KR20230160873A

KR20230160873A - 에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템

Info

Publication number: KR20230160873A
Application number: KR1020237036177A
Authority: KR
Inventors: 린 리; 지펑 우; 보 유
Original assignee: 후아웨이 디지털 파워 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2023-11-24
Also published as: WO2022213338A1; US20240030724A1; CN116615829A; AU2021439922A1; EP4304042A1; JP2024513477A

Abstract

이 출원은 전력 공급 기술의 분야에 관한 것으로, 에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템을 개시한다. 에너지 저장 시스템은 배터리 클러스터, 전력 변환 회로, 및 제어기를 포함한다. 배터리 클러스터의 출력단은 전력 변환 회로의 제1 단자에 접속되고, 전력 변환 회로의 제2 단자는 에너지 저장 시스템의 출력단에 접속된다. 전력 변환 회로는 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하여, 그 다음으로, 교류를 교류 전력 그리드로 송신하거나, 전력 변환 회로의 제2 단자로부터 획득되는 교류를 배터리 클러스터를 충전하기 위한 직류로 변환한다. 각각의 배터리 클러스터는 직렬로 접속되는 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함하고, 각각의 에너지 저장 모듈은 하나의 우회 회로 및 하나의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함한다. 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩의 전기량이 균형화된다. 에너지 저장 시스템에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있고, 전기량의 낭비가 감소될 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템

이 출원은 전력 공급 기술의 분야, 특히, 에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템(photovoltaic power generation system)에 관한 것이다.

에너지 부족 및 환경 오염이 현대 사회에서 악화됨에 따라, 현재, 태양광 발전(photovoltaic power generation) 및 풍력 발전(wind power generation)과 같은 발전 방식이 대규모로 적용되고 있다. 이러한 신에너지(new energy)의 등락 및 불확실성의 특성은 점점 더 현저하고, 사용자 측 상에서 연속적인 전력 공급의 요건을 충족시키는 것은 어렵다. 그러나, 전기화학적 셀(electrochemical cell) 기술이 발전하고 생산 용량이 급격히 증가함에 따라, 전기화학적 셀의 비용이 감소하고, 이에 의해, 전기화학적 셀이 신에너지 발전 시스템의 전기 전력 에너지 저장에 참여하기 위한 기회를 가져온다. 추가적으로, 전기화학적 셀을 이용하는 에너지 저장 시스템은 유연성(flexibility), 충전 및 방전의 제어가능성, 신속한 응답 능력, 및 높은 에너지 밀도와 같은 특성을 가지므로, 전기화학적 셀을 이용하는 에너지 저장 시스템은 발전 측 상에서 점진적으로 폭넓게 적용된다.

전기화학적 셀을 이용하는 에너지 저장 시스템은 발전 측 상에 추가되어, 이로써 높은 에너지 산출 또는 낮은 전력 소비의 주기에 소비되지 않는 과잉 전기 에너지는 저장될 수 있고, 낮은 에너지 산출 또는 높은 전력 소비의 주기에 방전될 수 있어서, 발전이 안정적인 경향이 있고, 교류 전력 그리드(alternating current power grid)에 대한 충격이 감소된다.

전기화학적 셀을 이용하는 에너지 저장 시스템에서, 백업 용량(backup capacity)을 증가시키고 발전 시스템의 전압 레벨 요건에 적응하기 위하여, 복수의 배터리 팩은 일반적으로, 높은 전압 및 큰 용량을 갖는 배터리 클러스터(battery cluster)를 형성하기 위하여 직렬로 접속된다. 각각의 배터리 팩은, 직렬로 접속되거나 직렬 및 병렬 접속 방식으로 접속되는 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리의 건전성 상태(State of Health, SOH) 또는 원래의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 상이하므로, 배터리 팩의 전기량(electricity quantity)이 불균형화된다. 결과적으로, 배터리 팩을 완전히 충전하거나 방전하기 위한 시간 주기가 상이하다. 구체적으로, 복수의 배터리 팩이 배터리 클러스터를 형성하기 위하여 직렬로 접속될 때, 모든 배터리 팩의 전류는 동일하므로, 배터리 클러스터의 총 전류는 배터리 팩의 최소 전류에 기초하여 제한될 필요가 있다. 결과적으로, 더 높은 나머지 전기량을 갖는 배터리 팩은 완전히 방전될 수 없고, 더 낮은 나머지 전기량을 갖는 배터리 팩은 완전히 충전될 수 없다. 그러므로, 배터리 팩의 전기량은 완전히 이용될 수 없고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류가 제한될 수 있고, 전기량이 낭비될 수 있다.

이 출원은 에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템을 제공하여, 이로써 배터리 팩의 전기량(electricity quantity)은 균형화될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있고, 전기량의 낭비가 추가로 감소될 수 있다.

제1 측면에 따르면, 이 출원은 에너지 저장 시스템을 제공한다. 에너지 저장 시스템은 신에너지 발전 시나리오에 적용된다. 에너지 저장 시스템의 출력단은 교류 전력 그리드(alternating current power grid)에 접속되어, 이로써 높은 에너지 산출 또는 낮은 전력 소비의 주기에 소비되지 않는 과잉 전기 에너지는 저장될 수 있고, 낮은 에너지 산출 또는 높은 전력 소비의 주기에 방전될 수 있어서, 교류 전력 그리드에 대한 충격이 감소될 수 있다. 에너지 저장 시스템은 배터리 클러스터(battery cluster), 전력 변환 회로, 및 제어기를 포함한다. 배터리 클러스터의 출력단은 전력 변환 회로의 제1 단자에 접속되고, 전력 변환 회로의 제2 단자는 에너지 저장 시스템의 출력단에 접속된다. 전력 변환 회로는 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하여, 그 다음으로, 교류를 교류 전력 그리드로 송신하거나, 전력 변환 회로의 제2 단자로부터 획득되는 교류를 배터리 클러스터를 충전하기 위한 직류로 변환하도록 구성된다. 전력 변환 회로가 배터리 클러스터를 충전할 때, 교류는 교류 전력 그리드에 의해 제공될 수 있거나, 신에너지 발전 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 각각의 배터리 클러스터는 직렬로 접속되는 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함하고, 각각의 에너지 저장 모듈은 하나의 우회 회로 및 하나의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함하고, 배터리 팩 내의 복수의 배터리는 직렬로, 또는 직렬 및 병렬 접속 방식으로 접속될 수 있다. 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩의 전기량이 균형화된다.

이 출원에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 기초하여, 배터리 클러스터 내의 각각의 배터리 팩은 하나의 우회 회로에 대응하여 접속되고, 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩은 배터리 클러스터로부터 우회될 수 있다. 배터리 클러스터가 충전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 충전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 동기화된다. 배터리 클러스터가 방전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 방전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 또한 동기화된다. 그러나, 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 요약하면, 에너지 저장 시스템은 배터리 팩의 전기량을 균형화할 수 있고, 이에 의해 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향을 감소시킬 수 있고, 전기량의 낭비를 추가로 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다.

제어기는 애플리케이션-특정 집적 회로(Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), 프로그래밍가능 로직 디바이스(Programmable Logic Device, PLD), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP), 또는 그 조합일 수 있다. PLD는 복합 프로그래밍가능 로직 디바이스(Complex Programmable Logic Device, CPLD), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(Field programmable Gate Array, FPGA), 일반 어레이 로직(Generic Array Logic, GAL), 또는 그 임의의 조합일 수 있다.

제어기는 1-레벨 제어기(one-level controller) 또는 멀티-레벨 제어기(multi-level controller)일 수 있다. 제어기가 멀티-레벨 제어기일 때, 상위-레벨 제어기는 하위-레벨 제어기를 제어할 수 있고, 복수의 하위-레벨 제어기가 있을 수 있다. 멀티-레벨 제어기는 인쇄 회로 기판(Printed circuit board, PCB) 상에 통합될 수 있거나, 복수의 파트로 물리적으로 분할될 수 있고 에너지 저장 시스템의 상이한 위치에서의 PCB 상에서 별도로 배치될 수 있다. 파트는 제어 기능을 구현하도록 협력한다.

가능한 구현예에서, 제어기는, 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하거나 - 이 경우에, 나머지 배터리 팩은 충전되는 것을 계속함 -, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하도록 - 이 경우에, 나머지 배터리 팩은 방전되는 것을 계속함 - 구체적으로 구성된다. 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다.

가능한 구현예에서, 우회 회로는 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치를 포함한다. 배터리 팩의 포지티브 출력단(positive output end)은 제1 제어가능한 스위치의 제1 단에 접속되고, 제1 제어가능한 스위치의 제2 단은 제2 제어가능한 스위치의 제1 단 및 에너지 저장 모듈의 포지티브 출력단에 접속되고, 제2 제어가능한 스위치의 제2 단은 배터리 모듈의 네거티브 출력단(negative output end)에 접속되고, 배터리 팩의 네거티브 출력단은 에너지 저장 모듈의 네거티브 출력단에 접속된다.

가능한 구현예에서, 제어기는 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 개방되게 먼저 제어하고, 제1 사전설정된 시간 후에, 배터리 팩을 우회하기 위하여, 제2 제어가능한 스위치가 폐쇄되게 제어하도록 구체적으로 구성된다. 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 전력 스위치 디바이스일 때, 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제1 사전설정된 시간은 제1 제어가능한 스위치의 데드 시간(dead time) 이상이다.

가능한 구현예에서, 제어기는, 배터리 클러스터가 충전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 순차적으로 우회하도록 구체적으로 구성된다. 그것은 배터리 클러스터의 충전이 이 경우에 완료되고, 오직 나머지 배터리 팩이 더 이상 우회되지 않는다는 것을 지시한다. 제어기는, 배터리 클러스터가 방전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 순차적으로 우회하도록 구체적으로 구성된다. 그것은 배터리 클러스터의 방전이 이 경우에 완료되고, 오직 나머지 배터리 팩이 더 이상 우회되지 않는다는 것을 지시한다.

가능한 구현예에서, 제어기는, 배터리 클러스터가 충전되고 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상일 때, 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하거나, 배터리 클러스터가 방전되고 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하일 때, 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하도록 추가로 구성된다.

가능한 구현예에서, 제어기는 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 개방되게 먼저 제어하고, 제2 사전설정된 시간 후에, 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 제1 제어가능한 스위치가 폐쇄되게 제어하도록 구체적으로 구성된다. 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 전력 스위치 디바이스일 때, 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제2 사전설정된 시간은 제2 제어가능한 스위치의 데드 시간 이상이다.

가능한 구현예에서, 전력 변환 회로는 직류/직류 변환 회로 및 직류/교류 변환 회로를 포함한다. 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 전력 변환 회로의 제1 단자이고, 직류/직류 변환 회로의 제2 단자는 직류/교류 변환 회로의 제1 단자에 접속되고, 직류/교류 변환 회로의 제2 단자는 전력 변환 회로의 제2 단자이다. 직류/직류 변환 회로는 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 직류/교류 변환 회로로 송신하거나, 직류/교류 변환 회로에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 배터리 클러스터로 송신하도록 구성된다. 직류/교류 변환 회로는 직류/직류 변환 회로에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하거나, 획득된 교류를 직류로 변환하여, 그 다음으로, 직류를 직류/직류 변환 회로로 송신하도록 구성된다. 제어기는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하게 제어하도록 추가로 구성된다.

가능한 구현예에서, 에너지 저장 시스템은 소프트-스타트 회로(soft-start circuit)를 더 포함하고, 여기서, 배터리 클러스터의 출력단의 포지티브 포트는 소프트-스타트 회로를 통해 직류/직류 변환 회로의 제1 단자의 포지티브 포트에 접속되거나, 배터리 클러스터의 출력단의 네거티브 포트는 소프트-스타트 회로를 통해 직류/직류 변환 회로의 제1 단자의 네거티브 포트에 접속된다. 소프트-스타트 회로는 제1 릴레이(relay), 제2 릴레이, 및 제1 저항기를 포함한다. 제1 릴레이는 직렬로 제1 저항기에 접속되고, 그 다음으로, 병렬로 제2 릴레이에 접속된다. 제어기는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 제1 릴레이 및 제2 릴레이가 개방되게 제어하도록 추가로 구성된다.

가능한 구현예에서, 제어기는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같게 제어하고, 제2 릴레이가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된다. 버스 커패시터(bus capacitor)는 통상적으로, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서 배치된다. 제어기는 버스 커패시터의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같게 제어하고, 제2 릴레이가 폐쇄되도록 제어한다. 이 경우에, 버스 커패시터의 전압은 배터리 클러스터에 대해 충격을 야기시키지 않고, 이에 의해, 배터리 클러스터가 보호된다.

가능한 구현예에서, 제어기는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 제1 릴레이가 폐쇄되고 제2 릴레이가 개방되게 제어하고, 제3 사전설정된 시간 후에, 제1 릴레이가 개방되고 제2 릴레이가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된다.

제3 사전설정된 시간이 설정되어, 이로써 제1 릴레이 및 제1 저항기를 이용함으로써 전류 제한이 수행된 후에, 충전 및 방전이 직류/직류 변환 회로의 제1 단자와 배터리 클러스터의 출력단 사이에서 수행되어, 전위 등화(potential equalization)가 달성되고, 이에 의해, 배터리 클러스터에 대한 충격이 감소된다.

가능한 구현예에서, 제어기는 제1 제어기 및 적어도 2개의 제2 제어기를 포함한다. 제2 제어기는 배터리 팩에 일대일 대응관계로 접속된다. 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제2 파라미터 값을 획득하고, 제2 파라미터 값을 제1 제어기로 전송하도록 구성된다. 제1 제어기는 모든 배터리 팩의 제2 파라미터 값에 기초하여 모든 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 결정하거나, 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하거나, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송하도록 구성된다. 제어 명령은 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 우회 회로를 제어하도록 대응하는 제2 제어기에 명령하기 위하여 이용된다.

제2 제어기는 배터리 모니터링 유닛(Battery Monitoring Unit, BMU)이고, 제1 제어기는 배터리 제어 유닛(Battery Control Unit, BCU)이다.

가능한 구현예에서, 제2 파라미터 값은 배터리 팩의 총 용량, 에너지 상태(SOE : state of energy) 값, 및 건전성 상태(SOH : state of health) 값을 포함하고, 제1 파라미터 값은 충전 상태(SOC : state of charge) 값이다.

가능한 구현예에서, 제어기는 제1 제어기 및 적어도 2개의 제2 제어기를 포함한다. 제2 제어기는 배터리 팩에 일대일 대응관계로 접속된다. 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 획득하고, 제1 파라미터 값을 제1 제어기로 전송한다.

배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 제어기는 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하거나, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송한다. 제어 명령은 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 우회 회로를 제어하도록 대응하는 제2 제어기에 명령하기 위하여 이용된다.

가능한 구현예에서, 제1 파라미터 값은 전압 값 또는 충전 상태(SOC) 값이다.

제2 측면에 따르면, 이 출원은 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법을 추가로 제공한다. 방법은 상기한 구현예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 적용되고, 방법은 다음을 포함한다:

배터리 팩의 전기량이 균형화되도록, 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것.

상기한 제어 방법에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있다. 완전히 충전되거나 방전된 배터리 팩이 차단된 후에, 또 다른 배터리 팩이 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다. 추가적으로, 배터리가 비정상적인 것으로 결정될 때, 우회 회로는 고장을 수정하기 위하여, 비정상적인 배터리가 위치되는 배터리 팩을 우회하도록 제어될 수 있고, 나머지 배터리 팩이 정상적으로 작동되는 것을 계속할 수 있다는 것을 보장할 수 있다.

가능한 구현예에서, 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것은 구체적으로 다음을 포함한다:

배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것; 또는

배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것.

가능한 구현예에서, 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것은 구체적으로,

배터리 클러스터가 충전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 순차적으로 우회하는 것을 포함하거나,

배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 것은 구체적으로,

배터리 클러스터가 방전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 순차적으로 우회하는 것을 포함한다.

가능한 구현예에서, 방법은 다음을 더 포함한다:

배터리 클러스터가 충전되고 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상일 때, 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하는 것; 또는

배터리 클러스터가 방전되고 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하일 때, 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하는 것.

가능한 구현예에서, 방법은 다음을 더 포함한다:

배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 배터리 클러스터의 출력단에 접속되는 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하도록 제어하는 것 - 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 배터리 클러스터의 출력단에 접속됨 -; 및

배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록 제어하고, 직류/직류 변환 회로가 작동을 시작하도록 제어하는 것.

가능한 구현예에서, 방법은 다음을 더 포함한다:

모든 배터리 팩에 대응하는 제2 파라미터 값을 획득하는 것; 및

모든 배터리 팩에 대응하는 제2 파라미터 값에 기초하여 모든 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 결정하는 것.

가능한 구현예에서, 제2 파라미터 값은 배터리 팩의 총 용량, 에너지 상태(SOE) 값, 및 건전성 상태(SOH) 값을 포함하고, 제1 파라미터 값은 충전 상태(SOC) 값이다.

제3 측면에 따르면, 이 출원은 태양광 발전 시스템을 추가로 제공하고, 여기서, 태양광 발전 시스템은 상기한 구현예에서 제공되는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 태양광 발전단(photovoltaic power generation end)을 더 포함한다. 태양광 발전단의 출력단은 교류 전력 그리드에 접속되도록 구성된다. 태양광 발전단은 광학 에너지를 이용함으로써 교류를 생성하도록 구성된다. 교류는 교류 전력 그리드로 송신될 수 있거나, 에너지 저장 시스템의 전력 변환 회로를 통과한 후에 배터리 클러스터를 충전할 수 있다.

제4 측면에 따르면, 이 출원은 태양광 발전 시스템을 추가로 제공하고, 여기서, 태양광 발전 시스템은 상기한 구현예에서 제공되는 에너지 저장 시스템을 포함하고, 컴포넌트를 더 포함한다. 태양광 모듈은 배터리 클러스터를 충전하기 위하여, 광학 에너지를 이용함으로써 직류를 생성하도록 구성된다.

이 출원에서 제공되는 태양광 발전 시스템의 배터리 클러스터 내의 각각의 배터리 팩은 하나의 우회 회로에 대응하여 접속되고, 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩은 배터리 클러스터로부터 우회될 수 있다. 배터리 클러스터가 충전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 충전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 동기화된다. 배터리 클러스터가 방전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 방전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 또한 동기화된다. 그러나, 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 요약하면, 태양광 발전 시스템은 배터리 팩의 전기량을 균형화할 수 있고, 이에 의해 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향을 감소시킬 수 있고, 전기량의 낭비를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다.

도 1은 이 출원의 실시예에 따른 개략적인 신에너지 발전 시스템이다.
도 2는 이 출원의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략도이다.
도 3은 이 출원의 실시예에 따른 배터리 클러스터의 개략도이다.
도 4는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 배터리 클러스터의 개략도이다.
도 5는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 에너지 저장 시스템의 개략도이다.
도 6은 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 에너지 저장 시스템의 개략도이다.
도 7은 이 출원의 실시예에 따른 배터리 팩의 충전/방전 상태를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법의 개략도이다.
도 9는 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 또 다른 방법의 개략도이다.
도 10은 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 또 다른 방법의 개략도이다.
도 11은 이 출원의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도이다.
도 12는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 태양광 발전 시스템의 개략도이다.

본 기술분야에서의 통상의 기술자가 이 출원의 실시예에서 제공되는 기술적 해결책을 더 양호하게 이해하는 것을 가능하게 하기 위하여, 이 출원의 기술적 해결책의 애플리케이션 시나리오가 이하에서 먼저 설명된다.

도 1은 이 출원의 실시예에 따른 개략적인 신에너지 발전 시스템이다.

신에너지 발전 시스템은 배터리 클러스터(10), 전력 변환 회로(20), 신에너지 발전단(30), 및 부하(40)를 포함한다.

신에너지 발전단(30)은 교류를 출력하도록 구성된다. 신에너지 발전단(30)은 등록 및 불확실성의 특성을 가지므로, 신에너지 발전단(30)의 에너지 산출은 등락한다. 신에너지 발전단(30)에 의해 출력되는 교류가 교류 전력 그리드(50)의 전력 소비 수요보다 높을 때, 전력 변환 회로(20)는 배터리 클러스터(10)를 충전하기 위하여 과잉 전기를 직류로 변환한다. 신에너지 발전단(30)에 의해 출력되는 교류가 교류 전력 그리드(50)의 전력 소비 수요보다 낮을 때, 전력 변환 회로(20)는 배터리 클러스터(10)에 의해 출력되는 직류를 교류로 변환하고, 그 다음으로, 교류를 교류 전력 그리드(50)로 출력하여, 이로써 교류 전력 그리드(50)는 안정적인 경향이 있다.

예를 들어, 신에너지 발전단(30)은 태양광 발전단이다. 신에너지 발전단(30)은 태양광 모듈 및 직류(Direct Current, DC)/교류(Alternating Current, AC) 변환 회로(또한, 인버터 회로 또는 인버터로서 지칭될 수 있음)를 포함한다. 태양광 모듈은 광학 에너지를 이용함으로써 직류를 생성한다. DC/AC 변환 회로는 직류를 교류로 변환하고, 그 다음으로, 교류를 교류 전력 그리드(50)로 출력하고 및/또는 배터리 클러스터(10)를 충전한다.

부하(40)는 신에너지 발전 시스템의 전기 디바이스이다. 이것은 이 출원에서 구체적으로 제한되지 않는다.

배터리 클러스터(10)는 복수의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 직렬로 또는 직렬 및 병렬 접속 방식으로 접속되는 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리의 SOH 또는 원래의 SOC는 상이하므로, 배터리 팩의 전기량은 불균형화된다. 결과적으로, 배터리 팩을 완전히 충전하거나 방전하기 위한 기간은 상이하다. 구체적으로, 복수의 배터리 팩이 배터리 클러스터를 형성하기 위하여 직렬로 접속될 때, 모든 배터리 팩의 전류는 동일하므로, 배터리 클러스터의 총 전류는 배터리 팩의 최소 전류에 기초하여 제한될 필요가 있다. 결과적으로, 더 높은 나머지 전기량을 갖는 배터리 팩은 완전히 방전될 수 없고, 더 낮은 나머지 전기량을 갖는 배터리 팩은 완전히 충전될 수 없다. 그러므로, 배터리 팩의 전기량은 완전히 이용될 수 없고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류가 제한될 수 있고, 전기량이 낭비될 수 있다. 다음 충전 또는 방전 동안에, 배터리 팩의 전기량이 불균형화되므로, 배터리 클러스터는 최대 백업 기간을 달성할 수 없다.

상기한 기술적 문제를 해결하기 위하여, 이 출원은 에너지 저장 시스템, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법, 및 태양광 발전 시스템을 제공한다. 에너지 저장 시스템의 배터리 클러스터 내의 각각의 배터리 팩은 하나의 우회 회로에 대응하여 접속된다. 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩은 배터리 클러스터로부터 우회될 수 있고, 이에 의해, 배터리 팩의 전기량이 균형화될 수 있다. 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 에너지 저장 시스템에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있고, 전기량의 낭비가 감소될 수 있고, 최대 백업 기간이 추가로 구현될 수 있다.

본 기술분야에서의 통상의 기술자가 이 출원에서의 기술적 해결책을 더 명확하게 이해하도록 하기 위하여, 다음은 이 출원의 실시예에서의 첨부 도면을 참조하여 이 출원의 실시예에서의 기술적 해결책을 설명한다.

이 출원의 설명에서의 "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 설명의 목적을 위하여 오직 이용되고, 상대적인 중요도를 지시하거나 암시하는 것, 또는 지시된 기술적 특징의 수량을 묵시적으로 지시하는 것으로서 이해될 수 없다.

이 출원에서는, 명백히 특정되고 제한되지 않으면, 용어 "접속"은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 접속은 체결된 접속, 탈착가능한 접속, 또는 일체적 접속일 수 있거나, 직접 접속, 또는 중간 매체에 기초한 간접 접속일 수 있다.

도 2 및 도 3의 둘 모두를 참조한다. 도 2는 이 출원의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략도이다. 도 3은 이 출원의 실시예에 따른 배터리 클러스터의 개략도이다.

에너지 저장 시스템은 배터리 클러스터(10), 전력 변환 회로(20), 및 제어기(100)를 포함한다.

배터리 클러스터(10)의 출력단은 전력 변환 회로(20)의 제1 단자에 접속된다. 전력 변환 회로(20)의 제2 단자는 에너지 저장 시스템의 출력단에 접속되고, 교류 전력 그리드에 대한 전기 에너지를 출력하도록 구성된다.

전력 변환 회로는 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하여, 그 다음으로, 교류를 교류 전력 그리드로 송신하거나, 전력 변환 회로의 제2 단자로부터 획득되는 교류를 배터리 클러스터를 충전하기 위한 직류로 변환하도록 구성된다. 즉, 전력 변환 회로(20)는 양방향 전력 변환을 구현할 수 있고, 교류 전력 그리드 또는 신에너지 발전단에 의해 제공되는 교류를 이용함으로써 배터리 클러스터(10)를 충전할 수 있거나, 배터리 클러스터(10)에 의해 출력되는 직류를 이용함으로써 전력을 교류 전력 그리드(50)로 공급할 수 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 각각의 배터리(10)는 직렬로 접속되는 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함한다. 도면에서, 에너지 저장 모듈은 10a₁ 내지 10a_m에 의해 표현된다.

각각의 에너지 저장 모듈은 하나의 우회 회로 및 하나의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함한다.

예를 들어, 에너지 저장 모듈(10a₁)은 우회 회로(101b₁) 및 배터리 팩(101a₁)을 포함한다.

각각의 배터리 팩 내의 배터리는 직렬로, 또는 직렬 및 병렬 접속 방식으로 접속될 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다. 도 3 및 다음의 설명에서는, 배터리 팩 내의 배터리가 직렬로 접속되는 것이 예로서 이용된다.

이 출원의 이 실시예에서의 우회 회로는 2개의 작동 상태를 포함한다. 제1 작동 상태에서, 대응하는 배터리 팩은 우회되지 않아서, 이로써 대응하는 배터리 팩은 배터리 클러스터에 직렬로 접속될 수 있다. 제2 작동 상태에서, 대응하는 배터리 팩은 우회되고, 즉, 배터리 팩은 배터리 클러스터로부터 동등하게 차단된다. 구체적으로, 배터리 클러스터가 충전 상태에 있을 때, 배터리 팩은 우회된 후에 충전되는 것을 정지하거나, 배터리 클러스터가 방전 상태에 있을 때, 배터리 팩은 우회된 후에 방전되는 것을 정지한다.

제1 파라미터 값은 배터리 팩의 전기량을 나타낼 수 있다. 제어기(100)는 제1 파라미터 값에 기초하여 대응하는 배터리 팩의 전기량을 결정할 수 있고, 상기한 2개의 작동 상태 사이에서 스위칭하도록 우회 회로를 제어할 수 있어서, 이로써 배터리 팩의 전기량이 균형화된다.

상기한 제어기는 ASIC, PLD, DSP, 또는 그 조합일 수 있다. PLD는 CPLD, FPGA, GAL, 또는 그 임의의 조합일 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

이 출원의 이 실시예의 상기한 설명에서의 제어기는 1-레벨 제어기 또는 멀티-레벨 제어기일 수 있다. 제어기가 멀티-레벨 제어기일 때, 상위-레벨 제어기는 하위-레벨 제어기에 의해 전송되는 정보를 수신할 수 있고, 복수의 하위-레벨 제어기가 있을 수 있고, 상위-레벨 제어기는 하위-레벨 제어기를 제어할 수 있다. 멀티-레벨 제어기는 인쇄 회로 기판(Printed circuit board, PCB) 상에 독립적으로 집적될 수 있거나, 복수의 파트로 물리적으로 분할될 수 있고 에너지 저장 시스템의 상이한 위치에서의 PCB 상에서 별도로 배치될 수 있다. 파트는 제어 기능을 구현하도록 협력한다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

배터리 팩 내의 배터리 셀은 리튬-이온 배터리(lithium-ion battery), 납산 배터리(lead-acid battery), 슈퍼커패시터(supercapacitor), 또는 상기한 유형의 조합과 같은 유형일 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

이 출원의 이 실시예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 기초하여, 배터리 클러스터가 충전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 충전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 동기화된다. 배터리 클러스터가 방전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 방전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 또한 동기화된다. 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 요약하면, 에너지 저장 시스템은 배터리 팩의 전기량을 균형화할 수 있고, 이에 의해 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향을 감소시킬 수 있고, 전기량의 낭비를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다.

에너지 저장 시스템의 구체적인 구현예를 참조하여 설명이 이하에서 제공된다.

도 4는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 배터리 클러스터의 개략도이다.

도면에서의 제어기는 2개의 레벨의 제어기: 제1-레벨 제어기(1001) 및 제2-레벨 제어기(1002a1 내지 1002am)를 포함한다.

제2-레벨 제어기의 수량은 배터리 팩의 수량과 동일하다. 제2-레벨 제어기는 배터리 팩에 일대일 대응관계로 접속된다. 각각의 제2 제어기는 제1 제어기(1001)에 접속되고, 각각의 제2 제어기는 제1 제어기(1001)와 통신할 수 있다.

도면에서의 각각의 우회 회로는 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치를 포함한다. 배터리 클러스터가 m개의 배터리 모듈을 포함하는 경우에, 배터리 클러스터 내의 제1 제어가능한 스위치는 S11 내지 Sm1이고, 배터리 클러스터 내의 제2 제어가능한 스위치는 S12 내지 Sm2이다.

에너지 저장 모듈(10a1)이 예로서 이용된다. 제1 제어가능한 스위치는 S11이고, 제2 제어가능한 스위치는 S12이다. 배터리 팩(101a1)의 포지티브 출력단은 제1 제어가능한 스위치(S11)의 제1 단에 접속되고, 제1 제어가능한 스위치(S11)의 제2 단은 제2 제어가능한 스위치(S12)의 제1 단 및 에너지 저장 모듈(10a1)의 포지티브 출력단에 접속되고, 제2 제어가능한 스위치(S12)의 제2 단은 배터리 모듈(10a2)의 네거티브 출력단에 접속되고, 배터리 팩(101a1)의 네거티브 출력단은 에너지 저장 모듈(10a1)의 네거티브 출력단에 접속된다.

유사하게, S21 및 S22는 배터리 모듈(101a₂)에 대응하고, 유사하게, Sm1 및 Sm2는 배터리 모듈(101a_m)에 대응한다.

각각의 배터리 모듈 내의 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치는 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 금속-옥사이드 반도체 전계-효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Filed Effect Transistor, MOSFET), 실리콘 카바이드 금속-옥사이드 반도체 전계-효과 트랜지스터(Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor, SiC MOSFET), 기계적 스위치, 그 조합 등일 수 있다. 제2 제어기는 제어 신호를 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치로 전송함으로써 제2 제어기의 작동 상태를 제어한다. 가능한 구현예에서, 제어 신호는 펄스폭 변조(Pulse width modulation, PWM) 신호이다.

예를 들어, 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두는 N-형 MOSFET이다. 이 경우에, 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치 각각의 제1 단은 드레인(drain)이고, 제2 단은 게이트(gate)이다. S11의 본체 다이오드(body diode)의 방향은 배터리 전압의 방향과 반대이고, S12의 본체 다이오드의 방향은 S11의 본체 다이오드의 방향과 반대이어서, 배터리 모듈이 본체 다이오드를 이용함으로써 직접적으로 단락되는 것이 방지된다.

일부 다른 실시예에서, 병렬로 접속되는 추가적인 다이오드는 또한, 스위치 디바이스의 본체 다이오드를 대체하기 위하여 이용될 수 있다.

상기한 스위치 디바이스는 배터리 모듈의 내부에 배치될 수 있거나, 제2 제어기와 함께 통합될 수 있거나, PCB 상에 독립적으로 설계되어, 그 다음으로, 배터리 팩의 내부 또는 외부에서 통합될 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

일부 실시예에서, 제2 제어기는 배터리 모니터링 유닛이고, 제1 제어기는 배터리 제어 유닛이다.

제어기는, 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하거나, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하도록 구체적으로 구성된다. 제어기의 동작 원리는 이하에서 상세하게 설명된다.

다음은 우회 회로를 제어하는 제1 구현예를 먼저 설명한다.

각각의 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제2 파라미터 값을 획득하고, 제2 파라미터 값을 제1 제어기로 전송한다. 제2 파라미터 값은 배터리 팩의 총 용량 Q, 에너지 상태(State of Energy, SOE) 값, 및 건전성 상태(State of Health, SOH) 값을 포함한다.

SOE 값은 배터리 팩의 현재의 제어가능한 전기량을 나타낸다. SOH는 새로운 배터리 팩에 대한 전기 에너지를 저장하기 위한 현재의 배터리 팩의 능력을 나타내고, 백분율의 형태로 표현되고, 총 용량 Q에 대한 현재의 이용가능한 용량의 비율로서 이해될 수 있다.

제1 제어기는 모든 배터리 팩의 획득된 제2 파라미터 값에 기초하여 모든 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 결정하고, 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하거나, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정한다.

제1 파라미터 값은 충전 상태(State of Charge, SOC) 값이다. 제1 사전설정된 파라미터 값 및 제2 사전설정된 파라미터 값은 실제적인 상황에 기초하여 사전설정되고 제1 제어기 내에 저장되고, 제1 사전설정된 파라미터 값 및 제2 사전설정된 파라미터 값이 이용되어야 할 때에 호출된다. 제1 사전설정된 파라미터 값 및 제2 사전설정된 파라미터 값은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

구체적으로, 제1 제어기는 다음의 공식에 따라 SOC 값을 결정할 수 있다:

(1)

공식 (1)에서 획득되는 SOC는 배터리 팩의 현재의 실제적인 SOC이고, 즉, 현재의 용량에 대한 현재의 전기량의 비율이다.

제1 제어기는 그 다음으로, 제어 명령을 제2 제어기로 전송한다. 제어 명령은 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 우회 회로를 제어하도록 대응하는 제2 제어기에 명령하기 위하여 이용된다.

예를 들어, 배터리 팩(101a1)이 우회 대상 배터리 팩으로서 결정될 때, 제1 제어기에 의해 전송되는 제어 명령은 배터리 팩(101a1)을 우회하기 위하여 S11 및 S12를 제어하도록 제2 제어기(1002a1)에 명령하기 위하여 이용된다.

배터리 팩(101a1)이 배터리 클러스터에 직렬로 정상적으로 접속될 때, 제1 제어가능한 스위치(S11)는 폐쇄되고, 제2 제어가능한 스위치(S12)는 개방된다. 배터리 팩(101a1)을 우회할 때, 제2 제어기(1002a1)는 제1 제어가능한 스위치(S11) 및 제2 제어가능한 스위치(S12)의 둘 모두가 개방되도록 먼저 제어하고, 제1 사전설정된 시간 후에, 제2 제어가능한 스위치(S12)가 폐쇄되도록 제어한다.

제1 제어가능한 스위치(S11) 및 제2 제어가능한 스위치(S12)의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩(101a1)의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제1 사전설정된 시간은 제1 제어가능한 스위치(S11)의 데드 시간(dead time) 이상이다. 제1 사전설정된 시간은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

또 다른 배터리 팩을 우회하하는 것의 원리는 유사하다. 세부사항은 이 출원의 이 실시예에서의 본 명세서에서 다시 설명되지 않는다.

배터리 클러스터가 충전될 때, 배터리 팩의 전기량은 불균형화될 수 있어서, 이로써 배터리 팩을 완전히 충전하기 위한 기간은 상이할 수 있다. 제1 제어기는 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 순차적으로 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송하여, 이로써 제2 제어기는 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 우회 대상 배터리 팩을 순차적으로 우회하기 위하여 우회 회로를 제어한다. 이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화된다.

이 경우에, 오직 하나의 나머지 배터리 팩은 충전되는 것을 계속한다. 제1 제어기가 오직 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 것으로 결정할 때, 그것은 배터리 클러스터의 충전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 제2 제어기는 배터리 클러스터에 재접속하기 위하여 모든 우회된 배터리 팩을 제어한다.

배터리 클러스터가 방전될 때, 배터리 팩의 전기량은 불균형화될 수 있어서, 이로써 배터리 팩을 완전히 방전하기 위한 기간은 상이할 수 있다. 제1 제어기는 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 순차적으로 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송하여, 이로써 제2 제어기는 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 우회 대상 배터리 팩을 순차적으로 우회하기 위하여 우회 회로를 제어한다. 이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화된다.

오직 하나의 나머지 배터리 팩은 방전되는 것을 계속한다. 제1 제어기가 오직 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 것으로 결정할 때, 그것은 배터리 클러스터의 방전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 제2 제어기는 배터리 클러스터에 재접속하기 위하여 모든 우회된 배터리 팩을 제어한다.

예를 들어, 배터리 팩(101a1)은 회로에 재접속된다. 배터리 팩(101a1)이 우회된 상태에 있을 때, 제1 제어가능한 스위치(S11)는 개방되고, 제2 제어가능한 스위치(S12)는 폐쇄된다. 회로를 재접속하기 위하여 배터리 팩(101a1)을 제어할 때, 제어기는 제1 제어가능한 스위치(S11) 및 제2 제어가능한 스위치(S12)의 둘 모두가 개방되도록 먼저 제어하고, 제2 사전설정된 시간 후에, 제1 제어가능한 스위치(S11)가 폐쇄되도록 제어한다.

제1 제어가능한 스위치(S11) 및 제2 제어가능한 스위치(S12)의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩(101a1)의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제2 사전설정된 시간은 제2 제어가능한 스위치(S12)의 데드 시간(dead time) 이상이다. 제2 사전설정된 시간은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

실제적인 애플리케이션 동안에, 제1 제어가능한 스위치(S11) 및 제2 제어가능한 스위치(S12)가 동일한 사양의 컴포넌트를 이용할 때, 제1 사전설정된 시간 및 제2 사전설정된 시간은 동일할 수 있다.

다음은 우회 회로를 제어하는 제2 구현예를 설명한다.

각각의 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 획득하고, 제1 파라미터 값을 제1 제어기(1001)로 전송하도록 구성된다. 제1 파라미터 값은 전압 값 또는 SOC 값이다.

배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 제어기는 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하거나, 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정한다. 그 다음으로, 제1 제어기(1001)는 제어 명령을 각각의 제2 제어기로 전송한다. 제어 명령은 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 우회 회로를 제어하도록 대응하는 제2 제어기에 명령하기 위하여 이용된다. 상세한 설명이 이하에서 제공된다.

제1 파라미터 값이 전압 값일 때, 제1 사전설정된 파라미터 값은 제1 사전설정된 전압 값이고, 제2 사전설정된 파라미터 값은 제2 사전설정된 전압 값이다. 배터리 클러스터가 충전될 때, 배터리 팩의 전기량은 불균형화될 수 있어서, 이로써 배터리 팩을 완전히 충전하기 위한 기간은 상이할 수 있고, 이것은 배터리 팩의 상이한 전압 값에 의해 분명해진다. 제1 제어기는 전압 값이 제1 사전설정된 전압 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 순차적으로 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송하여, 이로써 제2 제어기는 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 우회 대상 배터리 팩을 순차적으로 우회하기 위하여 우회 회로를 제어한다. 이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화되고, 충전이 완료된다.

이 경우에, 오직 하나의 나머지 배터리 팩은 충전되는 것을 계속한다. 제1 제어기가 오직 나머지 배터리 팩의 전압 값이 제1 사전설정된 전압 값 이상인 것으로 결정할 때, 그것은 배터리 클러스터의 충전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 제2 제어기는 배터리 클러스터에 재접속하기 위하여 모든 우회된 배터리 팩을 제어한다.

배터리 클러스터가 방전될 때, 배터리 팩의 전기량은 불균형화될 수 있어서, 이로써 배터리 팩을 완전히 방전하기 위한 기간은 상이할 수 있다. 그러므로, 배터리 팩의 전압은 상이하다. 제1 제어기는 전압 값이 제2 사전설정된 전압 값 이상인 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 순차적으로 결정하고, 제어 명령을 제2 제어기로 전송하여, 이로써 제2 제어기는 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 우회 대상 배터리 팩을 순차적으로 우회하기 위하여 우회 회로를 제어한다. 이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화되고, 방전이 완료된다.

오직 하나의 나머지 배터리 팩은 방전되는 것을 계속한다. 제1 제어기가 오직 나머지 배터리 팩의 전압 값이 제2 사전설정된 전압 값 이하인 것으로 결정할 때, 그것은 배터리 클러스터의 방전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 제2 제어기는 배터리 클러스터에 재접속하기 위하여 모든 우회된 배터리 팩을 제어한다.

제어기가 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩이 우회되거나 배터리 클러스터에 직렬로 재접속되는 구현예는 위에서 설명된 것과 동일하고, 세부사항은 본 명세서에서 다시 설명되지 않는다.

상기한 설명에서는, 제1 파라미터 값이 전압 값인 것이 예로서 이용된다. 제1 파라미터 값이 SOC 값일 때, 제1 사전설정된 파라미터 값은 제1 사전설정된 SOC 값이고, 제2 사전설정된 파라미터 값은 제2 사전설정된 SOC 값이다. 제어기의 구체적인 작동 프로세스는 위에서 설명된 것과 유사하고, 세부사항은 이 실시예에서의 본 명세서에서 다시 설명되지 않는다.

요약하면, 에너지 저장 시스템은 배터리 팩의 전기량을 균형화할 수 있다. 완전히 충전되거나 방전된 배터리 팩이 차단된 후에, 또 다른 배터리 팩이 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다. 추가적으로, 배터리가 비정상적인 것으로 결정될 때, 우회 회로는 고장을 수정하기 위하여, 비정상적인 배터리가 위치되는 배터리 팩을 우회하도록 제어될 수 있고, 나머지 배터리 팩이 정상적으로 작동되는 것을 계속할 수 있다는 것을 보장할 수 있다.

이 출원의 이 실시예에서의 제어기는 전력 변환 회로의 작동 상태를 추가로 제어할 수 있다. 다음은 첨부 도면을 참조하여 구체적인 설명을 제공한다.

도 5는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 에너지 저장 시스템의 개략도이다.

에너지 저장 시스템의 전력 변환 회로(20)는 직류/직류 변환 회로(201) 및 직류/교류 변환 회로(202)를 포함한다.

직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자는 전력 변환 회로(20)의 제1 단자이고, 직류/직류 변환 회로(201)의 제2 단자는 직류/교류 변환 회로(202)의 제1 단자에 접속되고, 직류/교류 변환 회로(202)의 제2 단자는 전력 변환 회로(201)의 제2 단자이다.

직류/직류 변환 회로(201)는 배터리 클러스터(10)에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 직류/교류 변환 회로(202)로 송신하거나, 직류/교류 변환 회로(202)에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 배터리 클러스터(10)를 충전하기 위하여, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 배터리 클러스터(10)로 송신하도록 구성된다.

직류/교류 변환 회로(202)는 직류/직류 변환 회로(201)에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하거나, 획득된 교류를 직류로 변환하여, 그 다음으로, 직류를 직류/직류 변환 회로(201)로 송신하도록 구성된다. 직류/교류 변환 회로(202)의 제2 단자는 교류 전력 그리드 또는 신에너지 발전단으로부터 교류를 획득할 수 있다.

일부 실시예에서, 직류/교류 변환 회로(202)는 양방향 직류/교류 변환기이고, 선택적으로, 중립 포인트 클램핑된 T-형 3레벨 회로, 중립 포인트 클램핑된(Neutral Point Clamped, NPC) 회로, 능동 중립 포인트 클램핑된(Active Neutral Point Clamped, ANPC) 회로, 플라잉 커패시터 멀티-레벨 회로(flying capacitor multi-level circuit) 등일 수 있다. 배터리 셀의 포트 전압은 에너지 저장 용량과 함께 변화하므로, 배터리 클러스터의 포트 출력 전압은 넓은 범위에서의 출력 전압이다. 그러므로, 배터리 클러스터의 포트 전압의 변화 범위와 정합하기 위하여, 직류/직류 변환 회로(201) 및 직류/교류 변환 회로(202)는 일반적으로, 넓은 범위에서의 입력 및 출력 능력을 지원한다.

일부 실시예에서, 온라인 우회(online bypassing) 또는 온라인 접속(online connection)은 배터리 팩이 우회되거나 접속될 때에 수행될 수 있다. 이 경우에, 직류/직류 변환 회로(201)는 정상적으로 작동한다.

일부 다른 실시예에서, 제어기(100)는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 직류/직류 변환 회로(201)가 작동을 정지하게 제어하고, 배터리 팩이 우회되거나 접속된 후에, 직류/직류 변환 회로(201)가 작동을 재개하게 제어하도록 추가로 구성된다. 직류/직류 변환 회로(201)는 작동을 정지하고, 즉, 직류/직류 변환 회로(201)는 전력 차단되도록 제어되거나, 제어 신호는 직류/직류 변환 회로(201)로 전송되는 것이 정지된다.

다음은 직류/직류 변환 회로를 제어하는 방식을 구체적으로 설명한다.

도 6은 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 에너지 저장 시스템의 개략도이다.

도면에서 도시된 에너지 저장 시스템은 소프트-스타트 회로(60)를 더 포함한다. 배터리 클러스터(10)의 출력단의 포지티브 포트는 소프트-스타트 회로(60)를 통해 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자의 포지티브 포트에 접속되거나, 배터리 클러스터(10)의 출력단의 네거티브 포트는 소프트-스타트 회로(60)를 통해 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자의 네거티브 포트에 접속된다. 도 6은 소프트-스타트 회로(60)가 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자의 포지티브 포트에 접속되는 구현예를 도시한다.

소프트-스타트 회로(60)는 제1 릴레이(K1), 제2 릴레이(K2), 및 제1 저항기(R1)를 구체적으로 포함한다.

제1 릴레이(K1)는 직렬로 제1 저항기(R1)에 접속되고, 그 다음으로, 병렬로 제2 릴레이(K2)에 접속된다.

제어기(100)는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 제1 릴레이 및 제2 릴레이가 개방되게 제어하도록 추가로 구성되어, 이로써 직류/직류 변환 회로(201)는 작동을 정지한다.

추가로, 배터리 클러스터를 보호하기 위하여, 일부 실시예에서, 제어기(100)는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터(10)의 출력 전압과 같게 제어하고, 제2 릴레이(K2)가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된다.

버스 커패시터(도면에서 도시되지 않음)는 통상적으로, 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자에서 배치된다. 제어기(100)는 버스 커패시터의 전압이 배터리 클러스터(10)의 출력 전압과 같도록, 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터(10)의 출력 전압과 같게 제어하고, 제2 릴레이(K2)가 폐쇄되도록 제어한다. 이 경우에, 버스 커패시터의 전압은 배터리 클러스터(10)에 대해 충격을 야기시키지 않고, 이에 의해, 배터리 클러스터(10)가 보호된다.

일부 다른 실시예에서, 제어기(100)는, 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 제1 릴레이(K1)가 폐쇄되고 제2 릴레이(K2)가 개방되게 먼저 제어하고, 제3 사전설정된 시간 후에, 제1 릴레이(K1)가 개방되고 제2 릴레이(K2)가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된다.

제3 사전설정된 시간을 설정하는 것의 역할은 다음과 같다: 제1 릴레이(K1) 및 제1 저항기(R1)를 이용함으로써 전류 제한이 수행된 후에, 충전 및 방전이 직류/직류 변환 회로(201)의 제1 단자와 배터리 클러스터(10)의 출력단 사이에서 수행되어, 전위 등화가 달성되고, 이에 의해, 배터리 클러스터(10)에 대한 충격이 감소된다. 제3 사전설정된 시간은 실제적인 상황에 기초하여 설정될 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

상기한 소프트-스타트 회로(60)는 직류/직류 변환 회로(201)와 함께 통합될 수 있거나, 소프트-스타트 회로(60)는 독립적으로 배치된다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

요약하면, 이 출원의 이 실시예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있다. 직류/직류 변환 회로 및 소프트-스타트 회로는 추가로 제어될 수 있어서, 배터리 팩이 우회되거나 재접속될 때, 상대적으로 큰 전류 충격에 의해 야기되는 배터리 클러스터에 대한 영향이 회피되고, 이에 의해, 배터리 클러스터가 보호된다.

상기한 실시예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 기초하여, 이 출원의 실시예는 상기한 실시예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 적용되는, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법을 추가로 제공한다. 방법은 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여, 배터리 팩의 전기량을 균형화하기 위하여, 각각의 배터리 팩에 대응하는 우회 회로를 제어하는 것을 포함한다. 다음은 첨부 도면을 참조하여 구체적인 설명을 제공한다.

배터리 팩의 충전/방전 상태가 먼저 결정된다.

도 7은 이 출원의 실시예에 따른 배터리 팩의 충전/방전 상태를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.

방법은 다음의 단계를 포함한다.

S701: 시작함.

S702: 배터리 팩이 충전-완료된 상태에 도달하는지 여부를 결정함.

긍정인 경우에, S704를 수행하거나, 부정인 경우에, S703을 수행함.

S703: 배터리 팩이 방전-완료된 상태에 도달하는지 여부를 결정함.

부정인 경우에, 결정을 다시 수행하는 것을 계속하고, 시간 주기의 지연 후에 S702를 다시 수행하거나, 긍정인 경우에, S705를 수행함.

S704: 배터리 팩에 대한 충전-완료된 플래그를 설정함.

그것은 배터리 팩이 충전-완료된 상태에 있고 우회될 수 있다는 것을 지시한다.

S705: 배터리 팩에 대한 방전-완료된 플래그를 설정함.

그것은 배터리 팩이 방전-완료된 상태에 있고 우회될 수 있다는 것을 지시한다.

S706: 종료함.

다음은 전기량을 균형화하기 위하여 각각의 배터리 팩을 제어하기 위한 방법을 설명한다.

도 8a 및 도 8b는 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법의 개략도이다.

S801: 시작함.

S802: 배터리 팩이 충전 상태에 있는지 여부를 결정함.

긍정인 경우에, S803을 수행하고, 이와 다른 경우에, S804를 수행함.

S803: 현재의 배터리 팩의 충전이 완료되는지 여부.

긍정인 경우에, S805를 수행하고, 이와 다른 경우에, S806을 수행함.

일부 실시예에서는, S704에서의 배터리 팩에 대한 충전-완료된 플래그에 기초하여, 현재의 배터리 팩의 충전이 완료되는지 여부가 결정될 수 있다.

S804: 현재의 배터리 팩의 방전이 완료되는지 여부.

긍정인 경우에, S810을 수행하고, 이와 다른 경우에, S811을 수행함.

일부 실시예에서는, S705에서의 배터리 팩에 대한 방전-완료된 플래그에 기초하여, 현재의 배터리 팩의 방전이 완료되는지 여부가 결정될 수 있다.

S805: 우회되지 않는 나머지 배터리 팩의 수량이 1 초과인지 여부를 결정함.

긍정인 경우에, S808을 수행하고, 이와 다른 경우에, S809를 수행함.

S806: 모든 배터리 팩의 검출이 완료되는지 여부를 결정함.

긍정인 경우에, S815를 수행하고, 이와 다른 경우에, S807을 수행함.

S807: 다음 배터리 팩을 검출함.

S808: 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회함.

즉, 배터리 클러스터가 충전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩이 순차적으로 우회된다.

일부 실시예에서, 배터리 팩에 대응하는 제2 파라미터 값이 먼저 획득되고, 그 다음으로, 배터리 팩에 대응하는 제1 파라미터 값은 배터리 팩에 대응하는 제2 파라미터 값에 기초하여 결정된다. 제2 파라미터 값은 배터리 팩의 총 용량, 에너지 상태(SOE) 값, 및 건전성 상태(SOH) 값을 포함하고, 제1 파라미터 값은 충전 상태(SOC) 값이다.

일부 다른 실시예에서는, 배터리 팩에 대응하는 제1 파라미터 값이 직접적으로 획득되고, 제1 파라미터 값은 전압 값 또는 충전 상태(SOC) 값이다.

배터리 팩이 우회될 때, 배터리 팩에 대응하는 우회 회로의 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 먼저 개방되도록 제어되고, 제1 사전설정된 시간 후에, 제2 제어가능한 스위치는 폐쇄되도록 제어된다. 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제1 사전설정된 시간은 제1 제어가능한 스위치의 데드 시간 이상이다. 제1 사전설정된 시간은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

S809: 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어함.

이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화된다. 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상일 때, 그것은 배터리 클러스터의 충전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로가 제어된다.

배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록 제어될 때, 배터리 팩에 대응하는 우회 회로의 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 먼저 개방되도록 제어되고, 제2 사전설정된 시간 후에, 제1 제어가능한 스위치는 폐쇄되도록 제어된다.

제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치의 동시 폐쇄에 의해 야기되는 배터리 팩의 포지티브 출력단과 네거티브 출력단 사이의 단락 회로를 회피하기 위하여, 제2 사전설정된 시간은 제2 제어가능한 스위치의 데드 시간 이상이다. 제2 사전설정된 시간은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

S810: 우회되지 않는 나머지 배터리 팩의 수량이 1 초과인지 여부를 결정함.

S811: 모든 배터리 팩의 검출이 완료되는지 여부를 결정함.

긍정인 경우에, S815를 수행하고, 이와 다른 경우에, S812를 수행함.

S812: 다음 배터리 팩을 검출함.

S813: 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회함.

즉, 배터리 클러스터가 방전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩이 순차적으로 우회된다.

S814: 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어함.

이 경우에, 다른 우회된 배터리 팩의 전기량은 균형화된다. 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하일 때, 그것은 배터리 클러스터의 방전이 이 경우에 완료된다는 것을 지시한다. 오직 나머지 배터리 팩은 더 이상 우회되지 않는다. 그러나, 우회된 배터리 팩이 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로가 제어된다.

S815: 종료함.

상기한 단계의 분할 및 순서는 단지 설명의 용이함을 위한 것이고, 이 출원의 기술적 해결책에 대한 제한을 구성하지 않는다. 본 기술분야에서의 통상의 기술자는 실제적인 상황에 기초하여 적절한 조절을 행할 수 있다.

요약하면, 이 출원의 이 실시예에서 제공되는 상기한 제어 방법에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있다. 완전히 충전되거나 방전된 배터리 팩이 차단된 후에, 또 다른 배터리 팩이 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있고, 이에 의해, 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향이 감소될 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다. 추가적으로, 배터리가 비정상적인 것으로 결정될 때, 우회 회로는 고장을 수정하기 위하여, 비정상적인 배터리가 위치되는 배터리 팩을 우회하도록 제어될 수 있고, 나머지 배터리 팩이 정상적으로 작동되는 것을 계속할 수 있다는 것을 보장할 수 있다.

다음은 전력 변환 회로 내의 소프트-스타트 회로 및 직류/직류 변환 회로를 제어하기 위한 방법을 설명한다.

배터리 클러스터의 출력단의 포지티브 포트는 소프트-스타트 회로를 통해 직류/직류 변환 회로의 제1 단자의 포지티브 포트에 접속되거나, 배터리 클러스터의 출력단의 네거티브 포트는 소프트-스타트 회로를 통해 직류/직류 변환 회로의 제1 단자의 네거티브 포트에 접속된다.

소프트-스타트 회로는 제1 릴레이(K1), 제2 릴레이(K2), 및 제1 저항기(R1)를 구체적으로 포함한다. 제1 릴레이(K1)는 직렬로 제1 저항기(R1)에 접속되고, 그 다음으로, 병렬로 제2 릴레이(K2)에 접속된다.

직류/직류 변환 회로의 구체적인 구현예 및 작동 원리에 대해서는, 상기한 실시예에서의 설명을 참조한다. 세부사항은 이 출원의 이 실시예에서 다시 설명되지 않는다.

도 9는 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 또 다른 방법의 개략도이다.

S901: 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 배터리 클러스터의 출력단에 접속되는 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하도록 제어하고, 여기서, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 배터리 클러스터의 출력단에 접속됨.

S902: 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록 제어함.

버스 커패시터는 통상적으로, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서 배치된다. 버스 커패시터의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자에서의 전압이 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록 제어되고, 그 다음으로, 제2 릴레이가 폐쇄되도록 제어된다. 이 경우에, 버스 커패시터의 전압은 배터리 클러스터에 대해 충격을 야기시키지 않고, 이에 의해, 배터리 클러스터가 보호된다.

S903: 제2 릴레이(K2)가 폐쇄되도록 제어함.

제2 릴레이(K2)가 폐쇄된 후에, 직류.직류 변환 회로는 작동하기 시작하도록 제어될 수 있다.

도 10은 이 출원의 실시예에 따른, 에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 또 다른 방법의 개략도이다.

S1001: 배터리 팩을 우회하거나 배터리 팩에 접속되기 전에, 배터리 클러스터의 출력단에 접속되는 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하도록 제어하고, 제1 릴레이(K1) 및 제2 릴레이(K2)의 둘 모두가 개방되도록 제어하고, 여기서, 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 배터리 클러스터의 출력단에 접속됨.

S1002: 제1 릴레이(K1)가 폐쇄되고 제2 릴레이(K2)가 개방되도록 제어하고, 제3 사전설정된 시간 후에, 제1 릴레이(K1)가 개방되고 제2 릴레이(K2)가 폐쇄되도록 제어함.

제3 사전설정된 시간을 설정하는 것의 역할은 다음과 같다: 제1 릴레이 및 제1 저항기를 이용함으로써 전류 제한이 수행된 후에, 충전 및 방전이 직류/직류 변환 회로의 제1 단자와 배터리 클러스터의 출력단 사이에서 수행되어, 전위 등화가 달성되고, 이에 의해, 배터리 클러스터에 대한 충격이 감소된다. 제3 사전설정된 시간은 실제적인 상황에 기초하여 설정될 수 있다. 이것은 이 출원의 이 실시예에서 구체적으로 제한되지 않는다.

요약하면, 이 출원의 이 실시예에서 제공되는 제어 방법에 기초하여, 배터리 팩의 전기량은 균형화될 수 있다. 직류/직류 변환 회로 및 소프트-스타트 회로는 추가로 제어될 수 있어서, 배터리 팩이 우회되거나 재접속될 때, 상대적으로 큰 전류 충격에 의해 야기되는 배터리 클러스터에 대한 영향이 회피되고, 이에 의해, 배터리 클러스터가 보호된다.

상기한 실시예에서 제공되는 에너지 저장 시스템에 기초하여, 이 출원의 실시예는 태양광 발전 시스템을 추가로 제공한다. 다음은 첨부 도면을 참조하여 구체적인 설명을 제공한다.

도 11은 이 출원의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도이다.

도면에서 도시되는 태양광 발전 시스템은 에너지 저장 시스템 및 태양광 발전단(301)을 포함한다.

하나의 배터리 클러스터는 하나의 에너지 저장 분기(energy storage branch)를 형성하기 위하여 하나의 전력 변환 회로에 접속되고, 에너지 저장 시스템은 적어도 하나의 에너지 저장 분기를 포함한다.

에너지 저장 시스템의 구체적인 구현예 및 작동 원리에 대해서는, 상기한 실시예에서의 관련된 설명을 참조한다. 세부사항은 이 출원의 이 실시예에서 다시 설명되지 않는다.

태양광 발전단(301)은 구체적으로, 태양광 모듈 및 전력 변환 시스템을 포함한다. 상세한 설명이 이하에서 제공된다.

태양광 모듈은 광학 에너지를 이용함으로써 직류를 생성하도록 구성된다.

전력 변환 시스템은 태양광 모듈에 의해 생성되는 직류를 교류로 변환하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 전력 변환 시스템은 직류 합성기 박스(direct current combiner box) 및 중앙집중화된 인버터(centralized inverter)를 포함한다. 중앙집중화된 인버터는, 적어도 하나의 직류 합성기 박스에 의해 입력되는 직류를 교류로 변환하도록 구성된 인버터 회로를 포함한다. 각각의 중앙집중화된 인버터는 상대적으로 높은 전력을 가진다.

일부 다른 실시예에서, 전력 변환 시스템은 스트링 인버터(string inverter) 및 교류 합성기 박스(alternating current combiner box)를 포함한다. 스트링 인버터의 직류 측은 하나 이상의 태양광 모듈에 접속된다. 실제적인 애플리케이션 동안에, 스트링 인버터의 직류 측은 일반적으로, 복수의 태양광 모듈에 접속된다.

스트링 인버터의 전력은 중앙집중화된 인버터의 전력 미만이다. 그러므로, 스트링 인버터는 대부분의 경우에 실외 모듈형 설계를 이용하고, 2개의 레벨의 전력 변환 회로를 포함한다. 제1 레벨은 일반적으로 부스트 회로(boost circuit)인 직류/직류 변환 회로이고, 제2 레벨은 인버터 회로이다.

일부 다른 실시예에서, 전력 변환 시스템은 인버터 및 최대 전력 포인트 추적(Maximum power point tracking, MPPT) 부스트 합성기 박스를 포함한다. MPPT 부스트 합성기 박스는 부스트 변환기이다. MPPT 부스트 합성기 박스의 입력단은 태양광 모듈에 접속되고, 출력단은 인버터의 입력단에 접속된다.

태양광 발전단의 출력단은 교류 전력 그리드에 접속되고, 생성된 교류를 교류 전력 그리드에 송신하거나 전력 변환 회로(20)를 통해 배터리 클러스터(10)를 충전하도록 구성된다.

도 12는 이 출원의 실시예에 따른 또 다른 태양광 발전 시스템의 개략도이다.

도면에서 도시되는 태양광 발전 시스템은 에너지 저장 시스템 및 태양광 모듈(80)을 포함한다.

하나의 배터리 클러스터는 하나의 에너지 저장 분기를 형성하기 위하여 하나의 전력 변환 회로에 접속되고, 에너지 저장 시스템은 적어도 하나의 에너지 저장 분기를 포함한다. 각각의 배터리 클러스터(10)는 적어도 하나의 태양광 모듈(80)에 접속된다. 실제적인 애플리케이션 동안에, 각각의 배터리 클러스터(10)는 복수의 태양광 모듈에 일반적으로 대응하여 접속된다.

태양광 모듈(80)은 배터리 클러스터(10)를 충전하기 위하여, 광학 에너지를 이용함으로써 직류를 생성하도록 구성된다.

이 출원의 이 실시예에서 제공되는 태양광 발전 시스템의 배터리 클러스터 내의 각각의 배터리 팩은 하나의 우회 회로에 대응하여 접속되고, 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하여, 이로써 배터리 팩은 배터리 클러스터로부터 우회될 수 있다. 배터리 클러스터가 충전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 충전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 동기화된다. 배터리 클러스터가 방전될 때, 우회된 배터리 팩은 먼저, 방전되는 것을 정지한다. 배터리 팩이 점진적으로 우회될 때, 배터리 클러스터 내의 배터리 팩의 전기량은 유사하게 동기화된다. 그러나, 배터리 팩이 우회된 후에, 나머지 배터리 팩은 최대 전류로 여전히 충전되거나 방전될 수 있다. 그러므로, 배터리 클러스터의 전류는 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 요약하면, 에너지 저장 시스템은 배터리 팩의 전기량을 균형화할 수 있고, 이에 의해 배터리 클러스터의 전류에 대한 영향을 감소시킬 수 있고, 전기량의 낭비를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 배터리 팩의 전기량이 균형화되므로, 최대 백업 기간이 추가로 구현된다.

이 출원에서, "적어도 하나의 (항목)"은 하나 이상을 지칭하고, "복수의"는 2개 이상을 지칭한다는 것이 이해되어야 한다. 용어 "및/또는(and/or)"은 연관된 객체 사이의 연관 관계를 설명하기 위하여 이용되고, 3개의 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, "A 및/또는 B"는 다음의 3개의 경우를 나타낼 수 있다: 오직 A가 존재한다는 것, 오직 B가 존재한다는 것, A 및 B의 둘 모두가 존재한다는 것, 여기서, A 및 B는 단수 또는 복수일 수 있다. 문자 "/"는 일반적으로, 연관된 객체 사이의 "또는(or)" 관계를 지시한다. "다음의 항목(피스(piece)) 중의 적어도 하나" 또는 그 유사한 표현은 단일 항목(피스) 또는 복수의 항목(피스)의 임의의 조합을 포함하는 항목의 임의의 조합을 지칭한다. 예를 들어, a, b, 또는 c 중의 적어도 하나는 a, b, c, a 및 b, a 및 c, b 및 c, 또는 a, b, 및 c를 지시할 수 있고, 여기서, a, b, 및 c는 단수 또는 복수일 수 있다.

상기한 실시예는 이 출원을 제한하는 것이 아니라, 이 출원의 기술적 해결책을 설명하도록 단지 의도된다. 이 출원은 상기한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되지만, 본 기술분야에서의 통상의 기술자는 이 출원의 실시예의 기술적 해결책의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서, 자신들이 상기한 실시예에서 설명된 기술적 해결책에 대한 수정을 여전히 행할 수 있거나, 그 일부 기술적 특징에 대한 등가적인 대체를 행할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims

에너지 저장 시스템으로서,
상기 에너지 저장 시스템의 출력단은 교류 전력 그리드에 접속되도록 구성되고, 상기 에너지 저장 시스템은 배터리 클러스터, 전력 변환 회로, 및 제어기를 포함하고,
상기 배터리 클러스터의 출력단은 상기 전력 변환 회로의 제1 단자에 접속되고, 상기 전력 변환 회로의 제2 단자는 상기 에너지 저장 시스템의 상기 출력단에 접속되고,
상기 전력 변환 회로는 상기 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하여, 그 다음으로, 상기 교류를 상기 교류 전력 그리드로 송신하거나, 상기 전력 변환 회로의 상기 제2 단자로부터 획득되는 교류를 상기 배터리 클러스터를 충전하기 위한 직류로 변환하도록 구성되고,
각각의 배터리 클러스터는 직렬로 접속되는 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함하고, 각각의 에너지 저장 모듈은 하나의 우회 회로 및 하나의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함하고,
상기 제어기는 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하도록 구성되어, 배터리 팩의 전기량이 균형화되는, 에너지 저장 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하거나, 상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하도록 구체적으로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제2항에 있어서,
상기 우회 회로는 제1 제어가능한 스위치 및 제2 제어가능한 스위치를 포함하고,
상기 배터리 팩의 포지티브 출력단(positive output end)은 상기 제1 제어가능한 스위치의 제1 단에 접속되고, 상기 제1 제어가능한 스위치의 제2 단은 상기 제2 제어가능한 스위치의 제1 단 및 상기 에너지 저장 모듈의 포지티브 출력단에 접속되고, 상기 제2 제어가능한 스위치의 제2 단은 배터리 모듈의 네거티브 출력단(negative output end)에 접속되고, 상기 배터리 팩의 네거티브 출력단은 상기 에너지 저장 모듈의 네거티브 출력단에 접속된, 에너지 저장 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 제어가능한 스위치 및 상기 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 개방되게 먼저 제어하고, 제1 사전설정된 시간 후에, 상기 배터리 팩을 우회하기 위하여, 상기 제2 제어가능한 스위치가 폐쇄되게 제어하도록 구체적으로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 순차적으로 우회하고, 상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 순차적으로 우회하도록 구체적으로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 배터리 클러스터가 충전되고 상기 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상일 때, 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하거나, 상기 배터리 클러스터가 방전되고 상기 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 상기 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하일 때, 상기 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하도록 추가로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 제어가능한 스위치 및 상기 제2 제어가능한 스위치의 둘 모두가 개방되게 먼저 제어하고, 제2 사전설정된 시간 후에, 상기 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 상기 제1 제어가능한 스위치가 폐쇄되게 제어하도록 구체적으로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 변환 회로는 직류/직류 변환 회로 및 직류/교류 변환 회로를 포함하고,
상기 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 상기 전력 변환 회로의 상기 제1 단자이고, 상기 직류/직류 변환 회로의 제2 단자는 상기 직류/교류 변환 회로의 제1 단자에 접속되고, 상기 직류/교류 변환 회로의 제2 단자는 상기 전력 변환 회로의 상기 제2 단자이고,
상기 직류/직류 변환 회로는 상기 배터리 클러스터에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 상기 직류/교류 변환 회로로 송신하거나, 상기 직류/교류 변환 회로에 의해 제공되는 직류에 대해 직류 변환을 수행하여, 그 다음으로, 직류 변환을 통해 획득되는 직류를 상기 배터리 클러스터로 송신하도록 구성되고,
상기 직류/교류 변환 회로는 상기 직류/직류 변환 회로에 의해 제공되는 직류를 교류로 변환하거나, 획득된 교류를 직류로 변환하여, 그 다음으로, 변환을 통해 획득되는 직류를 상기 직류/직류 변환 회로로 송신하도록 구성되고,
상기 제어기는, 상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되기 전에, 상기 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하게 제어하도록 추가로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제8항에 있어서,
상기 에너지 저장 시스템은 소프트-스타트 회로(soft-start circuit)를 더 포함하고, 상기 배터리 클러스터의 상기 출력단의 포지티브 포트는 상기 소프트-스타트 회로를 통해 상기 직류/직류 변환 회로의 상기 제1 단자의 포지티브 포트에 접속되거나, 상기 배터리 클러스터의 상기 출력단의 네거티브 포트는 상기 소프트-스타트 회로를 통해 상기 직류/직류 변환 회로의 상기 제1 단자의 네거티브 포트에 접속되고, 상기 소프트-스타트 회로는 제1 릴레이(relay), 제2 릴레이, 및 제1 저항기를 포함하고,
상기 제1 릴레이는 상기 제1 저항기에 직렬로 접속되고, 상기 제2 릴레이에 병렬로 접속되고,
상기 제어기는, 상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되기 전에, 상기 제1 릴레이 및 상기 제2 릴레이가 개방되게 제어하도록 추가로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 상기 직류/직류 변환 회로의 상기 제1 단자에서의 전압이 상기 배터리 클러스터의 출력 전압과 같게 제어하고, 상기 제2 릴레이가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 상기 제1 릴레이가 폐쇄되고 상기 제2 릴레이가 개방되게 제어하고, 제3 사전설정된 시간 후에, 상기 제1 릴레이가 개방되고 상기 제2 릴레이가 폐쇄되게 제어하도록 추가로 구성된, 에너지 저장 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 제1 제어기 및 적어도 2개의 제2 제어기를 포함하고,
상기 제2 제어기는 배터리 팩에 일대일 대응관계로 접속되고,
상기 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제2 파라미터 값을 획득하고, 상기 제2 파라미터 값을 상기 제1 제어기로 전송하도록 구성되고,
상기 제1 제어기는 모든 배터리 팩의 제2 파라미터 값에 기초하여 모든 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 결정하고, 상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 상기 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하고, 상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 상기 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하고, 제어 명령을 상기 제2 제어기로 전송하도록 구성되고, 상기 제어 명령은 상기 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 상기 우회 회로를 제어하도록 상기 대응하는 제2 제어기에 명령하는, 에너지 저장 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제2 파라미터 값은 상기 배터리 팩의 총 용량, 에너지 상태(SOE : state of energy) 값, 건전성 상태(SOH : state of health) 값을 포함하고, 상기 제1 파라미터 값은 충전 상태(SOC : state of charge) 값인, 에너지 저장 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 제1 제어기 및 적어도 2개의 제2 제어기를 포함하고,
상기 제2 제어기는 배터리 팩에 일대일 대응관계로 접속되고,
상기 제2 제어기는 대응하는 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 획득하고, 상기 제1 파라미터 값을 상기 제1 제어기로 전송하도록 구성되고,
상기 제1 제어기는, 상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 상기 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하거나, 상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 상기 배터리 팩을 우회 대상 배터리 팩으로서 결정하고, 제어 명령을 상기 제2 제어기로 전송하도록 구성되고, 상기 제어 명령은 상기 우회 대상 배터리 팩을 우회하기 위하여 상기 우회 회로를 제어하도록 상기 대응하는 제2 제어기에 명령하는, 에너지 저장 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제1 파라미터 값은 전압 값 또는 충전 상태(SOC) 값인, 에너지 저장 시스템.
에너지 저장 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
상기 에너지 저장 시스템 내의 각각의 배터리 클러스터는 직렬로 접속되는 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함하고, 각각의 에너지 저장 모듈은 하나의 우회 회로 및 하나의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함하고, 상기 방법은,
배터리 팩의 전기량이 균형화되도록, 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서,
상기 각각의 배터리 팩의 제1 파라미터 값에 기초하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계는 구체적으로,
상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계; 및
상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계
를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 제1 파라미터 값이 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계는 구체적으로,
상기 배터리 클러스터가 충전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상인 배터리 팩을 순차적으로 우회하는 단계를 포함하거나,
상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 제1 파라미터 값이 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 우회하기 위하여 각각의 우회 회로를 제어하는 단계는 구체적으로,
상기 배터리 클러스터가 방전될 때, 오직 하나의 나머지 배터리 팩이 우회되지 않을 때까지, 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하인 배터리 팩을 순차적으로 우회하는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 배터리 클러스터가 충전되고 상기 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 상기 제1 사전설정된 파라미터 값 이상일 때, 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하는 단계; 또는
상기 배터리 클러스터가 방전되고 상기 오직 하나의 나머지 배터리 팩의 제1 파라미터 값이 상기 제2 사전설정된 파라미터 값 이하일 때, 우회된 배터리 팩이 상기 배터리 클러스터에 재접속되도록, 각각의 우회 회로를 제어하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되기 전에, 상기 배터리 클러스터의 출력단에 접속되는 직류/직류 변환 회로가 작동을 정지하도록 제어하는 단계 - 상기 직류/직류 변환 회로의 제1 단자는 상기 배터리 클러스터의 상기 출력단에 접속됨 -; 및
상기 배터리 팩을 우회하거나 상기 배터리 팩에 접속되는 것을 완료한 후에, 상기 직류/직류 변환 회로의 상기 제1 단자에서의 전압이 상기 배터리 클러스터의 출력 전압과 같도록 제어하고, 상기 직류/직류 변환 회로가 작동을 시작하도록 제어하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
모든 배터리 팩에 대응하는 제2 파라미터 값을 획득하는 단계; 및
모든 배터리 팩에 대응하는 상기 제2 파라미터 값에 기초하여 모든 배터리 팩의 제1 파라미터 값을 결정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 제2 파라미터 값은 상기 배터리 팩의 총 용량, 에너지 상태(SOE) 값, 건전성 상태(SOH) 값을 포함하고, 상기 제1 파라미터 값은 충전 상태(SOC) 값인, 방법.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 파라미터 값은 전압 값 또는 충전 상태(SOC) 값인, 방법.
태양광 발전 시스템으로서,
상기 태양광 발전 시스템은 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 상기 에너지 저장 시스템을 포함하고, 태양광 발전단을 더 포함하고,
상기 태양광 발전단의 출력단은 교류 전력 그리드에 접속되도록 구성되고,
상기 태양광 발전단은 광학 에너지를 이용함으로써 교류를 생성하도록 구성되는, 태양광 발전 시스템.
태양광 발전 시스템으로서,
상기 태양광 발전 시스템은 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 상기 에너지 저장 시스템을 포함하고, 복수의 태양광 모듈을 더 포함하고,
상기 태양광 모듈은 배터리 클러스터를 충전하기 위하여, 광학 에너지를 이용함으로써 직류를 생성하도록 구성된, 태양광 발전 시스템.