WO2023101341A1 - 배터리 정보 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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WO2023101341A1
WO2023101341A1 PCT/KR2022/018947 KR2022018947W WO2023101341A1 WO 2023101341 A1 WO2023101341 A1 WO 2023101341A1 KR 2022018947 W KR2022018947 W KR 2022018947W WO 2023101341 A1 WO2023101341 A1 WO 2023101341A1
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WO
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battery
information
rack
controller
communication device
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PCT/KR2022/018947
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English (en)
French (fr)
Inventor
서유경
오승택
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/371—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with remote indication, e.g. on external chargers
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2021-0172221 filed on December 3, 2021, and includes all contents disclosed in the literature of the Korean patent application as part of this specification.
  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery information management system and a battery information management method using the same.
  • An energy storage system is a system that stores electrical energy and manages it so that it can be used when needed.
  • power storage systems installed in power plants that drive large-scale power grids or buildings with high power consumption Contains thousands of battery cells.
  • a plurality of battery cells are combined to form a battery module, and a plurality of battery modules are combined to form a battery rack.
  • the power storage system includes a plurality of such battery racks, and MBMS (Module Battery Management System) and RBMS (Rack Battery Management System) are installed to control and monitor the status of each battery module and battery rack.
  • BSC Battery System Controller
  • BSC Battery System Controller
  • BSC needs to monitor data related to hundreds to thousands of battery cells from time to time (typically, every 1 second) for smooth operation of the power storage system. It is common to selectively receive and process only (eg, maximum/minimum cell voltage, module temperature, state of charge (SOC), etc.). However, in this case, since all battery cells cannot be precisely monitored, it is difficult to find which battery cell caused the problem when an error occurs in the power storage system.
  • SOC state of charge
  • One object of the embodiments disclosed in this document is to provide a battery information management system and battery information management method capable of frequently monitoring data of all battery cells constituting a power storage system.
  • Another object of the embodiments disclosed in this document is to store information of all battery cells in a storage device so that, when a system malfunction occurs, a battery cell causing the malfunction can be easily found.
  • Battery information management system a communication device for receiving information about the battery rack from the RBMS (Rack Battery Management System) for controlling the battery rack; a switch connected to the communication device by a local area network and receiving information about the battery rack from the communication device; and a controller receiving information about the battery rack from the switch.
  • RBMS Raster Battery Management System
  • the battery rack includes at least one battery module, each of the battery modules includes at least one battery cell, and the information about the battery rack includes each of the battery cells. may contain information about
  • each of the battery modules is controlled by a Module Battery Management System (MBMS), and the RBMS and the MBMS perform CAN (Controller Area Network) communication to each of the battery cells. information can be transmitted and received.
  • MBMS Module Battery Management System
  • CAN Controller Area Network
  • the communication device may change CAN communication data between the RBMS and the MBMS into TCP/IP packets and transmit them to the switch.
  • the communication device receives an IP assigned in a Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) method and communicates with the switch based on the assigned IP, and the switch is configured according to the DHCP method. It can be configured to allow IP assignment.
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the controller may be configured to store information about each of the battery cells in a storage device.
  • a period in which the controller stores information on each of the battery cells may be less than 1 second.
  • the controller may be configured to determine whether a battery cell is abnormal based on information about each of the battery cells stored in the storage device.
  • a power storage system includes at least one battery rack; At least one RBMS (Rack Battery Management System) for controlling each of the at least one battery rack; And a battery information management system for managing information about the at least one battery rack, wherein the battery information management system receives information about the battery rack controlled by each RBMS from each of the RBMS At least one communication Device; a switch connected to the at least one communication device by a local area network and receiving information about the battery rack from the communication device; and a controller receiving information about the battery rack from the switch.
  • RBMS Random Battery Management System
  • each of the battery racks includes at least one battery module, each of the battery modules includes at least one battery cell, and information about the battery rack includes each of the battery cells. may contain information about
  • the at least one MBMS (Module Battery Management System) for controlling each of the at least one battery module further includes, the RBMS and the MBMS are CAN (Controller Area Network) communication It is possible to transmit and receive information on each of the battery cells by performing the
  • the communication device may change CAN communication data between the RBMS and the MBMS into TCP/IP packets and transmit them to the switch.
  • the communication device receives an IP assigned in a Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) method and communicates with the switch based on the assigned IP, and the switch has an IP address according to the DHCP method. It can be configured to allow allocation.
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the power storage system may further include a storage device that stores information about each of the battery cells, and the controller may be configured to store the information about each of the battery cells in the storage device.
  • a period in which the controller stores information about each of the battery cells may be within 1 second.
  • the controller is configured to determine whether a battery cell is abnormal based on information about each of the battery cells stored in the storage device when an abnormality occurs in the power storage system.
  • Battery information management method in a communication device, receiving information about the battery rack from the RBMS (Rack Battery Management System) for controlling the battery rack; In a switch connected to the communication device by a local area network, receiving information about the battery rack from the communication device; And in the controller, receiving information about the battery rack from the switch.
  • RBMS Raster Battery Management System
  • the battery rack includes at least one battery module, each of the battery modules includes at least one battery cell, and the information about the battery rack includes each of the battery cells. may contain information about
  • the battery information management method may further include storing, by the controller, information about each of the battery cells in a storage device.
  • the battery information management method may further include determining, by the controller, whether a battery cell is abnormal based on information about each of the battery cells stored in the storage device.
  • information on all battery cells is obtained using a communication device connected to the RBMS for controlling the battery rack, and a switch for receiving information about each battery cell from the communication device through a local area network and transmitting the information to the controller.
  • a battery information management system capable of integrated management is provided.
  • the controller directly collects battery-related information from the RBMS, information on all battery cells can be collected and managed regardless of communication speed or data capacity. Therefore, when a problem occurs in the system, the battery cell causing the problem can be easily found, and repair and maintenance costs can be reduced by replacing only the corresponding battery cell/module.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power storage system including a battery information management system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a power storage system according to the prior art.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a battery rack included in a power storage system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a battery information management method according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power storage system including a battery information management system according to an embodiment.
  • the power storage system 1 is a plurality of battery racks (101, 102, 103, 104), respectively controlling the plurality of battery racks (101, 102, 103, 104) It includes a plurality of RBMS (Rack Battery Systems) 111, 112, 113, 114, a battery information management system 10 that manages battery-related information, and a storage device 150 that stores battery-related information.
  • RBMS Random Battery Systems
  • Battery information management system 10 at least one communication device for receiving information about the battery rack from the RBMS (111, 112, 113, 114) (121, 122, 123, 124), the communication It includes a switch 130 receiving information about the battery rack from the device, and a controller 140 receiving information about the battery rack from the switch 130.
  • the power storage system 2 is a plurality of battery racks (201, 202, 203, 204), a plurality of RBMS (211) for controlling the plurality of battery racks (201, 202, 203, 204), respectively , 212, 213, 214), a controller 240 for receiving and managing battery-related information from the RBMS, and a storage device 250 for storing battery-related information.
  • the power storage system 2 is a plurality of battery racks (201, 202, 203, 204), a plurality of RBMS (211) for controlling the plurality of battery racks (201, 202, 203, 204), respectively , 212, 213, 214), a controller 240 for receiving and managing battery-related information from the RBMS, and a storage device 250 for storing battery-related information.
  • the biggest difference in the structure of the power storage system 1 of the embodiment compared to the power storage system 2 of the prior art is that additional communication devices 121, 122, 123, and 124 connected to each RBMS and all It is provided with a switch 130 that receives information about the battery and transfers it to the controller 140 . These components perform communication in a manner different from conventional systems to collect and manage information related to battery cells.
  • a battery rack is a device for loading and managing a plurality of battery module sets, and is controlled by a rack battery management system (RBMS) installed in the battery rack.
  • the power storage system 1 may include one or more battery racks 101, 102, 103, and 104, and RBMSs 111, 112, 113, and 114 installed in each battery rack are battery racks. and collects information about battery modules and battery cells included in the battery rack.
  • FIG 3 is a block diagram showing the configuration of a battery rack included in the power storage system according to an embodiment.
  • the battery rack 101 may include at least one battery module (M1, M2, M3, M4, ).
  • Each battery module M1 may include at least one battery cell C11, C12, C13, C14, C15, ....
  • a battery cell (C11, C12, C13, C14, C15, ...) is a basic unit of a battery that can be used by charging and discharging electrical energy. Or, it is manufactured by putting it in a rectangular case.
  • the battery cell may be a lithium ion (Li-ion) battery, a lithium ion polymer (Li-ion polymer) battery, a nickel cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel-metal hydride (Ni-MH) battery, or the like. Not limited.
  • Each of the battery modules (M1, M2, M3, M4, ...) includes a plurality of battery cells (C11 to C15, C21 to C25, C31 to C35, C41 to C45, ...), and the battery cells are externally connected. It is an assembly that is bundled in a certain number and placed in a frame to protect from shock, heat, vibration, etc. and to manage information.
  • the battery modules M1, M2, M3, M4, ... are each controlled by a module battery management system (MBMS) (S1, S2, S3, S4, ).
  • MBMS module battery management system
  • the MBMS (S1) controls and manages the battery module (M1), information about the battery cells (C11, C12, C13, C14, C15, ...) constituting the battery module (M1), For example, information such as voltage, current, temperature, resistance, state of charge (SOC), and state of health (SOH) of each battery cell is collected and transmitted to a device outside the module.
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • MBMS (S1, S2, S3, S4, ...) communicates with the RBMS (111) that controls the battery rack 101, which is an upper group of battery modules each control, every regular period
  • the collected state information of battery cells (eg, every second) is transmitted to the RBMS 111 .
  • the MBMS (S1, S2, S3, S4, ...) and the RBMS 111 may transmit and receive data in a controller area network (CAN) communication method.
  • CAN communication is a communication protocol standard designed for controllers or devices to communicate with each other without a host computer in a system, and has the advantage of being very resistant to electrical noise and configuring a communication system at a low price.
  • CAN communication is only an example, and the communication method between RBMS and MBMS is not limited thereto.
  • RBMS (111, 112, 113, 114) receives information about the battery rack from each battery rack (101, 102, 103, 14) connected. Looking in more detail, as shown in FIG. 3, it communicates with MBMS (S1, S2, S3, S4, ...) that controls the battery modules included in the battery rack using CAN communication, and information about the battery module from the MBMS, battery Receive information about a cell. That is, the information about the battery rack includes information about each battery cell included in the battery rack.
  • At least one communication device constituting the battery information management system 10 (121, 122, 123, 124), respectively, from the RBMS (111, 112, 113, 114) about the battery rack including information about the battery cells. Receive information.
  • the RBMSs 111, 112, 113, and 114 and the communication devices 121, 122, 123, and 124 may communicate using a CAN communication method, but are not limited thereto.
  • Communication devices (121, 122, 123, 124) transmits information about each battery rack to the switch 130 using a local area network.
  • the communication devices 121, 122, 123, and 124 are CAN-to-Ethernet communication devices, and convert the CAN message including the battery information received from the RBMS into a TCP/IP packet to transmit Ethernet It can be transmitted to the switch 130 through a communication network.
  • a communication device and a switch may be connected through a wired or wireless local area network (LAN), and it is possible to transmit and receive data of tens to thousands of Mbits per second even over a much longer distance than CAN communication.
  • LAN local area network
  • the communication device and the switch transmit and receive data using an Ethernet communication network and a TCP/IP protocol, but it is not limited to the above communication method.
  • the switch 130 receives information about the battery rack (including information about the battery cells) from the communication devices 121, 122, 123, and 124 through a local area network (eg, Ethernet). According to an embodiment, the switch 130 receives battery-related information in the form of a TCP/IP packet from communication devices and transmits the information to the controller 140 in the form of a TCP/IP packet through an Ethernet communication network. As shown in FIG. 1, the switch 130 receives information from a plurality of communication devices 121, 122, 123, and 124 connected through a plurality of ports, and selectively, sequentially, or simultaneously transmits information to the controller 140. It serves as a switch hub for forwarding.
  • a local area network eg, Ethernet
  • the switch 130 receives battery-related information in the form of a TCP/IP packet from communication devices and transmits the information to the controller 140 in the form of a TCP/IP packet through an Ethernet communication network.
  • the switch 130 receives information from a plurality of communication devices 121, 122,
  • the communication devices 121, 122, 123, and 124 receive an IP assigned in a Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) method and communicate with the switch 130 based on the assigned IP, and the switch ( 130) may be configured to enable IP allocation according to the DHCP method. That is, the switch 130 automatically allocates an IP to a communication device requiring an IP, and if the communication device does not use the IP, the switch 130 returns the IP so that another device can use it.
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the controller 140 receives information about the battery rack (including information about the battery cells) from the switch 130 . As described above, information may be received in the form of a TCP/IP packet through an Ethernet communication network, but is not limited thereto.
  • the controller 140 includes an arithmetic unit for processing information received from the lower battery management system (MBMS, RBMS, etc.) and a control unit for controlling the lower battery management system (MBMS, RBMS) based on the processing result, It may be a BSC (Battery System Controller) used in a general battery control system.
  • BSC Battery System Controller
  • the controller 140 receives information from the switch 130 through a local area network (eg, Ethernet) (see the dotted line connecting the switch and the controller in FIG. 1) simultaneously or selectively with the RBMS (111 , 112, 113, 114) can receive information about the battery rack directly from (see the solid line connecting the RBMS and the controller in Figure 1).
  • a CAN communication method other than Ethernet may be used for direct communication with the RBMS.
  • the power storage system 1 further includes a storage device 150 for storing information about each battery cell, and the controller 140 includes information about each battery cell. It may be configured to store information in the storage device 150 .
  • the storage device 150 may be, for example, various storage media such as RAM, ROM, semiconductor memory such as flash memory, magnetic disk, and optical disk. It may be a concept including devices. According to another embodiment, the storage device 150 may be a device or system located outside the power storage system 1 (eg, an external terminal connected to a network, a cloud server, etc.).
  • the controller 140 may store CAN-to-Ethernet transmission data in the storage device 150 every cycle using a logging program (eg, ModuleLogReceiver® developed by LGES) installed in the system.
  • a logging program eg, ModuleLogReceiver® developed by LGES
  • a period in which the controller 140 stores information on each of the battery cells may be preferably set within 1 second, but is not limited thereto.
  • the controller 240 receives information from the RBMSs 211, 212, 213, and 214 through direct communication such as CAN communication.
  • direct communication such as CAN communication.
  • the power storage system 1 uses additional communication devices 121, 122, 123, and 124 connected to each RBMS and a switch 130 to provide information through a local area network such as Ethernet. is transmitted to the controller 140, it is possible to overcome limitations of communication speed and data capacity and to collect and manage all battery cell information.
  • the controller 140 may be configured to read information about each of the battery cells stored in the storage device 150 and determine whether the battery cells are abnormal when an abnormality occurs in the power storage system 1 .
  • the correlation between the failure of the entire system and the failure of the battery cell may be determined according to a predetermined criterion or based on an input from a manager.
  • the location of the battery a location within a specific battery module in a specific battery rack
  • state record information may be transmitted to an administrator terminal.
  • a manager can significantly reduce maintenance cost and time of the power storage system by replacing only specified abnormal battery cells.
  • the communication device receives information about the battery rack from the RBMS for controlling the battery rack step (S100) is performed.
  • the power storage system includes at least one battery rack, and each battery rack is controlled by at least one RBMS.
  • each battery rack includes at least one battery module, each battery module includes at least one battery cell.
  • the information about the battery rack collected by the RBMS includes information on individual battery cells, such as voltage, current, temperature, resistance, state of charge (SOC), and state of health (SOH) of each battery cell.
  • the RBMS that manages the battery rack and the MBMS that manages the battery module can transmit and receive data through CAN communication, and each communication device and RBMS can also transmit and receive data through CAN communication.
  • the communication device is a CAN-to-Ethernet communication device, and can convert a CAN message including battery information received from the RBMS into a TCP/IP packet and transmit it to a switch through an Ethernet communication network.
  • a switch serves as a switch hub that receives information from a plurality of communication devices connected through a plurality of ports and selectively, sequentially, or simultaneously transmits information to a controller.
  • the switch can be configured to support DHCP function to enable IP assignment to required communication devices.
  • a step (S300) of the controller receiving information about the battery rack (including information about the battery cells) from the switch is performed.
  • the switch transmits the information to the controller in the form of a TCP/IP packet through a local area network (eg, Ethernet).
  • the controller includes an arithmetic unit for processing information received from the lower battery management system (MBMS, RBMS, etc.) and a control unit for controlling the lower battery management system (MBMS, RBMS) based on the processing result. It may be a BSC (Battery System Controller) used in the system.
  • BSC Battery System Controller
  • a controller stores information on each battery cell in a storage device (S400).
  • the storage device may be, for example, various storage media such as RAM, ROM, semiconductor memory such as flash memory, magnetic disk, and optical disk, and includes additional devices capable of processing, transmitting, and displaying data together with the storage medium. It may be a concept that The controller receives information about all battery cells at predetermined intervals (preferably within 1 second) and records them in a storage device.
  • the method for managing battery information may further include determining, by a controller, whether a battery cell is abnormal based on information about each battery cell stored in a storage device (S500) when an abnormality occurs in the system. there is. In this way, by recording all battery cell data in the storage device, it is possible to respond easily when an abnormality occurs in the power storage system. If it is determined that the battery cell is abnormal, the location of the battery (location in a specific battery module in a specific battery rack) and status record information can be transmitted to the manager terminal, and the manager replaces only the specified abnormal battery cell to improve the power storage system. Maintenance costs and time can be greatly reduced.
  • the battery information management method according to the above embodiment may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer readable recording medium.
  • the computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

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Abstract

일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템은, 배터리 랙을 제어하는 RBMS(Rack Battery Management System)로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 통신 장치; 상기 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되고, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치; 및 상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러를 포함한다. 실시예에 따르면, 통신 속도나 데이터 용량에 구애 받지 않고 모든 배터리 셀들의 정보를 수집 및 관리할 수 있다. 따라서, 시스템에 이상이 생긴 경우 이상의 원인이 되는 배터리 셀을 용이하게 찾아낼 수 있고, 해당 배터리 셀/모듈만 교체하여 수리 및 유지 비용을 절감할 수 있다.

Description

배터리 정보 관리 시스템 및 방법
관련출원과의 상호인용
본 발명은 2021.12.03.에 출원된 한국 특허 출원 제10-2021-0172221호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 정보 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 정보 관리 방법에 관한 것이다.
전력 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 전기 에너지를 저장하였다가 필요할 때 사용할 수 있도록 관리하는 체계로서, 일반적으로 대규모 전력망을 구동하는 발전소 또는 전력 소모량이 큰 빌딩 등에 설치되는 전력 저장 시스템은 수백 내지 수천 개의 배터리 셀을 포함한다. 이러한 배터리 셀들을 체계적으로 관리하기 위해, 다수의 배터리 셀을 합쳐 배터리 모듈을 구성하고, 다수의 배터리 모듈을 합쳐 배터리 랙(Battery Rack)을 구성하게 된다. 전력 저장 시스템은 이러한 배터리 랙을 다수 포함하는데, 각각의 배터리 모듈 및 배터리 랙을 제어하고 상태를 모니터링하기 위해 MBMS(Module Battery Management System) 및 RBMS(Rack Battery Management System)가 설치되며, 최상위 계층에는 상기 MBMS, RBMS로부터 수신한 다수의 배터리 관련 정보를 통합 관리하고 배터리 시스템 전체를 제어하기 위한 BSC(Battery System Controller)가 설치된다.
BSC는 전력 저장 시스템의 원활한 작동을 위해 수백 내지 수천 개의 배터리 셀과 관련된 데이터를 수시로(통상적으로, 1초 주기로) 모니터링해야 하는데, 모든 데이터를 처리하기에는 통신 속도 및 데이터 용량에 한계가 있기 때문에 중요 데이터(예컨대, 최대/최소 셀 전압, 모듈 온도, 충전 상태(SOC) 등)만을 선택적으로 수신하여 처리하는 것이 일반적이다. 그러나 이 경우 모든 배터리 셀을 정밀하게 모니터링할 수 없기 때문에 전력 저장 시스템에 이상이 발생하였을 때 어느 배터리 셀에서 문제의 원인이 발생하였는지 발견하기가 어렵다는 문제가 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 전력 저장 시스템을 구성하는 모든 배터리 셀의 데이터를 수시로 모니터링할 수 있는 배터리 정보 관리 시스템 및 배터리 정보 관리 방법을 제공하는 것이다.
본 문서에 개시된 실시예들의 또 다른 목적은 모든 배터리 셀의 정보를 저장 장치에 저장함으로써, 시스템에 이상이 생긴 경우 이상의 원인이 되는 배터리 셀을 용이하게 찾아낼 수 있도록 하는 것이다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템은, 배터리 랙을 제어하는 RBMS(Rack Battery Management System)로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 통신 장치; 상기 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되고, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치; 및 상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러를 포함한다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 랙은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고, 상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리 모듈 각각은 MBMS(Module Battery Management System)에 의해 제어되고, 상기 RBMS 및 상기 MBMS는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하여 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 송수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 통신 장치는, 상기 RBMS 및 상기 MBMS 간 CAN 통신 데이터를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 상기 스위치에 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 통신 장치는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식으로 IP를 할당 받아 상기 할당된 IP를 기초로 상기 스위치와 통신하고, 상기 스위치는 DHCP 방식에 따른 IP 할당이 가능하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장 장치에 저장하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 주기가 1초 이내일 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템은, 적어도 하나의 배터리 랙; 상기 적어도 하나의 배터리 랙 각각을 제어하는 적어도 하나의 RBMS(Rack Battery Management System); 및 상기 적어도 하나의 배터리 랙에 관한 정보를 관리하는 배터리 정보 관리 시스템을 포함하되, 상기 배터리 정보 관리 시스템은, 상기 RBMS 각각으로부터, 각 RBMS가 제어하는 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 적어도 하나의 통신 장치; 상기 적어도 하나의 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되고, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치; 및 상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러를 포함한다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 배터리 랙 각각은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고, 상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 각각을 제어하는 적어도 하나의 MBMS(Module Battery Management System)를 더 포함하고, 상기 RBMS 및 상기 MBMS는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하여 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 송수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 통신 장치는, 상기 RBMS 및 상기 MBMS 간 CAN 통신 데이터를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 상기 스위치에 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 통신 장치는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식으로 IP를 할당 받아 상기 할당된 IP를 기초로 상기 스위치와 통신하고, 상기 스위치는 DHCP 방식에 따른 IP 할당이 가능하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템은, 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 저장 장치를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 상기 저장 장치에 저장하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 주기가 1초 이내일 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 전력 저장 시스템에 이상이 발생한 경우, 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법은, 통신 장치에서, 배터리 랙을 제어하는 RBMS(Rack Battery Management System)로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되는 스위치에서, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 컨트롤러에서, 상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법에 있어서, 상기 배터리 랙은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고, 상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법은, 상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장 장치에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법은, 상기 컨트롤러가 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 랙을 제어하는 RBMS와 각각 연결된 통신 장치, 및 상기 통신 장치로부터 근거리 통신망을 통해 배터리 셀 각각에 관한 정보를 수신하여 컨트롤러에 전달하는 스위치를 이용해, 모든 배터리 셀들의 정보를 통합 관리할 수 있는 배터리 정보 관리 시스템이 제공된다.
제안된 시스템에 따르면, 컨트롤러가 RBMS로부터 직접 배터리 관련 정보를 수집하는 종래의 시스템에 비해, 통신 속도나 데이터 용량에 구애 받지 않고 모든 배터리 셀들의 정보를 수집 및 관리할 수 있다. 따라서, 시스템에 이상이 생긴 경우 이상의 원인이 되는 배터리 셀을 용이하게 찾아낼 수 있고, 해당 배터리 셀/모듈만 교체하여 수리 및 유지 비용을 절감할 수 있다.
이 외에도 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 도면의 일부 구성요소들에 대한 표현이 과장되거나 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템을 포함하는 전력 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전력 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 포함된 배터리 랙(battery rack)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 문서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 문서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템을 포함하는 전력 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)은 복수의 배터리 랙(101, 102, 103, 104), 상기 복수의 배터리 랙(101, 102, 103, 104)을 각각 제어하는 복수의 RBMS(Rack Battery System)(111, 112, 113, 114), 배터리에 관한 정보를 관리하는 배터리 정보 관리 시스템(10), 및 배터리에 관한 정보를 저장하는 저장 장치(150)를 포함한다.
일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 시스템(10)은, RBMS(111, 112, 113, 114)로부터 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 적어도 하나의 통신 장치(121, 122, 123, 124), 상기 통신 장치로부터 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치(130), 및 상기 스위치(130)로부터 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러(140)를 포함한다.
도 1에는 4개의 배터리 랙(101, 102, 103, 104) 및 4개의 RBMS(111, 112, 113, 114), 4개의 통신 장치(121, 122, 123, 124)만이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 구성일 뿐 각 구성요소의 개수는 도시된 것에 한정되지 아니하며 더 많거나 더 적은 수의 구성요소가 존재할 수 있다.
도 2는 종래기술에 따른 전력 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 전력 저장 시스템(2)은 복수의 배터리 랙(201, 202, 203, 204), 상기 복수의 배터리 랙(201, 202, 203, 204)을 각각 제어하는 복수의 RBMS(211, 212, 213, 214), 상기 RBMS로부터 배터리에 관한 정보를 수신하여 관리하는 컨트롤러(240), 및 배터리에 관한 정보를 저장하는 저장 장치(250)를 포함한다.
종래기술의 전력 저장 시스템(2)에 비해 실시예의 전력 저장 시스템(1)의 구조상 가장 큰 차이점은, 각각의 RBMS와 연결된 추가적인 통신 장치(121, 122, 123, 124) 및 상기 통신 장치들로부터 모든 배터리에 관한 정보를 수신하여 컨트롤러(140)에 전달하는 스위치(130)를 구비하는 것이다. 이들 구성요소는 종래 시스템과는 상이한 방식으로 통신을 수행하여 배터리 셀과 관련된 정보를 수집하고 관리할 수 있도록 한다.
배터리 랙(Battery Rack)은 복수의 배터리 모듈 집합을 적재하고 관리하기 위한 장치로서, 배터리 랙에 설치된 랙 배터리 관리 시스템(RBMS)에 의하여 제어된다. 도 1에 도시된 것처럼, 전력 저장 시스템(1)에는 하나 이상의 배터리 랙(101, 102, 103, 104)이 포함될 수 있으며, 각 배터리 랙에 설치된 RBMS(111, 112, 113, 114)는 배터리 랙을 제어하고 배터리 랙에 포함된 배터리 모듈, 배터리 셀에 관한 정보를 수집한다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템에 포함된 배터리 랙의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 랙(101)은 적어도 하나의 배터리 모듈(M1, M2, M3, M4, ...)을 포함할 수 있다. 각각의 배터리 모듈(M1)은 적어도 하나의 배터리 셀(C11, C12, C13, C14, C15, ...)을 포함할 수 있다.
배터리 셀(C11, C12, C13, C14, C15, ...)은 전기 에너지를 충전 및 방전하여 사용할 수 있도록 구성된 배터리의 기본 단위로서, 양극, 음극, 분리막, 전해액 등의 구성요소를 파우치, 원통형 또는 사각형 케이스에 넣어 제작된다. 실시예에 따르면, 배터리 셀은 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
배터리 모듈(M1, M2, M3, M4, ...)은 각각 복수의 배터리 셀(C11~C15, C21~C25, C31~C35, C41~C45, ...)을 포함하며, 배터리 셀들을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하고 정보를 관리하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 조립체이다. 배터리 모듈(M1, M2, M3, M4, ...)은 각각 모듈 배터리 관리 시스템(MBMS)(S1, S2, S3, S4, ...)에 의하여 제어된다. 실시예에 따르면, MBMS(S1)은 배터리 모듈(M1)을 제어 및 관리하며, 배터리 모듈(M1)을 구성하는 배터리 셀(C11, C12, C13, C14, C15, ...)에 관한 정보, 예컨대 각 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 저항, SOC(State of Charge), SOH(State of Health) 등의 정보를 수집하여 모듈 외부 장치에 전송한다.
도 3을 참조하면, MBMS(S1, S2, S3, S4, ...)는 각각이 제어하는 배터리 모듈의 상위 그룹인 배터리 랙(101)을 제어하는 RBMS(111)와 통신하며, 일정한 주기마다(예컨대, 1초마다) 수집한 배터리 셀들의 상태 정보를 RBMS(111)에 전송한다. 일 실시예에 따르면, MBMS(S1, S2, S3, S4, ...)와 RBMS(111)는 CAN(Controller Area Network) 통신 방식으로 데이터를 주고 받을 수 있다. CAN 통신은 시스템 내에서 호스트 컴퓨터 없이 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하게 위해 설계된 통신 프로토콜 규격으로서, 전기적 노이즈에 매우 강하고 저렴한 가격으로 통신 시스템을 구성할 수 있다는 장점이 있다. CAN 통신은 일 예시일 뿐 RBMS와 MBMS 간 통신 방식은 이에 한정되지 아니한다.
다시 도 1을 참조하면, RBMS(111, 112, 113, 114)는 각각 연결된 배터리 랙(101, 102, 103, 14)으로부터 배터리 랙에 관한 정보를 수신한다. 보다 상세하게 살펴보면, 도 3과 같이 CAN 통신을 이용해 배터리 랙에 포함된 배터리 모듈을 제어하는 MBMS(S1, S2, S3, S4, ...)와 통신하며, MBMS로부터 배터리 모듈에 관한 정보, 배터리 셀에 관한 정보를 수신한다. 즉, 배터리 랙에 관한 정보는 배터리 랙에 포함된 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함한다.
배터리 정보 관리 시스템(10)을 구성하는 적어도 하나의 통신 장치(121, 122, 123, 124)는, 각각 RBMS(111, 112, 113, 114)로부터 배터리 셀들에 관한 정보를 포함하는 배터리 랙에 관한 정보를 수신한다. 이때, RBMS(111, 112, 113, 114)와 통신 장치(121, 122, 123, 124)는 각각 CAN 통신 방식으로 통신할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 통신 장치(121, 122, 123, 124)는 각각의 배터리 랙에 관한 정보를 근거리 통신망을 이용하여 스위치(130)로 전송한다.
일 실시예에 따르면, 통신 장치(121, 122, 123, 124)는 CAN-to-Ethernet 통신 장치로서, RBMS에서 수신한 배터리 정보를 포함하는 CAN 메시지를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 이더넷(Ethernet) 통신망을 통해 스위치(130)에 전송할 수 있다. 이를 위해, 통신 장치와 스위치는 유선 또는 무선 LAN(Local Area Network)으로 연결될 수 있으며, CAN 통신에 비해 훨씬 먼 거리에서도 초당 수십 내지 수천 Mbit의 데이터를 송수신하는 것이 가능하다. 실시예에서는 통신 장치와 스위치가 이더넷 통신망과 TCP/IP 프로토콜을 이용해 데이터를 송수신하는 것으로 설명하였으나, 전술한 통신 방식으로 한정되는 것은 아니다.
스위치(130)는 근거리 통신망(예컨대, 이더넷)을 통해 통신 장치(121, 122, 123, 124)로부터 배터리 랙에 관한 정보(배터리 셀에 관한 정보를 포함)를 수신한다. 일 실시예에 따르면, 스위치(130)는 통신 장치들로부터 TCP/IP 패킷 형태의 배터리 관련 정보를 수신하여, 이더넷 통신망을 통해 상기 정보를 TCP/IP 패킷 형태로 컨트롤러(140)에 전송한다. 도 1에 도시된 것처럼, 스위치(130)는 다수의 포트를 통해 연결된 복수의 통신 장치(121, 122, 123, 124)로부터 정보를 수신하여, 선택적으로, 순차적으로, 또는 동시에 컨트롤러(140)에 전달하는 스위치 허브(Switch Hub) 역할을 한다.
일 실시예에 따르면, 통신 장치(121, 122, 123, 124)는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식으로 IP를 할당 받아 상기 할당된 IP를 기초로 상기 스위치(130)와 통신하고, 상기 스위치(130)는 DHCP 방식에 따른 IP 할당이 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 스위치(130)는 IP를 필요로 하는 통신 장치에 자동으로 IP를 할당하고, 통신 장치가 IP를 사용하지 않으면 반환 받아 다른 장치가 사용할 수 있도록 한다.
컨트롤러(140)는 스위치(130)로부터 배터리 랙에 관한 정보(배터리 셀에 관한 정보를 포함)를 수신한다. 전술한 바와 같이, 이더넷 통신망을 통해 정보를 TCP/IP 패킷 형태로 수신할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 컨트롤러(140)는 하위 배터리 관리 시스템(MBMS, RBMS 등)으로부터 전달 받은 정보를 처리하기 위한 연산 유닛, 처리 결과를 바탕으로 하위 배터리 관리 시스템(MBMS, RBMS)을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 일반적인 배터리 제어 시스템에 사용되는 BSC(Battery System Controller)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(140)는 근거리 통신망(예컨대, 이더넷)을 통해 스위치(130)로부터 정보를 수신함(도 1의 스위치와 컨트롤러를 연결하는 점선 참조)과 동시에, 또는 선택적으로 RBMS(111, 112, 113, 114)로부터 직접 배터리 랙에 관한 정보를 수신할 수 있다(도 1의 RBMS와 컨트롤러를 연결하는 실선 참조). 이때 RBMS와의 직접 통신에는 이더넷이 아닌 CAN 통신 방식이 활용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)은 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 저장 장치(150)를 더 포함하고, 상기 컨트롤러(140)는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 상기 저장 장치(150)에 저장하도록 구성될 수 있다. 저장 장치(150)는 예컨대 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장 매체일 수 있고, 상기 저장 매체와 함께 데이터의 처리, 전송, 표시 동작을 수행할 수 있는 부가 장치들을 포함하는 개념일 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 저장 장치(150)는 전력 저장 시스템(1)의 외부에 위치하는 장치 또는 시스템(예컨대, 네트워크로 연결된 외부 단말기, 클라우드 서버 등)일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 컨트롤러(140)는 시스템에 설치된 로깅 프로그램(예컨대, LGES에서 개발한 ModuleLogReceiver®)을 이용하여 CAN-to-Ethernet 전송 데이터를 매 주기마다 저장 장치(150)에 저장할 수 있다. 컨트롤러(140)가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 주기는 바람직하게는 1초 이내로 설정될 수 있으나 한정되지 아니한다.
도 2에 도시된 것처럼, 종래기술의 전력 저장 시스템(2)에서는 컨트롤러(240)가 CAN 통신과 같은 직접 통신을 통해 RBMS(211, 212, 213, 214)로부터 정보를 수신하였다. 그러나 CAN 통신의 경우 통신 속도 및 데이터 용량의 한계로 인해 배터리의 중요 데이터(예컨대, 최대/최소 셀 전압, 모듈 온도, 충전 상태(SOC) 등)만을 선택적으로 수신할 수밖에 없었다. 이에 비해, 도 1의 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)은 각각의 RBMS와 연결된 추가적인 통신 장치(121, 122, 123, 124) 및 스위치(130)를 이용해, 이더넷과 같은 근거리 통신망을 통해 정보를 컨트롤러(140)에 전달하므로 통신 속도와 데이터 용량의 한계를 극복하고 모든 배터리 셀 정보를 수집 및 관리할 수 있다.
이와 같이 모든 배터리 셀 데이터를 실시간으로 기록함으로써 전력 저장 시스템의 이상 발생 시 용이하게 대응할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(140)는 전력 저장 시스템(1)에 이상이 발생한 경우, 저장 장치(150)에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 읽어 들여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하도록 구성될 수 있다. 이 경우 전체 시스템의 이상과 배터리 셀의 이상 간의 연관성을 미리 정해진 기준에 따라 판단하거나, 관리자로부터의 입력에 기초하여 판정할 수도 있다. 배터리 셀의 이상으로 판정될 경우, 상기 배터리의 위치(특정 배터리 랙의 특정 배터리 모듈 내 위치) 및 상태 기록 정보를 관리자 단말기에 전송할 수 있다. 관리자는 특정된 이상 배터리 셀만을 교체함으로써 전력 저장 시스템의 보수 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 통신 장치가 배터리 랙을 제어하는 RBMS로부터 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계(S100)가 수행된다. 전술한 바와 같이, 전력 저장 시스템은 적어도 하나의 배터리 랙을 포함하며, 각 배터리 랙은 적어도 하나의 RBMS에 의해 제어된다. 도 3을 참조하여 설명하였듯이, 각각의 배터리 랙은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하며, 각각의 배터리 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함한다. RBMS가 수집하는 배터리 랙에 관한 정보에는 개별 배터리 셀들의 정보, 예컨대 각 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 저항, SOC(State of Charge), SOH(State of Health) 등의 정보가 포함된다. 배터리 랙을 관리하는 RBMS와 배터리 모듈을 관리하는 MBMS는 CAN 통신 방식으로 데이터를 송수신할 수 있고, 각 통신 장치와 RBMS 또한 CAN 통신 방식으로 데이터를 송수신할 수 있다.
다음으로, 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되는 스위치가 통신 장치로부터 배터리 랙에 관한 정보(배터리 셀에 관한 정보를 포함)를 수신하는 단계(S200)가 수행된다. 일 실시예에 따르면, 통신 장치는 CAN-to-Ethernet 통신 장치로서, RBMS에서 수신한 배터리 정보를 포함하는 CAN 메시지를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 이더넷(Ethernet) 통신망을 통해 스위치에 전송할 수 있다. 스위치는 다수의 포트를 통해 연결된 복수의 통신 장치로부터 정보를 수신하여, 선택적으로, 순차적으로, 또는 동시에 컨트롤러에 전달하는 스위치 허브 역할을 한다. 또한 스위치는 DHCP 기능을 지원하여 필요한 통신 장치에 IP 할당이 가능하도록 구성될 수 있다
다음으로, 컨트롤러가 스위치로부터 배터리 랙에 관한 정보(배터리 셀에 관한 정보를 포함)를 수신하는 단계(S300)가 수행된다. 일 실시예에 따르면, 스위치는 근거리 통신망(예컨대, 이더넷)을 통해 상기 정보를 TCP/IP 패킷 형태로 컨트롤러에 전송한다. 컨트롤러는 하위 배터리 관리 시스템(MBMS, RBMS 등)으로부터 전달 받은 정보를 처리하기 위한 연산 유닛, 처리 결과를 바탕으로 하위 배터리 관리 시스템(MBMS, RBMS)을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 일반적인 배터리 제어 시스템에 사용되는 BSC(Battery System Controller)일 수 있다.
다음으로, 컨트롤러가 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장 장치에 저장하는 단계(S400)가 수행된다. 저장 장치는 예컨대 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장 매체일 수 있고, 상기 저장 매체와 함께 데이터의 처리, 전송, 표시 동작을 수행할 수 있는 부가 장치들을 포함하는 개념일 수 있다. 컨트롤러는 정해진 주기(바람직하게는 1초 이내)마다 모든 배터리 셀에 관한 정보를 수신하여 저장 장치에 기록한다.
일 실시예에 따르면, 배터리 정보 관리 방법은 시스템에 이상이 발생한 경우, 컨트롤러가 저장 장치에 저장된 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 이처럼 모든 배터리 셀 데이터를 저장 장치에 기록함으로써 전력 저장 시스템의 이상 발생 시 용이하게 대응할 수 있다. 배터리 셀의 이상으로 판정될 경우, 상기 배터리의 위치(특정 배터리 랙의 특정 배터리 모듈 내 위치) 및 상태 기록 정보를 관리자 단말기에 전송할 수 있고, 관리자는 특정된 이상 배터리 셀만을 교체함으로써 전력 저장 시스템의 보수 비용 및 시간을 크게 절감할 수 있다.
상기한 실시예에 따른 배터리 정보 관리 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었으나, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 목적 범위 안에서라면 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 2: 전력 저장 시스템
10: 배터리 정보 관리 시스템
101, 102, 103, 104, 201, 202, 203, 204: 배터리 랙
111, 112, 113, 114, 211, 212, 213, 214: RBMS
121, 122, 123, 124: 통신 장치
130: 스위치
140, 240: 컨트롤러
150, 250: 저장 장치
M1, M2, M3, M4: 배터리 모듈
S1, S2, S3, S4: MBMS
C11~C15, C21~C25, C31~C35, C41~C45: 배터리 셀

Claims (20)

  1. 배터리 랙을 제어하는 RBMS(Rack Battery Management System)로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 통신 장치;
    상기 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되고, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치; 및
    상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러를 포함하는, 배터리 정보 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 랙은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고,
    상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함하는, 배터리 정보 관리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 모듈 각각은 MBMS(Module Battery Management System)에 의해 제어되고,
    상기 RBMS 및 상기 MBMS는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하여 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 송수신하는, 배터리 정보 관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 통신 장치는, 상기 RBMS 및 상기 MBMS 간 CAN 통신 데이터를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 상기 스위치에 전송하는, 배터리 정보 관리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 통신 장치는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식으로 IP를 할당 받아 상기 할당된 IP를 기초로 상기 스위치와 통신하고,
    상기 스위치는 DHCP 방식에 따른 IP 할당이 가능하도록 구성되는, 배터리 정보 관리 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장 장치에 저장하도록 구성되는, 배터리 정보 관리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 주기가 1초 이내인, 배터리 정보 관리 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하도록 구성되는, 배터리 정보 관리 시스템.
  9. 적어도 하나의 배터리 랙;
    상기 적어도 하나의 배터리 랙 각각을 제어하는 적어도 하나의 RBMS(Rack Battery Management System); 및
    상기 적어도 하나의 배터리 랙에 관한 정보를 관리하는 배터리 정보 관리 시스템을 포함하되,
    상기 배터리 정보 관리 시스템은,
    상기 RBMS 각각으로부터, 각 RBMS가 제어하는 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 적어도 하나의 통신 장치;
    상기 적어도 하나의 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되고, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 스위치; 및
    상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 컨트롤러를 포함하는, 전력 저장 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 배터리 랙 각각은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고,
    상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함하는, 전력 저장 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈 각각을 제어하는 적어도 하나의 MBMS(Module Battery Management System)를 더 포함하고,
    상기 RBMS 및 상기 MBMS는 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하여 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 송수신하는, 전력 저장 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 통신 장치는, 상기 RBMS 및 상기 MBMS 간 CAN 통신 데이터를 TCP/IP 패킷으로 변경하여 상기 스위치에 전송하는, 전력 저장 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 통신 장치는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식으로 IP를 할당 받아 상기 할당된 IP를 기초로 상기 스위치와 통신하고,
    상기 스위치는 DHCP 방식에 따른 IP 할당이 가능하도록 구성되는, 전력 저장 시스템.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 저장 장치를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 상기 저장 장치에 저장하도록 구성되는, 전력 저장 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장하는 주기가 1초 이내인, 전력 저장 시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 전력 저장 시스템에 이상이 발생한 경우, 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하도록 구성되는, 전력 저장 시스템.
  17. 통신 장치에서, 배터리 랙을 제어하는 RBMS(Rack Battery Management System)로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계;
    상기 통신 장치와 근거리 통신망에 의해 연결되는 스위치에서, 상기 통신 장치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계; 및
    컨트롤러에서, 상기 스위치로부터 상기 배터리 랙에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 배터리 정보 관리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 배터리 랙은 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하고,
    상기 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 배터리 랙에 관한 정보는 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 포함하는, 배터리 정보 관리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보를 저장 장치에 저장하는 단계를 더 포함하는, 배터리 정보 관리 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 저장 장치에 저장된 상기 배터리 셀 각각에 관한 정보에 기초하여 배터리 셀의 이상 여부를 판정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 정보 관리 방법.
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