KR20240094779A - Energy Storage System - Google Patents

Abstract

에너지 저장장치가 개시된다. 본 개시의 에너지 저장장치는, 복수의 배터리셀을 포함하는 복수의 배터리팩, 복수의 배터리팩에 저장된 전기에너지를 변환하여 계통에 공급하거나, 계통 또는 외부 발전장치로부터 공급된 전기에너지를 변환하여 상기 복수의 배터리팩에 저장하는 전력변환기 및 복수의 배터리팩을 전기적으로 연결시키고, 복수의 배터리팩의 연결상태를 전환하는 복수의 배터리 스위치를 포함하고, 복수의 배터리 스위치는, 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우, 복수의 배터리팩 중, 기준값보다 낮은 전압의 배터리팩이 전력변환기와 연결되도록 연결상태를 전환한다.An energy storage device is disclosed. The energy storage device of the present disclosure is a plurality of battery packs including a plurality of battery cells, converting electrical energy stored in the plurality of battery packs and supplying it to the system, or converting electrical energy supplied from the system or an external power generation device to the above. It includes a power converter storing power in a plurality of battery packs and a plurality of battery switches that electrically connect the plurality of battery packs and switch the connection state of the plurality of battery packs, and the plurality of battery switches are configured to provide a voltage between the plurality of battery packs. If the difference is more than a certain level, the connection state is switched so that the battery pack with a voltage lower than the reference value among the plurality of battery packs is connected to the power converter.

Description

에너지 저장장치 {Energy Storage System}Energy Storage System {Energy Storage System}

본 개시는 에너지 저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 기반의 에너지 저장장치에 관한 것이다.This disclosure relates to energy storage devices, and more specifically to battery-based energy storage devices.

에너지 저장장치는, 외부로부터의 전원을 저장 또는 충전하였다가, 외부로 저장된 전원을 출력 또는 방전하는 장치이다. 이를 위해, 에너지 저장장치는 배터리를 구비하며, 배터리로의 전원 공급 또는 배터리로부터의 전원 출력 등을 위해 전력변환기가 사용된다.An energy storage device is a device that stores or charges external power and then outputs or discharges the externally stored power. For this purpose, the energy storage device is equipped with a battery, and a power converter is used to supply power to the battery or output power from the battery.

전체 배터리 용량을 증가시키기 위해, 배터리셀들을 연결시켜 사용할 수 있다. 배터리셀들의 직렬/병렬 연결구조에 따라 전체 배터리의 용량이 결정된다. 고전압의 직렬구조에서, 충/방전을 거듭하면서, 배터리셀 또는 배터리셀들의 집합 사이에 용량 차이가 증가함에 따라, 배터리의 전체 용량 대비 소비자가 사용할 수 있는 배터리 용량이 줄어드는 문제점이 있다. 또한, 배터리 불균형으로 인하여 일부 배터리에 과충전이 발생할 수 있다.To increase overall battery capacity, battery cells can be connected. The overall battery capacity is determined by the series/parallel connection structure of the battery cells. In a high-voltage series structure, as the capacity difference between a battery cell or a set of battery cells increases as charging/discharging is repeated, there is a problem that the battery capacity that can be used by consumers decreases compared to the total capacity of the battery. Additionally, overcharging of some batteries may occur due to battery imbalance.

반복되는 충전 및 방전 동작에 의해 배터리팩들 간의 전압 레벨이 달라질 수 있다. 배터리들의 화학반응의 차이에 따라 충전시 효율에 차이가 발생할 수 있고, 이에 따라 충전 및 방전 동작에 의해 배터리팩들 간의 전압 레벨의 차이가 발생하게 된다. Voltage levels between battery packs may vary due to repeated charging and discharging operations. Depending on the differences in the chemical reactions of the batteries, differences in efficiency may occur during charging, and accordingly, differences in voltage levels between battery packs occur due to charging and discharging operations.

충/방전 거듭에 따라, 배터리팩들 사이에 전압 차이가 확대될 수 있다. 이러한 배터리셀들의 집합 간의 전압 차이가 커지는 경우, 전체 시스템의 SOC(State of Charge) 추정 불량이 발생하고, 충/방전간 이상 배터리 모듈의 수명이 급격히 저하될 수 있다. As charging/discharging continues, the voltage difference between battery packs may increase. If the voltage difference between a set of battery cells increases, a state of charge (SOC) estimation error for the entire system may occur, and the lifespan of the battery module may be drastically reduced during charging/discharging.

배터리팩들(10) 간의 전압 레벨의 차이가 커질수록, 충전시 정상적으로 완전 충전 상태에 도달하지 못하는 배터리팩(또는 배터리셀)이 발생할 수 있고, 방전시 재충전이 가능한 수준 이하까지 전압이 떨어지는 배터리팩(또는 배터리셀)이 발생할 수 있다. 이 때, 과전압 보호 설정을 완전 충전 전압 대비 너무 높게 설정하면, 상대적으로 높은 전압 상태의 배터리 셀은 과충전되어 화재가 발생할 가능성이 있고, 과충전 및 과방전으로 인해 안전사고가 발생할 가능성이 있다.As the difference in voltage levels between the battery packs 10 increases, the battery pack (or battery cell) may not normally reach a fully charged state when charging, and the battery pack's voltage may drop below a rechargeable level when discharged. (or battery cell) may occur. At this time, if the overvoltage protection setting is set too high compared to the full charge voltage, battery cells in a relatively high voltage state may be overcharged and a fire may occur, and there is a possibility that a safety accident may occur due to overcharge and overdischarge.

또한, 배터리셀들의 충전시 계통 또는 외부 발전장치로부터 공급되는 전원을 승압하는 과정에서 발생하는 전력 손실이 커지는 문제점이 있다.Additionally, there is a problem that power loss that occurs in the process of boosting power supplied from the system or external power generation device increases when charging battery cells.

이와 관련하여, 에너지 저장장치는 안전성 향상을 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 예를 들어, 한국공개특허 제2018-0103212호는 배터리 및 배터리 보호 회로를 개시하고 있다.In this regard, various technologies have been proposed to improve the safety of energy storage devices. For example, Korea Patent Publication No. 2018-0103212 discloses a battery and battery protection circuit.

KRKR 10-2018-0103212 10-2018-0103212 AA

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것이다.The problem that the present disclosure seeks to solve is to solve the above-described problems and other problems.

본 개시의 또 다른 과제는, 저전압 상태의 배터리팩을 판별하여 해당 배터리팩을 개별적으로 충전 가능한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can identify a battery pack in a low voltage state and individually charge the battery pack.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can minimize the voltage difference between battery packs.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리의 평균 수명을 증가시키고, 동작 안정성을 높일 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can increase the average lifespan of a battery and increase operational stability.

본 개시의 또 다른 과제는 배터리 불균형으로 인한 과충전을 방지하여, 발화 가능성을 감소시킬 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다. Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can reduce the possibility of ignition by preventing overcharging due to battery imbalance.

본 개시의 또 다른 과제는 배터리의 완전 방전을 사전에 방지하고, 배터리 수명을 향상할 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can prevent complete discharge of the battery and improve battery life.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리팩의 직병렬 구성 변경을 통해 충전 및 방전 구조 가변이 가능한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device capable of changing the charging and discharging structure by changing the series-parallel configuration of the battery pack.

본 개시의 또 다른 과제는, 배터리 충전시 승압에 의한 전력 손실을 저감하여 충전 효율을 향상시킬 수 있는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.Another task of the present disclosure is to provide an energy storage device that can improve charging efficiency by reducing power loss due to voltage boosting when charging a battery.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치는, 복수의 배터리셀을 포함하는 복수의 배터리팩, 복수의 배터리팩에 저장된 전기에너지를 변환하여 계통에 공급하거나, 계통 또는 외부 발전장치로부터 공급된 전기에너지를 변환하여 상기 복수의 배터리팩에 저장하는 전력변환기 및 복수의 배터리팩을 전기적으로 연결시키고, 복수의 배터리팩의 연결상태를 전환하는 복수의 배터리 스위치를 포함하고, 복수의 배터리 스위치는, 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우, 복수의 배터리팩 중, 기준값보다 낮은 전압의 배터리팩이 전력변환기와 연결되도록 연결상태를 전환할 수 있다.In order to achieve the above-described object, an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure converts a plurality of battery packs including a plurality of battery cells, electrical energy stored in the plurality of battery packs, and supplies it to the system, or to the system or It includes a power converter that converts electrical energy supplied from an external power generation device and stores it in the plurality of battery packs, and a plurality of battery switches that electrically connect the plurality of battery packs and switch the connection states of the plurality of battery packs, When the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level, the plurality of battery switches can change the connection state so that a battery pack with a voltage lower than a reference value among the plurality of battery packs is connected to the power converter.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 저전압 상태의 배터리팩을 판별하여 해당 배터리팩을 개별적으로 충전할 수 있다.According to at least one embodiment of the present disclosure, a battery pack in a low voltage state can be determined and the corresponding battery pack can be individually charged.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있다.According to at least one embodiment of the present disclosure, the voltage difference between battery packs can be minimized.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리의 평균 수명을 증가시키고, 동작 안정성을 높일 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present disclosure, the average lifespan of the battery can be increased and operational stability can be improved.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리 불균형으로 인한 과충전을 방지하여, 발화 가능성을 감소시킬 수 있다. According to at least one embodiment of the present disclosure, overcharging due to battery imbalance can be prevented, thereby reducing the possibility of ignition.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리의 완전 방전을 사전에 방지하고, 배터리 수명을 향상할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present disclosure, complete discharge of the battery can be prevented in advance and battery life can be improved.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리팩의 직병렬 구성 변경을 통해 충전 및 방전 구조 가변이 가능할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present disclosure, the charging and discharging structure may be varied by changing the series-parallel configuration of the battery pack.

본 개시의 실시예 중 적어도 하나에 따르면, 배터리 충전시 승압에 의한 전력 손실을 저감하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present disclosure, charging efficiency can be improved by reducing power loss due to voltage boosting when charging a battery.

본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Additional scope of applicability of the present disclosure will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present disclosure may be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present disclosure should be understood as being given only as examples.

도 1a와 도 1b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 에너지 공급 시스템의 개념도이다.
도 2a와 도 2b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치 설치 유형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 홈 에너지 서비스 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 배터리팩을 포함하는 에너지 저장장치의 분해사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 배터리 연결 구성을 예시한 도면이다.
도 6 내지 도 12는 도 5의 에너지 저장장치의 배터리 연결 상태 변경에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 배터리 연결 구성을 예시한 도면이다.
도 14 내지 도 17은 도 13의 에너지 저장장치의 배터리 연결 상태 변경에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.1A and 1B are conceptual diagrams of an energy supply system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
2A and 2B are diagrams illustrating an energy storage device installation type according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 3 is a conceptual diagram of a home energy service system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 4 is an exploded perspective view of an energy storage device including a plurality of battery packs according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 is a diagram illustrating a battery connection configuration of an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.
FIGS. 6 to 12 are diagrams referenced in the description of changes in the battery connection state of the energy storage device of FIG. 5.
Figure 13 is a diagram illustrating a battery connection configuration of an energy storage device according to another embodiment of the present disclosure.
FIGS. 14 to 17 are diagrams referenced in the description of a change in the battery connection state of the energy storage device of FIG. 13.
18 and 19 are flowcharts of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present disclosure are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

도면들에서 사용되는 상(U), 하(D), 좌(Le), 우(Ri), 전(F), 후(R)는 배터리팩과 배터리팩을 포함하는 에너지저장장치를 설명하기 위한 것으로, 기준에 따라 다르게 설정될 수 있다.The top (U), bottom (D), left (Le), right (Ri), front (F), and back (R) used in the drawings are used to describe the battery pack and the energy storage device including the battery pack. This can be set differently depending on the standard.

도 1a와 도 1b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 에너지 공급 시스템의 개념도이다.1A and 1B are conceptual diagrams of an energy supply system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1a와 도 1b를 참조하면, 에너지 공급 시스템은, 전기 에너지가 저장되는 배터리(35) 기반의 에너지 저장장치(1), 전력 수요처인 부하(7), 및 외부의 전력공급원으로 제공되는 계통(9)을 포함할 수 있다. 1A and 1B, the energy supply system includes an energy storage device 1 based on a battery 35 in which electrical energy is stored, a load 7 as a power demand source, and a system provided as an external power supply source ( 9) may be included.

에너지 저장장치(1)는, 계통(9) 등으로부터 받은 전기 에너지를 직류(DC) 형태로 저장(충전)하거나 저장되어 있는 전기 에너지를 계통(9) 등에 출력(방전)하는 배터리(35), 상기 배터리(35)의 충전 또는 방전을 위해 전기적 특성(예를 들어, AC/DC 상호변환, 주파수, 전압)을 변환시키는 전력변환기(32)(PCS: Power Conditioning System), 배터리(35)의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 모니터링하고 관리하는 배터리관리기(34)(BMS: Battery Management System)를 포함한다. The energy storage device 1 includes a battery 35 that stores (charges) electrical energy received from the system 9, etc. in direct current (DC) form or outputs (discharges) the stored electrical energy to the system 9, etc.; A power converter 32 (PCS: Power Conditioning System) that converts electrical characteristics (e.g., AC/DC interconversion, frequency, voltage) to charge or discharge the battery 35, and the current of the battery 35 , includes a battery management system (34) (BMS: Battery Management System) that monitors and manages information such as voltage and temperature.

상기 계통(9)은 전력을 생산하는 발전설비, 송전선로 등을 포함할 수 있다. 상기 부하(7)는, 전력을 소비하는 수요처로, 냉장고, 세탁기, 에어컨, TV, 로봇 청소기, 로봇 등의 홈 어플라이언스, 차량, 드론 등의 이동형 전자 기기 등을 포함할 수 있다.The system 9 may include power generation facilities that produce power, transmission lines, etc. The load 7 is a consumer that consumes power and may include home appliances such as refrigerators, washing machines, air conditioners, TVs, robot vacuum cleaners, robots, and mobile electronic devices such as vehicles and drones.

에너지 저장장치(1)는, 외부로부터의 전원을 배터리(35)에 저장하였다가, 외부로 전원을 출력할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장장치(1)는, 외부로부터의 직류 전원 또는 교류 전원을 입력받아, 배터리(35)에 저장하였다가, 외부로 직류 전원 또는 교류 전원을 출력할 수 있다.The energy storage device 1 can store power from the outside in the battery 35 and then output the power to the outside. For example, the energy storage device 1 can receive direct current or alternating current power from the outside, store it in the battery 35, and then output direct current or alternating current power to the outside.

한편, 배터리(35)는 주로 직류 전원을 저장하므로, 에너지 저장장치(1)는, 직류 전원을 입력받거나 입력받은 교류 전원을 직류 전원으로 전환하여 배터리(35)에 저장하고, 배터리(35)에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 계통(9) 또는 부하(7)에 공급할 수 있다.Meanwhile, since the battery 35 mainly stores direct current power, the energy storage device 1 receives direct current power or converts the received alternating current power into direct current power and stores it in the battery 35. The stored direct current power can be converted into alternating current power and supplied to the system 9 or load 7.

이때, 에너지 저장장치(1) 내의 전력변환기(32)가, 전력 변환을 수행하고, 배터리(35)로 전압 충전하거나, 배터리(35)에 저장된 직류 전원을 계통(9) 또는 부하(7)에 공급할 수 있다.At this time, the power converter 32 in the energy storage device 1 performs power conversion and voltage charges the battery 35, or transfers direct current power stored in the battery 35 to the system 9 or the load 7. can be supplied.

에너지 저장장치(1)는 계통으로부터 공급되는 전원에 기초하여 배터리(35)를 충전하고, 필요시 배터리(35)를 방전할 수 있다. 예를 들어, 정전과 같은 비상상황, 계통(9)에서 공급되는 전기 에너지의 요금이 비싼 시간대, 날짜, 계절에, 배터리(35)에 저장된 전기 에너지를 부하(7)에 공급할 수 있다.The energy storage device 1 can charge the battery 35 based on power supplied from the system and discharge the battery 35 when necessary. For example, in emergency situations such as a power outage, or during times, days, or seasons when the price of electric energy supplied from the system 9 is high, the electric energy stored in the battery 35 can be supplied to the load 7.

에너지 저장장치(1)는, 태양광 등 신재생에너지원으로부터 발전된 전기 에너지를 저장함으로써 신재생에너지 발전의 안전성 및 편의성을 향상할 수 있고, 비상전원으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 에너지 저장장치(1)를 이용하면, 시간대 및 계절별 변동이 큰 부하를 평준화(Load Leveling)시킬 수 있고, 에너지 소비 및 비용을 절약할 수 있다. The energy storage device 1 has the advantage of being able to improve the safety and convenience of renewable energy generation by storing electrical energy generated from renewable energy sources such as solar energy, and can be used as an emergency power source. In addition, by using the energy storage device 1, it is possible to level loads with large fluctuations depending on time of day and season, and save energy consumption and costs.

상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 온도, 전류, 전압, 충전량 등을 측정하고, 상기 배터리(35)의 상태를 모니터링 할 수 있다. 또한, 상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 상태 정보에 기초하여 상기 배터리(35)의 동작 환경을 최적화되도록 제어하고 관리할 수 있다.The battery manager 34 can measure the temperature, current, voltage, charge amount, etc. of the battery 35 and monitor the state of the battery 35. Additionally, the battery manager 34 can control and manage the operating environment of the battery 35 to optimize it based on the status information of the battery 35.

한편, 에너지 저장장치(1)는, 상기 전력변환기(32)를 제어하는 전력관리기(31a)(PMS: Power Management System)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the energy storage device 1 may include a power manager 31a (PMS: Power Management System) that controls the power converter 32.

전력관리기(31a)는 상기 배터리(35) 및 상기 전력변환기(32) 상태에 대한 모니터링과 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 전력관리기(31a)는 에너지 저장장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 컨트롤러(contoller)일 수 있다. The power manager 31a may perform the function of monitoring and controlling the status of the battery 35 and the power converter 32. The power manager 31a may be a controller that controls the overall operation of the energy storage device 1.

상기 전력변환기(32)는, 상기 전력관리기(31a)의 제어지령에 따라 상기 배터리(35)의 전력분배를 제어할 수 있다. 상기 전력변환기(32)는, 계통(9), 태양광 등 연결된 발전 수단, 상기 배터리(35)와 부하(7)의 연결상태에 따라서 전력을 변환할 수 있다.The power converter 32 can control power distribution of the battery 35 according to control commands from the power manager 31a. The power converter 32 can convert power according to the connection status of the system 9, the power generation means such as solar power, the battery 35, and the load 7.

한편, 상기 전력관리기(31a)는, 상기 배터리관리기(34)로부터 상기 배터리(35)의 상태 정보를 전달받을 수 있다. 상기 전력변환기(32) 및 상기 배터리관리기(34)에 제어지령을 전송할 수 있다.Meanwhile, the power manager 31a can receive status information of the battery 35 from the battery manager 34. Control commands can be transmitted to the power converter 32 and the battery manager 34.

상기 전력관리기(31a)는 와이파이 통신모듈 등 통신수단과, 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리에는 에너지 저장장치(1)의 동작에 필요한 다양한 정보가 저장될 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 전력관리기(31a)는, 복수의 스위치를 포함하고, 전력 공급 경로를 제어할 수 있다.The power manager 31a may include communication means such as a Wi-Fi communication module and memory. Various information necessary for the operation of the energy storage device 1 may be stored in the memory. Depending on the embodiment, the power manager 31a may include a plurality of switches and control the power supply path.

상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 배터리관리기(34)는 적류 적산법, 개방회로전압(OCV: Open Circuit Voltage)를 기반으로 한 충전량(SOC: State Of Charge) 산출법 등 이미 공지된 다양한 방식의 SOC 산출 기법을 사용하여 상기 배터리(35)의 SOC를 산출할 수 있다. 배터리(35)는 충전량이 최대충전량을 넘어서는 경우에 배터리가 과열되고 불가역적으로 동작할 수 있다. 마찬가지로 상기 충전량이 최소충전량 이하가 되는 경우에는 배터리가 열화하고 회복 불능의 상태가 될 수 있다. 상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 배터리관리기(34)는 상기 배터리(35)의 내부 온도와 충전량 등을 실시간으로 모니터링하여 최적의 사용영역과 최대 입출력 파워를 제어할 수 있다. The power manager 31a and/or the battery manager 34 may use various known SOC methods such as a current integration method and a state of charge (SOC) calculation method based on open circuit voltage (OCV). The SOC of the battery 35 can be calculated using a calculation technique. If the charge amount of the battery 35 exceeds the maximum charge amount, the battery may overheat and operate irreversibly. Likewise, if the charge amount is below the minimum charge amount, the battery may deteriorate and become unrecoverable. The power manager 31a and/or the battery manager 34 can control the optimal use area and maximum input/output power by monitoring the internal temperature and charge amount of the battery 35 in real time.

상기 전력관리기(31a)는 상위 제어기인 에너지관리기(31b)(EMS: Energy Management System)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 상기 전력관리기(31a)는 상기 에너지관리기(31b)의 지령을 받아 에너지 저장장치(1)를 제어할 수 있고, 에너지 저장장치(1)의 상태를 상기 에너지관리기(31b)에 전달할 수 있다. 상기 에너지관리기(31b)는 에너지 저장장치(1)에 구비되거나 에너지 저장장치(1)의 상위 시스템에 구비될 수 있다.The power manager 31a may operate under the control of the energy manager 31b (EMS: Energy Management System), which is a higher-level controller. The power manager 31a can control the energy storage device 1 by receiving commands from the energy manager 31b, and can transmit the status of the energy storage device 1 to the energy manager 31b. The energy manager 31b may be provided in the energy storage device 1 or in a higher-level system of the energy storage device 1.

상기 에너지관리기(31b)는 요금정보, 전력 사용량, 및 환경정보 등을 정보를 수신하고, 사용자의 에너지 생산, 저장, 및 소비 패턴에 따라 상기 에너지 저장장치(1)를 제어할 수 있다. 상기 에너지관리기(31b)는 상기 전력관리기(31a)를 모니터링하고 제어하기 위한 운영시스템으로 제공될 수 있다.The energy manager 31b can receive information such as rate information, power usage, and environmental information, and control the energy storage device 1 according to the user's energy production, storage, and consumption patterns. The energy manager 31b may be provided as an operating system for monitoring and controlling the power manager 31a.

에너지 저장장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(컨트롤러)는 상기 전력관리기(31a) 및/또는 상기 에너지관리기(31b)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 전력관리기(31a)와 상기 에너지관리기(31b)는, 어느 하나가 나머지 하나의 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 전력관리기(31a)와 상기 에너지관리기(31b)는 하나의 제어기로 통합되어 일체로 제공될 수 있다. The control unit (controller) that controls the overall operation of the energy storage device 1 may include the power manager 31a and/or the energy manager 31b. Depending on the embodiment, either the power manager 31a or the energy manager 31b may perform the other function. Additionally, the power manager 31a and the energy manager 31b may be integrated into one controller and provided as one unit.

한편, 에너지 저장장치(1)의 설치 용량은 고객의 설치 조건에 따라 다르며, 상기 전력변환기(32)와 배터리(35)를 복수개 연결하여 필요한 용량까지 확대할 수 있다.Meanwhile, the installed capacity of the energy storage device 1 varies depending on the customer's installation conditions, and can be expanded to the required capacity by connecting a plurality of power converters 32 and batteries 35.

에너지 저장장치(1)는 계통(9)과 별도로 적어도 하나의 외부 발전 장치(도 2a, 2b의 3 참조)와 연결될 수 있다. 외부 발전 장치(3)는, 직류 전원을 출력하는 풍력 발전 장치, 수력을 이용하여 직류 전원을 출력하는 수력 발전 장치, 조력을 이용하여 직류 전원을 출력하는 조력 발전 장치, 또는 지열 등의 열을 이용하여 직류 전원을 출력하는 열 발전 장치 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 발전 장치(3)로 태양광 발전장치를 중심으로 기술한다.The energy storage device 1 may be connected to at least one external power generation device (see 3 in FIGS. 2A and 2B) separately from the system 9. The external power generation device 3 is a wind power generation device that outputs direct current power, a hydroelectric power generation device that outputs direct current power using water power, a tidal power generation device that outputs direct current power using tidal power, or a power generation device that uses heat such as geothermal heat. Thus, it may include a thermal power generation device that outputs direct current power. Hereinafter, for convenience of explanation, the description will focus on the solar power generation device as the power generation device 3.

도 2a와 도 2b는 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치 설치 유형을 도시한 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating an energy storage device installation type according to an embodiment of the present disclosure.

가정용 에너지 저장장치(1)는 설치 유형에 따라 AC 커플드(Coupled) ESS(도 2a 참조)와 DC 커플드(Coupled) ESS(도 2b 참조)로 구분될 수 있다.The home energy storage device 1 can be divided into AC coupled ESS (see FIG. 2a) and DC coupled ESS (see FIG. 2b) depending on the installation type.

태양광 발전장치는 태양광 패널(3)을 포함한다. 태양광 설치 유형에 따라, 태양광 발전장치는 태양광 패널(3) 및 태양광 패널(3)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 PV(photovoltaic) 인버터(4)를 포함할 수 있다(도 2a 참조). 이에 따라, 기존 계통(9)과 독립적인 에너지 저장장치(1)를 사용할 수 있어 더 경제적으로 시스템 구현이 가능하다. The solar power generation device includes a solar panel (3). Depending on the type of solar installation, the solar power generation device may include solar panels 3 and a PV (photovoltaic) inverter 4 that converts direct current power supplied from the solar panels 3 into alternating current power ( see Figure 2a). Accordingly, an energy storage device (1) independent of the existing system (9) can be used, making it possible to implement the system more economically.

또한, 실시 예에 따라 에너지 저장장치(1)의 전력변환기(32)와 PV 인버터(4)가 일체의 전력 변환 장치로서 구현될수도 있다(도 2b 참조). 이 경우, 태양광 패널(3)로부터 출력되는 직류 전력은 전력변환기(32)로 입력된다. 직류 전력은 배터리(35)에 전달되어 저장될 수 있다. 또한, 전력변환기(32)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 계통(9)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 더 효율적인 시스템 구현이 가능할 수 있다.Additionally, depending on the embodiment, the power converter 32 of the energy storage device 1 and the PV inverter 4 may be implemented as an integrated power conversion device (see FIG. 2b). In this case, the direct current power output from the solar panel 3 is input to the power converter 32. Direct current power can be delivered to the battery 35 and stored. Additionally, the power converter 32 can convert direct current power into alternating current power and supply it to the system 9. Accordingly, a more efficient system implementation may be possible.

도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치를 포함하는 홈 에너지 서비스 시스템의 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram of a home energy service system including an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 에너지 저장장치(1)는, 발전소(5) 등 계통(9), 태양광 발전기(3) 등 외부 발전 장치, 다수의 부하들(7x1, 7y1)과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 3, the energy storage device 1 may be connected to a system 9 such as a power plant 5, an external power generation device such as a solar power generator 3, and a plurality of loads 7x1 and 7y1.

태양광 발전기(3)에서 생성된 전기 에너지는 PV 인버터(4)에서 변환되어 계통(9), 에너지 저장장치(1), 부하들(7x1, 7y1)에 공급될 수 있다. 설치 유형에 따라 태양광 발전기(3)에서 생성된 전기 에너지는 에너지 저장장치(1)에서 변환되어 계통(9), 에너지 저장장치(1), 부하들(7x1, 7y1)에 공급될 수도 있다. Electrical energy generated by the solar generator 3 can be converted in the PV inverter 4 and supplied to the system 9, the energy storage device 1, and the loads 7x1 and 7y1. Depending on the installation type, the electrical energy generated by the solar generator (3) may be converted in the energy storage device (1) and supplied to the system (9), the energy storage device (1), and the loads (7x1, 7y1).

한편, 에너지 저장장치(1)는 하나 이상의 무선 통신 모듈을 구비하고, 단말기(6)와 통신할 수 있다. 사용자는 단말기(6)를 통하여 에너지 저장장치(1) 및 홈 에너지 서비스 시스템의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있다. 또한, 홈 에너지 서비스 시스템은 클라우드(5) 기반의 서비스를 제공할 수 있다. 사용자는 장소에 구애받지 않고 단말기(6)를 통하여 클라우드(5)와 통신하며 홈 에너지 서비스 시스템의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있다Meanwhile, the energy storage device 1 is equipped with one or more wireless communication modules and can communicate with the terminal 6. The user can monitor and control the status of the energy storage device 1 and the home energy service system through the terminal 6. Additionally, the home energy service system can provide cloud (5)-based services. The user can monitor and control the status of the home energy service system by communicating with the cloud (5) through the terminal (6) regardless of location.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상술한 배터리(35), 배터리관리기(34), 전력변환기(32)는 하나의 케이싱(12) 내부에 배치될 수 있다. 이렇게 하나의 케이싱(12)에 통합 배치되는 배터리(35), 배터리관리기(34), 전력변환기(32)는 전력의 저장과 변환을 수행할 수 있어 올인원 에너지 저장장치(1a)로 명명할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the above-described battery 35, battery manager 34, and power converter 32 may be disposed inside one casing 12. The battery 35, battery manager 34, and power converter 32, which are integrated into one casing 12, can store and convert power and can be called an all-in-one energy storage device 1a. .

또한, 상기 케이싱(12) 외부의 별도의 외함(enclosures)(1b)에는 전력관리기(31a), 자동전환스위치(ATS: Auto transfor switch), 스마트 미터, 스위치 등 전력 분배를 위한 구성, 단말기(6), 클라우드(5) 등과의 통신을 위한 통신 모듈이 배치될 수 있다. 이렇게 하나의 외함(1)에 전력 분배 및 관리와 관련된 구성이 통합된 구성은 스마트 에너지 박스(1b)로 명명될 수 있다. In addition, separate enclosures (1b) outside the casing (12) include a power manager (31a), an automatic transfer switch (ATS), a smart meter, a switch, etc. for power distribution, and a terminal (6) ), a communication module for communication with the cloud 5, etc. may be deployed. A configuration in which components related to power distribution and management are integrated into one enclosure (1) may be named a smart energy box (1b).

상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 상술한 전력관리기(31a)가 수용될 수 있다. 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 에너지 저장장치(1)의 전반적인 전원 공급 연결을 제어하는 컨트롤러가 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러는 상술한 전력관리기(31a)일 수 있다.The above-described power manager 31a can be accommodated in the smart energy box 1b. A controller that controls the overall power supply connection of the energy storage device 1 may be placed in the smart energy box 1b. The controller may be the power manager 31a described above.

또한, 상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 스위치들이 수용되어, 연결된 계통 전*(5,9), 태양광 발전기(3), 올인원 에너지 저장장치(1a)의 배터리(35), 부하들(7x1, 7y1)의 연결 상태를 제어할 수 있다. 부하들(7x1, 7y1)은 부하 패널(7x2, 7y2)들을 통하여 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 연결될 수 있다.In addition, switches are accommodated in the smart energy box (1b), connected to the grid power * (5, 9), a solar generator (3), a battery (35) of the all-in-one energy storage device (1a), and loads (7x1, You can control the connection status of 7y1). Loads 7x1 and 7y1 may be connected to the smart energy box 1b through load panels 7x2 and 7y2.

한편, 상기 스마트 에너지 박스(1b)에는 계통 전원(5,9) 및 태양광 발전기(3)과 연결된다. 또한, 상기 계통(5,9)에 정전이 발생하면, 상기 태양광 발전기(3)에서 생산되거나 상기 배터리(35)에 저장된 전기 에너지가 소정 부하(7y1)로 공급되도록 스위칭되는 자동전환스위치(ATS)가 상기 스마트 에너지 박스(1b)에 배치될 수 있다.Meanwhile, the smart energy box (1b) is connected to the grid power sources (5, 9) and the solar generator (3). In addition, when a power outage occurs in the systems 5 and 9, an automatic transfer switch (ATS) is switched so that the electric energy produced by the solar generator 3 or stored in the battery 35 is supplied to a predetermined load 7y1. ) can be placed in the smart energy box (1b).

또는, 상기 전력관리기(31a)가 상기 자동전환스위치(ATS) 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 상기 전력관리기(31a)는, 상기 계통(5,9)에 정전이 발생하면, 상기 태양광 발전기(3)에서 생산되거나 또는 상기 배터리(35)에 저장된 전기 에너지가 소정 부하(7y1)로 공급되도록 릴레이 등 스위치를 제어할 수 있다.Alternatively, the power manager 31a may perform the automatic transfer switch (ATS) function. For example, when a power outage occurs in the systems 5 and 9, the power manager 31a stores the electric energy produced by the solar generator 3 or stored in the battery 35 to a predetermined load (7y1). ), you can control switches such as relays to supply power.

한편, 각 전류 공급 경로에는 전류 센서, 스마트 미터 등이 배치될 수 있다. 에너지 저장장치(1)와 태양광 발전기(3)를 통해 생산된 전기는, 스마트 미터(적어도 전류센서)를 통해 전력량이 측정되고 관리될 수 있다. Meanwhile, current sensors, smart meters, etc. may be placed in each current supply path. The electricity produced through the energy storage device (1) and the solar generator (3) can be measured and managed through a smart meter (at least a current sensor).

본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 적어도 올인원 에너지 저장장치(1a)를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는 올인원 에너지 저장장치(1a)와 스마트 에너지 박스(1b)를 포함함으로써, 전력의 저장, 공급, 분배, 통신, 제어를 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 통합 서비스를 제공할 수 있다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure may include at least an all-in-one energy storage device 1a. In addition, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes an all-in-one energy storage device 1a and a smart energy box 1b, thereby enabling simple and efficient storage, supply, distribution, communication, and control of power. We can provide integrated services that can be performed through .

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는 복수의 운전모드로 동작할 수 있다. PV 자가소비(self consumption) 모드는, 태양광 발전 전력을 부하에서 먼저 사용하고, 남는 전력을 에너지 저장장치(1)에 저장한다. 예를 들어, 낮에 태양광 발전기(3)에서 부하들(7x1, 7y1)의 사용량보다 많은 전력이 생성되면, 배터리(35)를 충전한다.Meanwhile, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure may operate in multiple operation modes. In the PV self-consumption mode, solar power generation power is first used in the load, and the remaining power is stored in the energy storage device (1). For example, if the solar generator 3 generates more power than the usage of the loads 7x1 and 7y1 during the day, the battery 35 is charged.

요금제 기반 충방전 모드는, 시간대 4개를 설정 입력하고, 전기 요금이 비싼 시간대에는 배터리(35)를 방전시키고 전기 요금이 싼 시간대에서는 배터리(35)를 충전시킬 수 있다. 에너지 저장장치(1)는 요금제 기반 충방전 모드로 사용자의 전기 요금 절약에 도움을 줄 수 있다.In the rate-based charge/discharge mode, four time zones can be set and input, and the battery 35 can be discharged during times when electricity rates are high and the battery 35 can be charged during times when electricity rates are low. The energy storage device 1 can help users save on electricity bills through a rate-based charge/discharge mode.

백업온리모드는, 정전 등 비상상황을 대비한 모드로, 일기예보로 태풍이 예상되거나, 기타 정전 가능성이 있을 때, 배터리(35)를 최대치까지 충전하고, 비상시 필수부하(7y1)로 공급하는 것을 최우선순위로 동작할 수 있다.Backup-only mode is a mode to prepare for emergency situations such as power outages. When a typhoon is predicted in the weather forecast or there is a possibility of other power outages, the battery (35) is charged to the maximum and supplied as an essential load (7y1) in an emergency. It can operate with the highest priority.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 배터리팩을 포함하는 에너지 저장장치의 분해사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view of an energy storage device including a plurality of battery packs according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 상하방향으로 배치되는 복수의 배터리팩(10), 복수의 배터리팩(10)이 배치되는 공간을 형성하는 케이싱(12), 케이싱(12)의 전면을 개폐하는 도어(28)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery packs 10 arranged in a vertical direction, and a casing that forms a space where the plurality of battery packs 10 are arranged. (12), may include a door 28 that opens and closes the front of the casing 12.

케이싱(12)은, 전방이 개구된 형태를 가질 수 있다. 케이싱(12)은 후방을 커버하는 케이싱후방벽(14)과, 케이싱후방벽(14)의 양측단에서 전방으로 연장되는 한 쌍의 케이싱측벽(20), 케이싱후방벽(14)의 상단에서 전방으로 연장되는 케이싱탑벽(24), 및 케이싱후방벽(14)의 하단에서 전방으로 연장되는 케이싱베이스(26)를 포함할 수 있다. 케이싱후방벽(14)에는, 상기 배터리팩(10)과 체결되도록 형성된 팩체결부(16)를 포함한다. The casing 12 may have a front opening. The casing 12 includes a casing rear wall 14 covering the rear, a pair of casing side walls 20 extending forward from both ends of the casing rear wall 14, and a pair of casing side walls 20 extending forward from the top of the casing rear wall 14. It may include a casing top wall 24 extending forward, and a casing base 26 extending forward from the bottom of the casing rear wall 14. The casing rear wall 14 includes a pack fastening portion 16 formed to be fastened to the battery pack 10.

한 쌍의 케이싱측벽(20) 중 하나에는, 에너지 저장장치(1)의 전원을 온/오프하는 스위치(22a, 22b)가 배치될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에서는, 제1스위치(22a)와 제2스위치(22b)가 배치되고, 제1,2 스위치(22a, 22b) 스위칭 조합으로만 전원이 온되어 에너지 저장장치(1)의 안전성을 강화할 수 있다. Switches 22a and 22b that turn on/off the power of the energy storage device 1 may be disposed on one of the pair of casing side walls 20. In one embodiment of the present disclosure, the first switch 22a and the second switch 22b are disposed, and the power is turned on only by the switching combination of the first and second switches 22a and 22b, so that the energy storage device 1 is turned on. Safety can be strengthened.

상기 케이싱(12)의 내부에는, 배터리의 충전 또는 방전을 위해 전기의 특성을 변환시키는 전력변환기(PCS), 배터리팩(10) 및/또는 배터리팩(10)에 포함되는 배터리셀의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 모니터링하는 배터리관리기(BMS)가 배치될 수 있다.Inside the casing 12, a power converter (PCS) that converts the characteristics of electricity for charging or discharging the battery, the battery pack 10, and/or the current and voltage of the battery cells included in the battery pack 10. A battery manager (BMS) that monitors information such as , temperature, etc. may be deployed.

전력변환기(32)는, 회로기판(33)과, 회로기판(33)(이하, PCS 보드)의 일측에 배치되고 전력 변환을 수행하는 스위칭소자(33a)(예를 들어, Insulated gate bipolar transistor; IGBT)를 포함할 수 있다.The power converter 32 includes a circuit board 33 and a switching element 33a (for example, an insulated gate bipolar transistor; IGBT) may be included.

배터리관리기(34)는, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판(미도시)과 케이싱(12) 내부에 배치되고 복수의 배터리팩 회로기판과 통신선(미도시)으로 연결되는 메인회로기판(34a)을 포함할 수 있다. The battery manager 34 is disposed inside the battery pack circuit board (not shown) and the casing 12 disposed in each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d, and includes the plurality of battery pack circuit boards and communication lines ( It may include a main circuit board (34a) connected to (not shown).

메인회로기판(34a)은, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판(220)과 통신선으로 연결될 수 있다. 메인회로기판(34a)은, 배터리팩(10)으로부터 연장되는 파워선(198)과 연결될 수 있다. The main circuit board 34a may be connected to the battery pack circuit board 220 disposed in each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d through a communication line. The main circuit board 34a may be connected to the power line 198 extending from the battery pack 10.

케이싱(12) 내부에는 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)이 배치된다. 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d)은 상하방향으로 배치될 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 각각은, 케이싱(12)에 고정되게 배치된다. 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각은 케이싱후방벽(14)에 배치되는 팩체결부(16)에 체결된다. A plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d are disposed inside the casing 12. A plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d may be arranged in a vertical direction. Each of the plurality of battery packs 10 is fixedly disposed in the casing 12. Each of the plurality of battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d is fastened to the pack fastening portion 16 disposed on the rear casing wall 14.

각 배터리팩(10)은, 직병렬로 연결되는 복수의 배터리셀(101)을 포함하는 적어도 하나의 배터리모듈(100a, 100b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리팩(10)은, 서로 전기적으로 연결되고, 물리적으로 고정된 2개의 배터리모듈(100a, 100b)로 구성된 배터리모듈 어셈블리(100)를 포함할 수 있다. 배터리모듈 어셈블리는 서로 마주하게 배치되는 제1 배터리모듈(100a)과 제2 배터리모듈(100b)을 포함할 수 있다. 상기 제1,2 배터리모듈(100a, 100b)은 각각 복수의 배터리셀(101)의 정보를 감지하는 센싱기판(미도시)을 포함하고, 배터리팩 회로기판은 상기 센싱기판으로부터 상기 제1,2 배터리모듈(100a, 100b)의 센싱정보를 수집하고 상기 배터리관리기(34)에 전달할 수 있다.Each battery pack 10 may include at least one battery module 100a and 100b including a plurality of battery cells 101 connected in series and parallel. For example, the battery pack 10 may include a battery module assembly 100 consisting of two battery modules 100a and 100b that are electrically connected to each other and physically fixed. The battery module assembly may include a first battery module 100a and a second battery module 100b arranged to face each other. The first and second battery modules 100a and 100b each include a sensing board (not shown) that senses information of a plurality of battery cells 101, and the battery pack circuit board detects the first and second battery modules from the sensing board. Sensing information from the battery modules 100a and 100b can be collected and transmitted to the battery manager 34.

본 개시의 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 전기를 저장할 수 있는 배터리(35)와, 배터리(35)의 입출력을 담당하는 전력 변환기(32)와, 배터리(35) 등 내부 부품의 온도를 조절하기 위한 ess 열 관리 시스템을 포함한다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure includes internal components such as a battery 35 capable of storing electricity, a power converter 32 responsible for the input and output of the battery 35, and the battery 35. Includes ESS thermal management system to regulate temperature.

Ess 열 관리 시스템은, 시스템 구동시 배터리(35), 전력 변환기(32), 리액터 등에서 발생하는 폐열을 회수하며, 회수된 폐열을 외부로 방출하여, 배터리(35), 전력 변환기(32)의 온도를 저감시킴으로써, 시스템의 효율을 향상시키기 위한 수랭식 온도 제어 시스템이다. 기존 공랭식 열 관리 시스템을 사용할 경우 열 회수 효율이 낮아 시스템 내 각 부품의 온도가 높게 형성될 수 있다. 배터리 충전 및 방전시 배터리의 온도를 일정 온도 범위내로 안정적으로 유지시킬 경우, 배터리내 충전 및 방전 속도가 증가하여 배터리 사용 효율이 증가되는 장점이 있다.The Ess thermal management system collects waste heat generated from the battery 35, power converter 32, and reactor when the system is running, and releases the recovered waste heat to the outside to increase the temperature of the battery 35 and power converter 32. It is a water-cooled temperature control system to improve system efficiency by reducing . When using an existing air-cooled thermal management system, heat recovery efficiency is low, so the temperature of each component in the system may be high. When the temperature of the battery is kept stable within a certain temperature range when charging and discharging the battery, the charging and discharging speed within the battery increases, which has the advantage of increasing battery use efficiency.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 열 관리 시스템으로써, 에너지 저장장치(1)는 상기 배터리팩(10), 상기 PCS 보드(33) 등 내부 구성을 냉각시키는 냉각 모듈(40)을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시 예에 따르면, 냉각 모듈(40)은 수랭식 냉각 방식으로 상기 배터리팩(10), 상기 PCS 보드(33) 등을 냉각시킬 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, as a thermal management system, the energy storage device 1 may include a cooling module 40 that cools internal components such as the battery pack 10 and the PCS board 33. . According to an embodiment of the present disclosure, the cooling module 40 can cool the battery pack 10, the PCS board 33, etc. using a water cooling method.

예를 들어, 각 배터리팩(10)에 대응하여 배터리냉각판(50)이 배치되고, 냉각수가 냉각수 유로(60)를 따라 냉각 모듈(40)과 배터리냉각판(50) 사이를 순환하면서 배터리팩(10)을 냉각시킬 수 있다. 냉각수 유로(60)는, 냉각 모듈(40)로부터 냉각수가 배터리냉각판(50)으로 유입되는 입구유로(60b)와 배터리냉각판(50)으로부터 냉각수가 냉각 모듈(40)로 배출되는 출구유로(60a)를 포함할 수 있다.For example, a battery cooling plate 50 is disposed in response to each battery pack 10, and the coolant circulates between the cooling module 40 and the battery cooling plate 50 along the coolant flow path 60 to cool the battery pack. (10) can be cooled. The coolant flow path 60 includes an inlet flow path 60b through which coolant flows from the cooling module 40 into the battery cooling plate 50, and an outlet flow path through which coolant is discharged from the battery cooling plate 50 to the cooling module 40 ( 60a) may be included.

냉각수 공급 및 누설의 문제점을 고려하여 절연성능을 가지는 냉각수를 적용하며, 저온에도 사용가능한 냉각수가 더 바람직하다. Considering the problems of coolant supply and leakage, a coolant with insulation performance is applied, and a coolant that can be used even at low temperatures is more preferable.

냉각 모듈(40)은, 냉각수 순환을 위한 펌프, 시스템 운전 중 회수한 폐열을 공기측과 열교환으로 방출시키는 열교환기 및 팬을 포함함으로써, 폐열 회수에 따라 가열된 냉각수를 최저 대기온도까지 냉각시켜 순환시킬 수 있다. The cooling module 40 includes a pump for circulating cooling water, a heat exchanger for discharging waste heat recovered during system operation through heat exchange with the air, and the cooling water heated according to waste heat recovery is cooled to the minimum ambient temperature and circulated. You can do it.

냉각 모듈(40)은, 플레이트(41)로 지지되고, 플레이트(41)를 통하여 PCS 보드 등과 접촉할 수 있다.The cooling module 40 is supported by a plate 41 and can be in contact with a PCS board, etc. through the plate 41.

열 관리 시스템은, 냉각 모듈(40) 외 각부 냉각을 위해 배터리측 워터 블록(배터리냉각판(50)), PCS측 워터 블록, 리액터측 워터 블록 등을 포함할 수 있다.The thermal management system may include a battery-side water block (battery cooling plate 50), a PCS-side water block, a reactor-side water block, etc. to cool each part other than the cooling module 40.

배터리측 워터 블록은 배터리 모듈 적용 개수에 따라 비례하여 증가하도록 구성되고, 평상시 냉각수 유량이 각 워터 블록에 균등하게 공급되도록 구성하고 있다. The battery-side water block is configured to increase proportionally according to the number of battery modules applied, and is configured so that the normal coolant flow rate is supplied equally to each water block.

각 발열체 부품별로 구성되어진 워터 블록은 내부에 냉각수가 흐르며, 발열체와 면접촉을 통해 폐열을 회수하도록 구성하고 있다. 그리고 열 관리 시스템을 효율적으로 운용하기 위해 각 부품별 워터 블록 후단부에 온도센서가 배치되어 출수 온도를 감지한다. The water block, which is composed of each heating element part, has coolant flowing inside it and is configured to recover waste heat through surface contact with the heating element. In order to operate the thermal management system efficiently, a temperature sensor is placed at the rear end of the water block for each component to detect the outlet water temperature.

또한, 열 관리 시스템은, 냉각수의 유로를 필요에 따라 절환할 수 있도록 밸브를 적용하고, 각 발열부에 공급하는 유체의 유량이 가변하며, 그에 따라 발열부의 온도를 목표 온도 범위내로 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.In addition, the thermal management system applies a valve to switch the coolant flow path as needed, and the flow rate of the fluid supplied to each heating unit is variable, thereby controlling the temperature of the heating unit to maintain the temperature within the target temperature range. can do.

상기 전력관리기(31a) 또는 상기 배터리관리기(34)가 열 관리 시스템도 제어하는 컨트롤러일 수 있다. 또는 열 관리 시스템은 별도의 컨트롤러를 구비할 수 있다. 컨트롤러로 온도 센서 등 센싱 정보가 전달되고, 컨트롤러는 열 관리 시스템의 운전 모드, 펌프, 팬, 밸브의 동작(개폐, 개도 조절)을 제어할 수 있다.The power manager 31a or the battery manager 34 may be a controller that also controls the thermal management system. Alternatively, the thermal management system may have a separate controller. Sensing information such as temperature sensors is transmitted to the controller, and the controller can control the operation mode of the thermal management system and the operation (opening/closing, opening degree control) of the pump, fan, and valve.

시스템 내 부품의 예열을 하기 위한 조건일 경우, 열교환기의 냉각수 입구 측에 배치되는 개폐 밸브(ex, 1Way 밸브) 제어를 통해, 열교환기를 사용하지 않고, PCS의 무효전력 제어로 일부 전력을 소모함으로써 열을 발생시키고, 이때 발생된 폐열을 회수하여 배터리를 예열하게 된다. 해당 제어를 통해 예열된 배터리는 배터리 충전 가능량 및 충전 속도가 증가되어 ESS 시스템을 더욱 효율적은 운용할 수 있다. 이와 같이 ESS 열 관리 시스템을 통해 고온 조건에서는 냉각, 저온 조건에서는 예열을 통해 배터리 운전 범위 및 충전 속도를 향상시켜 시스템은 운용 범위를 확장시킬 수 있다.If the condition is to preheat the parts in the system, some power is consumed by controlling the reactive power of the PCS without using the heat exchanger by controlling the open/close valve (ex, 1-way valve) placed on the coolant inlet side of the heat exchanger. Heat is generated, and the waste heat generated at this time is recovered to preheat the battery. The battery preheated through this control increases the battery charge capacity and charging speed, allowing the ESS system to be operated more efficiently. In this way, the ESS thermal management system can expand the operating range of the system by improving the battery operating range and charging speed through cooling in high temperature conditions and preheating in low temperature conditions.

가정용 ESS 제품의 경우 운전 조건에 따라 크게 4가지의 운전 모드를 구성할 수 있다. In the case of household ESS products, four operating modes can be configured depending on operating conditions.

첫번째 운전 모드는 PCS 및 배터리 냉각 모드이다. PCS 및 배터리 냉각 모드는 ESS 배터리 사용으로 PCS 및 배터리, 리액터에서 발열이 발생하는 경우로 각 발열부에서 발생한 폐열은 회수 후 열교환기에서 대기중으로 방출할 수 있다. The first operating mode is PCS and battery cooling mode. PCS and battery cooling mode is when heat is generated from the PCS, battery, and reactor due to the use of ESS batteries. The waste heat generated from each heating part can be recovered and released into the atmosphere through a heat exchanger.

두번째 운전 모드는 저외기온 운전 및 대기 상태로서 PCS의 발열을 통해 가열된 냉각수로 배터리를 냉각하기 위한 PCS 냉각 및 배터리 예열 모드이다. PCS 냉각 및 배터리 예열 모드에서는 열교환기를 사용하지 않는다. The second operation mode is a PCS cooling and battery preheating mode for cooling the battery with coolant heated through heat generation from the PCS in low outdoor temperature operation and standby mode. The heat exchanger is not used in PCS cooling and battery preheating modes.

세번째 운전 모드는 정상 운전 종료 후 PCS만 냉각되어진 경우 배터리 모듈을 냉각함으로써 배터리 효율을 향상시키기 위한 배터리 단독 냉각 모드이다. 배터리 단독 냉각 모드는 시스템 운전 종료시 Thermal Mass가 적은 PCS만 조기 냉각되었을 경우 추가적으로 배터리를 냉각하기 위한 운전 모드이다. The third operation mode is a battery-only cooling mode to improve battery efficiency by cooling the battery module when only the PCS is cooled after normal operation ends. The battery exclusive cooling mode is an operation mode for additional battery cooling when only the PCS with a small thermal mass is cooled early at the end of system operation.

네번째 운전 모드는 PCS 단독 냉각 모드이다. PCS 단독 냉각 모드는 운전 시간이 짧거나 출력이 적어 배터리 발열은 거의 없으나 PCS만 발열이 높은 경우 PCS를 주로 냉각하기 위한 운전 모드이다.The fourth operation mode is PCS exclusive cooling mode. The PCS exclusive cooling mode is an operation mode mainly used to cool the PCS when the operation time is short or the output is low, so the battery generates little heat, but only the PCS generates high heat.

이하에서는, 도면들을 참조하여, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 배터리의 충방전 제어와 관련하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings, charge and discharge control of a battery of an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 배터리 연결 구성을 예시한 도면이고, 도 6 내지 도 12는 도 5의 에너지 저장장치의 배터리 연결 상태 변경에 대한 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a battery connection configuration of an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure, and FIGS. 6 to 12 are diagrams referenced in a description of a change in the battery connection state of the energy storage device of FIG. 5 .

도 5 내지 도 12를 참조하면, 에너지 저장장치(1)는 복수의 배터리팩(10), 전력변환기(32) 및 복수의 배터리 스위치(410)를 포함한다.5 to 12, the energy storage device 1 includes a plurality of battery packs 10, a power converter 32, and a plurality of battery switches 410.

에너지 저장장치(1)는, 복수의 배터리셀들을 포함하는 복수의 배터리팩(10)과, 복수의 배터리팩(10)에 저장된 전기에너지를 변환하여 계통(9)에 공급(배터리 방전)하거나, 계통(9) 또는 외부 발전장치(3)로부터 공급된 전기에너지를 변환하여 복수의 배터리팩(10)에 저장(배터리 충전)하는 전력변환기(32)를 포함하고, 복수의 배터리팩(10)을 전기적으로 연결시키고, 복수의 배터리팩(10)의 연결상태를 전환하는 복수의 배터리 스위치(410)를 포함한다.The energy storage device 1 includes a plurality of battery packs 10 including a plurality of battery cells, converts the electric energy stored in the plurality of battery packs 10, and supplies it to the system 9 (discharging the battery). It includes a power converter 32 that converts electrical energy supplied from the system 9 or the external power generation device 3 and stores it (battery charging) in a plurality of battery packs 10, and the plurality of battery packs 10 are provided. It includes a plurality of battery switches 410 that electrically connect and switch the connection state of the plurality of battery packs 10.

배터리팩(10) 내에 포함된 복수의 배터리셀은 서로 직병렬로 연결될 수 있다. 배터리셀들을 병렬연결 함으로써 각 배터리셀들 간에서 발생할 수 있는 용량의 불균형 현상을 줄일 수 있고, 배터리셀들을 직렬연결 함으로써 전체 배터리의 전압을 높일 수 있다.A plurality of battery cells included in the battery pack 10 may be connected to each other in series or parallel. By connecting battery cells in parallel, capacity imbalance that can occur between each battery cell can be reduced, and by connecting battery cells in series, the voltage of the entire battery can be increased.

복수의 배터리 스위치(410)는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이에 기초하여 연결상태를 전환한다. 예를 들어, 복수의 배터리 스위치(410)는 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 전압 이상인 경우(밸런스 제어 필요 상태), 복수의 배터리팩(10) 중 상대적으로 낮은 전압 상태의 배터리팩(저전압 배터리팩)이 전력변환기(32)와 전기적으로 연결되도록 연결상태를 전환한다.The plurality of battery switches 410 switches the connection state based on the voltage difference between the plurality of battery packs 10. For example, when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is more than a certain voltage (balance control required state), the plurality of battery switches 410 switches the battery pack in a relatively low voltage state among the plurality of battery packs 10. The connection state is changed so that (low-voltage battery pack) is electrically connected to the power converter (32).

배터리팩(10)의 전압은, 각 배터리팩(10)에 포함된 복수의 배터리셀들의 평균 셀 전압(Average cell voltage)을 의미할 수 있다. 배터리팩(10)의 정상 상태와 밸런스 제어 필요 상태를 구분하는 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이의 기준은, 100mV 내지 200mV로 설정될 수 있다. 또는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이의 기준은 150mV로 설정될 수 있다.The voltage of the battery pack 10 may mean the average cell voltage of a plurality of battery cells included in each battery pack 10. The standard of the voltage difference between the plurality of battery packs 10 that distinguishes the normal state of the battery pack 10 from the state requiring balance control may be set to 100 mV to 200 mV. Alternatively, the standard for the voltage difference between the plurality of battery packs 10 may be set to 150 mV.

저전압 배터리팩을 구분하는 기준은 기설정된 기준값에 기초할 수 있다. 기설정된 기준값보다 낮은 전압 상태의 배터리팩을 저전압 배터리팩으로 구분할 수 있다. 기설정된 기준값은 각 배터리팩(10)의 전압들의 평균 또는, 복수의 배터리팩의 전압 중 가장 높은 전압(최대 전압)을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 기설정된 기준값은 최대 전압보다 100mV 낮은 전압 값일 수 있다. The standard for classifying low-voltage battery packs may be based on preset reference values. A battery pack with a voltage lower than a preset standard value can be classified as a low-voltage battery pack. The preset reference value may be determined based on the average of the voltages of each battery pack 10 or the highest voltage (maximum voltage) among the voltages of a plurality of battery packs. For example, the preset reference value may be a voltage value that is 100 mV lower than the maximum voltage.

예를 들어, 전압 차이의 기준이 150mV이고, 기설정된 기준값이 최대 전압보다 100mV 낮은 전압을 설정된 경우, 복수의 배터리팩(10)의 각각의 전압 중 가장 높은 전압이 3.85V이면, 복수의 배터리팩(10) 중 전압이 3.7V 이하인 배터리팩이 있는 경우 밸런스 제어 필요 상태로 판단될 수 있고, 전압이 3.75V 이하인 배터리팩들이 저전압 배터리팩으로 분류될 수 있다. 다만, 이러한 전압 차이의 기준과 기설정된 기준값의 구체적인 수치는 에너지 저장장치의 용도, 특성, 내부 배터리의 종류, 내부 배터리의 충전 상태 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.For example, when the standard for voltage difference is 150 mV and the preset reference value is set to a voltage 100 mV lower than the maximum voltage, if the highest voltage among the voltages of each of the plurality of battery packs 10 is 3.85V, the plurality of battery packs 10 (10) If there is a battery pack with a voltage of 3.7V or less, it may be judged to be in need of balance control, and battery packs with a voltage of 3.75V or less may be classified as a low-voltage battery pack. However, the standard of this voltage difference and the specific value of the preset reference value may vary depending on the purpose and characteristics of the energy storage device, the type of the internal battery, the state of charge of the internal battery, etc.

이하에서는 편의상 기설정된 기준값이 복수의 배터리팩의 전압 중 가장 높은 전압인 것으로 설명한다.Hereinafter, for convenience, it is explained that the preset reference value is the highest voltage among the voltages of a plurality of battery packs.

에너지 저장장치(10)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는 전력변환기(32), 배터리관리기(34) 또는 전력관리기(31a) 중 어느 하나일 수 있으나, 별도의 컨트롤러로 구비될 수도 있다.The energy storage device 10 may further include a control unit (not shown). The control unit may be one of the power converter 32, the battery manager 34, or the power manager 31a, but may also be provided as a separate controller.

제어부는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이에 기초하여 복수의 배터리 스위치(410)를 제어할 수 있다. 제어부의 제어에 의해 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태가 전환될 수 있다. The control unit may control the plurality of battery switches 410 based on the voltage difference between the plurality of battery packs 10. The connection state of the plurality of battery switches 410 may be switched under control of the control unit.

복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우(정상 상태), 제어부는, 복수의 배터리 스위치(410)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9) 또는 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기 에너지를 공급(방전)할 수 있다. When the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is below a certain level (normal state), the control unit controls the plurality of battery switches 410 so that the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series, and the power converter 32 ), the connection state of the plurality of battery switches 410 can be switched so that they are connected to ). A plurality of battery packs 10 are connected in series with each other and connected to the power converter 32, and are charged by electric energy provided by the system 9 or the power generation device 3, or supply electric energy to the system 9. (discharge) can be done.

한편, 정상 상태에서, 방전과 충전시 복수의 배터리팩(10)의 연결 상태가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리팩(10)의 방전시에는, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환하고, 충전시에는, 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다.Meanwhile, in a normal state, the connection states of the plurality of battery packs 10 may be different when discharging and charging. For example, when discharging the plurality of battery packs 10, the connection state of the plurality of battery switches 410 is switched so that the plurality of battery packs 10 are connected in series to each other and to the power converter 32, During charging, the connection state of the plurality of battery switches 410 can be switched so that at least some of the plurality of battery packs 10 are connected in parallel with each other and connected to the power converter 32.

복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우(밸런스 제어 필요 상태), 제어부는, 복수의 배터리 스위치(410)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 전력변환기(32)에 연결되고, 저전압 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩들은 전력변환기(32)에 연결되지 않도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 서로 병렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9) 또는 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.When the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is above a certain level (balance control required state), the control unit controls the plurality of battery switches 410 to ensure that the low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 is converted to a power converter ( 32), and the connection state of the plurality of battery switches 410 can be switched so that the remaining battery packs, excluding the low-voltage battery pack, are not connected to the power converter 32. Among the plurality of battery packs 10, low-voltage battery packs are connected in parallel to each other and connected to the power converter 32, so that they can be charged by electrical energy provided from the system 9 or the power generation device 3.

제어부는, 모든 배터리팩(10)의 전압을 지속적으로 모니터링하여, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 충전된 저전압 배터리팩의 전압이 기설정된 기준값 이상인 경우, 저전압 배터리팩의 충전을 중지할 수 있다. The control unit continuously monitors the voltage of all battery packs 10 and, when the voltage of the low-voltage battery pack increases beyond a certain level as charging progresses, controls charging of the low-voltage battery pack to be stopped. For example, the controller may stop charging the low-voltage battery pack when the voltage of the charged low-voltage battery pack is higher than a preset reference value.

도 5를 참조하면, 에너지 저장장치(10)의 전력변환기(32)는 복수의 배터리 스위치(410)를 통해 복수의 배터리팩(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전력변환기(32)는 계통(9) 및/또는 발전장치(3)와 연결될 수 있다. 전력변환기(32)는 복수의 배터리 스위치(410)와 연결되는 제1 단자 내지 제3 단자(321,322,323), 발전장치(3)와 연결되는 제4 및 제5 단자(324,325), 계통(9)과 연결되는 제6 및 제7 단자(326,327)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the power converter 32 of the energy storage device 10 may be electrically connected to a plurality of battery packs 10 through a plurality of battery switches 410. The power converter 32 may be connected to the grid 9 and/or the power generation device 3. The power converter 32 includes first to third terminals 321, 322, and 323 connected to a plurality of battery switches 410, fourth and fifth terminals 324, 325 connected to the power generation device 3, and a system 9. It may include connected sixth and seventh terminals 326 and 327.

복수의 배터리팩(10)은 4개의 배터리팩(10a,10b,10c,10d)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 배터리팩(10a,10b,10c,10d)은, 복수의 배터리 스위치(410)와 연결되어, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태 전환에 의해, 서로 직렬 또는 병렬로 연결되고 전력변환기(32)와 연결될 수 있다.The plurality of battery packs 10 may include four battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d. The first to fourth battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d are connected to a plurality of battery switches 410, and are connected to each other in series or parallel by switching the connection state of the plurality of battery switches 410. It can be connected to the power converter 32.

복수의 배터리 스위치(410)는 8개의 스위치(411,412,413,414,415,416,417, 418)를 포함할 수 있다. The plurality of battery switches 410 may include eight switches 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, and 418.

제1 배터리 스위치(411)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 전력 변환기(32)의 제1 단자(321) 사이에 연결되고, 제2 배터리 스위치(412)는 제1 배터리팩(10a)의 제2 단자(T12)와 전력 변환기(32)의 제2 단자(322) 및 제3 단자(323) 사이에 연결되며, 제3 배터리 스위치(413)는 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 전력 변환기(32)의 제1 단자(321) 사이에 연결되고, 제4 배터리 스위치(414)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22), 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11) 및 전력 변환기(32)의 제2 단자(322) 사이에 연결될 수 있다. The first battery switch 411 is connected between the first terminal T11 of the first battery pack 10a and the first terminal 321 of the power converter 32, and the second battery switch 412 is connected to the first terminal T11 of the first battery pack 10a. It is connected between the second terminal (T12) of the battery pack (10a) and the second terminal (322) and third terminal (323) of the power converter (32), and the third battery switch (413) is connected to the second battery pack ( It is connected between the first terminal (T21) of 10b) and the first terminal 321 of the power converter 32, and the fourth battery switch 414 is connected to the second terminal (T22) of the second battery pack (10b), It may be connected between the first terminal T11 of the first battery pack 10a and the second terminal 322 of the power converter 32.

제5 배터리 스위치(415)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 전력 변환기(32)의 제1 단자(321) 사이에 연결되고, 제6 배터리 스위치(416)는 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32), 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21) 및 전력 변환기(32)의 제2 단자(322) 사이에 연결되며, 제7 배터리 스위치(417)는 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41)와 전력 변환기(32)의 제1 단자(321) 사이에 연결되고, 제8 배터리 스위치(418)는 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42), 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31) 및 전력 변환기(32)의 제2 단자(322) 사이에 연결될 수 있다.The fifth battery switch 415 is connected between the first terminal T31 of the third battery pack 10c and the first terminal 321 of the power converter 32, and the sixth battery switch 416 is connected to the third terminal T31 of the third battery pack 10c. It is connected between the second terminal (T32) of the battery pack (10c), the first terminal (T21) of the second battery pack (10b), and the second terminal (322) of the power converter 32, and a seventh battery switch ( 417) is connected between the first terminal (T41) of the fourth battery pack (10d) and the first terminal (321) of the power converter 32, and the eighth battery switch 418 is connected to the fourth battery pack (10d). It may be connected between the second terminal T42 of , the first terminal T31 of the third battery pack 10c, and the second terminal 322 of the power converter 32.

전력변환기(32)의 제1 단자(321)는 배터리 스위치(411,413,415,417)를 통해 각 배터리팩(10)의 양극 단자와 연결될 수 있고, 제2 단자(322) 및 제3 단자(323)는 배터리 스위치(412,414,416,418)를 통해 각 배터리팩(10)의 음극 단자와 연결될 수 있다. 즉, 각 배터리팩(10)의 제1 단자(T11,T21,T31,T41)는 양극 단자이고 제2 단자(T12,T22,T32,T42)는 음극 단자일 수 있다. 한편, 각 배터리팩(10)의 제1 단자(T11,T21,T31,T41)는 음극 단자이고 제2 단자(T12,T22,T32,T42)는 양극 단자일 수도 있다.The first terminal 321 of the power converter 32 may be connected to the positive terminal of each battery pack 10 through the battery switches 411, 413, 415, and 417, and the second terminal 322 and third terminal 323 may be connected to the battery switch. It can be connected to the negative terminal of each battery pack 10 through (412, 414, 416, 418). That is, the first terminals (T11, T21, T31, and T41) of each battery pack 10 may be positive terminals, and the second terminals (T12, T22, T32, and T42) may be negative terminals. Meanwhile, the first terminals (T11, T21, T31, and T41) of each battery pack 10 may be negative terminals, and the second terminals (T12, T22, T32, and T42) may be positive terminals.

전력변환기(32)의 제2 단자(322)와 제3 단자(323)는 내부 회로와 선택적으로 연결(활성화)될 수 있다. 제2 단자(322)가 내부 회로와 연결되는 경우 제3 단자(323)가 내부 회로와 연결되지 않고, 제3 단자(323)가 내부 회로와 연결되는 경우 제2 단자(322)가 내부 회로와 연결되지 않을 수 있다. 예를 들어, 정상 상태에서는 제3 단자(323)만 활성화되고, 밸런스 제어 필요 상태에서는 제2 단자(322)만 활성화될 수 있다.The second terminal 322 and the third terminal 323 of the power converter 32 may be selectively connected (activated) to the internal circuit. When the second terminal 322 is connected to the internal circuit, the third terminal 323 is not connected to the internal circuit, and when the third terminal 323 is connected to the internal circuit, the second terminal 322 is not connected to the internal circuit. It may not be connected. For example, in a normal state, only the third terminal 323 may be activated, and in a balance control required state, only the second terminal 322 may be activated.

제1, 제3, 제5 및 제7 배터리 스위치는 2웨이 릴레이(2way relay)이고, 제2, 제4, 제6 및 제8 배터리 스위치는 3웨이 릴레이(3way relay)일 수 있다. 2웨이 릴레이는 ON/OFF를 통해 스위치 양단을 단락(short) 또는 개방(open)시킬 수 있고, 3웨이 릴레이는 스위칭을 통해 스위치의 3개의 극 중 2개의 극을 선택적으로 연결시킬 수 있다. 또는, 3웨이 릴레이는 스위칭을 통해 3개의 극이 서로 연결되지 않도록 동작할 수도 있다.The first, third, fifth, and seventh battery switches may be 2-way relays, and the second, fourth, 6th, and eighth battery switches may be 3-way relays. A 2-way relay can short or open both ends of a switch through ON/OFF, and a 3-way relay can selectively connect two of the three poles of the switch through switching. Alternatively, a 3-way relay may operate so that the 3 poles are not connected to each other through switching.

제1 내지 제8 배터리 스위치는, SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) 스위치 또는 이들의 조합으로 이루어진 스위치일 수 있다. The first to eighth battery switches may be SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) switches, or a combination thereof. there is.

도 6 및 도 7은, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우(정상 상태)의 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 나타낸 것이다. 도 6 및 도 7은, 정상 상태에서, 복수의 배터리팩(10)이 직렬연결되어 충전 및 방전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다.Figures 6 and 7 show the connection state of the plurality of battery switches 410 when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is below a certain level (normal state). 6 and 7 show a connection state in which a plurality of battery packs 10 can be connected in series and charged and discharged in a normal state.

도 6을 참조하면, 전력변환기(32)는 계통(9)과 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이하인 경우 정상 상태로 판단할 수 있다. 정상 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(410)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기에너지를 공급(방전)할 수 있다.Referring to FIG. 6, the power converter 32 may be connected to the system 9. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine a normal state when the voltage difference is below a certain level. In a normal state, the control unit controls the plurality of battery switches 410 to determine the connection state of the plurality of battery switches 410 so that the plurality of battery packs 10 are connected in series to each other and connected to the power converter 32. can be switched. A plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and connected to the power converter 32, and can be charged by electric energy provided from the system 9 or supply (discharge) electric energy to the system 9. .

구체적으로, 복수의 배터리 스위치(410) 중, 제1, 제3, 제5 배터리 스위치(411,413,415)는 오프(OFF)되고, 제7 배터리 스위치(417)는 온(ON)되며, 제2 배터리 스위치(412)는 전력변환기(32)의 제3 단자(323)와 연결되도록 스위칭되고, 제4 배터리 스위치(414)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 연결되도록 스위칭되며, 제6 배터리 스위치(416)는 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 연결되도록 스위칭되고, 제8 배터리 스위치(418)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. Specifically, among the plurality of battery switches 410, the first, third, and fifth battery switches 411, 413, and 415 are OFF, the seventh battery switch 417 is ON, and the second battery switch 410 is OFF. 412 is switched to be connected to the third terminal 323 of the power converter 32, and the fourth battery switch 414 is switched to be connected to the first terminal T11 of the first battery pack 10a, The sixth battery switch 416 is switched to be connected to the first terminal (T21) of the second battery pack (10b), and the eighth battery switch 418 is connected to the first terminal (T31) of the third battery pack (10c). It can be switched to be connected to.

제1 내지 제8 배터리 스위치의 연결상태가 전환됨으로써, 제1 내지 제4 배터리팩(10a,10b,10c,10d)이 서로 직렬 연결되고, 제1 배터리팩(10a)과 제4 배터리팩(10d)이 전력변환기(32)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기에너지를 공급(방전)할 수 있다.By switching the connection states of the first to eighth battery switches, the first to fourth battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d are connected in series, and the first battery pack 10a and the fourth battery pack 10d are connected in series. ) can be connected to the power converter 32. Accordingly, the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and connected to the power converter 32, and are charged by electric energy provided from the system 9 or supply (discharge) electric energy to the system 9. can do.

도 7은, 전력변환기(32)가 발전장치(3)와 연결된 정상 상태를 도시한 것으로, 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다. 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태는 도 6과 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다. Figure 7 shows a normal state in which the power converter 32 is connected to the power generation device 3, and the plurality of battery packs 10 are connected in series with each other and connected to the power converter 32, so that the power generation device 3 It can be charged by electrical energy provided by . Since the connection state of the plurality of battery switches 410 is the same as in FIG. 6, detailed description is omitted.

도 8 내지 도 10은, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우(밸런스 제어 필요 상태)의 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 나타낸 것이다. 도 8 내지 도 10은, 밸런스 제어 필요 상태에서, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 연결되어 충전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다.8 to 10 show the connection state of the plurality of battery switches 410 when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is above a certain level (balance control required state). 8 to 10 show a connection state in which a low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 can be connected and charged in a balance control required state.

도 8을 참조하면, 전력변환기(32)는 발전장치(3)와 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이상인 경우 밸런스 제어 필요 상태로 판단할 수 있다. 도 8에서는, 밸런스 제어 필요 상태의 일 예로써, 제2 배터리팩(10b)의 전압(3.705V)과 제3 배터리팩(10c)의 전압(3.855V)의 차이가 150mV로써, 밸런스 제어 필요 상태에 해당되고, 제2 배터리팩(10b)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시한다.Referring to FIG. 8, the power converter 32 may be connected to the power generation device 3. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine that balance control is required when the voltage difference is above a certain level. In Figure 8, as an example of a balance control required state, the difference between the voltage (3.705V) of the second battery pack (10b) and the voltage (3.855V) of the third battery pack (10c) is 150mV, and the balance control required state. corresponds to , and shows a case where the second battery pack 10b corresponds to a low-voltage battery pack.

밸런스 제어 필요 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(410)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 전력변환기(32)에 연결되고, 저전압 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩들은 전력변환기(32)에 연결되지 않도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 서로 병렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.In the balance control required state, the control unit controls the plurality of battery switches 410 so that the low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 is connected to the power converter 32, and the remaining battery packs except the low-voltage battery pack are connected to the power converter 32. The connection state of the plurality of battery switches 410 can be switched so that they are not connected to the power converter 32. Among the plurality of battery packs 10, low-voltage battery packs are connected in parallel to each other and connected to the power converter 32, so that they can be charged by electrical energy provided by the power generation device 3.

구체적으로, 복수의 배터리 스위치(410) 중, 제1, 제5, 제7 배터리 스위치(411,415,417)는 오프(OFF)되고, 저전압 배터리팩(10b)의 제1 단자와 연결된 제3 배터리 스위치(413)는 온(ON)되며, 제2, 제6 및 제8 배터리 스위치(412,416,418)는 전력변환기(32)의 제3 단자(323)와 연결되지 않도록 스위칭되며, 저전압 배터리팩(10b)의 제2 단자와 연결된 제4 배터리 스위치(414)는 저전압 배터리팩(10b)의 제2 단자와 전력변환기(32)의 제2 단자(322)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. Specifically, among the plurality of battery switches 410, the first, fifth, and seventh battery switches 411, 415, and 417 are OFF, and the third battery switch 413 is connected to the first terminal of the low-voltage battery pack 10b. ) is turned on, and the second, sixth, and eighth battery switches 412, 416, and 418 are switched so as not to be connected to the third terminal 323 of the power converter 32, and the second, sixth, and eighth battery switches 412, 416, and 418 are switched so as not to be connected to the third terminal 323 of the power converter 32. The fourth battery switch 414 connected to the terminal may be switched to be connected to the second terminal of the low-voltage battery pack 10b and the second terminal 322 of the power converter 32.

제1 내지 제8 배터리 스위치의 연결상태가 전환됨으로써, 저전압 배터리팩(10b)의 양 단자가 전력변환기(32)와 연결되고, 나머지 배터리팩(10a,10c,10d)은 저전압 배터리팩(10b) 및 전력변환기(32)와 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩(10b)만 전력변환기(32)에 연결되어, 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다. 즉, 저전압 상태의 배터리팩을 개별적으로 충전할 수 있다.By switching the connection states of the first to eighth battery switches, both terminals of the low-voltage battery pack (10b) are connected to the power converter 32, and the remaining battery packs (10a, 10c, and 10d) are connected to the low-voltage battery pack (10b). and may not be connected to the power converter 32. Accordingly, among the plurality of battery packs 10, only the low-voltage battery pack 10b is connected to the power converter 32 and can be charged by electrical energy provided from the power generation device 3. In other words, battery packs in a low-voltage state can be individually charged.

제어부는, 모든 배터리팩(10)의 전압을 지속적으로 모니터링하여, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩(10b)의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩(10b)의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다. 제어부는, 충전된 저전압 배터리팩(10b)의 전압이 기설정된 기준값 이상인 경우, 저전압 배터리팩(10b)의 충전을 중지할 수 있다. 이와 같이, 저전압 배터리팩의 전압을 기준값 이상으로 증가시켜, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있다.The control unit continuously monitors the voltage of all battery packs 10 and controls the charging of the low-voltage battery pack 10b to stop when the voltage of the low-voltage battery pack 10b increases above a certain level as charging progresses. can do. The control unit may stop charging the low-voltage battery pack 10b when the voltage of the charged low-voltage battery pack 10b is higher than a preset reference value. In this way, by increasing the voltage of the low-voltage battery pack above the reference value, the voltage difference between battery packs can be minimized.

도 9 및 도 10은, 전력변환기(32)가 계통(9)과 연결된 밸런스 제어 필요 상태를 도시한 것으로, 도 10에서는, 밸런스 제어 필요 상태의 일 예로써, 제4 배터리팩(10d)의 전압(3.705V)과 제3 배터리팩(10c)의 전압(3.855V)의 차이가 150mV로써, 밸런스 제어 필요 상태에 해당되고, 제2 배터리팩(10b) 및 제4 배터리팩(10d)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시하고, 도 9에서는 제4 배터리팩(10d)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시한다. 도 9는 배터리 스위치의 스위칭이 도 10의 배터리 스위치의 스위칭과 대부분 중복되므로, 도 10의 경우에 대해서 구체적으로 설명한다.9 and 10 show a balance control required state in which the power converter 32 is connected to the system 9. In FIG. 10, as an example of a balance control required state, the voltage of the fourth battery pack 10d The difference between the voltage (3.705V) and the third battery pack (10c) (3.855V) is 150 mV, which corresponds to a balance control required state, and the second battery pack (10b) and the fourth battery pack (10d) are low-voltage batteries. A case corresponding to a pack is shown, and FIG. 9 shows a case where the fourth battery pack 10d is a low-voltage battery pack. Since the switching of the battery switch in FIG. 9 largely overlaps with the switching of the battery switch in FIG. 10, the case of FIG. 10 will be described in detail.

도 10을 참조하면, 복수의 배터리 스위치(410) 중, 제1, 제3 배터리 스위치(411,413)는 오프(OFF)되고, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 제1 단자와 연결된 제5 및 제7 배터리 스위치(415, 417)는 온(ON)되며, 제2 및 제6 배터리 스위치(412,416)는 전력변환기(32)의 제3 단자(323)와 연결되지 않도록 스위칭되며, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 제2 단자와 연결된 제4 및 제8 배터리 스위치(414, 418)는 저전압 배터리팩(10b,10d)의 제2 단자와 전력변환기(32)의 제2 단자(322)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. Referring to FIG. 10, among the plurality of battery switches 410, the first and third battery switches 411 and 413 are OFF, and the fifth and third battery switches 411 and 413 are connected to the first terminals of the low-voltage battery packs 10b and 10d. 7 The battery switches 415 and 417 are turned on, the second and sixth battery switches 412 and 416 are switched so as not to be connected to the third terminal 323 of the power converter 32, and the low-voltage battery pack 10b The fourth and eighth battery switches 414 and 418 connected to the second terminals of 10d) are connected to the second terminals of the low-voltage battery packs 10b and 10d and the second terminal 322 of the power converter 32. can be switched.

제1 내지 제8 배터리 스위치의 연결상태가 전환됨으로써, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 양 단자가 전력변환기(32)와 연결되고, 나머지 배터리팩(10a,10c)은 저전압 배터리팩(10b,10d) 및 전력변환기(32)와 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩(10b,10d)만 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.By switching the connection states of the first to eighth battery switches, both terminals of the low-voltage battery packs 10b and 10d are connected to the power converter 32, and the remaining battery packs 10a and 10c are connected to the low-voltage battery pack 10b, 10d) and may not be connected to the power converter 32. Accordingly, among the plurality of battery packs 10, only the low-voltage battery packs 10b and 10d are connected to the power converter 32 and can be charged by electrical energy provided from the system 9.

제어부는, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩(10b,10d)의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다. The control unit may control charging of the low-voltage battery packs 10b and 10d to be stopped when the voltage of the low-voltage battery packs 10b and 10d increases above a certain level as charging progresses.

이와 같이, 본 개시의 일 실시 예의 에너지 저장장치(1)는, 저전압 상태의 배터리팩을 개별적으로 충전할 수 있고, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있다. In this way, the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure can individually charge battery packs in a low voltage state and minimize the voltage difference between battery packs.

배터리팩 별 전압 차이를 최소화함으로써, 배터리팩 별 전압 차이가 커짐에 의한 배터리 불균형으로 인한 과충전 또는 배터리 완전 방전을 사전에 방지하여, 배터리의 발화 가능성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리의 평균 수명을 증가시키고, 에너지 저장장치의 동작 안정성을 높일 수 있다.By minimizing the voltage difference between battery packs, overcharging or complete battery discharge due to battery imbalance caused by an increase in the voltage difference between battery packs can be prevented in advance, thereby reducing the possibility of battery ignition. Accordingly, the average lifespan of the battery can be increased and the operational stability of the energy storage device can be improved.

도 11 및 도 12는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우(정상 상태)의 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 나타낸 것이다. 도 11 및 도 12는, 정상 상태에서, 복수의 배터리팩(10)이 직병렬 연결되어 충전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다.11 and 12 show the connection state of the plurality of battery switches 410 when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is below a certain level (normal state). 11 and 12 show a connection state in which a plurality of battery packs 10 can be charged by being connected in series or parallel in a normal state.

본 개시의 일 실시 예의 에너지 저장장치(1)에서, 복수의 배터리 스위치(410)는, 복수의 배터리팩(10)의 방전시, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 연결상태를 전환하고, 충전시, 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 연결상태를 전환할 수 있다.In the energy storage device 1 of an embodiment of the present disclosure, the plurality of battery switches 410 are such that, when the plurality of battery packs 10 are discharged, the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and the power converter 32 ), and when charging, the connection state can be changed so that at least some of the plurality of battery packs 10 are connected in parallel with each other and connected to the power converter 32.

도 11을 참조하면, 전력변환기(32)는 계통(9)과 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이하인 경우 정상 상태로 판단할 수 있다. 정상 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(410)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직병렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 직렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 배터리팩(10) 간에 서로 병렬 연결되며, 전력변환기(32)에 연결되어, 복수의 배터리팩(10)이 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.Referring to FIG. 11, the power converter 32 may be connected to the system 9. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine a normal state when the voltage difference is below a certain level. In a normal state, the control unit controls the plurality of battery switches 410 to connect the plurality of battery switches 410 so that the plurality of battery packs 10 are connected in series and parallel to each other and to the power converter 32. The state can be switched. At least some of the plurality of battery packs 10 are connected in series with each other, the battery packs 10 connected in series are connected in parallel with each other, and connected to the power converter 32, so that the plurality of battery packs 10 are connected to the system (9) ) can be charged by electrical energy provided by.

복수의 배터리팩의 충전시, 제1 배터리팩(10a)과 제2 배터리팩(10b)이 직렬 연결되고, 제3 배터리팩(10c)과 제4 배터리팩(10d)이 직렬 연결되며, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)과 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)은 병렬 연결될 수 있다.When charging a plurality of battery packs, the first battery pack (10a) and the second battery pack (10b) are connected in series, the third battery pack (10c) and the fourth battery pack (10d) are connected in series, and the first battery pack (10a) is connected in series. And the second battery packs 10a and 10b and the third and fourth battery packs 10c and 10d may be connected in parallel.

구체적으로, 복수의 배터리 스위치(410) 중, 제1, 제5 배터리 스위치(411,415)는 오프(OFF)되고, 제3, 제7 배터리 스위치(413,417)는 온(ON)되며, 제2, 제6 배터리 스위치(412,416)는 전력변환기(32)의 제3 단자(323)와 연결되도록 스위칭되고, 제4 배터리 스위치(414)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 연결되도록 스위칭되며, 제8 배터리 스위치(418)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. Specifically, among the plurality of battery switches 410, the first and fifth battery switches 411 and 415 are turned off, the third and seventh battery switches 413 and 417 are turned on, and the second and seventh battery switches 413 and 417 are turned on. 6 The battery switches 412 and 416 are switched to be connected to the third terminal 323 of the power converter 32, and the fourth battery switch 414 is connected to the first terminal T11 of the first battery pack 10a. The eighth battery switch 418 may be switched to be connected to the first terminal T31 of the third battery pack 10c.

제1 내지 제8 배터리 스위치의 연결상태가 전환됨으로써, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)이 서로 직렬 연결되고, 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)이 서로 직렬 연결되며, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)과 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)이 서로 병렬 연결되고, 제1 내지 제4 배터리팩(10a,10b,10c,10d)이 전력변환기(32)와 연결될 수 있다.By switching the connection states of the first to eighth battery switches, the first and second battery packs 10a and 10b are connected in series, and the third and fourth battery packs 10c and 10d are connected in series, The first and second battery packs (10a, 10b) and the third and fourth battery packs (10c, 10d) are connected in parallel to each other, and the first to fourth battery packs (10a, 10b, 10c, 10d) are connected to the power converter. It can be connected to (32).

각 배터리팩(10)은 배터리팩 전체로써 약 100V 내지 120V의 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 4개의 배터리팩이 서로 직렬연결되는 경우, 전체 배터리팩의 충전을 위해서는 약 450V 이상의 전압이 인가되어야 한다. 일반적으로 계통(9)에서 공급되는 전압은 약 210 내지 220V로써, 배터리팩(10)의 충전을 위해, 전력변환기(32)는 입력 전압을 2배 이상으로 승압하여아 한다. 따라서 전압 승압에 의해 전력 손실이 발생할 수 있다.Each battery pack 10 can output a voltage of about 100V to 120V as a whole battery pack. Therefore, when four battery packs are connected in series, a voltage of about 450V or more must be applied to charge all battery packs. Generally, the voltage supplied from the system 9 is about 210 to 220 V, and in order to charge the battery pack 10, the power converter 32 must boost the input voltage by more than two times. Therefore, power loss may occur due to voltage boosting.

본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 제1 내지 제4 배터리팩(10)을 2개씩 직렬 연결하고, 직렬 연결된 배터리팩들이 서로 병렬로 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태가 전환됨으로써, 전체 배터리팩의 충전을 위해 필요한 전압을 1/2배로 감소시킬 수 있다. 따라서, 계통(9)에서 공급되는 전압(210~220V)을 승압하지 않고, 복수의 배터리팩(10)이 충전되도록 제어하여, 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.The energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure connects the first to fourth battery packs 10 in series, two each, and includes a plurality of battery switches 410 so that the battery packs connected in series are connected to each other in parallel. ) By switching the connection state, the voltage required to charge the entire battery pack can be reduced by 1/2. Therefore, power loss due to voltage boosting can be prevented by controlling the plurality of battery packs 10 to be charged without boosting the voltage (210 to 220V) supplied from the system 9.

즉, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 복수의 배터리팩(10)의 방전시에 복수의 배터리팩이 서로 직렬 연결되고(도 6), 충전시에는 복수의 배터리팩이 직병렬 연결됨으로써(도 11), 배터리팩의 충전시 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지하고, 배터리팩의 방전시에는 기존과 동일한 전압을 출력할 수 있다. 이에 따라, 방전 효율을 동일하게 유지하면서도 충전 효율을 높일 수 있다. That is, in the energy storage device 1 according to an embodiment of the present disclosure, when the plurality of battery packs 10 are discharged, a plurality of battery packs are connected in series (FIG. 6), and when the plurality of battery packs 10 are charged, the plurality of battery packs 10 are connected in series. This series-parallel connection (FIG. 11) prevents power loss due to voltage boosting when charging the battery pack, and outputs the same voltage as before when discharging the battery pack. Accordingly, charging efficiency can be increased while maintaining the same discharge efficiency.

도 12는, 전력변환기(32)가 발전장치(3)와 연결된 정상 상태를 도시한 것으로, 복수의 배터리팩(10)은 서로 직병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다. 일반적인 태양광 발전장치(3)에서 공급되는 전압은 약 230 내지 240V로써, 배터리팩(10)의 충전을 위해, 전력변환기(32)는 입력 전압을 2배 이상으로 승압하여야 하나, 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 배터리팩의 충전시 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.Figure 12 shows a normal state in which the power converter 32 is connected to the power generation device 3. A plurality of battery packs 10 are connected in series and parallel to each other and to the power converter 32, and the power generation device 3 ) can be charged by electrical energy provided by. The voltage supplied from a typical solar power generation device 3 is about 230 to 240 V, and in order to charge the battery pack 10, the power converter 32 must boost the input voltage by more than two times. The energy storage device 1 according to the embodiment can prevent power loss due to voltage boosting when charging the battery pack.

도 12에서 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태는 도 11과 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.Since the connection state of the plurality of battery switches 410 in FIG. 12 is the same as that in FIG. 11, detailed description is omitted.

한편, 제어부는, 발전장치(3) 및/또는 계통(9)에서 공급되는 전압의 크기에 기초하여 전압의 승압여부를 결정할 수 있고, 승압이 필요하다고 판단되는 경우, 발전장치(3) 및/또는 계통(9)에서 공급되는 전압을 승압하여 복수의 배터리팩(10)이 충전되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 발전장치(3) 및/또는 계통(9)에서 공급되는 전압과 배터리팩의 충전에 필요한 전압의 크기 차이가 크지 않으므로, 전압을 승압하더라도, 복수의 배터리팩(10)이 모두 직렬 연결된 경우에 비해 전압을 승압하는 비율이 작을 수 있다. 따라서, 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.Meanwhile, the control unit may determine whether to boost the voltage based on the magnitude of the voltage supplied from the power generation device 3 and/or the system 9, and if it is determined that boosting is necessary, the power generation device 3 and/or Alternatively, the voltage supplied from the system 9 can be boosted to control the plurality of battery packs 10 to be charged. In this case, the difference between the voltage supplied from the power generation device 3 and/or the system 9 and the voltage required to charge the battery pack is not large, so even if the voltage is boosted, the plurality of battery packs 10 are all connected in series. The rate of boosting the voltage may be smaller than in this case. Therefore, power loss due to voltage boosting can be prevented.

도 13은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 배터리 연결 구성을 예시한 도면이고, 도 14 내지 도 17은 도 13의 에너지 저장장치의 배터리 연결 상태 변경에 대한 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a battery connection configuration of an energy storage device according to another embodiment of the present disclosure, and FIGS. 14 to 17 are diagrams referenced in the description of a change in the battery connection state of the energy storage device of FIG. 13.

앞서 도 5 내지 12에 개시된 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.Detailed description of the same configuration as the embodiment previously disclosed in FIGS. 5 to 12 will be omitted.

도 13 내지 도 17을 참조하면, 에너지 저장장치(10)는, 복수의 배터리셀들을 포함하는 복수의 배터리팩(10)과, 복수의 배터리팩(10)에 저장된 전기에너지를 변환하여 계통(9)에 공급(배터리 방전)하거나, 계통(9) 또는 외부 발전장치(3)로부터 공급된 전기에너지를 변환하여 복수의 배터리팩(10)에 저장(배터리 충전)하는 전력변환기(32) 및 복수의 배터리팩(10)을 전기적으로 연결시키고, 복수의 배터리팩(10)의 연결상태를 전환하는 복수의 배터리 스위치(420,430)를 포함한다.13 to 17, the energy storage device 10 includes a plurality of battery packs 10 including a plurality of battery cells, and converts the electrical energy stored in the plurality of battery packs 10 into the system 9. ) or a power converter 32 that converts electrical energy supplied from the system 9 or the external power generation device 3 and stores it in a plurality of battery packs 10 (battery charging), and a plurality of It electrically connects the battery packs 10 and includes a plurality of battery switches 420 and 430 that switch the connection states of the plurality of battery packs 10.

복수의 배터리 스위치(420,430)는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이에 기초하여 연결상태를 전환한다. 예를 들어, 복수의 배터리 스위치(420,430)는 밸런스 제어 필요 상태에서, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 전력변환기(32)와 전기적으로 연결되도록 연결상태를 전환한다.The plurality of battery switches 420 and 430 switches the connection state based on the voltage difference between the plurality of battery packs 10. For example, the plurality of battery switches 420 and 430 change the connection state so that a low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 is electrically connected to the power converter 32 in a balance control required state.

에너지 저장장치(10)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이에 기초하여 복수의 배터리 스위치(420,430)를 제어할 수 있다. 제어부의 제어에 의해 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태가 전환될 수 있다. The energy storage device 10 may further include a control unit (not shown). The control unit may control the plurality of battery switches 420 and 430 based on the voltage difference between the plurality of battery packs 10. The connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 may be switched under control of the control unit.

복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우(정상 상태), 제어부는, 복수의 배터리 스위치(420,430)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9) 또는 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기 에너지를 공급(방전)할 수 있다. When the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is below a certain level (normal state), the control unit controls the plurality of battery switches 420 and 430 so that the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series, and the power converter 32 ) The connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 can be switched so that they are connected to ). A plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and connected to the power converter 32, and are charged by electric energy provided by the system 9 or the power generation device 3, or supply electric energy to the system 9. (discharge) can be done.

한편, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우(밸런스 제어 필요 상태), 제어부는, 복수의 배터리 스위치(420,430)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 전력변환기(32)에 연결되고, 저전압 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩들은 전력변환기(32)에 연결되지 않도록, 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 서로 병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9) 또는 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.Meanwhile, when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is above a certain level (balance control required state), the control unit controls the plurality of battery switches 420 and 430 to select the low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 for power. The connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 can be switched so that the battery packs other than the low-voltage battery pack are connected to the converter 32 and are not connected to the power converter 32. Among the plurality of battery packs 10, low-voltage battery packs are connected in parallel to each other and connected to the power converter 32, so that they can be charged by electrical energy provided from the system 9 or the power generation device 3.

제어부는, 모든 배터리팩(10)의 전압을 지속적으로 모니터링하여, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 충전된 저전압 배터리팩의 전압이 기설정된 기준값 이상인 경우, 저전압 배터리팩의 충전을 중지할 수 있다. The control unit continuously monitors the voltage of all battery packs 10, and when the voltage of the low-voltage battery pack increases beyond a certain level as charging progresses, the control unit may control charging of the low-voltage battery pack to be stopped. For example, the controller may stop charging the low-voltage battery pack when the voltage of the charged low-voltage battery pack is higher than a preset reference value.

도 13을 참조하면, 에너지 저장장치(10)의 전력변환기(32)는 복수의 배터리 스위치(420,430)를 통해 복수의 배터리팩(10)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전력변환기(32)는 계통(9) 및/또는 발전장치(3)와 연결될 수 있다. 전력변환기(32)는 복수의 배터리 스위치(420,430)와 연결되는 제1 단자 및 제2 단자(321,322), 발전장치(3)와 연결되는 제4 및 제5 단자(324,325), 계통(9)과 연결되는 제6 및 제7 단자(326,327)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 13, the power converter 32 of the energy storage device 10 may be electrically connected to a plurality of battery packs 10 through a plurality of battery switches 420 and 430. The power converter 32 may be connected to the grid 9 and/or the power generation device 3. The power converter 32 includes first and second terminals 321 and 322 connected to a plurality of battery switches 420 and 430, fourth and fifth terminals 324 and 325 connected to the power generation device 3, and a system 9. It may include connected sixth and seventh terminals 326 and 327.

복수의 배터리팩(10)은 4개의 배터리팩(10a,10b,10c,10d)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 스위치(420,430)는 2개의 충전 스위치(421,422)와 7개의 스위치(431,432,433,434,435,436,437)를 포함할 수 있다. The plurality of battery packs 10 may include four battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d. The plurality of battery switches 420 and 430 may include two charging switches 421 and 422 and seven switches 431, 432, 433, 434, 435, 436, and 437.

제1 충전 스위치(421)는 전력변환기(32)의 제1 단자(321) 및 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 연결되고, 제2 충전 스위치(422)는 전력변환기의 제2 단자(322) 및 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32)와 연결될 수 있다.The first charging switch 421 is connected to the first terminal 321 of the power converter 32 and the first terminal T21 of the second battery pack 10b, and the second charging switch 422 is connected to the first terminal 321 of the power converter 32. It may be connected to the second terminal 322 and the second terminal T32 of the third battery pack 10c.

제1 배터리 스위치(431)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11) 및 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(21)와 연결되고, 제2 배터리 스위치(432)는 제1 배터리팩(10a)의 제2 단자(T12), 제2 배터리팩의(10b)의 제2 단자(T22) 및 제1 배터리 스위치(431)와 연결되고, 제3 배터리 스위치(433)는 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21) 및 제3 배터리팩의 제1 단자(T31)와 연결되고, 제4 배터리 스위치(434)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22), 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32) 및 제3 배터리 스위치(433)와 연결될 수 있다. The first battery switch 431 is connected to the first terminal (T11) of the first battery pack (10a) and the first terminal (21) of the second battery pack (10b), and the second battery switch 432 is connected to the first terminal (T11) of the first battery pack (10a) and the first terminal (21) of the second battery pack (10b). 1 It is connected to the second terminal (T12) of the battery pack (10a), the second terminal (T22) of the second battery pack (10b), and the first battery switch 431, and the third battery switch 433 is connected to the first battery switch 431. 2 It is connected to the first terminal (T21) of the battery pack (10b) and the first terminal (T31) of the third battery pack, and the fourth battery switch 434 is connected to the second terminal (T22) of the second battery pack (10b). ), may be connected to the second terminal (T32) and the third battery switch 433 of the third battery pack (10c).

제5 배터리 스위치(435)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 연결되고, 제6 배터리 스위치(436)는 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32), 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42) 및 제5 배터리 스위치(435)와 연결되고, 제7 배터리 스위치(437)는 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41), 제5 배터리 스위치(435) 및 전력변환기(32)의 제1 단자(321)와 연결될 수 있다.The fifth battery switch 435 is connected to the first terminal (T31) of the third battery pack (10c), and the sixth battery switch 436 is connected to the second terminal (T32) of the third battery pack (10c). It is connected to the second terminal (T42) and the fifth battery switch 435 of the fourth battery pack (10d), and the seventh battery switch 437 is connected to the first terminal (T41) and the fifth battery pack (10d). It can be connected to the battery switch 435 and the first terminal 321 of the power converter 32.

한편, 복수의 배터리 스위치에는 제8 배터리 스위치(438)가 더 포함될 수 있고, 제8 배터리 스위치(438)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11), 전력변환기(32)의 제1 단자(321) 및 제1 충전 스위치(421)와 연결될 수 있다. 다만, 제8 배터리 스위치(438)는 생략될 수 있다.Meanwhile, the plurality of battery switches may further include an eighth battery switch 438, and the eighth battery switch 438 is connected to the first terminal T11 of the first battery pack 10a and the first terminal T11 of the power converter 32. It can be connected to terminal 1 321 and the first charging switch 421. However, the eighth battery switch 438 may be omitted.

전력변환기(32)의 제1 단자(321)는 제1 충전 스위치(421)와 배터리 스위치(431,433,435,437)를 통해 각 배터리팩(10)의 양극 단자와 연결될 수 있고, 제2 단자(322)는 제2 충전 스위치(422)와 배터리 스위치(432,434,436)를 통해 각 배터리팩(10)의 음극 단자와 연결될 수 있다. 즉, 각 배터리팩(10)의 제1 단자(T11,T21,T31,T41)는 양극 단자이고 제2 단자(T12,T22,T32,T42)는 음극 단자일 수 있다. 한편, 각 배터리팩(10)의 제1 단자(T11,T21,T31,T41)는 음극 단자이고 제2 단자(T12,T22,T32,T42)는 양극 단자일 수도 있다.The first terminal 321 of the power converter 32 may be connected to the positive terminal of each battery pack 10 through the first charge switch 421 and the battery switches 431, 433, 435, and 437, and the second terminal 322 may be connected to the positive terminal of each battery pack 10. 2 It can be connected to the negative terminal of each battery pack 10 through the charge switch 422 and the battery switch 432, 434, and 436. That is, the first terminals (T11, T21, T31, and T41) of each battery pack 10 may be positive terminals, and the second terminals (T12, T22, T32, and T42) may be negative terminals. Meanwhile, the first terminals (T11, T21, T31, and T41) of each battery pack 10 may be negative terminals, and the second terminals (T12, T22, T32, and T42) may be positive terminals.

제1 및 제2 충전 스위치(420)는 2웨이 릴레이(2way relay)이고, 제1 내지 제8 배터리 스위치(430)는 3웨이 릴레이(3way relay)일 수 있다.The first and second charging switches 420 may be 2-way relays, and the first to eighth battery switches 430 may be 3-way relays.

제1 내지 제8 배터리 스위치(430)는, SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) 스위치 또는 이들의 조합으로 이루어진 스위치일 수 있다. The first to eighth battery switches 430 are SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) switches, or a combination thereof. It could be a switch.

도 14는, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우(정상 상태)의 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 나타낸 것이다. 도 14는, 정상 상태에서, 복수의 배터리팩(10)이 직렬 연결되어 충전 또는 방전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다.FIG. 14 shows the connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is below a certain level (normal state). Figure 14 shows a connection state in which a plurality of battery packs 10 can be connected in series and charged or discharged in a normal state.

도 14를 참조하면, 전력변환기(32)는 계통(9)과 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이하인 경우 정상 상태로 판단할 수 있다. 정상 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(420)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기에너지를 공급(방전)할 수 있다.Referring to FIG. 14, the power converter 32 may be connected to the system 9. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine a normal state when the voltage difference is below a certain level. In a normal state, the control unit controls the plurality of battery switches 420 so that the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and to the power converter 32, so that the plurality of battery switches 420 and 430 are connected to each other in series. can be switched. A plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and connected to the power converter 32, and can be charged by electric energy provided from the system 9 or supply (discharge) electric energy to the system 9. .

구체적으로, 복수의 배터리 스위치(420,430) 중, 제1 및 제2 충전 스위치(421,422)는 오프되고, 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22)가 연결되고, 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32)가 연결되고, 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42)가 연결되고, 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41)가 전력변환기(32)의 제1 단자(321)와 연결되어, 제1 내지 제4 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되도록 제1 내지 제7 배터리 스위치의 연결상태를 전환할 수 있다.Specifically, among the plurality of battery switches 420 and 430, the first and second charging switches 421 and 422 are turned off, and the first terminal T11 of the first battery pack 10a and the first terminal T11 of the second battery pack 10b are turned off. 2 terminal (T22) is connected, the first terminal (T21) of the second battery pack (10b) and the second terminal (T32) of the third battery pack (10c) are connected, and the second terminal (T32) of the third battery pack (10c) is connected. The first terminal (T31) and the second terminal (T42) of the fourth battery pack (10d) are connected, and the first terminal (T41) of the fourth battery pack (10d) is connected to the first terminal (T42) of the power converter (32). 321), the connection state of the first to seventh battery switches can be switched so that the first to fourth battery packs 10 are connected in series with each other.

제1 배터리 스위치(431)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 제2 배터리 스위치(432)와 연결되도록 스위칭되고, 제2 배터리 스위치(432)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22)와 제1 배터리 스위치(431)와 연결되도록 스위치되고, 제3 배터리 스위치(433)는 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 제4 배터리 스위치(434)와 연결되도록 스위칭되고, 제4 배터리 스위치(434)는 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32)와 제3 배터리 스위치(434)와 연결되도록 스위치되고, 제5 배터리 스위치(435)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 제6 배터리 스위치(436)와 연결되도록 스위치되고, 제6 배터리 스위치(436)는 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42)와 제5 배터리 스위치(435)와 연결되도록 스위치되고, 제7 배터리 스위치(437)는 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41)와 전력변환기(32)의 제1 단자(321)와 연결되도록 스위치될 수 있다. The first battery switch 431 is switched to be connected to the first terminal (T11) of the first battery pack (10a) and the second battery switch 432, and the second battery switch 432 is connected to the second battery pack (10b). ) is switched to be connected to the second terminal (T22) and the first battery switch 431, and the third battery switch 433 is connected to the first terminal (T21) of the second battery pack 10b and the fourth battery switch ( 434, the fourth battery switch 434 is switched to be connected to the second terminal T32 of the third battery pack 10c and the third battery switch 434, and the fifth battery switch 435 ) is switched to be connected to the first terminal (T31) of the third battery pack (10c) and the sixth battery switch (436), and the sixth battery switch (436) is connected to the second terminal (T31) of the fourth battery pack (10d). T42) and the fifth battery switch 435 are switched to be connected, and the seventh battery switch 437 is connected to the first terminal T41 of the fourth battery pack 10d and the first terminal 321 of the power converter 32. ) can be switched to connect to.

제1 및 제2 충전 스위치(420)와 제1 내지 제7 배터리 스위치(430)의 연결상태가 전환됨으로써, 제1 내지 제4 배터리팩(10a,10b,10c,10d)이 서로 직렬 연결되고, 제1 배터리팩(10a)과 제4 배터리팩(10d)이 전력변환기(32)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 배터리팩(10)은 서로 직렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전되거나, 계통(9)으로 전기에너지를 공급(방전)할 수 있다.By switching the connection states of the first and second charging switches 420 and the first to seventh battery switches 430, the first to fourth battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d are connected to each other in series, The first battery pack 10a and the fourth battery pack 10d may be connected to the power converter 32. Accordingly, the plurality of battery packs 10 are connected to each other in series and connected to the power converter 32, and are charged by electric energy provided from the system 9 or supply (discharge) electric energy to the system 9. can do.

도 15 및 도 16은, 복수의 배터리팩(10) 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우(밸런스 제어 필요 상태)의 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 나타낸 것이다. 도 15 및 도 16은, 밸런스 제어 필요 상태에서, 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩이 연결되어 충전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다.15 and 16 show the connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 when the voltage difference between the plurality of battery packs 10 is above a certain level (balance control required state). 15 and 16 show a connection state in which a low-voltage battery pack among the plurality of battery packs 10 can be connected and charged in a balance control required state.

도 15를 참조하면, 전력변환기(32)는 발전장치(3)와 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이상인 경우 밸런스 제어 필요 상태로 판단할 수 있다. 도 15에서는, 밸런스 제어 필요 상태의 일 예로써, 제4 배터리팩(10d)의 전압(3.705V)과 제3 배터리팩(10c)의 전압(3.855V)의 차이가 150mV로써, 밸런스 제어 필요 상태에 해당되고, 제2 배터리팩(10b) 및 제4 배터리팩(10d)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시하고, 도 16에서는 제2 배터리팩(10b)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시한다. Referring to FIG. 15, the power converter 32 may be connected to the power generation device 3. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine that balance control is required when the voltage difference is above a certain level. In Figure 15, as an example of a balance control required state, the difference between the voltage (3.705V) of the fourth battery pack (10d) and the voltage (3.855V) of the third battery pack (10c) is 150 mV, and the balance control required state. corresponds to the case where the second battery pack (10b) and the fourth battery pack (10d) correspond to the low-voltage battery pack, and Figure 16 shows the case where the second battery pack (10b) corresponds to the low-voltage battery pack. It shows.

도 15를 참조하면, 복수의 배터리 스위치(420,430) 중, 제1 및 제2 충전 스위치(421,422)는 온되고, 제4 배터리 스위치(434)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 전극(T22)과 제2 충전 스위치(422)와 연결되도록 스위칭되고, 제6 배터리 스위치(436)는 제4 배터리팩(10d)의 제2 전극(T42)과 제2 충전 스위치(422)와 연결되도록 스위칭되고, 제7 배터리 스위치(437)는 제4 배터리팩(10d)의 제1 전극(T41)과 제1 충전 스위치(421)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제5 배터리 스위치(431,432,433,435)는 제1 배터리팩(10a) 및 제2 배터리팩(10c)이 전력변환기(32)와 연결되지 않도록 스위칭될 수 있다.Referring to FIG. 15, among the plurality of battery switches 420 and 430, the first and second charging switches 421 and 422 are turned on, and the fourth battery switch 434 is connected to the second electrode T22 of the second battery pack 10b. ) and the second charging switch 422, and the sixth battery switch 436 is switched to be connected to the second electrode (T42) of the fourth battery pack 10d and the second charging switch 422, , the seventh battery switch 437 may be switched to be connected to the first electrode T41 of the fourth battery pack 10d and the first charge switch 421. The first, second, third, and fifth battery switches 431, 432, 433, and 435 may be switched so that the first battery pack 10a and the second battery pack 10c are not connected to the power converter 32.

복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태가 전환됨으로써, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 양 단자가 전력변환기(32)와 연결되고, 나머지 배터리팩(10a,10c)은 저전압 배터리팩(10b,10d) 및 전력변환기(32)와 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩(10b,10d)이 서로 병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되어, 저전압 배터리팩(10b,10d)이 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다. 즉, 저전압 상태의 배터리팩을 개별적으로 충전할 수 있다.By switching the connection states of the plurality of battery switches 420 and 430, both terminals of the low-voltage battery packs 10b and 10d are connected to the power converter 32, and the remaining battery packs 10a and 10c are connected to the low-voltage battery packs 10b and 10c. 10d) and may not be connected to the power converter 32. Accordingly, among the plurality of battery packs 10, the low-voltage battery packs 10b and 10d are connected in parallel to each other and connected to the power converter 32, so that the low-voltage battery packs 10b and 10d use the electricity provided by the power generation device 3. Can be charged with energy. In other words, battery packs in a low-voltage state can be individually charged.

제어부는, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩(10b,10d)의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩(10b,10d)의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 저전압 배터리팩의 전압을 기준값 이상으로 증가시켜, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있다.The control unit may control charging of the low-voltage battery packs 10b and 10d to be stopped when the voltage of the low-voltage battery packs 10b and 10d increases above a certain level as charging progresses. In this way, by increasing the voltage of the low-voltage battery pack above the reference value, the voltage difference between battery packs can be minimized.

도 16을 참조하면, 전력변환기(32)는 계통(9)과 연결될 수 있다. 도 16에서는 제2 배터리팩(10b)이 저전압 배터리팩에 해당되는 경우를 도시한다. Referring to FIG. 16, the power converter 32 may be connected to the system 9. FIG. 16 shows a case where the second battery pack 10b corresponds to a low-voltage battery pack.

도 16을 참조하면, 복수의 배터리 스위치(420,430) 중, 제1 및 제2 충전 스위치(421,422)는 온되고, 제4 배터리 스위치(434)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 전극(T22)과 제2 충전 스위치(422)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. 제1, 제2, 제3, 제5, 제6 및 제7 배터리 스위치(431,432,433,435,436,437)는 제1 배터리팩(10a), 제3 배터리팩(10c) 및 제4 배터리팩(10d)이 전력변환기(32)와 연결되지 않도록 스위칭될 수 있다.Referring to FIG. 16, among the plurality of battery switches 420 and 430, the first and second charging switches 421 and 422 are turned on, and the fourth battery switch 434 is connected to the second electrode T22 of the second battery pack 10b. ) and can be switched to be connected to the second charging switch 422. The first, second, third, fifth, sixth and seventh battery switches 431, 432, 433, 435, 436, and 437 are used to operate the first battery pack 10a, third battery pack 10c, and fourth battery pack 10d as a power converter ( 32) can be switched so as not to be connected.

복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태가 전환됨으로써, 저전압 배터리팩(10b)의 양 단자가 전력변환기(32)와 연결되고, 나머지 배터리팩(10a,10c,10d)은 저전압 배터리팩(10b) 및 전력변환기(32)와 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라 복수의 배터리팩(10) 중 저전압 배터리팩(10b)만 전력변환기(32)에 연결되어, 계통(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.By switching the connection status of the plurality of battery switches 420 and 430, both terminals of the low-voltage battery pack 10b are connected to the power converter 32, and the remaining battery packs 10a, 10c, and 10d are connected to the low-voltage battery pack 10b. and may not be connected to the power converter 32. Accordingly, among the plurality of battery packs 10, only the low-voltage battery pack 10b is connected to the power converter 32 and can be charged by electrical energy provided from the system 3.

제어부는, 충전이 진행됨에 따라 저전압 배터리팩(10b)의 전압이 일정 이상으로 증가하는 경우, 저전압 배터리팩(10b)의 충전이 중지되도록 제어할 수 있다.The control unit may control charging of the low-voltage battery pack 10b to stop when the voltage of the low-voltage battery pack 10b increases above a certain level as charging progresses.

이와 같이, 본 개시의 다른 실시 예의 에너지 저장장치(1)는, 저전압 상태의 배터리팩을 개별적으로 충전할 수 있고, 배터리팩 별 전압 차이를 최소화할 수 있다. In this way, the energy storage device 1 of another embodiment of the present disclosure can individually charge battery packs in a low voltage state and minimize the voltage difference between battery packs.

배터리팩 별 전압 차이를 최소화함으로써, 배터리팩 별 전압 차이가 커짐에 의한 배터리 불균형으로 인한 과충전 또는 배터리 완전 방전을 사전에 방지하여, 배터리의 발화 가능성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리의 평균 수명을 증가시키고, 에너지 저장장치의 동작 안정성을 높일 수 있다.By minimizing the voltage difference between battery packs, overcharging or complete battery discharge due to battery imbalance caused by an increase in the voltage difference between battery packs can be prevented in advance, thereby reducing the possibility of battery ignition. Accordingly, the average lifespan of the battery can be increased and the operational stability of the energy storage device can be improved.

도 17은, 정상 상태에서, 복수의 배터리팩(10)이 직병렬 연결되어 충전될 수 있는 연결상태를 나타낸 것이다. Figure 17 shows a connection state in which a plurality of battery packs 10 can be charged by being connected in series or parallel in a normal state.

복수의 배터리 스위치(420,430)는, 복수의 배터리팩(10)의 방전시 복수의 배터리팩(10)이 서로 직렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록 연결상태를 전환하고, 충전시 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록 연결상태를 전환할 수 있다.The plurality of battery switches 420 and 430 switch the connection state so that when the plurality of battery packs 10 are discharged, the plurality of battery packs 10 are connected in series and connected to the power converter 32, and when charging, the plurality of battery packs 10 are connected in series. The connection state can be switched so that at least some of the battery packs 10 are connected in parallel with each other and connected to the power converter 32.

도 17을 참조하면, 전력변환기(32)는 발전장치(3)와 연결될 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩(10) 각각의 전압을 모니터링하고, 전압 차이가 일정 이하인 경우 정상 상태로 판단할 수 있다. 정상 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(420,430)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직병렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 직렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 배터리팩(10) 간에 서로 병렬 연결되며, 전력변환기(32)에 연결되어, 복수의 배터리팩(10)이 발전장치(3)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.Referring to FIG. 17, the power converter 32 may be connected to the power generation device 3. The control unit may monitor the voltage of each of the plurality of battery packs 10 and determine a normal state when the voltage difference is below a certain level. In a normal state, the control unit controls the plurality of battery switches 420 and 430 to connect the plurality of battery switches 420 and 430 so that the plurality of battery packs 10 are connected in series and parallel to each other and to the power converter 32. The state can be switched. At least some of the plurality of battery packs 10 are connected in series with each other, the battery packs 10 connected in series are connected in parallel with each other, and connected to the power converter 32, so that the plurality of battery packs 10 are connected to the power generation device ( It can be charged by the electrical energy provided in 3).

복수의 배터리팩의 충전시, 제1 및 제2 충전 스위치(421,422)는 온되고, 제1 배터리팩(10a)과 제2 배터리팩(10b)이 직렬 연결되고, 제3 배터리팩(10c)과 제4 배터리팩(10d)이 직렬 연결되며, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)과 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)은 병렬 연결될 수 있다.When charging a plurality of battery packs, the first and second charging switches 421 and 422 are turned on, the first battery pack 10a and the second battery pack 10b are connected in series, and the third battery pack 10c and The fourth battery pack 10d may be connected in series, and the first and second battery packs 10a and 10b and the third and fourth battery packs 10c and 10d may be connected in parallel.

구체적으로, 복수의 배터리 스위치(420,430) 중, 제1 및 제2 충전 스위치(421,422)는 온되고, 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22)가 연결되고, 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42)가 연결되고, 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41)가 전력변환기(32)의 제1 단자(321)와 연결되며, 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 제3 배터리팩(10c)의 제1, 제2 단자(T31,T32)가 연결되지 않도록, 제1 내지 제7 배터리 스위치의 연결상태를 전환할 수 있다.Specifically, among the plurality of battery switches 420 and 430, the first and second charging switches 421 and 422 are turned on, and the first terminal T11 of the first battery pack 10a and the first terminal T11 of the second battery pack 10b are turned on. 2 terminal (T22) is connected, the first terminal (T31) of the third battery pack (10c) and the second terminal (T42) of the fourth battery pack (10d) are connected, and the second terminal (T42) of the fourth battery pack (10d) is connected. The first terminal (T41) is connected to the first terminal (321) of the power converter (32), the first terminal (T21) of the second battery pack (10b) and the first and third terminals of the third battery pack (10c). The connection state of the first to seventh battery switches can be switched so that the two terminals T31 and T32 are not connected.

제1 배터리 스위치(431)는 제1 배터리팩(10a)의 제1 단자(T11)와 제2 배터리 스위치(432)와 연결되도록 스위칭되고, 제2 배터리 스위치(432)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22)와 제1 배터리 스위치(431)와 연결되도록 스위칭되고, 제3 배터리 스위치(433)는 제2 배터리팩(10b)의 제1 단자(T21)와 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)가 연결되지 않도록 스위칭되고, 제4 배터리 스위치(434)는 제2 배터리팩(10b)의 제2 단자(T22)와 제3 배터리팩(10c)의 제2 단자(T32)가 연결되지 않도록 스위칭되고, 제5 배터리 스위치(435)는 제3 배터리팩(10c)의 제1 단자(T31)와 제6 배터리 스위치(436)와 연결되도록 스위칭되고, 제6 배터리 스위치(436)는 제4 배터리팩(10d)의 제2 단자(T42)와 제5 배터리 스위치(435)와 연결되도록 스위칭되고, 제7 배터리 스위치(437)는 제4 배터리팩(10d)의 제1 단자(T41)와 전력변환기(32)의 제1 단자(321)와 연결되도록 스위칭될 수 있다. The first battery switch 431 is switched to be connected to the first terminal (T11) of the first battery pack (10a) and the second battery switch 432, and the second battery switch 432 is connected to the second battery pack (10b). ) is switched to be connected to the second terminal (T22) and the first battery switch 431, and the third battery switch 433 is connected to the first terminal (T21) of the second battery pack (10b) and the third battery pack ( The first terminal (T31) of 10c) is switched so as not to be connected, and the fourth battery switch 434 is connected to the second terminal (T22) of the second battery pack (10b) and the second terminal of the third battery pack (10c). (T32) is switched to be disconnected, and the fifth battery switch 435 is switched to be connected to the first terminal (T31) of the third battery pack 10c and the sixth battery switch 436, and the sixth battery switch (436) is switched to be connected to the second terminal (T42) of the fourth battery pack (10d) and the fifth battery switch (435), and the seventh battery switch (437) is connected to the first terminal (T42) of the fourth battery pack (10d). It can be switched to be connected to the terminal T41 and the first terminal 321 of the power converter 32.

제1 및 제2 충전 스위치(420)와 제1 내지 제7 배터리 스위치(430)의 연결상태가 전환됨으로써, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)이 서로 직렬 연결되고, 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)이 서로 직렬 연결되며, 제1 및 제2 배터리팩(10a,10b)과 제3 및 제4 배터리팩(10c,10d)이 서로 병렬 연결되고, 제1 내지 제4 배터리팩(10a,10b,10c,10d)이 전력변환기(32)와 연결될 수 있다.By switching the connection states of the first and second charging switches 420 and the first to seventh battery switches 430, the first and second battery packs 10a and 10b are connected in series to each other, and the third and third battery packs 10a and 10b are connected in series. 4 battery packs (10c, 10d) are connected in series with each other, the first and second battery packs (10a, 10b) and the third and fourth battery packs (10c, 10d) are connected in parallel with each other, and the first to fourth battery packs (10c, 10d) are connected in parallel to each other, Battery packs 10a, 10b, 10c, and 10d may be connected to the power converter 32.

제1 내지 제4 배터리팩(10)을 2개씩 직렬 연결하고, 직렬 연결된 배터리팩들이 서로 병렬로 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(410)의 연결상태가 전환됨으로써, 전체 배터리팩의 충전을 위해 필요한 전압을 1/2배로 감소시킬 수 있다. 따라서, 발전장치(3)에서 공급되는 전압(230~240V)을 승압하지 않고, 복수의 배터리팩(10)이 충전되도록 제어하여, 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.The first to fourth battery packs 10 are connected in series, two at a time, and the connection state of the plurality of battery switches 410 is switched so that the series-connected battery packs are connected in parallel with each other, thereby providing the necessary charge for charging all battery packs. The voltage can be reduced by 1/2. Therefore, power loss due to voltage boosting can be prevented by controlling the plurality of battery packs 10 to be charged without boosting the voltage (230 to 240V) supplied from the power generation device 3.

즉, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치(1)는, 복수의 배터리팩(10)의 방전시에 복수의 배터리팩이 서로 직렬 연결되고(도 14), 충전시에는 복수의 배터리팩이 직병렬 연결됨(도 17)으로써, 배터리팩의 충전시 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지하고, 배터리팩의 방전시에는 기존과 동일한 전압을 출력할 수 있다. 이에 따라, 방전 효율을 동일하게 유지하면서도 충전 효율을 높일 수 있다. That is, in the energy storage device 1 according to another embodiment of the present disclosure, when the plurality of battery packs 10 are discharged, a plurality of battery packs are connected in series (FIG. 14), and when the plurality of battery packs 10 are charged, the plurality of battery packs 10 are connected in series. This series-parallel connection (FIG. 17) prevents power loss due to voltage boosting when charging the battery pack, and outputs the same voltage as before when discharging the battery pack. Accordingly, charging efficiency can be increased while maintaining the same discharge efficiency.

도면에는 도시되지 않았으나, 전력변환기(32)는 계통(9)과 연결될 수 있고, 정상 상태에서, 제어부는, 복수의 배터리 스위치(420,430)를 제어하여, 복수의 배터리팩(10)이 서로 직병렬 연결되고, 전력변환기(32)에 연결되도록, 복수의 배터리 스위치(420,430)의 연결상태를 전환할 수 있다. 복수의 배터리팩(10) 중 적어도 일부가 서로 직렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 배터리팩(10) 간에 서로 병렬 연결되며, 전력변환기(32)에 연결되어, 복수의 배터리팩(10)이 계통(9)에서 제공되는 전기에너지에 의해 충전될 수 있다.Although not shown in the drawing, the power converter 32 may be connected to the system 9, and in a normal state, the control unit controls the plurality of battery switches 420 and 430 so that the plurality of battery packs 10 are in series and parallel with each other. The connection state of the plurality of battery switches 420 and 430 can be switched so that they are connected to the power converter 32. At least some of the plurality of battery packs 10 are connected in series with each other, the battery packs 10 connected in series are connected in parallel with each other, and connected to the power converter 32, so that the plurality of battery packs 10 are connected to the system 9 ) can be charged by electrical energy provided by.

도 18 및 도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치의 동작방법의 순서도이다.18 and 19 are flowcharts of a method of operating an energy storage device according to an embodiment of the present disclosure.

도 18을 참조하면, 에너지 저장장치(1)의 전원이 켜진 상태에서(S1805), 제어부는 배터리팩의 전압 밸런스를 판단한다(S1810). 제어부는 복수의 배터리팩 간의 전압 차이에 기초하여 배터리팩의 전압 밸런스를 판단한다. 제어부는 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우, 전압 밸런스에 문제가 있다고 판단(NG)하고, 전압 차이가 일정 이하인 경우, 전압 밸런스에 문제가 없다고 판단(Pass)할 수 있다.Referring to FIG. 18, when the energy storage device 1 is turned on (S1805), the control unit determines the voltage balance of the battery pack (S1810). The control unit determines the voltage balance of the battery packs based on the voltage difference between the plurality of battery packs. If the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level, the control unit may determine that there is a problem with the voltage balance (NG), and if the voltage difference is below a certain level, the control unit may determine that there is no problem with the voltage balance (Pass).

전압 밸런스에 문제가 있다고 판단하는 경우, 제어부는 복수의 배터리팩 중 기준값보다 낮은 전압의 배터리팩을 저전압 배터리팩으로 판단할 수 있다(S1815).If it is determined that there is a problem with voltage balance, the control unit may determine that a battery pack with a voltage lower than the reference value among the plurality of battery packs is a low-voltage battery pack (S1815).

제어부는 계통 또는 외부 발전장치로부터 공급된 전기에너지를 변환하여, 저전압 배터리팩이 충전되도록 제어할 수 있다(S1820).The control unit can convert electrical energy supplied from the system or an external power generation device and control the low-voltage battery pack to be charged (S1820).

제어부는, 저전압 배터리팩이 전력변환기와 연결되도록 복수의 배터리 스위치의 연결상태를 전환하여, 저전압 배터리팩이 충전되도록 제어할 수 있다(S1825, S1830).The control unit may control the low-voltage battery pack to be charged by switching the connection states of the plurality of battery switches so that the low-voltage battery pack is connected to the power converter (S1825, S1830).

제어부는, 복수의 배터리팩들이 전압 밸런스 기준 이내에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다(S1835). 제어부는, 복수의 배터리팩의 전압을 주기적으로 모니터링하고, 저전압 배터리팩의 전압이 기준값 이하인 경우(복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우) 전압 밸런스 기준에 부합되지 않는다고 판단하고 S1815 단계로 복귀할 수 있다. 한편 제어부는, 저전압 배터리팩의 전압이 기준값 이상인 경우(복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우) 전압 밸런스 기준에 부합된다고 판단하고, 저전압 배터리팩의 충전을 중지할 수 있다.The control unit may determine whether a plurality of battery packs are included within the voltage balance standard (S1835). The control unit periodically monitors the voltage of the plurality of battery packs, and if the voltage of the low-voltage battery pack is below the standard value (if the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level), it determines that the voltage balance standard is not met and returns to step S1815. can do. Meanwhile, the control unit may determine that the voltage balance standard is met if the voltage of the low-voltage battery pack is above the reference value (if the voltage difference between the plurality of battery packs is below a certain level) and stop charging the low-voltage battery pack.

전압 밸런스에 문제가 없다고 판단하는 경우, 제어부는 배터리 저장 용량을 분석할 수 있다. 에너지 저장장치(1)의 운전조건은 제조사, 사용자에 의해 다양한 로직과 조건이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 배터리(35)의 저장 용량을 분석하고(S1840), 배터리(35)의 저장 용량, 부하에 기초하여 전력 수요 관리 모드로 진입할 수 있다(S1845).If it is determined that there is no problem with voltage balance, the control unit can analyze the battery storage capacity. Various logics and conditions may be applied to the operating conditions of the energy storage device 1 by the manufacturer and user. For example, the control unit may analyze the storage capacity of the battery 35 (S1840) and enter the power demand management mode based on the storage capacity and load of the battery 35 (S1845).

전력 수요 관리 모드는, 상술한 요금제 기반 충방전 모드로 시간에 따른 운전 모드로 선택 제어될 수 있다(S1850). 전기 요금이 싼 심야 시간대에는, 에너지 저장 모드로 계통(9)에서 공급되는 전력으로 배터리(35)를 충전시키는 에너지 저장 모드로 운전 제어될 수 있다(S1855). 전기 요금이 비싸고, 부하가 큰 주간에는 배터리(35)가 방전하는 에너지 공급 모드로 운전 제어될 수 있다(S1860).The power demand management mode can be selectively controlled as a time-dependent operation mode using the rate plan-based charging/discharging mode described above (S1850). During late-night hours when electricity rates are low, the operation may be controlled in an energy storage mode that charges the battery 35 with power supplied from the system 9 (S1855). During the week when electricity costs are high and the load is large, the operation may be controlled in an energy supply mode in which the battery 35 is discharged (S1860).

제어부는 에너지 저장장치(1)의 운전조건에 기초한 열 관리 운전 모드로 진입하고(S1865), 온도센서(미도시)에서 감지되는 냉각수 온도를 분석한다(S1970). 제어부는 냉각수 온도에 기초하여 열 관리 운전 모드를 선택할 수 있다(S1875).The control unit enters a thermal management operation mode based on the operating conditions of the energy storage device 1 (S1865) and analyzes the coolant temperature detected by a temperature sensor (not shown) (S1970). The control unit may select a thermal management operation mode based on the coolant temperature (S1875).

냉각수 온도가 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 예열 모드로 동작할 수 있다(S1885). 예열 모드(S1885)에서는, 전력변환기(32)와 리액터(미도시)는 무효전력 제어를 통해 발열 운전하고 냉각수가 순환하며 배터리가 예열될 수 있다.If the coolant temperature is lower than the set reference temperature, it can operate in preheating mode (S1885). In the preheating mode (S1885), the power converter 32 and the reactor (not shown) operate to generate heat through reactive power control, coolant circulates, and the battery can be preheated.

한편 냉각수 온도가 설정된 기준 온도보다 높은 경우, 냉각 모드로 동작할 수 있다(S1880). 냉각 모드(S1880)에서는, 냉각수가 배터리냉각판(50)으로 공급되도록 밸브들이 제어되어, 수랭식으로 에너지 저장장치(1)의 온도를 안정적으로 관리할 수 있다.Meanwhile, if the coolant temperature is higher than the set reference temperature, it can operate in cooling mode (S1880). In the cooling mode (S1880), the valves are controlled so that coolant is supplied to the battery cooling plate 50, so that the temperature of the energy storage device 1 can be stably managed by water cooling.

도 19를 참조하면, 에너지 저장장치(1)의 전원이 켜진 상태에서(S1905), 제어부는 배터리 저장 용량을 분석할 수 있다(S1910). 제어부는, 배터리(35)의 저장 용량, 부하에 기초하여 전력 수요 관리 모드로 진입할 수 있다(S1920). 한편, 제어부는, 배터리 저장 용량 분석 이전에 배터리팩 전압 밸런스를 판단하고(도 18의 S1810)하고, 전압 밸런스에 문제가 없다고 판단하는 경우, 제어부는 저장 용량을 분석할 수 있다.Referring to FIG. 19, when the energy storage device 1 is turned on (S1905), the control unit can analyze the battery storage capacity (S1910). The control unit may enter the power demand management mode based on the storage capacity and load of the battery 35 (S1920). Meanwhile, the control unit determines the battery pack voltage balance before analyzing the battery storage capacity (S1810 in FIG. 18), and if it determines that there is no problem with the voltage balance, the control unit can analyze the storage capacity.

전력 수요 관리 모드는, 시간에 따른 운전 모드로 선택 제어될 수 있다. 심야 시간대에는, 에너지 저장 모드로 계통(9)에서 공급되는 전력으로 배터리(35)를 충전시키는 전력 충전 모드로 운전 제어될 수 있다(S1930). 주간에는 배터리(35)가 방전하는 전력 방전 모드로 운전 제어될 수 있다(S1960).The power demand management mode can be selectively controlled as an operation mode according to time. During late-night hours, the operation may be controlled in a power charging mode that charges the battery 35 with power supplied from the system 9 in an energy storage mode (S1930). During the day, the operation may be controlled in a power discharge mode in which the battery 35 is discharged (S1960).

전력 충전 모드(S1930)에서, 제어부는 배터리(35)로 전기에너지를 제공할 수 있는 충전 소스를 구분할 수 있다(S1935). 제어부는, 충전 소스가 외부 발전장치(3)인 경우, 발전장치(3)에서 공급되는 전력의 전압을 분석할 수 있다(S1940). 한편, 제어부는, 충전 소스가 계통(9)인 경우, 계통(9)에서 공급되는 전력의 전압을 분석할 수 있다(S1945). 제어부는, 복수의 배터리 스위치를 제어하여 복수의 배터리팩 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 복수의 배터리 스위치의 연결상태를 전환할 수 있다(S1950). 제어부는, 복수의 배터리팩 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결된 상태로 발전장치(3) 또는 계통(9)으로부터 공급되는 전기에너지를 변환하여 배터리(35)를 충전할 수 있다(S1955). 제어부는, 복수의 배터리팩 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결된 상태로 연결함으로써, 발전장치(3) 또는 계통(9)에서 공급되는 전압을 승압하지 않고, 복수의 배터리팩이 충전되도록 제어하여, 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.In the power charging mode (S1930), the control unit can distinguish a charging source that can provide electrical energy to the battery 35 (S1935). When the charging source is the external power generation device 3, the control unit may analyze the voltage of power supplied from the power generation device 3 (S1940). Meanwhile, when the charging source is the grid 9, the control unit can analyze the voltage of power supplied from the grid 9 (S1945). The control unit may control the plurality of battery switches to switch the connection state of the plurality of battery switches so that at least some of the plurality of battery packs are connected in parallel with each other and connected to the power converter 32 (S1950). The control unit may charge the battery 35 by converting electrical energy supplied from the power generation device 3 or the system 9 with at least some of the plurality of battery packs connected in parallel to each other (S1955). The control unit controls the plurality of battery packs to be charged without boosting the voltage supplied from the power generation device 3 or the system 9 by connecting at least some of the plurality of battery packs in parallel with each other, thereby boosting the voltage. Power loss due to can be prevented.

한편, 제어부는, 발전장치(3) 또는 계통(9)에서 공급되는 전압의 크기에 기초하여, 전압의 승압여부를 결정할 수 있고, 승압이 필요하다고 판단되는 경우, 발전장치(3) 또는 계통(9)에서 공급되는 전압을 승압하여 복수의 배터리팩이 충전되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 발전장치(3) 또는 계통(9)에서 공급되는 전압과 배터리팩의 충전에 필요한 전압의 크기 차이가 크지 않으므로, 전압을 승압하더라도, 복수의 배터리팩이 모두 직렬 연결된 경우에 비해 전압을 승압하는 비율이 작을 수 있다. 따라서, 전압 승압에 의한 전력 손실을 방지할 수 있다.Meanwhile, the control unit can determine whether to boost the voltage based on the magnitude of the voltage supplied from the power generation device 3 or the system 9, and if it is determined that boosting is necessary, the power generation device 3 or the system ( 9) The voltage supplied can be boosted to control charging of multiple battery packs. In this case, the difference between the voltage supplied from the power generation device 3 or the system 9 and the voltage required to charge the battery pack is not large, so even if the voltage is boosted, the voltage is lowered compared to the case where multiple battery packs are all connected in series. The rate of boosting pressure may be small. Therefore, power loss due to voltage boosting can be prevented.

전력 방전 모드(S1960)에서, 제어부는 계통(9)으로 전기에너지를 공급하도록 제어할 수 있다. 제어부는, 복수의 배터리팩이 직렬연결되고 전력변환기(32)에 연결되도록 복수의 배터리 스위치의 연결상태를 전환하고(S1965), 배터리로부터 계통(9)으로 전기에너지가 공급(방전)되도록 제어할 수 있다(S1970). 이에 따라, 방전 효율을 동일하게 유지할 수 있다.In the power discharge mode (S1960), the control unit can control supply of electric energy to the system 9. The control unit switches the connection status of a plurality of battery switches so that the plurality of battery packs are connected in series and connected to the power converter 32 (S1965), and controls the supply (discharge) of electric energy from the battery to the system 9. (S1970). Accordingly, the discharge efficiency can be maintained the same.

앞에서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 개시의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.Any or other embodiments of the present disclosure described above are not exclusive or distinct from each other. In certain embodiments or other embodiments of the present disclosure described above, each configuration or function may be used in combination or combined.

예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.For example, this means that configuration A described in a particular embodiment and/or drawing may be combined with configuration B described in other embodiments and/or drawings. In other words, even if the combination between components is not directly explained, it means that combination is possible, except in cases where it is explained that combination is impossible.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in any respect and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

1: 에너지 저장장치 3: 발전 장치
7: 부하 9: 계통
10: 배터리팩 12: 케이싱
32: 전력변환기 34: 배터리관리기
410, 420, 430: 배터리 스위치1: Energy storage device 3: Power generation device
7: Load 9: System
10: Battery pack 12: Casing
32: Power converter 34: Battery manager
410, 420, 430: Battery switch

Claims (19)

복수의 배터리셀을 포함하는 복수의 배터리팩;
상기 복수의 배터리팩에 저장된 전기에너지를 변환하여 계통에 공급하거나, 상기 계통 또는 외부 발전장치로부터 공급된 전기에너지를 변환하여 상기 복수의 배터리팩에 저장하는 전력변환기; 및
상기 복수의 배터리팩을 전기적으로 연결시키고, 상기 복수의 배터리팩의 연결상태를 전환하는 복수의 배터리 스위치;를 포함하고,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우, 상기 복수의 배터리팩 중, 기준값보다 낮은 전압의 배터리팩(이하 '저전압 배터리팩')이 상기 전력변환기와 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
A plurality of battery packs including a plurality of battery cells;
A power converter that converts the electrical energy stored in the plurality of battery packs and supplies it to the system, or converts the electric energy supplied from the system or an external power generation device and stores it in the plurality of battery packs; and
A plurality of battery switches electrically connect the plurality of battery packs and switch the connection state of the plurality of battery packs,
The plurality of battery switches are,
When the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level, energy storage that switches the connection state so that a battery pack (hereinafter referred to as 'low-voltage battery pack') with a voltage lower than a reference value among the plurality of battery packs is connected to the power converter. Device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이에 기초하여, 상기 복수의 배터리 스위치를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우, 상기 계통 또는 상기 외부 발전장치로부터 공급된 전기에너지를 변환하여, 상기 저전압 배터리팩이 충전되도록 제어하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
It further includes a control unit that controls the plurality of battery switches based on the voltage difference between the plurality of battery packs,
The control unit,
An energy storage device that controls the low-voltage battery pack to be charged by converting electrical energy supplied from the system or the external power generation device when the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
충전된 상기 저전압 배터리팩의 전압이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 저전압 배터리팩의 충전이 중지되도록 제어하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 2,
The control unit,
An energy storage device that controls charging of the low-voltage battery pack to stop when the voltage of the charged low-voltage battery pack is higher than the reference value.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우, 상기 복수의 배터리팩이 서로 직렬 연결되고, 상기 전력변환기에 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The plurality of battery switches are,
An energy storage device that switches the connection state so that the plurality of battery packs are connected in series to each other and connected to the power converter when the voltage difference between the plurality of battery packs is below a certain level.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩은,
제1 배터리팩 내지 제4 배터리팩을 포함하고,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 제1 배터리팩의 제1 단자와 상기 전력 변환기의 제1 단자 사이에 연결되는 제1 배터리 스위치,
상기 제1 배터리팩의 제2 단자, 상기 전력 변환기의 제2 단자 및 제3 단자 사이에 연결되는 제2 배터리 스위치,
상기 제2 배터리팩의 제1 단자와 상기 전력 변환기의 제1 단자 사이에 연결되는 제3 배터리 스위치,
상기 제2 배터리팩의 제2 단자, 상기 제1 배터리팩의 제1 단자 및 상기 전력변환기의 제2 단자 사이에 연결되는 제4 배터리 스위치,
상기 제3 배터리팩의 제1 단자와 상기 전력 변환기의 제1 단자 사이에 연결되는 제5 배터리 스위치,
상기 제3 배터리팩의 제2 단자, 상기 제2 배터리팩의 제1 단자 및 상기 전력 변환기의 제2 단자 사이에 연결되는 제6 배터리 스위치,
상기 제4 배터리팩의 제1 단자와 상기 전력 변환기의 제1 단자 사이에 연결되는 제7 배터리 스위치, 및
상기 제4 배터리팩의 제2 단자, 상기 제3 배터리팩의 제1 단자 및 상기 전력 변환기의 제2 단자 사이에 연결되는 제8 배터리 스위치를 포함하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The plurality of battery packs are,
Includes a first to fourth battery pack,
The plurality of battery switches are,
A first battery switch connected between a first terminal of the first battery pack and a first terminal of the power converter,
A second battery switch connected between the second terminal of the first battery pack and the second and third terminals of the power converter,
A third battery switch connected between the first terminal of the second battery pack and the first terminal of the power converter,
A fourth battery switch connected between the second terminal of the second battery pack, the first terminal of the first battery pack, and the second terminal of the power converter,
A fifth battery switch connected between the first terminal of the third battery pack and the first terminal of the power converter,
A sixth battery switch connected between a second terminal of the third battery pack, a first terminal of the second battery pack, and a second terminal of the power converter,
A seventh battery switch connected between the first terminal of the fourth battery pack and the first terminal of the power converter, and
An energy storage device comprising an eighth battery switch connected between the second terminal of the fourth battery pack, the first terminal of the third battery pack, and the second terminal of the power converter.
제5항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이상인 경우,
상기 저전압 배터리팩의 제1 단자에 연결된 배터리 스위치가 온(ON)되고, 상기 저전압 배터리팩의 제2 단자에 연결된 배터리 스위치가 상기 전력변환기의 제2 단자와 연결되도록 스위칭되어, 상기 저전압 배터리팩이 상기 전력변환기와 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to clause 5,
When the voltage difference between the plurality of battery packs is above a certain level,
The battery switch connected to the first terminal of the low-voltage battery pack is turned on, and the battery switch connected to the second terminal of the low-voltage battery pack is switched to be connected to the second terminal of the power converter, so that the low-voltage battery pack An energy storage device that switches the connection state to be connected to the power converter.
제5항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이가 일정 이하인 경우,
상기 제1, 제3 및 제5 배터리 스위치는 오프되고, 상기 제7 배터리 스위치는 온되며, 상기 제2 배터리 스위치는 상기 전력변환기의 제3 단자와 연결되도록 스위칭되고, 상기 제4, 제6 및 제8 배터리 스위치는 각각 제1, 제2 및 제3 배터리팩의 제1 전극과 연결되도록 스위칭되어, 상기 제1 내지 제4 배터리팩이 서로 직렬 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to clause 5,
When the voltage difference between the plurality of battery packs is below a certain level,
The first, third and fifth battery switches are turned off, the seventh battery switch is turned on, the second battery switch is switched to be connected to the third terminal of the power converter, and the fourth, sixth and The eighth battery switch is switched to be connected to the first electrode of the first, second, and third battery packs, respectively, and switches the connection state so that the first to fourth battery packs are connected in series with each other.
제5항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 배터리팩의 제1 단자는 양극단자이고, 상기 제1 내지 제4 배터리팩의 제2 단자는 음극단자인 에너지 저장장치.
According to clause 5,
The first terminal of the first to fourth battery packs is a positive terminal, and the second terminal of the first to fourth battery packs is a negative terminal.
제5항에 있어서,
상기 제1, 제3, 제5 및 제7 배터리 스위치는 2웨이 릴레이(2way relay)이고, 상기 제2, 제4, 제6 및 제8 배터리 스위치는 3웨이 릴레이(3way relay)인 에너지 저장장치.
According to clause 5,
The first, third, fifth and seventh battery switches are 2-way relays, and the second, fourth, 6th and eighth battery switches are 3-way relays. .
제1항에 있어서,
상기 기준값은,
상기 복수의 배터리팩의 평균 전압 또는 상기 복수의 배터리팩의 전압 중 최대 전압을 기준으로 결정되는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The above reference value is,
An energy storage device determined based on the average voltage of the plurality of battery packs or the maximum voltage among the voltages of the plurality of battery packs.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 복수의 배터리팩의 방전시, 상기 복수의 배터리팩이 서로 직렬 연결되고, 상기 전력변환기에 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to paragraph 1,
The plurality of battery switches are,
An energy storage device that switches the connection state so that when the plurality of battery packs are discharged, the plurality of battery packs are connected in series to each other and connected to the power converter.
제11항에 있어서,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 복수의 배터리팩의 충전시,
상기 복수의 배터리팩 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되고, 상기 전력변환기에 연결되도록 상기 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to clause 11,
The plurality of battery switches are,
When charging the plurality of battery packs,
An energy storage device that switches the connection state so that at least some of the plurality of battery packs are connected in parallel to each other and connected to the power converter.
제12항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩 간의 전압 차이에 기초하여, 상기 복수의 배터리 스위치를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 복수의 배터리팩의 충전시, 상기 계통 또는 외부 상기 발전장치로부터 출력되는 전압의 승압없이 상기 복수의 배터리팩이 충전되도록 제어하는 에너지 저장장치.
According to clause 12,
It further includes a control unit that controls the plurality of battery switches based on the voltage difference between the plurality of battery packs,
The control unit,
An energy storage device that controls the plurality of battery packs to be charged without boosting the voltage output from the system or the external power generation device when charging the plurality of battery packs.
제12항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩은,
제1 배터리팩 내지 제4 배터리팩을 포함하고,
상기 복수의 배터리 스위치는,
상기 전력변환기의 제1 단자 및 상기 제2 배터리팩의 제1 단자와 연결되는 제1 충전 스위치,
상기 전력변환기의 제2 단자 및 상기 제3 배터리팩의 제2 단자와 연결되는 제2 충전 스위치,
상기 제1 배터리팩의 제1 단자 및 상기 제2 배터리팩의 제1 단자와 연결되는 제1 배터리 스위치,
상기 제1 배터리팩의 제2 단자, 상기 제2 배터리팩의 제2 단자 및 상기 제1 배터리 스위치와 연결되는 제2 배터리 스위치,
상기 제2 배터리팩의 제1 단자 및 상기 제3 배터리팩의 제1 단자와 연결되는 제3 배터리 스위치,
상기 제2 배터리팩의 제2 단자, 상기 제3 배터리팩의 제2 단자 및 상기 제3 배터리 스위치와 연결되는 제4 배터리 스위치,
상기 제3 배터리팩의 제1 단자와 연결되는 제5 배터리 스위치,
상기 제3 배터리팩의 제2 단자, 상기 제4 배터리팩의 제2 단자 및 상기 제5 배터리 스위치와 연결되는 제6 배터리 스위치,
상기 제4 배터리팩의 제1 단자, 상기 제5 배터리 스위치 및 상기 전력변환기의 제1 단자와 연결되는 제7 배터리 스위치를 포함하는 에너지 저장장치.
According to clause 12,
The plurality of battery packs are,
Includes a first to fourth battery pack,
The plurality of battery switches are,
A first charging switch connected to the first terminal of the power converter and the first terminal of the second battery pack,
A second charging switch connected to the second terminal of the power converter and the second terminal of the third battery pack,
A first battery switch connected to a first terminal of the first battery pack and a first terminal of the second battery pack,
A second battery switch connected to the second terminal of the first battery pack, the second terminal of the second battery pack, and the first battery switch,
A third battery switch connected to the first terminal of the second battery pack and the first terminal of the third battery pack,
A fourth battery switch connected to the second terminal of the second battery pack, the second terminal of the third battery pack, and the third battery switch,
A fifth battery switch connected to the first terminal of the third battery pack,
A sixth battery switch connected to the second terminal of the third battery pack, the second terminal of the fourth battery pack, and the fifth battery switch,
An energy storage device comprising a seventh battery switch connected to the first terminal of the fourth battery pack, the fifth battery switch, and the first terminal of the power converter.
제14항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩의 방전시,
상기 제1 및 제2 충전 스위치는 오프되고,
상기 제1 배터리팩의 제1 단자와 상기 제2 배터리팩의 제2 단자가 연결되고, 상기 제2 배터리팩의 제1 단자와 상기 제3 배터리팩의 제2 단자가 연결되고, 상기 제3 배터리팩의 제1 단자와 상기 제4 배터리팩의 제2 단자가 연결되고, 상기 제4 배터리팩의 제1 단자와 상기 전력변환기의 제1 단자가 연결되어,
상기 제1 내지 제4 배터리팩이 서로 직렬 연결되도록 상기 제1 내지 제7 배터리 스위치의 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to clause 14,
When discharging the plurality of battery packs,
The first and second charging switches are turned off,
The first terminal of the first battery pack is connected to the second terminal of the second battery pack, the first terminal of the second battery pack is connected to the second terminal of the third battery pack, and the third battery pack is connected to the first terminal of the first battery pack and the second terminal of the second battery pack. The first terminal of the pack is connected to the second terminal of the fourth battery pack, and the first terminal of the fourth battery pack is connected to the first terminal of the power converter,
An energy storage device that switches the connection state of the first to seventh battery switches so that the first to fourth battery packs are connected in series with each other.
제14항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩의 충전시,
상기 제1 및 제2 충전 스위치는 온되고,
상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 직렬연결되고, 상기 제3 배터리팩과 상기 제4 배터리팩이 직렬연결되며, 상기 제1 및 제2 배터리팩과 상기 제3 및 제4 배터리팩은 병렬연결되는 에너지 저장장치.
According to clause 14,
When charging the plurality of battery packs,
The first and second charging switches are turned on,
The first battery pack and the second battery pack are connected in series, the third battery pack and the fourth battery pack are connected in series, and the first and second battery packs and the third and fourth battery packs are Energy storage device connected in parallel.
제16항에 있어서,
상기 복수의 배터리팩의 충전시,
상기 제1 배터리팩의 제1 단자와 상기 제2 배터리팩의 제2 단자가 연결되고, 상기 제3 배터리팩의 제1 단자와 상기 제4 배터리팩의 제2 단자가 연결되고, 상기 제4 배터리팩의 제1 단자가 상기 전력변환기의 제1 단자와 연결되며, 상기 제2 배터리팩의 제1 단자와 상기 제3 배터리팩의 제1, 제2 단자가 연결되지 않도록 상기 제1 내지 제7 배터리 스위치의 연결상태를 전환하는 에너지 저장장치.
According to clause 16,
When charging the plurality of battery packs,
The first terminal of the first battery pack is connected to the second terminal of the second battery pack, the first terminal of the third battery pack is connected to the second terminal of the fourth battery pack, and the fourth battery pack is connected to the first terminal of the first battery pack and the second terminal of the second battery pack. The first to seventh batteries are connected so that the first terminal of the pack is connected to the first terminal of the power converter, and the first terminal of the second battery pack is not connected to the first and second terminals of the third battery pack. An energy storage device that changes the connection state of a switch.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 충전 스위치는 2웨이 릴레이(2way relay)이고, 상기 제1 내지 제7 배터리 스위치는 3웨이 릴레이(3way relay)인 에너지 저장장치.
According to clause 14,
The first and second charging switches are 2-way relays, and the first to seventh battery switches are 3-way relays.
제1항에 있어서,
상기 복수의 배터리 스위치는, SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) 스위치 또는 이들의 조합으로 이루어진 스위치인 에너지 저장장치.According to paragraph 1,
The plurality of battery switches are energy storage devices that are switches consisting of SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw), SP3T (Single Pole Triple Throw), DPDT (Double Pole Double Throw) switches, or a combination thereof. .

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