KR20240008576A - Energy Storage System - Google Patents

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KR20240008576A
KR20240008576A KR1020220085581A KR20220085581A KR20240008576A KR 20240008576 A KR20240008576 A KR 20240008576A KR 1020220085581 A KR1020220085581 A KR 1020220085581A KR 20220085581 A KR20220085581 A KR 20220085581A KR 20240008576 A KR20240008576 A KR 20240008576A
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battery pack
energy storage
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coolant
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KR1020220085581A
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Korean (ko)
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정민호
양동근
우형석
유기정
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩, 각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판, 냉각수를 유동시키는 펌프, 상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 적어도 하나의 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 보내는 밸브, 및, 상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 복수의 배터리냉각판은, 각각, 대응하는 배터리팩의 전면과 후면에 배치되는 전면 냉각판과 후면 냉각판을 포함하며, 상기 전면 냉각판과 상기 후면 냉각판은 T형 커넥터로 연결된다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs arranged in a vertical direction, a plurality of battery cooling plates arranged to correspond to each battery pack, a pump for flowing coolant, and coolant flowing by the pump. a valve that sends the coolant to a battery cooling plate corresponding to at least one battery pack, and a heat exchanger that exchanges heat with air for cooling water flowing by the pump, wherein the plurality of battery cooling plates each correspond to a battery pack. It includes a front cooling plate and a rear cooling plate disposed at the front and rear, and the front cooling plate and the rear cooling plate are connected with a T-type connector.

Description

에너지 저장장치{Energy Storage System}Energy storage system {Energy Storage System}

본 개시는 에너지 저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 기반의 에너지 저장장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to energy storage devices, and more specifically, to battery-based energy storage devices and methods of operating the same.

에너지 저장장치는, 외부로부터의 전원을 저장 또는 충전하였다가, 외부로 저장된 전원을 출력 또는 방전하는 장치이다. 이를 위해, 에너지 저장장치는 배터리를 구비하며, 배터리로의 전원 공급 또는 배터리로부터의 전원 출력 등을 위해 전력변환기가 사용된다.An energy storage device is a device that stores or charges external power and then outputs or discharges the externally stored power. For this purpose, the energy storage device is equipped with a battery, and a power converter is used to supply power to the battery or output power from the battery.

배터리의 온도가 고온일 때, 폭발, 발화 가능성이 증가한다. 또한, 배터리의 온도가 고온으로 상승한 상태에서 지속적으로 사용되면 배터리 수명이 감소한다. 또한, 배터리의 온도가 저온에서 사용될 경우 내부저항이 높아져 효율성이 떨어지고 고출력이 어렵다. 따라서, 배터리의 온도를 적정 수준에서 관리하는 것이 효율과 안전 측면에서 바람직하다.When the battery temperature is high, the possibility of explosion or ignition increases. Additionally, if the battery is continuously used while its temperature rises to a high temperature, the battery life is reduced. Additionally, when the battery is used at low temperatures, internal resistance increases, which reduces efficiency and makes it difficult to achieve high output. Therefore, it is desirable in terms of efficiency and safety to manage the temperature of the battery at an appropriate level.

선행문헌 EP03506385A1(2017.06.08)의 배터리 팩 냉각구조는, 배터리 팩 케이스에 오일 유입구와 오일 유출구가 형성되고, 오일 유입구로부터 배터리 팩 케이스 내로 절연유가 채워져 배터리 모듈을 냉각할 수 있도록 구성하고 있다. The battery pack cooling structure of prior document EP03506385A1 (2017.06.08) is configured so that an oil inlet and an oil outlet are formed in the battery pack case, and insulating oil is filled from the oil inlet into the battery pack case to cool the battery module.

선행 문헌 EP03506385A1의 냉각 구조는, 바닥에 고정되는 배터리 냉각을 위한 것으로, 벽에 거치하는 에너지 저장장치에는 적용하기 어렵다. 또한, 온도 편차가 발생할 경우 최대 온도를 기준으로 냉각을 하기 때문에 성능이 저하되는 것을 피하기 어렵고, 냉각 구조의 유지보수를 위해서는 냉각 구조 전체 작업이 필요하다.The cooling structure of prior document EP03506385A1 is for cooling batteries fixed to the floor, and is difficult to apply to energy storage devices mounted on the wall. In addition, when a temperature deviation occurs, it is difficult to avoid a decrease in performance because cooling is performed based on the maximum temperature, and maintenance of the cooling structure requires work on the entire cooling structure.

본 개시가 해결하고자 하는 과제는, 배터리 온도를 안정적으로 관리할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. The problem that the present disclosure aims to solve is to provide an energy storage device that can stably manage battery temperature.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리팩들의 온도 편차를 효과적으로 감소시킬 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can effectively reduce the temperature difference between battery packs.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리팩들의 냉각을 위한 냉각수 분배를 일정하게 관리하여 냉각 성능의 신뢰성을 향상할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can improve the reliability of cooling performance by consistently managing the distribution of coolant for cooling battery packs.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리팩들 및 냉각을 위한 구성의 개별 유지보수가 용이한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that facilitates individual maintenance of battery packs and cooling configuration.

본 개시의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present disclosure are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 개시의 실시 예들에 따른 에너지 저장장치는, 복수의 배터리팩별로 배터리냉각판들을 배치하고, 배터리냉각판들로 공급하는 냉각수의 유량 및 방향을 제어함으로써, 배터리팩들의 온도를 효과적으로 관리할 수 있다.In order to achieve the above problem, the energy storage device according to embodiments of the present disclosure arranges battery cooling plates for each plurality of battery packs and controls the flow rate and direction of coolant supplied to the battery cooling plates, Temperature can be managed effectively.

본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩, 각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판, 냉각수를 유동시키는 펌프, 상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 적어도 하나의 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 보내는 밸브, 및, 상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 복수의 배터리냉각판은, 각각, 대응하는 배터리팩의 전면과 후면에 배치되는 전면 냉각판과 후면 냉각판을 포함하며, 상기 전면 냉각판과 상기 후면 냉각판은 T형 커넥터로 연결된다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs arranged in a vertical direction, a plurality of battery cooling plates arranged to correspond to each battery pack, a pump for flowing coolant, and coolant flowing by the pump. a valve that sends the coolant to a battery cooling plate corresponding to at least one battery pack, and a heat exchanger that exchanges heat with air for cooling water flowing by the pump, wherein the plurality of battery cooling plates each correspond to a battery pack. It includes a front cooling plate and a rear cooling plate disposed at the front and rear, and the front cooling plate and the rear cooling plate are connected with a T-type connector.

상기 밸브는, 2이상의 T형 커넥터와 연결되고, 상기 냉각수의 유량 및 방향을 조절할 수 있다.The valve is connected to two or more T-type connectors and can control the flow rate and direction of the coolant.

상기 밸브는, 2이상의 T형 커넥터와 연결되는 복수의 삼방밸브를 포함할 수 있다.The valve may include a plurality of three-way valves connected to two or more T-type connectors.

또한, 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브로 분기시키는 입구 T형 커넥터;를 더 포함할 수 있다.In addition, the energy storage device according to an embodiment of the present disclosure may further include an inlet T-type connector for branching the cooling water supplied from the pump to the plurality of three-way valves.

또한, 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브로 분기시키는 입구 삼방밸브;를 더 포함할 수 있다.In addition, the energy storage device according to an embodiment of the present disclosure may further include an inlet three-way valve for branching the cooling water supplied from the pump to the plurality of three-way valves.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 배터리냉각판들을 통과한 냉각수가 나오는 출구유로에 배치되는 복수의 T형 커넥터;를 더 포함할 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present disclosure may further include a plurality of T-type connectors disposed in an outlet passage through which coolant passing through the battery cooling plates comes out.

상기 밸브는, 온도가 높은 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수가 더 많이 공급되도록 개도가 변경될 수 있다.The opening of the valve may be changed to supply more coolant to a battery cooling plate corresponding to a battery pack with a high temperature.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 복수의 배터리팩의 상태 정보를 모니터링하는 배터리관리기;를 더 포함하고, 상기 밸브는, 상기 배터리관리기의 제어에 따라 개도가 조절될 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present disclosure further includes a battery manager that monitors status information of the plurality of battery packs, and an opening degree of the valve may be adjusted according to control of the battery manager.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 복수의 배터리팩의 충전 또는 방전을 위해 전기적 특성을 변환시키는 전력변환기; 상기 복수의 배터리팩의 상태 정보를 모니터링하는 배터리관리기;를 더 포함하고, 상기 복수의 배터리팩, 상기 전력변환기, 및 상기 배터리관리기가 배치되는 공간을 형성하는 케이싱;을 더 포함할 수 있다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a power converter that converts electrical characteristics for charging or discharging the plurality of battery packs; It may further include a battery manager that monitors status information of the plurality of battery packs, and a casing that forms a space where the plurality of battery packs, the power converter, and the battery manager are disposed.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 밸브 및 상기 전력변환기를 제어하는 전력관리기;를 더 포함하고, 상기 전력관리기는 상기 케이싱 외부의 외함(enclosures)에 배치될 수 있다. 또는 상기 밸브는, 상기 배터리관리기의 제어에 따라 개도가 조절될 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present disclosure further includes a power manager that controls the valve and the power converter, and the power manager may be disposed in enclosures outside the casing. Alternatively, the opening degree of the valve may be adjusted according to control of the battery manager.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 열교환기로 외부공기를 공급하는 방열팬;을 더 포함할 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present disclosure may further include a heat dissipation fan that supplies external air to the heat exchanger.

상기 밸브는, 상기 복수의 배터리팩 중 최상단에 배치되는 제1 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터와, 상기 제1 배터리팩의 아래에 배치되는 제2 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절하는 제1 밸브, 및, 상기 제2 배터리팩의 아래에 배치되는 제3 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터와, 상기 제3 배터리팩의 아래에 배치되는 제4 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절하는 제2 밸브를 포함할 수 있다.The valve includes a T-type connector connected to battery cooling plates disposed on both sides of a first battery pack disposed at the top of the plurality of battery packs, and a second battery pack disposed below the first battery pack. A first valve that controls the flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector connected to the battery cooling plates disposed on both sides, and a third battery pack disposed below the second battery pack. The flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector connected to the battery cooling plates and the T-type connector connected to the battery cooling plates disposed on both sides of the fourth battery pack disposed below the third battery pack are determined. It may include a second valve for controlling.

본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리 온도를 안정적으로 관리할 수 있다. According to at least one of the embodiments of the present disclosure, the battery temperature can be stably managed.

또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리팩들의 온도 편차를 효과적으로 감소시킬 수 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, the temperature difference between battery packs can be effectively reduced.

또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리팩들의 냉각을 위한 냉각수 분배를 일정하게 관리하여 냉각 성능의 신뢰성을 향상할 수 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, the reliability of cooling performance can be improved by consistently managing the distribution of coolant for cooling battery packs.

또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리팩들 및 냉각을 위한 구성의 개별 유지보수가 용이한 장점이 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, there is an advantage that individual maintenance of the battery packs and the cooling configuration is easy.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 개시의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be disclosed directly or implicitly in the detailed description according to embodiments of the present disclosure to be described later.

도 1a와 도 1b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 에너지 공급 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 홈 에너지 서비스 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 배터리팩을 포함하는 에너지 저장장치의 분해사시도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로가 결합된 상태의 일측면도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로가 결합된 상태의 타측면도이다
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로의 분해사시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.
도 7은 배터리팩들의 온도 편차에 관한 설명에 참조되는 도면이다,.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 냉각 구조의 개념도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 동시 냉각에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.
도 11a 내지 도 18b는 본 개시의 실시 예에 따른 배터리 분배 냉각에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 냉각 구조의 개념도이다.
1A and 1B are conceptual diagrams of an energy supply system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a conceptual diagram of a home energy service system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is an exploded perspective view of an energy storage device including a plurality of battery packs according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4a is a side view of a battery pack, a battery cooling plate, and a coolant flow path combined according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4b is a side view of the battery pack, battery cooling plate, and coolant flow path combined according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 is an exploded perspective view of a battery pack, a battery cooling plate, and a coolant flow path according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 6 is a flowchart of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 7 is a diagram referenced in the description of the temperature deviation of battery packs.
8 is a conceptual diagram of a cooling structure according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 9 is a diagram referenced in the description of simultaneous battery cooling according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 10 is a flowchart of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
11A to 18B are diagrams referenced in the description of battery distribution cooling according to an embodiment of the present disclosure.
19 is a conceptual diagram of a cooling structure according to an embodiment of the present disclosure.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 개시는 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present disclosure is not limited to these embodiments and can of course be modified into various forms.

도면에서는 본 개시를 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly and briefly explain the present disclosure, and identical or extremely similar parts are denoted by the same drawing reference numerals throughout the specification.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.Meanwhile, the suffixes “module” and “part” for components used in the following description are simply given in consideration of the ease of writing this specification, and do not give any particularly important meaning or role in and of themselves. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다. Additionally, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.

도면들에서 사용되는 상(U), 하(D), 좌(Le), 우(Ri), 전(F), 후(R)는 배터리팩과 배터리팩을 포함하는 에너지저장장치를 설명하기 위한 것으로, 기준에 따라 다르게 설정될 수 있다. The top (U), bottom (D), left (Le), right (Ri), front (F), and back (R) used in the drawings are used to describe the battery pack and the energy storage device including the battery pack. This can be set differently depending on the standard.

도 1a와 도 1b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 에너지 공급 시스템의 개념도이다.1A and 1B are conceptual diagrams of an energy supply system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1a와 도 1b를 참조하면, 에너지 공급 시스템은, 전기 에너지가 저장되는 배터리(35) 기반의 에너지 저장장치(1), 전력 수요처인 부하(7), 및 외부의 전력공급원으로 제공되는 계통(9)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1A and 1B, the energy supply system includes an energy storage device 1 based on a battery 35 in which electrical energy is stored, a load 7 as a power demand source, and a system provided as an external power supply source ( 9) may be included.

에너지 저장장치(1)는, 계통(9) 등으로부터 받은 전기 에너지를 직류(DC) 형태로 저장(충전)하거나 저장되어 있는 전기 에너지를 계통(9) 등에 출력(방전)하는 배터리(35), 상기 배터리(35)의 충전 또는 방전을 위해 전기적 특성(예를 들어, AC/DC 상호변환, 주파수, 전압)을 변환시키는 전력변환기(32)(PCS : Power Conditioning System), 배터리(35)의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 모니터링하고 관리하는 배터리관리기(34)(BMS : Battery Management System)를 포함한다. The energy storage device 1 includes a battery 35 that stores (charges) electrical energy received from the system 9, etc. in direct current (DC) form or outputs (discharges) the stored electrical energy to the system 9, etc.; A power converter 32 (PCS: Power Conditioning System) that converts electrical characteristics (e.g., AC/DC interconversion, frequency, voltage) to charge or discharge the battery 35, and the current of the battery 35 , includes a battery manager 34 (BMS: Battery Management System) that monitors and manages information such as voltage and temperature.

상기 계통(9)은 전력을 생산하는 발전설비, 송전선로 등을 포함할 수 있다. 상기 부하(7)는, 전력을 소비하는 수요처로, 냉장고, 세탁기, 에어컨, TV, 로봇 청소기, 로봇 등의 홈 어플라이언스, 차량, 드론 등의 이동형 전자 기기 등을 포함할 수 있다.The system 9 may include power generation facilities and transmission lines that produce power. The load 7 is a consumer that consumes power and may include home appliances such as refrigerators, washing machines, air conditioners, TVs, robot vacuum cleaners, robots, and mobile electronic devices such as vehicles and drones.

에너지 저장장치(1)는, 외부로부터의 전원을 배터리(35)에 저장하였다가, 외부로 전원을 출력할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장장치(1)는, 외부로부터의 직류 전원 또는 교류 전원을 입력받아, 배터리(35)에 저장하였다가, 외부로 직류 전원 또는 교류 전원을 출력할 수 있다.The energy storage device 1 can store power from the outside in the battery 35 and then output the power to the outside. For example, the energy storage device 1 can receive direct current or alternating current power from the outside, store it in the battery 35, and then output direct current or alternating current power to the outside.

한편, 배터리(35)는 주로 직류 전원을 저장하므로, 에너지 저장장치(1)는, 직류 전원을 입력받거나 입력받은 교류 전원을 직류 전원으로 전환하여 배터리(35)에 저장하고, 배터리(35)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 계통(9) 또는 부하(7)에 공급할 수 있다.Meanwhile, since the battery 35 mainly stores direct current power, the energy storage device 1 receives direct current power or converts the received alternating current power into direct current power and stores it in the battery 35. The stored direct current power can be converted into alternating current power and supplied to the system 9 or load 7.

이때, 에너지 저장장치(1) 내의 전력변환기(32)가, 전력 변환을 수행하고, 배터리(35)로 전압 충전하거나, 배터리(35)에 저장된 직류 전원을 계통(9) 또는 부하(7)에 공급할 수 있다.At this time, the power converter 32 in the energy storage device 1 performs power conversion and voltage charges the battery 35, or transfers direct current power stored in the battery 35 to the system 9 or the load 7. can be supplied.

에너지 저장장치(1)는 계통으로부터 공급되는 전원에 기초하여 배터리(35)를 충전하고, 필요시 배터리(35)를 방전할 수 있다. 예를 들어, 정전과 같은 비상상황, 계통(9)에서 공급되는 전기 에너지의 요금이 비싼 시간대, 날짜, 계절에, 배터리(35)에 저장된 전기 에너지를 부하(7)에 공급할 수 있다.The energy storage device 1 can charge the battery 35 based on power supplied from the system and discharge the battery 35 when necessary. For example, in emergency situations such as a power outage, or during times, days, or seasons when the price of electric energy supplied from the system 9 is high, the electric energy stored in the battery 35 can be supplied to the load 7.

에너지 저장장치(1)는, 태양광 등 신재생에너지원으로부터 발전된 전기 에너지를 저장함으로써 신재생에너지 발전의 안전성 및 편의성을 향상할 수 있고, 비상전원으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 에너지 저장장치(1)를 이용하면, 시간대 및 계절별 변동이 큰 부하를 평준화(Load Leveling)시킬 수 있고, 에너지 소비 및 비용을 절약할 수 있다. The energy storage device 1 has the advantage of being able to improve the safety and convenience of renewable energy generation by storing electrical energy generated from renewable energy sources such as solar energy, and can be used as an emergency power source. In addition, by using the energy storage device 1, it is possible to level loads with large fluctuations depending on time of day and season, and save energy consumption and costs.

상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 온도, 전류, 전압, 충전량 등을 측정하고, 상기 배터리(35)의 상태를 모니터링 할 수 있다. 또한, 상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 상태 정보에 기초하여 상기 배터리(35)의 동작 환경을 최적화되도록 제어하고 관리할 수 있다.The battery manager 34 can measure the temperature, current, voltage, charge amount, etc. of the battery 35 and monitor the state of the battery 35. Additionally, the battery manager 34 can control and manage the operating environment of the battery 35 to optimize it based on the status information of the battery 35.

한편, 에너지 저장장치(1)는, 상기 전력변환기(32)를 제어하는 전력관리기(31a)(PMS: Power Management System)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the energy storage device 1 may include a power manager 31a (PMS: Power Management System) that controls the power converter 32.

전력관리기(31a)는 상기 배터리(35) 및 상기 전력변환기(32) 상태에 대한 모니터링과 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 전력관리기(31a)는 에너지 저장장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 컨트롤러(contoller)일 수 있다. The power manager 31a may perform the function of monitoring and controlling the status of the battery 35 and the power converter 32. The power manager 31a may be a controller that controls the overall operation of the energy storage device 1.

상기 전력변환기(32)는, 상기 전력관리기(31a)의 제어지령에 따라 상기 배터리(35)의 전력분배를 제어할 수 있다. 상기 전력변환기(32)는, 계통(9), 태양광 등 연결된 발전 수단, 상기 배터리(35)와 부하(7)의 연결상태에 따라서 전력을 변환할 수 있다.The power converter 32 can control power distribution of the battery 35 according to control commands from the power manager 31a. The power converter 32 can convert power according to the connection status of the system 9, the power generation means such as solar power, the battery 35, and the load 7.

한편, 상기 전력관리기(31a)는, 상기 배터리관리기(34)로부터 상기 배터리(35)의 상태 정보를 전달받을 수 있다. 상기 전력변환기(32) 및 상기 배터리관리기(34)에 제어지령을 전송할 수 있다.Meanwhile, the power manager 31a can receive status information of the battery 35 from the battery manager 34. Control commands can be transmitted to the power converter 32 and the battery manager 34.

상기 전력관리기(31a)는 와이파이 통신모듈 등 통신수단과, 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리에는 에너지 저장장치(1)의 동작에 필요한 다양한 정보가 저장될 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 전력관리기(31a)는, 복수의 스위치를 포함하고, 전력 공급 경로를 제어할 수 있다.The power manager 31a may include communication means such as a Wi-Fi communication module and memory. Various information necessary for the operation of the energy storage device 1 may be stored in the memory. Depending on the embodiment, the power manager 31a may include a plurality of switches and control the power supply path.

상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 배터리관리기(34)는 적류 적산법, 개방회로전압(OCV : Open Circuit Voltage)를 기반으로 한 충전량(SOC: State Of Charge) 산출법 등 이미 공지된 다양한 방식의 SOC 산출 기법을 사용하여 상기 배터리(35)의 SOC를 산출할 수 있다. 배터리(35)는 충전량이 최대충전량을 넘어서는 경우에 배터리가 과열되고 불가역적으로 동작할 수 있다. 마찬가지로 상기 충전량이 최소충전량 이하가 되는 경우에는 배터리가 열화하고 회복 불능의 상태가 될 수 있다. 상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 내부 온도와 충전량 등을 실시간으로 모니터링하여 최적의 사용영역과 최대 입출력 파워를 제어할 수 있다. The power manager 31a and/or the battery manager 34 may use various known SOC methods such as a current integration method and a state of charge (SOC) calculation method based on open circuit voltage (OCV). The SOC of the battery 35 can be calculated using a calculation technique. If the charge amount of the battery 35 exceeds the maximum charge amount, the battery may overheat and operate irreversibly. Likewise, if the charge amount is below the minimum charge amount, the battery may deteriorate and become unrecoverable. The power manager 31a and/or the battery manager 34 can control the optimal use area and maximum input/output power by monitoring the internal temperature and charge amount of the battery 35 in real time.

상기 전력관리기(31a)는 상위 제어기인 에너지관리기(31b)(EMS: Energy Management System)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 상기 전력관리기(31a)는 상기 에너지관리기(31b)의 지령을 받아 에너지 저장장치(1)를 제어할 수 있고, 에너지 저장장치(1)의 상태를 상기 에너지관리기(31b)에 전달할 수 있다. 상기 에너지관리기(31b)는 에너지 저장장치(1)에 구비되거나 에너지 저장장치(1)의 상위 시스템에 구비될 수 있다.The power manager 31a may operate under the control of the energy manager 31b (EMS: Energy Management System), which is a higher-level controller. The power manager 31a can control the energy storage device 1 by receiving commands from the energy manager 31b, and can transmit the status of the energy storage device 1 to the energy manager 31b. The energy manager 31b may be provided in the energy storage device 1 or in a higher-level system of the energy storage device 1.

상기 에너지관리기(31b)는 요금정보, 전력 사용량, 및 환경정보 등을 정보를 수신하고, 사용자의 에너지 생산, 저장, 및 소비 패턴에 따라 상기 에너지 저장장치(1)를 제어할 수 있다. 상기 에너지관리기(31b)는 상기 전력관리기(31a)를 모니터링하고 제어하기 위한 운영시스템으로 제공될 수 있다.The energy manager 31b can receive information such as rate information, power usage, and environmental information, and control the energy storage device 1 according to the user's energy production, storage, and consumption patterns. The energy manager 31b may be provided as an operating system for monitoring and controlling the power manager 31a.

에너지 저장장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 컨트롤러는 상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 에너지관리기(31b)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 전력관리기(31a)와 상기 에너지관리기(31b)는, 어느 하나가 나머지 하나의 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 전력관리기(31a)와 상기 에너지관리기(31b)는 하나의 제어기로 통합되어 일체로 제공될 수 있다. The controller that controls the overall operation of the energy storage device 1 may include the power manager 31a and/or the energy manager 31b. Depending on the embodiment, either the power manager 31a or the energy manager 31b may perform the other function. Additionally, the power manager 31a and the energy manager 31b may be integrated into one controller and provided as one unit.

한편, 에너지 저장장치(1)의 설치 용량은 고객의 설치 조건에 따라 다르며, 상기 전력변환기(32)와 배터리(35)를 복수개 연결하여 필요한 용량까지 확대할 수 있다.Meanwhile, the installed capacity of the energy storage device 1 varies depending on the customer's installation conditions, and can be expanded to the required capacity by connecting a plurality of power converters 32 and batteries 35.

에너지 저장장치(1)는 계통(9)과 별도로 적어도 하나의 발전 장치(도 2의 3 참조)와 연결될 수 있다. 발전 장치(3)는, 직류 전원을 출력하는 풍력 발전 장치, 수력을 이용하여 직류 전원을 출력하는 수력 발전 장치, 조력을 이용하여 직류 전원을 출력하는 조력 발전 장치, 또는 지열 등의 열을 이용하여 직류 전원을 출력하는 열 발전 장치 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 발전 장치(3)로 태양광 발전장치를 중심으로 기술한다.The energy storage device 1 may be connected to at least one power generation device (see 3 in FIG. 2) separately from the system 9. The power generation device 3 is a wind power generator that outputs direct current power, a hydroelectric power generator that outputs direct current power using water power, a tidal power generator that outputs direct current power using tidal power, or a power generator that uses heat such as geothermal heat. It may include a thermal power generation device that outputs direct current power. Hereinafter, for convenience of explanation, the description will focus on the solar power generation device as the power generation device 3.

도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 홈 에너지 서비스 시스템의 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram of a home energy service system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 에너지 저장장치(1)는, 발전소(8) 등 계통(9), 태양광 발전기(3) 등 발전 장치, 다수의 부하들(7x1, 7y1)과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 2, the energy storage device 1 may be connected to a system 9 such as a power plant 8, a power generation device such as a solar power generator 3, and a plurality of loads 7x1 and 7y1.

태양광 발전기(3)에서 생성된 전기 에너지는 PV 인버터(4)에서 변환되어 계통(9), 에너지 저장장치(1), 부하들(7x1, 7y1)에 공급될 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 설치 유형에 따라 태양광 발전기(3)에서 생성된 전기 에너지는 에너지 저장장치(1)에서 변환되어 계통(9), 에너지 저장장치(1), 부하들(7x1, 7y1)에 공급될 수도 있다. Electrical energy generated by the solar generator 3 can be converted in the PV inverter 4 and supplied to the system 9, the energy storage device 1, and the loads 7x1 and 7y1. As explained with reference to FIG. 3, depending on the installation type, the electrical energy generated by the solar generator 3 is converted in the energy storage device 1 and distributed to the system 9, the energy storage device 1, and the loads (7x1). , 7y1) may also be supplied.

한편, 에너지 저장장치(1)는 하나 이상의 무선 통신 모듈을 구비하고, 단말기(6)와 통신할 수 있다. 사용자는 단말기(6)를 통하여 에너지 저장장치(1) 및 홈 에너지 서비스 시스템의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있다. 또한, 홈 에너지 서비스 시스템은 클라우드(5) 기반의 서비스를 제공할 수 있다. 사용자는 장소에 구애받지 않고 단말기(6)를 통하여 클라우드(5)와 통신하며 홈 에너지 서비스 시스템의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있다Meanwhile, the energy storage device 1 is equipped with one or more wireless communication modules and can communicate with the terminal 6. The user can monitor and control the status of the energy storage device 1 and the home energy service system through the terminal 6. Additionally, the home energy service system can provide cloud (5)-based services. The user can monitor and control the status of the home energy service system by communicating with the cloud (5) through the terminal (6) regardless of location.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상술한 배터리(35), 배터리관리기(34), 전력변환기(32)는 하나의 케이싱(12) 내부에 배치될 수 있다. 이렇게 하나의 케이싱(12)에 통합 배치되는 배터리(35), 배터리관리기(34), 전력변환기(32)는 전력의 저장과 변환을 수행할 수 있어 올인원 에너지 저장장치(1a)로 명명할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the above-described battery 35, battery manager 34, and power converter 32 may be disposed inside one casing 12. The battery 35, battery manager 34, and power converter 32, which are integrated into one casing 12, can store and convert power and can be called an all-in-one energy storage device 1a. .

또한, 상기 케이싱(12) 외부의 별도의 외함(enclosures)(1b)에는 전력관리기(31a), 자동전환스위치(ATS: Auto transfor switch), 스마트 미터, 스위치 등 전력 분배를 위한 구성, 단말기(6), 클라우드(5) 등과의 통신을 위한 통신 모듈이 배치될 수 있다. 이렇게 하나의 외함(1)에 전력 분배 및 관리와 관련된 구성이 통합된 구성은 스마트 에너지 박스(1b)로 명명될 수 있다. In addition, separate enclosures (1b) outside the casing (12) include components for power distribution such as a power manager (31a), an automatic transfer switch (ATS), a smart meter, and switches, and terminals (6). ), a communication module for communication with the cloud 5, etc. may be deployed. A configuration in which components related to power distribution and management are integrated into one enclosure (1) may be named a smart energy box (1b).

상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 상술한 전력관리기(31a)가 수용될 수 있다. 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 에너지 저장장치(1)의 전반적인 전원 공급 연결을 제어하는 컨트롤러가 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러는 상술한 전력관리기(31a)일 수 있다.The above-described power manager 31a can be accommodated in the smart energy box 1b. A controller that controls the overall power supply connection of the energy storage device 1 may be placed in the smart energy box 1b. The controller may be the power manager 31a described above.

또한, 상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 스위치들이 수용되어, 연결된 계통 전*(8,9), 태양광 발전기(3), 올인원 에너지 저장장치(1a)의 배터리(35), 부하들(7x1, 7y1)의 연결 상태를 제어할 수 있다. 부하들(7x1, 7y1)은 부하 패널(7x2, 7y2)들을 통하여 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 연결될 수 있다.In addition, the smart energy box (1b) accommodates switches, connected to the grid power * (8, 9), a solar generator (3), a battery (35) of the all-in-one energy storage device (1a), and loads (7x1, You can control the connection status of 7y1). Loads 7x1 and 7y1 may be connected to the smart energy box 1b through load panels 7x2 and 7y2.

한편, 상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 계통 전원(8,9) 및 태양광 발전기(3)과 연결된다. 또한, 상기 계통(8,9)에 정전이 발생하면, 상기 태양광 발전기(3)에서 생산되거나 상기 배터리(35)에 저장된 전기 에너지가 소정 부하(7y1)로 공급되도록 스위칭되는 자동전환스위치(ATS)가 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 배치될 수 있다.Meanwhile, the smart energy box (1b) is connected to the grid power sources (8, 9) and the solar generator (3). In addition, when a power outage occurs in the systems 8 and 9, an automatic transfer switch (ATS) is switched so that the electric energy produced by the solar generator 3 or stored in the battery 35 is supplied to a predetermined load 7y1. ) can be placed in the smart energy box (1b).

또는, 상기 전력관리기(31a)가 상기 자동전환스위치(ATS) 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 상기 전력관리기(31a)는, 상기 계통(8,9)에 정전이 발생하면, 상기 태양광 발전기(3)에서 생산되거나 또는 상기 배터리(35)에 저장된 전기 에너지가 소정 부하(7y1)로 공급되도록 릴레이 등 스위치를 제어할 수 있다.Alternatively, the power manager 31a may perform the automatic transfer switch (ATS) function. For example, when a power outage occurs in the systems 8 and 9, the power manager 31a is configured to transfer the electrical energy produced by the solar generator 3 or stored in the battery 35 to a predetermined load (7y1). ), you can control switches such as relays to supply power.

한편, 각 전류 공급 경로에는 전류 센서, 스마트 미터 등이 배치될 수 있다. 에너지 저장장치(1)와 태양광 발전기(3)를 통해 생산된 전기는, 스마트 미터(적어도 전류센서)를 통해 전력량이 측정되고 관리될 수 있다. Meanwhile, current sensors, smart meters, etc. may be placed in each current supply path. The electricity produced through the energy storage device (1) and the solar generator (3) can be measured and managed through a smart meter (at least a current sensor).

본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 적어도 올인원 에너지 저장장치(1a)를 포함한다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는 올인원 에너지 저장장치(1a)와 스마트 에너지 박스(1b)를 포함함으로써, 전력의 저장, 공급, 분배, 통신, 제어를 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 통합 서비스를 제공할 수 있다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes at least an all-in-one energy storage device 1a. In addition, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes an all-in-one energy storage device 1a and a smart energy box 1b, thereby enabling simple and efficient storage, supply, distribution, communication, and control of power. We can provide integrated services that can be performed through .

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는 복수의 운전모드로 동작할 수 있다. PV 자가소비(self consumption) 모드는, 태양광 발전 전력을 부하에서 먼저 사용하고, 남는 전력을 에너지 저장장치(1)에 저장한다. 예를 들어, 낮에 태양광 발전기(3)에서 부하들(7x1, 7y1)의 사용량보다 많은 전력이 생성되면, 배터리(35)를 충전한다.Meanwhile, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure may operate in multiple operation modes. In the PV self-consumption mode, solar power generation power is first used in the load, and the remaining power is stored in the energy storage device (1). For example, if the solar generator 3 generates more power than the usage of the loads 7x1 and 7y1 during the day, the battery 35 is charged.

요금제 기반 충방전 모드는, 시간대 4개를 설정 입력하고, 전기 요금이 비싼 시간대에는 배터리(35)를 방전시키고 전기 요금이 싼 시간대에서는 배터리(35)를 충전시킬 수 있다. 에너지 저장장치(1)는 요금제 기반 충방전 모드로 사용자의 전기 요금 절약에 도움을 줄 수 있다.In the rate-based charge/discharge mode, four time zones can be set and input, and the battery 35 can be discharged during times when electricity rates are high and the battery 35 can be charged during times when electricity rates are low. The energy storage device 1 can help users save on electricity bills through a rate-based charge/discharge mode.

백업온리모드는, 정전 등 비상상황을 대비한 모드로, 일기예보로 태풍이 예상되거나, 기타 정전 가능성이 있을 때, 배터리(35)를 최대치까지 충전하고, 비상시 필수부하(7y1)로 공급하는 것을 최우선순위로 동작할 수 있다.Backup-only mode is a mode to prepare for emergency situations such as power outages. When a typhoon is predicted in the weather forecast or there is a possibility of other power outages, the battery (35) is charged to the maximum and supplied as an essential load (7y1) in an emergency. It can operate with the highest priority.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 배터리팩을 포함하는 에너지 저장장치의 분해사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view of an energy storage device including a plurality of battery packs according to an embodiment of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩(10), 복수의 배터리팩(10)이 배치되는 공간을 형성하는 케이싱(12), 케이싱(12)의 전면을 개폐하는 도어(28)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs 10 arranged in a vertical direction, and a casing that forms a space where the plurality of battery packs 10 are arranged. (12), including a door 28 that opens and closes the front of the casing 12.

케이싱(12)은, 전방이 개구된 형태를 가질 수 있다. 케이싱(12)은 후방을 커버하는 케이싱후방벽(14)과, 케이싱후방벽(14)의 양측단에서 전방으로 연장되는 한 쌍의 케이싱측벽(20), 케이싱후방벽(14)의 상단에서 전방으로 연장되는 케이싱탑벽(24), 및 케이싱후방벽(14)의 하단에서 전방으로 연장되는 케이싱베이스(26)를 포함할 수 있다. 케이싱후방벽(14)에는, 상기 배터리팩(10)과 체결되도록 형성된 팩체결부(16)를 포함한다. The casing 12 may have a front opening. The casing 12 includes a casing rear wall 14 covering the rear, a pair of casing side walls 20 extending forward from both ends of the casing rear wall 14, and a pair of casing side walls 20 extending forward from the top of the casing rear wall 14. It may include a casing top wall 24 extending forward, and a casing base 26 extending forward from the bottom of the casing rear wall 14. The casing rear wall 14 includes a pack fastening portion 16 formed to be fastened to the battery pack 10.

한 쌍의 케이싱측벽(20) 중 하나에는, 에너지 저장장치(1)의 전원을 온/오프하는 스위치(22a, 22b)가 배치될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에서는, 제1스위치(22a)와 제2스위치(22b)가 배치되고, 제1,2 스위치(22a, 22b) 스위칭 조합으로만 전원이 온되어 에너지 저장장치(1)의 안전성을 강화할 수 있다. Switches 22a and 22b that turn on/off the power of the energy storage device 1 may be disposed on one of the pair of casing side walls 20. In one embodiment of the present disclosure, the first switch 22a and the second switch 22b are disposed, and the power is turned on only by the switching combination of the first and second switches 22a and 22b, so that the energy storage device 1 is turned on. Safety can be strengthened.

상기 케이싱(12)의 내부에는, 배터리의 충전 또는 방전을 위해 전기의 특성을 변환시키는 전력변환기(32)(PCS : Power Conditioning System), 배터리팩(10) 및/또는 배터리팩(10)에 포함되는 배터리셀의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 모니터링하는 배터리관리기(BMS : Battery Management System)가 배치될 수 있다.Inside the casing 12, a power converter 32 (PCS: Power Conditioning System), which converts the characteristics of electricity for charging or discharging the battery, is included in the battery pack 10 and/or the battery pack 10. A battery management system (BMS) that monitors information such as current, voltage, and temperature of battery cells may be deployed.

전력변환기(32)는, 회로기판(33)과, 회로기판(33)(이하, PCS 보드)의 일측에 배치되고 전력 변환을 수행하는 스위칭소자(33a)(예를 들어, Insulated gate bipolar transistor; IGBT)를 포함할 수 있다.The power converter 32 includes a circuit board 33 and a switching element 33a (for example, an insulated gate bipolar transistor; IGBT) may be included.

배터리관리기(34)는, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판(미도시)과 케이싱(12) 내부에 배치되고 복수의 배터리팩 회로기판과 통신선(미도시)으로 연결되는 메인회로기판(34a)을 포함할 수 있다. The battery manager 34 is disposed inside the battery pack circuit board (not shown) and the casing 12 disposed in each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d, and includes the plurality of battery pack circuit boards and communication lines ( It may include a main circuit board (34a) connected to (not shown).

메인회로기판(34a)은, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판(220)과 통신선으로 연결될 수 있다. 메인회로기판(34a)은, 배터리팩(10)으로부터 연장되는 파워선(미도시)과 연결될 수 있다. The main circuit board 34a may be connected to the battery pack circuit board 220 disposed in each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d through a communication line. The main circuit board 34a may be connected to a power line (not shown) extending from the battery pack 10.

케이싱(12) 내부에는 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)이 배치된다. 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)은 상하방향으로 배치될 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 각각은, 케이싱(12)에 고정되게 배치된다. 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각은 케이싱후방벽(14)에 배치되는 팩체결부(16)에 체결된다. A plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d are disposed inside the casing 12. A plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d may be arranged in a vertical direction. Each of the plurality of battery packs 10 is fixedly disposed in the casing 12. Each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d is fastened to the pack fastening portion 16 disposed on the rear casing wall 14.

각 배터리팩(10)은, 직병렬로 연결되는 복수의 배터리셀을 포함하는 적어도 하나의 배터리모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리팩(10)은, 서로 전기적으로 연결되고, 물리적으로 고정된 2개의 배터리모듈(미도시)로 구성된 배터리모듈 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. 배터리모듈 어셈블리는 서로 마주하게 배치되는 제1배터리모듈과 제2배터리모듈을 포함할 수 있다. 상기 제1,2 배터리모듈은 각각 복수의 배터리셀의 정보를 감지하는 센싱기판(미도시)을 포함하고, 배터리팩 회로기판은 상기 센싱기판으로부터 상기 제1,2 배터리모듈의 센싱정보를 수집하고 상기 배터리관리기(34)에 전달할 수 있다.Each battery pack 10 may include at least one battery module (not shown) including a plurality of battery cells connected in series or parallel. For example, the battery pack 10 may include a battery module assembly (not shown) consisting of two battery modules (not shown) that are electrically connected to each other and physically fixed. The battery module assembly may include a first battery module and a second battery module arranged to face each other. The first and second battery modules each include a sensing board (not shown) that senses information about a plurality of battery cells, and the battery pack circuit board collects sensing information of the first and second battery modules from the sensing board. It can be transmitted to the battery manager 34.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 전기를 저장할 수 있는 배터리(35)와, 배터리(35)의 입출력을 담당하는 전력 변환기(32)와, 배터리(35) 등 내부 부품의 온도를 조절하기 위한 열 관리 시스템을 포함한다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes internal components such as a battery 35 capable of storing electricity, a power converter 32 responsible for the input and output of the battery 35, and the battery 35. Includes a thermal management system to regulate temperature.

본 개시의 실시 예에 따른 ESS 열 관리 시스템은, 시스템 구동시 배터리(35), 전력 변환기(32), 리액터 등에서 발생하는 폐열을 회수하며, 회수된 폐열을 외부로 방출하여, 배터리(35), 전력 변환기(32)의 온도를 저감시킴으로써, 시스템의 효율을 향상시키기 위한 수랭식 온도 제어 시스템이다. 기존 공랭식 열 관리 시스템을 사용할 경우 열 회수 효율이 낮아 시스템 내 각 부품의 온도가 높게 형성될 수 있다. 배터리 충전 및 방전시 배터리의 온도를 일정 온도 범위내로 안정적으로 유지시킬 경우, 배터리내 충전 및 방전 속도가 증가하여 배터리 사용 효율이 증가되는 장점이 있다.The ESS thermal management system according to an embodiment of the present disclosure recovers waste heat generated from the battery 35, power converter 32, reactor, etc. when the system is driven, and discharges the recovered waste heat to the outside to heat the battery 35, It is a water-cooled temperature control system to improve system efficiency by reducing the temperature of the power converter 32. When using an existing air-cooled thermal management system, heat recovery efficiency is low, so the temperature of each component in the system may be high. When the temperature of the battery is kept stable within a certain temperature range when charging and discharging the battery, the charging and discharging speed within the battery increases, which has the advantage of increasing battery use efficiency.

본 개시에 따르면, 열 관리 시스템으로써, 에너지 저장장치(1)는 상기 배터리팩(10), 상기 PCS 보드(33) 등 내부 구성을 냉각시키는 냉각 모듈(40)을 포함한다. 본 개시의 실시 예에 따르면, 냉각 모듈(40)은 수랭식 냉각 방식으로 상기 배터리팩(10), 상기 PCS 보드(33) 등을 냉각시킬 수 있다. According to the present disclosure, as a thermal management system, the energy storage device 1 includes a cooling module 40 that cools internal components such as the battery pack 10 and the PCS board 33. According to an embodiment of the present disclosure, the cooling module 40 can cool the battery pack 10, the PCS board 33, etc. using a water cooling method.

예를 들어, 각 배터리팩(10)에 대응하여 배터리냉각판(50)이 배치되고, 냉각수가 냉각수 유로(60)를 따라 냉각 모듈(40)과 배터리냉각판(50) 사이를 순환하면서 배터리팩(10)을 냉각시킬 수 있다. 냉각수 유로(60)는, 냉각 모듈(40)로부터 냉각수가 배터리냉각판(50)으로 유입되는 입구유로(60b)와 배터리냉각판(50)으로부터 냉각수가 냉각 모듈(40)로 배출되는 출구유로(60a)를 포함할 수 있다.For example, a battery cooling plate 50 is disposed in response to each battery pack 10, and coolant circulates between the cooling module 40 and the battery cooling plate 50 along the coolant flow path 60 to cool the battery pack. (10) can be cooled. The coolant flow path 60 includes an inlet flow path 60b through which coolant flows from the cooling module 40 into the battery cooling plate 50, and an outlet flow path through which coolant is discharged from the battery cooling plate 50 to the cooling module 40 ( 60a) may be included.

냉각수 공급 및 누설의 문제점을 고려하여 절연성능을 가지는 냉각수를 적용하며, 저온에도 사용가능한 냉각수가 더 바람직하다. Considering the problems of coolant supply and leakage, a coolant with insulation performance is applied, and a coolant that can be used even at low temperatures is more preferable.

냉각 모듈(40)은, 냉각수 순환을 위한 펌프, 시스템 운전 중 회수한 폐열을 공기측과 열교환으로 방출시키는 열교환기 및 팬을 포함함으로써, 폐열 회수에 따라 가열된 냉각수를 최저 대기온도까지 냉각시켜 순환시킬 수 있다. The cooling module 40 includes a pump for circulating coolant, a heat exchanger for discharging waste heat recovered during system operation through heat exchange with the air, and the coolant heated according to waste heat recovery is cooled to the minimum ambient temperature and circulated. You can do it.

냉각 모듈(40)은, 플레이트(41)로 지지되고, 플레이트(41)를 통하여 PCS 보드 등과 접촉할 수 있다.The cooling module 40 is supported by a plate 41 and can be in contact with a PCS board, etc. through the plate 41.

열 관리 시스템은, 냉각 모듈(40) 외 각부 냉각을 위해 배터리측 워터 블록(배터리냉각판(50)), PCS측 워터 블록, 리액터측 워터 블록 등을 포함한다.The thermal management system includes a battery-side water block (battery cooling plate 50), a PCS-side water block, a reactor-side water block, etc. to cool each part other than the cooling module 40.

배터리측 워터 블록은 배터리 모듈 적용 개수에 따라 비례하여 증가하도록 구성되고, 평상시 냉각수 유량이 각 워터 블록에 균등하게 공급되도록 구성하고 있다. The battery-side water blocks are configured to increase proportionally according to the number of battery modules applied, and are configured so that the normal coolant flow rate is supplied equally to each water block.

각 발열체 부품별로 구성되어진 워터 블록은 내부에 냉각수가 흐르며, 발열체와 면접촉을 통해 폐열을 회수하도록 구성하고 있다. 그리고 열 관리 시스템을 효율적으로 운용하기 위해 각 부품별 워터 블록 후단부에 온도센서가 배치되어 출수 온도를 감지한다. The water block, which is composed of each heating element part, has coolant flowing inside it and is configured to recover waste heat through surface contact with the heating element. In order to efficiently operate the thermal management system, a temperature sensor is placed at the rear end of the water block for each component to detect the outlet water temperature.

또한, 열 관리 시스템은, 냉각수의 유로를 필요에 따라 절환할 수 있도록 밸브를 적용하고, 각 발열부에 공급하는 유체의 유량이 가변하며, 그에 따라 발열부의 온도를 목표 온도 범위내로 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.In addition, the thermal management system applies a valve to switch the coolant flow path as needed, and the flow rate of the fluid supplied to each heating unit is variable, thereby controlling the temperature of the heating unit to maintain the temperature within the target temperature range. can do.

상기 전력관리기(31a) 또는 상기 배터리관리기(34)가 열관리 시스템도 제어하는 컨트롤러일 수 있다. 또는 열 관리 시스템은 별도의 컨트롤러를 구비할 수 있다. 컨트롤러로 온도 센서 등 센싱 정보가 전달되고, 컨트롤러는 열 관리 시스템의 운전 모드, 펌프, 팬, 밸브의 동작(개폐, 개도 조절)을 제어할 수 있다.The power manager 31a or the battery manager 34 may be a controller that also controls the thermal management system. Alternatively, the thermal management system may have a separate controller. Sensing information such as temperature sensors is transmitted to the controller, and the controller can control the operation mode of the thermal management system and the operation (opening/closing, opening degree control) of the pump, fan, and valve.

스템내 부품의 예열을 하기 위한 조건일 경우, 열교환기의 냉각수 입구 측에 배치되는 개폐 밸브(ex, 1Way 밸브) 제어를 통해, 열교환기를 사용하지 않고, PCS의 무효전력 제어로 일부 전력을 소모함으로써 열을 발생시키고, 이때 발생된 폐열을 회수하여 배터리를 예열하게 된다. 해당 제어를 통해 예열된 배터리는 배터리 충전 가능량 및 충전 속도가 증가되어 ESS 시스템을 더욱 효율적은 운용할 수 있다. 이와 같이 ESS 열 관리 시스템을 통해 고온 조건에서는 냉각, 저온 조건에서는 예열을 통해 배터리 운전 범위 및 충전 속도를 향상시켜 시스템은 운용 범위를 확장시킬 수 있다.When the condition is to preheat the parts within the stem, some power is consumed by controlling the reactive power of the PCS without using the heat exchanger by controlling the open/close valve (ex, 1-way valve) placed on the coolant inlet side of the heat exchanger. Heat is generated, and the waste heat generated at this time is recovered to preheat the battery. The battery preheated through this control increases the battery charge capacity and charging speed, allowing the ESS system to be operated more efficiently. In this way, the ESS thermal management system can expand the operating range of the system by improving the battery operating range and charging speed through cooling in high temperature conditions and preheating in low temperature conditions.

가정용 ESS 제품의 경우 운전 조건에 따라 크게 4가지의 운전 모드를 구성할 수 있다. In the case of household ESS products, four operating modes can be configured depending on operating conditions.

첫번째 운전 모드는 PCS 및 배터리 냉각 모드이다. PCS 및 배터리 냉각 모드는 ESS 배터리 사용으로 PCS 및 배터리, 리액터에서 발열이 발생하는 경우로 각 발열부에서 발생한 폐열은 회수 후 열교환기에서 대기중으로 방출할 수 있다. The first operating mode is PCS and battery cooling mode. PCS and battery cooling mode is when heat is generated from the PCS, battery, and reactor due to the use of ESS batteries. The waste heat generated from each heating part can be recovered and released into the atmosphere through a heat exchanger.

두번째 운전 모드는 저외기온 운전 및 대기 상태로서 PCS의 발열을 통해 가열된 냉각수로 배터리를 냉각하기 위한 PCS 냉각 및 배터리 가열 모드이다. PCS 냉각 및 배터리 가열 모드에서는 열교환기를 사용하지 않는다. The second operation mode is a low outdoor temperature operation and standby mode, and is a PCS cooling and battery heating mode to cool the battery with coolant heated through heat generation from the PCS. The heat exchanger is not used in PCS cooling and battery heating modes.

세번째 운전 모드는 정상 운전 종료 후 PCS만 냉각 되어진 경우 배터리 모듈을 냉각함으로써 배터리 효율을 향상시키기 위한 배터리 단독 냉각 모드이다. 배터리 단독 냉각 모드는 시스템 운전 종료시 Thermal Mass가 적은 PCS만 조기 냉각되었을 경우 추가적으로 배터리를 냉각하기 위한 운전 모드이다. The third operation mode is a battery-only cooling mode to improve battery efficiency by cooling the battery module when only the PCS is cooled after the end of normal operation. The battery exclusive cooling mode is an operation mode for additional battery cooling when only the PCS with a small thermal mass is cooled early at the end of system operation.

네번째 운전 모드는 PCS 단독 냉각 모드이다. PCS 단독 냉각 모드는 운전 시간이 짧거나 출력이 적어 배터리 발열은 거의 없으나 PCS만 발열이 높은 경우 PCS를 주로 냉각하기 위한 운전 모드이다. The fourth operation mode is PCS exclusive cooling mode. The PCS exclusive cooling mode is an operation mode mainly used to cool the PCS when the operation time is short or the output is low, so the battery generates little heat, but only the PCS generates high heat.

이하에서는, 도면들을 참조하여, 배터리 냉각을 위한 열 관리 시스템을 상세히 설명한다.Below, with reference to the drawings, a thermal management system for battery cooling will be described in detail.

도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로가 결합된 상태의 일측면도이고, 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로가 결합된 상태의 타측면도이다 Figure 4a is a side view of a battery pack, a battery cooling plate, and a coolant flow path combined according to an embodiment of the present disclosure, and Figure 4b is a side view of a battery pack, a battery cooling plate, and a coolant flow path according to an embodiment of the present disclosure. This is the other side view in the combined state.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리팩, 배터리냉각판, 냉각수 유로의 분해사시도이다.Figure 5 is an exploded perspective view of a battery pack, a battery cooling plate, and a coolant flow path according to an embodiment of the present disclosure.

도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5를 참조하면, 에너지 저장장치는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩(10), 각 배터리팩(10)에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판(50), 냉각 모듈(40), 냉각수가 순환되는 유로(60), 상기 유로(60)에 배치되어 냉각수의 유량 및 흐름 방향을 조절하는 밸브(70a, 70b)를 포함한다. Referring to FIGS. 3, 4A, 4B, and 5, the energy storage device includes a plurality of battery packs 10 arranged in the vertical direction, and a plurality of battery cooling plates arranged corresponding to each battery pack 10 ( 50), a cooling module 40, a flow path 60 through which coolant circulates, and valves 70a and 70b disposed in the flow path 60 to control the flow rate and flow direction of the coolant.

냉각 모듈(40)은, 상기 냉각수를 유동시키는 펌프(도 8의 42 참조)와 상기 펌프(42)에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기(도 8의 43 참조)를 포함한다. 또한, 냉각 모듈(40)은, 상기 열교환기(43)로 외부공기를 공급하는 방열팬(도 8의 44 참조)을 포함할 수 있다.The cooling module 40 includes a pump (see 42 in FIG. 8) that flows the coolant and a heat exchanger (see 43 in FIG. 8) that exchanges heat with the coolant flowing by the pump 42 with air. Additionally, the cooling module 40 may include a heat dissipation fan (see 44 in FIG. 8) that supplies external air to the heat exchanger 43.

펌프(42)의 동작으로 상기 냉각수는 유로(60)를 따라 배터리냉각판(50)에 유입되고, 배터리팩(10)에서 발생하는 열을 흡수한다. 배터리냉각판(50)을 통과한 냉각수는 열교환기(43)에서 열교환되고, 열이 대기 중으로 방출된다.Due to the operation of the pump 42, the coolant flows into the battery cooling plate 50 along the flow path 60 and absorbs heat generated from the battery pack 10. The coolant passing through the battery cooling plate 50 exchanges heat in the heat exchanger 43, and heat is released into the atmosphere.

컨트롤러는 필요에 따라 펌프(42)를 동작시켜 냉각수를 순환시킨다. 배터리팩(10)에서 발생된 열을 냉각수와 열교환하여 흡수하고 열교환기(43)와 방열팬(44)을 이용하여 대기와 다시 열교환하는 방식으로 열을 방출한다.The controller operates the pump 42 as needed to circulate the coolant. The heat generated in the battery pack 10 is absorbed by exchanging heat with the coolant, and the heat is released by exchanging heat with the atmosphere again using the heat exchanger 43 and the heat dissipation fan 44.

상기 밸브(70a, 70b)는, 냉각수 흐름을 절환하는 유량 조절 밸브이다. 상기 밸브(70a, 70b)는, 상기 펌프(42)에 의해 유동하는 냉각수를 적어도 하나의 배터리팩(10)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 보내도록 개폐될 수 있다. 더욱 바람직하게, 밸브(70a, 70b)는, 개도를 조절할 수 있도록 구성되어, 냉각수의 공급량도 제어할 수 있다. The valves 70a and 70b are flow control valves that switch the coolant flow. The valves 70a and 70b may be opened and closed to send the coolant flowing by the pump 42 to the battery cooling plate 50 corresponding to at least one battery pack 10. More preferably, the valves 70a and 70b are configured to adjust the opening degree, so that the supply amount of coolant can also be controlled.

상기 복수의 배터리냉각판(50)은, 각각, 대응하는 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d))의 전면과 후면에 배치되는 전면 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)과 후면 냉각판(50b1, 50b2, 50b3, 50b4)을 포함한다. 또한, 상기 전면 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)과 상기 후면 냉각판(50b1, 50b2, 50b3, 50b4)은 냉각수를 분배하는 커넥터(80)로 연결된다. 예를 들어, 상기 커넥터(80)는 T형 커넥터(80)일 수 있다.The plurality of battery cooling plates 50 include a front cooling plate (50f1, 50f2, 50f3, 50f4) and a rear cooling plate disposed at the front and rear of the corresponding battery pack (10a, 10b, 10c, 10d), respectively. Includes (50b1, 50b2, 50b3, 50b4). In addition, the front cooling plates 50f1, 50f2, 50f3, and 50f4 and the rear cooling plates 50b1, 50b2, 50b3, and 50b4 are connected to a connector 80 that distributes coolant. For example, the connector 80 may be a T-type connector 80.

도 4a, 도 4b, 도 5를 참조하면, 제1 배터리팩(10a)의 전면에는 제1 전면 냉각판(50f1)이 배치되고, 제1 배터리팩(10a)의 후면에는 제1 후면 냉각판(50b1)이 배치되며, 상기 제1 전면 냉각판(50f1)과 제1 후면 냉각판(50b1)은 하나의 T형 커넥터(81)(80)로 연결된다.Referring to FIGS. 4A, 4B, and 5, a first front cooling plate (50f1) is disposed on the front of the first battery pack (10a), and a first rear cooling plate (50f1) is disposed on the rear of the first battery pack (10a). 50b1) is disposed, and the first front cooling plate 50f1 and the first rear cooling plate 50b1 are connected through one T-shaped connector 81, 80.

또한, 제2 배터리팩(10b)의 전면에는 제2 전면 냉각판(50f2)이 배치되고, 제2 배터리팩(10b)의 후면에는 제2 후면 냉각판(50b2)이 배치되며, 상기 제2 전면 냉각판(50f2)과 제2 후면 냉각판(50b2)은 하나의 T형 커넥터(82)(80)로 연결된다.In addition, a second front cooling plate 50f2 is disposed on the front of the second battery pack 10b, and a second rear cooling plate 50b2 is disposed on the rear of the second battery pack 10b. The cooling plate 50f2 and the second rear cooling plate 50b2 are connected through one T-shaped connector 82 (80).

또한, 제3 배터리팩(10c)의 전면에는 제3 전면 냉각판(50f3)이 배치되고, 제3 배터리팩(10c)의 후면에는 제3 후면 냉각판(50b3)이 배치되며, 상기 제3 전면 냉각판(50f3)과 제3 후면 냉각판(50b3)은 하나의 T형 커넥터(83)(80)로 연결된다.In addition, a third front cooling plate 50f3 is disposed on the front of the third battery pack 10c, and a third rear cooling plate 50b3 is disposed on the rear of the third battery pack 10c. The cooling plate 50f3 and the third rear cooling plate 50b3 are connected through one T-shaped connector 83 (80).

또한, 제4 배터리팩(10d)의 전면에는 제4 전면 냉각판(50f4)이 배치되고, 제4 배터리팩(10d)의 후면에는 제4 후면 냉각판(50b4)이 배치되며, 상기 제4전면 냉각판(50f4)과 제4 후면 냉각판(50b4)은 하나의 T형 커넥터(84)(80)로 연결된다.In addition, a fourth front cooling plate 50f4 is disposed on the front of the fourth battery pack 10d, and a fourth rear cooling plate 50b4 is disposed on the rear of the fourth battery pack 10d. The cooling plate 50f4 and the fourth rear cooling plate 50b4 are connected through one T-shaped connector 84 (80).

상기 복수의 배터리냉각판(50)은 상기 복수의 배터리팩(10)의 길이방향 양면에 배치되고, 상기 밸브(70a, 70b)와 상기 T형 커넥터(80)는 상기 복수의 배터리팩(10)의 폭방향 측면에 배치될 수 있다.The plurality of battery cooling plates 50 are disposed on both sides of the plurality of battery packs 10 in the longitudinal direction, and the valves 70a and 70b and the T-type connector 80 are disposed on the plurality of battery packs 10. It can be placed on the width direction side of .

상기 밸브(70a, 70b)는, 각각 2이상의 T형 커넥터(80)와 연결되고, 상기 냉각수의 유량 및 방향을 조절할 수 있다. 상기 밸브(70a, 70b)는, 삼방밸브일 수 있다. 즉, 상기 밸브(70a, 70b)는, 2이상의 T형 커넥터(80)와 연결되는 복수의 삼방밸브(70a, 70b)를 포함할 수 있다. 상기 밸브(70a, 70b)는, 제1 밸브(70a)와 제2 밸브(70b)를 포함할 수 있다. The valves 70a and 70b are each connected to two or more T-type connectors 80 and can control the flow rate and direction of the coolant. The valves 70a and 70b may be three-way valves. That is, the valves 70a and 70b may include a plurality of three-way valves 70a and 70b connected to two or more T-type connectors 80. The valves 70a and 70b may include a first valve 70a and a second valve 70b.

상기 제1 밸브(70a)는, 상기 제1 배터리팩(10a)의 양면에 배치되는 배터리냉각판들(50f1, 50b1)에 연결되는 T형 커넥터(81)와, 상기 제2 배터리팩(10b)의 양면에 배치되는 배터리냉각판들(50f2, 50b2)에 연결되는 T형 커넥터(82)에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제1 밸브(70a)는, 상기 제1 배터리팩(10a)과 상기 제2 배터리팩(10b) 측으로 냉각수를 공급할 지 여부, 공급되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.The first valve 70a includes a T-type connector 81 connected to the battery cooling plates 50f1 and 50b1 disposed on both sides of the first battery pack 10a, and the second battery pack 10b. The flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector 82 connected to the battery cooling plates 50f2 and 50b2 disposed on both sides can be adjusted. That is, the first valve 70a can control whether to supply coolant to the first battery pack 10a and the second battery pack 10b and the flow rate of the supplied coolant.

상기 제2 밸브(70b)는, 상기 제3 배터리팩(10c)의 양면에 배치되는 배터리냉각판들(50f3, 50b3)에 연결되는 T형 커넥터(83)와, 상기 제4 배터리팩(10d)의 양면에 배치되는 배터리냉각판들(50f4, 50b4)에 연결되는 T형 커넥터(84)에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제1 밸브(70a)는, 상기 제3 배터리팩(10c)과 상기 제4 배터리팩(10d) 측으로 냉각수를 공급할 지 여부, 공급되는 냉각수의 유량을 조절할 수 있다.The second valve 70b includes a T-type connector 83 connected to the battery cooling plates 50f3 and 50b3 disposed on both sides of the third battery pack 10c, and the fourth battery pack 10d. The flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector 84 connected to the battery cooling plates 50f4 and 50b4 disposed on both sides can be adjusted. That is, the first valve 70a can control whether to supply coolant to the third battery pack 10c and the fourth battery pack 10d and the flow rate of the supplied coolant.

T형 커넥터(80)는 각각 하나의 입수 포트와 2개의 출수 포트를 포함할 수 있다. T형 커넥터(80)는 입수 포트가 상기 밸브(70a, 70b) 측 유로에 연결되고, 2개의 출수 포트가 전면 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)과 후면 냉각판(50b1, 50b2, 50b3, 50b4) 측 유로에 연결된다. T형 커넥터(80)는 냉각 모듈(40)로부터 공급되는 냉각수를 전면 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)과 후면 냉각판(50b1, 50b2, 50b3, 50b4)으로 균등하게 분배할 수 있다. The T-type connector 80 may each include one inlet port and two outlet ports. The T-type connector 80 has an inlet port connected to the flow path on the valve (70a, 70b) side, and two outlet ports connected to the front cooling plate (50f1, 50f2, 50f3, 50f4) and the rear cooling plate (50b1, 50b2, 50b3). , 50b4) is connected to the side passage. The T-type connector 80 can evenly distribute the coolant supplied from the cooling module 40 to the front cooling plates 50f1, 50f2, 50f3, and 50f4 and the rear cooling plates 50b1, 50b2, 50b3, and 50b4.

본 개시에 따른 열 관리 시스템은, 상기 펌프(42)에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브(70a, 70b)로 분기시키는 입구 T형 커넥터(85)(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 입구 T형 커넥터(85)는 상기 복수의 삼방밸브(70a, 70b)로 냉각수를 균등하게 분배할 수 있다.The thermal management system according to the present disclosure may further include inlet T-type connectors 85 and 80 that branch the cooling water supplied from the pump 42 to the plurality of three-way valves 70a and 70b. The inlet T-type connector 85 can evenly distribute coolant to the plurality of three-way valves 70a and 70b.

본 개시의 실시 예에 따르면, 배터리팩(10)이 모듈형태로 제작되고 배터리팩(10)의 앞, 뒤로 배터리냉각판(50)이 부착된다. 배터리냉각판(50)은 알루미늄으로 제작되어 입출구가 하나씩 있다. 하나의 배터리팩(10)에 두 개의 냉각판(50)이 부착되기 때문에 입/출구가 두 개 씩인데, 이를 T형 커넥터(80)로 연결하여 하나의 입/출구로 만든다. 두 배터리팩의 입출구에 다시 삼방밸브(70a, 70b를 연결하고 이를 다시 T형 커넥터(85)로 연결하여 전체 4개의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)을 연결한다. According to an embodiment of the present disclosure, the battery pack 10 is manufactured in a module form, and battery cooling plates 50 are attached to the front and back of the battery pack 10. The battery cooling plate 50 is made of aluminum and has one inlet and outlet. Since two cooling plates 50 are attached to one battery pack 10, there are two inlets/outlets, which are connected with a T-type connector 80 to form one inlet/outlet. Connect the three-way valves (70a, 70b) to the inlet and outlet of the two battery packs and connect them again to the T-type connector (85) to connect a total of four battery packs (10a, 10b, 10c, 10d).

본 개시의 실시 예에 따르면, T형 커넥터(80)를 이용하여, 각 모듈형 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 측으로 흐르는 냉각수를 분지형태로 두고, 냉각수를 균일하게 공급할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, using the T-type connector 80, the coolant flowing toward each modular battery pack (10a, 10b, 10c, 10d) can be placed in a branch shape and the coolant can be uniformly supplied.

본 개시에 따른 에너지 저장장치(1)는, 배터리셀들을 전기적으로 연결하여 배터리모듈을 구성하고, 각각 하나 이상의 배터리모듈을 포함하는 복수의 배터리팩(10)을 전기적으로 연결하여 큰 전압과 전류를 생성하는 모듈 형태의 배터리(35)를 포함한다. 따라서, 복수의 배터리팩(10)에 대한 냉각 성능에 편차가 생기면, 전체 성능저하로 이어지고, 열폭주로 인한 폭발, 화재의 위험이 있기 때문에, 각 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)에 냉각수를 균등하게 보낼수 있도록 기본 냉각 구조를 형성한다.The energy storage device 1 according to the present disclosure constitutes a battery module by electrically connecting battery cells, and electrically connects a plurality of battery packs 10, each including one or more battery modules, to generate large voltage and current. It includes a battery 35 in the form of a module that generates. Therefore, if there is a deviation in the cooling performance of the plurality of battery packs 10, it leads to a decrease in overall performance and there is a risk of explosion or fire due to thermal runaway, so each battery pack 10a, 10b, 10c, and 10d Forms a basic cooling structure to distribute coolant evenly.

상하방향으로 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)을 쌓는 형태에서, 내부 열이 상승할 경우 중간에 위치한 배터리팩 배터리팩(10b, 10c)은 복사형태의 열방출이 어렵고, 대류로 인해 가장 위에 있는 배터리팩(10a)에 열이 몰릴 수 있어, 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 별로 온도편차가 발생할 수 있다.In the form of stacking the battery packs (10a, 10b, 10c, 10d) in the vertical direction, when the internal heat rises, the battery packs (10b, 10c) located in the middle have difficulty dissipating heat in the form of radiation and are the most exposed due to convection. Heat may accumulate in the battery pack 10a above, and temperature differences may occur for each battery pack 10a, 10b, 10c, and 10d.

본 개시의 실시 예에 따르면, 밸브(70a, 70b)의 개도 조절을 통해 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 별로 온도를 관리할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the temperature can be managed for each battery pack (10a, 10b, 10c, and 10d) by adjusting the opening degrees of the valves (70a, 70b).

배터리팩(10)은 각각 앞/뒤로 두 개의 냉각판(50)을 부착하고 있으며 각각을 병렬로 연결하는 밸브(70a, 70b)와 T형 커넥터(80)를 이용하여 배터리팩(10) 별로 냉각수의 유량을 조절한다. The battery pack (10) has two cooling plates (50) attached to the front and back, respectively, and coolant is supplied to each battery pack (10) using valves (70a, 70b) and T-type connectors (80) that connect each in parallel. Adjust the flow rate.

한편, 상기 배터리냉각판들(50)을 통과한 냉각수가 나오는 출구유로에도 복수의 T형 커넥터(80)이 배치되어, 냉각수가 합류되어 냉각 모듈(40)에 순환될 수 있다. Meanwhile, a plurality of T-shaped connectors 80 are disposed in the outlet flow path through which the coolant passing through the battery cooling plates 50 comes out, so that the coolant can join and circulate in the cooling module 40.

냉각수 입구(60b)를 통해 공급 된 냉각수는 입구 T형 커넥터(85)에서 위, 아래로 분지되어 공급되고 제1,2 밸브(70a, 70b)에서 다시 분지되어 각 배터리팩(10)에 공급 된다. 제1,2 밸브(70a, 70b) 개도를 조절할 수 있어서 각 배터리팩(10)으로 흐르는 냉각수의 유량을 조정할 수 있다 The coolant supplied through the coolant inlet (60b) is branched upward and downward from the inlet T-type connector (85), and is branched again at the first and second valves (70a, 70b) to be supplied to each battery pack (10). . The opening degrees of the first and second valves 70a and 70b can be adjusted, so the flow rate of coolant flowing into each battery pack 10 can be adjusted.

컨트롤러는, 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)의 충/방전 시 발생하는 온도편차를 감지하여 필요한 곳에 냉각수 유량 상승시켜 온도 균형을 유지시킬 수 있다. 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 밸브(70a, 70b)는, 온도가 높은 배터리팩(10)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 상기 냉각수가 더 많이 공급되도록 개도가 변경될 수 있다. 모듈형 배터리팩(10)은 전압과 전류값이 모두 동일하다. 하지만, 일부를 교체하거나 사용량에 따라 필요로하는 냉각의 정도가 다를 수 있는데, 이것을 최대 혹은 최소값으로 관리 한다면 최적의 온도조건에서 에너지 저장장치(1)를 운영하기 어렵다. 따라서, 본 개시의 실시 예O는 배터리팩(10)별 온도조절이 가능하도록 구성된다. 본 개시에 따르면, 배터리팩들(10a, 10b, 10c, 10d)의 온도 분포에 대응하는 냉각이 가능하기 때문에, ESS 시스템의 효율적인 사용이 가능하다.The controller can maintain temperature balance by detecting temperature deviations that occur when charging/discharging the battery packs (10a, 10b, 10c, and 10d) and increasing the coolant flow rate where necessary. According to the control of the controller, the opening degree of the valves 70a and 70b may be changed so that more coolant is supplied to the battery cooling plate 50 corresponding to the battery pack 10 with a high temperature. The modular battery pack 10 has the same voltage and current values. However, the degree of cooling required may vary depending on partial replacement or usage, and if this is managed to the maximum or minimum value, it is difficult to operate the energy storage device (1) under optimal temperature conditions. Accordingly, Embodiment O of the present disclosure is configured to enable temperature control for each battery pack 10. According to the present disclosure, efficient use of the ESS system is possible because cooling is possible corresponding to the temperature distribution of the battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d.

실시 예에 따라서, 상기 밸브(70a, 70b)의 개도를 조절하는 컨트롤러는, 상기 배터리관리기(34), 상기 전력변환기(32), 상기 전력관리기(31a) 중 하나일 수 있다. 또는 에너지 저장장치(1)는 열 관리 시스템을 제어하는 별도의 전용 컨트롤러를 구비할 수도 있다.Depending on the embodiment, the controller that adjusts the opening degrees of the valves 70a and 70b may be one of the battery manager 34, the power converter 32, and the power manager 31a. Alternatively, the energy storage device 1 may be equipped with a separate dedicated controller that controls the thermal management system.

배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 교체는, 밸브(70a, 70b)를 잠궈서 냉각수의 유출을 최소화한 상태로 교체할 수 있다. 이에 따라, 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)별 교환이 가능하다. 따라서, 본 개시의 실시 예에 따르면, 밸브(70a, 70b)를 이용하여 모듈형 배터리팩(10)의 유지보수도 더 용이하다는 장점이 있다.The battery packs (10a, 10b, 10c, and 10d) can be replaced with the valves (70a, 70b) closed to minimize the outflow of coolant. Accordingly, each battery pack (10a, 10b, 10c, 10d) can be replaced. Therefore, according to the embodiment of the present disclosure, there is an advantage that maintenance of the modular battery pack 10 is easier by using the valves 70a and 70b.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.Figure 6 is a flowchart of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 에너지 저장장치(1)의 전원이 켜진 상태에서, 컨트롤러는 운전조건을 확인하고(S610), 배터리관리기(34)에서는 배터리팩 온도를 감지한다(S620).Referring to FIG. 6, when the energy storage device 1 is turned on, the controller checks the operating conditions (S610), and the battery manager 34 detects the battery pack temperature (S620).

컨트롤러는, 냉각이 필요한 지 여부를 판별하고(S630), 감지되는 배터리팩 온도에 기초하여 냉각수 유량을 조절한다(S640), 예를 들어, 컨트롤러는, 감지되는 배터리팩(10) 온도가 확인된 운전조건의 온도 범위를 벗어나는 지, 온도 편차가 발생하는 지 여부에 따라 냉각이 필요한 것으로 판별할 수 있다. The controller determines whether cooling is necessary (S630) and adjusts the coolant flow rate based on the detected battery pack temperature (S640). For example, the controller determines whether the detected battery pack 10 temperature is confirmed (S640). Cooling can be determined to be necessary depending on whether the temperature is outside the operating condition's temperature range or whether a temperature deviation occurs.

도 7은 배터리팩들의 온도 편차에 관한 설명에 참조되는 도면이다,Figure 7 is a diagram referenced in the description of the temperature deviation of battery packs.

도 7의 (a)는 제1 내지 제4 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)에 온도 편차가 발생하지 않고, 최적 온도 범위에서 동작하는 경우를 예시한다. 도 7의 (b)는 제2 배터리팩(10b)이 고온으로 과열 상태이고, 제3 배터리팩(10c)은 저온으로 효율이 저하되어, 전체 성능이 감소한 경우를 예시한다. 이 경우에 고온의 제2 배터리팩(10b)을 기준으로 전체를 냉각시키면 시스템 성능을 더욱 크게 떨어지게 된다. 따라서, 제2 배터리팩(10b)에만 냉각수를 공급하거나 제2 배터리팩(10b)에 공급되는 냉각수를 증가시켜 온도 편차 및 과열 상태를 해소하는 것이 바람직하다.Figure 7(a) illustrates a case where no temperature deviation occurs in the first to fourth battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d and they are operated in an optimal temperature range. Figure 7 (b) illustrates a case where the second battery pack 10b is overheated due to high temperature, and the efficiency of the third battery pack 10c is reduced due to low temperature, thereby reducing overall performance. In this case, if the entire system is cooled based on the high temperature of the second battery pack 10b, system performance will be further reduced. Therefore, it is desirable to solve the temperature deviation and overheating condition by supplying coolant only to the second battery pack 10b or by increasing the coolant supplied to the second battery pack 10b.

만약, 상하방향으로 배치된 복수의 배터리팩(10)에 온도 불균형이 있을 경우, T형 연결 밸브(70a, 70b)의 개도를 조정하여 유량을 변화시킴으로써, 온도편차를 조정할 수 있다. 필요에 따라 밸브(70a, 70b)를 조절하여 배터리팩(10) 별로 온도 관리가 가능 하다. 또한, 배터리팩(10)를 교체할 때 중간 밸브(70a, 70b를 차단하여 작업함으로써, 교체 작업 중 소모되는 냉각수량을 최소화할 수 있다.If there is a temperature imbalance in the plurality of battery packs 10 arranged in the vertical direction, the temperature deviation can be adjusted by changing the flow rate by adjusting the opening degree of the T-type connection valves 70a and 70b. Temperature can be managed for each battery pack (10) by adjusting the valves (70a, 70b) as needed. In addition, by blocking the intermediate valves 70a and 70b when replacing the battery pack 10, the amount of coolant consumed during the replacement work can be minimized.

컨트롤러는, 감지되는 배터리팩(10) 온도가 기준치 이상이 되면(S630), 냉각 모듈(40)을 동작시켜 배터리팩(10)을 냉각시키고, 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)의 온도 분포의 정도에 따라 냉각수 유량을 조절할 수 있다(S640).When the detected temperature of the battery pack 10 is above the standard value (S630), the controller operates the cooling module 40 to cool the battery pack 10 and changes the temperature of the battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d. The coolant flow rate can be adjusted depending on the degree of distribution (S640).

컨트롤러는, 감지되는 배터리팩(10) 온도를 모니터링하며(S620), 냉각이 필요하지 않는 상태가 되면(S640), 냉각 모듈(40)의 동작을 정지시키고 냉각을 종료한다(S650).The controller monitors the detected temperature of the battery pack 10 (S620), and when cooling is no longer needed (S640), it stops the operation of the cooling module 40 and ends cooling (S650).

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 냉각 구조의 개념도이다.8 is a conceptual diagram of a cooling structure according to an embodiment of the present disclosure.

도 8을 참조하면, 배터리팩(10) 냉각을 위한 구조는, 각 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)에 앞/뒤로 부착되는 두 개의 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)(50b1, 50b2, 50b3, 50b4)과, 냉각수를 순환시키기 위한 펌프(42)와 냉각수를 필요한 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)으로 공급하기 위한 밸브(70a, 70b)와 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)의 열을 외부로 방출하기 위한 열교환기(43)와, 열교환의 성능을 향상시키기 위한 팬(44)으로 이뤄져 있다.Referring to FIG. 8, the structure for cooling the battery pack 10 includes two cooling plates (50f1, 50f2, 50f3, 50f4) (50b1) attached front and rear to each battery pack (10a, 10b, 10c, 10d). , 50b2, 50b3, 50b4), a pump 42 for circulating coolant, valves 70a, 70b for supplying coolant to the required battery packs 10a, 10b, 10c, 10d, and battery packs 10a, 10b. , 10c, 10d), it consists of a heat exchanger 43 to discharge heat to the outside, and a fan 44 to improve heat exchange performance.

밸브(70a, 70b)의 개도를 조절함으로써, 냉각수가 냉각판(50f1, 50f2, 50f3, 50f4)(50b1, 50b2, 50b3, 50b4)에 공급되는 배터리 동시 냉각과 일부에만 공급되는 분배 냉각을 수행할 수 있다.By adjusting the opening degrees of the valves 70a and 70b, simultaneous cooling of the battery in which the coolant is supplied to the cooling plates 50f1, 50f2, 50f3, 50f4 (50b1, 50b2, 50b3, 50b4) and distributed cooling in which the coolant is supplied to only some of the batteries can be performed. You can.

도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 동시 냉각에 관한 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 9 is a diagram referenced in the description of simultaneous battery cooling according to an embodiment of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 입구(60b)로 들어온 냉각수는 첫 번째 T형 연결 부품(85)에서 두 갈래로 갈라지고 다시 T형 연결 밸브(70a, 70b)와 T형 연결 부품(81, 82, 83, 84)을 거쳐 각 배터리냉각판(50)으로 나뉘어 공급된다. T형태의 분지는 냉각수 분배가 한쪽으로 치우치는 것을 방지할 수 있다.Referring to Figure 9, the coolant entering the inlet (60b) is split into two branches at the first T-shaped connection part (85) and then again connected to the T-type connection valves (70a, 70b) and T-type connection parts (81, 82, 83). , 84) and then supplied to each battery cooling plate (50). The T-shaped basin can prevent coolant distribution from being biased to one side.

일반적인 배터리 냉각은 침지 또는 순차적으로 냉각수를 흘려 보내는 방식이기 때문에 개별적인 발열반응에 대응하기 어렵다. 더욱이 가정용 EES처럼 배터리가 수직으로 정렬되어 있으면 대류로 인해 내부 열기가 상부로 모이거나 중간에 배치되는 배터리팩은 상/하에서 모두 복사열을 받는 상황이 되기 때문에 더욱 열관리에 불리하다. 본 개시의 실시 예에 따라, 개별 배터리팩의 온도조절이 가능해지면 위와 같은 문제를 해결할 수 있다.Since general battery cooling is done by immersion or sequentially flowing coolant, it is difficult to respond to individual exothermic reactions. Moreover, if the batteries are aligned vertically, like in a home EES, the internal heat collects at the top due to convection, or the battery pack placed in the middle receives radiant heat from both the top and bottom, making heat management even more disadvantageous. According to an embodiment of the present disclosure, if temperature control of individual battery packs becomes possible, the above problem can be solved.

도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.Figure 10 is a flowchart of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 10을 참조하면, 에너지 저장장치(1)의 전원이 켜진 상태에서, 컨트롤러는 운전 조건을 확인하고 각 조건에 맞는 배터리 온도 목표를 확인한다(S1010). Referring to FIG. 10, when the energy storage device 1 is turned on, the controller checks the operating conditions and determines the battery temperature target suitable for each condition (S1010).

배터리관리기(34)에서는 배터리팩(10) 별로 온도를 측정한다(S1020). 컨트롤러가 배터리관리기(34)가 아닌 실시 예의 경우에 배터리관리기(34)는 측정된 온도 데이터를 컨트롤러로 전달한다.The battery manager 34 measures the temperature for each battery pack 10 (S1020). In an embodiment where the controller is not the battery manager 34, the battery manager 34 transmits the measured temperature data to the controller.

컨트롤러는 측정된 배터리팩(10) 온도를 측정하여 최대(T_max), 최소(T_min)를 구하고(S1030), 그 편차에 맞는 제어를 수행한다(S1040 내지 S1090). The controller measures the measured temperature of the battery pack 10, obtains the maximum (T_max) and minimum (T_min) (S1030), and performs control appropriate for the deviation (S1040 to S1090).

도 10의 실시 예는, 최대(T_max)와 최소(T_min)의 차가 클(예를 들어, 온도차 10도 이상) 때의 긴급 제어와 그렇지 않은 경우의 평상시 제어의 예시를 나타낸다. The embodiment of FIG. 10 shows an example of emergency control when the difference between the maximum (T_max) and minimum (T_min) is large (for example, a temperature difference of 10 degrees or more) and an example of normal control when this is not the case.

배터리팩 별 온도 편차가 심한 경우(S1040), 최대 온도인 배터리팩에 대응하는 밸브를 온도 편차가 기준치(예 10도) 이하가 될 때까지 연다. 이 때 다른 밸브는 50:50으로 냉각수가 분배되도록 설정될 수 있다(S1090). 도 7의 (b)의 예를 살펴보면, 제2 배터리팩(10b)에 대응하는 제1 밸브(70a)는 제2 배터리팩(10b)로 냉각수가 100% 분배하도록 개도가 조절될 수 있다. 나머지 제2 밸브(70b)는 대응하는 제3 배터리팩(10c)과 제4 배터리팩(10d)에 균등하게 냉각수를 분배할 수 있다. If the temperature difference between battery packs is severe (S1040), the valve corresponding to the battery pack with the maximum temperature is opened until the temperature difference is below the standard value (e.g. 10 degrees). At this time, other valves can be set to distribute coolant in a 50:50 ratio (S1090). Looking at the example in (b) of FIG. 7, the opening degree of the first valve 70a corresponding to the second battery pack 10b may be adjusted to distribute 100% of the coolant to the second battery pack 10b. The remaining second valve 70b can equally distribute coolant to the corresponding third battery pack 10c and fourth battery pack 10d.

한편, 온도 편차가 기준치 이하인 경우(S1040), 각 배터리팩 온도 편차를 줄이는 방향으로 제어할 수 있다. 이 때, 운전 조건에 따라 기준 온도는 다르게 설정될 수 있다. Meanwhile, if the temperature deviation is below the standard value (S1040), control can be made to reduce the temperature deviation of each battery pack. At this time, the reference temperature may be set differently depending on the operating conditions.

제1 배터리팩(10a)의 온도(T1)가 제2 배터리팩(10b)의 온도(T2)보다 크면(S1050), 제1 밸브(70a)는 제1 배터리팩(10a)으로 냉각수가 더 공급되도록 온픈(open)시킨다(S1060). 도 10에서, 제1 밸브(70a)는 완전 개방시 냉각수가 제1 배터리팩(10a)으로 공급되고, 완전히 닫혀지면 냉각수가 제2 배터리팩(10b)으로 공급되는 것으로 예시한다. When the temperature (T1) of the first battery pack (10a) is greater than the temperature (T2) of the second battery pack (10b) (S1050), the first valve (70a) supplies more coolant to the first battery pack (10a). Make it as open as possible (S1060). In FIG. 10 , when the first valve 70a is fully opened, coolant is supplied to the first battery pack 10a, and when the first valve 70a is fully closed, coolant is supplied to the second battery pack 10b.

만약 제1 배터리팩(10a)의 온도(T1)가 제2 배터리팩(10b)의 온도(T2)보다 작으면(S1050), 제1 밸브(70a)는 제2 배터리팩(10b)으로 냉각수가 더 공급되도록 클로즈(close) 된다(S1065). If the temperature (T1) of the first battery pack (10a) is less than the temperature (T2) of the second battery pack (10b) (S1050), the first valve (70a) allows coolant to flow to the second battery pack (10b). It is closed to supply more (S1065).

또한, 제1 배터리팩(10a)의 온도(T1)가 제2 배터리팩(10b)의 온도(T2)와 같으면, 제1 밸브(70a)의 개도는 유지된다. Additionally, if the temperature T1 of the first battery pack 10a is the same as the temperature T2 of the second battery pack 10b, the opening degree of the first valve 70a is maintained.

제3 배터리팩(10c)의 온도(T3)가 제4 배터리팩(10d)의 온도(T4)보다 크면(S1070), 제2 밸브(70b)는 제3 배터리팩(10c)으로 냉각수가 더 공급되도록 온픈(open)시킨다(S1080). 도 10에서, 제2 밸브(70b)는 완전 개방시 냉각수가 제3 배터리팩(10c)으로 공급되고, 완전히 닫혀지면 냉각수가 제4 배터리팩(10d)으로 공급되는 것으로 예시한다.If the temperature (T3) of the third battery pack (10c) is greater than the temperature (T4) of the fourth battery pack (10d) (S1070), the second valve (70b) supplies more coolant to the third battery pack (10c). Make it as open as possible (S1080). In FIG. 10 , when the second valve 70b is fully opened, coolant is supplied to the third battery pack 10c, and when the second valve 70b is fully closed, coolant is supplied to the fourth battery pack 10d.

만약 제3 배터리팩(10c)의 온도(T3)가 제4 배터리팩(10d)의 온도(T4)보다 작으면(S1070), 제2 밸브(70b)는 제2 배터리팩(10b)으로 냉각수가 더 공급되도록 클로즈(close) 된다(S1085). If the temperature (T3) of the third battery pack (10c) is less than the temperature (T4) of the fourth battery pack (10d) (S1070), the second valve (70b) allows coolant to flow to the second battery pack (10b). It is closed to supply more (S1085).

또한, 제3 배터리팩(10c)의 온도(T3)가 제4 배터리팩(10d)의 온도(T4)와 같으면, 제2 밸브(70b)의 개도는 유지된다. Additionally, when the temperature T3 of the third battery pack 10c is the same as the temperature T4 of the fourth battery pack 10d, the opening degree of the second valve 70b is maintained.

도 11a 내지 도 18b는 본 개시의 실시 예에 따른 배터리 분배 냉각에 관한 설명에 참조되는 도면이다.11A to 18B are diagrams referenced in the description of battery distribution cooling according to an embodiment of the present disclosure.

도 11a 내지 도 14b를 참조하면, 배터리팩 2개를 중심으로 온도 조절이 필요한 경우, 제1,2 밸브(70a, 70b)를 조절하여 큰 온도 변화가 필요한 배터리팩으로 더 많은 유량이 흐르도록 제어한다. Referring to FIGS. 11A to 14B, when temperature control is required centered on two battery packs, the first and second valves 70a and 70b are controlled to allow more flow to flow to the battery pack that requires a large temperature change. do.

도 11a 내지 도 14b는 각 경우의 수에 따른 온도 조절을 가시적으로 표현한 것이다. 도 11a와 도 11b를 참조하면, 제1 배터리팩(10a)과 제3 배터리팩(10c)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제1 배터리팩(10a)에 제2 배터리팩(10b)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제3 배터리팩(10c)에 제4 배터리팩(10d)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Figures 11A to 14B visually represent temperature control according to the number of each case. Referring to FIGS. 11A and 11B, when further cooling of the first battery pack 10a and the third battery pack 10c is required, the first valve 70a connects the second battery to the first battery pack 10a. It can be adjusted to supply more coolant to the pack 10b, and the second valve 70b can be adjusted to supply more coolant to the third battery pack 10c than to the fourth battery pack 10d.

도 12a와 도 12b를 참조하면, 제1 배터리팩(10a)과 제4 배터리팩(10d)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제1 배터리팩(10a)에 제2 배터리팩(10b)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제4 배터리팩(10d)에 제3 배터리팩(10c)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 12A and 12B, when further cooling of the first battery pack 10a and the fourth battery pack 10d is required, the first valve 70a connects the second battery to the first battery pack 10a. It can be adjusted so that more coolant is supplied to the pack 10b, and the second valve 70b can be adjusted to supply more coolant to the fourth battery pack 10d than to the third battery pack 10c.

도 13a와 도 13b를 참조하면, 제2 배터리팩(10b)과 제3 배터리팩(10c)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제2 배터리팩(10b)에 제1 배터리팩(10a)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제3 배터리팩(10c)에 제4 배터리팩(10d)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 13A and 13B, when further cooling of the second battery pack 10b and the third battery pack 10c is required, the first valve 70a connects the first battery to the second battery pack 10b. It can be adjusted to supply more coolant to the pack 10a, and the second valve 70b can be adjusted to supply more coolant to the third battery pack 10c than to the fourth battery pack 10d.

도 14a와 도 14b를 참조하면, 제2 배터리팩(10b)과 제4 배터리팩(10d)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제2 배터리팩(10b)에 제1 배터리팩(10a)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제4 배터리팩(10d)에 제3 배터리팩(10c)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 14A and 14B, when further cooling of the second battery pack 10b and the fourth battery pack 10d is required, the first valve 70a connects the first battery to the second battery pack 10b. It can be adjusted so that more coolant is supplied to the pack 10a, and the second valve 70b can be adjusted to supply more coolant to the fourth battery pack 10d than to the third battery pack 10c.

도 15a 내지 도 18b는 배터리팩 1개를 중심으로 온도 조절이 필요한 경우들을 도시한 것으, 온도 조절이 필요한 배터리가 있는 쪽 밸브를 충분히 열고 다른 밸브를 중간(50:50으로 분배)에 둔다. 밸브의 개도가 가장 큰 쪽으로 유량이 많이 흘러가서 큰 온도 변화를 유도할 수 있다.Figures 15A to 18B show cases where temperature control is required centered on one battery pack. The valve on the side where the battery requiring temperature control is located is sufficiently opened and the other valve is placed in the middle (50:50 distribution). A large flow rate flows towards the valve with the largest opening, which can lead to a large temperature change.

도 15a와 도 15b를 참조하면, 제1 배터리팩(10a)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제1 배터리팩(10a)에 제2 배터리팩(10b)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 개도가 중간으로 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 15A and 15B, when the first battery pack 10a requires more cooling, the first valve 70a supplies more coolant to the first battery pack 10a than to the second battery pack 10b. is adjusted to be supplied, and the opening degree of the second valve 70b can be adjusted to medium.

도 16a와 도 16b를 참조하면, 제2 배터리팩(10b)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 제2 배터리팩(10b)에 제1 배터리팩(10a)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절되고, 제2 밸브(70b)는 개도가 중간으로 조절될 수 있다.16A and 16B, when the second battery pack 10b requires more cooling, the first valve 70a supplies more coolant to the second battery pack 10b than to the first battery pack 10a. is adjusted to be supplied, and the opening degree of the second valve 70b can be adjusted to medium.

도 17a와 도 17b를 참조하면, 제3 배터리팩(10c)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 개도가 중간으로 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제3 배터리팩(10c)에 제4 배터리팩(10d)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 17A and 17B, when further cooling of the third battery pack 10c is required, the opening degree of the first valve 70a is adjusted to medium, and the second valve 70b is adjusted to the third battery pack (70c). It can be adjusted so that more coolant is supplied to 10c) than to the fourth battery pack 10d.

도 18a와 도 18b를 참조하면, 제4 배터리팩(10d)의 냉각이 더 필요한 경우에, 제1 밸브(70a)는 개도가 중간으로 조절되고, 제2 밸브(70b)는 제4 배터리팩(10d)에 제3 배터리팩(10c)보다 더 많은 냉각수가 공급되도록 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 18A and 18B, when further cooling of the fourth battery pack 10d is required, the opening degree of the first valve 70a is adjusted to medium, and the second valve 70b is adjusted to the fourth battery pack (10d). It can be adjusted so that more coolant is supplied to 10d) than to the third battery pack 10c.

도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 냉각 구조의 개념도로, 도 8에서 예시된 실시 예에서 입구 T형 커넥터(85)가 입구 삼방밸브(70c)로 변경된 점외에는 동일하다.FIG. 19 is a conceptual diagram of a cooling structure according to an embodiment of the present disclosure, which is the same as the embodiment illustrated in FIG. 8 except that the inlet T-type connector 85 is changed to an inlet three-way valve 70c.

상기 입구 삼방밸브(70c)는 펌프(42)에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브(70a, 70b)로 분기시킬 뿐만 아니라, 상기 복수의 삼방밸브(70a, 70b)로 흐르는 냉각수의 유량을 더 정밀하게 제어할 수 있다.The inlet three-way valve 70c not only branches the cooling water supplied from the pump 42 to the plurality of three-way valves 70a and 70b, but also increases the flow rate of the cooling water flowing into the plurality of three-way valves 70a and 70b. It can be controlled precisely.

본 개시의 실시 예에 따르면, 평상 시에는, 입구에서 유입 된 냉각수를 T형 연결 부품(80)과 T형 연결 밸브(70a, 70b, 70c)로 분지되는 방식을 사용하여 균일한 분배가 되도록 한다. 이에 따라, 배터리팩에 전달되는 냉각수의 유량을 일정하도록 하여 냉각성능을 확보하기에 용이하다. According to an embodiment of the present disclosure, in normal times, the cooling water flowing in from the inlet is branched into the T-type connection part 80 and the T-type connection valves 70a, 70b, and 70c to ensure uniform distribution. . Accordingly, it is easy to secure cooling performance by keeping the flow rate of coolant delivered to the battery pack constant.

또한 각 분지 지점에 적용된 연결 밸브(70a, 70b, 70c)를 통해 배터리팩 별로 냉각수 유량을 조절하여 온도를 관리할 수 있다.Additionally, the temperature can be managed by controlling the coolant flow rate for each battery pack through the connection valves (70a, 70b, 70c) applied to each branch point.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and can be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the patent claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.

1: 에너지 저장장치
10 : 배터리팩
12 : 케이싱
32 : 전력변환기
34 : 배터리관리기
1: Energy storage device
10: Battery pack
12: Casing
32: Power converter
34: Battery manager

Claims (13)

상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩;
각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판;
냉각수를 유동시키는 펌프;
상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 적어도 하나의 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 보내는 밸브; 및,
상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기;를 포함하고,
상기 복수의 배터리냉각판은, 각각, 대응하는 배터리팩의 전면과 후면에 배치되는 전면 냉각판과 후면 냉각판을 포함하며,
상기 전면 냉각판과 상기 후면 냉각판은 T형 커넥터로 연결되는 에너지 저장장치.
A plurality of battery packs arranged in a vertical direction;
A plurality of battery cooling plates arranged in correspondence with each battery pack;
A pump that flows coolant;
a valve that directs the coolant flowing by the pump to a battery cooling plate corresponding to at least one battery pack; and,
It includes a heat exchanger that exchanges heat with air and the coolant flowing by the pump,
The plurality of battery cooling plates include a front cooling plate and a rear cooling plate disposed at the front and rear of the corresponding battery pack, respectively,
An energy storage device in which the front cooling plate and the rear cooling plate are connected to a T-type connector.
제1항에 있어서,
상기 밸브는, 2이상의 T형 커넥터와 연결되고, 상기 냉각수의 유량 및 방향을 조절하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The valve is connected to two or more T-type connectors, and is an energy storage device that controls the flow rate and direction of the coolant.
제2항에 있어서,
상기 밸브는, 2이상의 T형 커넥터와 연결되는 복수의 삼방밸브를 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 2,
The valve is an energy storage device including a plurality of three-way valves connected to two or more T-type connectors.
제3항에 있어서,
상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브로 분기시키는 입구 T형 커넥터;를 더 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 3,
An energy storage device further comprising an inlet T-type connector that branches off the cooling water supplied from the pump to the plurality of three-way valves.
제3항에 있어서,
상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 복수의 삼방밸브로 분기시키는 입구 삼방밸브;를 더 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 3,
An inlet three-way valve that diverges the cooling water supplied from the pump to the plurality of three-way valves.
제1항에 있어서,
상기 배터리냉각판들을 통과한 냉각수가 나오는 출구유로에 배치되는 복수의 T형 커넥터;를 더 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
An energy storage device further comprising a plurality of T-type connectors disposed in an outlet passage through which coolant passing through the battery cooling plates comes out.
제1항에 있어서,
상기 밸브는, 온도가 높은 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수가 더 많이 공급되도록 개도가 변경되는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The valve is an energy storage device whose opening degree is changed to supply more coolant to a battery cooling plate corresponding to a battery pack with a high temperature.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩의 상태 정보를 모니터링하는 배터리관리기;를 더 포함하고,
상기 밸브는, 상기 배터리관리기의 제어에 따라 개도가 조절되는 에너지저장장치.
According to paragraph 1,
It further includes a battery manager that monitors status information of the plurality of battery packs,
The valve is an energy storage device whose opening is adjusted according to the control of the battery manager.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩의 충전 또는 방전을 위해 전기적 특성을 변환시키는 전력변환기;
상기 복수의 배터리팩의 상태 정보를 모니터링하는 배터리관리기;를 더 포함하고,
상기 복수의 배터리팩, 상기 전력변환기, 및 상기 배터리관리기가 배치되는 공간을 형성하는 케이싱;을 더 포함하는 에너지저장장치.
According to paragraph 1,
a power converter that converts electrical characteristics for charging or discharging the plurality of battery packs;
It further includes a battery manager that monitors status information of the plurality of battery packs,
An energy storage device further comprising a casing forming a space where the plurality of battery packs, the power converter, and the battery manager are disposed.
제9항에 있어서,
상기 밸브 및 상기 전력변환기를 제어하는 전력관리기;를 더 포함하고,
상기 전력관리기는 상기 케이싱 외부의 외함(enclosures)에 배치되는 에너지 저장장치.
According to clause 9,
It further includes a power manager that controls the valve and the power converter,
The power manager is an energy storage device disposed in enclosures outside the casing.
제9항에 있어서,
상기 밸브는, 상기 배터리관리기의 제어에 따라 개도가 조절되는 에너지저장장치.
According to clause 9,
The valve is an energy storage device whose opening is adjusted according to the control of the battery manager.
제1항에 있어서,
상기 열교환기로 외부공기를 공급하는 방열팬;을 더 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
An energy storage device further comprising a heat dissipation fan that supplies external air to the heat exchanger.
제1항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 복수의 배터리팩 중 최상단에 배치되는 제1 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터와, 상기 제1 배터리팩의 아래에 배치되는 제2 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절하는 제1 밸브, 및,
상기 제2 배터리팩의 아래에 배치되는 제3 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터와, 상기 제3 배터리팩의 아래에 배치되는 제4 배터리팩의 양면에 배치되는 배터리냉각판들에 연결되는 T형 커넥터에 공급되는 냉각수의 유량과 방향을 조절하는 제2 밸브를 포함하는 에너지 저장장치.

According to paragraph 1,
The valve is,
A T-type connector connected to battery cooling plates disposed on both sides of a first battery pack disposed at the top of the plurality of battery packs, and disposed on both sides of a second battery pack disposed below the first battery pack. A first valve that regulates the flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector connected to the battery cooling plates, and
A T-type connector connected to battery cooling plates disposed on both sides of the third battery pack disposed below the second battery pack, and disposed on both sides of the fourth battery pack disposed below the third battery pack. An energy storage device including a second valve that controls the flow rate and direction of coolant supplied to the T-type connector connected to the battery cooling plates.

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