KR102539865B1 - Degradation diagnosis and management system for vanadium redox flow battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 전해액 탱크; 음극 전해액 탱크; 스택; 양극 전해액 펌프; 및 음극 전해액 펌프;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리를 위해, 상기 양극 전해액 탱크 및 상기 음극 전해액 탱크와 연결되어 바나듐 레독스 흐름전지의 개방회로전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감지하는 개방회로전압 감지부; 상기 양극 전해액 탱크와 연결되어 상기 양극 전해액 탱크 내 저장된 전해액의 전기전도도를 감지하는 전해액 전도도 감지부; 및 상기 개방회로전압 감지부 및 전해액 전도도 감지부를 통해 감지되는 감지정보를 기반으로 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동상태를 제어하여 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 진행여부를 조절하는 배터리 관리부;를 포함하는 시스템에 관한 것이다.The present invention is a cathode electrolyte tank; cathode electrolyte tank; stack; anode electrolyte pump; And a cathode electrolyte pump; for diagnosing and managing deterioration of the vanadium redox flow battery, which is connected to the anode electrolyte tank and the cathode electrolyte tank, the open circuit voltage (OCV, Open Circuit Voltage) of the vanadium redox flow battery an open circuit voltage detection unit that senses; an electrolyte conductivity sensing unit connected to the anode electrolyte tank and sensing electrical conductivity of the electrolyte stored in the anode electrolyte tank; and controlling the operation state of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump based on the detection information detected through the open circuit voltage detection unit and the electrolyte conductivity detection unit to control the progress of charging or discharging of the vanadium redox flow battery. It relates to a system including a; battery management unit that does.

Description

바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템 {DEGRADATION DIAGNOSIS AND MANAGEMENT SYSTEM FOR VANADIUM REDOX FLOW BATTERY}Degradation diagnosis and management system of vanadium redox flow battery {DEGRADATION DIAGNOSIS AND MANAGEMENT SYSTEM FOR VANADIUM REDOX FLOW BATTERY}

본 발명은 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for diagnosing and managing degradation of a vanadium redox flow battery.

최근, 태양광, 지열, 풍력 등의 재생에너지를 이용하는 발전시스템이 에너지 밀도가 낮고, 간헐적이라는 단점이 부각됨에 따라 원활한 전력의 공급 및 운전을 위해 대용량 전력 저장 기술이 요구되고 있으며, 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB, vanadium redox flow battery)는 그 중의 하나로 연구가 활발히 진행되고 있다. Recently, as power generation systems using renewable energy such as solar, geothermal, and wind power have low energy density and intermittent disadvantages, large-capacity power storage technology is required for smooth power supply and operation, and vanadium redox flow A vanadium redox flow battery (VRFB) is one of them, and research is being actively conducted.

특히, 활물질로 바나듐을 사용하는 바나듐 레독스 흐름 전지는 재생 에너지의 원활한 전력공급과 부하 평준화, 비상용 전력을 위한 전력 저장 시스템으로 연구가 진행되고 있다.In particular, a vanadium redox flow battery using vanadium as an active material is being studied as a power storage system for smooth power supply of renewable energy, load leveling, and emergency power.

이러한 바나듐 레독스-흐름 전지의 충·방전 반응은 충전 시에는 양극에서 4가 바나듐 이온(VO2+)이 5가(VO2 +)로, 음극에서는 3가 바나듐 이온(V3+)이 2가(V2+)로 변환되어 충전이 진행되며, 방전 시에는 역으로 바나듐 이온의 가수가 변화하여 방전이 진행된다.In the charge/discharge reaction of such a vanadium redox- flow battery, during charging, tetravalent vanadium ions (VO 2+ ) convert to pentavalent vanadium ions (VO 2+ ) at the positive electrode and trivalent vanadium ions (V 3+ ) convert to 2 at the negative electrode. It is converted into (V 2+ ) and charging proceeds. During discharging, the valence of vanadium ions changes conversely, and discharging proceeds.

이 전지는 레독스 쌍의 조성이 충방전에 따라 가역적으로 변화하는 것과는 대조적으로 전극에서는 단순히 전자의 주고 받음만 행해지기 때문에 전극 자체의 변화가 거의 없고 전극과 활물질이 분리되어 있어 복잡한 전극반응이 일어나지 않으며 전지의 수명이 길고 용량 증설이 비교적 용이한 장점이 있다.In contrast to the reversible change in the composition of the redox pair during charging and discharging, in this battery, only the exchange of electrons is performed at the electrode, so there is little change in the electrode itself and the electrode and the active material are separated, so a complex electrode reaction does not occur. It has the advantage of long battery life and relatively easy capacity expansion.

이에 따라, 바나듐 레독스 흐름전지의 사용에 따른 상태 노후화 및 이상 발생의 문제를 즉각적으로 관리하고, 해당 전지의 작동 효율을 고도하게 장기간 유지하기 위한 각종 기술적 시도가 다양한 측면에서 이루어지고 있는 실정이다.Accordingly, various technical attempts are being made in various aspects to immediately manage the problems of state deterioration and abnormality caused by the use of the vanadium redox flow battery and to maintain high operating efficiency of the battery for a long period of time.

이와 관련하여, 흐름전지 시스템의 전해조 및 스택부를 온도 변화를 관리함으로서 승온 및 냉각에 필요한 에너지를 절감하여 시스템 효율이 향상되도록 하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0014550호의 "레독스 흐름전지 시스템"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.In this regard, prior art for the prior art prepared to improve system efficiency by reducing the energy required for temperature raising and cooling by managing the temperature change of the electrolytic cell and the stack of the flow battery system includes Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2017- There is a "redox flow battery system" (hereinafter referred to as 'prior art') of No. 0014550.

하지만, 종래기술을 비롯한 기존의 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템은, 바나듐 레독스 흐름전지의 작동 과정에서 내부에 저장 관리되는 전해액의 상태와 관련하여 크로스오버 현상, 과충전시 부반응에 의한 수소가스 등 발생, 과방전시 부반응에 의한 바나듐 석출, 공기의 접촉 시 산화 반응 발생 등의 다양한 문제점이 있었다. However, the existing vanadium redox flow battery deterioration diagnosis and management system, including the prior art, is related to the state of the electrolyte stored and managed inside during the operation of the vanadium redox flow battery due to crossover phenomenon and side reactions during overcharging. There were various problems such as generation of hydrogen gas, precipitation of vanadium due to a side reaction during overdischarge, and occurrence of an oxidation reaction upon contact with air.

특히, 종래기술을 비롯한 기존의 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템은, 바나듐 레독스 흐름전지의 작동 과정에서 내부에 저장 관리되는 전해액의 상태와 관련하여 전해액의 변질로 시스템 자체의 효율 및 용량이 감소하고 나아가 시스템 전체가 파손될 수 있는 위험성을 가지고 있음에도 전해액의 상태의 모니터링에서부터 전체적인 전지의 열화 진단 및 관리를 효과적으로 수행하지 못하는 문제점이 있었다.In particular, the existing vanadium redox flow battery deterioration diagnosis and management system, including the prior art, in relation to the state of the electrolyte stored and managed internally during the operation of the vanadium redox flow battery, the efficiency and efficiency of the system itself due to the alteration of the electrolyte Even though the capacity is reduced and there is a risk that the entire system may be damaged, there is a problem in that it is not possible to effectively diagnose and manage the degradation of the entire battery from monitoring the state of the electrolyte solution.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 바나듐 레독스 흐름전지의 정상적인 충전 및 방전 작업의 수행과정에서 지속 사용되는 전해액의 상태를 실시간으로 모니터링하여 관리하고, 더 나아가 전지 자체의 열화 진단 및 관리가 효율적으로 이루어질 수 있는 기술을 제공하는데 있다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to monitor and manage in real time the state of the electrolyte solution continuously used during the normal charging and discharging operation of the vanadium redox flow battery, and further It is to provide a technology capable of efficiently diagnosing and managing deterioration of a battery itself.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템은, 양극 전해액이 저장된 양극 전해액 탱크; 음극 전해액이 저장된 음극 전해액 탱크; 상기 양극 전해액 탱크와 제1전해액 순환라인을 형성하도록 연결되어 상기 양극 전해액 탱크로부터의 전해액 입수 및 상기 양극 전해액 탱크로의 전해액 출수가 가능하며, 상기 음극 전해액 탱크와 제2전해액 순환라인을 형성하도록 연결되어 상기 음극 전해액 탱크로부터의 전해액 입수 및 상기 음극 전해액 탱크로의 전해액 출수가 가능하고, 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 셀과 바이폴라 플레이트가 반복 적층되는 스택; 제1전해액 순환라인 중 상기 양극 전해액 탱크로부터 상기 스택으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 전해액을 상기 스택 내 양극에 공급하는 양극 전해액 펌프; 및 제2전해액 순환라인 중 상기 음극 전해액 탱크로부터 상기 스택으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 전해액을 상기 스택 내 음극에 공급하는 음극 전해액 펌프;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템에 있어서, 상기 양극 전해액 탱크 및 상기 음극 전해액 탱크와 연결되어 바나듐 레독스 흐름전지의 개방회로전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감지하는 개방회로전압 감지부; 상기 양극 전해액 탱크와 연결되어 상기 양극 전해액 탱크 내 저장된 전해액의 전기전도도를 감지하는 전해액 전도도 감지부; 및 상기 개방회로전압 감지부 및 전해액 전도도 감지부를 통해 감지되는 감지정보를 기반으로 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동상태를 제어하여 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 진행여부를 조절하는 배터리 관리부;를 포함한다.In order to achieve the above object, a system for diagnosing and managing deterioration of a vanadium redox flow battery according to the present invention includes a cathode electrolyte tank in which a cathode electrolyte is stored; a cathode electrolyte tank in which a cathode electrolyte is stored; It is connected to form a first electrolyte circulation line with the positive electrolyte tank, enabling electrolyte to be obtained from the positive electrolyte tank and discharged from the positive electrolyte tank, and connected to form a second electrolyte circulation line with the negative electrolyte tank. a stack in which a cell including an anode, a separator, and a cathode, and a bipolar plate are repeatedly stacked, allowing the electrolyte to be obtained from the cathode electrolyte tank and the electrolyte to be discharged from the cathode electrolyte tank; an anode electrolyte pump connected to one side of a first electrolyte circulation line through which electrolyte is supplied from the anode electrolyte tank to the stack, and supplying electrolyte to the anode in the stack; And a cathode electrolyte pump connected to one side of a line for obtaining electrolyte from the cathode electrolyte tank to the stack of the second electrolyte circulation line and supplying the electrolyte to the cathode in the stack; Deterioration diagnosis of a vanadium redox flow battery including A management system comprising: an open circuit voltage detection unit connected to the positive electrolyte tank and the negative electrolyte tank to detect an open circuit voltage (OCV) of a vanadium redox flow battery; an electrolyte conductivity sensing unit connected to the anode electrolyte tank and sensing electrical conductivity of the electrolyte stored in the anode electrolyte tank; and controlling the operation state of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump based on the detection information detected through the open circuit voltage detection unit and the electrolyte conductivity detection unit to control the progress of charging or discharging of the vanadium redox flow battery. It includes; a battery management unit that does.

여기서, 상기 배터리 관리부는, 상기 개방회로전압 감지부로부터 실시간 개방회로전압 수치에 관한 제1감지정보를 수신하고, 상기 전해액 전도도 감지부로부터 실시간 상기 양극 전해액 탱크 내 전해액의 전기전도도 수치에 관한 제2감지정보를 수신하는 감지정보 수신부분; 기 설정된 개방회로전압 수치에 따른 전해액의 전기전도도 기준수치에 관한 기준정보가 저장된 기준정보 저장부분; 및 상기 감지정보 수신부분을 통해 수신된 제1감지정보와 제2감지정보 및 상기 기준정보 저장부분에 저장된 기준정보를 기반으로, 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당하는지 여부를 판단하는 상태 판단부분;을 포함한다.Here, the battery management unit receives first detection information about the open circuit voltage value in real time from the open circuit voltage detector, and second information about the electrical conductivity value of the electrolyte in the positive electrolyte tank in real time from the electrolyte conductivity detector. A detection information receiving unit for receiving detection information; a reference information storage unit in which reference information on a reference value of electrical conductivity of an electrolyte solution according to a preset open circuit voltage value is stored; And based on the first detection information and the second detection information received through the detection information receiving unit and the reference information stored in the reference information storage unit, the electrical conductivity reference value of the electrolyte on the reference information according to the detected open circuit voltage value and and a state determination unit for determining whether an error between the detected electrical conductivity values of the electrolyte solution falls within a normal range of 5% or more to +5% or less.

또한, 상기 상태 판단부분은 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당할 경우 정상 상태로 판단하고, 나머지의 경우 비정상 상태로 판단하며, 상기 배터리 관리부는, 상기 상태 판단부분을 통해 정상 상태로 판단될 경우 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프를 작동시켜 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어하며, 상기 상태 판단부분을 통해 비정상 상태로 판단될 경우 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단되도록 하는 운용 제어부분;을 더 포함한다.In addition, the state determination part is normal when the error between the electrical conductivity standard value of the electrolyte and the detected electrical conductivity value of the electrolyte based on the reference information according to the detected open circuit voltage value falls within the normal range of 5% or more to +5% or less. state, and the remaining cases are determined to be abnormal, and the battery management unit operates the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump when it is determined to be in a normal state through the state determination unit according to predetermined battery operation information. Controls the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery to operate normally, and if it is determined to be in an abnormal state through the state determination part, the operation of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump is terminated to charge the vanadium redox flow battery or an operation control unit to stop the discharging operation; further includes.

아울러, 상기 운용 제어부분은 입력수단을 통해 입력 생성된 작업구동 신호가 수신될 경우 신호 수신 시점에서의 상기 상태 판단부분을 통해 판단되는 결과를 기반으로 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동상태 제어를 통한 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부를 결정하고, 상기 운용 제어부분은 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부의 결정이 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어하도록 결정된 후 충전 또는 방전 작업이 완료되는 시점사이에 실시간으로 상기 상태 판단부분을 통해 판단되는 결과가 비정상 상태로 판단될 경우 즉시 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단되도록 한다.In addition, the operation control unit, when a work driving signal generated through an input means is received, based on a result determined through the state determination unit at the time of receiving the signal, the operating state of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump Determines whether to initially proceed with the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery through control, and the operation control unit determines whether or not to initially proceed with the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery according to predetermined battery operation information. After it is determined to control the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery so that the charging or discharging operation is completed, in real time between the time when the charging or discharging operation is completed, when the result determined through the state determination unit is determined to be in an abnormal state, the cathode electrolyte immediately The operation of the pump and the cathode electrolyte pump is terminated so that charging or discharging of the vanadium redox flow battery is stopped.

그리고 상기 배터리 관리부는, 상기 운용 제어부분을 통해 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단될 경우, 전해액 이상상태 알림 정보를 생성하여 출력수단을 통해 출력 또는 기 설정된 관리단말에 전송하는 상태 알림부분;을 더 포함한다.And the battery management unit, when charging or discharging of the vanadium redox flow battery is stopped by terminating the operation of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump through the operation control unit, generates and outputs notification information for an abnormal state of the electrolyte It further includes a; status notification part transmitted to an output or preset management terminal through means.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.

첫째, 바나듐 레독스 흐름전지의 정상적인 충전 및 방전 작업의 수행과정에서 지속 사용되는 전해액의 상태를 실시간으로 모니터링하여 상태를 실시간을 파악하여 관리할 수 있다.First, it is possible to identify and manage the state in real time by monitoring the state of the electrolyte continuously used in the course of normal charging and discharging of the vanadium redox flow battery in real time.

둘째, 바나듐 레독스 흐름전지의 정상적인 충전 및 방전 작업의 수행과정에서 지속 사용되는 전해액의 상태에 이상이 발생하였음을 빠르게 파악하여 전지의 작동상태를 즉각 중지시킴으로서 이로 인한 전지 자체의 열화를 최소화하고 전지의 효율적이고 효과적인 관리가 수행될 수 있다.Second, in the course of normal charging and discharging of the vanadium redox flow battery, it is quickly identified that an abnormality has occurred in the state of the continuously used electrolyte solution, and the operating state of the battery is immediately stopped, thereby minimizing the deterioration of the battery itself and the battery Efficient and effective management of can be performed.

셋째, 바나듐 레독스 흐름전지의 정상적인 충전 및 방전 작업의 수행과정에서 지속 사용되는 전해액의 상태에 이상이 발생하였음을 빠르게 파악하여 관리자가 이를 빠르게 인지할 수 있도록 함으로써, 빠르고 효율적인 전해액 상태의 점검 및 유지보수가 가능하다.Third, by quickly identifying that an abnormality has occurred in the state of the continuously used electrolyte during the normal charging and discharging process of the vanadium redox flow battery so that the manager can quickly recognize it, quick and efficient check and maintenance of the electrolyte state compensation is possible

도1은 본 발명에 따른 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템에 따른 충전 및 방전 작업의 1회 싸이클 정상 수행 시의 개방회로전압과 전해액의 전기전도도 변화를 나타낸 그래프이다.
도3은 발명의 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템에 따른 충전 및 방전 작업의 1회 싸이클 정상 수행 시의 전기전도도와 충전 또는 방전 전압의 변화를 나타낸 그래프이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a system for diagnosing and managing degradation of a vanadium redox flow battery according to the present invention.
2 is a graph showing changes in open-circuit voltage and electrical conductivity of an electrolyte when charging and discharging operations are performed normally for one cycle according to the system for diagnosing and managing deterioration of a vanadium redox flow battery according to the present invention.
3 is a graph showing changes in electrical conductivity and charging or discharging voltage when charging and discharging operations are normally performed for one cycle according to the system for diagnosing and managing deterioration of a vanadium redox flow battery according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.A preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but already well-known technical parts will be omitted or compressed for conciseness of description.

도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 열화 진단 및 관리 시스템(100)은 개방회로전압 감지부(110); 전해액 전도도 감지부(120); 및 배터리 관리부(130);를 포함한다.Referring to FIG. 1, the deterioration diagnosis and management system 100 of the vanadium redox flow battery 10 of the present invention includes an open circuit voltage detector 110; Electrolyte conductivity sensor 120; and a battery management unit 130.

우선, 본 발명의 열화 진단 및 관리 시스템(100)의 열화(劣化) 진단 및 관리 대상이 되어 상호 연결된 구조를 갖추게 되는 바나듐 레독스 흐름전지(10, VRFB, Vanadium Redox Flow Battery)는 도1에 도시된 바와 같이 양극 전해액 탱크(11), 음극 전해액 탱크(12), 스택(13, Stack), 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)를 포함한다.First, a vanadium redox flow battery (10, VRFB, Vanadium Redox Flow Battery), which is subject to degradation diagnosis and management of the degradation diagnosis and management system 100 of the present invention and has an interconnected structure, is shown in FIG. As described above, it includes a positive electrolyte tank 11, a negative electrolyte tank 12, a stack 13, a positive electrolyte pump 14 and a negative electrolyte pump 15.

여기서, 양극 전해액 탱크(11)는 양극 전해액이 저장된 전해액 수용 수단이고, 음극 전해액 탱크(12)는 음극 전해액이 저장이 저장된 전해액 수용 수단에 해당한다.Here, the positive electrolyte tank 11 corresponds to an electrolyte accommodating means in which the positive electrolyte is stored, and the negative electrolyte solution tank 12 corresponds to an electrolyte accommodating means in which the negative electrolyte is stored.

다음으로, 스택(13)은 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 셀과 바이폴라 플레이트가 반복 적층되는 구성으로, 구체적으로 집전체(BP, bipolar plate)-전극-격막-전극-집전체로 구성되어 하나의 셀을 형성하고, 이 셀이 수십장 체결되어 스택을 구성하게 된다. Next, the stack 13 has a configuration in which a cell including a positive electrode, a separator, and a negative electrode and a bipolar plate are repeatedly stacked, and specifically, it is composed of a current collector (BP, bipolar plate)-electrode-diaphragm-electrode-current collector. of cells are formed, and dozens of these cells are fastened to form a stack.

또한, 전극은 카본펠트 또는 카본 크로스가 사용되며, 레독스 반응이 발생할 수 있는 사이트와 발생하는 전자의 통로를 제공하는 역할을 하며, 저항이 낮고, 레독스 반응 효율이 좋아야 한다. In addition, carbon felt or carbon cloth is used as the electrode, and serves to provide a site where a redox reaction can occur and a passage for generated electrons, and must have low resistance and good redox reaction efficiency.

아울러, 격막은 양이온 교환막 또는 음이온 교환막이 사용되며, 막 저항이 낮고, 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 전해액으로 사용되는 4가지 바나듐 이온들(V2+, V3+, VO2 +, VO2+)의 투과성이 낮아야 한다. In addition, the diaphragm uses a cation exchange membrane or an anion exchange membrane, has low membrane resistance, and contains four vanadium ions (V 2+ , V 3+ , VO 2 + , VO 2+ ) should be low.

마지막으로, 집전체는 전류를 잘 흘려주어야하기 때문에 저항이 거의 없어야 하며, 충방전 상태의 양, 음극액에 대해 높은 내구성을 가져야 한다.Lastly, the current collector must have almost no resistance because current must flow well, and must have high durability against positive and negative electrolytes in charge and discharge states.

이와 같은 스택(13)은 양극 전해액 탱크(11)와 제1전해액 순환라인을 형성하도록 연결되는데, 제1전해액 순환라인은 양극 전해액 탱크(11)로부터 스택(13)으로의 전해액 입수가 이루어질 수 있도록 마련된 입수 라인과 스택(13)으로부터 양극 전해액 탱크(11)로의 전해액 출수가 이루질 수 있도록 마련된 출수 라인을 통해 구성된다.The stack 13 is connected to the anode electrolyte tank 11 to form a first electrolyte circulation line, and the first electrolyte circulation line is such that the electrolyte can be obtained from the anode electrolyte tank 11 to the stack 13. It is configured through an inlet line provided and an outlet line provided so that electrolyte solution can be discharged from the stack 13 to the positive electrolyte solution tank 11 .

이와 동시에, 스택(13)은 음극 전해액 탱크(12)와 제2전해액 순환라인을 형성하도록 연결되는데, 제2전해액 순환라인은 음극 전해액 탱크(12)로부터 스택(13)으로의 전해액 입수가 이루어질 수 있도록 마련된 입수 라인과 스택(13)으로부터 음극 전해액 탱크(12)로의 전해액 출수가 이루질 수 있도록 마련된 출수 라인을 통해 구성된다.At the same time, the stack 13 is connected to the cathode electrolyte tank 12 to form a second electrolyte circulation line, wherein the electrolyte can be obtained from the cathode electrolyte tank 12 to the stack 13. It is configured through an inlet line provided so that the electrolyte solution can be discharged from the stack 13 to the cathode electrolyte solution tank 12.

다음으로, 양극 전해액 펌프(14)는 제1전해액 순환라인 중 양극 전해액 탱크(11)로부터 스택(13)으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 양극 전해액 탱크(11)로부터 전해액을 스택(13) 내 양극에 공급하기 위한 소정의 출력압을 제공한다.Next, the anode electrolyte pump 14 is connected to one side of the line for obtaining the electrolyte from the anode electrolyte tank 11 to the stack 13 of the first electrolyte circulation line, and supplies the electrolyte from the anode electrolyte tank 11 to the stack 13 ) provides a predetermined output pressure to supply to the anode in

또한, 음극 전해액 펌프(15)는 제2전해액 순환라인 중 음극 전해액 탱크(12)로부터 스택(13)으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 음극 전해액 탱크(12) 내 전해액을 스택(13) 내 음극에 공급하기 위한 소정의 출력압을 제공한다.In addition, the cathode electrolyte pump 15 is connected to one side of the line through which the electrolyte is obtained from the cathode electrolyte tank 12 to the stack 13 of the second electrolyte circulation line, and the electrolyte in the cathode electrolyte tank 12 is transferred to the stack 13. It provides a certain output pressure to supply to my cathode.

이와 같은 구성을 갖춘 바나듐 레독스 흐름전지(10)는 충전 또는 방전을 수행하는 과정에서 1Cycle을 기준으로 도2에 도시된 바와 같이 전류와 전압의 변화를 보이게 된다.The vanadium redox flow battery 10 having such a configuration shows changes in current and voltage as shown in FIG. 2 based on 1 cycle in the process of charging or discharging.

이와 같은 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 열화 진단 및 관리를 위해 마련된 본 발명의 시스템(100)은 기존의 바나듐 레독스 흐름전지(10)와 연결되어 있는 BMS(Battery Management System), PCS(Power Conversion System), EMS(Energy Management System)와도 추가적인 연결을 통해 상호 연동 가능한 통합 시스템을 구축할 수도 있고, 실시에 따라서는 BMS(Battery Management System) 내에 포함되어 작동하는 세부 시스템으로서 구현될 수도 있다.The system 100 of the present invention prepared for diagnosing and managing the deterioration of such a vanadium redox flow battery 10 is a BMS (Battery Management System) connected to the existing vanadium redox flow battery 10, PCS (Power Conversion System) and EMS (Energy Management System) through additional connection to build an integrated system that can interoperate with each other, or depending on the implementation, it can be implemented as a detailed system that is included in the BMS (Battery Management System) and operates.

개방회로전압 감지부(110)는 양극 전해액 탱크(12) 및 음극 전해액 탱크(12)와 연결되어 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 개방회로전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감지한다.The open circuit voltage detector 110 is connected to the positive electrolyte tank 12 and the negative electrolyte tank 12 to detect the open circuit voltage (OCV) of the vanadium redox flow battery 10 .

여기서, 개방회로전압 감지부(110)는 양극 전해액 탱크(12) 및 음극 전해액 탱크(12) 각각과 배관 구조를 갖추어 연결을 이루게 되는데, 자체적으로 구비한 소형 펌프를 이용해 전해액을 순환시키며 전해액에 충전된 무부하상태의 전압을 측정한다.Here, the open circuit voltage detector 110 is connected to each of the positive electrolyte tank 12 and the negative electrolyte tank 12 by having a pipe structure. Measure the voltage in no-load condition.

이를 통해, 개방회로전압 감지부(110)는 실시간으로 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 개방회로전압(OCV)가 어느 정도의 수치인지를 정보화하여 제1감지정보로서 생성한 후 추후 설명될 배터리 관리부(130)에 지속 전송한다.Through this, the open circuit voltage detection unit 110 converts the open circuit voltage (OCV) of the vanadium redox flow battery 10 into information in real time, generates it as first detection information, and then generates a battery to be described later. It is continuously transmitted to the management unit 130.

전해액 전도도 감지부(120)는 양극 전해액 탱크(11)와 연결되어 양극 전해액 탱크(11) 내 저장된 전해액의 전기전도도를 감지한다.The electrolyte conductivity sensor 120 is connected to the anode electrolyte tank 11 and senses the electrical conductivity of the electrolyte stored in the anode electrolyte tank 11 .

이를 통해, 전해액 전도도 감지부(120)는 실시간으로 바나듐 레독스 흐름전지(10)를 구성하는 양극 전해액 탱크(11) 내 저장된 전해액의 전기전도도 수치가 어느 정도인지 정보화하여 제2감지정보로서 생성한 후 추후 설명될 배터리 관리부(130)에 지속 전송한다.Through this, the electrolyte conductivity sensor 120 converts the electrical conductivity value of the electrolyte stored in the anode electrolyte tank 11 constituting the vanadium redox flow battery 10 in real time into information to generate second sensing information. Then, it is continuously transmitted to the battery management unit 130 to be described later.

배터리 관리부(130)는 개방회로전압 감지부(110) 및 전해액 전도도 감지부(120)를 통해 감지되는 감지정보를 기반으로 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동상태를 제어하여 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업의 진행여부를 조절한다.The battery management unit 130 controls the operating states of the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 based on the detection information detected by the open circuit voltage detector 110 and the electrolyte conductivity detector 120, It controls whether the vanadium redox flow battery 10 is charged or discharged.

이를 위해, 배터리 관리부(130)는 감지정보 수신부분(131), 기준정보 저장부분(132), 상태 판단부분(133), 운용 제어부분(134) 및 상태 알림부분(135)을 포함한다.To this end, the battery management unit 130 includes a detection information receiving unit 131, a reference information storage unit 132, a state determination unit 133, an operation control unit 134, and a status notification unit 135.

우선, 감지정보 수신부분(131)은 개방회로전압 감지부(110)로부터 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 실시간 개방회로전압 수치에 관한 제1감지정보를 수신하고, 전해액 전도도 감지부(120)로부터 실시간 양극 전해액 탱크(11) 내 전해액의 전기전도도 수치에 관한 제2감지정보를 수신하기 위한 통신 기능을 담당한다.First, the sensing information receiving unit 131 receives first sensing information about the real-time open circuit voltage value of the vanadium redox flow battery 10 from the open circuit voltage sensing unit 110, and the electrolyte conductivity sensing unit 120 In charge of the communication function for receiving the second sensing information about the electrical conductivity value of the electrolyte in the anode electrolyte tank 11 in real time.

다음으로, 기준정보 저장부분(132)은 기 설정된 개방회로전압 수치에 따른 전해액의 전기전도도 기준수치에 관한 기준정보가 저장되는 데이터베이스 공간에 해당한다.Next, the reference information storage unit 132 corresponds to a database space in which reference information on the reference value of the electrical conductivity of the electrolyte solution according to the preset open circuit voltage value is stored.

여기서, 기 설정된 개방회로전압 수치에 따른 전해액의 전기전도도 기준수치에 관한 기준정보는 전도도 표준액(0.01M KCI 용액 0.7456g)을 25℃의 물(2㎲/㎝ 이하)에 녹여 1,000㎖로 하여 전기전도도를 측정한 정보로서, 25℃에서 측정되는 기준 전기전도도 값은 1,409㎲/㎝에 해당한다.Here, the standard information on the electrical conductivity standard value of the electrolyte solution according to the set open circuit voltage value is to dissolve the conductivity standard solution (0.01M KCI solution 0.7456g) in water (2 μs / cm or less) at 25 ° C. As the information obtained by measuring the conductivity, the standard electrical conductivity value measured at 25 ° C corresponds to 1,409 μs / cm.

또한, 상태 판단부분(133)은 감지정보 수신부분(131)을 통해 수신된 제1감지정보와 제2감지정보 및 기준정보 저장부분(132)에 저장된 기준정보를 기반으로, 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차를 분석한다.In addition, the state determination unit 133 detects the open circuit voltage based on the first and second sensing information received through the sensing information receiving unit 131 and the reference information stored in the reference information storage unit 132. Analyze the error between the reference value of the electrical conductivity of the electrolyte and the detected electrical conductivity of the electrolyte according to the reference information according to the numerical value.

더욱 구체적으로, 상태 판단부분(133)은 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당하는지 여부를 판단하여 해당 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당할 경우 정상 상태로 판단하고, 나머지의 경우 비정상 상태로 판단한다.More specifically, the state determination unit 133 determines that the error between the electrical conductivity standard value of the electrolyte and the detected electrical conductivity value of the electrolyte on the reference information according to the detected open circuit voltage value is within the normal range of 5% or more to +5% or less. It is determined whether or not it is applicable, and if the corresponding error falls within the normal range of 5% or more to +5% or less, it is determined to be normal, and the rest is judged to be abnormal.

이와 연계되어, 운용 제어부분(134)은 상태 판단부분(133)을 통해 정상 상태로 판단될 경우(감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 위치할 경우) 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)를 작동시켜 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어한다.In connection with this, the operation control unit 134 determines the normal state through the state determination unit 133 (the reference value of the electrical conductivity of the electrolyte and the value of the electrical conductivity of the detected electrolyte on the reference information according to the detected open circuit voltage value) Vanadium redox flow battery 10 according to predetermined battery operation information by operating the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 The charge or discharge operation of the control is normally operated.

또 다르게, 운용 제어부분(134)은 상태 판단부분(133)을 통해 비정상 상태로 판단될 경우(감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 미만 또는 +5% 초과의 비정상범위 내에 위치할 경우) 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 즉각 중단되도록 한다.Alternatively, when the operation control unit 134 is determined to be in an abnormal state through the state determination unit 133 (between the electrical conductivity of the electrolyte based on the reference information according to the detected open circuit voltage value and the detected electrical conductivity of the electrolyte) If the error is within the abnormal range of less than 5% or greater than +5%), the operation of the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 is terminated to charge or discharge the vanadium redox flow battery 10. to be stopped immediately.

예를 들어, 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 정상상태에서 진행되는 레독스 흐름전지(10)의 개방회로전압(OCV)과 전해액의 전기전도도 변화는 도2에 도시된 바와 같은 양상을 보이게 된다.For example, as shown in FIG. will appear the same.

이와 같은 도2에 도시된 그래프상 X축은 시간(단위:Sec)을 나타내고, 좌측 Y축은 개방회로전압(OCV)값(단위:V)을 나타내며, 우측 Y축은 전기전도도값(단위:S/cm)를 나타낸다.In the graph shown in FIG. 2, the X axis represents time (unit: Sec), the left Y axis represents open circuit voltage (OCV) value (unit: V), and the right Y axis represents electrical conductivity value (unit: S/cm). ).

또한, 도3에 도시된 바와 같이 X축은 전기전도도값(단위:S/cm)를 나타내고, Y축은 전기전도도별 충전 또는 방전 전압값(단위:V)을 그래프를 통해 전기전도도의 변화에 따라 충전 또는 방전 작업이 정상상태에서 진행되는 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 전압이 변화되는 양상을 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the X-axis represents the electrical conductivity value (unit: S/cm), and the Y-axis represents the charge or discharge voltage value (unit: V) for each electrical conductivity through the graph according to the change in electrical conductivity. Alternatively, it can be confirmed how the charging or discharging voltage of the redox flow battery 10 in which the discharging operation proceeds in a steady state is changed.

구체적으로, 도3의 파란색 그래프는 전기전도도의 변화에 따라 각각에 대응되어 변화하는 평균충전전압의 수치를 의미하고, 주황색 그래프는 전기전도도의 변화에 따라 각각에 대응되어 변화하는 평균방전전압의 수치를 의미한다.Specifically, the blue graph in FIG. 3 means the value of the average charging voltage that changes corresponding to each according to the change in electrical conductivity, and the orange graph means the value of the average discharge voltage that changes corresponding to each according to the change in electrical conductivity. means

이와 같은 도3의 양상을 기반으로 기준정보 저장부분(132)에 저장될 기준정보의 설정을 수행할 수 있다.Based on the aspect of FIG. 3, reference information to be stored in the reference information storage unit 132 may be set.

구체적으로, 이와 같은 운용 제어부분(134)을 통한 제어과정을 살펴보면 우선 열화 진단 및 관리 시스템(100)의 구성으로서 일측에 구비된 입력수단(신호입력버튼, 키보드, 마우스, 음성입력기 또는 터치디스프레이 등)을 통해 관리자가 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업의 시작을 위한 작업 구동신호를 입력 생성함에 따라, 해당 작업 구동신호가 배터리 관리부(130)에 수신되면 즉각 운용 제어부분(134)은 신호 수신 시점에서의 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과를 기반으로, 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동상태 제어를 통한 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부를 결정한다.Specifically, looking at the control process through the operation control unit 134, first, as a configuration of the degradation diagnosis and management system 100, an input means (signal input button, keyboard, mouse, voice input device or touch display, etc.) provided on one side ), as the manager inputs and generates a work drive signal for starting the charging or discharging work of the vanadium redox flow battery 10, when the corresponding work driving signal is received by the battery management unit 130, the operation control unit 134 ) is based on the result determined through the state determination part 133 at the time of signal reception, charging or discharging of the vanadium redox flow battery through control of the operating states of the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 Decide whether or not to proceed with the work in the first place.

만약, 작업 구동신호가 배터리 관리부(130)에 수신된 시점에 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과가 정상 상태로 판단될 경우, 운용 제어부분(134)은 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)를 최초로 작동시켜 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 정상적으로 시작될 수 있게 한다.If, at the time when the operation driving signal is received by the battery management unit 130, the result determined through the state determination unit 133 is determined to be in a normal state, the operation control unit 134 operates the positive electrode electrolyte pump 14 and the negative electrode The electrolyte pump 15 is operated for the first time so that the charging or discharging of the vanadium redox flow battery 10 can be normally started according to predetermined battery operation information.

이와 달리, 작업 구동신호가 배터리 관리부(130)에 수신된 시점에 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과가 비정상 상태로 판단될 경우, 운용 제어부분(134)은 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동을 애초에 시키지 않게되며, 처음부터 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 시작되지 않도록 하여 열화가 효율적으로 관리될 수 있도록 한다.Unlike this, when the result determined through the state determination unit 133 is determined to be in an abnormal state at the time when the operation driving signal is received by the battery management unit 130, the operation control unit 134 operates the positive electrolyte pump 14 and The operation of the cathode electrolyte pump 15 is not initially performed, and the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery 10 is not started from the beginning so that deterioration can be efficiently managed.

그 다음으로, 운용 제어부분(134)이 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부의 결정이 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어하도록 결정된 후에도 운용 제어부분(134)은 지속적으로 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과를 실시간 모니터링하게 된다.Next, the operation control unit 134 determines whether to initially proceed with the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery 10 by charging or discharging the vanadium redox flow battery 10 according to predetermined battery operation information. Even after it is determined to control the operation so that it operates normally, the operation control unit 134 continuously monitors the result determined through the state determination unit 133 in real time.

이와 같은 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 최초 진행여부의 결정이 된 후 지속적으로 운용 제어부분(134)이 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과를 실시간 모니터링하는 과정에서 충전 또는 방전 작업이 완료되는 시점 전까지 어떤 시점에서든, 운용 제어부분(134)은 실시간으로 상태 판단부분(133)을 통해 판단되는 결과가 비정상 상태로 판단될 경우 즉시 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 중단되도록 하여 열화가 효율적으로 관리될 수 있도록 한다.After the initial decision is made to ensure that the charge or discharge operation of the vanadium redox flow battery 10 is normally operated according to the predetermined battery operation information, the operation control unit 134 continuously operates the state determination unit 133. In the process of monitoring the result determined through real-time monitoring, at any point before the charging or discharging operation is completed, the operation control unit 134 determines that the result determined through the state determination unit 133 in real time is an abnormal state. The operation of the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 is immediately stopped so that the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery 10 is stopped so that deterioration can be efficiently managed.

마지막으로, 상태 알림부분(135)은 운용 제어부분(134)을 통해 양극 전해액 펌프(14) 및 음극 전해액 펌프(15)의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지(10)의 충전 또는 방전 작업이 중단될 경우, 전해액 이상상태 알림 정보를 생성한다.Finally, the status notification unit 135 terminates the operation of the positive electrolyte pump 14 and the negative electrolyte pump 15 through the operation control unit 134 so that the charging or discharging of the vanadium redox flow battery 10 is performed. In case of interruption, the electrolyte abnormal state notification information is generated.

이와 같이 상태 알림부분(135)은 전해액 이상상태 알림 정보를 생성할 경우, 열화 진단 및 관리 시스템(100)의 구성으로서 타측에 구비된 출력수단(모니터, 스피커, 진동출력기 또는 경고등 등)을 통해 정보를 출력시켜 특정 메시지나 이미지가 보이도록 하거나, 특정 음성 혹은 알림음이 들리도록 하거나, 특정 빛이 보이도록 하는 등의 동작이 이루어져 관리자가 알림 정보의 발생을 쉽고 빠르게 인지하여 전해액의 유지 보수가 즉각적으로 이루어질 수 있도록 한다.In this way, when the status notification part 135 generates notification information for an abnormal state of the electrolyte, it is a component of the deterioration diagnosis and management system 100 through an output means (monitor, speaker, vibration output device, warning light, etc.) provided on the other side of the information. output to show a specific message or image, hear a specific voice or notification sound, or make a specific light visible, so that the administrator can quickly and easily recognize the occurrence of notification information, so that maintenance of the electrolyte is immediate. to make it possible to

또한 실시에 따라, 상태 알림부분(135)은 전해액 이상상태 알림 정보를 생성하여 기 설정된 관리단말에 전송함으로서, 관리자가 멀리 떨어져 있더라도 단말을 통해 알림 정보의 발생을 쉽고 빠르게 인지하여 전해액의 유지 보수가 즉각적으로 이루어질 수 있도록 한다.In addition, according to implementation, the status notification unit 135 generates electrolyte abnormal state notification information and transmits it to a preset management terminal, so that the manager easily and quickly recognizes the generation of notification information through the terminal even if the manager is far away, so that maintenance of the electrolyte is possible. make it happen immediately.

본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection should be interpreted according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 바나듐 레독스 흐름전지
11 : 양극 전해액 탱크 12 : 음극 전해액 탱크
13 : 스택 14 : 양극 전해액 펌프
15 : 음극 전해액 펌프
100 : 열화 진단 및 관리 시스템
110 : 개방회로전압 감지부
120 : 전해액 전도도 감지부
130 : 배터리 관리부
131 : 감지정보 수신부분 132 : 기준정보 저장부분
133 : 상태 판단부분 134 : 운용 제어부분
135 : 상태 알림부분10: vanadium redox flow battery
11: positive electrolyte tank 12: negative electrolyte tank
13: stack 14: anode electrolyte pump
15: cathode electrolyte pump
100: Deterioration diagnosis and management system
110: open circuit voltage detection unit
120: electrolyte conductivity sensor
130: battery management unit
131: detection information receiving part 132: reference information storage part
133: state determination part 134: operation control part
135: status notification part

Claims (5)

양극 전해액이 저장된 양극 전해액 탱크; 음극 전해액이 저장된 음극 전해액 탱크; 상기 양극 전해액 탱크와 제1전해액 순환라인을 형성하도록 연결되어 상기 양극 전해액 탱크로부터의 전해액 입수 및 상기 양극 전해액 탱크로의 전해액 출수가 가능하며, 상기 음극 전해액 탱크와 제2전해액 순환라인을 형성하도록 연결되어 상기 음극 전해액 탱크로부터의 전해액 입수 및 상기 음극 전해액 탱크로의 전해액 출수가 가능하고, 양극, 분리막 및 음극을 포함하는 셀과 바이폴라 플레이트가 반복 적층되는 스택; 제1전해액 순환라인 중 상기 양극 전해액 탱크로부터 상기 스택으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 전해액을 상기 스택 내 양극에 공급하는 양극 전해액 펌프; 및 제2전해액 순환라인 중 상기 음극 전해액 탱크로부터 상기 스택으로 전해액을 입수시키는 라인상 일측에 연결되어 전해액을 상기 스택 내 음극에 공급하는 음극 전해액 펌프;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템에 있어서,
상기 양극 전해액 탱크 및 상기 음극 전해액 탱크와 연결되어 바나듐 레독스 흐름전지의 개방회로전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 감지하는 개방회로전압 감지부;
상기 양극 전해액 탱크와 연결되어 상기 양극 전해액 탱크 내 저장된 전해액의 전기전도도를 감지하는 전해액 전도도 감지부; 및
상기 개방회로전압 감지부 및 전해액 전도도 감지부를 통해 감지되는 감지정보를 기반으로 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동상태를 제어하여 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 진행여부를 조절하는 배터리 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템.
a cathode electrolyte tank in which a cathode electrolyte is stored; a cathode electrolyte tank in which a cathode electrolyte is stored; It is connected to form a first electrolyte circulation line with the positive electrolyte tank, enabling electrolyte to be obtained from the positive electrolyte tank and discharged from the positive electrolyte tank, and connected to form a second electrolyte circulation line with the negative electrolyte tank. a stack in which a cell including an anode, a separator, and a cathode and a bipolar plate are repeatedly stacked, allowing the electrolyte to be obtained from the cathode electrolyte tank and the electrolyte to be discharged from the cathode electrolyte tank; an anode electrolyte pump connected to one side of a first electrolyte circulation line through which electrolyte is supplied from the anode electrolyte tank to the stack, and supplying electrolyte to the anode in the stack; And a cathode electrolyte pump connected to one side of a second electrolyte circulation line on a line for obtaining electrolyte from the cathode electrolyte tank to the stack and supplying electrolyte to the cathode in the stack; Deterioration diagnosis of a vanadium redox flow battery including In the management system,
an open circuit voltage detector connected to the positive electrolyte tank and the negative electrolyte tank to sense an open circuit voltage (OCV) of the vanadium redox flow battery;
an electrolyte conductivity sensing unit connected to the anode electrolyte tank to sense electrical conductivity of the electrolyte solution stored in the anode electrolyte tank; and
Based on the detection information detected through the open circuit voltage detection unit and the electrolyte conductivity detection unit, controlling the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery by controlling the operating states of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump Characterized in that it comprises a; battery management unit
Deterioration diagnosis and management system of vanadium redox flow battery.
 제1항에 있어서,
상기 배터리 관리부는,
상기 개방회로전압 감지부로부터 실시간 개방회로전압 수치에 관한 제1감지정보를 수신하고, 상기 전해액 전도도 감지부로부터 실시간 상기 양극 전해액 탱크 내 전해액의 전기전도도 수치에 관한 제2감지정보를 수신하는 감지정보 수신부분;
기 설정된 개방회로전압 수치에 따른 전해액의 전기전도도 기준수치에 관한 기준정보가 저장된 기준정보 저장부분; 및
상기 감지정보 수신부분을 통해 수신된 제1감지정보와 제2감지정보 및 상기 기준정보 저장부분에 저장된 기준정보를 기반으로, 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당하는지 여부를 판단하는 상태 판단부분;을 포함하는 것을 특징으로 하는
바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템.
According to claim 1,
The battery management unit,
Sensing information for receiving first sensing information about an open circuit voltage value in real time from the open circuit voltage detector and receiving second sensing information about an electrical conductivity value of the electrolyte in the anode electrolyte tank in real time from the electrolyte conductivity sensor. receiving part;
a reference information storage unit in which reference information on a reference value of electrical conductivity of an electrolyte solution according to a preset open circuit voltage value is stored; and
Based on the first sensing information and the second sensing information received through the sensing information receiving unit and the reference information stored in the reference information storage unit, the reference value and detection of the electrical conductivity of the electrolyte in the reference information according to the detected open circuit voltage value A state determination unit for determining whether the error between the electrical conductivity values of the electrolyte solution falls within the normal range of 5% or more to +5% or less; characterized in that it comprises a
Deterioration diagnosis and management system of vanadium redox flow battery.
 제2항에 있어서,
상기 상태 판단부분은 감지된 개방회로전압 수치에 따른 기준정보상 전해액의 전기전도도 기준수치와 감지된 전해액의 전기전도도 수치간의 오차가 ­5% 이상 내지 +5% 이하의 정상범위 내에 해당할 경우 정상 상태로 판단하고, 나머지의 경우 비정상 상태로 판단하며,
상기 배터리 관리부는,
상기 상태 판단부분을 통해 정상 상태로 판단될 경우 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프를 작동시켜 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어하며, 상기 상태 판단부분을 통해 비정상 상태로 판단될 경우 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단되도록 하는 운용 제어부분;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템.
According to claim 2,
The state determination part returns to the normal state when the error between the electrical conductivity standard value of the electrolyte and the detected electrical conductivity value of the electrolyte based on the reference information according to the detected open circuit voltage value is within the normal range of 5% or more to +5% or less. and judge the rest as abnormal,
The battery management unit,
When it is determined to be in a normal state through the state determination unit, the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump are operated to control the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery to operate normally according to predetermined battery operation information, and the state An operation control unit for stopping the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery by terminating the operation of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump when it is determined to be in an abnormal state through the determination unit; characterized in that it further comprises
Deterioration diagnosis and management system of vanadium redox flow battery.
 제3항에 있어서,
상기 운용 제어부분은 입력수단을 통해 입력 생성된 작업구동 신호가 수신될 경우 신호 수신 시점에서의 상기 상태 판단부분을 통해 판단되는 결과를 기반으로 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동상태 제어를 통한 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부를 결정하고,
상기 운용 제어부분은 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업의 최초 진행여부의 결정이 기 설정된 배터리 운용정보에 따라 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 정상 작동되도록 제어하도록 결정된 후 충전 또는 방전 작업이 완료되는 시점사이에 실시간으로 상기 상태 판단부분을 통해 판단되는 결과가 비정상 상태로 판단될 경우 즉시 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단되도록 하는 것을 특징으로 하는
바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템.
According to claim 3,
The operation control unit controls the operating state of the anode electrolyte pump and the cathode electrolyte pump based on the result determined through the state determination unit at the time of receiving the signal when a work driving signal generated through an input means is received. Determine whether to initially proceed with the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery through
The operation control unit determines whether to initially proceed with the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery to control the charging or discharging operation of the vanadium redox flow battery to be normally operated according to the predetermined battery operation information, and then charge or discharge When the result judged through the state judgment part in real time between the point of completion of the work is determined to be an abnormal state, the operation of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump is immediately terminated to charge or discharge the vanadium redox flow battery characterized in that it stops
Deterioration diagnosis and management system of vanadium redox flow battery.
 제4항에 있어서,
상기 배터리 관리부는,
상기 운용 제어부분을 통해 상기 양극 전해액 펌프 및 상기 음극 전해액 펌프의 작동을 종료시켜 바나듐 레독스 흐름전지의 충전 또는 방전 작업이 중단될 경우, 전해액 이상상태 알림 정보를 생성하여 출력수단을 통해 출력 또는 기 설정된 관리단말에 전송하는 상태 알림부분;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
바나듐 레독스 흐름전지의 열화 진단 및 관리 시스템.According to claim 4,
The battery management unit,
When charging or discharging of the vanadium redox flow battery is stopped by ending the operation of the positive electrolyte pump and the negative electrolyte pump through the operation control unit, abnormal electrolyte condition notification information is generated to output or Characterized in that it further comprises; a status notification portion transmitted to the set management terminal
Deterioration diagnosis and management system of vanadium redox flow battery.
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