템은 하나 이상의 사이트에 배치된 복수의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 관리하는 시스템으로서, 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 기록하는 배터리 관리 장치; 상기 배터리 관리 장치로부터 일정 시간 주기로 로그 데이터를 수집하여 처리하고 ESS 관리 서버로 전달하는 데이터 수집 장치; 및 배터리 관련 상기 로그 데이터의 경시적 변화를 분석하여 배터리의 이상을 확인하며, 상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는, ESS 관리 서버를 포함할 수 있다.

Description

ESS 데이터 관리 시스템 및 ESS 데이터 관리 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING ESS DATA}
본 발명은 ESS 데이터 관리 시스템 및 ESS 데이터 관리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사이트에 배치된 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 관리하는 시스템 및 ESS 데이터 관리 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.
이러한 에너지저장 시스템에 포함된 배터리의 상태를 체크하기 위해 현장에 설치된 BMS 및 센서를 통해 배터리 상태 관련 주요 데이터를 취득하고 관련 로그를 저장한다. 배터리 관련 데이터는 개별 사이트의 IoT 장치를 통해 취합되어 공용망을 거쳐 사설망 내 데이터 서버로 단방향 통신 방식을 이용해 전달된다.
기존에는 전달된 데이터에 대한 분석을 통해 사이트에 문제가 발생한 것으로 판단되면, 유지보수 인력을 통해 사이트 확인 및 조치가 수행되는 방식으로 유지 보수가 이루어졌다. 이 경우 사이트에 이미 문제가 발생한 후에야 조치가 이루어진다는 점에서, 배터리 시스템의 안전성에 위협을 가하는 이벤트가 발생하는 경우 위급한 상황이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한국공개특허 2021-0057406호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 ESS 데이터 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 ESS 데이터 관리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 시스템은 하나 이상의 사이트에 배치된 복수의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 관리하는 시스템으로서, 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 기록하는 배터리 관리 장치; 상기 배터리 관리 장치로부터 일정 시간 주기로 로그 데이터를 수집하여 처리하고 ESS 관리 서버로 전달하는 데이터 수집 장치; 및 배터리 관련 상기 로그 데이터의 경시적 변화를 분석하여 배터리의 이상을 확인하며, 상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는, ESS 관리 서버를 포함할 수 있다.
상기 사이트 정지 명령은, 네트워크 내 하나 이상의 서버를 통해 상기 데이터 수집 장치로 전달되고, 상기 데이터 수집 장치로부터 상기 배터리 관리 장치로 전달될 수 있다.
상기 배터리 관리 장치는, 상기 사이트 정지 명령을 수신하고 상기 배터리 관리 장치와 연동하는 하나 이상의 배터리 랙의 가동을 중지한다.
상기 배터리 관리 장치는 PC 기반의 BMS(Battery Management System)이고, 상기 데이터 수집 장치는 IoT(Internet of Things) 장치일 수 있다.
상기 ESS 관리 서버는, ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 분석 서버, 데이터 서버, 및 웹 서버 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 ESS 관리 서버는, 상기 로그 데이터의 경시적 변화에 기초하여 상기 배터리의 이상 거동 레벨을 확인하고, 상기 이상 거동 레벨이 제1 레벨이면 상기 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 상기 이상 거동 레벨이 제2 레벨이면 상기 배터리 관리 장치로의 사이트 정지 명령 전송 및 상기 관리자 단말로의 상기 이상 거동에 대한 정보 전송을 수행할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 방법은 하나 이상의 사이트에 배치된 복수의 배터리를 포함하는 ESS 관련 데이터를 관리하는 방법으로서, 각 사이트에 배치된 배터리와 연결된 배터리 관리 장치가 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 기록하는 단계; 데이터 수집 장치가 상기 배터리 관리 장치로부터 일정 시간 주기로 로그 데이터를 수집하여 처리하는 단계; 상기 데이터 수집 장치가 처리된 로그 데이터를 ESS(Energy Storage System) 관리 서버로 전달하는 단계; 상기 ESS 관리 서버가 배터리 관련 상기 로그 데이터의 경시적 변화를 분석하여 배터리의 이상을 확인하는 단계; 및 상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사이트 정지 명령은, 네트워크 내 하나 이상의 서버를 통해 상기 데이터 수집 장치로 전달되고, 상기 데이터 수집 장치로부터 상기 배터리 관리 장치로 전달될 수 있다.
상기 ESS 데이터 관리 방법은, 상기 배터리 관리 장치가 상기 사이트 정지 명령을 수신하여, 상기 배터리 관리 장치와 연동하는 하나 이상의 배터리 랙의 가동을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계는, 상기 배터리의 이상과 관련된 제품 또는 부품의 교체가 일정 기간 동안 불가능한 경우, 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 다계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 관리 장치는 PC 기반의 BMS(Battery Management System)이고, 상기 데이터 수집 장치는 IoT(Internet of Things) 장치일 수 있다.
상기 ESS 관리 서버는, ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 분석 서버, 데이터 서버, 및 웹 서버 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계는, 상기 로그 데이터의 경시적 변화에 기초하여 상기 배터리의 이상 거동 레벨을 확인하고, 상기 이상 거동 레벨이 제1 레벨이면 상기 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 상기 이상 거동 레벨이 제2 레벨이면 상기 배터리 관리 장치로의 사이트 정지 명령 전송 및 상기 관리자 단말로의 상기 이상 거동에 대한 정보 전송을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면 사전 진단으로 배터리의 이상 거동을 확인하고 사전 진단에서 시급성 여부를 확인하여 사이트 내 배터리 시스템의 동작 정지를 먼저 진행한 후 이후 유지보수 담당자가 제품을 교체함으로써, 배터리 시스템 사고를 사전에 방지하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 일반적인 ESS 데이터 수집 시스템의 구성 및 데이터 전달 흐름을 도시한다.
도 3은 일반적인 ESS 데이터 수집 및 ESS 시스템 관리 방법의 동작 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 시스템의 구성 및 데이터 전달 흐름을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 방법의 동작 순서도이다.
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; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
배터리 랙(Rack)은 배터리 제조사에서 설정한 팩 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 System Controller)는 Bank 단위 배터리 시스템을 포함한 배터리 시스템에 대한 최상단 제어를 수행하는 장치로, 여러 개의 Bank Level 구조의 배터리 시스템에서 제어장치로 사용되기도 한다.
출력 한계(Power Limit)는 배터리 제조사가 배터리 상태에 따라 사전에 설정한 출력 한계를 나타내다. 랙 출력 한계(Rack Power limit)는 배터리 랙 단위 (Rack Level)에서 설정된 출력 한계([kW] 단위)를 의미하며, 배터리의 SOC, 온도를 바탕으로 설정될 수 있다.
출력 한계는 충전인지 방전인지에 따라 충전 출력 한계와 방전 출력 한계로 구분될 수 있다. 또한, 배터리 시스템 구조에 따라 Rack 단위의 랙 출력 한계(Rack Power limit)와 Bank 단위의 뱅크 출력 한계(Bank Power limit)를 정의할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템은, 전력계통(Grid)과 연결되는 주전력변환 장치(400), ESS배터리(100); 배터리와 주전력변환 장치를 연결하는 배터리 연결부(410) 및 제어장치(300)를 포함할 수 있다.
ESS배터리(100)는 하나 이상의 배터리 팩 또는 배터리 모듈(Battery Module)을 포함할 수 있으며, 배터리 팩 또는 모듈은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 셀 또는 모듈은 양극 단자 및 음극 단자를 통해 부하와 연결되어 충/방전 동작할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 배터리 셀은 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀이다.
배터리 모듈 또는 배터리 팩에는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)(200)이 설치된다. BMS는 자신이 관장하는 각 배터리 팩의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 SOC(Status Of Charge)를 산출하고 충방전을 제어한다. 여기서, SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
이처럼 BMS는 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달한다. BMS는 또한, 배터리 시스템의 수명을 연장하기 위해 배터리 셀의 전하를 균등하게 밸런싱한다.
이와 같은 동작을 수행하기 위해 BMS(200)는 퓨즈, 전류센싱 소자, 써미스터, 스위치, 밸런서 등 다양한 구성요소들을 포함할 수 있는데, 이들과 연동하고 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 또는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Chip)를 추가로 포함하는 경우가 대부분이다. 여기서, BMIC는 BMS 내부에 위치하며 배터리 셀/모듈의 전압, 온도, 전류 등의 정보를 측정하는 IC 형태의 부품일 수 있다. BMS는 또한, 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달한다.
배터리 섹션마다 설치된 주전력변환 장치(PCS; Power Conversion/Conditioning System; 400)는 배터리 섹션에서 외부로 공급하는 전력 및 외부로부터 공급되는 전력을 제어함으로써 전체 시스템의 출력을 제어한다. 주전력변환 장치(400)는 배터리의 DC 출력을 AC 출력으로 변환하여 그리드로 제공하는 AC/DC 인버터를 포함할 수 있다.
주전력변환 장치(400), 배터리 연결부(410), 및 배터리 관리부(200)와 연결된 제어장치(300)는 배터리 관리부, 연결부, 주전력변환 장치, 측정부로부터 각종 상태 정보를 수신하고, 주전력변환 장치와 각 연결부의 상태 및 출력을 제어할 수 있다. 여기서, 제어장치(300)는 전력관리 시스템(Power Management System; PMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS; Energy Management System)일 수 있다.
도 1에서, ESS 배터리 연결부(410)는 ESS 배터리(100)와 주전력변환 장치를 연결하거나 연결해제할 수 있다. 배터리 연결부(420)는 충방전 제어가 가능한 전력변환 장치를 포함할 수 있으며, 이때 전력변환 장치는 직류변환 장치(DC/DC컨버터)일 수 있다. DC/DC 컨버터는 양방향 컨버터일 수 있으며, DC/DC 컨버터의 예로는 풀-브릿지 컨버터, 하프-브릿지(half-bridge) 컨버터, 플라이백 컨버터 등 다양한 종류의 컨버터가 사용될 수 있다.
한편, 제어장치(300)와 시스템 내 다른 구성요소들 간에는 CAN(Controller Area Network) 또는 이더넷을 이용한 통신(도 1에서 점선으로 표시됨)이 이루어질 수 있다. CAN 통신(Controller Area Network)은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격이다. CAN 통신은 각 제어기들 간의 통신을 위해 주로 사용되는 non-host 버스 방식의 메시지 기반 네트워크 프로토콜로서, 차량에 주로 사용된다.
한편, 이러한 에너지저장 시스템에 포함된 배터리의 상태를 체크하기 위해 현장에 설치된 BMS 및 센서를 통해 배터리 상태 관련 주요 데이터를 취득하고 관련 로그를 저장한다. BMS는 PC 기반의 컴퓨팅 장치, 프로세싱 장치로 구현될 수 있으며, 배터리에 대한 제어 및 보호를 수행하기 위한 높은 안정성이 요구된다.
도 2는 일반적인 ESS 데이터 수집 시스템의 구성 및 데이터 전달 흐름을 도시한다.
ESS 데이터 수집 시스템은 배터리 랙(10)이 위치하는 사이트에 배치된 배터리 관리 시스템(20), IoT 장치(50)를 포함하며, 공용망 내에 위치하는 퍼블릭 클라우드, 사설망 내에 위치하는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 빅데이터 서버, 웹 서버 등을 포함하여 구성될 수 있다. 개별 사이트의 배터리 관리 시스템을 통해 수집된 배터리 관련 데이터는 IoT 장치로부터 퍼블릭 클라우드를 거쳐 사설망으로 전달, 이동된다. 여기서, IoT 장치로부터 사설망으로 제공되는 데이터는 그 성격에 따라 1분 주기로 전달되는 데이터, 하루 단위로 전달되는 데이터를 포함할 수 있다.
즉, 데이터가 배터리로부터 사설망 내에 위치하는 데이터 서버, 웹서버 방향으로 이동하는 단방향 통신이 이루어진다.
도 3은 일반적인 ESS 데이터 수집 및 ESS 시스템 관리 방법의 동작 순서도이다.
배터리가 설치된 사이트 내 IoT 장치는 BMS로부터 일정한 주기로(예를 들어, 1분) 배터리의 동작 또는 상태와 관련한 데이터를 획득, 취합하여 네트워크로 전송한다(S31). 데이터는 공용 클라우드를 거쳐 사설망으로 전달되고, 사설망 내 데이터 센터에 보관된다(S32).
사설망 내에는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 빅데이터 서버, 웹 서버 등이 포함되어 있으며, 전달된 배터리 데이터는 하나 이상의 서버를 통해 분석되고, 해당 배터리 설치 사이트에 대한 장애, 결함 진단이 수행될 수 있다. 해당 사이트에 장애, 결함 등이 진단된 경우 사설망 내 하나 이상의 서버는 해당 사실을 유지보수 인원에게 통보한다(S33).
유지보수 관리자는 관련 사이트에 대한 장애, 결함 진단 사실을 통보받고 해당 사이트로 이동하여 제품 교체 또는 사이트 확인 후 시스템 정상화를 실시한다(S34).
이치럼 일반적인 ESS 데이터 수집 시스템에서는, 배터리 랙의 이상과 관련한 진단이 발생한 이후 웹 서버가 유지보수 담당자에게 사이트 내 진단 결과를 전달한다. 따라서, 사이트 내에서 이상 상황이 발생하기 전에 사전에 확인하여 조치할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 사전 진단으로 배터리의 이상 거동을 확인하고 사전 진단에서 시급성 여부를 확인하여 사이트 내 배터리 시스템의 동작 정지를 먼저 진행하고, 이후 유지보수 담당자가 제품을 교체함으로써, 시스템의 사고를 사전에 방지하여 안정성을 향상시키고자 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 시스템의 구성 및 데이터 전달 흐름을 도시한다.
ESS 데이터 관리 시스템은 고객 사이트에 배치된 배터리 관리 시스템(200), IoT 장치(500)를 포함하며, 공용망 내에 위치하는 퍼블릭 클라우드(600), 사설망 내에 위치하는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버(710), 분석 서버(720)/빅데이터 서버(730), 웹 서버(730) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
공용망 내 퍼블릭 클라우드(600)는 배터리가 설치된 사이트와 빅데이터 서버간의 버퍼 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 퍼블릭 클라우드는 사설망에 설치되는 빅데이터 서버의 물리적인 위치에 따른 속도 지연 및 데이터 유실 방지를 위한 장치이다.
사설망 내 위치하는 하나 이상의 서버는 연동하는 전체 배터리 설치 사이트를 통합 운영 관리한다. 즉, 사이트로부터 공용망을 거쳐 전달되는 전체 데이터를 장기간 저장, 보관하며, 주요 데이터를 주기적으로 확인, 분석함으로써 배터리 시스템의 고장 발생을 인지할 수 있다. 이때, 사설망 내에 위치하는 서버는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 빅데이터 서버, 분석 서버, 웹 서버를 포함할 수 있으나, 이들 서버에 한정되는 것은 아니며, 그 기능 또는 동작에 따라 상호 통합 구현될 수도 있다.
ETL(Extraction, Transformation, Loading) 서버는 원본 데이터에서 원하는 데이터를 추출하여 가공(변환, 정제)한 후 적재하는 작업을 수행한다. 일반적으로 발생하는 데이터 변환에는 필터링, 정렬, 집계, 데이터 조인, 데이터 정리, 중복 제거 및 데이터 유효성 검사 등의 다양한 작업이 포함된다.
개별 사이트의 배터리 관리 시스템을 통해 수집된 배터리 관련 데이터는 IoT 장치로부터 퍼블릭 클라우드를 거쳐 사설망으로 전달, 이동된다.
전달된 데이터는 데이터 서버(730)에 저장, 관리되며, 분석 서버(720)는 데이터 서버에 저장된 데이터를 활용하여 배터리의 경시적인 변화를 통해 배터리의 이상 거동을 확인할 수 있다. 분석 서버(720)는 이상 거동이 확인된 배터리에 대해 시스템의 가동/정지 여부를 판단하고, 시스템 가동 정지로 판단된 개별 사이트에 대해서는 해당 사이트 내 IoT 장치 및 BMS로 사이트 정지 명령 또는 신호를 전달한다.
한편, 상술한 바와 같이, 분석 서버(720)는 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 사이트 정지 명령의 전송 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 분석 서버(720)는 데이터 서버에 저장된 배터리 관련 데이터에 기초하여 배터리의 이상 거동이 확인되면, 이상 거동의 정도를 나타내는 이상 거동 레벨을 확인할 수 있다. 또한, 분석 서버(720)는 이상 거동 레벨이 제1 레벨로 확인되면 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 사이트 정지 명령은 IoT 장치로 전송하지 않을 수 있다. 만약, 이상 거동 레벨이 제1 레벨보다 높은 제2 레벨로 확인되면, 분석 서버(720)는 관리자 단말로 이상 거동에 대한 정보를 전송하고, IoT 장치로 사이트 정지 명령을 전송할 수 있다.
일 예로, 분석 서버(720)는 배터리의 온도 변화가 정상 온도 변화의 범위보다 높고 제1 온도보다 낮으면, 배터리의 이상 거동 레벨을 제1 레벨로 판단하고, 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하되, 사이트 정지 명령은 IoT 장치로 전송하지 않을 수 있다. 만약, 배터리의 온도 변화가 제1 온도보다 높으면, 분석 서버(720)는 배터리의 이상 거동 레벨을 제2 레벨로 판단하고, 관리자 단말로 이상 거동에 대한 정보를 전송하고, 또한, IoT 장치로 사이트 정지 명령을 전송할 수 있다.
배터리 시스템이 안전하게 정지되면 이후 시스템 정지와 관련한 결과를 분석 서버/데이터 서버로 전달한다. 분석 서버/데이터 서버에서는 사이트로부터 수신한 시스템 정지 결과를 확인하고 유지보수 인원에게 전달한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 관리 방법의 동작 순서도이다.
배터리가 설치된 사이트 내 IoT 장치는 BMS로부터 일정한 주기로(예를 들어, 1분) 배터리의 동작 또는 상태와 관련한 데이터를 획득, 취합하여 네트워크로 전송한다(S510). 데이터는 공용 클라우드를 거쳐 사설망으로 전달되고, 사설망 내 데이터 서버에 저장된다(S520).
전달, 저장된 배터리 데이터는 분석 서버를 통해 분석되고, 해당 배터리 설치 사이트에 대한 사전 진단이 수행될 수 있다(S530). 사전 진단 결과 문제가 검출된 경우, 해당 문제가 사이트를 긴급 정지할 정도로 중대한 사안인지 판단한다(S540). 즉, 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 해당 사이트를 정지할 것인지 결정된다.
해당 사이트를 정지할 것으로 결정한 경우 해당 사이트에 진단 결과를 전달하고(S560), BMS로 하여금 배터리 시스템을 정지하도록 한다(S570).
배터리 시스템이 안전하게 정지되면, IoT 장치 또는 BMS는 배터리 시스템 정지와 관련한 결과를 취합하여 분석 서버/데이터 서버로 전달한다(S580). 분석 서버/데이터 서버에서는 사이트로부터 수신한 시스템 정지 결과를 확인하고 유지보수 인원에게 전달한다(S581). 유지보수 관리자는 관련 사이트에 대한 장애, 결함 진단 사실을 통보받고 해당 사이트로 이동하여 제품 교체 또는 사이트 확인 후 시스템 정상화를 실시한다(S590).
한편, 사이트를 정지할 것인지 결정하는 단계(S540)에서 사이트를 당장 시스템을 정지하지 않는 것으로 결정한 경우(S540의 아니오)에는, 진단이 내려진 제품 또는 부품이 교체 가능한지를 체크한다(S550). 이때, 해당 제품 또는 부품이 다양한 사유(예를 들어, 제품의 수급 및 사이트 접근이 용이하지 않을 경우)로 일정 기간 동안 교체 불가능한 경우에는, 긴급정지 일수를 확인하고 긴급정지가 수행되기 전까지 시스템의 정상 운영을 유지한다(S551). 즉, 사이트를 지속적으로 모니터링하고, 시스템을 당장 정지해야 할 시점까지 기다렸다가 정지 절차를 진행한다(S570). 이때, 일정 기간은 해당 부품이 배터리 시스템 운영에 지장을 초래하지 않을 정도로 동작 가능할 것으로 예상되는 기간일 수 있다. 해당 기간은 사설망 내 분석 서버가 데이터 서버에 저장된 데이터를 활용한 예측 알고리즘을 이용해 산출될 수 있다.
제품의 교체가 가능한 경우에는 유지보수 담당자에게 통지하여 제품 교체를 수행하고 사이트 정상화가 이루어지도록 한다(S590).
한편, 단계 S550에서 제품 교체가 가능하지 않은 경우라고 판단된 경우에도, 관리자에게 배터리의 이상 거동에 대한 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 관리자는 진단이 내려진 제품 또는 부품이 교체 가능한지를 직접 체크하고, 제품의 교체가 가능한 경우이면 제품 교체를 수행하여 사이트 정상화가 이루어지도록 할 수 있을 것이다.
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: 배터리 관리 시스템 300: 제어 장치
500: IoT 장치 600: 퍼블릭 클라우드
710: ETL 서버 720: 분석 서버
720: 빅데이터 서버 730: 웹 서버

Claims (13)

  1. 하나 이상의 사이트에 배치된 복수의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 관리하는 시스템으로서,
    각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 기록하는 배터리 관리 장치;
    상기 배터리 관리 장치로부터 일정 시간 주기로 로그 데이터를 수집하여 처리하고 ESS 관리 서버로 전달하는 데이터 수집 장치; 및
    배터리 관련 상기 로그 데이터의 경시적 변화를 분석하여 배터리의 이상을 확인하며, 상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는, ESS 관리 서버를 포함하는, ESS 데이터 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사이트 정지 명령은, 네트워크 내 하나 이상의 서버를 통해 상기 데이터 수집 장치로 전달되고, 상기 데이터 수집 장치로부터 상기 배터리 관리 장치로 전달되는, ESS 데이터 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는,
    상기 사이트 정지 명령을 수신하고 상기 배터리 관리 장치와 연동하는 하나 이상의 배터리 랙의 가동을 중지하는, ESS 데이터 관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는 PC 기반의 BMS(Battery Management System)이고, 상기 데이터 수집 장치는 IoT(Internet of Things) 장치인, ESS 데이터 관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 ESS 관리 서버는,
    ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 분석 서버, 데이터 서버, 및 웹 서버 중 하나 이상을 포함하는, ESS 데이터 관리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 ESS 관리 서버는,
    상기 로그 데이터의 경시적 변화에 기초하여 상기 배터리의 이상 거동 레벨을 확인하고, 상기 이상 거동 레벨이 제1 레벨이면 상기 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 상기 이상 거동 레벨이 제2 레벨이면 상기 배터리 관리 장치로의 사이트 정지 명령 전송 및 상기 관리자 단말로의 상기 이상 거동에 대한 정보 전송을 수행하는, ESS 데이터 관리 시스템.
  7. 하나 이상의 사이트에 배치된 복수의 배터리를 포함하는 ESS 관련 데이터를 관리하는 방법으로서,
    각 사이트에 배치된 배터리와 연결된 배터리 관리 장치가 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 기록하는 단계;
    데이터 수집 장치가 상기 배터리 관리 장치로부터 일정 시간 주기로 로그 데이터를 수집하여 처리하는 단계;
    상기 데이터 수집 장치가 처리된 로그 데이터를 ESS(Energy Storage System) 관리 서버로 전달하는 단계;
    상기 ESS 관리 서버가 배터리 관련 상기 로그 데이터의 경시적 변화를 분석하여 배터리의 이상을 확인하는 단계; 및
    상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계를 포함하는, ESS 데이터 관리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 사이트 정지 명령은, 네트워크 내 하나 이상의 서버를 통해 상기 데이터 수집 장치로 전달되고, 상기 데이터 수집 장치로부터 상기 배터리 관리 장치로 전달되는, ESS 데이터 관리 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치가, 상기 사이트 정지 명령을 수신하여, 상기 배터리 관리 장치와 연동하는 하나 이상의 배터리 랙의 가동을 중지하는 단계를 더 포함하는, ESS 데이터 관리 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리의 이상에 대한 대응 조치의 시급성 여부에 따라 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계는,
    상기 배터리의 이상과 관련된 제품 또는 부품의 교체가 일정 기간 동안 불가능한 경우, 상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계를 포함하는, ESS 데이터 관리 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는 PC 기반의 BMS(Battery Management System)이고, 상기 데이터 수집 장치는 IoT(Internet of Things) 장치인, ESS 데이터 관리 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 ESS 관리 서버는,
    ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 분석 서버, 데이터 서버, 및 웹 서버 중 하나 이상을 포함하는, ESS 데이터 관리 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치로 사이트 정지 명령을 전송하는 단계는,
    상기 로그 데이터의 경시적 변화에 기초하여 상기 배터리의 이상 거동 레벨을 확인하고, 상기 이상 거동 레벨이 제1 레벨이면 상기 이상 거동에 대한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 상기 이상 거동 레벨이 제2 레벨이면 상기 배터리 관리 장치로의 사이트 정지 명령 전송 및 상기 관리자 단말로의 상기 이상 거동에 대한 정보 전송을 수행하는 단계를 포함하는, ESS 데이터 관리 방법.
KR1020210182077A 2021-12-17 2021-12-17 Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법 KR20230092569A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182077A KR20230092569A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182077A KR20230092569A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230092569A true KR20230092569A (ko) 2023-06-26

Family

ID=86947731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210182077A KR20230092569A (ko) 2021-12-17 2021-12-17 Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230092569A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210057406A1 (en) 2019-08-23 2021-02-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Polysilicon resistor structures

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210057406A1 (en) 2019-08-23 2021-02-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Polysilicon resistor structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101416798B1 (ko) 계층적 구조를 가지는 배터리 관리 시스템 및 방법
CN112366795A (zh) 电力电子化智能电池单元
CN106537718A (zh) 电池管理
CN101577438A (zh) 一种基于远程监控平台的大容量后备电源的维护方法
CN101953017A (zh) 一种智能型容错电池管理系统
JP6384483B2 (ja) 蓄電池システム
KR102077736B1 (ko) 화재 분석이 가능한 블랙박스를 갖는 에너지 저장 시스템
CN206807024U (zh) 一种兼具多级保护的集装箱多簇并联储能系统
CN115664932B (zh) 能量块并联通讯方法及装置
CN113276720A (zh) 一种基于bms报文监视的电动汽车安全充电系统和方法
JP6288096B2 (ja) 蓄電池システム
CN109683095A (zh) 电池组的故障检测方法及系统
KR102536187B1 (ko) 태양광 발전의 분산형 에너지 저장시스템 및 이를 이용한 태양광 발전시스템
CN111786041B (zh) 一种用于光电技术的电池管理系统
KR20230092569A (ko) Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법
CN111384751A (zh) 一种锂电池组充放电管理系统
CN110994562A (zh) 一种储能电池管理系统中的高压保护功能模块及控制方法
CN211719731U (zh) 一种电池管理系统及电动汽车
KR20230092116A (ko) Ess 데이터 처리 시스템 및 ess 데이터 처리 방법
KR20230092111A (ko) Ess 데이터 처리 시스템 및 ess 데이터 처리 방법
KR20230095537A (ko) Ess 데이터 관리 시스템 및 ess 데이터 관리 방법
CN106936188A (zh) 矿井提升机超级电容快速储能自重构冗余容错电源及控制
US20240162514A1 (en) Apparatus for processing sensor data of bess and method thereof
KR20230092112A (ko) Ess 데이터 처리 시스템 및 ess 데이터 처리 방법
CN218526112U (zh) 一种储能电池管理系统