KR20240075711A - Battery Life Management System and Battery Charging Method Using the Same - Google Patents

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KR20240075711A
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이동영
김부기
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스탠다드에너지(주)
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Abstract

본 문서는 배터리 수명 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 충전 방법에 대한 것이다.
이를 위한, 배터리 수명 관리 시스템을 이용하여 충전을 수행하는 방법은, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 획득하고; 상기 요구되는 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간을 미리 예측하며; 그리고 미리 예측된 상기 시간 구간에서의 상기 배터리를 포함하는 장치에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키는 것을 포함한다.
This document is about a battery life management system and a battery charging method using it.
For this purpose, a method of performing charging using a battery life management system includes obtaining required charging curve information for each type of device including the battery to be charged; Predict in advance a time section in which the change in charging power changes rapidly at a predetermined rate or more based on the required charging curve information; And it includes limiting the charging power charged to the device including the battery in the pre-estimated time section, and reducing the change in charging power within the time section below the predetermined rate.

Description

배터리 수명 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 충전 방법 {Battery Life Management System and Battery Charging Method Using the Same}Battery Life Management System and Battery Charging Method Using the Same}

이하의 설명은 배터리 수명 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 충전 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 프로파일 정보에 기반하여 배터리 수명을 증가시키도록 충전을 관리하는 시스템 및 이를 이용한 충전 방법에 대한 것이다.The following description is about a battery life management system and a battery charging method using the same. Specifically, a system for managing charging to increase battery life based on the charging profile information required for each type of device including the battery to be charged, and the same. This is about the charging method used.

최근 전기차(EV)의 이용이 확대되면서 전기차 충전기의 보급이 증가하고 있다. 또한, 전기차의 고속 충전이 이슈가 되어가면서, 배터리 수명 예측, 예상 사용 시간, 재활용 가능 정도 등을 평가하는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다.Recently, as the use of electric vehicles (EVs) has expanded, the supply of electric vehicle chargers is increasing. Additionally, as fast charging of electric vehicles becomes an issue, assessing battery life prediction, expected usage time, and degree of recyclability are emerging as important issues.

그러나, 실제 본 출원인이 전기차의 충전소를 운영해 본 결과, 전기차의 고속 충전 출력은 일정하게 이루어지지 않고, 일정 구간 마다 급격한 변화를 보이고 있다. 이와 같은 급격한 출력 변화는 배터리(특히 가장 대중적으로 이용되고 있는 리튬이온배터리(LIB))에 충격을 가할 수 있으며, PCS(Power Conversion System)의 컨버팅 소자에도 영향을 줄 수 있다. 또한, 리튬이온이 특정한 구조 내에 intercalation 되는 LIB의 특성상 순간적인 전기장 변화는 구조에 악영향을 줄 수 있다.However, as a result of the applicant's actual operation of an electric vehicle charging station, the high-speed charging output of electric vehicles is not constant and shows drastic changes in certain sections. Such rapid changes in output can shock batteries (especially lithium-ion batteries (LIB), which are the most popular), and can also affect the conversion elements of the PCS (Power Conversion System). In addition, due to the nature of LIB in which lithium ions are intercalated within a specific structure, instantaneous changes in electric field may have a negative effect on the structure.

아울러, 배터리 충전이 필요한 이동장치로는 현재의 전기차뿐만 아니라, UAV (Uncrewed Aerial Vehicle), 퍼스널 모빌리티 등 다양한 전기구동 이동장치가 제안되고 있는 바, 이와 같은 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 프로파일 정보에 기반하여 배터리 수명을 증가시키도록 충전을 관리하는 시스템이 요구된다.In addition, various electrically driven mobile devices such as UAV (Uncrewed Aerial Vehicle) and personal mobility are being proposed as mobile devices that require battery charging, as well as current electric vehicles, and the requirements for each type of device containing such a battery to be charged have been proposed. A system for managing charging to increase battery life based on charging profile information is required.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에서는, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 프로파일 정보에 기반하여 배터리 수명을 증가시키도록 충전을 관리하는 시스템 및 이를 이용한 충전 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problem described above, in one aspect of the present invention, a system for managing charging to increase battery life based on charging profile information required for each type of device including a battery to be charged and a charging method using the same are provided. We would like to provide

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치가 전기차(EV)인 경우, 해당 전기차의 제조사, 차량 종류, 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 시간에 따라 해당 전기차에 요구되는 충전 전력량을 나타내는 충전 곡선에 기반하여, 단위 시간 당 충전 전력량의 변화가 소정 기준 이상인 구간을 미리 예측하여 충전 곡선을 스무딩(smoothing)하여 배터리 수명을 증가시키는 것을 제안한다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, when the device including the battery to be charged is an electric vehicle (EV), a request is made to the electric vehicle over time based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle. Based on the charging curve representing the amount of charging power, it is proposed to increase battery life by predicting in advance the section where the change in charging power per unit time is more than a predetermined standard and smoothing the charging curve.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상술한 바와 같은 배터리 수명 연장 충전 방식을 고급 전기 충전 서비스로 규정하여, 사용자의 선택에 따라 수명 연장 충전 서비스를 제공하는 서비스 모델을 제안한다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the battery life extension charging method described above is defined as an advanced electric charging service, and a service model that provides a life extension charging service according to the user's selection is proposed.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 고속 충전이 가능한 ESS (Energy Storage System)을 추가적으로 구비하여, 그리드의 순시 전압 강하를 억제하고, 충전 곡선의 구간별로 서로 구분되는 역할을 수행하도록 설정하는 것을 제안한다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, it is proposed to additionally provide an ESS (Energy Storage System) capable of high-speed charging to suppress the instantaneous voltage drop in the grid and to perform distinct roles for each section of the charging curve. do.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 배터리 수명 관리 시스템을 이용하여 충전을 수행하는 방법에 있어서, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 획득하고; 상기 요구되는 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간을 미리 예측하며; 그리고 미리 예측된 상기 시간 구간에서의 상기 배터리를 포함하는 장치에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키는 것을 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법을 제안한다.In one aspect of the present invention for solving the problems described above, there is a method of performing charging using a battery life management system, comprising: obtaining required charging curve information for each type of device including a battery to be charged; Predict in advance a time section in which the change in charging power changes rapidly at a predetermined rate or more based on the required charging curve information; And limiting the charging power charged to the device including the battery in the pre-estimated time period, and reducing the change in charging power within the time period to below the predetermined rate, based on a battery life management system. Suggest a charging method.

본 발명의 다른 일 측면에서는, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 저장하는 메모리; 상기 메모리에 저장된 상기 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간을 미리 예측하도록 구성되는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 미리 예측된 상기 시간 구간에서의, 상기 배터리를 포함하는 장치에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키도록 충전을 수행하는 충전기를 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템을 제안한다.In another aspect of the present invention, a memory that stores charging curve information required for each type of device including a battery to be charged; a processor configured to predict in advance a time section in which a change in charging power changes rapidly at a predetermined rate or higher based on the charging curve information stored in the memory; and limiting the charging power charged to the device including the battery in the time interval predicted in advance by the processor, and performing charging to reduce the change in charging power within the time interval below the predetermined rate. A battery life management system including a charger is proposed.

본 발명의 또 다른 일 측면에서는, 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 충전 서비스 타입별로 충전을 수행하는 방법에 있어서, 충전 서비스 사용자가 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 일반 충전 서비스를 선택하는 경우, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치에서 요구하는 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량을 상기 장치에 제공하며; 그리고 상기 사용자가 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 고급 충전 서비스를 선택하는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하여 상기 장치에 제공하는 것을 포함하는, 충전 서비스 타입별 충전 방법을 제안한다.In another aspect of the present invention, in a method of performing charging by charging service type in a battery charging service providing system, when a charging service user selects a general charging service in the battery charging service providing system, the battery to be charged is providing the device with an amount of charging power according to charging curve information required by the device; And when the user selects an advanced charging service in the battery charging service provision system, the amount of charging power is limited and provided to the device in a time section when the change in the amount of charging power according to the charging curve information rapidly changes at a predetermined speed or more. We propose a charging method for each charging service type, including:

본 발명의 또 다른 일 측면에서는, 충전 서비스 타입별로 충전을 수행하는 배터리 충전 서비스 제공 시스템에 있어서, 충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스 및 일반 충전 서비스를 포함하는 복수의 타입의 충전 서비스 중 어느 하나 이상을 선택할 수 있도록 구성되는 인터페이스; 충전 대상 배터리를 포함하는 장치에서 요구하는 충전 곡선 정보를 저장하는 메모리; 상기 인터페이스를 통해 상기 일반 충전 서비스가 선택되는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량을 상기 장치에 제공하며, 상기 인터페이스를 통해 상기 고급 충전 서비스가 선택되는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하여 상기 장치에 제공하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 배터리 충전 서비스 제공 시스템을 제안한다.In another aspect of the present invention, in a battery charging service providing system that performs charging by charging service type, a charging service user may use any one or more of a plurality of types of charging service including advanced electric charging service and general charging service. An interface configured to allow selection; a memory that stores charging curve information required by a device containing a battery to be charged; When the general charging service is selected through the interface, the amount of charging power according to the charging curve information is provided to the device, and when the advanced charging service is selected through the interface, the amount of charging power according to the charging curve information is provided to the device. We propose a battery charging service providing system that includes a processor configured to limit the amount of charging power and provide it to the device in a time section where the change rapidly changes at a predetermined rate or higher.

상술한 방법 및 시스템을 위한 실시예들에 있어서, 상기 배터리를 포함하는 장치는 전기차를 포함할 수 있으며, 상기 메모리는, 상기 전기차의 제조사, 차량 종류 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량을 나타내도록 상기 충전 곡선 정보를 저장하도록 구성될 수 있다.In embodiments for the above-described method and system, the device including the battery may include an electric vehicle, and the memory may determine the charging time based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle. It may be configured to store the charging curve information to indicate the amount of charging power required by the electric vehicle.

상기 충전기는, 상기 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량 내에서, 상기 프로세서의 신호에 기반하여 상기 전기차에 충전되는 충전 전력을 제한하여 시간에 따른 충전 전력량의 변화 기울기를 스무딩(smoothing)하도록 구성되는 것이 바람직하다.The charger limits the charging power charged to the electric vehicle based on a signal from the processor within the amount of charging power required by the electric vehicle according to the charging time to smooth the slope of the change in the amount of charging power over time. It is desirable to be configured.

또한, 상기 배터리 수명 관리 시스템은, 배터리 충전 서비스 제공 시스템에 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템은, 충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스 또는 일반 충전 서비스를 포함하는 복수의 타입의 충전 서비스 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성되는 인터페이스를 포함할 수 있으며, 상기 배터리 수명 관리 시스템은 상기 인터페이스를 통해 상기 고급 전기 충전 서비스가 선택되는 경우 활성화되도록 구성될 수 있다.In addition, the battery life management system may be configured to be included in a battery charging service providing system, wherein the charging service user may use a plurality of types of charging including an advanced electric charging service or a general charging service. It may include an interface configured to select one of the services, and the battery life management system may be configured to be activated when the advanced electric charging service is selected through the interface.

구체적으로, 상기 고급 충전 서비스는 배터리 수명 연장형 충전 서비스 및 고속 충전 서비스를 포함할 수 있으며, 상기 배터리 수명 관리 시스템은, 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서, 상기 배터리 수명 연장형 충전 서비스를 선택하는 경우 활성화될 수 있다.Specifically, the advanced charging service may include a battery life extension charging service and a fast charging service, and the battery life management system may select the battery life extension charging service in the battery charging service providing system. It can be activated.

이때, 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템의 상기 인터페이스는, 상기 배터리 수명 관리 시스템이 활성화되는 경우, 예상 수명 변화를 디스플레이하도록 구성될 수 있다.At this time, the interface of the battery charging service providing system may be configured to display changes in expected lifespan when the battery life management system is activated.

상기 배터리 수명 관리 시스템은 ESS(Energy Storage System)를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다.It is desirable that the battery life management system additionally includes an ESS (Energy Storage System).

상기 ESS는 그리드(grid)의 순시 전압 강하를 억제하도록 구성될 수 있다.The ESS may be configured to suppress the instantaneous voltage drop of the grid.

구체적으로, 상기 충전 곡선은, 상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 이상으로 높아진 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이하의 낮은 충전 전력으로 충전하는 저속 충전 구간을 포함하며, 상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력을 FR (Frequency Regulation) 방식으로 보조하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 그리드로부터 제공되는 전력의 램핑(ramping)을 저감시킬 수 있다.Specifically, the charging curve includes a low-speed charging section in which the charging time section in which the State of Charge (SoC) of the battery to be charged increases above the first standard, and charging at a low charging power below the second standard, ESS may be configured to assist power provided from the grid in a FR (Frequency Regulation) manner. Through this, ramping of power provided from the grid can be reduced.

또한, 상기 충전 곡선은, 상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 미만으로 낮은 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이상의 높은 충전 전력으로 충전하는 고속 충전 구간을 포함하며, 상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력이 일시적으로 중단되는 구간에서 보조 전력을 제공하도록 구성될 수 있다.In addition, the charging curve includes a fast charging section in which the SoC (State of Charge) of the battery to be charged is low below the first standard and a high-speed charging section in which the charging power is higher than the second standard, and the ESS is It may be configured to provide auxiliary power in a section where power provided from the grid is temporarily interrupted.

상기 ESS는 소정 기준 이상의 순간 충전 속도를 지원하는 ESS인 것이 바람직하며, 특히 VIB (Vanadium Ion Battery) 기반 ESS인 것을 제안한다.The ESS is preferably an ESS that supports an instantaneous charging speed above a predetermined standard, and in particular, it is proposed to be an ESS based on VIB (Vanadium Ion Battery).

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 프로파일 정보에 기반하여 배터리 수명을 증가시키도록 충전을 관리하는 시스템을 구현할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, a system for managing charging to increase battery life can be implemented based on charging profile information required for each type of device including a battery to be charged.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 충전 대상 배터리를 포함하는 장치가 전기차(EV)인 경우, 해당 전기차의 제조사, 차량 종류, 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 단위 시간 당 충전 전력량의 변화가 큰 구간을 미리 예측하여 충전 곡선을 스무딩하여 차량/배터리에 가해지는 충격을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 베터리 수명을 증가시킬 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, when the device including the battery to be charged is an electric vehicle (EV), the change in charging power per unit time is based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle. By predicting the large section in advance and smoothing the charging curve, the impact on the vehicle/battery can be reduced, and through this, battery life can be increased.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상술한 바와 같은 배터리 수명 연장 충전 방식을 고급 전기 충전 서비스로 규정하여, 사용자의 선택에 따라 수명 연장 충전 서비스를 제공할 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the battery life extension charging method described above is defined as an advanced electric charging service, and the life extension charging service can be provided according to the user's selection.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 고속 충전이 가능한 ESS를 추가적으로 구비하여, 그리드의 순시 전압 강하를 억제하고, 특히 저속충전 구간에서 전력 램핑을 저감하여 배터리 수명을 증가시킬 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, an ESS capable of high-speed charging is additionally provided to suppress the instantaneous voltage drop in the grid and reduce power ramping, especially in the low-speed charging section, thereby increasing battery life.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명관리 시스템에서 다양한 차량의 종류에 따라 각각의 충전곡선을 프로파일링하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 따라 차량 유형별 충전 곡선 정보를 획득하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 수명을 연장하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고급 전기 충전 서비스를 제공하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 그리드의 전력이 충전기에 제공되는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 ESS를 활용하여 충전 곡선 구간 별 배터리 수명 증가를 위해 충전을 수행하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 ESS에 적용되는 배터리 타입에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 VIB ESS의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
Figure 1 is a diagram to explain the concept of profiling each charging curve according to various types of vehicles in the battery life management system according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams for explaining the concept of obtaining charging curve information for each vehicle type according to a specific embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining the concept of extending battery life according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining the concept of providing an advanced electric charging service according to an embodiment of the present invention.
Figures 6 and 7 are diagrams to explain the concept of providing grid power to a charger according to embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the concept of performing charging to increase battery life for each charging curve section using ESS according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram for explaining the battery type applied to the ESS according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram for explaining the structure of VIB ESS according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에서는, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 프로파일 정보에 기반하여 배터리 수명을 증가시키도록 충전을 관리하는 시스템 및 이를 이용한 충전 방법을 제공하고자 한다.As described above, one aspect of the present invention seeks to provide a system for managing charging to increase battery life based on charging profile information required for each type of device including a battery to be charged, and a charging method using the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명관리 시스템에서 다양한 차량의 종류에 따라 각각의 충전곡선을 프로파일링하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram to explain the concept of profiling each charging curve according to various types of vehicles in the battery life management system according to an embodiment of the present invention.

충전 대상 배터리를 포함하는 장치로서 전기차를 예를 들어 살펴볼 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 해당 전기차의 제조사, 차량 종류, 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준(예를 들어, 도 1의 10, 20, 30, 40)으로, 시간에 따라 해당 전기차에 요구되는 충전 전력량을 나타내는 충전 곡선을 획득할 수 있다.When looking at an electric vehicle as an example as a device containing a battery to be charged, as shown in FIG. 1, one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle is used (e.g., 10, 20 in FIG. 1). , 30, 40), a charging curve representing the amount of charging power required for the electric vehicle over time can be obtained.

전기차의 충전 전력은 다양하게 설정될 수 있으나, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 전기차의 제조사, 차량 종류, 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로 시간에 따른 충전량을 나타낼 경우, 유사한 충전 곡선이 프로파일링 되는 것을 확인할 수 있다. The charging power of an electric vehicle can be set in various ways, but in this embodiment, as shown in FIG. 1, when the charging amount over time is indicated based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle, a similar charging curve is shown. You can check that this is being profiled.

도 1에서 차량 유형별 충전 곡선에서 가로축은 시간을, 세로축은 충전 전력량을 나타내는 것을 가정한다. 이와 같이 차량 유형별 충전 곡선의 프로파일을 확보하는 경우, 본 실시예에 따른 배터리 수명관리 시스템은 도면부호 10a와 같이 단위 시간 당 해당 차량이 요구하는/해당 차량에 공급되는 전력의 변화가 소정 기준 이상으로 급격하게 변경되는 구간(10a)을 미리 예측하여, 이러한 충전 곡선을 스무딩(smoothing)하는 것을 제안한다.In Figure 1, it is assumed that in the charging curve for each vehicle type, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents charging power amount. In this way, when securing the profile of the charging curve for each vehicle type, the battery life management system according to this embodiment ensures that the change in power required by/supplied to the vehicle per unit time exceeds a predetermined standard, as indicated by reference numeral 10a. It is proposed to predict the rapidly changing section 10a in advance and smooth the charging curve.

도 2 및 도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 따라 차량 유형별 충전 곡선 정보를 획득하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.2 and 3 are diagrams for explaining the concept of obtaining charging curve information for each vehicle type according to a specific embodiment of the present invention.

이하의 설명에 있어서, 배터리의 상태는 대표적으로 충전 상태(state-of-charge: SoC)를 기준으로 표현할 수 있으며, 배터리의 충/방전 속도는 충/방전율(C-Rate)를 기준으로 설명할 수 있다.In the following description, the state of the battery can be representatively expressed based on the state-of-charge (SoC), and the charge/discharge speed of the battery can be explained based on the charge/discharge rate (C-Rate). You can.

먼저, 배터리의 충전율 및/또는 배터리의 방전율은 충/방전율(C-Rate)에 의해 제어될 수 있다. 충/방전율(C-Rate)은 배터리의 충전 및/또는 방전에 사용되는 전류의 측정을 의미한다. 일예로, 특정 배터리가 1C-Rate 또는 1C로 방전한다는 의미는, 10Ah (즉, 10A(암페어) 전류가 1시간 동안 흘렀을 때의 전기량)의 용량을 가진 배터리가 완전히 충전된 상태에서 1시간 동안 10A(암페어)를 방전할 수 있다는 것을 의미한다. First, the charging rate and/or the discharging rate of the battery can be controlled by the charging/discharging rate (C-Rate). Charge/discharge rate (C-Rate) refers to the measurement of current used to charge and/or discharge a battery. For example, discharging a specific battery at 1C-Rate or 1C means that a battery with a capacity of 10Ah (i.e., the amount of electricity when 10A (ampere) current flows for 1 hour) is fully charged and discharges at 10A for 1 hour. It means that (ampere) can be discharged.

특정한 C-Rate로 충전되는 배터리를 측정해보면 해당 충전 상태(SoC)를 확인할 수 있다.By measuring a battery charged at a specific C-Rate, you can check its state of charge (SoC).

구체적으로, 도 2는 A 사의 A 차종의 충전 전략을 나타낸 그래프들로서, 도 2의 210은 시간에 따른 충전 전력과 SoC의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 2의 220은 단위 시간 당 출력 전력의 변화 정도를 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 2 is a graph showing the charging strategy of vehicle model A of company A, where 210 in FIG. 2 is a graph showing the change in charging power and SoC over time, and 220 in FIG. 2 is the degree of change in output power per unit time. This is a drawing showing .

도 2에 도시된 바와 같이 A사의 A 차종의 충전 전략은 충전 속도를 천천히 변화하여 구간별로 안정적으로 SOC를 높여 가는 전략을 가지고 있음을 살펴볼 수 있으며, 구체적으로 도 2의 220은 단위 시간 당 출력 전력의 변화 정도가 일정 범위 내에서 유지됨을 확인할 수 있다.As shown in Figure 2, it can be seen that Company A's charging strategy for vehicle model A has a strategy of slowly changing the charging speed to stably increase SOC for each section. Specifically, 220 in Figure 2 represents the output power per unit time. It can be confirmed that the degree of change is maintained within a certain range.

한편, 도 3은 B사의 C 차종의 충전 전략을 나타낸 그래프들로서, 도 3의 310은 시간에 따른 충전 전력과 SoC의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 3의 320은 단위 시간 당 출력 전력의 변화 정도를 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 3 is a graph showing the charging strategy of company B's vehicle model C. 310 in FIG. 3 is a graph showing the change in charging power and SoC over time, and 320 in FIG. 3 shows the degree of change in output power per unit time. This is the drawing shown.

B사의 차량 충전 전략은 도 2에 도시된 A사와 달리, SOC가 특정 구간에 들어서면 출력을 단계적으로 변화하는 방식을 가지며, 따라서 구간이 변경될 때 마다 급격한 출력 변화가 발생할 수 있다. 도 3의 310에 도시된 바와 같이 출력 변화는 대개 수 초 내에 이루어짐을 확인할 수 있으며, 도 3의 320에 도시된 바와 같이 단위 시간 당 출력 전력의 변화 정도가 큰 시간 구간이 존재함을 확인할 수 있다.Company B's vehicle charging strategy, unlike Company A shown in Figure 2, has a method of gradually changing output when the SOC enters a specific section, and therefore, rapid changes in output may occur whenever the section changes. As shown at 310 in FIG. 3, it can be confirmed that the output change usually occurs within a few seconds, and as shown at 320 in FIG. 3, it can be confirmed that there is a time section in which the degree of change in output power per unit time is large. .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 수명을 연장하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram for explaining the concept of extending battery life according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3과 관련하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 이와 같은 단위 시간 당 출력 전력의 변화 정도가 소정 기준 이상인 구간(410a 내지 410e)을 미리 예측하여 충전기를 제어함으로써 배터리 수명을 증가시키는 것을 제안한다. 도 3의 320을 참조하면, 이와 같이 출력 변화 정도가 소정 기준 이상인 구간을 산정하는 기준은 초당 3kW 이상의 변화가 있는 구간으로써 선정하였으나, 이는 예시적인 것이며, 소정 기준은 후술하는 프로세서/충전기/PCS의 성능/구성 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.As described above with reference to FIGS. 2 and 3, in one embodiment of the present invention, the battery life is improved by controlling the charger by predicting in advance the section 410a to 410e in which the degree of change in output power per unit time is more than a predetermined standard. It is proposed to increase . Referring to 320 in FIG. 3, the standard for calculating the section in which the degree of output change is greater than a predetermined standard was selected as a section with a change of more than 3 kW per second, but this is an example, and the predetermined standard is that of the processor/charger/PCS, which will be described later. It can be set in various ways depending on performance/configuration, etc.

정리하면, 본 실시예에 따른, 배터리 수명 관리 시스템을 이용하여 충전을 수행하는 방법은, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치(예를 들어, 전기차, UAV 등)의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 도 2 및 도 3과 같이 획득하고, 이를 기반으로, 상기 요구되는 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간(410a 내지 410e)을 미리 예측할 수 있다.In summary, the method of performing charging using the battery life management system according to this embodiment includes charging curve information required for each type of device (e.g., electric vehicle, UAV, etc.) including the battery to be charged, as shown in FIG. 2 and obtained as shown in FIG. 3, and based on this, the time intervals 410a to 410e in which the change in charging power rapidly changes at a predetermined speed or higher on the required charging curve information can be predicted in advance.

전기차 등의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보는 실시간으로 획득하기 보다는 미리 반복되는 실험을 통해 기 확보된 정보를 이용하는 것이 바람직하며, 차량 종류 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 충전 시간에 따라 상기 전기차 등의 대상 장치가 요구하는 충전 전력량을 통해 기 획득되어 메모리에 저장될 수 있다.For the charging curve information required for each type of electric vehicle, etc., it is preferable to use information already obtained through repeated experiments rather than acquiring it in real time. Based on one or more of the vehicle type or vehicle model, the electric vehicle, etc. can be charged according to the charging time. It can be obtained through the amount of charging power required by the target device and stored in the memory.

이와 같이, 미리 예측된 상기 시간 구간(410a 내지 410e)에서, 본 실시예에 따른 충전기는 대상물 배터리에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 기준 이하로 감소시키는 것을 제안한다.In this way, in the previously predicted time intervals 410a to 410e, the charger according to the present embodiment limits the charging power charged to the object battery, thereby reducing the change in charging power within the time interval below the predetermined standard. I suggest doing it.

도 4에 도시된 충전 곡선이 나타내는 시간에 따른 전력량은 각 충전 대상 장치가 시간에 따라 요구하는 충전 전략량을 나타내는 바, 배터리 수명 연장을 위해 충전 곡선을 스무딩할 때, 충전 대상 장치가 시간에 따라 요구하는 충전 전략량 이상의 충전 전력을 제공하는 것은 큰 의미를 가지지 못할 수 있다. 즉, 충전 곡선에 따른 충전량 이상의 전력 공급을 통해 스무딩을 수행하는 경우, 의도하는 배터리 수명 연장의 효과를 확보하지 못할 수 있다.The amount of power over time indicated by the charging curve shown in FIG. 4 represents the amount of charging strategy required by each charging target device over time. When smoothing the charging curve to extend battery life, the charging target device changes depending on time. Providing charging power beyond the required charging strategy may not have much meaning. In other words, if smoothing is performed by supplying power exceeding the charging amount according to the charging curve, the intended effect of extending battery life may not be achieved.

따라서, 본 실시예에서는 충전 시간에 따라 해당 전기차가 요구하는 충전 전력량 내에서, 상기 전기차에 충전되는 충전 전력을 제한하여 시간에 따른 충전 전력량의 변화 기울기를 스무딩하는 것이 바람직하다.Therefore, in this embodiment, it is desirable to limit the charging power charged to the electric vehicle within the amount of charging power required by the electric vehicle according to the charging time to smooth the slope of the change in the amount of charging power over time.

이때 스무딩의 기준이 되는 전력량 변화 기울기는, 상기 소정 속도 이상으로 충전 전력이 급변하는 시간 구간(410a 내지 410e)을 특정할 때 사용한 기울기와 동일할 수 있다. At this time, the slope of the electric power change, which is the basis for smoothing, may be the same as the slope used when specifying the time section 410a to 410e in which the charging power changes rapidly beyond the predetermined speed.

다만, 본 발명의 일 실시예에서는 상술한 바와 같이 소정 속도 이상으로 충전 전력이 급변하는 시간 구간(410a 내지 410e)은 후술할 프로세서/충전기/PCS의 성능/구조에 따라 제 1 기준(예를 들어, 초당 3 kW)으로 선택되되, 기 예측된 시간 구간(410a 내지 410e) 내에서의 스무딩의 기준은 단순하게 해당 시간 구간에서 전력 제어를 통해 수행되기 때문에, 이보다 더 높은 제 2 기준(예를 들어, 초당 1 kW)을 이용하여, 배터리 수명을 연장하는 방식으로 충전을 수행할 수도 있다. However, in one embodiment of the present invention, as described above, the time intervals 410a to 410e in which the charging power changes rapidly above a predetermined speed are determined by the first standard (e.g. , 3 kW per second), but since the standard for smoothing within the predicted time intervals 410a to 410e is simply performed through power control in the corresponding time interval, a second standard (e.g., higher than this) is selected. , 1 kW per second), charging can also be performed in a way that extends battery life.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고급 전기 충전 서비스를 제공하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.Figure 5 is a diagram for explaining the concept of providing an advanced electric charging service according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 전기차 충전 시스템(100)은 유선(또는 무선)으로 전력을 공급받는 전기차(120) 및 전기차(120)에 전력의 송신을 제어하는 충전기(110)를 포함할 수 있다. 충전기(110)는 전기차(120)의 배터리에 실제 충전되는 전력량과 충전에 따른 소모 전력량 각각을 표시하는 인터페이스(165)를 포함할 수 있다.The electric vehicle charging system 100 shown in FIG. 5 may include an electric vehicle 120 that receives power by wire (or wirelessly) and a charger 110 that controls transmission of power to the electric vehicle 120. The charger 110 may include an interface 165 that displays the amount of power actually charged to the battery of the electric vehicle 120 and the amount of power consumed due to charging, respectively.

본 발명의 일 실시예에서는, 도 4와 관련하여 상술한 실시예에 따른 배터리 수명 관리 시스템이, 도 5에 도시된 전기차(배터리) 충전 시스템(100)에서, 충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스 또는 일반 충전 서비스 (165a) 중 상기 고급 전기 충전 서비스를 선택하는 경우 활성화되는 것을 제안한다. 즉, 본 실시예에 따른 전기차 충전 시스템은 사용자가 고급 전기 충전 서비스를 선택할 수 있도록 하는 인터페이스(165a)를 제공하며, 사용자의 선택에 따라 고급 전기 충전 서비스를 제공할 수 있도록 구성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the battery life management system according to the embodiment described above with respect to FIG. 4 is configured to enable a charging service user to use an advanced electric charging service or It is proposed to be activated when the advanced electric charging service is selected among the general charging services 165a. That is, the electric vehicle charging system according to this embodiment provides an interface 165a that allows the user to select an advanced electric charging service, and can be configured to provide an advanced electric charging service according to the user's selection.

본 발명에서 '고급 전기'라 함은 마치 고급 휘발유처럼 차량의 성능, 수명 등을 연장하고, 사용자로 하여금 상대적으로 높은 비용을 치르더라도 높은 수준의 서비스 만족도를 제공하는 형태의 충전 서비스와 이 때의 충전 전력의 형태/방법/기술 등을 의미하는 전기를 의미한다. 이러한 고급전기는 도 5에서 예시한 배터리 수명 연장 충전 서비스, 고속 충전 서비스(165b)뿐만 아니라, 최적화 충전, 초고속 충전 등으로 전기 충전 서비스의 등급을 형성할 수도 있다.In the present invention, 'high-end electricity' refers to a type of charging service that extends the performance and lifespan of a vehicle, just like high-end gasoline, and provides a high level of service satisfaction even at a relatively high cost to the user. Electricity refers to the form/method/technology of charging power. Such advanced electricity may form a class of electric charging service such as optimized charging, ultra-fast charging, etc., as well as the battery life extension charging service and fast charging service 165b illustrated in FIG. 5.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 인터페이스(165)를 통해 충전량(165d)을 표시하는 것에 추가적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 수명 관리 시스템이 활성화되는 경우, 예상 수명 변화를 디스플레이(165c)하여, 사용자의 만족도를 증가시킬 수 있다. 이러한 예상 수명 변화는 일반 충전 시 충방전 사이클에 따라 예측되는 용량 대비, 고급 충전 서비스 이용 시 충방전 사이클에 따라 예측되는 용량의 증가를 나타낼 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, in addition to displaying the charge amount 165d through the interface 165, as shown in FIG. 5, when the battery life management system is activated, the expected life change is displayed 165c. Thus, user satisfaction can be increased. This change in expected lifespan may indicate an increase in capacity predicted according to charge and discharge cycles when using an advanced charging service, compared to the capacity predicted according to charge and discharge cycles during general charging.

도 5에서는 상술한 인터페이스(165)가 충전기(110)에 부착되어 제공되는 예를 도시하고 있으나, 이러한 인터페이스(165)는 충전 시스템(100)과 연동된 사용자 기기(예를 들어, 스마트폰, PC 등)을 통해 제공될 수도 있음은 물론이다.FIG. 5 shows an example in which the above-described interface 165 is attached to the charger 110, but this interface 165 is used for user devices (e.g., smartphones, PCs) linked to the charging system 100. Of course, it can also be provided through (e.g., etc.).

한편, 이하에서는 전기차 등 배터리 충전이 필요한 장치의 충전이 이루어지는 환경을 보다 구체적으로 살펴보고, ESS 를 통해 그리드(grid)의 공급 전력을 보조하는 개념을 설명한다.Meanwhile, in the following, we will look at the charging environment for devices that require battery charging, such as electric vehicles, in more detail, and explain the concept of assisting the power supply of the grid through ESS.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 그리드의 전력이 충전기에 제공되는 개념을 설명하기 위한 도면이다.Figures 6 and 7 are diagrams to explain the concept of providing grid power to a charger according to embodiments of the present invention.

전기차와 같이 충전 대상 배터리(630)를 포함하는 장치는 BMS (Battery Management System)을 포함하여 배터리의 전압/온도 등의 상태를 모니터링할 수 있다. 이와 같은 배터리/BMS (630)를 포함하는 충전 대상 장치에 공급되는 전력은 그리드(610)로부터 AC 형태로 공급되어, PCS 또는 이에 대응하는 전력 변환 유닛(620)에 의해 직류 전력으로 변환되어 공급될 수 있다.A device including a battery to be charged 630, such as an electric vehicle, may monitor the status of the battery, such as voltage/temperature, by including a BMS (Battery Management System). The power supplied to the charging device including the battery/BMS 630 is supplied in AC form from the grid 610, and is converted to DC power by the PCS or the corresponding power conversion unit 620 and supplied. You can.

도 4와 관련하여 상술한 실시예에서 특정 시간 단위에서 충전 대상 장치(630)에 공급되는 전력을 제한하여 스무딩하는 것은 PCS(620)에서 충전 대상 장치(630)에 공급되는 전력을 제한하여 수행될 수도(S650), PCS(620)와 별도로 도 5의 실시예의 충전기(110)의 프로세서(미도시)를 통해서 수행될 수도 있다.In the embodiment described above with reference to FIG. 4, smoothing by limiting the power supplied to the charging target device 630 in a specific time unit is performed by limiting the power supplied to the charging target device 630 from the PCS 620. Separately from the water supply (S650) and the PCS (620), this may be performed through a processor (not shown) of the charger 110 of the embodiment of FIG. 5.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 그리드의 전력은 충전 대상 장치(630)에만 제공되는 것이 아니라, 충전기가 설치된 장소의 주변 전력 부하(640)에도 공유될 수 있다. 이에 따라 충전 대상 장치(630)에 제공되는 전력에 일시적 중단이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 6 and 7, power from the grid is not only provided to the charging target device 630, but can also be shared with the surrounding power load 640 in the place where the charger is installed. Accordingly, problems such as a temporary interruption in the power provided to the charging target device 630 may occur.

반대로, 최근 전기차의 이용이 확대되면서 전기차(EV) 충전기가 다양한 공간에 배치된다. 그런데 전기차 충전기의 사용은 그리드의 전기 사용량을 증가시키며 해당 공간 내의 다른 전기 사용량에 영향을 줄 수 있다. 특히 전기 사용량이 폭증하는 경우, 전기차 충전기의 사용이 제한되는 문제가 있다.Conversely, as the use of electric vehicles has recently expanded, electric vehicle (EV) chargers are being placed in various spaces. However, the use of electric vehicle chargers increases electricity usage on the grid and can affect other electricity usage in the space. In particular, when electricity usage increases rapidly, there is a problem that the use of electric vehicle chargers is limited.

이에, 충전기가 배치된 공간에서 상술한 바와 같이 충전기에 제공되는 전력을 안정화하기 위해 ESS를 활용하는 것을 제안한다.Accordingly, it is proposed to utilize ESS to stabilize the power provided to the charger as described above in the space where the charger is placed.

일반적으로, ESS는 다양한 에너지 저장 수단에 에너지를 저장한 후, 필요시 그리드에 다시 저장된 전력을 공급할 수 있는 장치를 의미한다. 이러한 ESS 중 배터리를 에너지 저장 수단으로 활용하는 ESS를 특히 BESS (Battery Energy Storage System)으로 지칭하나, 이하의 설명에서 다른 특별한 언급이 없는 한 ESS는 BESS인 것을 가정한다.Generally, ESS refers to a device that stores energy in various energy storage means and then supplies the stored power back to the grid when necessary. Among these ESSs, the ESS that uses batteries as a means of energy storage is specifically referred to as BESS (Battery Energy Storage System), but in the following description, unless otherwise specified, it is assumed that the ESS is a BESS.

일반적으로, ESS는 배터리, BMS, PCS, 에너지 관리 시스템(EMS) 등으로 구성되어 있다. 배터리는 하나 이상의 셀(cell)이 있으며, 복수 개의 셀들은 하나의 모들(module)을 이루며, 복수 개의 모듈들은 하나의 랙(rack)을 형성할 수 있다. 이렇게 구성된 ESS는 전력망, 전기망, 전력 그리드(grid) 등과 연결되어 전력을 공급받을 수 있다.Generally, ESS consists of a battery, BMS, PCS, and energy management system (EMS). A battery has one or more cells, a plurality of cells can form one module, and a plurality of modules can form a rack. The ESS configured in this way can be connected to the power grid, electric grid, etc. to receive power.

전력품질을 저감시키는 원인은 다양하다. 몇가지 예를 들어, 전압 변동, 이상 전압, 전자 장애 및 정전이 문제의 원인이 될 수 있다.There are various causes that reduce power quality. Voltage fluctuations, voltage abnormalities, electronic failures, and power outages, to name a few, can cause problems.

전압 변동 문제를 해결하기 위해서는 전압 및 주파수 유지가 요구되며, 변압기 탭조정, SVG 채택 등이 대책을 세울 수 있다. 이상 전압 문제를 해결하기 위해서는 사고의 확대 방지가 요구되며, LA, SA SPD 채택, 절연 내량의 강화 등의 대책을 세울 수 있다. 전자 장애 문제를 해결하기 위해서는 전자 환경성 및 장애 발생의 방지가 요구되며, 전자파 허용레벨의 적정화, 전자차례 방안 도입 등의 대책을 세울 수 있다. 정전 문제를 해결하기 위해서는 기기의 신뢰도 증가, 시스템 이중화, 예비전원, 예비보전 등이 요구되며, 비상용 발전기 도입, UPS 설치, 수전 및 배전 장치의 이중화, 열화 진단, 자동 점검 등의 대책을 세울 수 있다.To solve the voltage fluctuation problem, maintaining voltage and frequency is required, and measures such as transformer tap adjustment and SVG adoption can be taken. In order to solve the problem of abnormal voltage, it is necessary to prevent the spread of accidents, and measures such as adoption of LA and SA SPD and strengthening of insulation resistance can be taken. In order to solve the problem of electronic failure, it is necessary to improve the electronic environment and prevent the occurrence of failures, and measures such as optimizing the electromagnetic wave tolerance level and introducing electronic turn system can be established. In order to solve the power outage problem, increased device reliability, system redundancy, spare power, and spare maintenance are required. Measures such as introduction of emergency generator, installation of UPS, duplication of power supply and distribution equipment, deterioration diagnosis, and automatic inspection can be taken. .

전력 품질을 하향시키는 더 심각한 원인으로는 고조파(harmonics) 방생 및 순시 전압 강하 (voltage dips or sags)가 있다. 고조파는 사인(sine) 곡선을 이루는 기본 주파수에 대하여 2배, 3배, 4배 등과 같이 정수 배에 해당하는 물리적 전기량이 불평형적으로 발생되는 파형을 의미하며, 순시 전압 강하는 정격 주파수(rated frequency) 보다 0.5 사이클에서 30 사이클 정도의 지속시간을 가지고 전압이 떨어지는 현상을 의미한다. More serious causes of poor power quality include harmonics and voltage dips or sags. Harmonics refer to waveforms in which a physical electric quantity corresponding to an integer multiple, such as two, three, or four times, is generated unbalanced with respect to the fundamental frequency forming a sine curve, and the instantaneous voltage drop is the rated frequency. ) refers to a phenomenon in which the voltage drops with a duration of about 0.5 to 30 cycles.

이러한 고조파 및 순시 전압 강하는 전력 품질에 크게 영향을 주며, 생산성 감소와 생산설비 수명 단축에 영향을 줄 수 있다.These harmonics and instantaneous voltage drops significantly affect power quality and can reduce productivity and shorten the lifespan of production equipment.

고조파 문제를 해결하기 위한 전압 및 주파수 유지, 장애 방비 등이 요구되며, 고조파 방생원인 억제, 고조파 필더(AF) 채택 등의 대책을 세울 수 있다.To solve harmonic problems, maintenance of voltage and frequency, prevention of disturbances, etc. are required, and measures such as suppression of sources of harmonic emission and adoption of harmonic filter (AF) can be established.

순시 전압 강하 문제를 해결하기 위해서는 무정전 전원공급, 시스템 이중화 등이 요구되며, UPS 설치, 자동 정지/재시동 제어, ESS 백업 확보 등의 대책을 세울 수 있다.To solve the problem of instantaneous voltage drop, uninterrupted power supply and system redundancy are required, and measures such as installing a UPS, automatic stop/restart control, and securing ESS backup can be taken.

본 실시예에서는 특히 ESS 백업을 확보하여 순시 전압 강하 문제를 해결하는 것을 제안한다.In this embodiment, it is proposed to specifically solve the instantaneous voltage drop problem by securing ESS backup.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 ESS를 활용하여 충전 곡선 구간 별 배터리 수명 증가를 위해 충전을 수행하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating the concept of performing charging to increase battery life for each charging curve section using ESS according to an embodiment of the present invention.

도 8의 810 및 820으로 도시된 바와 같이, 전기차 등의 충전 대상 장치의 충전 곡선은, 충전 대상 배터리의 SoC가 제 1 기준 이상(예를 들어, 80%의 SoC)으로 높아진 충전 시간 구간에서, 제 2 기준(예를 들어, 80 kW) 이하의 낮은 충전 전력으로 충전하는 저속 충전 구간을 포함할 수 있다. As shown at 810 and 820 in FIG. 8, the charging curve of the device to be charged, such as an electric vehicle, is in the charging time section when the SoC of the battery to be charged increases to the first standard or higher (e.g., SoC of 80%), It may include a low-speed charging section in which charging is performed with low charging power below the second standard (for example, 80 kW).

이러한 저속 충전 구간은, 배터리의 SoC가 상기 제 1 기준 이상으로 높아진 상태에서는 배터리의 안정성을 고려하여 의도적으로 낮은 속도로 전력을 제공하는 구간으로 볼 수 있다. 따라서, 이러한 저속 충전 구간에서 그리드의 전력 품질의 변화(830a, 830b, 혼동이 없는 한 '램핑(ramping)'으로 표현한다)는 순간적인 전력 충격을 만들어 차량 및/또는 배터리에 데미지를 가장 가능성이 높음을 의미한다.This low-speed charging section can be viewed as a section where power is intentionally provided at a low rate in consideration of battery stability when the SoC of the battery has increased above the first standard. Therefore, changes in the power quality of the grid in these low-speed charging sections (830a, 830b, expressed as 'ramping' unless there is confusion) create an instantaneous power shock and are most likely to cause damage to the vehicle and/or battery. It means high.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 ESS를 활용하여, 상술한 바와 같이 그리드로부터 제공되는 전력의 램핑 구간을 억제하도록 구성하는 것을 제안한다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, it is proposed to use ESS to suppress the ramping section of power provided from the grid as described above.

구체적으로, 충전 대상 장치 배터리의 SoC가 높은 구간에서, 그리드의 전력을 ESS가 FR(Frequency Regulation) 방식으로 보조하면서, 가능한 정확한 주파수의 정현파에 가까운 전기를 PCS에 공급하여, 차량 및/또는 차량 베터리에 가해질 수 있는 충격을 줄여주는 구성을 제안한다.Specifically, in the section where the SoC of the battery of the device to be charged is high, the ESS assists the power of the grid through FR (Frequency Regulation) and supplies electricity as close to a sine wave of the correct frequency as possible to the PCS, thereby supporting the vehicle and/or vehicle battery. We propose a configuration that reduces the impact that may be applied to the device.

한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 바와 같이 흔들리는 그리드의 출력을 빠르게 보조해 주어야 하기 때문에, 급격한 출력 변화에 의한 성능 변화가 적으며, 고속 충방전이 가능한 배터리를 사용하는 ESS를 사용하는 것을 제안한다. 이를 위해서는 수계 배터리를 사용한 ESS가 바람직하며, 그 중에서도 바나듐이온배터리(VIB) 기반의 ESS를 사용하는 것을 제안한다.Meanwhile, in a preferred embodiment of the present invention, since the output of the shaking grid must be quickly supported as described above, the performance change due to sudden changes in output is small, and an ESS using a battery capable of high-speed charging and discharging is used. I suggest doing this. For this purpose, ESS using water-based batteries is desirable, and among them, it is proposed to use ESS based on vanadium ion batteries (VIB).

도 8에 대한 설명에서 배터리의 수명과 관련하여서 저속 충전이 이루어지는 구간에서의 전력 램핑(830a, 830b)을 ESS를 통해 보조하는 것을 중심으로 설명하였으나, ESS를 활용하는 경우 고속 충전 영역에서도 그리드의 전력이 일시 중지됨에 따라 차량/배터리에 가해지는 충격을 감소시킬 수도 있다.In the explanation of FIG. 8, the explanation was focused on assisting power ramping (830a, 830b) in the section where low-speed charging is performed in relation to the life of the battery through the ESS. However, when using the ESS, the power of the grid is increased even in the high-speed charging area. This pause may reduce the impact on the vehicle/battery.

ESS의 배터리 타입ESS battery type

상술한 실시예들에 대한 설명에서 ESS에 사용하는 배터리는 특정 타입으로 한정하여 해석할 필요는 없다. 다만, ESS에 적용되는 배터리가 도 8과 관련하여 상술한 바와 같이 흔들리는 그리드의 전력을 빠르게 보조해 줄 수 있는 배터리를 사용하는 것이 바람직하며, 이를 위해 수계 배터리의 일종이며, 본 출원인에 의해 제안된 바나듐 이온 배터리(VIB) 기반의 ESS에 대해 설명한다.In the description of the above-described embodiments, there is no need to limit the interpretation of the battery used in the ESS to a specific type. However, it is desirable that the battery applied to the ESS use a battery that can quickly support the power of the shaking grid as described above with reference to FIG. 8, and for this purpose, it is a type of water-based battery, proposed by the present applicant. This explains ESS based on vanadium ion battery (VIB).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 ESS에 적용되는 배터리 타입에 대해 설명하기 위한 도면이다.Figure 9 is a diagram for explaining the battery type applied to the ESS according to an embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 ESS에 적용 가능한 배터리로는 다양한 형태가 존재하며, 예를 들어, 납산화물(lead-acid) 배터리, 납탄소(lead carbon) 배터리, NAS (Sodium Sulfur) 배터리, 리듐이온배터리(LIB), 흐름전지 등이 활용될 수 있다. 도 9의 (A)는 이러한 다양한 ESS용 배터리 중 현재 가장 대중적으로 주목받고 있는 LIB가 적용된 LIB ESS(210)가 적용된 시스템을 예시적으로 도시하고 있다.As mentioned above, there are various types of batteries applicable to ESS, for example, lead-acid battery, lead carbon battery, NAS (Sodium Sulfur) battery, and lithium ion battery (LIB). ), flow batteries, etc. can be used. Figure 9 (A) exemplarily shows a system to which the LIB ESS (210), which is currently receiving the most popular attention among these various ESS batteries, is applied.

LIB는 높은 에너지밀도와 출력밀도를 가지며, 기존의 납축전지보다 약 3배 더 가벼우며, 높은 전력밀도로 공간 차지 비율을 50~80% 감소가 가능한 점에서 주목받고 있다. 그리고, 한달에 충전량의 1~2% 방전하고 긴 사용수명의 유지가 가능하며, 10년 정도 사용 가능한 장점과 조건에 따라 5,000회의 배터리 사이클 가진다고 볼 수 있다. LIB has high energy density and power density, is about 3 times lighter than existing lead acid batteries, and is attracting attention because it can reduce space occupancy by 50-80% with high power density. In addition, it is possible to discharge 1-2% of the charge per month and maintain a long service life, and can be considered to have 5,000 battery cycles depending on the advantages and conditions of about 10 years of use.

다만, LIB의 경우, ESS로 운영 시 0.2~0.5C를 기본 조건으로 충방전을 수행하며, 높은 C-rate로 구동시에 열발생으로 인하여 연속 구동이 힘들며, 화재발생 위험성이 높은 단점을 가진다. However, in the case of LIB, when operating as an ESS, charging and discharging are performed under the basic condition of 0.2~0.5C, and when operating at a high C-rate, continuous operation is difficult due to heat generation, and it has the disadvantage of having a high risk of fire.

또한, 알카리성(alkaline) 및 납(lead) 배터리의 경우, 열발생으로 인한 배터리 용량저하(성능감소)를 피하기 위해 0.05C(= 20시간 방전)로 구동되는 것이 일반적이다.Additionally, in the case of alkaline and lead batteries, they are generally operated at 0.05C (= 20 hours of discharge) to avoid battery capacity degradation (performance reduction) due to heat generation.

이에 반해, 본 출원인에 의해 개발된 VIB는 바나듐 이온을 활물질로 하여 전기 화학적으로 에너지를 저장/방출하는 이차 전지를 말한다. 기존 바나듐 계열 배터리는 전기화학 반응에 참여하는 활물질(예를 들어, 바나듐 이온, H+ 양이온, 물, 황산 등)이 외부 동력으로 동작하는 펌프 등에 의하여 강제로 순환/이송/저장되며 전기에너지를 저장/방출하는 반면, VIB는 셀 및/또는 모듈 내의 활물질이 내부의 전기장, 삼투압, 농도차 등을 이용한 이온 변화 및 이동을 이루며, 해당 활물질은 해당 셀 및/또는 모듈 내에서 전기화학 반응을 통해 에너지를 저장/방출하는 역할을 수행한다. On the other hand, VIB developed by the present applicant refers to a secondary battery that stores/releases energy electrochemically using vanadium ions as an active material. In existing vanadium-based batteries, active materials that participate in electrochemical reactions (e.g., vanadium ions, H+ cations, water, sulfuric acid, etc.) are forcibly circulated/transferred/stored by a pump operated by external power, thereby storing/storing electrical energy. On the other hand, in VIB, the active material within the cell and/or module changes and moves ions using internal electric fields, osmotic pressure, concentration difference, etc., and the active material releases energy through an electrochemical reaction within the cell and/or module. It performs a storage/release role.

특히, VIB의 경우, 0.5 ~ 5C(MAX 10C)로 충방전이 가능하다. 또한, 수용성 전해액을 사용하여 구동되기 때문에 화재 위험으로부터 자유로우며, 넓은 SoC의 활용이 가능한 장점을 가진다.In particular, in the case of VIB, charging and discharging is possible at 0.5 to 5C (MAX 10C). In addition, since it is driven using an aqueous electrolyte, it is free from fire risk and has the advantage of being able to utilize a wide range of SoCs.

따라서, 도 9의 (B)에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 이러한 VIB를 이용한 VIB ESS(140)가 적용된 구성을 도시하고 있다. Accordingly, Figure 9(B) shows a configuration to which the VIB ESS 140 using such a VIB is applied according to an embodiment of the present invention.

예컨대, LIB의 경우, 고출력 시 발열 및 배터리 수명에 영향이 있으나 VIB의 경우 안정적인 고출력이 가능하다. 또한, LIB의 경우 1C 충전 1C 방전 등의 제한이 있으나 VIB는 고출력으로 입출력 유동 제어가 가능하며, 예를 들어 그리드(110)의 정전 발생 시, VIB ESS(140)는 그리드(110)와 충전기 모두 고출력으로 보조가 가능하므로 VIB ESS(140)의 활용은 매우 효율적인 ESS 충방전 관리를 수행할 수 있는 장점을 가진다.For example, in the case of LIB, heat generation and battery life are affected at high output, but in the case of VIB, stable high output is possible. In addition, LIB has limitations such as 1C charging and 1C discharging, but VIB is capable of controlling input and output flow with high output. For example, when a power outage occurs in the grid 110, the VIB ESS 140 controls both the grid 110 and the charger. Since assistance is possible with high output, the use of the VIB ESS (140) has the advantage of performing very efficient ESS charging and discharging management.

특히, VIB의 경우 과부하로 인한 화재위험이 없으므로, 이러한 VIB를 본 실시예의 ESS에 적용하는 경우 다양한 부대설비에서 본 발명의 시스템이 안전을 담보하면서 바람직하게 적용될 수 있다는 점에서 매우 효과적인 전력공급 시스템이라고 할 수 있을 것이다. 또한, VIB ESS(140)의 활용인 안전하고 효율적인 에너지 공급이 가능하기 때문에, 에너지 절약이나 에너지 환경, 탄소중립의 실현 등에서 매우 효과적이고 안전하면서도 친환 경적인 에너지 공급수단으로 활용될 수 있다.In particular, in the case of VIB, there is no risk of fire due to overload, so when this VIB is applied to the ESS of this embodiment, the system of the present invention is a very effective power supply system in that it can be preferably applied while ensuring safety in various auxiliary facilities. You can do it. In addition, since safe and efficient energy supply is possible through the use of VIB ESS (140), it can be used as a very effective, safe, and eco-friendly energy supply means for energy conservation, energy environment, and carbon neutrality.

추가적으로, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 VIB ESS(140)를 활용하는 경우, 상술한 바와 같이 VIB의 고속 충방전 성능을 활용하여 복수의 전력량계(211, 212, 220)를 통해 계측되는 전력량을 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 충전기로 유입되는 전력량을 계측하는 전력 계측기(212)의 측정값이 급격하게 감소하였을 때 이를 고속 방전으로 지원할 수 있으며, ESS외 부하단에서 계측하는 전력 계측기(220)의 측정값이 소정 기준 이하인 경우, VIB ESS(140)를 고속으로 충전할 수 있다.Additionally, when using the VIB ESS (140) as shown in (B) of FIG. 9, the high-speed charging and discharging performance of the VIB is utilized as described above to measure the energy measured through a plurality of power meters (211, 212, and 220). Electric power can be used more efficiently. For example, when the measured value of the power meter 212, which measures the amount of power flowing into the charger, decreases rapidly, this can be supported by high-speed discharge, and the measured value of the power meter 220, which measures the amount of power flowing into the charger, decreases significantly. If it is below a predetermined standard, the VIB ESS (140) can be charged at high speed.

한편, LIB의 경우, 상한 전압과 하한 전압이 존재하여 상대적으로 좁은 전압 범위(윈도우)를 사용한다. 구체적으로, LIB는 0 V 또는 가혹방전상태(상기 하한전압보다 낮은 상태)가 되면 덴드라이트(Dendlite)하는 물질이 생성되어 분리막 손상에 의한 단락(쇼트)이 발생하여 열폭주(Thermal Runaway) 발생할 수 있다. Meanwhile, in the case of LIB, there is an upper and lower limit voltage, so a relatively narrow voltage range (window) is used. Specifically, when LIB reaches 0 V or a severe discharge state (lower than the above lower limit voltage), dendrite material is generated, which may cause a short circuit due to damage to the separator, resulting in thermal runaway. there is.

이에 반해, VIB의 경우, 상한 전압은 존재하나, 하한 전압이 존재하지 않아 상대적으로 넓은 전압 범위(윈도우)를 사용 가능한 장점을 가진다. 즉, 0 V 또는 완방 상태가 되어도 특별한 문제가 발생하지 않아, 복수의 전력량계의 계측 상황에 따라 보다 유연하게 동작할 수 있다.On the other hand, in the case of VIB, there is an upper limit voltage but no lower limit voltage, so it has the advantage of being able to use a relatively wide voltage range (window). In other words, no special problems occur even if it is in a 0 V or full power state, and it can operate more flexibly depending on the measurement status of multiple watt-hour meters.

또한, LIB의 경우, 충방전 사이클 반복 시, 상 변화로 인한 비가역적 반응(표면석출현상, Solid Electrolyte Interphase, 크랙킹현상)이 존재하여, 일정 사이클 작동 시 용량 차이가 발생하는 문제를 가지나, VIB의 경우 가역 반응을 이용하여 처음 용량과 일정 사이클 작동 후 용량에 차이가 없는 장점을 가진다. In addition, in the case of LIB, when charging and discharging cycles are repeated, there is an irreversible reaction (surface precipitation phenomenon, solid electrolyte interphase, cracking phenomenon) due to phase change, so there is a problem of capacity difference occurring during certain cycle operation, but VIB's In this case, it has the advantage of using a reversible reaction so that there is no difference between the initial capacity and the capacity after a certain cycle of operation.

한편, 상술한 바와 같은 상한 전압/하한 전압과 연결하여 LIB의 경우, 실제(이론상) SoC 20% 이하에서 사용하는 것이 불가능하나, VIB의 경우 하한 전압이 존재하지 않아 실제(이론상) SoC 20% 이하에서 사용이 가능하다.Meanwhile, in the case of LIB, it is impossible to use it below 20% of the actual (theoretical) SoC by connecting it to the upper/lower limit voltage as described above, but in the case of VIB, there is no lower limit voltage, so the actual (theoretical) SoC is 20% or less. It can be used in

여기서, 실제(이론상) SoC라는 용어는 제조사에서 제공하는 SoC와 구분하기 위한 개념으로써, 제조사는 일반적으로 안전상의 이유로 실제 SoC 범위 중 안전상 문제 없는 범위를 0% - 100%로 표기하여 제공한다. 이에 반해, 실제(이론상) SoC는 배티러의 완전 충전을 100%, 완전 방전을 0%로 산정하는 SoC를 의미한다.Here, the term actual (theoretical) SoC is a concept to distinguish it from the SoC provided by the manufacturer. For safety reasons, the manufacturer generally provides the range without safety problems as 0% - 100% of the actual SoC range. In contrast, the actual (theoretical) SoC refers to an SoC that calculates the battery's full charge as 100% and full discharge as 0%.

이러한 LIB와 VIB의 주요 특징은 아래 [표 1]과 같이 요약할 수 있다.The main characteristics of these LIBs and VIBs can be summarized as in [Table 1] below.

LIBLIB VIBVIB 화재 위험성fire hazard 높음height 없음doesn't exist 충방전율Charge/discharge rate 0.2-0.5 C0.2-0.5C 0.5 - 5 C(Max 10 C)0.5 - 5 C (Max 10 C) 전압범위Voltage range 상한전압, 하한전압 존재Existence of upper and lower limit voltage 상한전압 존재, 하한전압은 XThere is an upper limit voltage, the lower limit voltage is 실제 SoC 20% 미만 동작Actual SoC operating below 20% 불가Impossible 가능possible 사이클 반복 시 특징Features when repeating cycle 상 변화로 비가역 반응Irreversible reaction due to phase change 가역적 반응reversible reaction

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 VIB ESS의 구조를 설명하기 위한 도면이다.Figure 10 is a diagram for explaining the structure of VIB ESS according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이 VIB ESS 역시 배터리, BMS, PCS, EMS 등의 구성을 포함하고 있다. As shown in Figure 10, VIB ESS also includes components such as battery, BMS, PCS, and EMS.

구체적으로 배터리는 가장 작은 셀 단위에서부터, 10-20개의 셀이 그룹화된 모듈을 구성하고, 복수의 모듈은 팩을 구성하며, 복수의 팩은 시스템 레벨을 구성할 수 있으며, 이러한 구조에 대응하여 BMS 역시 셀 BMS(미도시), 모듈 BMS(31; 레벨 1), 팩 BMS(32; 레벨 2), 시스템 BMS(33; 레벨 3)의 계층 구조를 가질 수 있다. Specifically, the battery consists of a module in which 10-20 cells are grouped starting from the smallest cell unit, multiple modules constitute a pack, and multiple packs may constitute a system level, and in response to this structure, the BMS It may also have a hierarchical structure of cell BMS (not shown), module BMS (31; level 1), pack BMS (32; level 2), and system BMS (33; level 3).

여기서, 각 레벨은 상술한 BMS뿐만 다른 제어 구성을 포함하는 동작 레벨을 의미한다. 예를 들어, 레벨 2에서는 상술한 팩 BMS(32)의 레벨 1 제어단과의 제어, 그리고 스위치 기어(34)에 대한 제어 동작을 규정하고, 래밸 3에서는 상술한 시스템 BMS(33)와 PMS(35) 사이의 제어 동작을 규정할 수 있다. 또한, 최종적인 레벨 4는 복수의 PMS(35)와 EMS(36) 사이의 제어 동작을 규정할 수 있다.Here, each level refers to an operation level including the above-described BMS as well as other control configurations. For example, level 2 defines control with the level 1 control stage of the pack BMS 32 and control operations for the switch gear 34, and level 3 specifies the system BMS 33 and PMS 35 described above. ) can be defined. Additionally, the final level 4 may define control operations between a plurality of PMSs 35 and EMSs 36.

여기서, 스위치 기어(34)는 배터리와 전력선(컨텍터, 프리차지, 퓨즈)을 제어할 수 있으며, Linear IC(37)는 팩 BMS(32)로부터 명령을 받아 스위치(38) 턴온을 수행할 수 있다. 이때, 스위치 턴온 = 저항에 의한 밸런싱 수행을 의미할 수 있으며, 여기서 저항은 보드에 구리선이 패턴으로 형성된 패턴저항일 수 있다.Here, the switch gear 34 can control the battery and power lines (contactor, precharge, fuse), and the Linear IC 37 can turn on the switch 38 by receiving a command from the pack BMS 32. there is. At this time, turning on the switch = may mean performing balancing by a resistor, and here the resistor may be a pattern resistor in which copper wires are formed in a pattern on the board.

도 9 및 도 10에서 설명한 실시예에서는 ESS에 적용되는 배터리의 타입을 LIB (도 9의 (A))와 대비하여, VIB (도 9의 (B) 및 도 10)로서 예시적으로 설명하였으나, ESS에 적용되는 배터리의 타입은 VIB로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 본 명세서에서 ESS는 VRB(Vanadium Redox Battery), PSB(polysulfide bromide battery), ZBB(zinc-bromine battery) 등을 활용할 수도 있다.In the embodiment described in FIGS. 9 and 10, the type of battery applied to the ESS is exemplarily described as VIB (FIGS. 9(B) and 10) in contrast to LIB (FIG. 9(A)). The type of battery applied to ESS does not need to be limited to VIB. For example, in this specification, the ESS may utilize a vanadium redox battery (VRB), a polysulfide bromide battery (PSB), or a zinc-bromine battery (ZBB).

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다.A detailed description of preferred embodiments of the invention disclosed above is provided to enable any person skilled in the art to make or practice the invention. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, a person skilled in the art may use each configuration described in the above-described embodiments by combining them with each other.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시예들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Therefore, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 수명 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 충전 방법은 전기차 충전 서비스뿐만 아니라 다양한 충전 대상 장치의 배터리 수명 증가를 위해 활용될 수 있다. The battery life management system and battery charging method using the same according to the embodiments of the present invention as described above can be used not only for electric vehicle charging services but also for increasing the battery life of various charging devices.

Claims (25)

배터리 수명 관리 시스템을 이용하여 충전을 수행하는 방법에 있어서,
충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 획득하고;
상기 요구되는 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간을 미리 예측하며; 그리고
미리 예측된 상기 시간 구간에서의 상기 배터리를 포함하는 장치에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키는 것을 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
In a method of performing charging using a battery life management system,
Obtain required charging curve information for each type of device including the battery to be charged;
Predict in advance a time section in which the change in charging power changes rapidly at a predetermined rate or more based on the required charging curve information; and
Battery life management system-based charging, which includes limiting the charging power charged to the device including the battery in the pre-estimated time section and reducing the change in charging power within the time section below the predetermined rate. method.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리를 포함하는 장치는 전기차를 포함하며,
상기 충전 곡선 정보는 상기 전기차의 제조사, 차량 종류 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량을 통해 획득되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 1,
Devices containing the battery include electric vehicles,
The charging curve information is obtained through the amount of charging power required by the electric vehicle according to charging time, based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle. A charging method based on a battery life management system.
제 2 항에 있어서,
상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키는 것은,
상기 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량 내에서, 상기 전기차에 충전되는 충전 전력을 제한하여 시간에 따른 충전 전력량의 변화 기울기를 스무딩(smoothing)하는 것을 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 2,
Reducing the change in charging power within the time interval below the predetermined speed,
A charging method based on a battery life management system, including smoothing the slope of change in the amount of charging power over time by limiting the charging power charged to the electric vehicle within the amount of charging power required by the electric vehicle according to the charging time. .
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 수명 관리 시스템은,
배터리 충전 서비스 제공 시스템에서, 충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스를 선택하는 경우 활성화되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 1,
The battery life management system is,
In a battery charging service provision system, a charging method based on a battery life management system that is activated when a charging service user selects an advanced electric charging service.
제 4 항에 있어서,
상기 고급 충전 서비스는 배터리 수명 연장형 충전 서비스 및 고속 충전 서비스를 포함하며,
상기 배터리 수명 관리 시스템은, 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서, 상기 배터리 수명 연장형 충전 서비스를 선택하는 경우 활성화되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 4,
The advanced charging service includes battery life extension charging service and fast charging service,
The battery life management system is activated when the battery life extension type charging service is selected in the battery charging service providing system.
제 4 항에 있어서,
상기 배터리 수명 관리 시스템이 활성화되는 경우, 예상 수명 변화를 디스플레이하는 것을 추가적으로 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 4,
A charging method based on a battery life management system, further comprising displaying an expected life change when the battery life management system is activated.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 수명 관리 시스템은 ESS(Energy Storage System)를 추가적으로 포함하며,
상기 ESS는 그리드(grid)의 순시 전압 강하를 억제하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법
According to claim 1,
The battery life management system additionally includes an ESS (Energy Storage System),
The ESS is a battery life management system-based charging method configured to suppress the instantaneous voltage drop of the grid.
제 7 항에 있어서,
상기 충전 곡선은,
상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 이상으로 높아진 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이하의 낮은 충전 전력으로 충전하는 저속 충전 구간을 포함하며,
상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력의 램핑(ramping) 구간을 억제하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 7,
The charging curve is,
In a charging time section in which the State of Charge (SoC) of the battery to be charged increases above the first standard, a low-speed charging section is charged at a low charging power below the second standard,
A charging method based on a battery life management system, wherein the ESS is configured to suppress a ramping section of power provided from the grid.
제 7 항에 있어서,
상기 충전 곡선은,
상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 미만으로 낮은 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이상의 높은 충전 전력으로 충전하는 고속 충전 구간을 포함하며,
상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력이 일시적으로 중단되는 구간에서 보조 전력을 제공하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 7,
The charging curve is,
In a charging time section in which the State of Charge (SoC) of the battery to be charged is lower than the first standard, a fast charging section is charged with a high charging power higher than the second standard,
The ESS is configured to provide auxiliary power in a section where power provided from the grid is temporarily interrupted.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 ESS는 소정 기준 이상의 순간 충전 속도를 지원하는 ESS인, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 8 or 9,
The ESS is an ESS that supports an instantaneous charging speed higher than a predetermined standard. A charging method based on a battery life management system.
제 10 항에 있어서,
상기 ESS는 VIB (Vanadium Ion Battery) 기반 ESS인, 배터리 수명 관리 시스템 기반 충전 방법.
According to claim 10,
The ESS is a VIB (Vanadium Ion Battery)-based ESS, and a battery life management system-based charging method.
배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 충전 서비스 타입별로 충전을 수행하는 방법에 있어서,
충전 서비스 사용자가 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 일반 충전 서비스를 선택하는 경우, 충전 대상 배터리를 포함하는 장치에서 요구하는 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량을 상기 장치에 제공하며; 그리고
상기 사용자가 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 고급 충전 서비스를 선택하는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하여 상기 장치에 제공하는 것을 포함하는, 충전 서비스 타입별 충전 방법.
In a method of performing charging by charging service type in a battery charging service provision system,
When a charging service user selects a general charging service in the battery charging service providing system, the charging power amount according to the charging curve information required by the device including the battery to be charged is provided to the device; and
When the user selects an advanced charging service in the battery charging service providing system, the amount of charging power is limited and provided to the device in a time section when the change in charging power amount according to the charging curve information rapidly changes at a predetermined speed or more. Charging methods for each type of charging service.
제 12 항에 있어서,
상기 고급 충전 서비스는 배터리 수명 연장형 충전 서비스 및 고속 충전 서비스를 포함하며,
상기 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하는 것은, 상기 사용자가 상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템에서 상기 배터리 수명 연장형 충전 서비스를 선택하는 경우 수행되는, 충전 서비스 타입별 충전 방법.
According to claim 12,
The advanced charging service includes battery life extension charging service and fast charging service,
Limiting the amount of charging power in the time section is performed when the user selects the battery life extension charging service in the battery charging service providing system.
충전 대상 배터리를 포함하는 장치의 유형별 요구되는 충전 곡선 정보를 저장하는 메모리;
상기 메모리에 저장된 상기 충전 곡선 정보 상 충전 전력의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간을 미리 예측하도록 구성되는 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 미리 예측된 상기 시간 구간에서의, 상기 배터리를 포함하는 장치에 충전되는 충전 전력을 제한하여, 상기 시간 구간 내에서 충전 전력의 변화를 상기 소정 속도 이하로 감소시키도록 충전을 수행하는 충전기를 포함하는, 배터리 수명 관리 시스템.
A memory that stores required charging curve information for each type of device containing the battery to be charged;
a processor configured to predict in advance a time section in which a change in charging power changes rapidly at a predetermined rate or higher based on the charging curve information stored in the memory; and
Limiting the charging power charged to the device including the battery in the time interval predicted in advance by the processor, and performing charging to reduce the change in charging power within the time interval below the predetermined rate. A battery life management system, including a charger.
제 14 항에 있어서,
상기 배터리를 포함하는 장치는 전기차를 포함하며,
상기 메모리는, 상기 전기차의 제조사, 차량 종류 또는 차량 모델 중 하나 이상을 기준으로, 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량을 나타내도록 상기 충전 곡선 정보를 저장하는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 14,
Devices containing the battery include electric vehicles,
The memory stores the charging curve information to indicate the amount of charging power required by the electric vehicle according to charging time, based on one or more of the manufacturer, vehicle type, or vehicle model of the electric vehicle.
제 14 항에 있어서,
상기 충전기는, 상기 충전 시간에 따라 상기 전기차가 요구하는 충전 전력량 내에서, 상기 프로세서의 신호에 기반하여 상기 전기차에 충전되는 충전 전력을 제한하여 시간에 따른 충전 전력량의 변화 기울기를 스무딩(smoothing)하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 14,
The charger limits the charging power charged to the electric vehicle based on a signal from the processor within the amount of charging power required by the electric vehicle according to the charging time to smooth the slope of the change in the amount of charging power over time. Consisting of a battery life management system.
제 14 항에 있어서,
상기 배터리 수명 관리 시스템은, 배터리 충전 서비스 제공 시스템에 포함되어 구성되며,
상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템은, 충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스 또는 일반 충전 서비스 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성되는 인터페이스를 포함하며,
상기 배터리 수명 관리 시스템은 상기 인터페이스를 통해 상기 고급 전기 충전 서비스가 선택되는 경우 활성화되도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 14,
The battery life management system is included and configured in a battery charging service provision system,
The battery charging service providing system includes an interface configured to allow a charging service user to select either an advanced electric charging service or a general charging service,
The battery life management system is configured to be activated when the advanced electric charging service is selected through the interface.
제 17 항에 있어서,
상기 배터리 충전 서비스 제공 시스템의 상기 인터페이스는,
상기 배터리 수명 관리 시스템이 활성화되는 경우, 예상 수명 변화를 디스플레이하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 17,
The interface of the battery charging service providing system is,
A battery life management system, wherein the battery life management system is configured to display expected life changes when the battery life management system is activated.
제 14 항에 있어서,
상기 배터리 수명 관리 시스템은 ESS(Energy Storage System)를 추가적으로 포함하며,
상기 ESS는 그리드(grid)의 순시 전압 강하를 억제하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템
According to claim 14,
The battery life management system additionally includes an ESS (Energy Storage System),
The ESS is a battery life management system configured to suppress the instantaneous voltage drop of the grid.
제 19 항에 있어서,
상기 충전 곡선은,
상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 이상으로 높아진 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이하의 낮은 충전 전력으로 충전하는 저속 충전 구간을 포함하며,
상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력을 FR (Frequency Regulation) 방식으로 보조하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 19,
The charging curve is,
In a charging time section in which the State of Charge (SoC) of the battery to be charged increases above the first standard, a low-speed charging section is charged at a low charging power below the second standard,
The ESS is a battery life management system configured to assist power provided from the grid in a FR (Frequency Regulation) method.
제 19 항에 있어서,
상기 충전 곡선은,
상기 충전 대상 배터리의 SoC (State of Charge)가 제 1 기준 미만으로 낮은 충전 시간 구간에서, 제 2 기준 이상의 높은 충전 전력으로 충전하는 고속 충전 구간을 포함하며,
상기 ESS는 상기 그리드로부터 제공되는 전력이 일시적으로 중단되는 구간에서 보조 전력을 제공하도록 구성되는, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 19,
The charging curve is,
In a charging time section in which the State of Charge (SoC) of the battery to be charged is lower than the first standard, a fast charging section is charged with a high charging power higher than the second standard,
The ESS is configured to provide auxiliary power in a section where power provided from the grid is temporarily interrupted.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 ESS는 소정 기준 이상의 순간 충전 속도를 지원하는 ESS인, 배터리 수명 관리 시스템.
The method of claim 20 or 21,
The ESS is a battery life management system that supports an instantaneous charging speed above a predetermined standard.
제 22 항에 있어서,
상기 ESS는 VIB (Vanadium Ion Battery) 기반 ESS인, 배터리 수명 관리 시스템.
According to claim 22,
The ESS is a battery life management system that is a VIB (Vanadium Ion Battery)-based ESS.
충전 서비스 타입별로 충전을 수행하는 배터리 충전 서비스 제공 시스템에 있어서,
충전 서비스 사용자가 고급 전기 충전 서비스 및 일반 충전 서비스를 포함하는 복수의 타입의 충전 서비스 중 어느 하나 이상을 선택할 수 있도록 구성되는 인터페이스;
충전 대상 배터리를 포함하는 장치에서 요구하는 충전 곡선 정보를 저장하는 메모리;
상기 인터페이스를 통해 상기 일반 충전 서비스가 선택되는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량을 상기 장치에 제공하며, 상기 인터페이스를 통해 상기 고급 충전 서비스가 선택되는 경우, 상기 충전 곡선 정보에 따른 충전 전력량의 변화가 소정 속도 이상으로 급변하는 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하여 상기 장치에 제공하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 배터리 충전 서비스 제공 시스템.
In a battery charging service provision system that performs charging by charging service type,
an interface configured to allow a charging service user to select any one or more of a plurality of types of charging services including an advanced electric charging service and a general charging service;
a memory that stores charging curve information required by a device containing a battery to be charged;
When the general charging service is selected through the interface, the amount of charging power according to the charging curve information is provided to the device, and when the advanced charging service is selected through the interface, the amount of charging power according to the charging curve information is provided to the device. A battery charging service providing system comprising a processor configured to limit the amount of charging power and provide it to the device in a time section in which the change rapidly changes at a predetermined rate or more.
제 24 항에 있어서,
상기 고급 충전 서비스는 배터리 수명 연장형 충전 서비스 및 고속 충전 서비스를 포함하며,
상기 프로세서는, 상기 인터페이스를 통해 상기 배터리 수명 연장형 충전 서비스가 선택되는 경우, 상기 시간 구간에서 충전 전력량을 제한하도록 구성되는, 배터리 충전 서비스 제공 시스템.
According to claim 24,
The advanced charging service includes battery life extension charging service and fast charging service,
The processor is configured to limit the amount of charging power in the time period when the battery life extension charging service is selected through the interface.
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