KR20240011294A - Energy Storage System - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩; 내부에 적어도 상기 복수의 배터리팩이 수용되는 공간을 형성하는 케이싱; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 배터리팩이 충전 또는 방전하도록 동작하는 전력변환기; 상기 전력변환기에 접촉하는 전력변환기 워터 블록; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 복수의 배터리냉각판과 상기 전력변환기 워터 블록으로 냉각수를 유동시키는 펌프를 포함하는 냉각 모듈; 및, 예열 모드에서, 상기 복수의 배터리팩이 하나씩 순차적으로 예열되도록, 상기 전력변환기 워터 블록을 통과하며 온도가 상승한 냉각수를, 상기 복수의 배터리냉각판에 순차적으로 공급하는 밸브;를 포함한다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs arranged in a vertical direction; A casing forming a space therein to accommodate at least the plurality of battery packs; a plurality of battery cooling plates disposed inside the casing and corresponding to each battery pack; a power converter disposed inside the casing and operating to charge or discharge the battery pack; a power converter water block in contact with the power converter; a cooling module disposed inside the casing and including a pump that flows coolant to the plurality of battery cooling plates and the power converter water block; And, in a preheating mode, a valve sequentially supplies coolant whose temperature has risen after passing through the power converter water block to the plurality of battery cooling plates so that the plurality of battery packs are sequentially preheated one by one.
Description
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 US8557414(2011.02.25)는, 공랭식으로 배터리를 냉각하는 방식이다. 선행문헌의 공랭식은, 공기를 압축하기 위한 압축기, 이를 저장하기위한 탱크 등 압축공기를 활용하기 위한 구성이 필요하며, 배터리 내 폐열을 균등하게 회수하는데 어려움이 있다.Prior document US8557414 (2011.02.25) is a method of cooling the battery by air cooling. The air cooling method in prior literature requires configurations to utilize compressed air, such as a compressor to compress the air and a tank to store it, and it is difficult to evenly recover waste heat in the battery.
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, 초저온환경에서 열손실을 감소시키고 안정적으로 동작할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can reduce heat loss and operate stably in a cryogenic environment.
본 개시의 또 다른 과제는, 배터리의 냉각 뿐만 아니라 예열도 가능한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can not only cool the battery but also preheat it.
본 개시의 또 다른 과제는, 배터리를 효과적으로 예열할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can effectively preheat a battery.
본 개시의 또 다른 과제는, 운전 조건에 따라 시스템의 온도를 보다 안정적으로 제어함으로써, 시스템의 전체 효율과, 배터리의 수명, 충/방전 속도 및 효율 등이 향상할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can improve the overall efficiency of the system, battery life, charge/discharge speed, and efficiency by more stably controlling the temperature of the system according to operating conditions. will be.
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 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩; 내부에 적어도 상기 복수의 배터리팩이 수용되는 공간을 형성하는 케이싱; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 배터리팩이 충전 또는 방전하도록 동작하는 전력변환기; 상기 전력변환기에 접촉하는 전력변환기 워터 블록; 상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 복수의 배터리냉각판과 상기 전력변환기 워터 블록으로 냉각수를 유동시키는 펌프를 포함하는 냉각 모듈; 및, 예열 모드에서, 상기 복수의 배터리팩이 하나씩 순차적으로 예열되도록, 상기 전력변환기 워터 블록을 통과하며 온도가 상승한 냉각수를, 상기 복수의 배터리냉각판에 순차적으로 공급하는 밸브;를 포함한다.In order to achieve the above problem, an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs arranged in a vertical direction; A casing forming a space therein to accommodate at least the plurality of battery packs; a plurality of battery cooling plates disposed inside the casing and corresponding to each battery pack; a power converter disposed inside the casing and operating to charge or discharge the battery pack; a power converter water block in contact with the power converter; a cooling module disposed inside the casing and including a pump that flows coolant to the plurality of battery cooling plates and the power converter water block; And, in the preheating mode, a valve sequentially supplies coolant whose temperature has risen after passing through the power converter water block to the plurality of battery cooling plates so that the plurality of battery packs are sequentially preheated one by one.
상기 예열 모드에서, 상기 밸브는, 상기 복수의 배터리팩 중 한 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 공급하고, 상기 한 배터리팩의 온도가 기준온도 이상이 되면, 상기 한 배터리팩이 충전을 시작하며, 상기 한 배터리팩의 충전 시작 후, 상기 밸브는, 상기 한 배터리팩에 인접한 다른 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 공급할 수 있다.In the preheating mode, the valve supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to one of the plurality of battery packs, and when the temperature of the one battery pack exceeds the reference temperature, the one battery pack is charged. After starting the charging of the one battery pack, the valve may supply the coolant to a battery cooling plate corresponding to another battery pack adjacent to the one battery pack.
상기 복수의 팩이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩, 제2 배터리팩, 제3 배터리팩을 포함하는 경우, 상기 밸브는 중간에 위치하는 제2 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 먼저 공급할 수 있다.When the plurality of packs include a first battery pack, a second battery pack, and a third battery pack arranged in the vertical direction, the valve supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to the second battery pack located in the middle. We can supply it first.
상기 복수의 팩이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩, 제2 배터리팩, 제3 배터리팩, 제4 배터리팩을 포함하는 경우, 상기 밸브는 중간에 위치하는 제2 배터리팩 또는 제3 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 먼저 공급할 수 있다.When the plurality of packs include a first battery pack, a second battery pack, a third battery pack, and a fourth battery pack arranged in the vertical direction, the valve is connected to the second battery pack or the third battery pack located in the middle. The coolant can first be supplied to the corresponding battery cooling plate.
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 외기온도를 측정하는 외기온도센서;를 더 포함할 수 있다.The energy storage device according to an embodiment of the present disclosure may further include an outdoor temperature sensor that measures the outdoor temperature.
상기 밸브는, 상기 전력변환기 워터 블록을 통과하며 온도가 상승한 냉각수가, 상기 복수의 배터리냉각판에 동시에 공급되다가, 상기 외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면, 상기 복수의 배터리냉각판에 순차적으로 공급되도록 동작할 수 있다.The valve supplies the coolant whose temperature has risen as it passes through the power converter water block to the plurality of battery cooling plates at the same time, and when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor becomes lower than the standard value, the plurality of battery cooling plates are operated by the valve. It can operate to be supplied sequentially.
상기 냉각 모듈은, 상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기와 상기 열교환기로 외부공기를 공급하는 방열팬를 더 포함할 수 있다.The cooling module may further include a heat exchanger that exchanges heat with the cooling water flowing by the pump and a heat dissipation fan that supplies external air to the heat exchanger.
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 배터리냉각판으로부터 토출되는 냉각수가 유동하는 냉각수순환유로; 상기 열교환기의 입구 및 상기 냉각수순환유로에 연결되는 제1 열교환기유로; 상기 열교환기의 출구 및 상기 펌프에 연결되는 제2 열교환기유로; 일단이 상기 냉각수순환유로와 상기 제1 열교환기유로 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 열교환기유로와 상기 펌프 사이에 연결되는 바이패스유로; 상기 바이패스유로에 배치되어, 상기 바이패스유로를 개폐하는 바이패스밸브; 및, 상기 제1 열교환기유로에 배치되어 상기 제1 열교환기유로를 개폐하는 열교환기밸브;를 포함할 수 있다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a coolant circulation passage through which coolant discharged from the battery cooling plate flows; a first heat exchanger flow path connected to the inlet of the heat exchanger and the cooling water circulation flow path; a second heat exchanger flow path connected to the outlet of the heat exchanger and the pump; a bypass passage at one end connected between the cooling water circulation passage and the first heat exchange passage and at the other end connected between the second heat exchange passage and the pump; a bypass valve disposed in the bypass passage and opening and closing the bypass passage; And, a heat exchanger valve disposed in the first heat exchanger flow path to open and close the first heat exchanger flow path.
상기 외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면, 상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 오픈(open)시키고, 상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 클로즈(close)시킬 수 있다.When the outside temperature measured by the outside temperature sensor is lower than the reference value, the bypass valve may open the bypass passage, and the heat exchange valve may close the first heat exchanger passage. .
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 펌프에서 상기 냉각수가 공급되는 제1 냉각수순환유로; 상기 제1 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 제1 유로로 공급하는 제2 냉각수순환유로; 상기 제1 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 배터리팩으로 공급하는 제3 냉각수순환유로; 상기 제2 유로로부터 유입되는 냉각수가 유동하는 제4 냉각수순환유로; 상기 제4 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 배터리팩으로 공급하는 제5 냉각수순환유로; 상기 제4 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 제6 냉각수순환유로; 및, 상기 제2 열교환기유로 및 상기 바이패스유로에 연결되어 상기 제2 열교환기유로 및 상기 바이패스유로에서 토출되는 냉각수를 상기 펌프로 유동하는 제7 냉각수순환유로;를 더 포함할 수 있다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a first coolant circulation flow path through which the coolant is supplied from the pump; a second coolant circulation flow path branched from the first coolant circulation flow path and supplying the coolant to the first flow path; a third coolant circulation flow path branched from the first coolant circulation flow path to supply the coolant to the battery pack; a fourth coolant circulation flow path through which the coolant flowing from the second flow path flows; a fifth coolant circulation flow path branched from the fourth coolant circulation flow path and supplying the coolant to the battery pack; a sixth cooling water circulation passage branched from the fourth cooling water circulation passage and supplying the cooling water to the heat exchanger; And, a seventh coolant circulation flow path connected to the second heat exchange flow path and the bypass flow path to flow the coolant discharged from the second heat exchange flow path and the bypass flow path to the pump.
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 제1 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로와 상기 제3 냉각수순환유로로 분배하는 제1 삼방밸브; 및, 상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수가 상기 제5 냉각수순환유로 또는 상기 제6 냉각수순환유로에 선택적으로 공급되도록하는 제2 삼방밸브;를 더 포함할 수 있다.An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes: a first three-way valve distributing coolant in the first coolant circulation passage to the second coolant circulation passage and the third coolant circulation passage; And, it may further include a second three-way valve that allows the coolant of the fourth coolant circulation passage to be selectively supplied to the fifth coolant circulation passage or the sixth coolant circulation passage.
냉각 모드에서, 상기 제1 삼방밸브는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로와 상기 제3 냉각수순환유로로 분배하며, 상기 제2 삼방밸브는, 상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 제6 냉각수순환유로에 공급하고, 상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 클로즈(close)시키고, 상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 오픈(open)시킬 수 있다.In the cooling mode, the first three-way valve distributes the coolant supplied from the pump to the second coolant circulation passage and the third coolant circulation passage, and the second three-way valve distributes the coolant from the fourth coolant circulation passage. may be supplied to the sixth coolant circulation passage, the bypass valve may close the bypass passage, and the heat exchange valve may open the first heat exchange passage.
상기 예열 모드에서, 상기 제1 삼방밸브는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로에 공급하며, 상기 제2 삼방밸브는, 상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 배터리냉각판에 공급하고, 상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 오픈(open)시키고, 상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 클로즈(close)시킬 수 있다.In the preheating mode, the first three-way valve supplies coolant supplied from the pump to the second coolant circulation passage, and the second three-way valve supplies coolant from the fourth coolant circulation passage to the battery cooling plate. supply, the bypass valve may open the bypass passage, and the heat exchange valve may close the first heat exchange passage.
본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 리액터; 상기 리액터에 접촉하는 리액터 워터 블록; 상기 제2 냉각수순환유로에 배치되어 상기 냉각수를 상기 리액터 워터 블록으로도 분배하는 T형 커넥터;를 더 포함할 수 있다. An energy storage device according to an embodiment of the present disclosure includes a reactor; a reactor water block in contact with the reactor; It may further include a T-type connector disposed in the second coolant circulation passage to distribute the coolant to the reactor water block.
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, 초저온환경에서 열손실을 감소시키고 안정적으로 동작할 수 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, it is possible to reduce heat loss and operate stably in a cryogenic environment.
또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리의 냉각 뿐만 아니라 예열도 가능하다는 장점이 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, there is an advantage that not only cooling but also preheating of the battery is possible.
또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리를 효과적으로 예열할 수 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, the battery can be effectively preheated.
또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 운전 조건에 따라 시스템의 온도를 보다 안정적으로 제어함으로써, 시스템의 전체 효율과, 배터리의 수명, 충/방전 속도 및 효율 등이 향상할 수 있다. Additionally, according to at least one of the embodiments of the present disclosure, the overall efficiency of the system, battery life, charge/discharge speed, and efficiency can be improved by controlling the temperature of the system more stably according to operating conditions.
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 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 냉각 모드에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5와 도 6은 배터리팩 동시 가열, 동시 충전에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 순차 가열, 순차 충전에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 예열 모드에 관한 설명에 참조되는 도면이다.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.
FIG. 4 is a diagram referenced in the description of the cooling mode of the energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
Figures 5 and 6 are diagrams referenced in the description of simultaneous heating and simultaneous charging of battery packs.
7 to 10 are diagrams referenced in the description of sequential heating and sequential charging of an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 11 is a diagram referenced in the description of the preheating mode of the energy storage device 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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.
시스템 내 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.If the condition is to preheat the parts in the system, 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.
열교환기는 항상 외부환경(외부기온)에 노출이 되어 있기 때문에 냉각수(유체)가 흐를시 열 손실이 발생할 수 있고, 초저온환경에서는 열 손실이 더 커질 수 있다.Since the heat exchanger is always exposed to the external environment (outside air temperature), heat loss may occur when coolant (fluid) flows, and heat loss may be greater in a cryogenic environment.
이하에서는, 도면들을 참조하여, 초저온환경에서도 열손실을 감소시키고 안정적으로 온도를 관리할 수 있는 열관리 시스템을 상세히 설명한다.Below, with reference to the drawings, a thermal management system that can reduce heat loss and stably manage temperature even in a very low temperature environment will be described in detail.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 냉각 모드에 관한 설명에 참조되는 도면으로, 통상적인 냉각 모드 운전을 도시한 것이다.FIG. 4 is a diagram referenced in the description of the cooling mode of the energy storage device according to an embodiment of the present disclosure, and illustrates a typical cooling mode operation.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)의 열 관리 시스템은, 냉각수를 유동시키는 펌프(42)와, 상기 펌프(42)에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기(43)와, 상기 열교환기(43)로 외부공기를 공급하는 방열팬(44)을 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 방열팬(44)은 제1 방열팬(44a)과 제2 방열팬(44b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방열팬(44)은, 상기 냉각수의 온도에 대응하여 회전수가 가변될 수 있다.3 and 4, the thermal management system of the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a
상기 펌프(42)는, 냉각수를 유동시키고, 배터리팩(10) 측 배터리냉각판(50)으로 유입된 냉각수는 상기 배터리팩(10)을 냉각시킬 수 있다. 복수개의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)이 상하방향으로 배치되고, 각 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)별로 하나 이상의 배터리냉각판(50)이 배치될 수 있다. The
또한, 상기 케이싱(12) 내측에는, 상기 배터리팩(10)이 충전 또는 방전하도록 동작하는 전력변환기(32)와, 상기 전력변환기(32)에 접촉해 상기 전력변환기(32)를 냉각시키는 전력변환기 워터 블록(420)이 배치된다.In addition, inside the casing 12, a
상기 펌프(42)는, 상기 복수의 배터리냉각판(50)과 상기 전력변환기 워터 블록(420)으로 냉각수를 유동시킨다. 냉각 모드에서, 상기 복수의 배터리냉각판(50)과 상기 전력변환기 워터 블록(420)는 저온의 냉각수를 공급받아 각각 대응하는 배터리팩(10)과 전력변환기(32)를 냉각시킬 수 있다. The
한편, 상기 배터리냉각판(50)은 입구유로(491)를 통하여 냉각수를 공급받고 출구유로(492)를 통하여 냉각수를 배출한다. 상기 입구유로(491)에는 각 배터리팩(10a, 10b, 10c 10d)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로의 냉각수 공급을 제어하는 밸브(710)가 배치된다. 상기 밸브(710)는, 상기 입구유로(491)가 각 배터리팩(10a, 10b, 10c 10d)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 분지되는 위치에 배치되어 냉각수가 공급될 경로, 배터리냉각판(50)을 제어할 수 있다.Meanwhile, the
실시 예에 따라서, 상기 밸브(710)는, 복수개의 밸브 조합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 밸브(710)는, 배터리팩(10a, 10b, 10c 10d)의 수와 동일한 개폐밸브를 구비하고, 개폐밸브들을 각각 배터리팩(10a, 10b, 10c 10d)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 분지되는 위치에 배치할 수 있다. 또는 상기 밸브(710)는, 1개의 입수포트와 2개의 출수포트를 가지는 삼방밸브를 복수개 구비할 수 있다. 예를 들어, 냉각수가 유입되는 하나의 1단 삼방밸브에서 2개의 2단 삼방밸브로 냉각수를 공급할지 여부, 냉각수의 공급량을 제어할 수 있다. 상기 2개의 2단 삼방밸브는, 각각 2개의 배터리팩(10a, 10b)(10c, 10d)에 대응하는 배터리냉각판(50)에 연결되고, 각 배터리냉각판(50) 냉각수를 공급할지 여부, 냉각수의 공급량을 제어할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 출구유로(492)에도 상기 밸브(710)에 연동하여 동작하는 밸브(720)가 배치될 수 있다.Depending on the embodiment, the
한편, 예열 모드에서, 상기 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)이 하나씩 순차적으로 예열되도록, 상기 전력변환기 워터 블록(42)을 통과하며 온도가 상승한 냉각수를, 상기 복수의 배터리냉각판(50)에 순차적으로 공급할 수 있다.Meanwhile, in the preheating mode, the coolant whose temperature has risen passing through the power
상기 예열 모드에서, 상기 밸브(710)는, 상기 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 중 한 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 상기 냉각수를 공급하고, 상기 한 배터리팩의 온도가 기준온도 이상이 되면, 상기 한 배터리팩이 충전을 시작할 수 있다, 상기 한 배터리팩의 충전 시작 후, 상기 밸브(710)는, 상기 한 배터리팩에 인접한 다른 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 상기 냉각수를 공급할 수 있다.In the preheating mode, the
본 개시의 실시 예에 따른 순차 예열 및 충전은 초저온환경에서 더 효과적일 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 외기온도를 측정하는 외기온도센서(미도시)를 포함할 수 있다.Sequential preheating and charging according to embodiments of the present disclosure may be more effective in a cryogenic environment. The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure may include an outdoor temperature sensor (not shown) that measures the outdoor temperature.
상기 밸브(710)는, 상기 전력변환기 워터 블록(420)을 통과하며 온도가 상승한 냉각수가, 상기 복수의 배터리냉각판(50)에 동시에 공급되다가, 상기 외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면, 상기 복수의 배터리냉각판(50)에 순차적으로 공급되도록 동작할 수 있다.The
도 5와 도 6은 배터리팩 동시 가열, 동시 충전에 관한 설명에 참조되는 도면이다. 도 5의 (a)는 전 배터리셀을 동시 가열하고, 도 5의 (b)는 전 배터리셀을 동시 충전하는 경우를 예시하며, 도 6은 도 5의 동시 가열 및 충전을 모델링한 것이다.Figures 5 and 6 are diagrams referenced in the description of simultaneous heating and simultaneous charging of battery packs. Figure 5(a) illustrates simultaneous heating of all battery cells, Figure 5(b) illustrates simultaneous charging of all battery cells, and Figure 6 models the simultaneous heating and charging of Figure 5.
저온 환경(e.g 0도 이하)에서 배터리(35) 충전이 안될 수 있다. 따라서, 배터리 온도가 0도 이하로 낮아지는 것을 방지하기 위해, 영하 조건에서 예열(Preheating)을 해야한다, The battery 35 may not be charged in a low temperature environment (e.g. below 0 degrees). Therefore, to prevent the battery temperature from falling below 0 degrees, preheating must be performed in sub-zero conditions.
도 5와 도 6을 참조하면, 유로(60)를 통해 배터리팩(10)의 배터리냉각판(50)에 소정 온도의 냉각수가 공급되어, 전 배터리셀이 동시 가열된다. 만약 배터리셀 1200개를 한번에 예열하려면, 전력변환기(32) 측으로부터 한번에 많은 양의 열을 가져와야 하므로, 무효전력량을 증가시켜야하고, 예열시간도 오래 걸릴 수 있다.Referring to Figures 5 and 6, coolant at a predetermined temperature is supplied to the
배터리(35) 전체를 일체형으로 설계할 경우, 많은 양의 저장된 전기를 예열로 소모해야한다, 본 개시의 실시 예에 따르면, 배터리팩(10)을 모듈형으로 제작하고, 복수의 배터리팩(10)을 전기적으로 연결하여 배터리(35)를 구성한다. 이러한 모듈형 설계를 통해 배터리를 가열할 경우 배터리를 분할하여 가열 성능을 향상시킬 수 있다.When designing the entire battery 35 as an integrated unit, a large amount of stored electricity must be consumed for preheating. According to an embodiment of the present disclosure, the
도 7 내지 도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 순차 가열, 순차 충전에 관한 설명에 참조되는 도면이다.7 to 10 are diagrams referenced in the description of sequential heating and sequential charging of an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
도 7 내지 도 9는 3개의 모듈형 배터리팩(10a, 10b, 10c)을 순차적으로 가열, 충전하는 경우를 예시한다.7 to 9 illustrate a case where three
도 7을 참조하면, 밸브(710)를 제어하여, 전력변환기(32)측으로부터 나오는 뜨거운 유량을 제1 배터리팩(10a) 측 배터리냉각판(50)으로 유입시켜서 제1 배터리팩(10a)을 가열할 수 있다. 예열된 제1 배터리팩(10a)은 충전할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하면, 제1 배터리팩(10a)은 이미 충전이 완료되었기 때문에 발열로 온도가 증가한다. 또한, 밸브(710)를 제어하여, 전력변환기(32)측으로부터 나오는 뜨거운 유량을 제2 배터리팩(10b) 측 배터리냉각판(50)으로 유입시켜서 제2 배터리팩(10b)을 가열할 수 있다. 예열된 제2 배터리팩(10b)은 충전할 수 있다. Referring to FIG. 8, since charging of the
도 9를 참조하면, 제1 배터리팩(10a)과 제2 배터리팩(10b)은 이미 충전이 완료되었기 때문에 발열로 온도가 증가한다. 또한, 밸브(710)를 제어하여, 전력변환기(32)측으로부터 나오는 뜨거운 유량을 제3 배터리팩(10c) 측 배터리냉각판(50)으로 유입시켜서 제3 배터리팩(10c)을 가열할 수 있다. 예열된 제3 배터리팩(10c)은 충전할 수 있다.Referring to FIG. 9, since charging of the
도 10은 도 6의 모델링에서 순차 가열을 적용한 경우를 예시한다. 도 10을 참조하면, 3개의 배터리팩(1010, 1020, 1030) 중 한 배터리팩(1010) 측에만 유체를 보내 예열을 진행할 수 있다. 3개의 배터리팩(1010, 1020, 1030)이 각각 400개의 배터리셀을 가지고 있다면, 한 배터리팩(1010)의 배터리셀 400개를 가열하면, 열량은 1/3로 줄어들기 때문에 ESS 효율측면에서 유리하다.Figure 10 illustrates a case where sequential heating is applied in the modeling of Figure 6. Referring to FIG. 10, preheating can be performed by sending fluid to only one of the three battery packs (1010, 1020, and 1030) (1010). If three battery packs (1010, 1020, 1030) each have 400 battery cells, heating the 400 battery cells of one battery pack (1010) reduces the amount of heat by 1/3, which is advantageous in terms of ESS efficiency. do.
또한, 순차적으로 다음 배터리팩(1020)을 가열할 때에는 예열된 배터리팩(1010)에서 발생하는 열, 상승한 온도에 따라 더 적은 열량으로 예열할 수 있다.Additionally, when heating the next battery pack 1020 in sequence, it can be preheated with a smaller amount of heat depending on the heat generated from the preheated battery pack 1010 and the increased temperature.
본 개시의 실시 예에 따르면, 배터리 분할 가열을 통해 제품 효율을 증가시킬 수 있고, 배터리(10)팩 별로 교체할 수 있어, 유지, 보수, 관리 편의성을 향상할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, product efficiency can be increased through split heating of the batteries, and the
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 팩(10)이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩(10a), 제2 배터리팩(10b), 제3 배터리팩(10c)을 포함하는 경우, 상기 밸브(710)는 중간에 위치하는 제2 배터리팩(10b)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 상기 냉각수를 먼저 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 배터리팩(10b)의 열이 일부 상하측의 제1 배터리팩(10a)과 제3 배터리팩(10c)으로 전달되고, 더 적은 에너지와 시간으로 제1 배터리팩(10a)과 제3 배터리팩(10c)을 예열할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, when the plurality of
상기 복수의 팩(10)이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩(10a), 제2 배터리팩(10b), 제3 배터리팩(10c), 제4 배터리팩(10d)을 포함하는 경우, 상기 밸브(710)는 중간에 위치하는 제2 배터리팩(10b) 또는 제3 배터리팩(10c)에 대응하는 배터리냉각판(50)으로 상기 냉각수를 먼저 공급할 수 있다. 이에 따라, 먼저 예열된 배터리팩의 열을 다른 배터리팩의 예열에 활용할 수 있다. When the plurality of
상기 배터리냉각판(50)으로부터 토출되는 냉각수는 냉각수순환유로(458)로 유동할 수 있다. 상기 배터리냉각판(50)의 출구유로(492), 및, 냉각수가 상기 배터리냉각판(50)을 우회하는 제6 냉각수순환유로(457)가 만나는 위치에는 T형 커넥터(474)가 배치되고, 상기 배터리냉각판(50)의 출구유로(92)와 상기 제6 냉각수순환유로(457)는 상기 냉각수순환유로(458)로 합지된다.The coolant discharged from the
상기 열교환기(43)의 입구에는 제1 열교환기유로(461)가 연결되고, 상기 열교환기(43)의 출구에는 제2 열교환기유로(462)가 연결된다. 상기 제1 열교환기유로(461)는 상기 냉각수순환유로(458)에 연결되고, 상기 제2 열교환기유로(462)는, 제7 냉각수순환유로(459)릍 통하여 상기 펌프(42)로 연결된다. A first heat
본 개시의 일 실시 예에 따른 열관리 시스템은, 냉각수가 상기 열교환기(43)를 우회하기 위한 바이패스유로구조(300)를 포함한다.The thermal management system according to an embodiment of the present disclosure includes a bypass
바이패스유로구조(300)는, 일단이 상기 냉각수순환유로(458)와 상기 제1 열교환기유로(461) 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 열교환기유로(462)와 상기 펌프(42) 사이에 연결되는 바이패스유로(320)와, 상기 바이패스유로(320)에 배치되어, 상기 바이패스유로(320)를 개폐하는 바이패스밸브(310)를 포함한다.The bypass
상기 열교환기(41) 입구 측의 상기 제1 열교환기유로(461)에서 상기 펌프(42) 측 제7 냉각수순환유로(459) 사이에 바이패스유로(320)를 만들고, 바이패스밸브(310)의 온/오프 제어로 상기 바이패스유로(320)를 통한 냉각수 유동을 제어할 수 있다. 상기 바이패스유로(320)를 오픈(open)하여, 냉각수(유체)를 외부와 열교환하는 열교환기(43) 측이 아닌 펌프(42) 측으로 보내 열 손실을 저감할 수 있다.A
더 바람직하게는, 상기 제1 열교환기유로(461)에는 열교환기밸브(415)가 배치되고, 상기 열교환기밸브(415)의 온/오프 제어로 상기 제1 열교환기유로(461)를 개폐할 수 있다. 상기 바이패스밸브(310)와 상기 열교환기밸브(415)는, 삼방밸브, 사방밸브보다 저렴한 1way 밸브로 구성되어 전체 제조비용을 감소시킬 수 있다.More preferably, a
상기 바이패스유로구조(300)는, 상기 냉각수순환유로(458), 상기 제1 열교환기유로(461), 상기 바이패스유로(320)가 만나는 위치에 배치되는 T형 커넥터(330), 및, 상기 바이패스유로(320), 상기 제2 열교환기유로(462), 상기 펌프(42)가 만나는 위치에 배치되는 T형 커넥터(340)를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 T형 커넥터(330)는 상기 열교환기밸브(415) 측 유로(463)와 연결될 수 있다.The
본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 외기온도를 측정하는 외기온도센서(미도시)를 더 포함하고, 상기 외기온도에 기초하여, 상기 바이패스밸브(310)와 상기 열교환기밸브(415)를 제어할 수 있다. 특히, 외기온도가 초저온 기준치보다 낮아지면, 냉각수가 상기 열교환기(43)를 거치지 않도록 동작할 수 있다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure further includes an outdoor temperature sensor (not shown) that measures the outdoor temperature, and operates the
상기 펌프(42)가 동작하면, 상기 냉각수는, 제1 냉각수순환유로(401)를 따라 공급되고, 상기 제1 냉각수순환유로(401)에서 분지되는 제2 냉각수순환유로(452, 453)과 제3 냉각수순환유로(451)으로 분배될 수 있다.When the
상기 제2 냉각수순환유로(452, 453)는, 냉각수를 전력변환기(32) 측으로 공급하는 유로로써, 전력변환기(32) 측 워터 블록(420)에 연결된다. 상기 펌프(43)에서 토출되는 냉각수는, 상기 제1 냉각수순환유로(401), 상기 제2 냉각수순환유로(452, 453)를 거쳐 상기 전력변환기(32) 측 워터 블록(420)에 공급될 수 있다. 한편, 상기 전력변환기(32) 측 워터 블록(420)에서 토출되는 냉각수는 PCS 유로(463)로 유동한다.The second
한편, 상기 제3 냉각수순환유로(451)는 냉각수를 배터리팩(10) 측으로 공급하는 유로이다. 더 상세하게 냉각수는 배터리측 워터 블록인 배터리냉각판(50)으로 공급될 수 있다.Meanwhile, the third
한편, 에너지 저장장치(1)는, 전압/전류 안정화를 위한 하나 이상의 리액터(431, 432)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장장치(1)는, 교류전원에서 인가되는 전류의 급격한 변화를 안정화시키는 제1 리액터(431), 배터리팩(10)으로부터 인가되는 전류의 급격한 변화를 안정화시키는 제2 리액터(432)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the energy storage device 1 may include one or
또한, 에너지 저장장치(1)는, 상기 리액터(431, 432)를 냉각시키는 리액터 워터 블록(441, 442)을 포함할 수 있다. 리액터 워터 블록(441, 442)는 상기 리액터(431, 432)에 접촉하여 냉각 모듈(40)로부터 공급되는 냉각수로 상기 리액터(431, 432)를 냉각시킬 수 있다. 상기 리액터 워터 블록(441, 442)의 냉각수는 다시 리액터 유로(465, 464)로 배출될 수 있다.Additionally, the energy storage device 1 may include reactor water blocks 441 and 442 that cool the
상기 제2 냉각수순환유로(452, 453)에는 T형 커넥터(471)가 배치되어 상기 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로(453)와 상기 리액터 워터 블록(441, 442) 측 유로(454)로도 분배할 수 있다. A T-
제1 리액터(431)와 제2 리액터(432)를 구비하는 경우에, 에너지 저장장치(1)는, 냉각수를 다시 제1 리액터(431)와 제2 리액터(432)로 균등하게 분배하는 T형 커넥터(472)를 더 포함할 수 있다.In the case where the
한편, 상기 PCS 유로(463)와 상기 리액터 유로(465, 464)는, 상기 제4 냉각수순환유로(455)로 합지될 수 있다. 따라서, 상기 전력변환기 워터 블록(420)와 상기 리액터 워터 블록(441, 442)에서 배출되는 냉각수는, 상기 제4 냉각수순환유로(455)로 유동된다. Meanwhile, the
한편, 상기 제4 냉각수순환유로(455)는 제5 냉각수순환유로(456)와 제6 냉각수순환유로(457)로 분지된다. 상기 제5 냉각수순환유로(456)는 냉각수를 상기 배터리팩(10) 측 배터리냉각판(50)으로 공급하는 유로이고, 상기 제6 냉각수순환유로(457)는 냉각수를 상기 배터리팩(10) 측을 거치지 않고 상기 열교환기(43) 측으로 유동시키는 유로이다.Meanwhile, the fourth
상기 제3 냉각수순환유로(451)와 상기 제5 냉각수순환유로(456)가 만나는 위치에는 T형 커넥터(473)가 배치될 수 있다.A T-
상기 제7 냉각수순환유로(459)는, 상기 제2 열교환기유로(462) 및 상기 바이패스유로(320)에 연결되어 상기 제2 열교환기유로(462) 및 상기 바이패스유로(320)에서 토출되는 냉각수가 상기 펌프(42)로 유동된다.The seventh
한편, 상기 제1 냉각수순환유로(401)에는 제1 삼방밸브(411)가 배치된다. 상기 제1 삼방밸브(411)는 상기 제1 내지 제3 냉각수순환유로(401, 453, 451)이 만나는 위치에 배치되고, 상기 제1 냉각수순환유로(401)의 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로(453)와 상기 제3 냉각수순환유로(451)로 분배할 수 있다.Meanwhile, a first three-
상기 제4 냉각수순환유로(455)에는 제2 삼방밸브(413)가 배치된다. 상기 제2 삼방밸브(413)는, 상기 제4 냉각수순환유로(455), 상기 제5 냉각수순환유로(456), 상기 제6 냉각수순환유로(457)가 만나는 위치에 배치되고, 상기 제4 냉각수순환유로(455)의 냉각수가 상기 제5 냉각수순환유로(456) 또는 상기 제6 냉각수순환유로(457)에 선택적으로 공급되도록 동작한다.A second three-
한편, 상기 제1 냉각수순환유로(401)에는 제1 삼방밸브(41)가 배치된다. 상기 제1 삼방밸브(411)는 상기 제1 내지 제3 냉각수순환유로(401, 453, 451)이 만나는 위치에 배치되고, 상기 제1 냉각수순환유로(401)의 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로(453)와 상기 제3 냉각수순환유로(451)로 분배할 수 있다.Meanwhile, a first three-way valve 41 is disposed in the first coolant circulation passage 401. The first three-
상기 제4 냉각수순환유로(455)에는 제2 삼방밸브(413)가 배치된다. 상기 제2 삼방밸브(413)는, 상기 제4 냉각수순환유로(455), 상기 제5 냉각수순환유로(456), 상기 제6 냉각수순환유로(457)가 만나는 위치에 배치되고, 상기 제4 냉각수순환유로(455)의 냉각수가 상기 제5 냉각수순환유로(956) 또는 상기 제6 냉각수순환유로(457)에 선택적으로 공급되도록 동작한다.A second three-
한편, 컨트롤러는 온도센서(481, 482)에서 감지되는 냉각수 온도에 기초하여 열관리 시스템을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제8 냉각수순환유로(459)에는 제1 온도센서(481)가 배치되고, 상기 냉각수순환유로(458)에는 제2 온도센서(482)가 배치되어, 냉각수 온도를 감지할 수 있다. Meanwhile, the controller may control the thermal management system based on the coolant temperature detected by the
한편, 배터리(35)를 냉각할 경우 일체형과 동일한 방법으로 동시 냉각할 수 있다.Meanwhile, when cooling the battery 35, it can be cooled simultaneously in the same way as the integrated type.
도 4를 참조하면, 상기 펌프(42)가 동작하고, 냉각수는, 상기 제1 냉각수순환유로(401)로 공급된다. 냉각 모드에서, 상기 제1 삼방밸브(411)는, 상기 펌프(42)에서 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로(452, 453)와 상기 제3 냉각수순환유로(451)로 분배할 수 있다. 상기 제2 삼방밸브(413)는, 상기 제4 냉각수순환유로(455)의 냉각수를 상기 제6 냉각수순환유로(457)에 공급한다.Referring to FIG. 4, the
한편, 상기 바이패스밸브(310)는 상기 바이패스유로(320)를 클로즈(close)시키고, 상기 열교환기밸브(415)는 상기 제1 열교환기유로(461)를 오픈(open)시켜, 상기 열교환기(43)에서 냉각수를 열교환시킨다.Meanwhile, the
본 개시의 실시 예에 따르면, 에너지 저장장치(1)가, 초저온환경에서 작동 시, 열교환기(43)로 냉각수(유체)를 보내지 않고 바이패스(By-pass)하여 방열기 열 손실을 저감할 수 있다. 냉각수가 열교환기(43)를 통과하지 않기 때문에 열 손실을 최소화할 수 있고, 기존 시스템보다 더 낮은 외기 온도에서 제품을 작동시킬수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, when the energy storage device 1 operates in a cryogenic environment, heat loss in the radiator can be reduced by bypassing the coolant (fluid) without sending it to the
본 개시의 실시 예에 따르면, 바이패스(By-pass) 운전을 할 경우, 냉각수가 열교환기(43)로 흐르지 않도록 2개의 온/오프(On/Off) 밸브(410, 415)를 열교환기 입출구에 설치할 수 있다. 바이패스(By-pass) 유동이 필요한 경우 밸브(410, 415) 제어를 통해 쉽게 유동의 흐름을 변경할 수 있다. 또한, 온/오프(On/Off) 밸브는 삼방밸브 및 사방 밸브에 비해 가격이 저렴하다는 장점이 있기 때문에 양산시에 생산 비용이 저감된다. According to an embodiment of the present disclosure, when performing bypass operation, two on/off
외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면, 상기 바이패스밸브(310)는 상기 바이패스유로(320)를 오픈(open)시키고, 상기 열교환기밸브(415)는 상기 제1 열교환기유로(461)를 클로즈(close)시킬 수 있다When the outside temperature measured by the outside temperature sensor becomes lower than the reference value, the
냉각수를 열교환기(43)를 우회시키면, 열교환을 하지않기 때문에 열 손실이 감소한다. 뿐만 아니라 손실을 감소시킨만큼 더 낮은 외기 조건에서 운전할 수 있다는 장점이 존재한다. If the coolant bypasses the
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 예열 모드에 관한 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 11 is a diagram referenced in the description of the preheating mode of the energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
도 11을 참조하면, 예열 모드에서, 상기 펌프(42)가 동작하고, 상기 제1 삼방밸브(411)는 상기 제1 냉각수순환유로(401)로 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로(452, 453)에 공급할 수 있다. 즉, 상기 펌프(42)를 통해 공급되는 냉각수는 상기 제1 삼방밸브(411)를 통해 PCS(32) & Reactor(431, 432) 측으로 냉각수가 전부 공급된다.Referring to FIG. 11, in the preheating mode, the
상기 제2 삼방밸브(413)는, 상기 제4 냉각수순환유로(455)의 냉각수를 상기 제5 냉각수순환유로(456)에 공급하고, 배터리냉각판(50)을 거쳐 저온 상태 토출된다. 상기 바이패스밸브(310)는 상기 바이패스유로(320)를 오픈(open)시키고, 상기 열교환기밸브(415)는 상기 제1 열교환기유로(461)를 클로즈(close)시킨다. 이에 따라, 저온의 냉각수는 상기 열교환기(43)로 공급되지 않고 바이패스된다. 이는 상기 열교환기(43)로 냉각수가 공급되면 낮은 외기온도로 인해 냉각수의 온도가 더욱 저감되기 때문이다. The second three-
상기 제1 삼방밸브(411)는 유입된 냉각수가 PCS(32) & Reactor(431, 432) 측으로 공급되도록 개도량 제어된다. PCS(32) & Reactor(431, 432)는 무효전력 제어로 발열하고 공급된 냉각수를 가열하게 된다. 이렇게 가열된 냉각수는 제2 삼방밸브(413)의 제어를 통해 배터리팩(10) 측으로 공급되고, 배터리팩(10)을 예열하고 난후 저온으로 배출된다. The opening amount of the first three-
배터리팩(10) 측에 공급된 냉각수는 밸브(710)의 제어로 배터리팩(10) 하나씩 순차적으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리팩(10a)의 배터리냉각판(50)에 가열된 냉각수가 공급된다. 이후, 다음 제2 배터리팩(10b)의 배터리냉각판(50)에 가열된 냉각수가 공급된다. 이와같은 방식으로, 제3 배터리팩(10c)의 배터리냉각판(50)에 가열된 냉각수가 공급되고, 제4 배터리팩(10d)의 배터리냉각판(50)에 가열된 냉각수가 공급될 수 있다. The coolant supplied to the
더 바람직하게는 제1 배터리팩(10a)이 최상단에 배치되고, 제4 배터리팩(10d)이 최하단에 배치되는 경우에, 중간에 배치되어 상하측에 다른 제1 배터리팩(10a)과 제3 배터리팩(10c)이 있는 제2 배터리팩(10b)을 먼저 예열할 수 있다. 또는, 상하측에 다른 제2 배터리팩(10b)과 제4 배터리팩(10d)이 있는 제3 배터리팩(10c)을 먼저 예열할 수 있다. More preferably, when the
이후 냉각수 및 배터리팩(10)의 온도가 목표온도 이상으로 상승되었을 경우 시스템은 정상운전 모드에 진입하게 된다.Afterwards, when the temperature of the coolant and
본 개시의 실시 예들에 따르면, 적은 열량으로 배터리팩(10)을 예열할 수 있고, 에너지 저장장치(1)를 안정적으로 구동할 수 있다.According to embodiments of the present disclosure, the
본 개시의 실시 예들에 따르면, 운전 조건에 따라 시스템의 온도를 보다 안정적으로 제어함으로써, 시스템의 전체 효율과, 배터리의 수명, 충/방전 속도 및 효율 등이 향상할 수 있다.According to embodiments of the present disclosure, by controlling the temperature of the system more stably according to operating conditions, the overall efficiency of the system, battery life, charge/discharge speed, and efficiency can be improved.
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 : 배터리관리기1: Energy storage device
10: Battery pack
12: Casing
32: Power converter
34: Battery manager
Claims (13)
내부에 적어도 상기 복수의 배터리팩이 수용되는 공간을 형성하는 케이싱;
상기 케이싱 내측에 배치되고, 각 배터리팩에 대응하여 배치되는 복수의 배터리냉각판;
상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 배터리팩이 충전 또는 방전하도록 동작하는 전력변환기;
상기 전력변환기에 접촉하는 전력변환기 워터 블록;
상기 케이싱 내측에 배치되고, 상기 복수의 배터리냉각판과 상기 전력변환기 워터 블록으로 냉각수를 유동시키는 펌프를 포함하는 냉각 모듈; 및,
예열 모드에서, 상기 복수의 배터리팩이 하나씩 순차적으로 예열되도록, 상기 전력변환기 워터 블록을 통과하며 온도가 상승한 냉각수를, 상기 복수의 배터리냉각판에 순차적으로 공급하는 밸브;를 포함하는 에너지 저장장치.A plurality of battery packs arranged in a vertical direction;
A casing forming a space therein to accommodate at least the plurality of battery packs;
a plurality of battery cooling plates disposed inside the casing and corresponding to each battery pack;
a power converter disposed inside the casing and operating to charge or discharge the battery pack;
a power converter water block in contact with the power converter;
a cooling module disposed inside the casing and including a pump that flows coolant to the plurality of battery cooling plates and the power converter water block; and,
In the preheating mode, a valve sequentially supplies coolant whose temperature has risen after passing through the power converter water block to the plurality of battery cooling plates so that the plurality of battery packs are sequentially preheated one by one.
상기 예열 모드에서,
상기 밸브는, 상기 복수의 배터리팩 중 한 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 공급하고,
상기 한 배터리팩의 온도가 기준온도 이상이 되면, 상기 한 배터리팩이 충전을 시작하며,
상기 한 배터리팩의 충전 시작 후, 상기 밸브는, 상기 한 배터리팩에 인접한 다른 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 공급하는 에너지 저장장치.According to paragraph 1,
In the preheating mode,
The valve supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to one of the plurality of battery packs,
When the temperature of the battery pack exceeds the reference temperature, the battery pack starts charging,
After the start of charging of the one battery pack, the valve supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to another battery pack adjacent to the one battery pack.
상기 복수의 팩이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩, 제2 배터리팩, 제3 배터리팩을 포함하는 경우,
상기 밸브는 중간에 위치하는 제2 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 먼저 공급하는 에너지 저장장치.According to paragraph 1,
When the plurality of packs include a first battery pack, a second battery pack, and a third battery pack arranged in the vertical direction,
The valve is an energy storage device that first supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to the second battery pack located in the middle.
상기 복수의 팩이 상하방향으로 배치되는 제1 배터리팩, 제2 배터리팩, 제3 배터리팩, 제4 배터리팩을 포함하는 경우,
상기 밸브는 중간에 위치하는 제2 배터리팩 또는 제3 배터리팩에 대응하는 배터리냉각판으로 상기 냉각수를 먼저 공급하는 에너지 저장장치.According to paragraph 1,
When the plurality of packs include a first battery pack, a second battery pack, a third battery pack, and a fourth battery pack arranged in the vertical direction,
The valve is an energy storage device that first supplies the coolant to a battery cooling plate corresponding to the second or third battery pack located in the middle.
외기온도를 측정하는 외기온도센서;를 더 포함하고,
상기 밸브는,
상기 전력변환기 워터 블록을 통과하며 온도가 상승한 냉각수가, 상기 복수의 배터리냉각판에 동시에 공급되다가,
상기 외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면, 상기 복수의 배터리냉각판에 순차적으로 공급되도록 동작하는 에너지 저장장치. According to paragraph 1,
It further includes an outside temperature sensor that measures the outside temperature,
The valve is,
The coolant whose temperature has risen as it passes through the power converter water block is simultaneously supplied to the plurality of battery cooling plates.
An energy storage device that operates to sequentially supply energy to the plurality of battery cooling plates when the outside temperature measured by the outside temperature sensor becomes lower than a standard value.
상기 냉각 모듈은,
상기 펌프에 의해 유동하는 냉각수를 공기와 열교환시키는 열교환기와 상기 열교환기로 외부공기를 공급하는 방열팬를 더 포함하는 에너지 저장장치.According to paragraph 1,
The cooling module is,
An energy storage device further comprising a heat exchanger that exchanges heat with air and coolant flowing by the pump, and a heat dissipation fan that supplies external air to the heat exchanger.
상기 배터리냉각판으로부터 토출되는 냉각수가 유동하는 냉각수순환유로;
상기 열교환기의 입구 및 상기 냉각수순환유로에 연결되는 제1 열교환기유로;
상기 열교환기의 출구 및 상기 펌프에 연결되는 제2 열교환기유로;
일단이 상기 냉각수순환유로와 상기 제1 열교환기유로 사이에 연결되고, 타단이 상기 제2 열교환기유로와 상기 펌프 사이에 연결되는 바이패스유로;
상기 바이패스유로에 배치되어, 상기 바이패스유로를 개폐하는 바이패스밸브; 및,
상기 제1 열교환기유로에 배치되어 상기 제1 열교환기유로를 개폐하는 열교환기밸브;를 포함하는 에너지 저장장치.According to clause 6,
a coolant circulation passage through which coolant discharged from the battery cooling plate flows;
a first heat exchanger flow path connected to the inlet of the heat exchanger and the cooling water circulation flow path;
a second heat exchanger flow path connected to the outlet of the heat exchanger and the pump;
a bypass passage at one end connected between the cooling water circulation passage and the first heat exchange passage and at the other end connected between the second heat exchange passage and the pump;
a bypass valve disposed in the bypass passage and opening and closing the bypass passage; and,
An energy storage device comprising: a heat exchanger valve disposed in the first heat exchanger flow path to open and close the first heat exchanger flow path.
외기온도를 측정하는 외기온도센서;를 더 포함하고,
상기 외기온도센서에서 측정되는 외기온도가 기준치보다 낮아지면,
상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 오픈(open)시키고,
상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 클로즈(close)시키는 에너지 저장장치.In clause 7,
It further includes an outside temperature sensor that measures the outside temperature,
When the outside temperature measured by the outside temperature sensor is lower than the standard value,
The bypass valve opens the bypass passage,
The heat exchanger valve is an energy storage device that closes the first heat exchanger flow path.
상기 펌프에서 상기 냉각수가 공급되는 제1 냉각수순환유로;
상기 제1 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 제1 유로로 공급하는 제2 냉각수순환유로;
상기 제1 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 배터리팩으로 공급하는 제3 냉각수순환유로;
상기 제2 유로로부터 유입되는 냉각수가 유동하는 제4 냉각수순환유로;
상기 제4 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 배터리팩으로 공급하는 제5 냉각수순환유로;
상기 제4 냉각수순환유로에서 분지되어, 상기 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 제6 냉각수순환유로; 및,
상기 제2 열교환기유로 및 상기 바이패스유로에 연결되어 상기 제2 열교환기유로 및 상기 바이패스유로에서 토출되는 냉각수를 상기 펌프로 유동하는 제7 냉각수순환유로;를 더 포함하는 에너지 저장장치.In clause 7,
a first coolant circulation passage through which the coolant is supplied from the pump;
a second coolant circulation flow path branched from the first coolant circulation flow path and supplying the coolant to the first flow path;
a third coolant circulation flow path branched from the first coolant circulation flow path to supply the coolant to the battery pack;
a fourth coolant circulation flow path through which the coolant flowing from the second flow path flows;
a fifth coolant circulation flow path branched from the fourth coolant circulation flow path and supplying the coolant to the battery pack;
a sixth cooling water circulation passage branched from the fourth cooling water circulation passage and supplying the cooling water to the heat exchanger; and,
The energy storage device further includes a seventh coolant circulation flow path connected to the second heat exchange flow path and the bypass flow path and flowing the coolant discharged from the second heat exchange flow path and the bypass flow path to the pump.
상기 제1 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로와 상기 제3 냉각수순환유로로 분배하는 제1 삼방밸브; 및,
상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수가 상기 제5 냉각수순환유로 또는 상기 제6 냉각수순환유로에 선택적으로 공급되도록하는 제2 삼방밸브;를 더 포함하는 에너지 저장장치.According to clause 9,
a first three-way valve distributing coolant from the first coolant circulation passage to the second coolant circulation passage and the third coolant circulation passage; and,
An energy storage device further comprising a second three-way valve that allows coolant from the fourth coolant circulation passage to be selectively supplied to the fifth coolant circulation passage or the sixth coolant circulation passage.
냉각 모드에서,
상기 제1 삼방밸브는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로와 상기 제3 냉각수순환유로로 분배하며,
상기 제2 삼방밸브는, 상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 제6 냉각수순환유로에 공급하고,
상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 클로즈(close)시키고,
상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 오픈(open)시키는 에너지 저장장치.According to clause 10,
In cooling mode,
The first three-way valve distributes the coolant supplied from the pump to the second coolant circulation passage and the third coolant circulation passage,
The second three-way valve supplies coolant from the fourth coolant circulation passage to the sixth coolant circulation passage,
The bypass valve closes the bypass passage,
The heat exchanger valve is an energy storage device that opens the first heat exchanger flow path.
상기 예열 모드에서,
상기 제1 삼방밸브는, 상기 펌프에서 공급되는 냉각수를 상기 제2 냉각수순환유로에 공급하며,
상기 제2 삼방밸브는, 상기 제4 냉각수순환유로의 냉각수를 상기 배터리냉각판에 공급하고,
상기 바이패스밸브는 상기 바이패스유로를 오픈(open)시키고,
상기 열교환기밸브는 상기 제1 열교환기유로를 클로즈(close)시키는 에너지 저장장치. According to clause 10,
In the preheating mode,
The first three-way valve supplies coolant supplied from the pump to the second coolant circulation passage,
The second three-way valve supplies coolant from the fourth coolant circulation passage to the battery cooling plate,
The bypass valve opens the bypass passage,
The heat exchanger valve is an energy storage device that closes the first heat exchanger flow path.
리액터;
상기 리액터에 접촉하는 리액터 워터 블록;
상기 제2 냉각수순환유로에 배치되어 상기 냉각수를 상기 리액터 워터 블록으로도 분배하는 T형 커넥터;를 더 포함하는 에너지 저장장치.
According to clause 9,
reactor;
a reactor water block in contact with the reactor;
An energy storage device further comprising a T-type connector disposed in the second coolant circulation passage to distribute the coolant to the reactor water block.
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---|---|---|---|
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