WO2018190512A1 - 에너지 저장 장치의 과방전 방지 및 재기동 장치 및 방법 - Google Patents

에너지 저장 장치의 과방전 방지 및 재기동 장치 및 방법 Download PDF

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김도균
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for waking up a MCU operating in a slim mode.
  • a battery stores DC power and simply outputs it
  • an energy storage system converts and stores alternating current into direct current, and converts the stored direct current into alternating current.
  • it has a configuration that can control the supply and output of electricity through the PCS itself.
  • the energy storage system may be referred to as a system that integrates and manages power by integrating various products such as PCS, PMS, and batteries into one.
  • the PCS of the energy storage system may perform a charging function of converting alternating current into direct current when the power is stored from the constant power source to the battery and converting and discharging the direct current power output from the battery into alternating current.
  • the PSC is driven by the constant power when the constant power is connected, and is driven by the battery power when the power is turned off.
  • the PMS of the energy storage system may perform a function of integrating and managing one or more energy storage systems.
  • the battery of the energy storage system is further configured to include a battery management system, when the remaining capacity of the battery is less than a predetermined value to stop the discharge of the battery, the battery management system operates in the sleep mode.
  • the present invention proposes an apparatus and method for activating a battery management system operating in a sleep mode by using a PCS driven when the constant power is connected to the energy storage system.
  • the present invention provides an apparatus and method for activating a battery management system operating in a sleep mode.
  • the present invention provides an apparatus and method for activating a sleep management battery management system using a PCS that is turned on when a constant power source is connected.
  • the energy author system includes an external power input unit to which external power is constantly input, a battery in which power is stored, and a power control device to adjust the power of the battery and the external power.
  • the battery includes a battery module consisting of one or more battery cells, a battery management system, a main switch disposed in a power path between the battery module and the battery management system and a path between the battery module and the power regulator, a wake from the power regulator.
  • a wake-up relay configured to receive an up-on signal and transmit a wake-up signal to a battery management system, wherein the battery management system turns off the main switch when the remaining capacity of the battery module becomes less than a predetermined capacity.
  • Connect the battery module and battery management system Stage by, enters into the sleep mode, the power controller device when the above-mentioned battery modules are charged, at all times from an external power source, when the discharge state may be entered to the driving power from the battery module.
  • the power control device comprising a control unit for determining whether the external power supply is connected to the usual external power input unit and controls the wake-up relay, when the control unit determines that the external power supply is always connected,
  • the power control device supplies an external external power to the battery module to charge the battery module, and when the controller determines that the external power is not always connected, the power control device discharges the power of the battery module to the outside.
  • control unit the normal external power and the battery power supplied to the power regulator is cut off all the time, the external power is always supplied to the wake-up relay ON signal only when the power regulator is turned on It can be generated and input to the wake up relay.
  • the wake-up relay one end is connected to the control unit of the power control device, when the input of the wake-up relay on signal from the control unit of the power control device, the relay is turned on, the power of the battery module always sleeps
  • a battery management system operating in the sleep mode may be activated by being connected to the battery management system operating in the sleep mode.
  • the main switch can be turned on and the wake up relay can be turned off.
  • the overdischarge prevention and restart method of the energy storage system according to an embodiment of the present invention, the battery module remaining capacity measuring step of measuring the remaining capacity of the battery module constituting the energy storage system in the battery management system, the measured battery module remaining When the capacity is less than the predetermined capacity, the over-discharge prevention step of the energy storage system to block the discharge of the battery module and the battery management system to enter the sleep mode, the energy storage in the power control device while the battery management system is in the sleep mode
  • An energy storage system that restarts an energy storage system by activating a battery management system when the external power is normal as a result of determining whether there is an abnormal external power abnormality at all times or as a result of determining whether an external power abnormality is normal.It may be configured to include a restart step.
  • the sleep mode of the battery management system is continuously maintained, and activating the battery management system when the external power supply is normal is the power.
  • Generating a wake-up relay on signal to generate a wake-up relay on signal in the control unit of the controller Wake-up signal input step of inputting the generated wake-up relay on signal to the wake-up relay, Input of the wake-up relay on signal And a wake-up relay on step in which the received wake-up relay is turned on.
  • the wake-up relay is turned on, the power of the battery module is always input to the battery management system operating in the sleep mode and is operated in the sleep mode. Battery management system can be activated .
  • the battery management system when the battery management system operating in the sleep mode is activated, the battery management system may further include turning on the main switch and turning off the wake-up relay.
  • the present invention can automatically wake up the BMS of the battery in the sleep mode when the external power is constantly input to the energy storage system.
  • FIG. 1 is a block diagram of an over-discharge prevention and restart device of the energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is an illustration of an actual circuit diagram of an over-discharge prevention and restart device of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for preventing overdischarging and restarting of an energy storage system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of the over-discharge prevention and restart device of the energy storage system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an actual circuit diagram of the over-discharge prevention and restart device of the energy storage system according to an embodiment of the present invention It is an example.
  • the external power input unit to which the external power supply 30 is always input, the battery 10 is stored power, the external power supply 30 and the power supply of the battery 10 It includes a power control device 20 for adjusting, wherein the battery 10, the battery module 11, the battery management system 12, the battery module 11 and the battery management consisting of one or more battery cells
  • the main switch 40 disposed in the power path between the system 12 and the path between the battery module 11 and the power regulator 20 receives a wake up signal from the power regulator to wake up the battery management system.
  • a wake up relay 13 for transmitting an up signal, wherein the battery management system 12 is configured to turn off the main switch 40 when the remaining capacity of the battery module becomes less than or equal to a predetermined capacity.
  • the device When the battery module 11 is disconnected from the battery management system 12, the device enters a sleep mode, and the power regulator 20 is always powered by the external power source 30 when the battery module 11 is in a charged state. In the discharge state, the driving power can be input from the battery module 11.
  • the battery management system 12 may turn off the main switch 40 when the remaining capacity of the battery module 11 is less than or equal to a predetermined capacity, thereby causing the battery module 11 and the battery management system 12 to be turned off. You can enter sleep mode by blocking the connection.
  • the power control device 20 may receive driving power from an external power source at all times when the battery module is in a charged state and from the battery module in a discharge state.
  • the power control device 20 may be configured to include a control unit for determining whether the external external power supply 30 is connected to the external external power input unit of the energy storage system and controlling the wake-up relay 13. Can be.
  • whether to supply power to the normally external power source 30 is determined by inputting a predetermined voltage, current, or the like to the input unit of the power control device at an output terminal of the normally external power source. If it is determined that 30) is connected and a predetermined voltage, current, or the like is not input to the input portion of the power control device at the output terminal of the external external power supply 30, the external external power supply 30 is not connected. You can judge.
  • the power control device 20 is driven by the power of the external power supply 30 at all times, the voltage, current of the external power supply 30 And converts any one or more of a frequency, a phase, and charges the battery module 11, and when it is determined by the controller that the external power source 30 is not connected at all times, the power regulator 20 may control the battery module.
  • the electronic device may be driven by a power source of 11 to convert and discharge any one or more of the voltage, current, frequency, and phase of the battery module 11 to drive the electronic device.
  • the situation in which the external external power 30 is not always connected and the abnormal external power supply 30 is abnormal may be a case where there is no external external power input to the external external power input unit of the energy storage system.
  • the power control device 20 is driven by the external power supply 30 at all times, and the battery module 11 when the external power supply 30 is disconnected at all times. Can be driven by a power supply.
  • the power control device 20 is not connected to the external power supply 30, and the capacity of the battery module 11 is less than or equal to a predetermined capacity and is turned off in a state where the discharge of the battery module 11 is blocked. Can be.
  • the control unit of the power control device 20 the power supply to the power control device 20, all the external power supply 30 and the battery module 11 is cut off all the time external power supply 30 Only at this moment of re-supply, a wakeup relay on signal for turning on the wakeup relay 13 may be generated and input to the wakeup relay 13.
  • the controller of the power regulation apparatus may generate the wake-up relay on signal only when the power regulation apparatus 20 is turned off and then turned back on by the resupply of the external power source 30 at all times.
  • the wake-up relay 13 when the input terminal of the wake-up relay is connected to the control unit of the power regulator 20, and receives a wake-up relay on signal from the control unit of the power regulator 20, the relay,
  • the battery module 11 When the battery module 11 is turned on, the power of the battery module 11 is input to the battery management system 12 operating in the sleep mode, thereby activating the battery management system operating in the sleep mode.
  • the main switch 40 may be turned on and the wake-up relay 13 may be turned off.
  • the battery management system 12 turns on the main switch 40 and turns off the wake-up relay 13 when the remaining capacity of the battery module 11 becomes less than or equal to a predetermined value. This is to allow 12 to operate in the sleep mode again.
  • the battery management system 12 continues to operate in the sleep mode because the remaining capacity of the battery module 11 becomes less than or equal to a predetermined capacity.
  • 11 may continue to activate the battery management system, so that even when the remaining capacity of the battery module 11 is less than or equal to a predetermined value, continuous discharge may occur and damage to the battery module 11 may occur.
  • the wake up relay 13 should be turned off.
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for preventing overdischarge and restarting of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
  • the method for preventing overdischarging and restarting an energy storage system includes a battery remaining capacity measuring step (S100) of measuring a remaining capacity of a battery constituting an energy storage system in a battery management system. If the measured battery remaining capacity is less than or equal to a predetermined capacity, the over discharge prevention step (S200) of the energy storage system in which the discharge of the battery is blocked and the battery management system operates in the sleep mode, while the battery management system operates in the sleep mode.
  • the external power supply is normal as a result of determining whether there is an abnormal external power supply abnormality (S300), and whether or not the external power supply is normally connected to the energy storage system in the power control device determines whether there is a regular external power failure.
  • Energy saving to activate and restart the energy storage system It may be configured to include a chapter system restart step (S400).
  • the battery remaining capacity measuring step (S100) may measure the remaining capacity of the battery in the battery management system, but is not limited thereto, and may be calculated by the battery management system based on a formula, or separately. It may also be measured or calculated at the external device of the.
  • the over-discharge prevention step (S200) of the energy storage system measures the remaining capacity of the battery, and when the remaining capacity of the battery is less than the predetermined capacity to stop the discharge of the battery, the battery continues to discharge even below the predetermined capacity This can prevent the battery from being damaged.
  • the battery management system is operating in the sleep mode, the external power supply is always abnormal in the energy storage system, the power supply from the battery module of the energy storage system to the external electronic device, the capacity of the battery module has a predetermined capacity Since the discharge of the battery module is blocked as follows, the energy storage system may not be connected to an external power source at all times.
  • the controller of the energy storage system may maintain the sleep mode of the battery management system.
  • the controller of the energy storage system determines that there is no abnormality in the external power source at all times, the controller of the energy storage system generates a wake-up relay on signal for generating a wake-up relay on signal from the controller of the power regulator, and the generated wake-up relay on The wake-up relay may be turned on by sequentially performing a wake-up signal input step of inputting a signal to the wake-up relay and a wake-up relay on step of turning on the wake-up relay that receives the wake-up relay on signal.
  • the wake-up relay when the wake-up relay is turned on, the power of the battery module is input to the battery management system operating in the sleep mode, and the battery management system operating in the sleep mode may be activated.
  • the battery management system when the battery management system operating in the sleep mode is activated, the battery management system may further perform the step of turning on the main switch and turning off the wake-up relay.
  • the battery management system turns on the main switch and turns off the wake-up relay to allow the battery management system to operate in the sleep mode again when the remaining capacity of the battery becomes less than a predetermined value. to be.
  • the battery management system may operate in the sleep mode because the remaining capacity of the battery becomes lower than or equal to a predetermined capacity, and the external external power continues to activate the battery management system. Even when the remaining capacity becomes less than or equal to a predetermined value, continuous discharge may occur and damage to the battery may occur.
  • the wake-up relay should be turned off.

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동을 위한 장치는, 상시 외부 전원, 전력이 저장되는 배터리, 상기 상시 외부 전원의 전원 및 상기 배터리의 전원을 변환하는 전력 조절 장치, 상기 상시 외부 전원과 배터리의 연결을 제어하는 메인 스위치를 포함하여 구성되며, 상기 배터리는, 상기 배터리의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 상기 메인 스위치를 오프하여, 배터리의 방전을 차단하고, 슬립 모드로 동작하는 배터리 관리 시스템 및 일단이 상기 상시 외부 전원과 연결되어 상기 슬립 모드로 동작하는 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 웨이크 업 릴레이를 더 포함하여 구성될 수 있다.

Description

에너지 저장 장치의 과방전 방지 및 재기동 장치 및 방법
본 발명의 슬림 모드로 동작중인 MCU를 웨이크-업 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근들어 생산된 전력을 저장하여 이를 필요할 때, 사용하는 에너지 저장 시스템(ESS)에 대한 관심이 늘어나고 있다.
먼저, 배터리와 에너지 저장 시스템의 차이점을 살펴보면, 배터리는 직류 전원을 저장하고, 이를 단순히 출력하는 구성인데 비해, 에너지 저장 시스템은, 교류를 직류로 변환하여 저장하고, 저장된 직류를 교류로 변환하여 출력하며, PCS를 통해 전기의 공급 및 출력을 자체적으로 제어 가능한 구성을 가지는 점에서 차이가 존재한다.
즉, 에너지 저장 시스템은 PCS, PMS, 배터리 등의 다양한 제품을 하나로 연동하여 전력을 통합적으로 관리 및 제어하는 시스템이라고 할 수 있다.
한편 에너지 저장 시스템의 PCS는, 상시 전원에서 배터리로 전원이 저장될 때 교류를 직류로 변환하는 충전 기능과, 배터리에서 출력되는 직류 전원을 교류로 변환하여 방전하는 기능을 수행할 수 있다.
이와 같은, PSC는 상시 전원이 연결되어 있을 경우에는 상시 전원으로 구동되며, 상시 전원이 끊어지는 정전 상태가 되면 배터리 전력을 이용하여 구동된다.
한편, 에너지 저장 시스템의 PMS는, 하나 이상의 에너지 저장 시스템을 통합하여 관리하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 에너지 저장 시스템의 배터리는 배터리 관리 시스템을 더 포함하여 구성되며, 배터리의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우에는 배터리의 방전을 차단하고, 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 동작하게 된다.
이와 같이 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 동작하면, 배터리에 외부 전원이 연결되어도 충전이 진행되지 않고, 배터리에서 외부로 방전도 이루어 지지 않아, 정상적인 배터리의 기능을 수행 할 수 없게 된다.
이러한, 슬림 모드로 동작하는 배터리 관리 시스템을 활성화 시키기 위해서는 사용자가 직접 스위치를 온 시켜주어야 하는 문제점이 존재하였다.
따라서, 본 발명에서는 에너지 저장 시스템에 상시 전원이 연결되는 경우, 상시 전원이 연결되면 구동되는 PCS를 이용하여 슬립 모드로 동작하는 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 슬립 모드로 동작하는 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 장치 및 방법을 제공한다.
보다 구체적으로는, 상시 전원이 연결될 때, 온 되는 PCS를 이용하여 슬립 모드의 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저자 시스템은, 상시 외부 전원이 입력되는 외부 전원 입력부, 전력이 저장되는 배터리, 상기 상시 외부 전원 및 상기 배터리의 전원을 조절하는 전력 조절 장치를 포함하여 구성되며, 상기 배터리는, 하나 이상의 배터리 셀들로 구성된 배터리 모듈, 배터리 관리 시스템, 상기 배터리 모듈과 상기 배터리 관리 시스템 사이의 전원 경로 및 상기 배터리 모듈과 전력 조절 장치 사이의 경로에 배치되는 메인 스위치, 전력 조절 장치로부터 웨이크 업 온 신호를 수신하여 배터리 관리 시스템에 웨이크 업 신호를 전송하는 웨이크 업 릴레이를 포함하여 구성되고, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 모듈의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 상기 메인 스위치를 오프하여 배터리 모듈과 배터리 관리 시스템의 연결을 차단함으로써, 슬립 모드로 진입하며, 상기 전력 조절 장치는 상기 배터리 모듈이 충전상태일 때는, 상시 외부 전원으로부터, 방전 상태일때는 배터리 모듈로부터 구동 전원을 입력 받을 수 있다.
한편, 상기 전력 조절 장치는, 상기 상시 외부 전원 입력부에 상시 외부 전원의 연결 여부를 판단 및 상기 웨이크 업 릴레이를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 제어부에서 상시 외부 전원연결 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치는, 상시 외부 전원을 배터리 모듈에 공급하여 배터리 모듈을 충전시키고, 상기 제어부에서 상시 외부 전원이 연결되지 않는 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치는, 상기 배터리 모듈의 전원을 외부로 방전 시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 전력 조절 장치에 공급되는 상기 상시 외부 전원과 배터리 전원이 모두 차단 되어 오프 상태이였다가 상시 상시 외부 전원이 공급되어 전력 조절 장치가 온 되는 순간에만 상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하여 상기 웨이크 업 릴레이에 입력할 수 있다.
한편, 상기 웨이크 업 릴레이는, 일단이 상기 전력 조절 장치의 제어부에 연결되어, 상기 전력 조절 장치의 제어부로부터 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받으면, 릴레이가 온 되어, 상기 상시 배터리 모듈의 전원이 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템으로 입력되도록 연결시켜, 상기 슬립 모드로 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템을 활성화 시킬 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리 시스템은, 활성화 된 이후, 상기 메인 스위치는 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이는 오프 시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 방법은, 배터리 관리 시스템에서 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 모듈의 잔존 용량을 측정하는 배터리 모듈 잔존 용량 측정 단계, 상기 측정된 배터리 모듈 잔존 용량이 소정의 용량 이하인 경우, 배터리 모듈의 방전을 차단하고 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 전환하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 단계, 상기 배터리 관리 시스템이 슬립 모드에 있는 동안 전력 조절 장치에서 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 이상 유무를 판단하는 상시 외부 전원 이상 유무 판단 단계, 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 이상 유무 판단 결과 외부 전원이 정상인 경우 배터리 관리 시스템을 활성화 시켜 에너지 저장 시스템을 재기동 시키는 에너지 저장 시스템 재기동 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 에너지 저장 시스템 재기동 단계에서, 상시 외부 전원이 이상이 있는 것으로 판단되는 경우, 배터리 관리 시스템의 슬립 모드를 계속 유지하고, 상기 상시 외부 전원이 정상인 경우 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 것은, 상기 전력 조절 장치의 제어부에서 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하는 웨이크 업 릴레이 온 신호 생성 단계, 상기 생성된 웨이크 업 릴레이 온 신호를 웨이크 업 릴레이에 입력하는 웨이크 업 신호 입력 단계, 상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받은 웨이크 업 릴레이가 온 되는 웨이크 업 릴레이 온 단계를 포함하여 구성되며, 상기 웨이크 업 릴레이가 온 되면, 상시 배터리 모듈의 전원이 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템에 입력되어, 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 될 수 있다.
한편, 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 된 경우, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 메인 스위치를 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이를 오프 시키는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 에너지 저장 시스템에 상시 외부 전원이 입력되면, 슬립 모드인 배터리의 BMS를 자동으로 웨이크 업 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치의 실제 회로도의 예시이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치의 전체적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치의 실제 회로도의 예시이다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 장치를 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저자 시스템은, 상시 외부 전원(30)이 입력되는 외부 전원 입력부, 전력이 저장되는 배터리(10), 상기 상시 외부 전원(30) 및 상기 배터리(10)의 전원을 조절하는 전력 조절 장치(20)를 포함하여 구성되며, 상기 배터리(10)는, 하나 이상의 배터리 셀들로 구성된 배터리 모듈(11), 배터리 관리 시스템(12), 상기 배터리 모듈(11)과 상기 배터리 관리 시스템(12) 사이의 전원 경로 및 상기 배터리 모듈(11)과 전력 조절 장치(20) 사이의 경로에 배치되는 메인 스위치(40), 전력 조절 장치로부터 웨이크 업 온 신호를 수신하여 배터리 관리 시스템에 웨이크 업 신호를 전송하는 웨이크 업 릴레이(13)를 포함하여 구성되고, 상기 배터리 관리 시스템(12)은, 상기 배터리 모듈의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 상기 메인 스위치(40)를 오프하여 배터리 모듈(11)과 배터리 관리 시스템(12)의 연결을 차단함으로써, 슬립 모드로 진입하며, 상기 전력 조절 장치(20)는 상기 배터리 모듈(11)이 충전 상태일 때는, 상시 외부 전원(30)으로부터, 방전 상태일 때는 배터리 모듈(11)로부터 구동 전원을 입력 받을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 배터리 관리 시스템(12)은, 상기 배터리 모듈(11)의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 상기 메인 스위치(40)를 오프하여 배터리 모듈(11)과 배터리 관리 시스템(12)의 연결을 차단하여 슬립 모드로 진입할 수 있다.
한편, 상기 전력 조절 장치(20)는 상기 배터리 모듈이 충전 상태일 때는, 상시 외부 전원으로부터, 방전 상태일 때는 배터리 모듈로부터 구동 전원을 입력 받을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전력 조절 장치(20)는, 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 입력부에 상시 외부 전원(30)의 연결 여부를 판단 및 상기 웨이크 업 릴레이(13)를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제어부에서 상기 상시 외부 전원(30)의 전원 공급 여부 판단은, 상기 상시 외부 전원의 출력 단에서 상기 전력 조절 장치의 입력부로 소정의 전압, 전류 등이 입력되면 상기 상시 외부 전원(30)이 연결되어 있다고 판단하고, 상기 상시 외부 전원(30)의 출력 단에서 상기 전력 조절 장치의 입력부에 소정의 전압, 전류 등이 입력되지 않으면, 상기 상시 외부 전원(30)이 연결되어 있지 않다고 판단할 수 있다.
한편, 상기 제어부에서 상시 외부 전원(30)이 연결된 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치(20)는, 상기 상시 외부 전원(30)의 전원으로 구동되어 상기 상시 외부 전원(30)의 전압, 전류, 주파수, 위상 중 어느 하나 이상을 변환하여 배터리 모듈(11)에 충전시키고, 상기 제어부에서 상시 외부 전원(30)이 연결되지 않은 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치(20)는, 상기 배터리 모듈(11)의 전원으로 구동되어, 상기 배터리 모듈(11)의 전압, 전류, 주파수, 위상 중 어느 하나 이상을 변환하여 방전하여, 전자장치를 구동시킬 수 있다.
한편, 상시 외부 전원(30)이 연결되지 않는 상황 및 상시 외부 전원(30)이 이상이 발생한 상황은 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 입력부로 입력되는 상시 외부 전원이 없는 경우일 수 있다.
즉, 상기 전력 조절 장치(20)는, 상시 외부 전원(30)이 연결되어 있는 경우에는, 상시 외부 전원(30)으로 구동되고, 상시 외부 전원(30)의 연결이 끊어진 경우에는 배터리 모듈(11)의 전원으로 구동될 수 있다.
따라서, 상기 전력 조절 장치(20)는, 상기 외부 전원(30)이 연결되지 않고, 배터리 모듈(11)의 용량이 소정의 용량 이하가 되어, 배터리 모듈(11)의 방전이 차단된 상태에서는 오프 될 수 있다.
한편, 상기 전력 조절 장치(20)의 제어부는, 상기 전력 조절 장치(20)에 공급되는 상기 상시 외부 전원(30)과 배터리 모듈(11)의 전원이 모두 차단 되었다가 상기 상시 외부 전원(30)이 다시 공급되는 순간에만 상기 웨이크 업 릴레이(13)를 온 시키는 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하여 상기 웨이크 업 릴레이(13)에 입력할 수 있다.
즉, 상기 전력 조절 장치의 제어부는, 상기 전력 조절 장치(20)가 오프 되었다가 상시 외부 전원(30)의 재공급에 의해 다시 온 되는 경우에만 상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성할 수 있다.
한편, 상기 웨이크 업 릴레이(13)는, 웨이크 업 릴레이의 입력단이 상기 전력 조절 장치(20)의 제어부에 연결되어, 상기 전력 조절 장치(20)의 제어부로부터 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받으면, 릴레이가 온 되어, 상기 상시 배터리 모듈(11)의 전원이 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템(12)으로 입력되도록 연결시켜, 상기 슬립 모드로 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템을 활성화 시킬 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리 시스템(12)은, 활성화 된 이후, 상기 메인 스위치(40)는 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이(13)는 오프 시킬 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템(12)이 상기 메인 스위치(40)는 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이(13)를 오프 시키는 것은, 배터리 모듈(11)의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우, 배터리 관리 시스템(12)이 다시 슬립 모드로 동작할 수 있도록 하기 위함이다.
즉, 상기 웨이크 업 릴레이(13)가 계속 온 상태인 경우, 배터리 관리 시스템(12)에서 배터리 모듈(11)의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되어 슬립 모드로 동작하다가도, 계속해서 상기 배터리 모듈(11)의 전원이 배터리 관리 시스템을 계속 활성화 시켜, 배터리 모듈(11)의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우에도 계속 방전이 발생하여 배터리 모듈(11)의 손상이 발생할 수도 있다
따라서, 이러한 배터리 모듈(11)의 손상 발생을 방지하기 위해 배터리 관리 시스템(12)이 활성화 된 이후, 메인 스위치(40)를 온 시키는 경우, 웨이크 업 릴레이(13)는 오프 시켜 주어야 한다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전을 방지하고 재기동을 위한 방법.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전을 방지하고 재기동을 위한 방법의 순서도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전을 방지하고 재기동을 위한 방법을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 과방전을 방지하고, 재기동을 위한 방법은, 배터리 관리 시스템에서 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리의 잔존 용량을 측정하는 배터리 잔존 용량 측정 단계(S100), 상기 측정된 배터리 잔존 용량이 소정의 용량 이하인 경우, 배터리의 방전을 차단하고 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 동작하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 단계 (S200), 상기 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 동작하는 동안 전력 조절 장치에서 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 이상 유무를 판단하는 상시 외부 전원 이상 유무 판단 단계(S300), 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 연결 유무 판단 결과 외부 전원이 정상인 경우, 배터리 관리 시스템을 활성화 시켜 에너지 저장 시스템을 재기동 시키는 에너지 저장 시스템 재기동 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 배터리 잔존 용량 측정 단계(S100)는, 상술한 바와 같이 배터리 관리 시스템에서 배터리의 잔존 용량을 측정할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 수식을 기반으로 배터리 관리 시스템에서 산출 되거나, 별도의 외부 장치에서 측정 또는 산출될 수도 있다.
한편 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 단계(S200)는 배터리의 잔존 용량을 측정하여, 배터리의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 배터리의 방전을 차단함으로써, 배터리가 소정의 용량 이하에서도 계속 방전을 진행하여 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 동작한다는 것은, 에너지 저장 시스템에 상시 외부 전원이 이상이 있어, 에너지 저장 시스템의 배터리 모듈에서 외부의 전자 장치로 전원을 공급하다 배터리 모듈의 용량이 소정의 용량 이하가 되어 배터리 모듈의 방전이 차단되어 있는 상태이므로, 에너지 저장 시스템이 상시 외부 전원과 연결되어 있지 않은 상태일 수 있다.
따라서, 에너지 저장 시스템의 제어부에서 상시 외부 전원에 이상이 있다고 판단되는 경우, 배터리 관리 시스템의 슬립 모드를 계속 유지할 수 있다.
한편, 상기 에너지 저장 시스템의 제어부에서 상시 외부 전원에 이상이 없다고, 판단되는 경우, 전력 조절 장치의 제어부에서 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하는 웨이크 업 릴레이 온 신호 생성 단계, 상기 생성된 웨이크 업 릴레이 온 신호를 웨이크 업 릴레이에 입력하는 웨이크 업 신호 입력 단계, 상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받은 웨이크 업 릴레이가 온 되는 웨이크 업 릴레이 온 단계를 순차적으로 수행하여 웨이크 업 릴레이를 온 시킬 수 있다.
이와 같이 상기 웨이크 업 릴레이가 온 되면, 배터리 모듈의 전원이 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템에 입력되어, 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 될 수 있다.
한편, 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 된 경우, 배터리 관리 시스템은, 상기 메인 스위치를 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이를 오프 시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
이와 같이 상기 배터리 관리 시스템이 상기 메인 스위치는 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이를 오프 시키는 것은, 배터리의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우, 배터리 관리 시스템이 다시 슬립 모드로 동작할 수 있도록 하기 위함이다.
즉, 상기 웨이크 업 릴레이가 계속 온 상태인 경우, 배터리 관리 시스템에서 배터리의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되어 슬립 모드로 동작하다가도, 계속해서 상기 상시 외부 전원이 배터리 관리 시스템을 활성화 시켜, 배터리의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우에도 계속 방전이 발생하여 배터리의 손상이 발생할 수도 있다.
따라서, 이러한 배터리의 손상 발생을 방지하기 위해 배터리 관리 시스템이 활성화 된 이후, 메인 스위치를 온 시키는 경우, 웨이크 업 릴레이는 오프 시켜 주어야 한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 상시 외부 전원이 입력되는 외부 전원 입력부;
    전력이 저장되는 배터리;
    상기 상시 외부 전원 및 상기 배터리의 전원을 조절하는 전력 조절 장치;
    를 포함하여 구성되며
    상기 배터리는,
    하나 이상의 배터리 셀들로 구성된 배터리 모듈;
    배터리 관리 시스템;
    상기 배터리 모듈과 상기 배터리 관리 시스템 사이의 전원 경로 및 상기 배터리 모듈과 전력 조절 장치 사이의 경로에 배치되는 메인 스위치;
    전력 조절 장치로부터 웨이크 업 온 신호를 수신하여 배터리 관리 시스템에 웨이크 업 신호를 전송하는 웨이크 업 릴레이;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 모듈의 잔존 용량이 소정의 용량 이하가 되면 상기 메인 스위치를 오프하여 배터리 모듈과 배터리 관리 시스템의 연결을 차단함으로써, 슬립 모드로 진입하며,
    상기 전력 조절 장치는 상기 배터리 모듈이 충전 상태일 때는, 상시 외부 전원으로부터, 방전 상태일 때는 배터리 모듈로부터 구동 전원을 입력 받는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 조절 장치는,
    상기 상시 외부 전원 입력부에 상시 외부 전원의 연결 여부를 판단 및 상기 웨이크 업 릴레이를 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 제어부에서 상시 외부 전원연결 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치는, 상시 외부 전원을 배터리 모듈에 공급하여 배터리 모듈을 충전시키고,
    상기 제어부에서 상시 외부 전원이 연결되지 않는 상태로 판단되면, 상기 전력 조절 장치는, 상기 배터리 모듈의 전원을 외부로 방전 시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력 조절 장치에 공급되는 상기 상시 외부 전원과 배터리 전원이 모두 차단 되어 오프 상태이였다가 상시 상시 외부 전원이 공급되어 전력 조절 장치가 온 되는 순간에만 상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하여 상기 웨이크 업 릴레이에 입력하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 웨이크 업 릴레이는,
    일단이 상기 전력 조절 장치의 제어부에 연결되어, 상기 전력 조절 장치의 제어부로부터 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받으면, 릴레이가 온 되어, 상기 상시 배터리 모듈의 전원이 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템으로 입력되도록 연결시켜, 상기 슬립 모드로 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    활성화 된 이후,
    상기 메인 스위치는 온 시키고,
    상기 웨이크 업 릴레이는 오프 시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  6. 에너지 저장 시스템의 과방전을 방지하고, 재기동을 위한 방법에 있어서,
    배터리 관리 시스템에서 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 모듈의 잔존 용량을 측정하는 배터리 모듈 잔존 용량 측정 단계;
    상기 측정된 배터리 모듈 잔존 용량이 소정의 용량 이하인 경우, 배터리 모듈의 방전을 차단하고 배터리 관리 시스템이 슬립 모드로 전환하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 단계;
    상기 배터리 관리 시스템이 슬립 모드에 있는 동안 전력 조절 장치에서 상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 이상 유무를 판단하는 상시 외부 전원 이상 유무 판단 단계;
    상기 에너지 저장 시스템의 상시 외부 전원 이상 유무 판단 결과 외부 전원이 정상인 경우 배터리 관리 시스템을 활성화 시켜 에너지 저장 시스템을 재기동 시키는 에너지 저장 시스템 재기동 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템 재기동 단계에서,
    상시 외부 전원이 이상이 있는 것으로 판단되는 경우, 배터리 관리 시스템의 슬립 모드를 계속 유지하고,
    상기 상시 외부 전원이 정상인 경우 배터리 관리 시스템을 활성화 시키는 것은,
    상기 전력 조절 장치의 제어부에서 웨이크 업 릴레이 온 신호를 생성하는 웨이크 업 릴레이 온 신호 생성 단계;
    상기 생성된 웨이크 업 릴레이 온 신호를 웨이크 업 릴레이에 입력하는 웨이크 업 신호 입력 단계;
    상기 웨이크 업 릴레이 온 신호를 입력 받은 웨이크 업 릴레이가 온 되는 웨이크 업 릴레이 온 단계;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 웨이크 업 릴레이가 온 되면,
    상시 배터리 모듈의 전원이 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템에 입력되어, 상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬립 모드로 동작중인 배터리 관리 시스템이 활성화 된 경우,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 메인 스위치를 온 시키고, 상기 웨이크 업 릴레이를 오프 시키는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 과방전 방지 및 재기동 방법.
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