(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータをスレーブ通信網を介して伝送するｎ個のスレーブＢＭＳと、
前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを１次加工してデータ量を減少させた後、データ量の減少したデータをマスター通信網を介して伝送するｍ個のマスターＢＭＳと、
前記マスター通信網を介して伝送された前記データ量の減少したデータを２次加工するスーパーマスターＢＭＳと、を含み、
前記スーパーマスターＢＭＳは、前記マスターＢＭＳを制御するマスター制御信号を生成し、前記マスター制御信号を前記マスター通信網を介して出力し、
前記マスターＢＭＳは、前記スーパーマスターＢＭＳから受信したマスター制御信号及び前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータに基づいて、前記スレーブＢＭＳを制御するスレーブ制御信号を生成し、前記スレーブ制御信号を前記スレーブ通信網を介して出力し、
前記マスターＢＭＳまたは前記スーパーマスターＢＭＳは、受信したデータの平均値の算出、標準偏差値の算出、予め設定された条件に該当するデータの個数の算出、最大値の算出、及び最小値の算出のうち少なくとも１つの方式でデータを加工することを特徴とする電力貯蔵システム。
【請求項２】
前記電気的特性値が、バッテリーセルの電圧測定値、充放電電流測定値、温度測定値、充電量推定値、及び退化度推定値のうち少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵システム。
【請求項３】
前記マスターＢＭＳが、前記ｎ個のスレーブＢＭＳのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵システム。
【請求項４】
前記スーパーマスターＢＭＳが、前記ｍ個のマスターＢＭＳのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵システム。
【請求項５】
前記スーパーマスターＢＭＳから２次加工されたデータを受信し、それに基づいて生成した制御信号を前記スーパーマスターＢＭＳに伝送する外部モニタリング装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵システム。
【請求項６】
前記スーパーマスターＢＭＳが、前記外部モニタリング装置から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳを制御するマスター制御信号を生成し、前記マスター制御信号を前記マスター通信網を介して出力することを特徴とする請求項５に記載の電力貯蔵システム。
【請求項７】
ｎ個のスレーブＢＭＳ、ｍ個のマスターＢＭＳ、及びスーパーマスターＢＭＳを含む電力貯蔵システムの制御方法において、
前記ｎ個のスレーブＢＭＳが自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータをスレーブ通信網を介して伝送する段階と、
前記ｍ個のマスターＢＭＳが前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを１次加工してデータ量を減少させた後、データ量の減少したデータをマスター通信網を介して伝送する段階と、
前記スーパーマスターＢＭＳが前記マスター通信網を介して伝送された前記データ量の減少したデータを２次加工する段階と、
前記スーパーマスターＢＭＳが前記マスターＢＭＳを制御するマスター制御信号を生成し、前記マスター制御信号を前記マスター通信網を介して出力する段階と、
前記マスターＢＭＳが、前記スーパーマスターＢＭＳから受信したマスター制御信号及び前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータに基づいて、前記スレーブＢＭＳを制御するスレーブ制御信号を生成し、前記スレーブ制御信号を前記スレーブ通信網を介して出力する段階と、を含み、
前記マスターＢＭＳまたは前記スーパーマスターＢＭＳは、受信したデータの平均値の算出、標準偏差値の算出、予め設定された条件に該当するデータの個数の算出、最大値の算出、及び最小値の算出のうち少なくとも１つの方式でデータを加工することを特徴とする電力貯蔵システムの制御方法。
【請求項８】
前記電気的特性値が、バッテリーセルの電圧測定値、充放電電流測定値、温度測定値、充電量推定値、及び退化度推定値のうち少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする請求項７に記載の電力貯蔵システムの制御方法。
【請求項９】
前記マスターＢＭＳが、前記ｎ個のスレーブＢＭＳのうちの１つであることを特徴とする請求項７に記載の電力貯蔵システムの制御方法。
【請求項１０】
前記スーパーマスターＢＭＳが、前記ｍ個のマスターＢＭＳのうちの１つであることを特徴とする請求項７に記載の電力貯蔵システムの制御方法。
【請求項１１】
前記２次加工する段階の後、
前記スーパーマスターＢＭＳが２次加工されたデータを外部モニタリング装置に伝送する段階と、
前記スーパーマスターＢＭＳが前記外部モニタリング装置から２次加工されたデータに基づいて生成された制御信号を受信する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の電力貯蔵システムの制御方法。
【請求項１２】
前記マスター制御信号を前記マスター通信網を介して出力する段階は、前記スーパーマスターＢＭＳが、前記外部モニタリング装置から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳを制御するマスター制御信号を生成し、前記マスター制御信号を前記マスター通信網を介して出力する段階であることを特徴とする請求項１１に記載の電力貯蔵システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の電力貯蔵用単位ラックを組み合わせて構成した電力貯蔵システムに関し、より詳しくは、各単位ラックに含まれたモジュール化されたＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）の連結構造及びその制御方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１１年５月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−００５１８０２号及び２０１２年０５月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１２−００４９５９２に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
製品群に合わせた適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減らせるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で、環境にやさしく、且つ、エネルギー効率を向上できる新しいエネルギー源として注目されている。
【０００４】
二次電池は、正極集電体、負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含み、その構成要素間の電気化学的反応によって充放電可能な構造である。一方、近来、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する要求が高まるとともに、複数の二次電池が直列／並列などで連結されるマルチモジュール構造を有する二次電池パックが広く用られている。
【０００５】
前記電力貯蔵システムに使用される二次電池パックは、複数の二次電池セルが集合された二次電池モジュール及びパックケースを含む。このような基本的構造の外に、二次電池パックには負荷に対する電力供給の制御、電流または電圧などの電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）制御、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の推定などのためのアルゴリズムが適用され、二次電池セルまたは二次電池モジュールの状態をモニタリングし制御するＢＭＳなどがさらに含まれる。
【０００６】
一方、多様な電圧と容量に対する要求に応えるため、上記のような二次電池パックからなる小容量の電力貯蔵用単位ラックを直列または並列で組み合わせて電力貯蔵システムを構成する場合がある。近年は、スマートグリッド（ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄ）に対する関心が高まるにつれて、知能型電力網を構築するため、遊休電力を貯蔵する大容量電力貯蔵システムの必要性が高くなっている。
【０００７】
電力貯蔵用単位ラックは、多数の二次電池パックで構成され、それぞれの二次電池パックには複数の二次電池セルまたは二次電池モジュールが含まれている。また、求められる電力貯蔵システムの容量に合わせて上記のような単位ラックを多数連結する。したがって、１つの電力貯蔵システム内には、数十ないし数万個程の二次電池セルまたは二次電池モジュールが含まれる。このような電力貯蔵システムの運用においては、数十ないし数万個のセルまたはモジュール単位で電圧、電流、温度、充電量（ＳＯＣ）などを持続的にモニタリングしなければならない。
【０００８】
それぞれの二次電池セルまたはモジュールの状態をモニタリングし効率的に制御するため、前記バッテリーパックに含まれたＢＭＳをスレーブＢＭＳとして設定し、前記スレーブＢＭＳを制御できる別途のＢＭＳをマスターＢＭＳとして、相互の関係を設定し、電力貯蔵システムを統合的に運営及び制御する方法が用いられている。
【０００９】
一方、近年、スマートグリッドのように電力貯蔵システムが用いられる概念が、１つの家庭、建物を越えて大型ビル、小規模の地域、都市、国家の形態へと徐々に広がっていく趨勢である。しかし、上記のような従来の方式では、二次電池パック内に存在するスレーブＢＭＳの個数程の個別的なハードウェアまたはソフトウェア駆動メカニズムが必要であり、また、それらを管理しなければならない。また、電力貯蔵システムの規模が大きくなるにつれて、マスターＢＭＳがそれぞれのスレーブＢＭＳから情報を受信し、それを処理する時間が増加するという短所がある。すなわち、従来の方式は外部の変化に素早く対処することができず、エネルギーの効率的な使用というスマートグリッド本来の目的にも反するようになる。
【００１０】
したがって、電力貯蔵システムの場合は、セル、モジュール、またはパック毎にＢＭＳを設け、効果的に統合管理できるＢＭＳ連結構造を含む電力貯蔵システム及びその制御方法の開発が至急に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モジュール化されたＢＭＳ連結構造を含む電力貯蔵システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、本発明による電力貯蔵システムは、自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータをスレーブ通信網を介して伝送するｎ個のスレーブＢＭＳ；前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを１次加工してマスター通信網を介して伝送するｍ個のマスターＢＭＳ；及び前記マスター通信網を介して伝送されたデータを２次加工するスーパーマスターＢＭＳ；を含む。
【００１３】
本発明において、前記電気的特性値はバッテリーセルの電圧測定値、充放電電流測定値、温度測定値、充電量推定値、及び退化度推定値のうち少なくとも１つ以上を含み得る。
【００１４】
本発明による前記マスターＢＭＳまたは前記スーパーマスターＢＭＳは、受信したデータの平均値、標準偏差値、予め設定された条件に該当するデータの個数、最大値及び最小値のうち少なくとも1つの方式でデータを加工する。
【００１５】
本発明の一態様によれば、前記マスターＢＭＳは前記ｎ個のスレーブＢＭＳのうちの１つであり、前記スーパーマスターＢＭＳは前記ｍ個のマスターＢＭＳのうちの１つである。
【００１６】
本発明による電力貯蔵装置は、前記スーパーマスターＢＭＳから２次加工されたデータを受信し、それに基づいて生成した制御信号を前記スーパーマスターＢＭＳに伝送する外部モニタリング装置；をさらに含むことができる。この場合、前記スーパーマスターＢＭＳは、前記外部モニタリング装置から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳを制御するマスター制御信号を前記マスター通信網を通じて出力することができる。また、前記マスターＢＭＳは、前記スーパーマスターＢＭＳから受信したマスター制御信号に基づいて、前記スレーブＢＭＳを制御するスレーブ制御信号を前記スレーブ通信網を通じて出力することができる。
【００１７】
上記の課題を達成するため、本発明による電力貯蔵システムの制御方法は、ｎ個のスレーブＢＭＳ、ｍ個のマスターＢＭＳ、及びスーパーマスターＢＭＳを含む電力貯蔵システムの制御方法において、（ａ）前記ｎ個のスレーブＢＭＳが自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータをスレーブ通信網を介して伝送する段階；（ｂ）前記ｍ個のマスターＢＭＳが前記スレーブ通信網を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを１次加工してマスター通信網を介して伝送する段階；及び（ｃ）前記スーパーマスターＢＭＳが前記マスター通信網を介して伝送されたデータを２次加工する段階；を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、各スレーブＢＭＳから伝達されたデータをマスターＢＭＳで加工処理できるため、通信線路上のデータ量を減少させることができる。したがって、電力貯蔵システムの容量が増加しても迅速なデータの収集及び制御が可能である。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、電力貯蔵システムを構成する電力貯蔵用単位ラックに含まれた複数のセルモジュールに対応するモジュール化されたＢＭＳの効率的な統合管理が可能であり、電力貯蔵システムの統合管理を行う外部モニタリング手段の負荷を分散及び軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の実施例による電力貯蔵システムの連結構造を概略的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例によるバッテリーパックの構成を示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例によるバッテリーラックの構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の実施例による電力貯蔵システムの制御方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的な意味や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２２】
図１は、本発明の実施例による電力貯蔵システム１００の連結構造を概略的に示したブロック図である。
【００２３】
図１を参照すれば、本発明による電力貯蔵システム１００は、スレーブＢＭＳ１１０、マスターＢＭＳ１２０、及びスーパーマスターＢＭＳ１３０を含む。また、前記スレーブＢＭＳ１１０と前記マスターＢＭＳ１２０との間でデータを伝送するためのスレーブ通信網１４０、及び前記マスターＢＭＳ１２０と前記スーパーマスターＢＭＳ１３０との間でデータを伝送するためのマスター通信網１５０をさらに含む。
【００２４】
前記スレーブＢＭＳ１１０は、自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値を収集する。電気的特性値とは、各バッテリーセルの状態を表す値であって、バッテリーセルの電圧測定値、充放電電流測定値、温度測定値、充電量推定値、及び退化度推定値のうち少なくとも１つ以上を含み得る。
【００２５】
前記スレーブＢＭＳ１１０は、前記マスターＢＭＳ１２０の制御命令に従って、又は、予め定められた周期によって自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値を測定する。また、前記測定された電気的特性値に関するデータを前記スレーブ通信網１４０を介して前記マスターＢＭＳ１２０に伝送する。また、前記スレーブＢＭＳ１１０は、電気的特性値の測定の外にも充放電制御、電圧の平滑化制御などを始めとして、当業者であれば適用可能な多様な制御機能を果たすことができる。
【００２６】
前記マスターＢＭＳ１２０は、スレーブ通信網１４０を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを受信し貯蔵する。また、前記マスターＢＭＳ１２０は受信したデータを加工し、前記マスター通信網１５０を介して前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する。
【００２７】
本発明による電力貯蔵システム１００が大規模スマートグリッドに適用される場合、電力要求量に比例してバッテリーラックの個数が増加する。バッテリーラックの個数に該当するｍ個のマスターＢＭＳ１２０が存在し、各バッテリーラックにはｎ個のスレーブＢＭＳ１１０が存在すると仮定しよう。前記マスターＢＭＳ１２０が自ら管理するｎ個のスレーブＢＭＳ１１０から受信したデータを加工せずに全てそのまま前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送するとすれば、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０はｍ×ｎ個のデータを受信することになる。すると、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が通信網を介してｍ×ｎ個のデータを受信するために、多大な時間を必要とし、受信した情報を処理して電力貯蔵システム１００の現在状態を把握するにも多くの時間が必要となるであろう。このように前記スーパーマスターＢＭＳ１３０がデータを受信するのに多くの時間が必要となれば、前記電力貯蔵システム１００が外部環境に適切に対処し難い。
【００２８】
したがって、本発明によるマスターＢＭＳ１２０は前記スレーブ通信網１４０を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを加工してデータ量を減らす。その後、前記マスターＢＭＳ１２０は加工されたデータを前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する。
【００２９】
前記データ加工の一実施例として、前記マスターＢＭＳ１２０は受信したデータの平均値を算出し得る。前記電力貯蔵システム１００が電力グリッドに電力を供給する状況を仮定しよう。前記電力貯蔵システム１００はそれぞれのバッテリーラックに充電された現在の電力量を考慮し、どのバッテリーラックが優先的に電力を供給するかを決める必要がある。この場合、各スレーブＢＭＳ１１０は自ら管理するバッテリーセルの充電量に関するデータを自身が属したネットワークのマスターＢＭＳ１２０に伝送する。すると、前記マスターＢＭＳ１２０は、各バッテリーパックの充電量の平均値を算出し、自身が属したネットワークのスーパーマスターＢＭＳ１３０に充電量平均値を伝送する。前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は各バッテリーラックの充電量平均値を考慮して、最も高い値を有するバッテリーラックを優先的に放電するように制御することができる。
【００３０】
前記データ加工の他の実施例として、前記マスターＢＭＳ１２０は受信したデータの標準偏差値を算出し得る。前記電力貯蔵システム１００が各バッテリーラックの電圧平滑化を行う状況を仮定しよう。前記電力貯蔵システム１００はどのバッテリーラックを優先的に電圧平滑化するかを判断する必要がある。そのために前記マスターＢＭＳ１２０は前記スレーブＢＭＳ１１０から受信した各バッテリーパックの充電量の標準偏差値を算出し、それを自身が属したネットワークのスーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する。すると、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は充電量の標準偏差値が最も大きいバッテリーラックから優先的に電圧平滑化するように制御することができる。
【００３１】
前記データ加工のさらに他の実施例として、前記マスターＢＭＳ１２０は前記スレーブＢＭＳ１１０から受信したデータのうち予め設定された条件に該当するデータの個数に関する値を算出し得る。例えば、前記スレーブＢＭＳ１１０から各バッテリーセルの退化度推定値に関するデータを受信した前記マスターＢＭＳ１２０は、退化度が６０％以下であるバッテリーパックの個数を算出する。また、前記マスターＢＭＳ１２０はバッテリーパックの個数を自身が属したネットワークのスーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する。すると、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、退化度が６０％以下のバッテリーセルが多いバッテリーラックに関するデータを使用し、前記電力貯蔵システム１００の充放電量を調節するように制御することができる。
【００３２】
前記データの加工は、データの最大値の算出または最小値の算出など、上述した例示だけでなく、当業者であれば容易にデータ量を減らせる方式で行われ得る。これにより、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送するデータ量が減り、データ量が減ることで前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が受信したデータを処理し判断する時間も減少するであろう。本明細書では前記マスターＢＭＳ１２０がデータを加工することを「１次加工」と称する。
【００３３】
前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、前記マスター通信網１５０を介して伝送されたデータを加工する。前記スーパーマスターＢＭＳ１３０も前記マスターＢＭＳ１２０と同様に、受信したデータの平均値の算出、標準偏差値の算出、予め設定された条件に該当するデータ個数の算出、最大値の算出、及び最小値の算出のうち少なくとも１つの方式でデータを加工し得る。本明細書では、前記マスターＢＭＳ１２０が行うデータの加工と区別するため、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０のデータ加工を「２次加工」と称する。
【００３４】
前記マスターＢＭＳ１２０は前記スレーブＢＭＳ１１０とは異なる別途の構成になり得るが、前記ｎ個のスレーブＢＭＳ１１０のうちいずれか１つであっても良い。前記マスターＢＭＳ１２０が前記ｎ個のスレーブＢＭＳ１１０のうちの１つである場合、前記マスターＢＭＳ１２０はスレーブＢＭＳの制御アルゴリズムとマスターＢＭＳの制御アルゴリズムとを共に含む。
【００３５】
一方、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は前記マスターＢＭＳ１２０とは異なる別途の構成になり得るが、前記ｍ個のマスターＢＭＳ１２０のうちいずれか１つであっても良い。前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が前記ｍ個のマスターＢＭＳ１２０のうちの１つである場合、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０はマスターＢＭＳの制御アルゴリズムとスーパーマスターＢＭＳの制御アルゴリズムとを共に含む。
【００３６】
本発明による電力貯蔵システム１００は、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０から２次加工されたデータを受信し、それに基づいて生成した制御信号を前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する外部モニタリング装置１６０をさらに含むことができる。前記外部モニタリング装置は、電力貯蔵システム１００の状態をユーザまたは管理者に表示し、ユーザまたは管理者が入力した制御信号を前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送する装置であり得る。また、２以上のスーパーマスターＢＭＳ１３０から２次加工されたデータを受信し、それぞれの電力貯蔵システム１００を制御する装置であり得る。
【００３７】
前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、前記外部モニタリング装置１６０から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳ１２０を制御するマスター制御信号を出力することができる。
【００３８】
一例として、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が前記外部モニタリング装置１６０にバッテリーラックの充電量の平均値が５０％であると伝送した状況を仮定しよう。前記外部モニタリング装置１６０は、バッテリーラックの充電量平均値が予め設定された充電量である７０％より低いと判断し、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に充電によって平均充電量を７０％まで増加させることを命ずる制御信号を伝送する。このとき、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０に伝送された制御信号には充電量目標値のみが含まれ、具体的な対象または実行方法は含まれていないこともある。したがって、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、前記ｍ個のマスターＢＭＳ１２０から受信した各バッテリーラックの充電量に関するデータを参照し、どのバッテリーラックの充電量が７０％以下に該当し充電が必要であるかを判断する。すなわち、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、前記外部モニタリング装置１６０から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳ１２０を制御する信号を前記マスター通信網１５０を通じて出力することができる。本明細書では前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が出力する制御信号を「マスター制御信号」と称する。
【００３９】
前記マスターＢＭＳ１２０は、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０から受信したマスター制御信号に基づいて、前記スレーブＢＭＳ１１０を制御するスレーブ制御信号を出力することができる。
【００４０】
上記の例示に続いて、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が第１及び第２バッテリーラックの充電が必要であると判断した状況を仮定しよう。前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は、バッテリーラックのうち第１及び第２バッテリーラックのみを充電し、平均充電量を７０％に増加させることを命ずるマスター制御信号を出力する。すると、前記ｍ個のマスターＢＭＳ１２０うち第１及び第２マスターＢＭＳのみが充電を行う。この場合にも、前記マスターＢＭＳ１２０が伝送したマスター制御信号には、対象及び充電量目標値のみが含まれ、バッテリーパックの具体的な制御または実行方法は含まれていないこともある。したがって、前記マスターＢＭＳ１２０は、前記ｎ個のスレーブＢＭＳ１１０から受信した各バッテリーセルの充電量に関するデータを参照し、どのバッテリーセルの充電量が７０％以下に該当し充電が必要であるかを判断でき、該当するバッテリーセルの充電を制御することができる。すなわち、前記マスターＢＭＳ１２０は、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０から受信したマスター制御信号に基づいて、前記スレーブＢＭＳ１１０を制御する信号を前記スレーブ通信網１４０を通じて出力することができる。本明細書では前記マスターＢＭＳ１２０が出力する制御信号を「スレーブ制御信号」と称する。
【００４１】
上記の例示と同様に、上位ＢＭＳは下位ＢＭＳに制御信号を出力するとき、具体的な制御方法または制御対象に関しては下位ＢＭＳに任せる方式で制御信号を出力し得る。このような制御信号の出力は、データ加工を通じて下位ＢＭＳから上位ＢＭＳに伝送するデータ量を減らしたことと対応する。すなわち、電力貯蔵システム１００の運営過程で上位ＢＭＳに印加される負荷を減らせ、より迅速且つ柔軟な運営が可能になる。
【００４２】
図２は、本発明の実施例によるバッテリーパック２００の構成を示した分解斜視図である。
【００４３】
図２を参照すれば、前記バッテリーパック２００は、複数のバッテリーセル２１１が集合されたバッテリーモジュール２１０、バッテリーパックケース２２０、及びＢＭＳ２３０を含む。前記ＢＭＳ２３０は、充放電電流、各セル２１１の電圧を含む電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化制御、ＳＯＣの推定などを始めとして、当業者であれば適用可能な多様な制御機能を果たす。本発明による電力貯蔵システム１００の基本単位がバッテリーパックである場合、前記ＢＭＳ２３０がスレーブＢＭＳに該当する。しかし、前記バッテリーパック２００は一実施例に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００４４】
図３は、本発明の実施例によるバッテリーラック３００の構成を示した斜視図である。
【００４５】
図３を参照すれば、前記バッテリーラック３００は、３段に積層されたそれぞれの棚３００ａ、３００ｂ、３００ｃに３個のバッテリーパック２００が収納されている。しかし、これは一例に過ぎず、バッテリーパック２００の個数と棚３００ａ、３００ｂ、３００ｃの積層段数は変更することができる。
【００４６】
前記バッテリーラック３００において、下段３００ａのバッテリーパック２００は電力を供給するか又は供給を受ける電力線３１０が連結された状態であり、中間段３００ｂのバッテリーパック２００は棚への取付けが完了し、電力線３１０はまだ連結されていない状態である。また、最上段３００ｃのバッテリーパック２００は棚への取付け作業が行われている状態を示す。
【００４７】
前記電力線３１０は、必要に応じて全てまたは一部のバッテリーパック２００に連結され得、バッテリーラック３００の一部スロットにはバッテリーパック２００が収納されないこともある。なお、前記バッテリーラック３００は一実施例に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００４８】
前記スレーブ通信網１４０またはマスター通信網１５０は、並列通信網または直列通信網であり得る。図１にて前記スレーブ通信網１４０は直列通信網に、前記マスター通信網１５０は並列通信網に示したが、これは一実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００４９】
前記スレーブ通信網１４０またはマスター通信網１５０が並列通信網である場合、前記並列通信網はＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信網であり得る。ＣＡＮ通信網は本発明が属する技術分野の当業者に周知の技術であるため、それについての詳細な説明は省略する。
【００５０】
前記スレーブ通信網１４０またはマスター通信網１５０が直列通信網である場合、前記直列通信網はデイジー・チェーン（Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ）通信網であり得る。デイジー・チェーン通信網も本発明が属する技術分野の当業者に周知の技術であるため、それについての詳細な説明は省略する。
【００５１】
一方、前記バッテリーラックに含まれたバッテリーパックは、直列または並列に連結され得る。また、前記バッテリーラックも直列または並列に連結され得る。前記電力貯蔵システム１００内におけるバッテリーパックまたはバッテリーラックの連結関係は、求められる充放電電力量または出力電圧などによって多様に設定され得ることは当業者にとって自明である。
【００５２】
以下、上述した電力貯蔵システム１００の動作メカニズムに該当する電力貯蔵システムの制御方法を説明する。ただし、上述した電力貯蔵システム１００の構成などについて繰り返される説明は省略する。
【００５３】
図４は、本発明の実施例による電力貯蔵システムの制御方法を示したフロー図である。
【００５４】
まず、段階Ｓ４００において、前記スレーブＢＭＳ１１０は自ら管理するバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを収集する。このとき、収集された電気的特性値はバッテリーセルの電圧測定値、充放電電流測定値、温度測定値、充電量推定値、及び退化度推定値のうち少なくとも１つ以上を含み得る。その後、段階Ｓ４１０において、前記スレーブＢＭＳ１１０は収集された電気的特性値に関するデータを前記スレーブ通信網１４０を介して伝送する。
【００５５】
段階Ｓ４２０において、前記マスターＢＭＳ１２０は前記スレーブ通信網１４０を介して伝送されたバッテリーセルの電気的特性値に関するデータを１次加工する。データの１次加工では、受信したデータの平均値の算出、標準偏差値の算出、予め設定された条件に該当するデータの個数の算出、最大値の算出、及び最小値の算出のうち少なくとも１つの方式でデータを加工し得る。次いで、段階Ｓ４３０において、前記マスターＢＭＳ１２０は前記マスター通信網１５０を介して加工されたデータを伝送する。
【００５６】
段階Ｓ４３０において、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は前記マスター通信網１５０を介して伝送されたデータを受信する。その後、段階Ｓ４４０において、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は受信したデータを２次加工する。前記スーパーマスターＢＭＳ１３０も受信したデータの平均値の算出、標準偏差値の算出、予め設定された条件に該当するデータの個数の算出、最大値の算出、及び最小値の算出のうち少なくとも１つの方式でデータを加工し得る。
【００５７】
本発明による電力貯蔵システムの制御方法は、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０が２次加工されたデータを外部モニタリング装置１６０に伝送する段階Ｓ４５０をさらに含むことができる。外部モニタリング装置１６０については既に上述したため、繰り返される説明は省略する。
【００５８】
この場合、次の段階Ｓ４６０において、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は前記外部モニタリング装置１６０から２次加工されたデータに基づいて生成された制御信号を受信する。段階Ｓ４７０において、前記スーパーマスターＢＭＳ１３０は前記外部モニタリング装置１６０から受信した制御信号に基づいて、前記マスターＢＭＳ１２０を制御するマスター制御信号を前記マスター通信網１５０を介して出力する。また、段階Ｓ４８０において、前記マスターＢＭＳ１２０は前記スーパーマスターＢＭＳ１３０から受信したマスター制御信号に基づいて、前記スレーブＢＭＳ１１０を制御するスレーブ制御信号を前記スレーブ通信網１４０を介して出力する。前記マスター制御信号及びスレーブ制御信号については既に上述したため、繰り返される説明は省略する。
【００５９】
本発明によれば、各スレーブＢＭＳから伝達されたデータをマスターＢＭＳで加工処理できるため、通信線路上のデータ量を減少させることができる。したがって、電力貯蔵システムの容量が増加しても迅速なデータの収集及び制御が可能である。また、電力貯蔵システムを構成する電力貯蔵用単位ラックに含まれた多数のセルモジュールに対応するモジュール化されたＢＭＳの効率的な統合管理が可能であって、電力貯蔵システムの統合管理を行う外部モニタリング手段の負荷を分散及び軽減させることができる。
【００６０】
一方、本発明の説明において、図１に示された本発明による電力貯蔵システムの各構成は、物理的に区分される構成要素ではなく、論理的に区分される構成要素として理解せねばならない。
【００６１】
すなわち、それぞれの構成は本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、それぞれの構成要素が統合または分離されても、本発明の論理構成が果たす機能さえ実現できれば、本発明の範囲内であると解釈すべきであり、同一または類似の機能を果たす構成要素であれば、その名称の一致如何とは関係なく、本発明の範囲内であると解釈されねばならない。
【００６２】
以上、本発明を限定された実施例及び図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されることなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６３】
１００  電力貯蔵システム
１３０  スーパーマスターＢＭＳ
１５０  マスター通信網
１６０  外部モニタリング装置
２００  バッテリーパック
２１０  バッテリーモジュール
２１１  バッテリーセル
２２０  バッテリーパックケース
２３０  ＢＭＳ
３００  バッテリーラック
３００ａ  棚
３００ｂ  棚
３００ｃ  棚
３１０  電力線
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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