WO2022145708A1

WO2022145708A1 - 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치 및 방법

Info

Publication number: WO2022145708A1
Application number: PCT/KR2021/016622
Authority: WO
Inventors: 황의선; 민준홍
Original assignee: 한화솔루션 주식회사
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2022-07-07
Also published as: US20240039302A1; KR102583291B1; AU2021412527A1; KR20220096471A; EP4274053A1

Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 각각 배터리와 배터리를 전력선에 연결 제어하는 릴레이 및 상기 배터리의 상태를 검출하여 송신하는 배터리관리부를 구비하는 다수의 배터리부와, 다수의 상기 배터리부 각각의 배터리의 상태를 검출하고, 배터리들을 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하고, 배터리 동작모드에 따라 충전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 충전을 수행하거나, 방전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 방전을 수행하는 전력변환부를 포함한다.

Description

에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치 및 방법

본 발명은 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 배터리의 충전 상태와는 무관하게 오토 밸런싱을 수행할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 충전양이 일정하지 않은 신재생 에너지 발전에 적용되어 발전된 잉여 전력을 저장하고, 부하단의 전력량에 비해 발전량이 부족할 때 보충하는 역할을 한다.

최근 아파트나 주택에 태양광 패널을 설치하고, 에너지 저장 시스템을 사용하여 발전된 전기 에너지를 저장 및 사용하는 사례가 증가하고 있다.

ESS는 보통 리튬이온 배터리를 포함하고 있으며, 차세대 전력 계통에서 중요한 역할을 한다.

그러나 최근 ESS의 배터리가 폭발하는 사고가 몇차례 있었으며, 이러한 사고 발생 뉴스를 접한 개인들이 위험성 때문에 ESS 설치를 기피하는 현상이 발생하고 있다.

배터리 폭발 사고의 원인 중 하나로서 배터리 전압 및 배터리 충전상태(SOC, State of Charge)에 차이가 많은 배터리들을 병렬로 설치할 때, 배터리간의 전위차로 인하여 과전류가 발생되며, 과전류에 의해 배터리의 소손 또는 화재가 발생할 염려가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 설치자가 배터리의 전압 및 SOC를 확인하고 배터리들 각각의 상태를 고려하여 충전 또는 방전하여 각 배터리의 전압을 동일하게 조정해 주는 과정이 필요하다.

이러한 과정에서 설치자의 실수로 배터리들의 전압이 맞지 않는 경우에는 역시 과전류가 발생할 염려가 있으며, 배터리들 간의 전압 및 SOC에 차이가 많이 나는 경우에는 작업시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 10-1563075호(에너지 저장 시스템의 배터리 랙 밸런싱 장치 및 방법, 2015년 10월 19일 등록)에는 배터리 랙을 밸런싱하는 장치와 방법에 대하여 기재되어 있다.

좀 더 구체적으로 위의 등록특허에는 전압 불균형이 발생한 특정 배터리 랙을 고전압 경고로부터 분리하여 독립적인 배터리 상태로 있게 한 후, ESS 마스터 BMS는 상기 특정 배터리랙의 출력을 제1로드 뱅크에 연결하여 방전시키는 구성이다.

즉, 고전압 경고가 있는 배터리 랙을 시스템으로부터 분리하여 방전하는 것으로, 고전압 경고가 있는 배터리 랙을 방전시켜 다른 배터리 랙의 전압과 동등한 수준으로 낮춰 배터리 랙간의 전압차에 의한 문제 발생을 해결하고 있다.

그러나 위의 등록특허는 전체적인 배터리 랙들의 상태를 고려하지 않고, 전압이 높은 배터리 랙을 분리하여 방전하도록 하는 구성으로, 다른 배터리 랙들과의 전압차가 큰 경우 방전까지 시간이 많이 소요되며, 배터리 랙의 분리와 개별 방전을 위하여 다수의 릴레이들이 사용되며, 다수의 릴레이들을 제어하기 위한 제어프로그램의 복잡성에 기인하여 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

산업용의 경우 비용을 감내할 수 있으나, 가정용의 경우에는 복잡한 구성과 비용의 증가에 의해 실제 시장에서의 적용이 어렵다는 한계가 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, ESS에 적합한 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치는, 배터리와 배터리를 전력선에 연결 제어하는 릴레이 및 상기 배터리의 상태를 검출하여 송신하는 배터리관리부를 구비하는 다수의 배터리부와, 다수의 상기 배터리부 각각의 배터리의 상태를 검출하고, 배터리들을 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하고, 배터리 동작 모드에 따라 충전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 충전을 수행하거나, 방전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 방전을 수행하는 전력변환부를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 전력변환부는, 다수의 상기 배터리부 각각에 마련된 배터리관리부와 통신을 수행하며, 상기 배터리들을 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하고, 모드에 따라 상기 릴레이를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 배터리들 중 전압이 가장 높은 최대 전압의 배터리와, 전압이 가장 낮은 최소 전압 배터리를 검출하고, 상기 최대 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 방전 그룹으로 설정하고, 상기 최소 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 충전 그룹으로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 방법은, a) 전력변환부의 프로세서에서 배터리부들 각각의 배터리 전압을 확인하여, 최대 전압을 가지는 배터리와 최소 전압을 가지는 배터리를 검출하는 단계와, b) 상기 최대 전압과 최소 전압 배터리를 기준으로 모든 배터리부들의 배터리 상태를 비교하여 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하는 단계와, c) 상기 프로세서에서 배터리 동작 모드를 확인하여, 충전 모드이면 상기 충전 그룹에 속한 배터리들을 충전하고, 방전 모드이면 상기 방전 그룹에 속한 배터리들을 방전시켜, 밸런싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 a) 단계는, 모든 배터리들의 전압을 순차적으로 검출하고, 그 값에 따라 갱신 가능한 최대 전압과 최소 전압값을 추출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 b) 단계는, 상기 최대 전압과 모든 배터리들의 전압을 비교하여 배터리들 중 최대 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 방전 그룹으로 설정하고, 상기 최소 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 충전 그룹으로 설정할 수 있다.

본 발명은 설치된 배터리들의 전압에 따라 충전 그룹과 방전 그룹으로 나누고, 동작모드에 따라 충전 그룹을 충전 또는 방전 그룹을 방전 시켜 배터리들의 전압을 밸런싱함으로써, 시스템의 구성을 단순화함과 아울러 밸런싱에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 비용을 줄여 ESS에 적합한 효과가 있다.

좀 더 구체적으로, 본 발명은 설치된 배터리들 중 최대 전압의 배터리와 최소 전압의 배터리를 검출하고, 그 최대 전압 및 최소 전압 배터리를 기준으로 유사한 전압을 가지는 배터리를 분류하여 그룹으로 지정한 후, 최대 전압 배터리를 포함하는 그룹을 방전 그룹, 최소 전압 배터리를 포함하는 그룹을 충전 그룹으로 지정하여, ESS 동작에 따라 충전 또는 방전을 수행하면서 밸런싱을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가정용 에너지 저장 시스템의 오토 밸런싱 장치의 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명 오토 밸런싱 방법의 순서도이다.

도 3은 도 2에서 S10단계의 상세 순서도이다.

도 4는 도 2에서 S20단계의 상세 순서도이다.

-부호의 설명-

10:전력변환부 20:배터리부

30:PV 모듈 40:부하

50:전력망

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 오토 밸런싱 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명은, 각각 병렬연결되고, 초기 전압의 값에 따라 충전 그룹 또는 방전 그룹으로 분류되어, 충전 모드에서는 충전 그룹이 충전을 수행하고 방전 모드에서는 방전 그룹이 방전되는 다수의 배터리부(20)와, 부하(40)가 연결된 전력망(50)과 PV 모듈(30) 및 상기 배터리부(20) 간의 전력을 변환함과 아울러 상기 배터리부(20)와 통신하면서 각 배터리부(20)의 전압 및 SOC를 확인하여, 초기 설치 상태에서 배터리부(20)를 상기 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하여 제어를 수행하는 전력변환부(10)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 에너지 저장 시스템의 오토 밸런싱 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 전력변환부(10)는 PV 모듈(30)에서 생산된 전력(DC)을 배터리부(20)의 충전전압으로 변환하거나, 배터리부(20)의 직류전압을 교류전압으로 변환하여 부하(40) 또는 발전소가 연결된 전력망(50)으로 공급하거나, 전력망(50)의 교류전압을 충전전압으로 변환하는 역할을 한다.

도면에는 PV 모듈(30)을 예로 들었으나, 풍력 발전 등 ESS 시스템이 적용되는 발전 장치를 모두 포함할 수 있다.

상기 전력변환부(10)는 DC/DC 컨버터(12)와 DC/AC 컨버터(13)를 포함한다. 또한 제어를 위한 프로세서(11)를 포함한다.

상기 배터리부(20) 각각은 배터리(21)와, 상기 배터리(21)를 상기 전력변환부(10)에 선택적으로 연결하기 위한 릴레이(22)와, 상기 배터리(21)의 상태를 검출하고 관리하기 위한 배터리 관리부(23)를 포함할 수 있다.

상기 배터리 관리부(23)는 상기 전력변환부(10)의 프로세서(11)와 통신을 수행하여, 각 배터리부(20)의 배터리 상태를 전력변환부(10)에서 확인할 수 있도록 한다.

상기 배터리 관리부(23)들은 상기 전력변환부(10)로부터 전원을 공급받아 자체의 배터리(21)의 상태에 무관하게 동작할 수 있다.

즉, 전력변환부(10)는 배터리 관리의 마스터 역할을 함께 수행할 수 있다.

상기 배터리부(20)들 각각의 배터리(21)는 전력망(50)과는 분리된 전력선(60)을 통해 상기 전력변환부(10)의 DC/DC 컨버터(12)에 병렬로 연결된다.

이와 같은 구성에서 상기 프로세서(11)는 초기 설치시, 각 배터리부(20)의 배터리(21)들의 밸런싱을 수행한다.

구체적으로, 도 2의 순서도에 도시한 바와 같이, 상기 프로세서(11)는, 각 배터리부(20)의 배터리(21) 상태를 모두 확인하는 단계(S10)와, 상기 배터리(21)의 상태에 따라 그룹화하는 단계(S20)와, 현재 배터리 동작 모드를 확인하는 단계(S30)와, 상기 S30단계에서 배터리 동작 모드가 충전 모드이면, 그룹화된 배터리부(20)들 중 충전 그룹의 배터리부(20)의 배터리(21)를 충전하는 단계(S40)와, 상기 S30단계에서 배터리 동작 모드가 방전 모드이면, 그룹화된 배터리부(20)들 중 방전 그룹의 배터리부(20)의 배터리(21)를 방전하는 단계(S50)와, 현재 동작 모드에서 배터리부(20)들의 배터리(21)의 전압의 밸런싱이 완료되었는지 확인하는 단계(S60)와, 상기 S60단계에서 밸런싱이 완료되었으면 정상 동작을 수행하고 밸런싱이 완료되지 않았으면 상기 S10단계부터 재수행하는 단계(S70) 를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 밸런싱 방법을 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 전력변환부(10)의 프로세서(11)는 S10단계와 같이 각 배터리부(20)의 배터리(21) 상태를 확인한다.

구체적으로, 각 배터리부(20)는 배터리관리시스템(BMS)의 슬레이브로 동작하는 것이며, 전력변환부(10)와 통신을 통해 각 배터리부(20)의 배터리(21) 상태를 송신한다.

배터리부(20)의 배터리 관리부(23)는 각각 전력변환부(10)의 프로세서(11)로 배터리(21)의 상태를 송신한다.

이때, 프로세서(11)는 모든 배터리부(20)의 배터리(21) 중 가장 높은 전압을 가지는 특정 배터리와 가장 낮은 전압을 가지는 배터리를 확인하고, 최대 전압 배터리와 최소 전압 배터리로 각각 지정한다.

그 다음, 다른 모든 배터리들을 확인하여, 최대 전압 배터리의 전압과 설정된 전압차(Delta V라 칭함)의 범위 내의 배터리들을 찾아 그룹화한다. 이때의 그룹은 방전 그룹이 된다.

또한, 최소 전압 배터리의 전압과 delta V 이내의 값을 가지는 배터리들을 찾아 충전 그룹으로 그룹화한다.

상기 delta V는 병렬 연결시 허용 가능한 최대 전압차이가 된다.

도 3은 상기 S10단계의 상세 순서도이다.

S10단계는 여러대의 배터리들의 전압 중 최대 전압과 최소 전압을 찾는 과정이다.

도 3을 참조하면, S11단계는 초기화 단계로, 설정된 기준최대전압과 기준최소전압을 설정한다.

그 다음, S12단계와 같이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압이 설정된 기준최대전압보다 큰지를 확인한다.

S12단계의 판단결과 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압이 기준최대전압보다 크면 S13단계와 같이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리(21) 전압을 최대 전압으로 설정한다.

상기 S12단계의 판단결과 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압이 기준최대전압보다 크지 않으면, S14단계와 같이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압이 기준전압보다 작은 지 확인한다.

S14단계의 판단결과 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압이 기준최소전압보다 작은 경우, S15단계에서 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압을 최소 전압으로 설정한다.

이와 같은 과정을 통해 적어도 최대 전압, 최소 전압 또는 기준전압이 결정된다. 이러한 전압의 의미는 다음의 반복 과정에서 보다 명확하게 설명된다.

위의 예에서 N은 첫 번째 배터리부(20 #1)의 처리 과정이며, N이 설치된 배터리 수와 동일한지 S16단계에서 확인한 후, 동일하지 않으면 S17단계와 같이 N을 1만큼 증가시키고, S12단계를 재수행한다.

즉, 두 번째 배터리부(20 #2)의 배터리 전압을 검출하여 상기 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압과 비교하는 과정을 거친다.

상기 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압이 기준전압에 비하여 높은 것이면 최대 전압으로 설정되고, 반대로 낮으면 최소 전압으로 설정되어 있으며, 최대 전압 또는 최소 전압과 두 번째 배터리부(20 #2)의 전압을 비교한다.

만약 S12단계의 판단결과 두 번째 배터리부(20 #2)의 배터리 전압이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압보다 높으면, 두 번째 배터리부(20 #2)의 배터리 전압을 최대 전압으로 S13단계에서 설정한다. 이때 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압은 최소 전압으로 설정된다.

반대로, 두 번째 배터리부(20 #2)의 배터리 전압이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압보다 낮으면, 두 번째 배터리부(20 #2)의 배터리 전압을 최소 전압으로 S15단계에서 설정한다. 이때 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압은 최대 전압으로 설정된다.

위의 과정을 거치면서, 적어도 최대 전압과 최소 전압의 값을 얻을 수 있다.

이때 최대 전압과 최소 전압은 도 3의 과정을 반복하면서 변화될 수 있다.

결과적으로 N개의 배터리들 중 최대 전압을 가지는 배터리와 최소 전압을 가지는 배터리를 확인할 수 있다.

즉, S10단계에서는 현재 시스템에 연결된 N개의 배터리(21)들 중 최대 전압을 가지는 배터리와 최소 전압을 가지는 배터리를 검출할 수 있다.

도 4는 S20단계의 상세 순서도이다.

S20단계는 N개의 배터리(21)들을 그룹화하는 단계이다.

먼저, S21단계는 S10단계에서 검출된 최대 전압에서 첫 번째 배터리부(20 #1)의 전압을 감한 결과가 delta V보다 작은 지 확인한다.

앞서 설명한 바와 같이 delta V는 허용 가능한 최대 전압차이이며, delta V 이상의 전압차가 나는 배터리들을 병렬 연결했을 때에는 과전류가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 안전을 위한 안전전압차범위로서 delta V를 사용한다.

S21단계의 판단을 만족하면 S22단계와 같이 첫 번째 배터리부(20 #1)는 방전 그룹으로 설정한다.

만약 S21단계의 판단을 만족하지 않거나, S21단계를 수행한 후에, S23단계와 같이 첫 번째 배터리부(20 #1)의 배터리 전압에서 최소 전압을 감한 결과가 안전전압차범위(delta V) 이하인지 확인하고, 조건에 만족하면 S24단계와 같이 충전 그룹으로 설정한다.

S21단계의 판단 및 S23의 판단을 만족하지 않는 경우에도, 각각 S23단계와 S25단계를 수행하게 된다. 이는 하나의 배터리가 방전 그룹이면서 충전 그룹에 속할 수 있기 때문이다.

이후, S25단계와 같이 모든 배터리들에 대한 그룹화가 완료되었는지 확인하고, 완료되지 않았으면 S26단계에서 N을 가산하여 다음의 배터리에 대하여 S21단계를 재수행한다.

이와 같은 과정을 통해 설치된 모든 배터리부(20)의 배터리(11)들은 그룹화된다.

즉, 최대 전압으로부터 안전전압차범위 내에 있는 배터리들은 방전 그룹, 최소 전압으로부터 안전전압범위 내에 있는 배터리들은 충전 그룹이 된다.

그 다음, S30단계와 같이 현재 배터리 동작 모드를 확인한다.

배터리의 동작 모드는 충전 또는 방전이며, 충전은 PV 모듈(30) 또는 전력망(50)의 전력을 배터리에 충전하는 동작이며, 방전은 배터리의 전압을 부하(40)에서 사용하는 상태를 뜻한다.

상기 S30단계에서 확인된 배터리 동작 모드가 충전 모드이면, S40단계와 같이 상기 전력변환부(10)는 각 그룹화된 배터리부(20)들 중 충전 그룹의 배터리부(20)의 배터리(21)를 충전할 수 있도록 릴레이(22)를 제어한다.

즉, 충전 그룹에 속한 배터리부(20)의 릴레이(22)를 닫아 충전이 이루어질 수 있도록 하고, 충전 그룹이 아닌 방전 그룹에 속한 배터리부(20)들의 릴레이(22)는 열어 충전 동작을 하지 않도록 한다.

상기 S30단계에서 확인된 배터리 동작 모드가 방전 모드이면, S50단계와 같이 상기 전력변환부(10)는 각 그룹화된 배터리부(20)들 중 방전 그룹에 속한 배터리부(20)의 릴레이(22)를 닫고, 충전 그룹에 속한 배터리부의 릴레이는 열어 방전 그룹에 속한 배터리부(20)의 배터리(21)를 방전시킨다.

이와 같은 과정을 통해 충전 그룹에 속한 배터리부들과 방전 그룹에 속한 배터리부들은 그 전압의 차이가 감소하게 되며, 따라서 밸런싱이 수행된다.

이때 밸런싱의 기준이 되는 전압은 중간 그룹에 속한 배터리부들의 전압을 기준으로 하는 것과 유사한 결과를 얻을 수 있다.

그 다음, S60단계에서는 현재 동작 모드에서 배터리부(20)들의 배터리(21)의 전압의 밸런싱이 완료되었는지 확인한다.

밸런싱의 완료 확인은 전체 배터리의 전압이 상기 안전전압범위 내에 있으면 밸런싱이 완료된 것으로 할 수 있다.

밸런싱이 완료되면 전체 배터리부(20)를 단일한 동작 모드로 동작시키는 S70 단계의 정상 동작을 수행한다.

밸런싱이 완료되지 않았으면, 상기 S10 단계를 재수행할 수 있다.

이처럼 본 발명은 간단한 구성을 사용하면서도, ESS 설치시 안전하게 밸런싱을 수행할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시 예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

본 발명은 자연법칙을 이용하여 가정용 ESS에 적합한 배터리 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims

각각 배터리와 배터리를 전력선에 연결 제어하는 릴레이 및 상기 배터리의 상태를 검출하여 송신하는 배터리관리부를 구비하는 다수의 배터리부; 및

다수의 상기 배터리부 각각의 배터리의 상태를 검출하고, 배터리들을 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하고, 배터리 동작 모드에 따라 충전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 충전을 수행하거나, 방전 그룹에 속한 배터리들을 이용하여 방전을 수행하는 전력변환부를 포함하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치.
제1항에 있어서,

상기 전력변환부는,

다수의 상기 배터리부 각각에 마련된 배터리관리부와 통신을 수행하며,

상기 배터리들을 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하고,

모드에 따라 상기 릴레이를 제어하는 프로세서를 포함하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치.
제2항에 있어서,

상기 프로세서는,

상기 배터리들 중 전압이 가장 높은 최대 전압의 배터리와, 전압이 가장 낮은 최소 전압 배터리를 검출하고,

상기 최대 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 방전 그룹으로 설정하고,

상기 최소 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 충전 그룹으로 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 장치.
a) 전력변환부의 프로세서에서 배터리부들 각각의 배터리 전압을 확인하여, 최대 전압을 가지는 배터리와 최소 전압을 가지는 배터리를 검출하는 단계;

b) 상기 최대 전압과 최소 전압 배터리를 기준으로 모든 배터리부들의 배터리 상태를 비교하여 충전 그룹과 방전 그룹으로 그룹화하는 단계; 및

c) 상기 프로세서에서 배터리 동작 모드를 확인하여, 충전 모드이면 상기 충전 그룹에 속한 배터리들을 충전하고, 방전 모드이면 상기 방전 그룹에 속한 배터리들을 방전시켜, 밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 방법.
제4항에 있어서,

상기 a) 단계는,

모든 배터리들의 전압을 순차적으로 검출하고, 그 값에 따라 갱신 가능한 최대 전압과 최소 전압값을 추출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 방법.
제4항에 있어서,

상기 b) 단계는,

상기 최대 전압과 모든 배터리들의 전압을 비교하여 배터리들 중 최대 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 방전 그룹으로 설정하고,

상기 최소 전압을 기준으로 안전전압범위 내의 전압값을 가지는 배터리를 포함하는 배터리부를 충전 그룹으로 설정하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 배터리 오토 밸런싱 방법.