WO2020189998A1 - 배터리 뱅크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2020189998A1
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racks
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윤성열
최윤준
최해인
임재성
이효석
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery bank control apparatus and method.
  • the secondary battery is a battery capable of charging and discharging, and includes all of a conventional Ni/Cd battery, a Ni/MH battery, and a recent lithium ion battery.
  • lithium-ion batteries have the advantage of having much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries and Ni/MH batteries, and lithium-ion batteries can be manufactured in a small size and light weight, so they are used as power sources for mobile devices.
  • lithium-ion batteries are drawing attention as a next-generation energy storage medium as their range of use has been expanded as a power source for electric vehicles.
  • the secondary battery is generally used as a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel.
  • the state and operation of the battery pack are managed and controlled by the battery management system.
  • Such a battery bank can be used as an ESS (Energy storage system).
  • ESS Electronicgy storage system
  • grid-oriented ESSs often have a long performance guarantee period due to business characteristics. Accordingly, there are cases in which one of the battery racks in the ESS fails or a battery rack is added due to insufficient battery capacity.
  • the version may be different due to the temporal gap between the existing battery rack and the newly added battery rack, resulting in an imbalance in output current distribution due to the difference in capacity.
  • the battery bank power limit value calculated by the conventional battery bank power limit logic may cause an overpower problem due to unbalanced distribution of output current distribution between battery racks.
  • An object of the present invention is to efficiently improve maximum output by eliminating an imbalance in distribution of output current between battery racks caused by the addition of a new battery rack in the ESS or deterioration of some of the existing battery racks.
  • a battery bank control apparatus is an apparatus for setting a power limit value of a battery bank in which a plurality of battery racks are connected in parallel, the plurality of batteries Voltage measuring unit for measuring the voltage of each battery rack of the rack;
  • a first power limit calculator configured to calculate, for each of the battery racks, a first power limit value according to SOC calculated based on the voltage of each of the battery racks;
  • a capacity ratio calculator configured to calculate a capacity ratio of each battery rack based on capacity information of the plurality of battery racks;
  • a second power limit calculator configured to calculate a second power limit value using the capacity ratio of each of the battery racks and the first power limit value;
  • a battery bank power limit calculator configured to calculate a battery bank power limit value using the second power limit value of each of the battery racks.
  • the battery bank control apparatus further includes an SOC calculator configured to calculate an SOC of each battery rack based on a voltage of each battery rack.
  • the SOC of each battery rack is a value that changes in real time
  • the bank power limit value is also a value that changes in real time
  • the battery bank control apparatus further includes a temperature measuring unit for measuring the temperature of each battery rack of the plurality of battery racks, and when calculating the SOC of each of the battery racks, each of the Use the temperature of the battery rack.
  • the second power limit calculation unit calculates the second power limit value by dividing the capacity ratio for the corresponding battery rack by the first power limit value of each of the battery racks. do.
  • the bank power limit calculator calculates the smallest value among the second power limit values of each of the battery racks as the bank power limit value.
  • a battery bank control method is a method of setting a power limit of a battery bank in which a plurality of battery racks are connected in parallel, the step of measuring a voltage of each battery rack of the plurality of battery racks. ; Calculating a first power limit value according to the SOC calculated based on the voltage of each battery rack for each of the battery racks; Calculating a capacity ratio of each battery rack based on capacity information of the plurality of battery racks; Calculating a second power limit value using the capacity ratio of each of the battery racks and the first power limit value; And calculating a battery bank power limit value using the second power limit value of each of the battery racks.
  • SOC of each battery rack is a value that changes in real time
  • the bank power limit value is also a value that changes in real time
  • the battery bank control method further includes measuring the temperature of each of the battery racks, and uses the temperature of each of the battery racks when calculating the SOC of each of the battery racks.
  • the first power limit value of each of the battery racks is calculated by dividing the capacity ratio for the corresponding battery rack.
  • the smallest value among the second power limit values of each of the battery racks is calculated as the bank power limit value.
  • the present invention has an effect of enabling full output use by setting a power limit value of a battery bank using a capacity ratio between battery racks.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for calculating a battery bank power limit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a battery bank power limit calculation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 3A shows exemplary capacity and energy values of a battery cell.
  • 3B is a graph of deriving a first power limit value calculated by a bank power limit calculation unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a conventional method of calculating a bank power limit according to a connection state of a battery rack.
  • FIG. 5 shows a bank power limit graph according to SOC calculated using an existing bank power limit calculation logic (existing logic), and a bank according to SOC calculated using the bank power limit calculation logic (new logic) according to the present invention.
  • a power limit graph is shown.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of calculating a battery bank power limit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of calculating a battery bank power limit according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • FIG. 1 shows an apparatus 10 for calculating a battery bank power limit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery bank power limit calculation device is also referred to as a battery bank control device.
  • the battery bank power limit calculation device 10 includes a voltage measurement unit 100, a temperature measurement unit 102, an SOC calculation unit 104, a first power limit calculation unit 106, a capacity ratio calculation unit 108, and a second A power limit calculation unit 110, a battery bank power limit calculation unit 112, and a transmission unit 114 are included.
  • each battery rack 40 to 44 is connected in parallel.
  • Each battery rack may be homogeneous or heterogeneous. Alternatively, even when each battery rack is of the same type, the lifespan may be different.
  • the voltage measuring unit 100 measures the voltage of each of the battery racks 40 to 44 in real time.
  • the voltage of each battery rack measured by the voltage measuring unit 100 is transmitted to the SOC calculating unit 104.
  • the voltage measurement unit 100 is included, but it may include a current measurement unit instead of the voltage measurement unit 100.
  • the current value of each battery rack measured by the current measurement unit may be transmitted to the SOC calculation unit 104.
  • the temperature measurement unit 102 measures the temperature of each of the plurality of battery racks in real time.
  • the temperature measurement unit 102 may be, for example, a thermistor.
  • the temperature measurement unit 102 transmits the measured temperature value of each battery rack to the SOC calculation unit 104. Since this is also affected by the temperature of the battery capacity, the real-time measurement temperature value of the battery can be reflected when calculating the remaining capacity of the battery.
  • the SOC calculator 104 receives the voltage values of each of the battery racks 40 to 44 measured from the voltage measuring unit 100. In addition, the SOC calculation unit 104 receives the temperature values of each of the battery racks 40 to 44 measured from the temperature measurement unit 100.
  • the SOC calculator 104 calculates the SOC value of each of the battery racks 40 to 44 by using the received voltage values of each of the battery racks 40 to 44.
  • the battery temperature value may also be considered.
  • a current measurement unit may be included instead of the voltage measurement unit 100.
  • the current measuring unit may transmit the current value of each of the battery racks 40 to 44 to the SOC calculating unit 104.
  • the SOC calculation unit 104 which received the current value of each battery rack 40 to 44 from the current measuring unit, integrates the current value of each battery rack 40 to 44 for a predetermined period of time, It is also possible to calculate the SOC value for the racks (40 to 44).
  • the first power limit calculation unit 106 receives SOC values of each of the battery racks 40 to 44 from the SOC calculation unit 104.
  • the first power limit calculation unit 106 calculates a power limit value according to the SOC value of each of the battery racks 40 to 44.
  • the first power limit calculation unit 106 calculates a first power limit value according to the calculated SOC value of each of the battery racks 40 to 44.
  • the first power limit value according to the SOC value corresponds to the minimum value of charge power and discharge power according to SOC of the corresponding battery rack.
  • the charge/discharge power limit value may be proposed according to the SOC.
  • the charging power limit may be 100kW
  • the discharge power limit may be 100kW
  • the charging power limit may be 0kW
  • the discharge power limit may be 100kW
  • the charging power limit may be 100 kW
  • the discharge power limit may be 0 kW.
  • the first power limit calculating unit 106 transmits the calculated first power limit values of each of the battery racks 40 to 44 to the second power limit calculating unit 110.
  • the capacity ratio calculation unit 108 calculates a capacity ratio of the corresponding battery rack to the total capacity of the plurality of battery racks. That is, the capacity ratio of the corresponding battery rack is calculated based on the capacity information of each of the plurality of battery racks.
  • the capacity ratio calculation unit 108 calculates all ratios of the capacity of the corresponding battery rack to the capacity of each of the plurality of battery racks. For example, information on state of health (SOH) and capacity required for the capacity ratio calculation unit 108 to calculate the capacity ratio of the battery rack may be stored in a battery management system (BMS) (not shown).
  • BMS battery management system
  • the capacity ratio calculation unit 108 transmits the calculated capacity ratio of each battery rack to the second power limit calculation unit 112.
  • the second power limit calculation unit 110 receives a first power limit value of each of the battery racks 40 to 44 from the first power limit calculation unit 106. In addition, the second power limit calculation unit 110 receives the capacity ratio of each of the battery racks 40 to 44 from the capacity ratio calculation unit 108.
  • the second power limit calculation unit 110 divides the first power limit value of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack. That is, the second power limit calculation unit 110 calculates a value obtained by dividing the first power limit value of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack as the second power limit value of each battery rack.
  • the second power limit calculation unit 110 transmits the calculated second power limit value of each battery rack to the bank power limit calculation unit 112.
  • the bank power limit calculation unit 112 receives the second power limit values of each of the battery racks 40 to 44 from the second power limit calculation unit 110.
  • the bank power limit calculation unit 112 calculates the smallest value among the received respective second power limit values as the bank power limit value.
  • the transmission unit 114 transmits the bank power limit value to the PCS (power converter) control unit 30.
  • the PCS control unit 30 Upon receiving the bank power limit value from the transmission unit 114, the PCS control unit 30 controls the PCS 20 based on the received bank power limit value.
  • FIG. 2 shows a battery bank power limit calculation device 11 according to another embodiment of the present invention.
  • the battery bank power limit calculation device 11 includes a receiving unit 200, a first power limit calculation unit 206, a capacity ratio calculation unit 208, a second power limit calculation unit 210, It includes a bank power limit calculation unit 212 and a transmission unit 214.
  • Each battery rack is connected to a battery management system that controls or monitors each battery rack.
  • Each of the battery management systems 50 to 54 measures the voltage or current of each battery cell in the battery rack to which the corresponding battery management system is connected, and calculates a power limit according to the SOC of each battery cell.
  • each of the battery management systems 50 to 54 transmits a power limit value according to a real-time SOC of a battery cell included in the corresponding battery rack to the battery bank power limit calculation device 11.
  • the receiver 200 receives a power limit value according to a real-time SOC of each of a plurality of battery cells in a battery rack to which the corresponding battery management system is connected from each of the battery management systems 50 to 54.
  • the receiving unit 200 transmits the received power limit value according to the real-time SOC of the battery cells in each battery rack to the first power limit calculating unit 206.
  • the first power limit calculation unit 206 receives a power limit value according to a real-time SOC of each of a plurality of battery cells in each battery rack from the reception unit 200.
  • the first power limit calculation unit 206 uses the received power limit value according to the real-time SOC of each of the plurality of battery cells in each battery rack to determine the smallest value among the power limit values of the battery cells in the corresponding battery rack. It is calculated as the power limit value of the rack.
  • the first power limit calculator 206 calculates the power limit of the battery rack as the first power limit of the battery rack.
  • the first power limit calculation unit 206 transmits the calculated first power limit value for each battery rack to the second power limit calculation unit 210.
  • the capacity ratio calculation unit 208 calculates a capacity ratio of the corresponding battery rack to the total capacity of the plurality of battery racks.
  • the capacity ratio calculation unit 208 calculates all the ratios of the capacity of the corresponding battery rack to the capacity of each of the plurality of battery racks. For example, SOH required for the capacity ratio calculation unit 208 to calculate the capacity ratio of the battery rack and information on capacity may be stored in the battery management systems 50 to 54, respectively.
  • the capacity ratio calculation unit 208 transmits the calculated capacity ratio of each battery rack to the second power limit calculation unit 210.
  • the second power limit calculation unit 210 receives a first power limit value of each of the battery racks 40 to 44 from the first power limit calculation unit 206. In addition, the second power limit calculation unit 210 receives the capacity ratio of each of the battery racks 40 to 44 from the capacity ratio calculation unit 208.
  • the second power limit calculation unit 210 divides the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack.
  • the second power limit calculation unit 210 calculates a value obtained by dividing the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack as the second power limit value of each battery rack.
  • the second power limit calculation unit 210 transmits the calculated second power limit values of each battery rack to the bank power limit calculation unit 212.
  • the bank power limit calculation unit 212 receives a second power limit value of each of the battery racks 40 to 44 from the second power limit calculation unit 210.
  • the bank power limit calculator 212 calculates the smallest value among the received respective second power limit values as the bank power limit value.
  • the transmission unit 214 transmits the bank power limit value to the PCS control unit 30.
  • the PCS control unit 30 Upon receiving the bank power limit value from the transmission unit 214, the PCS control unit 30 controls the PCS 20 based on the received bank power limit value.
  • 3A shows exemplary capacity and energy values of a battery cell.
  • FIG. 3B is a graph of deriving a first power limit value calculated by the bank power limit calculation unit 212 according to another embodiment of the present invention.
  • each battery cell has different intrinsic physical properties, and its capacity and energy also vary.
  • the power limit value according to the SOC varies for each battery cell.
  • the power limit of the battery rack including the battery cell JP1 and the battery cell JP3 is a graph in which the minimum value among the power limits of each battery cell is indicated by a dotted line.
  • the first power limit of the bank battery power limit calculation apparatus 11 according to another embodiment of the present invention of FIG. 2 may be obtained by obtaining a power limit value, which is a value corresponding to the dotted line in the graph shown in FIG. 3B.
  • FIG. 4 illustrates a conventional method of calculating a bank power limit according to a connection state of a battery rack.
  • the bank power limit is calculated by multiplying the number of battery racks by the power limit value of the battery rack.
  • the bank power limit according to the SOC calculated using the existing bank power limit calculation logic (a logic that multiplies the same power limit value by the number of battery racks without considering capacity) is determined by different types of battery racks or different capacities. It was calculated without considering the case, and an overcharge problem occurred in a certain SOC period.
  • the bank power limit according to the SOC calculated using the bank power limit calculation logic according to the present invention is calculated and set in consideration of the type and capacity of each battery rack, the output distribution is balanced, resulting in an overcharging problem. The maximum output can be produced while solving
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of calculating a battery bank power limit according to an embodiment of the present invention.
  • each battery rack 40 to 44 is connected in parallel.
  • Each battery rack may be homogeneous or heterogeneous. Alternatively, even when each battery rack is of the same type, the lifespan may be different.
  • the voltage measurement unit 100 measures the voltage of each of the battery racks 40 to 44 in real time (S600). The voltage of each battery rack measured by the voltage measuring unit 100 is transmitted to the SOC calculating unit 104. In an embodiment of the present invention, the voltage measurement unit 100 is included, but it may include a current measurement unit instead of the voltage measurement unit 100.
  • the SOC calculator 104 receives the voltage values of each of the battery racks 40 to 44 measured from the voltage measuring unit 100.
  • the SOC calculation unit 104 calculates the SOC value of each of the battery racks 40 to 44 by using the received voltage values of each of the battery racks 40 to 44 (S602). In this case, since the voltage of the battery is greatly influenced by the temperature of the battery, when calculating the SOC using the battery voltage, the battery temperature value may also be considered.
  • the first power limit calculation unit 106 receives SOC values of each of the battery racks 40 to 44 from the SOC calculation unit 104. The first power limit calculation unit 106 calculates a power limit value according to the SOC value of each of the battery racks 40 to 44. The first power limit calculation unit 106 calculates a first power limit value according to the calculated SOC value of each of the battery racks 40 to 44 (S604). The first power limit calculating unit 106 transmits the calculated first power limit values of each of the battery racks 40 to 44 to the second power limit calculating unit 110.
  • the capacity ratio calculation unit 108 calculates a capacity ratio of the corresponding battery rack to the total capacity of the plurality of battery racks (S606).
  • the capacity ratio calculation unit 108 calculates all ratios of the capacity of the corresponding battery rack to the capacity of each of the plurality of battery racks.
  • the capacity ratio calculation unit 108 transmits the calculated capacity ratio of each battery rack to the second power limit calculation unit 112.
  • the second power limit calculation unit 110 receives a first power limit value of each of the battery racks 40 to 44 from the first power limit calculation unit 106. In addition, the second power limit calculation unit 110 receives the capacity ratio of each of the battery racks 40 to 44 from the capacity ratio calculation unit 108.
  • the second power limit calculation unit 110 calculates a second power limit value by using the first power limit value and the capacity ratio of the corresponding battery rack (S608). Specifically, the second power limit calculation unit 110 divides the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack. That is, the second power limit calculation unit 110 calculates a value obtained by dividing the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack as the second power limit value of each battery rack.
  • the second power limit calculation unit 110 transmits the calculated second power limit value of each battery rack to the bank power limit calculation unit 112.
  • the bank power limit calculation unit 112 receives the second power limit values of each of the battery racks 40 to 44 from the second power limit calculation unit 110.
  • the bank power limit calculating unit 112 calculates a battery bank power limit value by using the second power limit value (S610). Specifically, the bank power limit calculator 112 calculates the smallest value among the received respective second power limit values as the bank power limit value.
  • the transmission unit 114 transmits the bank power limit value to the PCS (power converter) control unit 30.
  • the PCS control unit 30 Upon receiving the bank power limit value from the transmission unit 114, the PCS control unit 30 controls the PCS based on the received bank power limit value.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of calculating a battery bank power limit according to another embodiment of the present invention.
  • Each battery rack is connected to a battery management system that controls or monitors each battery rack.
  • Each of the battery management systems 50 to 54 measures the voltage or current of each battery cell in the battery rack to which the corresponding battery management system is connected, and calculates a power limit according to the SOC of each battery cell.
  • each of the battery management systems 50 to 54 transmits a power limit value according to a real-time SOC of a battery cell included in the corresponding battery rack to the battery bank power limit calculation device 11.
  • the receiver 200 receives a power limit value according to a real-time SOC of a battery cell in a battery rack to which the corresponding battery management system is connected from each of the battery management systems 50 to 54 (S700).
  • the receiving unit 200 transmits the received power limit value according to the real-time SOC of the battery cells in each battery rack to the first power limit calculating unit 206.
  • the first power limit calculating unit 206 uses the received power limit value according to the real-time SOC of the battery cells in each battery rack to determine the smallest value among the power limit values of the battery cells in the corresponding battery rack. It is calculated as a limit value (S702). The first power limit calculation unit 206 transmits the calculated first power limit value for each battery rack to the second power limit calculation unit 210.
  • the capacity ratio calculation unit 208 calculates a capacity ratio of the corresponding battery rack to the total capacity of the plurality of battery racks.
  • the capacity ratio calculation unit 208 calculates all ratios of the capacity of the corresponding battery rack to the capacity of each of the plurality of battery racks.
  • the capacity ratio calculation unit 208 transmits the calculated capacity ratio of each battery rack to the second power limit calculation unit 210.
  • the second power limit calculation unit 210 receives a first power limit value of each of the battery racks 40 to 44 from the first power limit calculation unit 206. In addition, the second power limit calculation unit 210 receives the capacity ratio of each of the battery racks 40 to 44 from the capacity ratio calculation unit 208.
  • the second power limit calculating unit 210 calculates a second power limit value by using the first power limit value of each battery rack and the capacity ratio of the corresponding battery rack (S706).
  • the second power limit calculation unit 210 divides the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack.
  • the second power limit calculation unit 210 calculates a value obtained by dividing the first power limit of each battery rack by the capacity ratio of the corresponding battery rack as the second power limit value of each battery rack.
  • the second power limit calculation unit 210 transmits the calculated second power limit values of each battery rack to the bank power limit calculation unit 212.
  • the bank power limit calculation unit 212 calculates a battery bank power limit value by using the second power limit value (S708). Specifically, the bank power limit calculator 212 calculates the smallest value among the received respective second power limit values as the bank power limit value.
  • the transmission unit 214 transmits the bank power limit value to the PCS control unit 30.
  • the PCS control unit 30 Upon receiving the bank power limit value from the transmission unit 214, the PCS control unit 30 controls the PCS based on the received bank power limit value.
  • references to'one embodiment' of the principles of the present invention and various variations of this expression are related to this embodiment and that specific features, structures, characteristics, etc. are included in at least one embodiment of the principles of the present invention. it means. Therefore, the expression'in one embodiment' and any other modified examples disclosed throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 랙(battery rack)이 병렬 연결되어 있는 배터리 뱅크(battery bank)의 파워 리미트(power limit) 값을 설정하는 장치로서, 상기 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 산출된 SOC에 따른 제1 파워 리미트 값을 상기 각각의 배터리 랙에 대하여 산출하는 제1 파워 리미트 산출부; 상기 복수의 배터리 랙의 용량 정보에 기초하여 각각의 배터리 랙의 용량비를 산출하는 용량비 산출부; 상기 각각의 배터리 랙의 상기 용량비와 상기 제1 파워 리미트 값을 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출하는 제2 파워 리미트 산출부; 및 상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 배터리 뱅크 파워 리미트 산출부를 포함하는 배터리 뱅크 제어 장치를 포함한다.

Description

배터리 뱅크 제어 장치 및 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 03월 21일 자 한국 특허 출원 제10-2019-0032430호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 배터리 뱅크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.
한편, 이러한 복수의 배터리 모듈이 직/병렬 연결되어 배터리 랙을 구성하고, 또한 복수의 배터리 랙이 병렬 연결되어 배터리 뱅크를 구성한다. 이러한 배터리 뱅크는 ESS(Energy storage system)으로 사용될 수 있다. 이러한 ESS 중 그리드(Grid)향 ESS는 사업 특성상 성능 보증 기간이 긴 경우가 많다. 따라서, ESS 내에 배터리 랙 중 하나가 고장이 나거나, 배터리 용량 부족으로 배터리 랙을 추가하는 경우가 발생한다. 이렇게 배터리 랙을 추가하면 기존의 배터리 랙과 새로 추가된 배터리 랙의 시간적 간극으로 버전이 다를 수도 있고, 이로 인한 용량 차이에 의한 출력 전류 분배의 불균형이 발생하게 된다. 또한, 종래의 배터리 뱅크 파워 리미트(battery bank power limit) 로직에 의하여 산출된 배터리 뱅크 파워 리미트 값은 배터리 랙간의 출력 전류 분배의 불균형 분배로 과충전(over power) 문제가 발생할 수 있었다.
본 발명은 ESS에서 새로운 배터리 랙이 추가되거나, 기존의 배터리 랙 중 일부 배터리 랙이 퇴화하여 발생하는 배터리 랙간의 출력 전류 분배의 불균형을 해소하여 최대 출력을 효율적으로 향상시키는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치는 복수의 배터리 랙(battery rack)이 병렬 연결되어 있는 배터리 뱅크(battery bank)의 파워 리미트(power limit) 값을 설정하는 장치로서, 상기 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 산출된 SOC에 따른 제1 파워 리미트 값을 상기 각각의 배터리 랙에 대하여 산출하는 제1 파워 리미트 산출부; 상기 복수의 배터리 랙의 용량 정보에 기초하여 각각의 배터리 랙의 용량비를 산출하는 용량비 산출부; 상기 각각의 배터리 랙의 상기 용량비와 상기 제1 파워 리미트 값을 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출하는 제2 파워 리미트 산출부; 및 상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 배터리 뱅크 파워 리미트 산출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치는, 상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출하는 SOC 산출부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치에서, 상기 각각의 배터리 랙의 SOC는 실시간으로 변화하는 값이고, 이에 따라 상기 뱅크 파워 리미트 값도 실시간으로 변화하는 값이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치는, 상기 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하고, 상기 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출할 때 상기 각각의 배터리 랙의 온도를 이용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치에서, 상기 제2 파워 리미트 산출부는 상기 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값에 해당 배터리 랙에 대한 상기 용량비를 나누어 상기 제2 파워 리미트 값을 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 장치에서, 상기 뱅크 파워 리미트 산출부는 상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 상기 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 방법은 복수의 배터리 랙이 병렬 연결되어 있는 배터리 뱅크의 파워 리미트를 설정하는 방법으로서, 상기의 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 전압을 측정하는 단계; 상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 산출된 SOC에 따른 제1 파워 리미트 값을 상기 각각의 배터리 랙에 대하여 산출하는 단계; 상기 복수의 배터리 랙의 용량 정보에 기초하여 각각의 배터리 랙의 용량비를 산출하는 단계; 상기 각각의 배터리 랙의 상기 용량비와 상기 제1 파워 리미트 값을 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출하는 단계; 및 상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 방법은 상기 각각의 배터리 랙의 SOC는 실시간으로 변화하는 값이고, 이에 따라 상기 뱅크 파워 리미트 값도 실시간으로 변화하는 값이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 방법은 상기 각각의 배터리 랙의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출할 때 상기 각각의 배터리 랙의 온도를 이용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 방법의 상기 제2 파워 리미트 값을 산출하는 단계에서, 상기 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값에 해당 배터리 랙에 대한 상기 용량비를 나누어 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 제어 방법의 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 단계에서, 상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
본 발명은 배터리 랙 간의 용량비를 이용하여 배터리 뱅크의 파워 리미트 값을 설정하여 풀 출력 사용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트(Battery bank power limit) 산출 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치를 도시한다.
도 3a는 배터리 셀의 예시적인 용량, 에너지 값을 도시한다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뱅크 파워 리미트 산출부에 의하여 산출되는 제1 파워 리미트 값 도출 그래프이다.
도 4는 배터리 랙의 연결 상태에 따른 종래의 뱅크 파워 리미트 산출 방법을 도시한다.
도 5에는 기존의 뱅크 파워 리미트 산출 로직(기존 로직)을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트 그래프와, 본 발명에 따른 뱅크 파워 리미트 산출 로직(신규 로직)을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트 그래프가 도시된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수도 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트(Battery bank power limit) 산출 장치(10)를 도시한다. 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치는 배터리 뱅크 제어 장치라고도 한다.
배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치(10)는 전압 측정부(100), 온도 측정부(102), SOC 산출부(104), 제1 파워 리미트 산출부(106), 용량비 산출부(108), 제2 파워 리미트 산출부(110), 배터리 뱅크 파워 리미트 산출부(112) 및 전송부(114)를 포함한다.
배터리 뱅크는 복수의 배터리 랙(40~44)이 병렬로 연결되어 있다. 각각의 배터리 랙은 동종일 수도 있고 이종일 수도 있다. 또는 각각의 배터리 랙이 동종인 경우에도, 수명이 다른 경우일 수도 있다.
전압 측정부(100)는 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압을 실시간으로 측정한다. 전압 측정부(100)에서 측정된 각각의 배터리 랙의 전압은 SOC 산출부(104)로 전송된다. 본 발명의 일 실시예에서는 전압 측정부(100)가 포함되지만, 전압 측정부(100) 대신에 전류 측정부를 포함해도 괜찮다.
전류 측정부가 포함되면, 전류 측정부가 측정한 각 배터리 랙의 전류값을 SOC 산출부(104)로 전송할 수 있다.
온도 측정부(102)는 복수의 배터리 랙 각각의 온도를 실시간으로 측정한다. 온도 측정부(102)는 예를 들어 써미스터일 수 있다. 온도 측정부(102)는 측정된 각각의 배터리 랙의 온도값을 SOC 산출부(104)로 전송한다. 이는 배터리의 용량의 온도의 영향도 받기 때문에 배터리의 잔존 용량 산출시 배터리의 실시간 측정 온도값도 반영할 수 있다.
SOC 산출부(104)는 전압 측정부(100)로부터 측정된 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압값을 수신한다. 또한, SOC 산출부(104)는 온도 측정부(100)로부터 측정된 각각의 배터리 랙(40~44)의 온도값을 수신한다.
SOC 산출부(104)는 수신된 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압값을 이용하여 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값을 산출한다. 이 때, 배터리의 전압은 배터리의 온도에 많은 영향을 받으므로 배터리 전압을 이용하여 SOC를 산출할 때 배터리 온도값도 고려하여 산출할 수 있다.
또한, 전압 측정부(100) 대신에 전류 측정부를 포함해도 괜찮다. 이때, 전류 측정부는 각각의 배터리 랙(40~44)의 전류값을 SOC 산출부(104)로 전송할 수 있다. 이어서, 전류 측정부로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 전류값을 수신한 SOC 산출부(104)는 각각의 배터리 랙(40~44)의 전류값을 일정 시간에 대해 적분하여 각각의 배터리 랙(40~44)에 대한 SOC 값을 산출할 수도 있다.
다만, 배터리 랙의 전압 또는 전류를 측정하여 SOC를 산출하는 방법을 상술하였으나, 다른 화학적 방법 또는 압력 측정 방법 등 SOC를 산출할 수 있는 방법으로 대체 가능하다.
제1 파워 리미트 산출부(106)는 SOC 산출부(104)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값을 수신한다. 제1 파워 리미트 산출부(106)는 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값에 따른 파워 리미트값을 산출한다. 제1 파워 리미트 산출부(106)는 산출된 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값에 따른 제1 파워 리미트 값을 산출한다. SOC 값에 따른 제1 파워 리미트값은 해당 배터리 랙의 SOC에 따른 충전 전력과 방전 전력 중 최소값에 해당한다. 여기서, 충/방전 파워 리미트 값은 SOC에 따라 제안될 수 있다. 예를 들어, SOC 50%시에는 충전 파워 리미트는 100kW이고, 방전 파워 리미트는 100kW일 수 있고, SOC 100%시에는 충전 파워 리미트는 0kW이고, 방전 파워 리미트는 100kW일 수 있고, SOC 0%시에는 충전 파워 리미트는 100kW이고, 방전 파워 리미트는 0 kW일 수 있다.
제1 파워 리미트 산출부(106)는 산출된 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 제2 파워 리미트 산출부(110)로 전송한다.
용량비 산출부(108)는 복수의 배터리 랙의 전체 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 산출한다. 즉 복수의 배터리 랙의 각각의 용량 정보에 기초하여 해당 배터리 랙의 용량 비율을 산출한다. 용량비 산출부(108)는 복수의 배터리 랙의 각각의 전체 배터리 랙의 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 모두 산출한다. 예를 들면, 용량비 산출부(108)가 배터리 랙의 용량 비율을 산출하는데 필요한 SOH(state of health) 및 용량에 관한 정보 등은 배터리 관리 시스템(BMS)(미도시)에 저장되어 있을 수 있다. 용량비 산출부(108)는 산출된 각각의 배터리 랙의 용량비를 제2 파워 리미트 산출부(112)로 전송한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 제1 파워 리미트 산출부(106)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 수신한다. 또한, 제2 파워 리미트 산출부(110)는 용량비 산출부(108)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 용량비를 수신한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값을 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈다. 즉, 제2 파워 리미트 산출부(110)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값을 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈 값을 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값으로 산출한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 산출된 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 뱅크 파워 리미트 산출부(112)로 전송한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)는 제2 파워 리미트 산출부(110)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제2 파워 리미트 값을 수신한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)는 수신한 각각의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)가 산출한 뱅크 파워 리미트 값을 전송부(114)로 전송하면, 전송부(114)는 뱅크 파워 리미트 값을 PCS(전력 변환기) 제어부(30)로 전송한다.
전송부(114)로부터 뱅크 파워 리미트 값을 수신한 PCS 제어부(30)는, 수신한 뱅크 파워 리미트 값을 기초로 PCS(20)를 제어한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치(11)를 도시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치(11)는 수신부(200), 제1 파워 리미트 산출부(206), 용량비 산출부(208), 제2 파워 리미트 산출부(210), 뱅크 파워 리미트 산출부(212) 및 전송부(214)를 포함한다.
각각의 배터리 랙에는 각각의 배터리 랙을 제어 또는 감시하는 배터리 관리 시스템이 연결된다. 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)은 해당 배터리 관리 시스템이 연결되어 있는 배터리 랙 내의 각각의 배터리 셀의 전압 또는 전류를 측정하여 각각의 배터리 셀의 SOC에 따른 파워 리미트를 산출한다. 또한, 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)은 해당 배터리 랙에 포함된 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치(11)로 전송한다.
수신부(200)는 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)으로부터 해당 배터리 관리 시스템이 연결된 배터리 랙 내의 복수의 배터리 셀 각각의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 수신한다. 수신부(200)는 수신된 각각의 배터리 랙 내의 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 제1 파워 리미트 산출부(206)로 전송한다.
제1 파워 리미트 산출부(206)는 수신부(200)로부터 각각의 배터리 랙 내의 복수의 배터리 셀 각각의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 수신한다. 제1 파워 리미트 산출부(206)는 수신된 각각의 배터리 랙 내의 복수의 배터리 셀 각각의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 이용하여 해당 배터리 랙 내의 배터리 셀의 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 해당 배터리 랙의 파워 리미트 값으로 산출한다. 제1 파워 리미트 산출부(206)는 해당 배터리 랙의 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 제1 파워 리미트로 산출한다.
제1 파워 리미트 산출부(206)는 각각의 배터리 랙에 대하여 산출된 제1 파워 리미트 값을 제2 파워 리미트 산출부(210)로 전송한다.
용량비 산출부(208)는 복수의 배터리 랙의 전체 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 산출한다. 용량비 산출부(208)는 복수의 배터리 랙의 각각의 전체 배터리 랙의 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비를 모두 산출한다. 예를 들면, 용량비 산출부(208)가 배터리 랙의 용량 비율을 산출하는데 필요한 SOH 및 용량에 관한 정보 등은 배터리 관리 시스템(50~54)에 각각 저장되어 있을 수 있다. 용량비 산출부(208)는 산출된 각각의 배터리 랙의 용량비를 제2 파워 리미트 산출부(210)로 전송한다.
제2 파워 리미트 산출부(210)는 제1 파워 리미트 산출부(206)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 수신한다. 또한, 제2 파워 리미트 산출부(210)는 용량비 산출부(208)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 용량비를 수신한다.
제2 파워 리미트 산출부(210)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈다. 제2 파워 리미트 산출부(210)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈 값을 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값으로 산출한다.
제2 파워 리미트 산출부(210)는 산출된 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 뱅크 파워 리미트 산출부(212)로 전송한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(212)는 제2 파워 리미트 산출부(210)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제2 파워 리미트 값을 수신한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(212)는 수신한 각각의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(212)가 산출한 뱅크 파워 리미트 값을 전송부(214)로 전송하면, 전송부(214)는 뱅크 파워 리미트 값을 PCS 제어부(30)로 전송한다.
전송부(214)로부터 뱅크 파워 리미트 값을 수신한 PCS 제어부(30)는 수신한 뱅크 파워 리미트 값을 기초로 PCS(20)를 제어한다.
도 3a는 배터리 셀의 예시적인 용량, 에너지 값을 도시한다.
또한, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뱅크 파워 리미트 산출부(212)에 의하여 산출되는 제1 파워 리미트 값 도출 그래프이다.
도 3a에 도시된 표와 같이 배터리 셀마다 고유 물성이 달라 그 용량과 에너지도 달라진다.
이에 따라, 도 3b에 도시된 그래프와 같이, 배터리 셀별로 SOC에 따른 파워 리미트 값도 달라진다. 이때, 예를 들어, 배터리 셀(JP1)과 배터리 셀(JP3)을 포함하는 배터리 랙의 파워 리미트는 각각의 배터리 셀의 파워 리미트 중 최소값을 점선으로 표시한 그래프이다. 도 2의 본 발명의 다른 실시예에 따른 뱅크 배터리 파워 리미트 산출 장치(11)의 제1 파워 리미트는 도 3b에 도시된 그래프의 점선에 해당하는 값인 파워 리미트 값을 구하는 방식으로 구할 수 있다.
도 4는 배터리 랙의 연결 상태에 따른 종래의 뱅크 파워 리미트 산출 방법을 도시한다.
도 4는 종래의 뱅크 파워 리미트 산출 방법으로서, 각각의 배터리 랙의 파워 리미트가 예를 들어, 225kW이고, 각각의 입력 전력은 200kW로 각각의 배터리 랙의 파워 리미트 내의 전력이 인가되어 모든 배터리 랙이 정상 상태이다. 따라서 모든 배터리 랙이 배터리 뱅크로 연결 상태이므로 배터리 랙 개수를 배터리 랙의 파워 리미트 값에 곱하여 뱅크 파워 리미트를 산출한다.
도 5를 참조하면, 기존의 뱅크 파워 리미트 산출 로직(기존 로직)을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트 그래프와, 본 발명에 따른 뱅크 파워 리미트 산출 로직(신규 로직)을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트 그래프가 도시되어 있다.
이 경우 기존의 뱅크 파워 리미트 산출 로직(용량 고려없이 동일한 파워리미트 값에 배터리 랙 개수를 곱하는 로직)을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트는 각각의 배터리 랙의 종류가 다르거나, 용량이 다른 경우를 고려하지 않고 산출되어 일정 SOC 구간에서는 과 충전 문제가 발생하였다.
반면에, 본 발명에 따른 뱅크 파워 리미트 산출 로직을 이용하여 산출된 SOC에 따른 뱅크 파워 리미트는 각각의 배터리 랙의 종류와 용량을 고려하여 산출되어 설정되기 때문에, 출력 분배가 균형을 이루게 되어 과충전 문제를 해소하면서 최대 출력을 낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 방법의 순서도이다.
배터리 뱅크는 복수의 배터리 랙(40~44)이 병렬로 연결되어 있다. 각각의 배터리 랙은 동종일 수도 있고 이종일 수도 있다. 또는 각각의 배터리 랙이 동종인 경우에도, 수명이 다른 경우일 수도 있다.
전압 측정부(100)는 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압을 실시간으로 측정한다(S600). 전압 측정부(100)에서 측정된 각각의 배터리 랙의 전압은 SOC 산출부(104)로 전송된다. 본 발명의 일 실시예에서는 전압 측정부(100)가 포함되지만, 전압 측정부(100) 대신에 전류 측정부를 포함해도 괜찮다.
SOC 산출부(104)는 전압 측정부(100)로부터 측정된 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압값을 수신한다. SOC 산출부(104)는 수신된 각각의 배터리 랙(40~44)의 전압값을 이용하여 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값을 산출한다(S602). 이 때, 배터리의 전압은 배터리의 온도에 많은 영향을 받으므로 배터리 전압을 이용하여 SOC를 산출할 때 배터리 온도값도 고려하여 산출할 수 있다.
제1 파워 리미트 산출부(106)는 SOC 산출부(104)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값을 수신한다. 제1 파워 리미트 산출부(106)는 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값에 따른 파워 리미트값을 산출한다. 제1 파워 리미트 산출부(106)는 산출된 각각의 배터리 랙(40~44)의 SOC 값에 따른 제1 파워 리미트 값을 산출한다(S604). 제1 파워 리미트 산출부(106)는 산출된 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 제2 파워 리미트 산출부(110)로 전송한다.
용량비 산출부(108)는 복수의 배터리 랙의 전체 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 산출한다(S606). 용량비 산출부(108)는 복수의 배터리 랙의 각각의 전체 배터리 랙의 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 모두 산출한다. 용량비 산출부(108)는 산출된 각각의 배터리 랙의 용량비를 제2 파워 리미트 산출부(112)로 전송한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 제1 파워 리미트 산출부(106)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 수신한다. 또한, 제2 파워 리미트 산출부(110)는 용량비 산출부(108)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 용량비를 수신한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 제1 파워 리미트 값과 해당 배터리 랙의 용량비를 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출한다(S608). 구체적으로, 제2 파워 리미트 산출부(110)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈다. 즉, 제2 파워 리미트 산출부(110)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈 값을 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값으로 산출한다.
제2 파워 리미트 산출부(110)는 산출된 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 뱅크 파워 리미트 산출부(112)로 전송한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)는 제2 파워 리미트 산출부(110)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제2 파워 리미트 값을 수신한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)는 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출한다(S610). 구체적으로, 뱅크 파워 리미트 산출부(112)는 수신한 각각의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(112)가 산출한 뱅크 파워 리미트 값을 전송부(114)로 전송하면, 전송부(114)는 뱅크 파워 리미트 값을 PCS(전력 변환기) 제어부(30)로 전송한다.
전송부(114)로부터 뱅크 파워 리미트 값을 수신한 PCS 제어부(30)는, 수신한 뱅크 파워 리미트 값을 기초로 PCS를 제어한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 방법의 순서도이다.
각각의 배터리 랙에는 각각의 배터리 랙을 제어 또는 감시하는 배터리 관리 시스템이 연결된다. 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)은 해당 배터리 관리 시스템이 연결되어 있는 배터리 랙 내의 각각의 배터리 셀의 전압 또는 전류를 측정하여 각각의 배터리 셀의 SOC에 따른 파워 리미트를 산출한다. 또한, 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)은 해당 배터리 랙에 포함된 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 배터리 뱅크 파워 리미트 산출 장치(11)로 전송한다.
수신부(200)는 각각의 배터리 관리 시스템(50~54)으로부터 해당 배터리 관리 시스템이 연결된 배터리 랙 내의 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 수신한다(S700). 수신부(200)는 수신된 각각의 배터리 랙 내의 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 제1 파워 리미트 산출부(206)로 전송한다.
제1 파워 리미트 산출부(206)는 수신한 각각의 배터리 랙 내의 배터리 셀의 실시간 SOC에 따른 파워 리미트 값을 이용하여 해당 배터리 랙 내의 배터리 셀의 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 해당 배터리 랙의 파워 리미트 값으로 산출한다(S702). 제1 파워 리미트 산출부(206)는 각각의 배터리 랙에 대하여 산출된 제1 파워 리미트 값을 제2 파워 리미트 산출부(210)로 전송한다.
용량비 산출부(208)는 복수의 배터리 랙의 전체 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 산출한다. 용량비 산출부(208)는 복수의 배터리 랙의 각각의 전체 배터리 랙의 용량에 대한 해당 배터리 랙의 용량 비율을 모두 산출한다. 용량비 산출부(208)는 산출된 각각의 배터리 랙의 용량비를 제2 파워 리미트 산출부(210)로 전송한다.
제2 파워 리미트 산출부(210)는 제1 파워 리미트 산출부(206)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 제1 파워 리미트 값을 수신한다. 또한, 제2 파워 리미트 산출부(210)는 용량비 산출부(208)로부터 각각의 배터리 랙(40~44)의 용량비를 수신한다.
제2 파워 리미트 산출부(210)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값과 해당 배터리 랙의 용량비를 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출한다(S706).
구체적으로, 제2 파워 리미트 산출부(210)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈다. 제2 파워 리미트 산출부(210)는 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트를 해당 배터리 랙의 용량비로 나눈 값을 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값으로 산출한다. 제2 파워 리미트 산출부(210)는 산출된 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 뱅크 파워 리미트 산출부(212)로 전송한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(212)는 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출한다(S708). 구체적으로, 뱅크 파워 리미트 산출부(212)는 수신한 각각의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출한다.
뱅크 파워 리미트 산출부(212)가 산출한 뱅크 파워 리미트 값을 전송부(214)로 전송하면, 전송부(214)는 뱅크 파워 리미트 값을 PCS 제어부(30)로 전송한다.
전송부(214)로부터 뱅크 파워 리미트 값을 수신한 PCS 제어부(30)는 수신한 뱅크 파워 리미트 값을 기초로 PCS를 제어한다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시 예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시 예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시 예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시 예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 랙(battery rack)이 병렬 연결되어 있는 배터리 뱅크(battery bank)의 파워 리미트(power limit) 값을 설정하는 장치로서,
    상기 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 전압을 측정하는 전압 측정부;
    상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 산출된 SOC에 따른 제1 파워 리미트 값을 상기 각각의 배터리 랙에 대하여 산출하는 제1 파워 리미트 산출부;
    상기 복수의 배터리 랙의 용량 정보에 기초하여 각각의 배터리 랙의 용량비를 산출하는 용량비 산출부;
    상기 각각의 배터리 랙의 상기 용량비와 상기 제1 파워 리미트 값을 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출하는 제2 파워 리미트 산출부; 및
    상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 배터리 뱅크 파워 리미트 산출부를 포함하는 배터리 뱅크 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출하는 SOC 산출부를 더 포함하는 배터리 뱅크 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 배터리 랙의 SOC는 실시간으로 변화하는 값이고, 이에 따라 상기 뱅크 파워 리미트 값도 실시간으로 변화하는 값인 배터리 뱅크 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하고,
    상기 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출할 때 상기 각각의 배터리 랙의 온도를 이용하는 배터리 뱅크 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 파워 리미트 산출부는,
    상기 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값에 해당 배터리 랙에 대한 상기 용량비를 나누어 상기 제2 파워 리미트 값을 산출하는 배터리 뱅크 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 뱅크 파워 리미트 산출부는,
    상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 상기 뱅크 파워 리미트 값으로 산출하는 배터리 뱅크 제어 장치.
  7. 복수의 배터리 랙이 병렬 연결되어 있는 배터리 뱅크의 파워 리미트를 설정하는 방법으로서,
    상기의 복수의 배터리 랙의 각각의 배터리 랙의 전압을 측정하는 단계;
    상기 각각의 배터리 랙의 전압에 기초하여 산출된 SOC에 따른 제1 파워 리미트 값을 상기 각각의 배터리 랙에 대하여 산출하는 단계;
    상기 복수의 배터리 랙의 용량 정보에 기초하여 각각의 배터리 랙의 용량비를 산출하는 단계;
    상기 각각의 배터리 랙의 상기 용량비와 상기 제1 파워 리미트 값을 이용하여 제2 파워 리미트 값을 산출하는 단계; 및
    상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값을 이용하여 배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 단계를 포함하는 배터리 뱅크 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 각각의 배터리 랙의 SOC는 실시간으로 변화하는 값이고, 이에 따라 상기 뱅크 파워 리미트 값도 실시간으로 변화하는 값인 배터리 뱅크 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 각각의 배터리 랙의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 각각의 배터리 랙의 SOC를 산출할 때 상기 각각의 배터리 랙의 온도를 이용하는 배터리 뱅크 제어 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 파워 리미트 값을 산출하는 단계에서,
    상기 각각의 배터리 랙의 제1 파워 리미트 값에 해당 배터리 랙에 대한 상기 용량비를 나누어 상기 제2 파워 리미트 값을 산출하는 배터리 뱅크 제어 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    배터리 뱅크 파워 리미트 값을 산출하는 단계에서,
    상기 각각의 배터리 랙의 제2 파워 리미트 값 중 가장 작은 값을 뱅크 파워 리미트 값으로 산출하는 배터리 뱅크 제어 방법.
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