KR101589194B1 - Apparatus for variably disconnecting current flowing line in battery system and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감지된 외부 상황의 위험 정도에 따라서 대형 배터리 시스템의 배터리 단위별로 스위치 연결을 가변적으로 단선 또는 접속 제어하여 저용량, 저전압 상태로 전환하는 가변적 단선 장치 및 가변적 단선 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 가변적 단선 장치는, 배터리 집합 단위의 물리적 연결을 가변적으로 단선 제어하는 가변적 단선 장치에 있어서, 배터리 집합 단위의 연결 배선에 설치되어 배선을 전기적으로 연결 또는 단선시키는 스위치; 스위치에 온 또는 오프 신호를 인가하는 스위치 제어 모듈; 및 감지된 위험 수준에 따라 스위치 제어 모듈을 통제하여 개폐 스위치의 위치 및 수와 단선 간격을 가변시키는 단선 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a variable disconnection device and a variable disconnection control method for varying the switch connection for each battery unit of a large battery system according to the detected degree of danger of an external situation and for switching to a low capacity and a low voltage state. A variable breakage apparatus according to the present invention is a variable breakage apparatus for variably controlling the physical connection of a battery aggregation unit, comprising: a switch installed in a connection wiring of a battery aggregation unit for electrically connecting or disconnecting wiring; A switch control module for applying an on or off signal to the switch; And a disconnection control module for controlling the switch control module according to the sensed risk level to vary the position and number of open / close switches and the disconnection interval.

Description

배터리 시스템의 가변적 단선 장치 및 가변적 단선 제어 방법{Apparatus for variably disconnecting current flowing line in battery system and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a variable disconnecting device and a variable disconnecting control method for a battery system,

본 발명은 배터리 시스템에서 외부 상황을 감지하고, 감지된 위험 상황에 따라서 가변적으로 개별 배터리 단위의 물리적 연결을 단선하여 저용량 및 저전압의 안정 상태로 전환하는 배터리 시스템의 가변적 단선 장치 및 가변적 단선 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a variable disconnecting device and a variable disconnection control method of a battery system that detects an external situation in a battery system and switches a physical connection of each individual battery unit in a variable manner according to a sensed danger situation to switch to a stable state of a low capacity and a low voltage .

기존 구축된 전력망에서는 개별 전력 소비 주체의 전력 사용량을 예상하여 전력을 공급한다. 하지만, 계절별, 시간별로 전력 사용량이 다르고 전력 소비 주체의 증감에 따라서 적정 전력을 공급하기가 쉽지 않다.In the existing electric power grid, electric power consumption is predicted based on the power consumption of the individual power consumption subject. However, it is not easy to supply adequate power in accordance with the increase and decrease of electric power consumption by power consumption by season and time.

이에 기존의 전력망에서 지역 단위별로 유휴 전력을 저장하였다가, 전력의 초과 수요가 발생되면 저장한 유휴 전력을 공급하는 스마트 그리드 시스템이나 마이크로 그리드 시스템을 도입하고 있다. 즉, 스마트 그리드 시스템(마이크로 그리드 시스템)이란 전력의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신 기술을 접목함으로써 전력 공급과 소비의 상호작용을 통해 전력 이용의 효율성을 높이고자 하는 지능형 전력망 시스템이다.Therefore, the existing power grid stores idle power for each geographical unit, and adopts smart grid system or microgrid system that supplies idle power stored when excess demand of power is generated. In other words, smart grid system (micro grid system) is an intelligent power grid system that aims to increase the efficiency of power utilization through interaction of power supply and consumption by integrating information and communication technology into the production, transportation and consumption process of power.

이러한 스마트 그리드나 마이크로 그리드 등에 쓰이는 전력 저장용 시스템에는 하나 이상의 대형 배터리 시스템이 설치되어 전력의 저장 및 공급을 제어한다. 대형 배터리 시스템의 구성은 전력 저장 및 공급의 최소 단위인 셀, 복수개 셀의 집합체인 모듈, 복수개 모듈의 집합체인 배터리 팩, 배터리 팩의 집합체인 시스템 및 복수개 시스템의 집합체인 플랜트(plant) 등으로 구성된다. 이처럼 대형 배터리 시스템은 배터리 단위인 셀, 모듈, 배터리 팩, 시스템 등의 물리적 연결이 증가할수록 고용량, 고전압의 전력 저장 및 공급이 가능하게 된다.One or more large battery systems are installed in the power storage system used in such a smart grid or microgrid to control the storage and supply of power. The configuration of the large battery system is composed of a cell which is a minimum unit of power storage and supply, a module which is an aggregate of a plurality of cells, a battery pack which is an aggregate of a plurality of modules, a system which is an aggregate of battery packs, do. As the physical connection of cells, modules, battery packs, and systems such as a battery unit increases, a large-capacity battery system can store and supply high-capacity and high-voltage power.

보통, 대형 배터리 시스템은 상기에서 설명한 바와 같이 배터리 단위의 물리적 연결을 증감함으로써 전력의 용량 및 전압을 조절할 수 있는데, 초기 설치 이후부터 기간이 경과할수록 전력 수요의 증강으로 대형화와 고전압을 형성하게 된다. 이에 따라서 대형 배터리 시스템의 안정성이 더욱 요구된다. 하지만, 대형 배터리 시스템의 경우 그 규모의 증강에 따라서 자연 재해(지진, 침수, 태풍)에 노출되거나 화재, 누전 등 기타 사고에 노출될 경우 그 위험성은 더욱 커지고 있는 실정이다.Generally, a large-sized battery system can control the capacity and voltage of a power by increasing or decreasing the physical connection of the battery as described above. As the period elapses from the initial installation, the power demand increases to form a large-sized and high-voltage battery. Accordingly, the stability of the large battery system is further demanded. However, in the case of a large-sized battery system, the risk increases when exposed to natural disasters (earthquake, flooding, typhoon) or other accidents such as fire, short circuit, etc.

예를 들면, 배터리 시스템의 일부 배터리 단위에서 사소한 문제 발생이 주변 배터리에 영향을 미침으로써 감전, 화재, 폭발의 대형 사고로 이어질 수 있는 것이다.For example, minor problems in some battery units of a battery system can affect nearby batteries, leading to serious accidents such as electric shocks, fire and explosion.

따라서, 배터리 시스템에서는 필요에 따라서 배터리 단위간의 개별적 및 지역적으로 연결 및 단선을 제어하여 고용량, 고저압 상태와 저용량, 저전압 상태 사이에서의 상호 상태 전환이 가능한 기술이 요구된다.Therefore, in a battery system, there is a need for a technique capable of switching mutual states between a high-capacity, high-low-pressure state, a low-capacity state, and a low-voltage state by controlling connection and disconnection individually or locally between battery units as required.

한국공개특허 10-2006-0094897(2006.08.30.)Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0094897 (Aug. 30, 2006)

본 발명은 전술한 바와 같은 점에 착안하여 창출된 것으로써, 배터리 시스템에서 배터리 단위의 물리적 연결을 가변적으로 단선 제어하여 저용량 저전압 상태로 전환하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to variably control the physical connection of a battery unit in a battery system to switch to a low-capacity low-voltage state.

또한, 상기 단선 제어는 관리자에 의한 매뉴얼 제어가 가능하고 외부 위험 상황을 감지하는 센서를 통하여 감지된 상황에 따라서 단선 정도를 가변적으로 자동 제어하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to automatically control the severance of disconnection in accordance with a sensed situation through a sensor capable of manual control by an administrator and detecting an external danger situation.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 시스템의 가변적 단선 장치에 따르면, 배터리 집합 단위의 물리적 연결을 가변적으로 단선 제어하는 가변적 단선 장치에 있어서, 배터리 집합 단위의 연결 배선에 설치되어 배선을 전기적으로 연결 또는 단선시키는 스위치; 상기 스위치에 온 또는 오프 신호를 인가하는 스위치 제어 모듈; 및 감지된 위험 수준에 따라 상기 스위치 제어 모듈을 통제하여 개폐 스위치의 위치 및 수와 단선 간격을 가변시키는 단선 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a variable line disconnecting apparatus for variably disconnecting a physical connection of a battery group unit, the variable line disconnecting apparatus comprising: Switches for electrically connecting or disconnecting; A switch control module for applying an on or off signal to the switch; And a disconnection control module for controlling the switch control module according to the sensed risk level to vary the position and number of open / close switches and the disconnection interval.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 배터리 집합 단위는, 외부 전력을 공급받아 저장하고 저장된 전력을 외부로 공급하는 배터리 셀; 복수개 배터리 단위 셀의 집합체에 해당하는 배터리 모듈; 복수개 배터리 단위 모듈의 집합체에 해당하는 배터리 팩; 복수개 배터리 팩의 집합체에 해당하는 배터리 시스템; 및 복수개 배터리 시스템의 집합체에 해당하는 배터리 플랜트 중 어느 하나 또는 이들의 조합에 해당하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred aspect of the present invention, the battery aggregation unit includes a battery cell for receiving and storing external power and supplying stored power to the outside; A battery module corresponding to an assembly of a plurality of battery unit cells; A battery pack corresponding to a plurality of battery unit modules; A battery system corresponding to an aggregate of a plurality of battery packs; And a battery plant corresponding to an assembly of a plurality of battery systems, or a combination thereof.

나아가, 상기 가변적 단선 장치는, 실시간으로 현재 상황을 감지하여 감지 데이터를 단선 제어 모듈로 전송하는 센서 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the variable breakage apparatus may further include a sensor module for detecting the current situation in real time and transmitting the sensed data to the disconnection control module in real time.

더 나아가, 상기 센서 모듈은, 배터리 집합 단위의 구조체 내부 또는 외부에 설치되거나 또는 원거리에 설치되어 온도, 습도, 누전, 침수 및 지진 중 어느 하나를 포함하는 위험 상황을 감지하고 유, 무선 연결에 의하여 감지한 위험 상황 정보를 단선 제어 모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.Further, the sensor module may be installed inside or outside of the battery assembly unit or installed at a remote location to detect a dangerous situation including any one of temperature, humidity, short circuit, immersion and earthquake, And transmits the detected dangerous situation information to the single wire control module.

바람직하게, 단선 제어 모듈은, 스위치 제어 모듈로 가변적 단선 또는 접속의 제어 신호를 출력하고, 상기 제어 신호는 개폐 제어할 적어도 하나 이상의 스위치의 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the disconnection control module outputs a control signal of variable disconnection or connection to the switch control module, and the control signal includes identification information of at least one or more switches to be controlled for opening and closing.

나아가, 상기 단선 제어 모듈은, 위험 상황으로 판단된 단선 레벨일수록 배터리 집합 단위의 단선 간격을 짧게 하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the disconnection control module may shorten the disconnection interval of the battery set unit as the disconnection level is determined to be in a dangerous state.

더 나아가, 상기 단선 제어 모듈은, 관리자의 매뉴얼 명령 또는 외부 네트워크 명령을 받고 대응하는 접속 명령 또는 단선 명령을 스위치 제어 모듈로 전송할 수 있는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the one-wire control module is capable of receiving a manual command or an external network command from an administrator and transmitting a corresponding connection command or disconnection command to the switch control module.

또한, 상기 단선 제어 모듈은, 화면 출력 수단 및 데이터 입력 수단과 연결된 입출력 인터페이스와 연결되어, 상기 데이터 입력 수단에서 입력된 관련자의 매뉴얼 입력을 상기 입출력 인터페이스를 통하여 입력받고 대응하는 접속 명령 및 단선 명령을 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능; 및 통신 수단과 연결되어, 중앙 통제소로부터 상기 통신 수단을 통하여 유, 무선 방식으로 접속 명령 및 단선 명령을 수신하여 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능 중에서 어느 하나 이상의 기능을 구비하는 것을 특징으로 한다.The disconnection control module is connected to an input / output interface connected to the screen output means and the data input means. The disconnection control module receives a manual input of a related person inputted from the data input means through the input / output interface and receives a corresponding connection command and a disconnection command To the switch control module; And a function of receiving a connection command and a disconnection command in a wire or wireless manner from the central control unit via the communication means and transmitting the disconnection command to the switch control module in connection with the communication means.

더욱 바람직하게, 상기 단선 제어 모듈은, 침수 상황이 감지되는 경우, 감전 사고를 예방하기 위하여 배터리 셀 단위로 단선하는 단선 명령; 위험 상황이 감지되었으나 전력 공급에 문제가 없는 경우, 순차적으로 단선된 배터리 구성 모듈로 교체 접속하기 위하여, 병렬 연결의 일부를 단선하는 단선 명령; 배터리 구성 모듈의 유지 보수를 위하여 배터리 시스템에 작업자가 정비 모드로 진입하는 경우, 관리자의 매뉴얼 명령으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령; 배터리 시스템 구조물의 출입문과 연동하여 센서 모듈로부터 출입문 열림의 감지 데이터를 수신하면 자동으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령; 또는 배터리 시스템에서 예비용 배터리로 활용하기 위하여 병렬 연결을 임의로 단선하는 단선 명령을 내릴 수 있는 것을 특징으로 한다.More preferably, the disconnection control module includes: a disconnection command for disconnection in units of battery cells in order to prevent an electric shock when a flood condition is detected; A disconnection command for disconnection of a part of the parallel connection in order to replace and connect to the disconnection of the battery configuration module sequentially when a dangerous situation is detected but there is no problem in power supply; Disconnection command for disconnection of the battery module by the manual command of the administrator when the operator enters the maintenance mode in the battery system for the maintenance of the battery configuration module in a voltage unit below the worker safety allowance; A disconnection command for automatically disconnecting a unit of voltage less than the safety allowance of a worker when the sensing data of the opening of the door is received from the sensor module in association with the door of the battery system structure; Or a disconnection command to arbitrarily disconnect the parallel connection for use as a spare battery in the battery system.

본 발명의 배터리 집합체에 따르면, 가변적 단선 장치와 배터리 집합 단위를 포함하여 가변적 단선 장치가 배터리 집합 단위 및 배터리 집합 단위의 임의 조합에 대하여 가변적 단선을 제어하는 것을 특징으로 한다.According to the battery assembly of the present invention, the variable breakage device including the variable breakage device and the battery aggregation unit controls the variable breakage for any combination of the battery aggregation unit and the battery aggregation unit.

한편, 본 발명의 배터리 시스템의 가변적 단선 제어 방법에 따르면, 배터리 집합 단위의 물리적 연결을 가변적으로 단선 제어하는 가변적 단선 장치가 하기의 단계들을 실행하는 가변적 단선 제어 방법에 있어서, (S11)상기 가변적 단선 장치의 센서 모듈이 현재 상황을 감지하여 단선 제어 모듈로 전송하는 단계; (S12)단선 제어 모듈이 상기 센서 모듈로부터 현재 상황의 감지 데이터를 수신하여 위험 상황을 판단한 후 단선 레벨을 결정하는 단계; (S13)결정된 단선 레벨이 기 접속된 스위치 제어 모듈의 단선을 적용하는 경우, 단선 제어 모듈이 스위치 제어 모듈로 단선 명령을 전송하는 단계; (S14)스위치 제어 모듈이 단선 명령을 수신하여 대응하는 스위치의 물리적 연결을 단선으로 전환하는 단계; (S15)상기 단계(S12) 이후에, 결정된 단선 레벨이 기 단선된 스위치 제어 모듈의 단선을 해제하는 경우, 단선 제어 모듈이 스위치 제어 모듈로 접속 명령을 전송하는 단계; 및 (S16)스위치 제어 모듈이 접속 명령을 수신하여 대응하는 스위치의 물리적 연결을 접속으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a variable-termination control method for variable-termination-controlling a physical connection of a battery pack unit, comprising the steps of: (S11) Detecting a current situation of the sensor module of the device and transmitting the detection result to the disconnection control module; (S12) receiving a sensing data of a current situation from the sensor module, determining a dangerous situation, and determining a disconnection level; (S13) when the determined disconnection level of the switch control module to which the disconnection level is connected is applied, the disconnection control module transmits a disconnection command to the switch control module; (S14) the switch control module receives the disconnection command and switches the physical connection of the corresponding switch to disconnection; (S15) after the step S12, when the disconnection of the determined disconnection level of the switch control module in which the disconnection level is disconnection is released, the disconnection control module transmits a connection command to the switch control module; And (S16) a step in which the switch control module receives the connection command and switches the physical connection of the corresponding switch to the connection.

본 발명에 따르면, 대형 배터리 시스템에 대하여 침수, 화재 등의 감전, 폭발 위험 상황을 감지하고 배터리 단위의 물리적 접속을 가변적으로 단선 및 연결 제어하여 저용량, 저전압 상태로 안정화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to detect a danger of an electric shock or an explosion such as flooding, fire, and the like in a large battery system, and to stabilize a low capacity and a low voltage state by separately disconnecting and connecting the physical connection unit.

또한, 계절별, 시기별 전력 수급 상황에 맞추어서 단선 및 연결 제어함으로써 가변적인 전원의 수급 조절이 가능하다.In addition, it is possible to control the supply and demand of the variable power source by disconnection and connection control according to the seasonal and seasonal power supply and demand situation.

나아가, 배터리 시스템의 유지 보수시에도 단선 및 연결 제어를 통하여 작업자가 저용량, 저전압의 안전 상태에서 작업할 수 있다.Furthermore, even during the maintenance of the battery system, the operator can work in a safe state of low capacity and low voltage through the disconnection and connection control.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 상황별 가변적 단선의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 집합 단위의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 장치의 개략적 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단선 제어 모듈의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈의 실시 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 제어 방법의 개략적 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention below, And should not be construed as interpretation.
FIG. 1 and FIG. 2 are conceptual diagrams of variable disconnection of a battery system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a battery set unit according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram of a battery system according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic configuration diagram of a variable breakage apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a single wire control module according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a sensor module according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic flow chart of a variable disconnection control method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

<1. 장치 구성><1. Device Configuration>

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 상황별 가변적 단선 장치의 기술 개념을 도시한다.FIG. 1 and FIG. 2 illustrate a concept of a variable breakage device according to a situation of a battery system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 배터리 시스템에서 전력의 저장 및 공급 주체의 최소 단위는 배터리 셀(101)이다. 대형 배터리 시스템은 배터리 셀(101) 단위를 서로 직렬 또는 병렬 연결하여 대용량 고전압의 전력을 공급할 수 있다.In the battery system of the present invention, the smallest unit of the storage and supply of electric power is the battery cell 101. The large battery system can supply large capacity high voltage power by connecting the units of the battery cells 101 in series or in parallel.

본 발명에 따른 가변적 단선 장치는, 대형 배터리 시스템에서 지진, 침수, 화재 등의 비상 상황이 발생할 때, 그 상황을 감지하여 위험 상황이라 판단되면 감전이나 폭발 등의 재해 사고를 막고자 가변적으로 배터리 셀(101) 사이의 연결을 단선하여 저용량 저전압의 상태로 전환한다. 이외에도 가변적 단선 장치는, 대형 배터리 시스템의 유지 보수가 필요할 때, 일부 배터리 단위에 휴지기를 적용할 때 등, 필요에 따라서 배터리 셀(101)의 단선 간격을 가변적으로 조정하여 단선할 수 있다.The variable line disconnecting device according to the present invention detects a situation when an emergency situation such as an earthquake, flood, or fire occurs in a large battery system and, if it is determined that the situation is a dangerous situation, (101) is disconnected to switch to a low-capacity low-voltage state. In addition, the variable single-wire device can be disconnected by varying the disconnection interval of the battery cell 101 as needed, for example, when maintenance of a large-sized battery system is required and when a rest period is applied to a certain battery unit.

먼저, 도 1을 참조하면, "상황 A"는 개별 배터리 셀(101) 사이의 연결을 단선하여 배터리 시스템을 안정화시킨다. 그리고 "상황 B"는 2개 배터리 셀(101) 사이의 연결을 단선하여 배터리 시스템을 안정화시킨다. 여기서, "상황 A"는 "상황 B" 보다 단선 간격이 짧아짐에 따라서 더 안정화된 상태로 배터리 시스템이 전환된다.First, referring to FIG. 1, "situation A " disconnects the connection between individual battery cells 101 to stabilize the battery system. And "situation B " disconnects the connection between the two battery cells 101 to stabilize the battery system. Here, the "situation A" is switched to a more stabilized state as the disconnection interval becomes shorter than the "situation B ".

다음으로, 도 2를 참조하면, 도 1의 "상황 A" 및 "상황 B"의 직렬 연결 단선과는 다르게, "상황 C"는 그룹화된 배터리 셀(101) 사이의 병렬 연결을 단선하여 배터리 시스템을 안정화시킨다. 한편, "상황 C"에서 총 8개의 배터리 셀(101)이 충전 완료된 상태에서 병렬 단선된 이후에 윗쪽 배터리 셀(101) 4개를 사용하고, 단선된 아래쪽 4개의 배터리 셀(101)을 예비용 배터리로 남겨두었다가 단선된 병렬 연결이 회복된 이후에 새로운 전력 공급의 주체로 사용할 수 있다.Next, referring to Fig. 2, unlike the series connection disconnection of "situation A" and "situation B" in Fig. 1, "situation C" disconnects the parallel connection between grouped battery cells 101, . On the other hand, in the " situation C ", four upper battery cells 101 are used after the eight battery cells 101 are completely disconnected in the charged state, and the lower four battery cells 101 are charged It can be left as a battery and used as the subject of a new power supply after the disconnected parallel connection is restored.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 집합 단위(100)를 계층적으로 도시하는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing a battery set unit 100 according to an embodiment of the present invention in a hierarchical manner.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 집합 단위(100)는 그 내부를 구성하는 배터리 단위로 구분되며, 최소 단위는 배터리 셀(101)이다. 여기서, 배터리 셀은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 단위 셀로서 전력 저장 및 공급의 최소 단위이다. 복수개 배터리 셀(101)이 서로 연결되어 집합체를 이루면 배터리 모듈(102) 단위가 된다. 복수개 배터리 모듈(102)이 서로 연결되어 집합체를 이루면 배터리 팩(103)이 된다. 복수개 배터리 팩(103)이 서로 연결되어 집합체를 이루면 배터리 시스템(104)이 된다. 개별 배터리 집합 단위 및 이들의 임의 조합은 배터리 집합체를 구성한다.The battery set unit 100 according to an embodiment of the present invention is divided into battery units constituting the battery set unit 100, and the minimum unit is a battery cell 101. [ Here, the battery cell is a unit cell including an anode, a cathode, and a separator, and is a minimum unit of electric power storage and supply. When a plurality of battery cells 101 are connected to each other to form an aggregate, they become units of the battery module 102. When a plurality of battery modules 102 are connected to each other to form an aggregate, the battery pack 103 becomes a battery pack. When a plurality of battery packs 103 are connected to each other to form an aggregate, the battery system 104 becomes a battery system. Individual battery aggregation units and any combination thereof constitute a battery assembly.

이 배터리 시스템(104)은 본 발명이 적용되는 대형 배터리 시스템(104)에 해당되며 스마트 그리드(마이크로 그리드) 지역에 설치될 수 있는 최소 단위가 된다. 그리고 복수개 배터리 시스템(104)이 서로 연결되면 배터리 플랜트(plant)(105)가 된다. 물론, 배터리 플랜트(105)가 가장 큰 용량 및 전압을 보유하는 전력원이다.The battery system 104 corresponds to the large battery system 104 to which the present invention is applied and is a minimum unit that can be installed in a smart grid (micro grid) area. When the plurality of battery systems 104 are connected to each other, the battery 105 becomes a battery plant 105. Of course, the battery plant 105 is the power source that holds the largest capacity and voltage.

본 발명에 따른 가변적 단선 장치는, 배터리 집합 단위(100)에 해당하는 배터리 셀(101), 배터리 모듈(102), 배터리 팩(103), 배터리 시스템(104), 배터리 플랜트(105) 및 이들의 조합에 대하여 각각의 하부 배터리 단위별로 가변적으로 연결을 단선하여 대형 배터리 시스템의 안정성을 확보한다.The variable breakage device according to the present invention includes a battery cell 101, a battery module 102, a battery pack 103, a battery system 104, a battery plant 105, And the connection is variably disconnected for each lower battery unit for the combination to secure the stability of the large battery system.

설명의 편의상, 도 1, 도 2, 도 6에서는 배터리의 단선 단위를 배터리 셀(101)로 도시하였으나, 실제 단선 단위는 배터리 셀(101)은 물론이고 배터리 집합 단위(100)에 해당하는 배터리 모듈(102), 배터리 팩(103), 배터리 시스템(104) 및 배터리 플랜트(105) 각각이 될 수 있다.1, 2, and 6, the unit of disconnection of the battery is shown as the battery cell 101, but the actual disconnection unit is not limited to the battery cell 101 but the battery module 101 corresponding to the battery aggregation unit 100. [ A battery pack 102, a battery pack 103, a battery system 104, and a battery plant 105, respectively.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(104)을 도시한다.Figure 4 illustrates a battery system 104 in accordance with one embodiment of the present invention.

배터리 시스템(104)은 수납 장치에 복수의 배터리 단위가 수납되어 각각의 배터리 단위가 병렬 또는 직렬 연결된 배선 구조를 가진다. 도면에는, 3개의 배터리 모듈(102)이 서로 연결되어 1개 층의 배터리 팩(103)을 형성하고, 3개 층의 배터리 팩(103)이 서로 연결되어 배터리 시스템(104)을 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 도시된 배터리 시스템(104)은 일 예시에 불과하며 이 구성 방식으로 한정되는 것은 아니다.The battery system 104 has a wiring structure in which a plurality of battery units are accommodated in the accommodating unit and each battery unit is connected in parallel or in series. In the figure, three battery modules 102 are connected to each other to form one layer of battery pack 103, and three battery packs 103 are connected to each other to constitute a battery system 104, The illustrated battery system 104 is merely an example and is not limited to this configuration.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 장치(1)의 개략적 구성을 도시한 장치 구성도이다.5 is a device configuration diagram showing a schematic configuration of a variable breakage device 1 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 장치는 복수의 스위치(11), 스위치 제어 모듈(12) 및 단선 제어 모듈(14)을 포함한다.The variable breakage apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of switches 11, a switch control module 12, and a break control module 14.

상기 스위치(11)는 배터리 집합 단위(100)의 사이를 연결하는 배선에 설치되되, 가변적 단선(disconnect) 및 단선 해제(connect)를 실시하고자 하는 배선에 선택적으로 설치된다. 개별 스위치(11)는 반도체 스위치나 기계적 릴레이 스위치 등 배선의 전기적 연결을 제어할 수 있다고 알려진 공지의 스위치 수단이라면 어떠한 것이라도 사용이 가능하다.The switch 11 is installed in the wiring connecting between the battery aggregation units 100 and is selectively installed in a wiring to be subjected to variable disconnection and disconnection. The individual switch 11 can be any known switch means known to be able to control the electrical connection of wiring such as a semiconductor switch or a mechanical relay switch.

상기 배터리 집합 단위(100)는 배터리 셀(101), 배터리 모듈(102), 배터리 팩(103), 배터리 시스템(104) 및 배터리 플랜트(105)로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 스위치(11)는 배터리 셀(101)과 셀(101) 사이, 배터리 모듈(102)과 모듈(102) 사이, 배터리 팩(103)과 팩(103) 사이, 배터리 시스템(104)과 시스템(104) 사이 및 배터리 플랜트(105)와 플랜트(105) 사이에 소정의 배치 주기를 가지고 설치될 수 있다. 여기서, 배치 주기라 함은 스위치(11)가 설치되는 간격을 의미한다. 예를 들어, 배치 주기가 3이라면, 3개의 배터리 집합 단위(100)마다 스위치(11)가 하나씩 설치되는 것을 의미한다. 그리고 상기 배치 주기는 안정성, 충전 용량 등 필요에 따라서 가변적으로 조절될 수 있다.The battery aggregation unit 100 may include at least one selected from the group consisting of a battery cell 101, a battery module 102, a battery pack 103, a battery system 104, and a battery plant 105, . The switch 11 is connected between the battery cell 101 and the cell 101, between the battery module 102 and the module 102, between the battery pack 103 and the pack 103, System 104 and between the battery plant 105 and the plant 105 with a predetermined placement period. Here, the placement cycle means an interval in which the switch 11 is installed. For example, if the placement period is 3, it means that one switch 11 is installed for each of the three battery aggregation units 100. The arrangement period can be variably adjusted according to needs such as stability, charge capacity, and the like.

상기 스위치 제어 모듈(12)은 단선 제어 모듈(13)로부터 스위치(11)의 온 또는 오프의 동작 제어 신호를 인가받아 각 스위치(11)에 개폐 신호를 인가하여 스위치(11)가 설치된 배선의 전기적 연결을 단선 또는 단선 해제(접속)시킨다. 상기 스위치 제어 모듈(12)은 아날로그 전단 회로(analog front end circuit)와 같은 통상적인 아날로그 회로를 사용하여 구현할 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니다.The switch control module 12 receives an on or off operation control signal of the switch 11 from the disconnection control module 13 and applies an open / close signal to each switch 11 to electrically Disconnect (disconnect) the connection. The switch control module 12 may be implemented using conventional analog circuitry, such as an analog front end circuit. However, the present invention is not limited thereto.

상기 단선 제어 모듈(14)은 단선 레벨을 결정하고, 결정된 단선 레벨에 따라서 스위치 제어 모듈(12)로 단선 명령을 전송하여 상황별 수준에 따른 가변적 단선을 제어한다. 여기서, 상기 단선 명령은 개폐 제어될 개별 스위치(11)를 식별하는 정보를 포함하는 것으로서 스위치 제어 모듈(12)로 당해 스위치(11)의 개폐 동작 신호(connect or disconnect)를 인가하는 정보이다.The disconnection control module 14 determines a disconnection level and transmits a disconnection command to the switch control module 12 according to the determined disconnection level to control variable disconnection according to the level of each situation. The disconnection command includes information for identifying an individual switch 11 to be opened and closed, and is information for applying an open or close operation signal (connect or disconnect) of the switch 11 to the switch control module 12.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 장치(1)는 복수개 센서로 구성된 센서 모듈(13)을 더 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈(13)은 온도, 습도, 누전, 침수, 지진 등을 포함하는 위험 상황을 감지하여 실시간으로 단선 제어 모듈(14)로 전송한다. 또한, 센서 모듈(13)은 배터리 시스템의 구조체 출입문에 설치되어 출입문 개폐 상태를 단선 제어 모듈(14)로 전송할 수 있다. 상기 센서 모듈(13)의 설치 개수 및 설치 위치에 특별한 제한은 없으며, 배터리 시스템의 내부 및 원거리 위치에 설치할 수 있음은 물론이다. 또한, 센서 모듈(13)과 단선 제어 모듈(14) 사이의 데이터 통신은 유선 또는 무선 통신이 가능하다.Preferably, the variable breakage device 1 according to an embodiment of the present invention may further include a sensor module 13 composed of a plurality of sensors. The sensor module 13 senses a dangerous situation including temperature, humidity, short circuit, immersion, earthquake, and the like, and transmits it to the disconnection control module 14 in real time. Also, the sensor module 13 may be installed at the door of the structure of the battery system to transmit the door opening / closing state to the disconnection control module 14. It is needless to say that the number and position of the sensor module 13 are not particularly limited, and the sensor module 13 can be installed in the battery system and at a remote location. The data communication between the sensor module 13 and the disconnection control module 14 can be wired or wireless communication.

나아가, 상기 단선 제어 모듈(14)은 관리자로부터 매뉴얼 입력을 받고 스위치(11)의 개폐를 제어할 수 있다. 관리자의 매뉴얼 제어를 위하여, 단선 제어 모듈(14)은 입출력 I/F(15)와 연결되고, 입출력 I/F(15)는 화면 출력 수단(16) 및 데이터 입력 수단(17)과 연결된다. 따라서, 관리자는 화면 출력 수단(16)(예 : 모니터)을 통하여 센서 모듈(13)의 센서값, 배터리 동작 현황 등의 배터리 운영 정보를 모니터링 하는 과정에서 필요에 따라서 데이터 입력 수단(17)(예 : 키보드)으로 단선 명령을 입력할 수 있다.Further, the disconnection control module 14 can receive the manual input from the manager and control the opening and closing of the switch 11. [ The disconnection control module 14 is connected to the input / output I / F 15 and the input / output I / F 15 is connected to the screen output means 16 and the data input means 17 for manual control of the administrator. Accordingly, the manager can monitor the battery operation information such as the sensor value of the sensor module 13 and the battery operation status through the screen output means 16 (e.g., a monitor) : Keyboard).

더욱 바람직하게, 상기 단선 제어 모듈(14)은 외부 단말로부터 단선 명령을 네트워크 수신하여 스위치(11)의 개폐를 제어할 수 있다. 외부 네트워크 제어를 위하여 단선 제어 모듈(14)은 유선 또는 무선 통신 모듈(18)과 연결되고, 통신 모듈(18)로부터 유, 무선 전송된 단선 명령을 수신한다.More preferably, the disconnection control module 14 is capable of controlling opening and closing of the switch 11 by receiving a disconnection command from an external terminal. The wire break control module 14 is connected to the wire or wireless communication module 18 for receiving the wire break command transmitted from the communication module 18 for the external network control.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단선 제어 모듈(14)의 동작을 예시한다.6 illustrates operation of the wire control module 14 in accordance with an embodiment of the present invention.

상기 단선 제어 모듈(14)은 가변적 단선 장치(1)의 운용 전략, 내/외부적 위험 정도, 시스템 유지 보수 등의 이벤트 발생 상황에 따라서 연결 배선의 단선 및 접속을 제어한다.The disconnection control module 14 controls disconnection and connection of the connection interconnection according to the operation strategy of the variable disconnection device 1, the degree of internal / external danger, system maintenance, and the like.

바람직하게, 단선 제어 모듈(14)은 센서 모듈(13)이 감지한 이벤트 발생 상황에 따라서 단선 레벨을 결정하여 단선 명령 또는 접속 명령을 스위치 제어 모듈(13)로 지령한다.Preferably, the disconnection control module 14 determines a disconnection level according to an event occurrence situation sensed by the sensor module 13 and instructs the switch control module 13 to perform a disconnection command or a connection command.

나아가, 단선 제어 모듈(14)은 관리자로부터 매뉴얼 입력을 받고 대응하는 접속 명령 및 단선 명령을 스위치 제어 모듈(13)로 전송할 수 있고(로컬 지령), 원거리 중앙 통제소로부터 유, 무선 네트워크 연결에 의하여 접속 명령 및 단선 명령을 수신하여 스위치 제어 모듈(13)로 전송할 수 있다(원격 지령). 참고로, 상기 유, 무선 네트워크는 대표적으로 이동통신망, 인터넷과 같은 유, 무선 공중망이나 전용망 등과 같이 다양한 프로토콜을 이용하여 데이터 통신이 가능한 모든 통신망을 포괄한다.Further, the disconnection control module 14 receives a manual input from the manager and can transmit a corresponding connection command and disconnection command to the switch control module 13 (local command), and receives the connection command and the disconnection command from the remote central control center Command and a disconnection command to the switch control module 13 (remote command). For reference, the wired and wireless networks typically include all communication networks capable of data communication using various protocols such as a mobile communication network, a wired and wireless public network such as the Internet, and a private network.

여기서, 상기 단선 명령은 단선 레벨에 따라서 단선해야 하는 스위치(11)의 식별 정보를 포함하는데, 위험 상황일수록 배터리 집합 단위(110)의 단선 간격을 짧게 한다. 전술한 도 1에서는 "상황 A"의 단선 간격이 "상황 B" 보다 더 짧음으로써 "상황 A"가 저용량, 저전력의 안정화 상태임을 설명한 바 있다.Here, the disconnection command includes the identification information of the switch 11 to be disconnected according to the disconnection level, and shortens the disconnection interval of the battery aggregation unit 110 in a dangerous situation. In Fig. 1, the disconnection interval of "situation A" is shorter than that of "situation B", so that "situation A" is a stabilized state of low capacity and low power.

이외에도, 단선 제어 모듈(14)은 다음과 같은 다양한 상황별 단선 명령을 지령할 수 있다. 침수 상황이 감지되는 경우, 감전 사고를 예방하기 위하여 최소 단위인 배터리 셀(101) 단위로 단선 명령을 내린다. 위험 상황이 감지되었으나 배터리의 계속 사용에 문제가 없는 경우, 병렬 연결의 일부를 끊고 나머지 연결된 배터리로만 사용하다가 순차적으로 단선된 배터리로 교체하여 연결 회복시키는 접속 명령을 내린다. 배터리 시스템에서 예비용 배터리로 활용하기 위하여 병렬 연결을 임의로 단선하는 단선 명령을 내릴 수 있다(도 2 참조). 또한, 배터리 집합 단위(100)의 유지 보수를 위하여 배터리 시스템 내부로 작업자가 정비 모드로 진입하는 경우, 안전 확보에 요구되는 전압 수준(예 : 30볼트 이하)으로 단선하거나 또는 배터리 시스템 구조물의 출입문과 연동하여 센서 모듈로부터 출입문 열림의 감지 데이터를 수신하면 자동으로 안전 수준 허용치 이하로 전환하는 단선 명령을 내릴 수 있다.In addition, the disconnection control module 14 can instruct the following various disconnection commands. If a flood condition is detected, a disconnection command is issued in units of battery cells 101 as a minimum unit in order to prevent an electric shock. If a dangerous situation is detected but there is no problem with the continued use of the battery, a part of the parallel connection is disconnected and only the remaining connected battery is used. It is possible to issue a disconnection command to arbitrarily disconnect the parallel connection for use as a spare battery in the battery system (see FIG. 2). Also, when the operator enters the maintenance mode into the battery system for maintenance of the battery set unit 100, it is necessary to disconnect the battery assembly unit 100 at a voltage level required for ensuring safety (for example, 30 volts or less) When the sensing data of the opening of the door is received from the sensor module in cooperation with the sensor module, it is possible to automatically issue a disconnection command to switch to below the safety level tolerance.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(13)의 실시 개념을 도시한다.Figure 7 illustrates an embodiment of the sensor module 13 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 센서 모듈(13)은 배터리 집합체(110)에 직접 설치될 수 있다. 여기서, 배터리 집합체(110)는 본 발명의 가변 단선 장치의 설치로 제어되는 배터리 시스템을 포함하는 개념이다. 나아가, 상기 배터리 집합체(110)는 복수개 배터리 집합 단위(100)가 위치하는 구조체를 포함하는 개념으로 확장될 수 있다.Referring to the drawings, the sensor module 13 may be installed directly on the battery assembly 110. Here, the battery assembly 110 is a concept including a battery system controlled by the installation of the variable single-wire device of the present invention. Furthermore, the battery assembly 110 may be expanded to include a structure in which a plurality of battery assembly units 100 are located.

상기 센서 모듈(13)의 설치 위치는 위험 상황을 감지하는데 적합한 지점이라면 어디라도 가능하다. 예를 들어, 센서 모듈(13)은 배터리는 물론이며 구조체의 내면, 외면 및 출입문에 설치되어 온도, 습도, 누전, 침수, 지진 등을 포함하는 위험 상황을 감지하여 감지 데이터를 단선 제어 모듈(14)로 전송한다. 또한, 작업자가 출입하는 출입문에 개폐 감지용 출입문 센서를 설치하는 것도 가능하다. 출입문이 개방되었을 경우, 단선 제어 모듈(14)이 출입문 센서로부터 개방 상태의 감지 데이터를 수신한 후, 전압을 안정 레벨 이하(예 : 30볼트 이하)로 내리는 단선 조치를 취할 수 있다.The installation position of the sensor module 13 may be any position that is suitable for sensing a dangerous situation. For example, the sensor module 13 is installed on the inner surface, the outer surface, and the door of the structure as well as the battery to detect dangerous conditions including temperature, humidity, short circuit, immersion, earthquake, ). It is also possible to provide an opening / closing door sensor for opening / closing the door to / from an operator. When the door is opened, the disconnection control module 14 can receive a disconnection action to lower the voltage to a stable level (for example, 30 volts or less) after receiving the open sensing data from the door sensor.

상기 배터리 집합체(110)는 복수의 배터리 시스템이 집합되어 있는 배터리 플랜트이다. 상기 배터리 플랜트는 외부 환경으로부터 배터리 시스템을 보호할 수 있는 공간에 구축된다. 상기 배터리 집합체, 배터리 플랜트의 온도와 습도를 적정 수준으로 유지하기 위한 공조 장치, 화재를 진압하기 위한 소화 장치 등이 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 배터리 플랜트에는, 배터리 플랜트를 구성하는 각각의 배터리 시스템의 충방전 제어, 화면 모니터링, 각종 보호 동작, 외부와의 통신, 본 발명에 따른 가변적 단선 동작을 수행하는 단선 제어 모듈(14)이 설치되는 것이 바람직하다. The battery assembly 110 is a battery plant in which a plurality of battery systems are assembled. The battery plant is constructed in a space capable of protecting the battery system from the external environment. An air conditioner for maintaining the temperature and humidity of the battery assembly and the battery plant at an appropriate level, and an extinguishing device for extinguishing a fire. Also, the battery plant is provided with a disconnection control module 14 for performing charging / discharging control, screen monitoring, various protection operations, communication with the outside, and variable disconnection operation according to the present invention of each battery system constituting the battery plant .

이상의 대형 배터리 시스템의 가변적 단선 장치를 구성하는 개별 구성 요소들의 상세한 기능과 동작은 후술하는 방법 구성을 통하여 설명한다.
Detailed functions and operations of the individual components constituting the variable breakage device of the above-described large battery system will be described with reference to the method configuration described later.

<2. 방법 구성><2. Method composition>

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 가변적 단선 제어 방법은 전술한 가변적 단선 장치의 구축을 통하여 바람직하게 실현될 수 있다. The method for controlling the variable disconnection of the battery system according to an embodiment of the present invention can be preferably realized by constructing the variable disconnection device described above.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적 단선 제어 방법의 개략적 순서를 도시한다.FIG. 8 shows a schematic sequence of a variable disconnection control method according to an embodiment of the present invention.

배터리 시스템에서는 개별 배터리 집합 단위(100)를 대상으로 전력 저장 및 공급을 제어 및 감시한다. 여기서, 제어 및 감시는 자동화 운용 전략에 따라서 운용됨은 물론이며, 관리자의 매뉴얼 입력 및 유, 무선 네트워크를 통하여 중앙 통제소로부터 전송받은 지령에 따라서 운용될 수 있다. 배터리 집합 단위(100)의 예시는 도 3 및 도 4를 참조하여 기 설명한 바 있다.The battery system controls and monitors the power storage and supply to the individual battery aggregation units 100. Here, the control and monitoring are operated according to the automated operation strategy, and can be operated according to a manual input from an administrator and a command transmitted from a central control center through a wired or wireless network. An example of the battery set unit 100 has been described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

배터리 시스템의 전력 수급 운용 과정에서, 본 발명에 따른 가변적 단선 장치의 센서 모듈(13)은 온도, 습도, 누전, 침수 및 지진 중 어느 하나를 포함하는 위험 상황 및 출입문 개폐 상태 등의 감지 데이터를 단선 제어 모듈(14)로 전송한다(S11). 센서 모듈(13)은 복수개 센서로 구성될 수 있고, 개별 센서는 서로 다른 위치에 설치될 수 있으며 단선 제어 모듈(14)과 유, 무선 통신에 의하여 감지 데이터를 전송한다.In the power supply and supply operation of the battery system, the sensor module 13 of the variable breakage device according to the present invention disconnects sensing data such as a dangerous situation including one of temperature, humidity, short circuit, immersion and earthquake, To the control module 14 (S11). The sensor module 13 may be composed of a plurality of sensors, and the individual sensors may be installed at different positions and transmit sensed data by wire or wireless communication with the wireline control module 14.

단선 제어 모듈(14)은 실시간 또는 정해진 주기마다 센서 모듈(13)로부터 감지 데이터를 수신하여 위험 상황을 판단한 후 단선 레벨을 결정한다(S12). 여기서, 단선 레벨은 제어 대상의 스위치(11), 단선 또는 접속 여부, 단선 간격 등의 정보를 포함하는 단선 명령 및 접속 명령을 결정하는 정보이다. 그리고 위험 상황일수록 최소 단위인 배터리 셀(101) 단위의 스위치(11) 단선 제어가 발생하고, 그 단선 간격도 짧아진다.The disconnection control module 14 receives sensed data from the sensor module 13 every predetermined period or period, determines a dangerous situation, and determines a disconnection level (S12). Here, the disconnection level is information for determining a disconnection command and a connection command including information on the switch 11 to be controlled, disconnection or connection, disconnection interval, and the like. In a dangerous situation, the disconnection control of the switch 11 in the unit of the battery cell 101 as a minimum unit occurs, and the disconnection interval becomes short.

단선 레벨이 단선 명령에 해당하는 경우, 단선 제어 모듈(14)은 스위치 제어 모듈(13)로 단선 명령을 전송하고, 스위치 제어 모듈(13)이 단선 제어 모듈(14)로부터 단선 명령을 수신한다(S13). 그리고 스위치 제어 모듈(13)은 제어 대상의 스위치(11)로 단선 신호(스위치 오프)를 인가하고, 당해 스위치(11)는 배선 연결을 단선한다(S14).When the disconnection level corresponds to the disconnection command, the disconnection control module 14 transmits the disconnection command to the switch control module 13, and the switch control module 13 receives the disconnection command from the disconnection control module 14 S13). Then, the switch control module 13 applies a disconnection signal (switch-off) to the switch 11 to be controlled, and the switch 11 disconnects the wiring connection (S14).

만약, 단선 레벨이 접속 명령에 해당하는 경우, 단선 제어 모듈(14)은 스위치 제어 모듈(13)로 접속 명령을 전송하고, 스위치 제어 모듈(13)이 단선 제어 모듈(14)로부터 접속 명령을 수신한다(S15). 그리고 스위치 제어 모듈(13)은 제어 대상의 스위치(11)로 접속 신호(스위치 온)를 인가하고, 당해 스위치(11)는 배선 연결을 연결한다(S16). 접속 이후, 배터리 시스템은 단선 이전의 상태로 복원된다.If the disconnection level corresponds to the connection command, the disconnection control module 14 transmits a connection command to the switch control module 13, and the switch control module 13 receives the connection command from the disconnection control module 14 (S15). Then, the switch control module 13 applies a connection signal (switch-on) to the switch 11 to be controlled, and the switch 11 connects the wiring connection (S16). After connection, the battery system is restored to its pre-disconnection state.

여기서, 상기 단선 명령 및 접속 명령은 도 3에 도시한 배터리 집합 단위(100)의 각각의 배터리 단위별로 전송이 가능하다. 예를 들면, 배터리 시스템(104) 단위로 명령하는 것보다 배터리 셀(101) 단위로 명령하는 것이 보다 상세하게 전력의 용량과 전압을 제어할 수 있다. 그리고 단선 간격을 짧게 할수록 저용량, 저전압 단위의 안정 상태를 만들 수 있다.Here, the disconnection command and connection command can be transmitted for each battery unit of the battery set unit 100 shown in FIG. For example, it is possible to control the capacity and the voltage of the power in more detail by instructing in units of the battery cells 101 rather than in units of the battery system 104. And, as the disconnection interval is shortened, stable state of low capacity and low voltage unit can be made.

한편, 단선 제어 모듈(14)은 센서 모듈(13)이 감지한 외부 상황 데이터의 단선 레벨에 따라서 자동 제어가 가능하고, 관리자로부터 매뉴얼 입력을 받아 스위치 제어 모듈(13)의 단선 및 접속의 제어가 가능하다. 나아가, 중앙 통제소로부터 네트워크를 통하여 명령을 수신한 후 단선 또는 접속의 제어가 가능하다.On the other hand, the disconnection control module 14 can automatically control according to the disconnection level of the external situation data sensed by the sensor module 13, and receives the manual input from the administrator to control disconnection and connection of the switch control module 13 It is possible. Further, it is possible to control the disconnection or connection after receiving the command from the central control station through the network.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 대형 배터리 시스템의 가변적 단선 장치 및 가변적 단선 제어 방법의 실시예가 구성된다. 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, an embodiment of the variable breakage device and the variable breakage control method of the large battery system according to the present invention is constituted. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the scope.

1 : 가변적 단선 장치 11 : 스위치
12 : 스위치 제어 모듈 14 : 단선 제어 모듈
100 : 배터리 집합 단위 101 : 배터리 셀1: Variable disconnection device 11: Switch
12: Switch control module 14: Disconnection control module
100: Battery set unit 101: Battery cell

Claims (19)

배터리 집합 단위의 물리적 연결을 가변적으로 단선 제어하는 가변적 단선 장치에 있어서,
배터리 집합 단위의 외부에 설치되어 외부의 위험 상황을 감지하면, 감지된 위험 상황의 데이터를 유선 또는 무선 연결에 의해 실시간으로 전송하는 센서 모듈;
배터리 집합 단위의 연결 배선에 설치되어 배선을 전기적으로 연결 또는 단선시키는 스위치;
상기 스위치에 접속 또는 단선 신호를 인가하는 스위치 제어 모듈; 및
상기 센서 모듈로부터 전송받은 상기 데이터에 대해 위험 수준을 판단하고, 판단된 위험 수준에 따라 접속 및 단선의 상태가 제어되는 상기 스위치의 위치 및 수를 결정하고, 결정된 상기 스위치의 상태가 변경되도록 상기 스위치 제어 모듈을 통제하여 상기 배터리 집합 단위가 상기 위험 수준에 미리 대비하여 저용량 및 저전압 상태로 안정화되도록 제어하는 단선 제어 모듈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.1. A variable breakage apparatus for variably cutting-off a physical connection of a battery set unit,
A sensor module installed outside the battery aggregation unit to transmit data of the detected dangerous situation by wire or wireless connection in real time when an external dangerous situation is detected;
A switch installed in the connection wiring of the battery set unit to electrically connect or disconnect the wiring;
A switch control module for applying a connection or disconnection signal to the switch; And
Determines a risk level of the data transmitted from the sensor module, determines the position and the number of the switch whose connection and disconnection state is controlled according to the determined risk level, And a control unit for controlling the control module so that the battery set unit is stabilized to a low capacity and a low voltage state in advance in preparation for the danger level,
Wherein the variable-sectioning device comprises: 제 1항에 있어서,
상기 배터리 집합 단위는,
외부 전력을 공급받아 저장하고 저장된 전력을 외부로 공급하는 배터리 셀;
복수개 배터리 단위 셀의 집합체에 해당하는 배터리 모듈;
복수개 배터리 단위 모듈의 집합체에 해당하는 배터리 팩;
복수개 배터리 팩의 집합체에 해당하는 배터리 시스템; 및
복수개 배터리 시스템의 집합체에 해당하는 배터리 플랜트
중 어느 하나 또는 이들의 조합에 해당하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.The method according to claim 1,
Wherein the battery set unit comprises:
A battery cell for receiving and storing external power and supplying stored power to the outside;
A battery module corresponding to an assembly of a plurality of battery unit cells;
A battery pack corresponding to a plurality of battery unit modules;
A battery system corresponding to an aggregate of a plurality of battery packs; And
A battery plant corresponding to an aggregate of a plurality of battery systems
Or a combination thereof. &Lt; Desc / Clms Page number 24 &gt; 삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 센서 모듈은,
온도, 습도, 누전, 침수 및 지진 중 어느 하나를 포함하는 상기 위험 상황을 감지하고 유선 또는 무선 연결에 의하여 감지한 위험 상황의 데이터를 단선 제어 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The sensor module includes:
Detecting a dangerous situation including one of temperature, humidity, short circuit, immersion and earthquake, and transmitting data of a dangerous situation sensed by a wired or wireless connection to a disconnection control module. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
단선 제어 모듈은 스위치 제어 모듈로 가변적 단선 또는 접속의 제어 신호를 출력하고,
상기 제어 신호는 개폐 제어할 적어도 하나 이상의 스위치의 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The disconnection control module outputs a control signal of variable disconnection or connection to the switch control module,
Wherein the control signal includes identification information of at least one or more switches to be controlled for opening and closing. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
상기 위험 수준이 위험 상황일수록 배터리 집합 단위의 단선 간격을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the disconnection control module comprises:
Wherein the disconnection interval of the battery set unit is shortened as the danger level is in a dangerous condition. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
관리자의 매뉴얼 명령 또는 외부 네트워크 명령을 받고 대응하는 접속 명령 또는 단선 명령을 스위치 제어 모듈로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the disconnection control module comprises:
Wherein said switch control module is capable of receiving a manual command or an external network command from an administrator and transmitting a corresponding connection command or disconnection command to the switch control module. 제 7항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
화면 출력 수단 및 데이터 입력 수단과 연결된 입출력 인터페이스와 연결되어, 상기 데이터 입력 수단에서 입력된 관련자의 매뉴얼 입력을 상기 입출력 인터페이스를 통하여 입력받고 대응하는 접속 명령 및 단선 명령을 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능; 및
통신 수단과 연결되어, 중앙 통제소로부터 상기 통신 수단을 통하여 유선 또는 무선 방식으로 접속 명령 및 단선 명령을 수신하여 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능
중에서 어느 하나 이상의 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the disconnection control module comprises:
A function for receiving a manual input of a related person input from the data input means through the input / output interface and transmitting a corresponding connection command and a disconnection command to the switch control module, the input / output interface being connected to the screen output means and the data input means, ; And
And a function of receiving a connection command and a disconnection command from a central control center via the communication means in a wired or wireless manner and transmitting the connection command and the disconnection command to the switch control module,
And the variable-sectioning device is provided with any one or more of the following functions. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
침수 상황이 감지되는 경우, 감전 사고를 예방하기 위하여 배터리 셀 단위로 단선하는 단선 명령;
위험 상황이 감지되었으나 전력 공급에 문제가 없는 경우, 순차적으로 단선된 배터리 구성 모듈로 교체 접속하기 위하여, 병렬 연결의 일부를 단선하는 단선 명령;
배터리 구성 모듈의 유지 보수를 위하여 배터리 시스템에 작업자가 정비 모드로 진입하는 경우, 관리자의 매뉴얼 명령으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령;
배터리 시스템 구조물의 출입문과 연동하여 센서 모듈로부터 출입문 열림의 감지 데이터를 수신하면 자동으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령; 또는
배터리 시스템에서 예비용 배터리로 활용하기 위하여 병렬 연결을 임의로 단선하는 단선 명령
을 내릴 수 있는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the disconnection control module comprises:
A disconnection command for disconnection for each battery cell in order to prevent an electric shock when the immersion status is detected;
A disconnection command for disconnection of a part of the parallel connection in order to replace and connect to the disconnected battery configuration module when a dangerous situation is detected but there is no problem in power supply;
Disconnection command for disconnection of the battery module by the manual command of the administrator when the operator enters the maintenance mode in the battery system for the maintenance of the battery configuration module in a voltage unit below the worker safety allowance;
A disconnection command for automatically disconnecting a unit of voltage less than the safety allowance of a worker when the sensing data of the opening of the door is received from the sensor module in association with the door of the battery system structure; or
A disconnection command that arbitrarily disconnects a parallel connection for use as a spare battery in a battery system
Wherein the variable breakage device is capable of lowering the number of breakages. 가변적 단선 장치와 배터리 집합 단위를 포함하여
상기 가변적 단선 장치가 상기 배터리 집합 단위의 외부에 설치된 센서로부터 외부의 위험 상황을 감지한 위험 상황의 데이터를 실시간 전송받고, 상기 데이터를 이용하여 위험 수준을 판단하고, 판단된 위험 수준에 미리 대비하여 상기 배터리 집합 단위가 저용량 및 저전압 상태로 안정화되도록 상기 배터리 집합 단위 및 상기 배터리 집합 단위의 임의 조합에 대하여 가변적 단선을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 집합체.Including variable disconnection device and battery aggregation unit
The variable disconnecting device receives data of a dangerous situation in which an external dangerous situation is sensed from a sensor installed outside the battery aggregation unit in real time and uses the data to determine a dangerous level, Wherein the control unit controls variable disconnection of any combination of the battery set unit and the battery set unit so that the battery set unit is stabilized in a low capacity and a low voltage state. 배터리 집합 단위의 연결 및 단선을 변경하여 제어하는 가변적 단선 장치가 하기의 단계들을 실행하는 가변적 단선 제어 방법에 있어서,
(S11)상기 가변적 단선 장치의 센서 모듈이 상기 배터리 집합 단위의 외부에서 발생된 위험 상황을 감지하고, 감지된 위험 상황의 데이터를 단선 제어 모듈로 실시간으로 전송하는 단계;
(S12)단선 제어 모듈이 상기 데이터를 수신하여 위험 수준을 판단한 후, 판단된 위험 수준에 미리 대비하여 상기 배터리 집합 단위가 저용량 및 저전압 상태로 안정화되도록 접속 및 단선의 상태가 제어되는 스위치의 위치 및 수를 결정하는 단계;
(S13)결정된 스위치가 기 접속된 상태로서 단선을 적용하는 경우, 단선 제어 모듈이 스위치 제어 모듈로 단선 명령을 전송하는 단계;
(S14)스위치 제어 모듈이 단선 명령을 수신하여 대응하는 스위치를 단선으로 전환하는 단계;
(S15)상기 단계(S12) 이후에, 결정된 스위치가 기 단선된 상태로서 접속을 적용하는 경우, 단선 제어 모듈이 스위치 제어 모듈로 접속 명령을 전송하는 단계; 및
(S16)스위치 제어 모듈이 접속 명령을 수신하여 대응하는 스위치를 접속으로 전환하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.A variable breakage line control method for changing and controlling connection and disconnection of a battery aggregation unit, comprising the steps of:
(S11) detecting a dangerous situation generated by the sensor module of the variable breakage device outside the battery aggregation unit, and transmitting data of the detected dangerous situation to the disconnection control module in real time;
(S12) After the disconnection control module receives the data and determines a danger level, the disconnection control module monitors the position and the position of the switch whose state of connection and disconnection are controlled so that the battery aggregation unit is stabilized in a low capacity and low voltage state, Determining a number;
(S13), when the determined switch is in the connected state and the single wire is applied, the single wire control module transmits a wire wire command to the switch control module;
(S14) the switch control module receiving the disconnection command and switching the corresponding switch to disconnection;
(S15) after the step (S12), when the determined switch is in the disconnected state and applies the connection, the disconnection control module transmits an access command to the switch control module; And
(S16) The switch control module receives the connection command and switches the corresponding switch to the connection
And a control unit for controlling the control unit. 제 11항에 있어서,
상기 배터리 집합 단위는,
외부 전력을 공급받아 저장하고 저장된 전력을 외부로 공급하는 배터리 셀;
복수개 배터리 단위 셀의 집합체에 해당하는 배터리 모듈;
복수개 배터리 단위 모듈의 집합체에 해당하는 배터리 팩;
복수개 배터리 팩의 집합체에 해당하는 배터리 시스템; 및
복수개 배터리 시스템의 집합체에 해당하는 배터리 플랜트
중 어느 하나 또는 이들의 조합에 해당하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the battery set unit comprises:
A battery cell for receiving and storing external power and supplying stored power to the outside;
A battery module corresponding to an assembly of a plurality of battery unit cells;
A battery pack corresponding to a plurality of battery unit modules;
A battery system corresponding to an aggregate of a plurality of battery packs; And
A battery plant corresponding to an aggregate of a plurality of battery systems
, And a variable disconnection control method according to any one of the preceding claims. 제 11항 또는 12항에 있어서,
센서 모듈은,
온도, 습도, 누전, 침수 및 지진 중 어느 하나를 포함하는 위험 상황을 감지하고, 유선 또는 무선 연결에 의하여 감지한 위험 상황의 데이터를 단선 제어 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.The method according to claim 11 or 12,
In the sensor module,
Detecting a dangerous situation including one of temperature, humidity, short circuit, immersion, and earthquake, and transmitting data of a dangerous situation sensed by a wired or wireless connection to a disconnection control module. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
단선 제어 모듈은 스위치 제어 모듈로 가변적 단선 또는 접속의 제어 신호를 출력하고,
상기 제어 신호는 개폐 제어할 적어도 하나 이상의 스위치의 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
The disconnection control module outputs a control signal of variable disconnection or connection to the switch control module,
Wherein the control signal includes identification information of at least one or more switches to be controlled for opening and closing. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
상기 위험 수준이 단선 레벨일수록 배터리 집합 단위의 단선 간격을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the disconnection control module comprises:
Wherein the disconnection interval in the battery set unit is shortened as the danger level is at the disconnection level. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
관리자의 매뉴얼 명령 또는 외부 네트워크 명령을 받고 대응하는 접속 명령 또는 단선 명령을 스위치 제어 모듈로 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the disconnection control module comprises:
Wherein the switch control module is capable of receiving a manual command or an external network command from an administrator and transmitting a corresponding connection command or disconnection command to the switch control module. 제 16항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
화면 출력 수단 및 데이터 입력 수단과 연결된 입출력 인터페이스와 연결되어, 상기 데이터 입력 수단에서 입력된 관련자의 매뉴얼 입력을 상기 입출력 인터페이스를 통하여 입력받고 대응하는 접속 명령 및 단선 명령을 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능; 및
통신 수단과 연결되어, 중앙 통제소로부터 상기 통신 수단을 통하여 유선 또는 무선 방식으로 접속 명령 및 단선 명령을 수신하여 상기 스위치 제어 모듈로 전송하는 기능
중에서 어느 하나 이상의 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the disconnection control module comprises:
A function for receiving a manual input of a related person input from the data input means through the input / output interface and transmitting a corresponding connection command and a disconnection command to the switch control module, the input / output interface being connected to the screen output means and the data input means, ; And
And a function of receiving a connection command and a disconnection command from a central control center via the communication means in a wired or wireless manner and transmitting the connection command and the disconnection command to the switch control module,
Wherein the control unit has a function of any one or more of the following. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
상기 단선 제어 모듈은,
침수 상황이 감지되는 경우, 감전 사고를 예방하기 위하여 배터리 셀 단위로 단선하는 단선 명령;
위험 상황이 감지되었으나 전력 공급에 문제가 없는 경우, 순차적으로 단선된 배터리 구성 모듈로 교체 접속하기 위하여, 병렬 연결의 일부를 단선하는 단선 명령;
배터리 구성 모듈의 유지 보수를 위하여 배터리 시스템에 작업자가 정비 모드로 진입하는 경우, 관리자의 매뉴얼 명령으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령;
배터리 시스템 구조물의 출입문과 연동하여 센서 모듈로부터 출입문 열림의 감지 데이터를 수신하면 자동으로 작업자 안전 허용치 이하의 전압 단위로 단선하는 단선 명령; 또는
배터리 시스템에서 예비용 배터리로 활용하기 위하여 병렬 연결을 임의로 단선하는 단선 명령
을 내릴 수 있는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the disconnection control module comprises:
A disconnection command for disconnection for each battery cell in order to prevent an electric shock when the immersion status is detected;
A disconnection command for disconnection of a part of the parallel connection in order to replace and connect to the disconnection of the battery configuration module sequentially when a dangerous situation is detected but there is no problem in power supply;
Disconnection command for disconnection of the battery module by the manual command of the administrator when the operator enters the maintenance mode in the battery system for the maintenance of the battery configuration module in a voltage unit below the worker safety allowance;
A disconnection command for automatically disconnecting a unit of voltage less than the safety allowance of a worker when the sensing data of the opening of the door is received from the sensor module in association with the door of the battery system structure; or
A disconnection command that arbitrarily disconnects a parallel connection for use as a spare battery in a battery system
The control means being operable to control the variable-line-disconnection control means. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
가변적 단선 장치가 배터리 집합 단위 및 배터리 집합 단위의 임의 조합에 대하여 가변적 단선을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변적 단선 제어 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the variable breakage device controls variable breakage for any combination of the battery aggregation unit and the battery aggregation unit.
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