KR101463883B1

KR101463883B1 - Method and Apparatus for on-line monitoring the life of battery bank

Info

Publication number: KR101463883B1
Application number: KR20130068644A
Authority: KR
Inventors: 배정환; 백보현; 김성용; 이준영
Original assignee: 주식회사 큐아이티
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-11-20

Abstract

Provided is a lifespan monitoring method of a battery bank capable of exchanging the battery bank effectively. The lifespan monitoring method of the battery bank comprises: a step of determining a lifespan threshold value regarding a lifespan specific value of a separate battery bank unit for forming the battery bank; a step (a) of selecting and charging one battery bank unit among N number of battery bank units and discharging the battery bank unit through a DC/DC converter and determining an initial lifespan specific value of the selected bank unit; a step of repeating the step (a) in order until the initial lifespan specific value of the N number of battery bank units is determined; a step of distinguishing a battery bank unit, in which the lifespan specific value among the N number of battery bank units is arrived, to the lifespan threshold value; and a step of displaying the battery bank unit.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for monitoring the on-

본 발명은 배터리 뱅크 유닛의 수명을 온라인으로 모니터링하여 배터리 뱅크를 효율적으로 사용하기 위한 방법과 장치에 관한 발명이다.The present invention relates to a method and an apparatus for efficiently using a battery bank by monitoring the life of the battery bank unit on-line.

배터리 뱅크 유닛은 배터리 뱅크라는 규모가 큰 배터리 단위 집합체의 일부를 말한다. 하나의 배터리가 배터리 뱅크 유닛을 이룰 수도 있고, 직병렬로 연결된 배터리 다수가 하나의 배터리 뱅크 유닛을 이룰 수 있는데, 이러한 배터리 뱅크 유닛 다수가 모여 큰 규모의 배터리 뱅크를 이루게 된다. A battery bank unit refers to a part of a large-sized battery unit assembly called a battery bank. One battery may constitute a battery bank unit, and a plurality of batteries connected in series and in parallel may constitute one battery bank unit, and many of these battery bank units may form a large-scale battery bank.

이러한 배터리 뱅크 유닛의 집합체인 대규모의 배터리 뱅크는 IDC(인터넷 데이터 센터)나 UPS(무정전 전원장치) 등 산업전기 분야 여러 곳에서 쓰이게 된다. A large battery bank, a collection of these battery bank units, is used in many industrial electrical applications, such as IDC (Internet Data Center) and UPS (Uninterruptible Power Supply).

배터리 제작 업체의 경우 동일 제작 롯(lot)-예를 들어 일정한 기간과 장소 - 에서 생산된 배터리를 유닛으로서 배터리 뱅크를 이루어 사용하도록 권장하지, 서로 다른 롯에서 생산된 배터리를 함께 배터리 뱅크의 일부로 구성시켜 사용하는 것을 금하고 있다. 즉, 같은 조건에서 배터리를 제작한다 하더라도 몇 달 시간 차이가 생기면 일찍 생산된 것은 후에 생산된 것에 비해 이미 수명이 짧을 수 밖에 없으므로 배터리 뱅크 전체의 수명이 일찍 생산된 배터리에 의해 결정될 수 밖에 없게 된다. In the case of battery manufacturers, it is recommended to use the same production lot (for example, a certain period and place) - a battery bank is used as a unit, and the batteries produced in different lots are configured together as a part of the battery bank Is prohibited. In other words, even if the battery is manufactured under the same conditions, if the time difference is several months, the battery produced earlier is inevitably shorter in life than that produced later, so the battery life of the entire battery bank is determined by the battery produced earlier.

이와 같이 배터리 뱅크의 개별 유닛의 수명이 제대로 모니터링되지 않으면 결국 가장 취약한 배터리 뱅크 유닛의 수명 연한에 따라 배터리 뱅크 대부분의 충전지가 충분히 사용할 수 있음에도 불구하고 전체 배터리 뱅크를 폐기 및 교체하는 것이 산업계의 현실이다. As such, if the life of individual units of the battery bank is not properly monitored, it is the reality of the industry to dispose and replace the entire battery bank, although the rechargeable battery of most of the battery banks can be fully used depending on the life of the weakest battery bank unit .

따라서, 배터리 뱅크 유닛이 개별적으로 착탈 가능하고 이들 배터리 뱅크 유닛의 수명이 제대로 모니터링될 수 있다면 배터리 뱅크를 효율적으로 사용하며 배터리 뱅크로 인한 비용도 감소시킬 수 있을 것이다.Thus, if the battery bank units are individually detachable and the life spans of these battery bank units can be properly monitored, the battery bank can be used efficiently and the cost due to the battery bank can be reduced.

일반적으로는 배터리 뱅크의 수명진단을 위해서 운영 중에 수명진단을 하지 않고 개별적으로 배터리 뱅크 유닛을 시스템에서 분리하여 독립적으로 사용가능 여부를 판단하는 정도로 수명진단을 수행하고 있다. Generally, in order to diagnose the life of the battery bank, the lifetime is diagnosed to such an extent that the battery bank unit is separated from the system and judged whether or not the battery bank unit can be used independently.

이는 사용자로 하여금 매번 시스템에서 배터리 뱅크 유닛을 분리해야 하는 번거러움을 초래할 뿐만 아니라 시스템 동작도 정지시켜야 하는 불편함이 존재한다. 따라서, 시스템 운전을 정지하지 않고 배터리 뱅크 유닛을 시스템으로부터 분리하지 않으면서 온라인 상으로 개별 배터리 뱅크 유닛의 수명 정보를 모니터링하는 방법이 필요하다. This inconveniences the user from having to separate the battery bank unit from the system every time, as well as stopping the system operation. Therefore, there is a need for a method for monitoring the life information of individual battery bank units on-line without disconnecting the battery bank unit from the system without stopping the system operation.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대용량의 전원을 공급하는 배터리 뱅크의 수명을 효율적으로 모니터링하기 위해 배터리 뱅크 유닛 수명을 개별적으로 모니터링하는 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for individually monitoring the life of a battery bank unit in order to efficiently monitor the service life of a battery bank supplying a large amount of power.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대용량의 전원을 공급하는 배터리 뱅크의 수명을 효율적으로 관리하기 위하여 배터리 뱅크 유닛 수명을 모니터링 하여 배터리 뱅크 유지에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 배터리 뱅크 수명 모니터링 장치를 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide a battery bank life monitoring device capable of monitoring the life of a battery bank unit to efficiently manage the life of the battery bank that supplies a large amount of power, .

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 모니터링 방법은 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 임계치를 결정하는 단계; a) N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하여 충전 후 DC/DC 컨버터를 통해 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하는 단계; b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 뱅크 유닛의 초기 수명 특성이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행하는 단계; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복하고, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 수명 특성값이 상기 수명 임계치에 도달한 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring the life of a battery bank, the method comprising: determining a lifetime threshold for a life characteristic value of a battery bank unit; a) determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit by selecting one of the N battery bank units and discharging the battery bank unit through the DC / DC converter after charging; b) at least some of the N-1 remaining battery bank units except for the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while the initial lifetime characteristics of the selected bank unit are determined; Sequentially repeats the steps a) and b) until an initial lifetime characteristic value of each of the N battery bank units is determined, and repeats the steps a) and b) until the life characteristic value of the N battery bank units reaches the life threshold value Identifying; And displaying the identified battery bank unit.

바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간 혹은 완전 방전까지 소요되는 시간으로 결정된다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as a time required to reach a predetermined voltage or a time required for a complete discharge in discharging while maintaining each of the N battery bank units at a constant current output.

바람직하게, 상기 수명 임계치는 상기 초기 수명 특성보다 작은 소정의 시간값으로 결정된다. Preferably, the lifetime threshold is determined to be a predetermined time value that is less than the initial lifetime characteristic.

바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 완전 방전되는 시점 또는 소정 전압에 이르는 시점까지 방전된 총 에너지량으로 결정된다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as the total amount of energy discharged until the time when the N battery bank units are discharged with a constant current output, until the battery is completely discharged or reaches a predetermined voltage.

바람직하게, 상기 수명 임계치는 상기 초기 수명 특성값보다 작은 소정의 총 에너지량으로 결정된다. Preferably, the lifetime threshold is determined to be a predetermined total amount of energy less than the initial lifetime characteristic value.

바람직하게, 상기 식별하는 단계는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 완전 충전 후 상기 DC/DC 컨버터를 통해 완전 방전시키면서 상기 구별된 하나의 배터리 뱅크 유닛이 상기 수명 임계치를 만족하는지 여부를 판단하여 식별하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the distinguishing step distinguishes one of the N battery bank units and completely discharges the battery bank unit through the DC / DC converter after full charging, while the distinguished one battery bank unit satisfies the life threshold value And discriminates whether or not it is discriminated.

바람직하게, 상기 DC/DC 컨버터는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결된 스위치 절환을 통해 충전 및 방전되어야 할 해당 배터리 뱅크 유닛에 연결된다. Preferably, the DC / DC converter is connected to a corresponding battery bank unit to be charged and discharged through switch switching connected to each of the N battery bank units.

바람직하게, 상기 DC/DC 컨버터는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛마다 하나의 DC/DC 컨버터가 각각 독립적으로 연결된 것을 특징으로 한다. Preferably, the DC / DC converter is independently connected to one DC / DC converter for each of the N battery bank units.

바람직하게, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 하나의 배터리 뱅크 유닛은 다른 배터리 뱅크 유닛과 화학적으로 이종의 배터리 뱅크 유닛이다. Preferably, at least one of the N battery bank units is a battery bank unit chemically different from the other battery bank units.

바람직하게, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각은 개별적으로 교체가 가능한 구조이다.Preferably, each of the N battery bank units is individually replaceable.

상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 모니터링 장치는 N개의 배터리 뱅크 유닛; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되어 배터리 뱅크 유닛을 충전 및 방전시키는 N개의 DC/DC 컨버터; a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고, b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키고, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 수명 특성값이 수명 임계치에 도달한 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것을 특징으로 하고, 및 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛을 표시하는 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for monitoring the life of a battery bank, the apparatus comprising: N battery bank units; N DC / DC converters connected to each of the N battery bank units to charge and discharge the battery bank unit; a) selecting one of the N battery bank units to determine an initial lifetime characteristic value of the selected bank unit while fully discharging the battery bank unit after the full charge, b) selecting one of the N-1 battery bank units excluding the selected battery bank unit Wherein at least a part of the at least one battery bank unit performs a normal operation of supplying power to the system while the initial life characteristic value of the selected battery bank unit is determined, And b), wherein the master controller determines a life threshold value for the life characteristic value of the N battery bank units, and when the life characteristic value of the N battery bank units reaches the life threshold value Characterized by identifying a battery bank unit, It characterized in that it comprises a display for displaying the unit.

상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 모니터링 장치는 N개의 배터리 뱅크 유닛; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되는 스위치; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛을 방전시키는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터가 방전하기 위해 선택된 배터리 뱅크 유닛과 상기 DC/DC 컨버터를 상기 스위치를 통해 연결하도록 하는 절환기; a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고, b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키되, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 수명 특성값이 상기 수명 임계치에 도달한 배터리 뱅크 유닛을 식별하고, 및 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛을 표시하는 디스플레이를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for monitoring the life of a battery bank, the apparatus comprising: N battery bank units; A switch connected to each of the N battery bank units; A DC / DC converter for discharging the N battery bank units; A switch for connecting the DC / DC converter with the selected battery bank unit for discharging the DC / DC converter through the switch; a) selecting one of the N battery bank units to determine an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit while completely discharging the battery bank unit after full charging; b) determining N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit At least a part of the battery bank units performs a normal operation of supplying power to the system while the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit is determined, ) And b), wherein the master controller determines a lifetime threshold for the life characteristic value of the N battery bank units, and the life characteristic value of the N battery bank units is set to the lifetime threshold value Identifies the battery bank unit that has arrived, and the identified battery bank unit And a display to display.

본 발명에 따른 일측면에 따르면 복수의 배터리 뱅크 유닛으로 구성된 배터리 뱅크로 시스템에 안정적인 전원을 공급하면서 일부의 배터리 뱅크 유닛을 따로 제어하여 DC/DC 컨버터로 충전 및 방전 동작을 수행함으로써 개별적인 배터리 뱅크 유닛의 수명을 온라인으로 모니터링 할 수 있고, 사용자는 모니터링 결과에 의거하여 시스템 동작을 멈추지 않고서도 수명이 다한 배터리 뱅크 유닛을 새로운 배터리 뱅크 유닛으로 교체할 수 있다. 따라서, 시스템 동작 시 지속적으로 교체 대상인 배터리 뱅크 유닛을 식별하여 배터리 뱅크 전체 수명을 효율적으로 관리할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a stable battery voltage is supplied to a system using a battery bank composed of a plurality of battery bank units, and a part of battery bank units are separately controlled to perform charging and discharging operations by a DC / DC converter, Can be monitored online and the user can replace the battery bank unit with a new battery bank unit that has reached the end of its life without stopping the system operation based on the monitoring result. Therefore, it is possible to efficiently manage the life of the battery bank by identifying the battery bank unit to be replaced continuously during system operation.

도 1은 배터리 뱅크 유닛을 포함하는 배터리 뱅크의 전기적 연결을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 전체 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 전체 시스템도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 초기 수명 특성값과 수명 임계치에 대한 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 승강압형 DC/DC 컨버터 회로의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 방법을 보여주는 순서도이다.1 shows an electrical connection of a battery bank including a battery bank unit.
2 is an overall system diagram for efficient battery bank life monitoring in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is an overall system diagram for an efficient battery bank life monitoring according to another embodiment of the present invention.
4A to 4C are graphs showing the relationship between the initial lifetime characteristic value and the lifetime threshold according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a lift-up / down type DC / DC converter circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart illustrating a method for efficient battery bank life monitoring in accordance with an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함된다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification.

배터리 뱅크 유닛은 일단 본 발명의 일실시예를 기술하기 위한 편의 상 배터리 뱅크의 일부로서 착탈가능한 일단위 유닛을 일컫는 것으로 한다. 배터리 뱅크 유닛은 하나의 배터리일 수도 있고 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결된 집합체일 수 있다. 또한, 하나의 배터리 뱅크의 구성요소가 되는 각각의 배터리 뱅크 유닛은 에너지 용량이 비슷하고 출력전압도 상당한 정도로 서로 동일한 것이 바람직하다. The battery bank unit is referred to as a unit unit which is detachable as a part of the battery bank once for convenience of describing an embodiment of the present invention. The battery bank unit may be a single battery or a plurality of batteries may be an aggregate electrically connected in series and / or in parallel. Also, it is preferable that each battery bank unit constituting one battery bank has a similar energy capacity and the same output voltage to a considerable extent.

도 1을 참조하여 기존의 배터리 뱅크 유닛의 수명을 모니터링하는 방법은 다음과 같다. Referring to FIG. 1, a method of monitoring the lifetime of a conventional battery bank unit is as follows.

배터리 뱅크(100)는 다수의 배터리 뱅크 유닛(101)을 포함하고 있다. 배터리 뱅크(100)는 보통 전체 용량을 늘리기 위해서 다수의 배터리 뱅크 유닛을 병렬로 연결한다. 배터리 뱅크의 전압은 개별 배터리 뱅크 유닛의 전압과 동일한 것이 일반적이다. 하지만 복수의 배터리 뱅크 유닛이 직렬로 연결되어 배터리 뱅크의 출력 전압이 될 수 있음은 당연하다.The battery bank (100) includes a plurality of battery bank units (101). The battery bank 100 normally connects a plurality of battery bank units in parallel in order to increase the total capacity. The voltage of the battery bank is generally the same as the voltage of the individual battery bank unit. However, it is natural that a plurality of battery bank units may be connected in series to be the output voltage of the battery bank.

배터리 뱅크 유닛 하나가 예를 들어 200V의 전압을 출력하고자 하는데 연결될 수 있는 개별 배터리(1011)의 전압이 5V이면 개별 배터리(1011)는 직렬로 20개가 연결되어야 하고, 충분한 시간동안 배터리 뱅크가 전원을 지속적으로 공급하기 위해서는 직렬로 20개가 연결된 단위인 배터리 뱅크 유닛이 서로 병렬로 다수가 연결되어야 한다. If one battery bank unit wants to output a voltage of 200V, for example, if the voltage of the individual battery 1011 that can be connected is 5V, then 20 individual batteries 1011 must be connected in series, and the battery bank is powered for a sufficient time In order to supply continuously, a plurality of battery bank units having 20 units connected in series should be connected in parallel to each other.

배터리 뱅크 유닛(101)을 착탈하기 위해서 시스템에 전원을 공급하는 배터리 뱅크(100) 전체의 전기적 연결을 끊고 배터리 뱅크 유닛(101)을 배터리 뱅크로부터 분리한다. 다음으로 배터리 뱅크 유닛을 충전 후 자체 방전시켜 얼마 시간 동안 소정의 방전 레벨을 유지하는지를 체크한다. 그 다음 체크 결과에 따라 배터리 뱅크 유닛(101)의 수명이 어느 정도 남아있는지를 예측하고 다시 배터리 뱅크(100)에 재장착한다. 그런데, 이러한 방식으로는 실시간으로 배터리 뱅크 유닛의 수명이 어느 정도 남아 있는지 체크할 수 없고 그 결과 전체 배터리 뱅크(100)를 언제까지 사용할 수 있을지를 효율적으로 예측하기는 더더욱 어렵다. The battery bank unit 101 is electrically disconnected from the entire battery bank 100 supplying power to the system to detach the battery bank unit 101 from the battery bank. Next, it is checked whether the predetermined discharge level is maintained for a certain time by self-discharging after charging the battery bank unit. Then, according to the result of the check, it is predicted how long the life of the battery bank unit 101 remains, and the battery bank 100 is re-mounted again. However, in this way, it is not possible to check how long the life of the battery bank unit remains in real time, and as a result, it is even more difficult to efficiently predict how long the entire battery bank 100 can be used.

이와 같이 배터리 뱅크를 구성하는 개별 배터리 뱅크 유닛의 수명을 실시간으로 모니터링 할 수 없으므로 사용자는 단순히 경험적으로 수명 연한이 짧은 배터리 뱅크 유닛에 맞춰 전체 배터리 뱅크를 교체하는 경우가 비일비재하다. 배터리 뱅크에 아직도 충분히 사용 가능한 배터리 뱅크 유닛이 다수 있을 수 있음에도 불구하고 이러한 방식은 비용적으로 비효율적일 수 밖에 없다. Since the lifetime of the individual battery bank units constituting the battery bank can not be monitored in real time, the user simply exchanges the entire battery bank in accordance with the battery bank unit having a short life span. Although there may be many battery bank units still fully available in the battery bank, this approach is costly and inefficient.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 전체 시스템도이다.2 is an overall system diagram for efficient battery bank life monitoring in accordance with an embodiment of the present invention.

기본적으로 본 발명의 일실시예에 따르면, 배터리 뱅크가 시스템에 설치되었을 때, 별도의 배터리 뱅크 유닛의 착탈없이 배터리 뱅크 유닛 마다 최대 에너지 저장능력을 검출하여 이를 데이터로 저장하고, 시간의 흐름에 따라 각 배터리 뱅크 유닛의 에너지 저장 감소 정도를 온 라인으로 측정하여 사용자에게 향후 잉여 수명정도의 정보를 전달함으로써 효율적인 대용량 배터리의 운용방법을 제시한다.Basically, according to an embodiment of the present invention, when a battery bank is installed in a system, a maximum energy storage capacity is detected for each battery bank unit without detaching and attaching a separate battery bank unit and stored as data, It measures the energy storage reduction of each battery bank unit on-line and transmits the information about the future surplus life to the user, thereby suggesting an efficient method of operating the large capacity battery.

도 2를 참조하면 PC(240)를 통해 사용자는 전체 시스템에 명령과 상태 모니터링이 가능하다. PC를 통해 사용자의 명령(command) 등이 입력되면 마스터 컨트롤러(210)는 전체 시스템 동작을 제어한다. 특별히 통신을 통해 하나의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)에 연결된 각각의 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)의 스위칭을 제어한다. 즉, 마스터 컨트롤러(210)는 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229) 에 전압 지령과 전류 지령 등의 게이트 명령 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때 통신은 다중 멀티 드롭이 가능한 RS-485와 같은 통신 프로토콜이 적합할 것이다. 다만, RS-485외에도 멀티 드롭이 가능한 어떤 방식의 통신 프로토콜도 사용될 수 있다. Referring to FIG. 2, the user can monitor commands and status of the entire system through the PC 240. When a command or the like of a user is inputted through the PC, the master controller 210 controls the entire system operation. 223, 225, and 229 connected to one battery bank unit 101, 103, 105, and 109 through communication, respectively. That is, the master controller 210 can generate a gate command signal such as a voltage command and a current command to the DC / DC converters 221, 223, 225, and 229. At this time, communication will be suitable for communication protocols such as RS-485, which can be multi-dropable. However, in addition to RS-485, any type of communication protocol capable of multi-drop can be used.

배터리 뱅크(100)는 다수의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)으로 이루어진다. 일단 설명의 편의 상 도 2의 배터리 뱅크(100)에 포함된 배터리 뱅크 유닛의 수를 101개라고 하자. The battery bank 100 includes a plurality of battery bank units 101, 103, 105, and 109. It is assumed that the number of battery bank units included in the battery bank 100 shown in FIG. 2 is 101 for convenience of explanation.

일실시예로써, 하나의 배터리 뱅크 유닛의 양단 전압이 200V라고 하면 배터리 뱅크(100)는 배터리 뱅크 유닛 각각을 병렬로 연결하였다고 가정할 때 역시나 200V 출력이 가능하다. 그런데, 본 발명의 일실시예 상 적어도 하나의 배터리 뱅크 유닛은 수명 모니터링 상태에 있다고 가정하기 때문에 실제로 배터리 뱅크의 출력에 기여하는 배터리 뱅크 유닛은 100개가 되고 하나의 배터리 뱅크 유닛은 DC/DC 컨버터(221)에 의해 분리 제어되어 수명 모니터링이 수행된다.Assuming that both ends of one battery bank unit are 200V, assuming that the battery bank 100 connects each of the battery bank units in parallel, it is also possible to output 200V. However, since at least one battery bank unit is assumed to be in the lifetime monitoring state according to an embodiment of the present invention, there are actually 100 battery bank units that contribute to the output of the battery bank, and one battery bank unit is a DC / DC converter 221 to perform lifetime monitoring.

일단 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크(100)의 배터리 뱅크 유닛 중 하나- 설명의 편의 상 101 배터리 뱅크 유닛-를 선택하였다고 가정하자. 마스터 컨트롤러(210)는 DC/DC 컨버터(221)를 통해 배터리 뱅크 유닛(101)을 완전 충전 후 방전시키면서 선택된 배터리 뱅크 유닛(101)의 초기 수명 특성값을 결정한다. Suppose that the master controller 210 selects one of the battery bank units of the battery bank 100 - the battery bank unit 101 for convenience of explanation. The master controller 210 determines the initial life characteristic value of the selected battery bank unit 101 by discharging the battery bank unit 101 through the DC / DC converter 221 after the full charge.

초기 수명 특성값은 배터리 뱅크 유닛(101)이 일정 전류를 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간으로 결정할 수 있다. 예를 들면 DC/DC 컨버터(221)를 통해 50A 전류를 유지하면서 방전할 때, 예를 들어 배터리 뱅크 유닛의 기본 출력 전압 200V이 강하하여 190V로 떨어질 때까지 걸리는 시간으로 초기 수명 특성값을 설정할 수 있다. The initial lifetime characteristic value may be determined as a time to reach a predetermined voltage in discharging while maintaining the constant current of the battery bank unit 101. [ For example, when discharging while maintaining the current of 50A through the DC / DC converter 221, for example, the initial lifetime characteristic value can be set to the time required for the basic output voltage 200V of the battery bank unit to drop to 190V have.

초기 수명 특성값을 정하는 다른 일실시예로는 총 방전 에너지량을 택하는 것이다. 즉, 배터리 뱅크 유닛을 완전 충전 후 완전 방전될 때까지 시간을 측정하는 것이다. DC/DC 컨버터를 통해서 배터리 뱅크 유닛으로부터 일정값의 전류를 출력시키도록 하여 최종적으로 완전 방전될 때까지의 시간을 측정하여 이를 초기 수명 특성값으로 한다. Another embodiment for determining the initial lifetime characteristic value is to select the total discharge energy amount. That is, the time is measured until the battery bank unit is completely discharged after being fully charged. A predetermined value of current is outputted from the battery bank unit through the DC / DC converter, and the time until the final discharge is finally measured is determined as the initial life characteristic value.

완전 방전은 여기서 배터리 뱅크 유닛에서 전하가 완전히 빠져나오는 것을 의미할 수도 있고, 아니면 배터리 뱅크 유닛의 출력 전압이 사용자가 정한 소정 레벨로 강하하는 것을 의미할 수도 있다. 완전 방전 시의 전압을 보통 방전종지 전압이라 한다. The full discharge may mean that the charge is completely discharged from the battery bank unit, or the output voltage of the battery bank unit may drop to a predetermined level set by the user. The voltage at the time of complete discharge is referred to as a normal discharge end voltage.

마스터 컨트롤러는 모든 배터리 뱅크 유닛을 순차적으로 완전 충전 및 완전 방전하는 등의 방법으로 초기 수명 특성값을 측정하여 이를 마스터 컨트롤러 내지는 시스템 내부의 메모리(도시되지 않음)에 저장하여 놓는다. 하나의 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 측정할 때 다른 나머지 배터리 뱅크 유닛은 시스템에 전원을 공급하는 정상동작을 하도록 하여 시스템을 멈추지 않고 수명을 모니터링 할 수 있도록 한다. 따라서, 이러한 목적 상 본 발명의 일실시예 따른 배터리 뱅크 유닛은 시스템이 요구하는 배터리 뱅크 유닛 숫자보다 적어도 한 개 이상을 구비하여 놓는다. The master controller measures the initial lifetime characteristic value by, for example, sequentially and completely discharging all the battery bank units, and stores it in a memory (not shown) in the master controller or the system. When measuring the initial lifetime characteristic value of one battery bank unit, the remaining battery bank units are allowed to perform a normal operation of supplying power to the system so that the lifetime can be monitored without stopping the system. Therefore, for this purpose, the battery bank unit according to an embodiment of the present invention has at least one or more than the number of battery bank units required by the system.

수명 임계치는 해당 배터리 뱅크 유닛의 사양에 맞추어 미리 설정하여 놓는다. 예를 들어 초기 수명 특성값이 총 방전 에너지량으로서 출력 전류 50A일 때 완전 방전까지의 시간이라고 하면 수명 임계치는 초기 수명 특성값보다도 작은 값일 것이고 사용자가 선택하는 "해당 배터리 뱅크 유닛이 정상적인 동작을 수행하는 것을 인식되는 시간"을 수명 임계치로 선택할 수 있다. 초기 수명 특성값과 수명 임계치의 설명을 위해 도 4를 참조하도록 한다. The life threshold is set in advance according to the specification of the battery bank unit. For example, if the initial lifetime characteristic value is the total discharge energy amount and the output current is 50 A, then the lifetime threshold value will be a value smaller than the initial lifetime characteristic value. If the user selects "the battery bank unit performs a normal operation Quot; time recognized "as the lifetime threshold value. Reference is made to Fig. 4 for the description of the initial lifetime characteristic value and the lifetime threshold value.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 초기 수명 특성값과 수명 임계치에 대한 관계를 도시한 그래프이다. 4A to 4C are graphs showing the relationship between the initial lifetime characteristic value and the lifetime threshold according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 4a는 방전시간 대비 배터리 뱅크 유닛을 1회 충전 시 에너지 사용 가능량을 나타내는 그래프이다. 도 4a에서 Y축은 배터리 뱅크 유닛 1회 충전 시 에너지 사용 가능량(Er)을 나타낸다. X 축은 배터리 뱅크 유닛의 방전 시간이다. First, FIG. 4A is a graph showing the energy use amount when the battery bank unit is charged once to the discharge time. In FIG. 4A, the Y axis represents the energy use amount (Er) when the battery bank unit is charged once. The X axis is the discharge time of the battery bank unit.

401 의 경우 배터리 뱅크 유닛의 초기 상태로서 배터리 뱅크 유닛은 최대 수명을 가지고 있는 상태이고 방전까지는 T3까지 가장 긴 시간이 유지된다. 물론 이 때 방전되는 에너지는 시간당 동일해야 한다. In the case of 401, the initial state of the battery bank unit is the state where the battery bank unit has the maximum lifetime, and the longest time until the discharge is sustained to T3. Of course, the energy discharged at this time must be the same per hour.

배터리 뱅크 유닛의 사용이 잦아질 수록 수명은 점점 줄어들기 시작하여 1회 충전 시 에너지 사용 가능량 Er은 최초 최대 수명(Emax)값에서 점점 수명 종료(Eend) 값으로 옮겨가고, 배터리 뱅크 유닛의 수명은 다해가면서 그래프는 401 --> 403으로 점차 옮겨간다. 방전 시간은 T3 --> T1으로 점점 짧아진다.As the use of the battery bank unit becomes more frequent, the service life begins to gradually decrease. As a result, the energy availability Er on one charge is shifted from the initial maximum life (Emax) value to the end of life (Eend) As you do, the graph gradually moves from 401 -> 403. Discharge time is gradually shortened to T3 -> T1.

그래프에서 운전 시 배터리 뱅크 유닛에서 공급할 수 있는 에너지량은 원래 배터리 뱅크 유닛으로부터의 출력전압과 출력전류 및 지속시간의 곱이지만, 만일 출력전류가 일정하다면 상수로서 출력전압과 시간의 곱으로만 계산하여도 상관없다. 배터리 뱅크 유닛이 완충되면 아직 방전이 이루어지지 않은 t=0 시점에서 잔존 에너지는 최대 충전 에너지 상태(Eend ≤ Er ≤Emax)에 있다. 일정한 전류로 DC/DC 컨버터에 의해 방전이 이루어지게 되면 1회 충전 에너지 사용 가능량은 점점 줄어들게 되고 배터리 뱅크 유닛의 최초 완전 충전 후 완전 방전까지는 t=T(T1 ≤ T ≤ T3)의 시간이 걸리고 따라서 이 때 초기 수명 특성값은 T3이 된다. 설명의 편의를 위해 해당 배터리 뱅크 유닛에는 수명 특성값이 있어서, 이 수명 특성값은 이제 T3이다. The amount of energy that can be supplied from the battery bank unit during operation in the graph is the product of the output voltage from the original battery bank unit multiplied by the output current and duration, but if the output current is constant, . When the battery bank unit is fully charged, the remaining energy is at the maximum charge energy state (Eend < = Er < = Emma) at t = 0, When the DC / DC converter discharges at a constant current, the usable amount of one charge energy gradually decreases, and it takes time t = T (T1 ≤ T ≤ T3) from the first full charge to the complete discharge of the battery bank unit At this time, the initial lifetime characteristic value becomes T3. For convenience of explanation, the battery bank unit has a life characteristic value, which is now T3.

수명 특성값을 시간값이 아닌 에너지값으로 하고자 한다면 Er, T와 원점이 이루는 삼각형의 면적(총 방전 에너지량)을 수명 특성값으로 정할 수 있다. If the life characteristic value is to be an energy value instead of a time value, the area of the triangle formed by Er, T and the origin (total discharge energy amount) can be defined as the life characteristic value.

배터리 뱅크 유닛의 사용빈도가 높아지면 1회 충전 시 에너지 사용 가능량이 줄어들게 되고 초기 수명 특성값을 측정할 때와 동일한 조건으로 방전할 때 완전 방전되는 시점은 점점 T3에 비해 T2, T1로 작아지게 된다. 즉, 시간이 지나면 수명 특성값은 T3 -> T2 -> T1이 된다. 사용자는 특정 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 T1 이하가 되면 더 이상 배터리 뱅크 유닛으로서의 수명이 한계에 달하였다고 보고 T1를 수명 임계치로 정할 수 있다. 또는 Eend, T1 및 원점이 이루는 삼각형의 면적을 수명 임계치로 정할 수 있다. 수명 특성값인 삼각형의 면적이 Eend, T1 및 원점이 이루는 삼각형 면적에 다다르게 되면 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 판단하게 된다. When the frequency of use of the battery bank unit is increased, the energy availability is reduced at the time of one charge. When the discharge is performed under the same condition as that of the measurement of the initial life characteristic value, the time point at which the battery is fully discharged is gradually decreased to T 2 and T 1 . That is, the lifetime characteristic value becomes T3 -> T2 -> T1 over time. The user can set T1 as the lifetime threshold by assuming that the lifetime characteristic value of a specific battery bank unit is no more than T1 and that the life of the battery bank unit has reached the limit. Alternatively, the area of the triangle formed by Eend, T1, and the origin can be defined as the lifetime threshold. When the area of the triangle as the lifetime characteristic value reaches the triangle area formed by Eend, T1 and the origin, the master controller 210 determines that the battery bank unit has reached the end of its life.

또 다른 실시예로 초기 수명 특성값이 정해지면 수명 임계치는 이 초기 수명 특성값의 일정 비율로 정할 수 있다. 즉, 배터리 뱅크 유닛 사용 경험에 따라 초기 수명 특성값 대비 수명 특성값이 예로써 70%에 이르게 되면 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 보고 수명 임계치를 결정할 수도 있다. 위의 일정 비율은 배터리 종류나 시스템 운전 조건에 따라 다르게 설정할 수도 있을 것이다.In another embodiment, if the initial lifetime characteristic value is determined, the lifetime threshold value may be set to a certain ratio of the initial lifetime characteristic value. That is, depending on the experience of using the battery bank unit, if the lifetime characteristic value relative to the initial lifetime characteristic value reaches 70% as an example, the lifetime of the battery bank unit is considered to be exhausted and the lifetime threshold value may be determined. The above ratio may be set differently depending on the type of battery or the operating condition of the system.

도 4b는 시간이 경과함에 따른 배터리 뱅크 유닛의 최대 보존 에너지량을 나타내는 그래프이다. 도 4b를 참조하면 Y축은 배터리 에너지량이고 X축은 배터리 사용시간이다. 배터리 뱅크 유닛을 사용하면서 시간이 지나면 그래프는 점점 X축의 수명종료 시점으로 옮겨가게 된다. 배터리 사용시간이 점점 누적되어 값이 커지면 배터리 에너지량 - 즉, 에너지를 배터리 뱅크 유닛에 보존할 수 있는 양-은 점점 줄어들게 된다. 시간이 지나 어느 시점에서 하나의 배터리 뱅크 유닛이 수명종료 시점에 다다르면 보존할 수 있는 에너지량은 최소 에너지량이 되고 그 배터리 뱅크 유닛은 더 이상 사용하기에 부적합한 배터리 뱅크 유닛이 되므로 교체하여야 한다. 4B is a graph showing the maximum amount of stored energy of the battery bank unit over time. Referring to FIG. 4B, the Y axis is battery energy and the X axis is battery usage time. Over time, using the battery bank unit, the graph gradually moves to the end of life on the X axis. As the battery usage time increases and the value increases, the amount of battery energy - that is, the amount of energy that can be stored in the battery bank unit - is gradually reduced. At a certain point in time, when one battery bank unit reaches its end of life, the amount of energy that can be stored is the minimum amount of energy, and the battery bank unit becomes a battery bank unit that is no longer suitable for use.

도 4c는 배터리 뱅크 유닛이 방전 종지전압에 이르기 까지의 시간동안 충전전압의 변화를 나타내는 그래프이다.4C is a graph showing a change in the charging voltage for a period of time until the battery bank unit reaches the discharge end voltage.

도 4c에서 Y축은 배터리 뱅크 유닛의 충전전압 값이고, X축은 방전시간이다. 방전이 진행될 수록 배터리 뱅크 유닛의 출력 전압은 기울어진 S 자 형을 보여준다. 즉, 일정 시간까지 충전전압에서 전압강하 값이 크지 않다가 일정 방전 시간이 넘어서면 급격하게 방전 종지전압에 다다르게 된다.In Fig. 4C, the Y-axis is the charge voltage value of the battery bank unit, and the X-axis is the discharge time. As the discharge progresses, the output voltage of the battery bank unit shows a slanted S-shape. That is, the voltage drop value at the charging voltage is not large until a predetermined time, but when the discharge time is exceeded, the discharge end voltage suddenly reaches the discharge end voltage.

다시 도 2로 돌아가서 좀더 상세히 설명하도록 한다. 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크 유닛(101, 103,105, 109) 전체에 대해 순차적으로 초기 수명 특성값을 측정하는 것을 완료하였으면, 주기적으로 배터리 뱅크 유닛(101, 103,105, 109)에 대하여 완전 충전 및 완전 방전을 수행하면서 특정 배터리 뱅크 유닛 대비 수명 특성값이 초기 수명 특성값으로부터 점점 작아져 이 값이 수명 임계치에 도달하는지를 모니터링하게 된다. 초기 수명 특성값을 측정할 때나 특정 배터리 뱅크 유닛이 수명 임계치에 도달하는지를 측정할 때나 모두 특정 배터리 뱅크 유닛은 나머지 배터리 뱅크 유닛들이 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 하는 동안 이들 정상 동작을 하는 배터리 뱅크 유닛들로부터 분리되어 제어된다. 즉, 나머지 배터리 뱅크 유닛이 전원을 공급하는 정상 동작을 하고 해당 배터리 뱅크 유닛은 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)중 어느 하나를 통해 전원(260)과 정류회로(270)를 통해 완전 충전된다. Let's go back to Figure 2 and explain it in more detail. When the master controller 210 has finished measuring the initial life characteristic values sequentially for all of the battery bank units 101, 103, 105 and 109, the master controller 210 periodically performs full charge and full charge of the battery bank units 101, 103, The life characteristic value of the specific battery bank unit is gradually decreased from the initial life characteristic value to monitor whether the life characteristic value reaches the life threshold value. When measuring the initial lifetime characteristic value or when measuring whether a particular battery bank unit has reached its lifetime threshold, the particular battery bank unit is in the normal operation mode in which the remaining battery bank units supply power to the system, Is controlled separately from the units. That is, the remaining battery bank units perform a normal operation of supplying power, and the corresponding battery bank unit is connected to the power source 260 through the DC / DC converters 221, 223, 225, and 229 through the rectifier circuit 270 Fully charged.

완전 방전 역시 배터리 뱅크 유닛으로부터 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)중 어느 하나를 통해 이루어진다. 예로써, 배터리 뱅크 유닛 모두의 초기 수명 특성값이 저장된 상태이고 이제 각 배터리 뱅크 유닛들이 수명 임계치에 도달하였는지를 측정하고자 한다. 배터리 뱅크 유닛들은 시스템에 전원을 공급하는 정상동작을 수행하고 103 배터리 뱅크 유닛의 수명 임계치 도달여부를 측정하고자 한다. 103 배터리 뱅크 유닛은 전기적으로 DC/DC 컨버터(223)에 의해 방전된다. 방전 경로는 SW(250)가 닫히고 인버터(280)와 부하(290)를 통해 방전된다. 이는 일실시예일 뿐이며, 예를 들어 스마트 그리드 응용으로 전력계통에서 다른 전원 소스에 전원을 공급하는 방식으로 방전이 이루어질 수도 있다. 다만, 조건은 초기 수명 특성값을 측정할 때와 같이 일정한 전류값으로 방전하는 동일 조건 유지가 필요하다.The full discharge is also performed from any one of the DC / DC converters 221, 223, 225, and 229 from the battery bank unit. By way of example, the initial lifetime characteristic values of all of the battery bank units are stored, and it is now desired to measure whether each battery bank unit has reached its lifetime threshold. The battery bank units perform the normal operation of supplying power to the system and attempt to measure the lifetime threshold of 103 battery bank units. The battery bank unit 103 is electrically discharged by the DC / DC converter 223. The discharge path is closed by the SW 250 and discharged through the inverter 280 and the load 290. This is only an example, and discharging may be accomplished in a way, for example, by powering other power sources in the power system with smart grid applications. However, it is necessary to maintain the same condition of discharging at a constant current value as in measuring the initial life characteristic value.

만일 103 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 초기 수명 특성값에 비해 수명 임계치에 도달하지 않았다고 판단되면 103 배터리 뱅크 유닛을 스위치를 통해 다른 배터리 뱅크 유닛에 연결시켜서 시스템 전원 공급에 기여하도록 하고 동시에 105 배터리 뱅크 유닛을 스위치 절환을 통해 시스템에 전원을 공급하는 상태에서 분리한다. 이제, DC/DC 컨버터(225)는 방전 동작을 수행한다. 측정 결과 105 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 임계치 이하의 값을 나타내는 것으로 측정되었다. 이제 105 배터리 뱅크 유닛은 마스터 컨트롤러(210)에 의해 식별되어 디스플레이에(230)에 표시하여 사용자가 이를 인지한다. 배터리 뱅크(100)에서 105 배터리 뱅크 유닛은 수명이 거의 다한 것으로 파악되므로 사용자는 필요에 따라 105 배터리 뱅크 유닛 만을 다른 배터리 뱅크 유닛으로 교체할 수 있다. If it is determined that the life characteristic value of the battery bank unit 103 does not reach the life threshold value with respect to the initial life characteristic value, the battery bank unit 103 may be connected to another battery bank unit through the switch to contribute to the system power supply, Disconnect the unit from the power supply to the system via switch-over. Now, the DC / DC converter 225 performs a discharging operation. Measurement result 105 The life characteristic value of the battery bank unit was measured to represent a value below the life threshold value. Now, the 105 battery bank units are identified by the master controller 210 and displayed on the display 230 to be recognized by the user. Since 105 battery bank units in the battery bank 100 are considered to be almost full, the user can replace only 105 battery bank units with other battery bank units as needed.

디스플레이(230)는 사용자 인터페이스 편의에 맞추어 터치 디스플레이를 채용할 수도 있다.The display 230 may employ a touch display in accordance with the user interface convenience.

위 실시예에서는 총 101개의 배터리 뱅크 유닛을 준비하여 100개는 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 하는데 사용하고 1개의 배터리 뱅크 유닛은 순차적으로 돌아가면서 수명 특성값을 측정하는데 사용하는 일례를 기술하였다. 사용자의 선택에 따라서는 예를 들어 정상 동작을 위한 배터리 뱅크 유닛의 숫자보다 충분히 많은 숫자의 배터리 뱅크 유닛을 전기적으로 언제든지 절환되어 연결될 수 있도록 준비하는 것도 좋은 방법이다. In the above embodiment, 101 battery bank units are prepared, 100 are used for normal operation of supplying power to the system, and one battery bank unit is used for sequentially measuring the life characteristic values . Depending on the user's selection, for example, it is a good idea to prepare the battery bank units sufficiently large in number to be electrically connected to the battery bank units for the normal operation at any time.

예를 들어 총 100개의 배터리 뱅크 유닛이 필요한 시스템에서 105개를 준비해 놓는다. 105개의 배터리 뱅크 유닛 전체의 초기 수명 특성값은 앞선 설명에서와 같이 구하여 시스템의 메모리에 저장하여 놓는다. 다만, 이 중 4개의 배터리 뱅크 유닛은 사용하지 않고 언제든지 대체할 수 있도록 준비만 해 놓는다. 만일 1개의 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 판단되었을 때, 마스터 컨트롤러는 스위치 절환을 통해 수명이 다한 배터리 뱅크 유닛은 전기적으로 더 이상 연결하지 않고 쓰지 않고 준비해 두었던 나머지 4개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 이제 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 자동으로 편입시킨다. 운전 중 또 다른 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 판단되면 사용자는 이제 남아있는 3개의 여유분 대체 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 편입시킨다. 물론 대체 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 편입시킬 때 자동으로 할 수도 있지만 사용자의 이벤트에 의해 편입시킬 수도 있다. 즉, 사용자가 디스플레이를 통해 수명이 다한 배터리 뱅크 유닛을 확인하고, "대체 수행" 신호를 인가하면 마스터 컨트롤러(210)는 대체 가능한 배터리 뱅크 유닛을 배터리 뱅크의 일 구성요소로 편입시킨다.For example, a total of 105 battery bank units are required for 105 systems. The initial lifetime characteristics of all 105 battery bank units are obtained as described above and stored in the memory of the system. However, four of these battery bank units are ready to be replaced at any time without using them. If it is determined that one battery bank unit has reached the end of its life, the master controller can switch one of the remaining four battery bank units, One component of the battery bank is automatically incorporated into the battery bank unit. If it is determined that the life of another battery bank unit has expired during operation, the user inserts one of the remaining remaining spare battery bank units into one component battery bank unit of the battery bank. Of course, one of the alternative battery bank units may be automatically incorporated when it is incorporated into one component battery bank unit of the battery bank, but may be incorporated by user's event. That is, when the user confirms the battery bank unit having reached the end of its life through the display and applies the "alternative performing" signal, the master controller 210 incorporates the replaceable battery bank unit into one component of the battery bank.

또한 도 2에서 사용된 배터리 뱅크 유닛은 서로 간 이종(異種)이어도 상관없다. 어차피 수명 특성값을 통해 수명을 실시간으로 모니터링 하기 때문에 출력 전압 및 전류 조건이 다른 배터리 뱅크 유닛과 거의 동일하다고 한다면 이종 배터리를 채용한 배터리 뱅크 유닛이어도 아무 문제가 없다. 화학적으로 다른 종류의 배터리로 이루어진 배터리 뱅크 유닛을 사용해도 문제가 없는 이유는 배터리 뱅크 유닛의 충전/방전에 직접적으로 관여하는 DC/DC 컨버터가 독자적으로 전압 및 전류를 제어할 수 있기 때문이다. The battery bank units used in Fig. 2 may be different from each other. If the output voltage and current conditions are almost the same as those of the other battery bank units, it is no problem even if the battery bank unit employs a different type of battery because the lifetime is monitored in real time by the life characteristic value. The reason why there is no problem in using a chemically different type of battery bank unit is that the DC / DC converter directly involved in charge / discharge of the battery bank unit can independently control voltage and current.

산업계에서는 대용량 납축전지 배터리 뱅크를 사용하다가 이를 리튬-이온 혹은 리튬-폴리머 배터리 뱅크로 혼용하여 사용하고 싶어도 수명이 현격히 다른 문제 등으로 인해 혼용이 금기시되어 왔다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 수명 모니터링 방법을 채용하면 화학적 성질이 서로 다른 이종 배터리를 혼용하여 배터리 뱅크를 만들어 사용하여도 상관없다. 다만, 배터리 뱅크 유닛 내에서는 되도록 동종 배터리를 사용하는 것이 권장된다. 납 축전지 뱅크에서 리튬-이온, 리튬-폴리머 배터리로 교체하면 부피가 1/4로 줄어들 수 있으므로 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 뱅크 유닛의 수명 모니터링 방식을 채용하면 배터리 뱅크 사용 호환성이 증가하고 공간 활용성도 증대시킬 수 있으며 무엇보다도 배터리 뱅크 유닛의 부분 교체가 가능하여 전체 시스템에 소용되는 비용도 줄일 수 있다. The industry has been using lithium-ion or lithium-polymer battery banks in combination with large-capacity lead-acid battery banks, but the use of such batteries has been forbidden due to the fact that the life span is significantly different. However, if the lifetime monitoring method according to an embodiment of the present invention is employed, a battery bank may be formed by using a hybrid battery having different chemical properties. However, it is recommended to use the same type of battery as possible in the battery bank unit. When the battery is replaced with a lithium-ion or lithium-polymer battery in the lead-acid battery bank, the volume can be reduced to 1/4. Therefore, when the life- And the battery bank unit can be partially replaced, thereby reducing the cost of the entire system.

도 2에서 사용된 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)는 승강압형(Buck-Boost) DC/DC 컨버터를 사용한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 승압형 DC/DC 컨버터 회로의 일례이다. 본 발명에서 채용된 DC/DC 컨버터는 정확한 전류제어를 통해서 배터리 뱅크 유닛의 정확한 방전을 제어한다. The DC / DC converters 221, 223, 225, and 229 used in FIG. 2 use a Buck-Boost DC / DC converter. 5 is an example of a step-up DC / DC converter circuit according to an embodiment of the present invention. The DC / DC converter employed in the present invention controls accurate discharge of the battery bank unit through accurate current control.

입력 측 전압 Vi(520)은 도 2에서 SW(250)에 의해 연결되는 전원(260)과 충전부(270)에 대응된다고 할 수 있다. 상세한 DC/DC 컨버터의 동작은 본 발명이 속하는 전력전자 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 기술이므로 생략하기로 한다. 또한 앞에서 밝힌 바와 같이 도 5에 따른 DC/DC 컨버터는 가장 단순한 단상 DC/DC 컨버터의 일례이며 시스템에 따라 다양한 Buck-Boost DC/DC 컨버터를 채용할 수 있음은 물론이다.The input side voltage Vi 520 corresponds to the power supply 260 and the charging unit 270 connected by the SW 250 in FIG. The detailed operation of the DC / DC converter will be omitted because it is a technique that can be easily carried out by a person having ordinary skill in the power electronics technology field to which the present invention belongs. As described above, the DC / DC converter according to FIG. 5 is an example of the simplest single-phase DC / DC converter, and it is needless to say that various Buck-Boost DC / DC converters may be adopted depending on the system.

도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 전체 시스템도이다.3 is an overall system diagram for an efficient battery bank life monitoring according to another embodiment of the present invention.

도 2에서는 각각의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)마다 각각 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)가 연결되어 있었다. 따라서, 배터리 뱅크 유닛이 101개이면 101개의 DC/DC 컨버터가 필요하였다. 도 3에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 한 대의 DC/DC 컨버터(220)를 사용하는 시스템으로 대체한다. 다만, 초기 수명 특성값을 측정하거나 수명 특성값이 수명 임계치에 도달하였는지를 측정하기 위해서 하나의 배터리 뱅크 유닛을 완전 충방전하는 동작을 수행하기 위해서는 마스터 컨트롤러(211)가 스위치 절환을 통해 해당 배터리 뱅크 유닛과 DC/DC 컨버터(220)를 연결시킨다. 예를 들어 109 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 임계치에 도달하였는지를 판단하기 위해 마스터 컨트롤러(211)는 SW9를 닫고(close) 나머지 SW1, SW3은 개방(open)한다. 나머지 동작은 앞선 도 2에서의 동작과 동일하다. In FIG. 2, DC / DC converters 221, 223, 225, and 229 are connected to the respective battery bank units 101, 103, 105, and 109, respectively. Therefore, if there are 101 battery bank units, 101 DC / DC converters were required. In Fig. 3, a system using one DC / DC converter 220 is used to solve this problem. In order to perform an operation of fully charging and discharging one battery bank unit in order to measure an initial life characteristic value or to measure whether the life characteristic value reaches the life threshold value, the master controller 211 switches the battery bank unit And the DC / DC converter 220 are connected to each other. For example, to determine whether the life characteristic value of the 109 battery bank unit has reached the lifetime threshold, the master controller 211 closes SW9 and closes the remaining SW1 and SW3. The remaining operation is the same as the operation in FIG.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 방법을 보여주는 순서도이다.6 is a flow chart illustrating a method for efficient battery bank life monitoring in accordance with an embodiment of the present invention.

일단 마스터 컨트롤러는 배터리 뱅크 유닛의 수명 임계치를 결정한다(S601). 앞선 이미 설명된 바 있지만, 수명 임계치는 일정 전류로 배터리 뱅크 유닛을 완전충전 후 완전 방전할 때까지의 소정의 시간 내지는 완전 충전 후 완전 방전까지의 소정의 에너지량으로 정할 수 있다. 또는 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간으로 정할 수도 있다. Once the master controller determines the lifetime threshold of the battery bank unit (S601). As described above, the lifetime threshold value can be set to a predetermined amount of energy from a predetermined time until the battery bank unit is completely discharged after the full charge of the battery bank unit to a full discharge after the full charge. Or the time required to reach a predetermined voltage in discharging the battery bank unit while maintaining a constant current output, respectively.

다음으로 복수의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하여 DC/DC 컨버터를 통해 완전 충전 후 완전 방전시키면서 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정한다(S603). 초기 수명 특성값은 수명 임계치와 동종이 되도록 한다. 즉, 배터리 뱅크 유닛을 완전히 충전한 후 완전 방전할 때까지의 시간 내지는 완전 충전 후 완전 방전까지의 에너지량으로 정할 수 있다. Next, one battery bank unit of the plurality of battery bank units is selected, and the initial life characteristic value of the selected battery bank unit is determined by completely discharging the battery bank unit through the DC / DC converter (S603). The initial lifetime characteristic value should be the same as the lifetime threshold. That is, the amount of energy from the time when the battery bank unit is completely charged to the time when the battery is completely discharged to the time when the battery is completely discharged to the full discharge can be determined.

그 다음으로 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 배터리 뱅크 유닛들 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 뱅크 유닛의 초기 수명 특성이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행한다(S605). At least some battery bank units of the remaining battery bank units except for the next selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining the initial lifetime characteristics of the selected bank unit (S605).

위 S603 단계와 S605 단계는 모든 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 반복한다(S607). Steps S603 and S605 are repeated until the initial lifetime characteristic values of all the battery bank units are determined (S607).

이제 복수의 배터리 뱅크 유닛들을 순차적으로 DC/DC 컨버터로 완전 충전 후 완전 방전한다(S609). 이러한 DC/DC 컨버터의 충방전 동작을 통해 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 임계치에 도달하는지 여부를 판별하여 수명이 다한 배터리 뱅크 유닛을 식별한다(S611). 만일 수명 특성값이 수명 임계치보다 크면 앞선 S609 단계를 반복하면서 다음 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값을 측정한다. Now, the plurality of battery bank units are completely discharged by the DC / DC converter sequentially (S609). The charge / discharge operation of the DC / DC converter determines whether the lifetime characteristic value of the corresponding battery bank unit reaches the life threshold value, and identifies the battery bank unit whose lifetime has expired (S611). If the lifetime characteristic value is greater than the lifetime threshold value, step S609 is repeated to measure the lifetime characteristic value of the next battery bank unit.

만일 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 임계치보다 작거나 같다면 마스터 컨트롤러는 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 판별하여 식별된 배터리 뱅크 유닛을 디스플레이에 표시한다(S613). If the lifetime characteristic value of the corresponding battery bank unit is less than or equal to the lifetime threshold, the master controller determines that the lifetime of the battery bank unit has expired and displays the identified battery bank unit on the display (S613).

시스템은 예비로 마련되어 있는 배터리 뱅크 유닛을 위의 수명이 다한 것으로 식별된 배터리 뱅크 유닛을 자동으로 대체하도록 한다(S615). 배터리 뱅크 유닛의 자동 대체는 사용자가 디스플레이에 수명이 다한 것으로 식별된 배터리 뱅크 유닛을 인지한 후 사용자의 이벤트-대체 실행 명령-에 의해 동작할 수도 있다. S615 동작은 필수적인 것이 아니며 사용자나 작업 필요성에 따라 선택적으로 수행할 수 있다.The system automatically replaces the battery bank unit that has been reserved as the battery bank unit identified as having reached the end of its life (S615). The automatic replacement of the battery bank unit may be operated by the user's event-replacement execution command after the user recognizes the battery bank unit identified as having reached the end of its life on the display. The S615 operation is not essential and can be selectively performed depending on the user or operation needs.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, embodiments of the present invention have been disclosed through detailed description and drawings. The terms are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention described in the meaning or the claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

210; 마스터 컨트롤러 220, 221, 223, 225, 229; DC/DC 컨버터
230; 디스플레이 101, 103, 105, 109; 배터리 뱅크 유닛
240; PC 250; SW
260; 전원 270; 정류회로
280; 인버터 290; 부하210; Master controllers 220, 221, 223, 225, 229; DC / DC converter
230; Displays 101, 103, 105, and 109; Battery bank unit
240; PC 250; SW
260; Power supply 270; Rectifier circuit
280; Inverter 290; Load

Claims

A method for monitoring the life of a battery bank,
Determining a lifetime threshold for the life characteristic value of the battery bank unit;
a) determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit by selecting one of the N battery bank units and discharging the battery bank unit through the DC / DC converter after charging;
b) at least some of the N-1 remaining battery bank units except for the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining an initial lifetime characteristic of the selected battery bank unit;
Repeating the steps a) and b) sequentially until an initial lifetime characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
Wherein the battery bank unit is distinguished from one of the N battery bank units and discharged after being charged through the DC / DC converter to identify the battery bank unit when the life characteristic value of the distinguished battery bank unit reaches the life threshold value step; And
And displaying the identified battery bank unit. &Lt; Desc / Clms Page number 20 >

2. The battery management system according to claim 1, wherein the initial lifetime characteristic value is determined as a time required to reach a predetermined voltage or a time required for a full discharge in discharging while maintaining each of the N battery bank units at a constant current output. To monitor the life of the.

3. The method according to claim 2, wherein the life threshold is determined to be a predetermined time value smaller than the initial life characteristic.

2. The method of claim 1, wherein the initial lifetime characteristic value is determined as a total energy amount discharged to a time point when the N battery bank units are discharged with a constant current output, Of the battery bank.

5. The method according to claim 4, wherein the life threshold value is determined as a predetermined total energy amount smaller than the initial life property value.

2. The method of claim 1,
And distinguishes one battery bank unit among the N battery bank units and completely discharges through the DC / DC converter after fully charged to determine whether the separated battery bank unit satisfies the life threshold value, and identifies the battery bank unit. A method for monitoring the life of a battery bank.

The method of claim 1, wherein the DC / DC converter is connected to a corresponding battery bank unit to be charged and discharged through a switch connected to each of the N battery bank units.

The method of claim 1, wherein the DC / DC converter is independently connected to one DC / DC converter for each of the N battery bank units.

The method of claim 8, wherein at least one of the N battery bank units is a chemically different type of battery bank unit than the other battery bank units.

The method of claim 1, wherein each of the N battery bank units is individually replaceable.

The method of claim 1, further comprising electrically replacing the identified battery bank unit with another battery bank unit.

An apparatus for monitoring the life of a battery bank,
N battery bank units;
N DC / DC converters connected to each of the N battery bank units to charge and discharge the battery bank unit;
a) selecting one of the N battery bank units and completely discharging the selected one after determining the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
b) at least some of the N-1 battery bank units excluding the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while the initial life characteristic value of the selected battery bank unit is determined,
And repeating the steps a) and b) sequentially until an initial life characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
Wherein the master controller determines a lifetime threshold for the life characteristic values of the N battery bank units, distinguishes one of the N battery bank units, and the DC / DC converter connected to the separated battery bank unit And identifies the battery bank unit in which the life characteristic value reaches the life threshold value when discharging after discharging the separated battery bank unit, and
And a display for displaying the identified battery bank unit.

13. The apparatus of claim 12, wherein the initial lifetime characteristic value is determined as a time to reach a predetermined voltage in discharging while each of the N battery bank units maintains a constant current.

14. The apparatus of claim 13, wherein the life threshold value is a predetermined time value smaller than the initial life characteristic value.

13. The method of claim 12, wherein the initial lifetime characteristic value is determined by summing up the total amount of energy discharged to the time when the N battery bank units maintain a constant current, A device for monitoring the life of a battery bank.

16. The apparatus of claim 15, wherein the life threshold value is a predetermined value smaller than the initial life property value.

13. The method of claim 12, wherein the master controller identifies a battery bank unit that has reached the lifetime threshold
One of the N battery bank units is distinguished, and after the fully charged battery is completely discharged through the DC / DC converter, the life characteristic value of the distinguished battery bank unit satisfies the life threshold value And identifies the battery bank unit based on the determination result.

13. The apparatus of claim 12, wherein at least one of the N battery bank units is a chemically different type of battery bank unit than the other battery bank units.

13. The apparatus of claim 12, wherein each of the N battery bank units is individually replaceable.

An apparatus for monitoring the life of a battery bank,
N battery bank units;
A switch connected to each of the N battery bank units;
A DC / DC converter for discharging the N battery bank units;
A switch for connecting the DC / DC converter with the selected battery bank unit for discharging the DC / DC converter through the switch;
a) selecting one of the N battery bank units and completely discharging the selected one after determining the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
b) at least some of the N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
And repeating the steps a) and b) sequentially until an initial life characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
Wherein the master controller determines a lifetime threshold for the life characteristic values of the N battery bank units, distinguishes one battery bank unit among the N battery bank units, and supplies the distinguished battery bank unit to the DC / DC converter Identifies the battery bank unit in which the life characteristic value reaches the life threshold value when discharging after charging, and
And a display for displaying the identified battery bank unit.

21. The method of claim 20, wherein the master controller identifies a battery bank unit whose lifetime characteristic value has reached the lifetime threshold
c) fully discharging the separated battery bank units after distinguishing one of the N (1, 2, 3, ... N) battery bank units and discharging the battery bank units through the DC / DC converter, Wherein the life-time characteristic value of the unit is determined by determining whether the lifetime characteristic value satisfies the life-time threshold value to identify the battery bank unit.