KR102553037B1 - Abnormal condition detection system using battery voltage data - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 이상 상태 사전 감지 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리의 다양한 전압 데이터를 이용하여 배터리의 이상에 관련된 전조 현상을 감지하고, 이를 사용자에게 경고하거나 시스템 가동을 정지함으로써 시스템 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 다수의 배터리 셀 각각의 전압을 감지하여 상기 다수의 배터리 셀 각각에 대한 배터리 전압 데이터를 제공하는 전압 센싱부; 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀간 전압 편차(Va)를 계산하는 전압 편차 계산부; 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 변화(Vb)를 계산하는 전압 변화 계산부; 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 편차의 변화(Vc)를 계산하는 전압 편차 변화 계산부를 포함하는 전압 계산부; 및 상기 전압 편차(Va), 상기 전압 변화(Vb) 또는 상기 전압 편차의 변화(Vc)를 기준값과 비교하여 시스템 조치 신호를 출력하는 조치 신호 출력부를 포함하는, 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템을 개시한다.Embodiments of the present invention relate to an abnormal state advance detection system, and a technical problem to be solved is to detect a precursor phenomenon related to an abnormality of the battery using various voltage data of the battery, and to warn the user or stop the operation of the system. An object of the present invention is to provide an abnormal state advance detection system using battery voltage data capable of improving system safety. To this end, the present invention provides a voltage sensing unit for sensing the voltage of each of a plurality of battery cells and providing battery voltage data for each of the plurality of battery cells; a voltage deviation calculator configured to calculate a voltage deviation (Va) between battery cells from the battery voltage data; a voltage change calculation unit that calculates a voltage change (Vb) of each battery cell over time from the battery voltage data; a voltage calculator including a voltage deviation change calculator that calculates a change (Vc) of a voltage deviation of each battery cell over time from the battery voltage data; and an action signal output unit configured to output a system action signal by comparing the voltage deviation (Va), the voltage change (Vb), or the change (Vc) of the voltage deviation with a reference value. start the system

Description

배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템{Abnormal condition detection system using battery voltage data}Abnormal condition detection system using battery voltage data}

본 발명의 실시예는 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a system for pre-detecting an abnormal state using battery voltage data.

일반적으로 에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)는 신재생 에너지 시장인 태양광, 풍력 등에서 생산된 에너지를 저장 장치(예를 들면, 배터리)에 저장했다가 필요한 시간대에 전기를 공급하여 전력 사용 효율을 향상시키는 장치를 의미한다. In general, an energy storage system (ESS) stores energy produced from renewable energy markets, such as solar and wind power, in a storage device (e.g., a battery) and supplies electricity at a time when it is needed to increase power use efficiency. means a device that improves

이러한 에너지 저장 장치는 크게 배터리, PCS(Power Conversion System, AC-DC 변환 기능 및 배전 기능을 수행함) 및 EMS(Energy Management System, 전체 ESS 시스템을 운영하고 관장함) 등을 포함한다. 여기서, 배터리는 BMS(Battery Management System)에 의해 전압, 온도 등이 모니터링 및 관리되고, 또한 BMS는 PCS 및/또는 EMS와 필요한 정보를 주고 받는다.These energy storage devices largely include batteries, PCS (Power Conversion System, performing AC-DC conversion and distribution functions), and EMS (Energy Management System, operating and managing the entire ESS system), and the like. Here, voltage, temperature, etc. of the battery are monitored and managed by a battery management system (BMS), and the BMS exchanges necessary information with the PCS and/or EMS.

한편, 배터리는 최근 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등과 같은 이차 전지를 포함하는데, 이러한 이차 전지는 주요 재료가 공기 중에서 불안정한 리튬이기 때문에, 배터리의 열화, 발화 또는 폭발 방지와 같은 안전성의 확보가 무엇보다 중요하다. On the other hand, batteries recently include secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries. Since the main material of these secondary batteries is lithium, which is unstable in air, securing safety such as preventing deterioration, ignition, or explosion of the battery is paramount. It is important.

그러나, 종래의 ESS는 배터리의 전압이나 온도 등이 기준 범위를 벗어났을 경우, 비로소 BMS, PCS 및/또는 EMS가 동작하여 배터리의 충전/방전을 정지시키고, 시스템 경고를 수행하거나 시스템의 가동을 정지시킴으로써, ESS의 안전성이 낮을 뿐만 아니라 ESS에 화재까지 발생하는 문제가 있었다. 즉, 배터리의 이상으로 전압이나 온도 등이 기준 범위를 벗어나기 전 전조(前兆) 현상을 사전에 감지하여 시스템에 경고를 주거나 시스템의 가동을 정지한다면 ESS의 안전성이 더욱 향상될 수 있는데, 아직까지 이러한 배터리의 이상 시 전조 현상을 사전에 감지하여 향후 발생될 문제를 미리 차단하는 기술이 개발되지 않았다.However, in the conventional ESS, when the voltage or temperature of the battery is out of the standard range, the BMS, PCS, and/or EMS operate to stop charging/discharging of the battery, issue a system warning, or stop the operation of the system. By doing so, not only the safety of the ESS was low, but there was also a problem that a fire occurred in the ESS. In other words, the safety of the ESS can be further improved if the system is warned or the system is stopped by detecting a precursor phenomenon before the voltage or temperature is out of the standard range due to an abnormality in the battery. No technology has been developed to prevent future problems by detecting precursors in case of battery abnormalities in advance.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background art of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute prior art.

본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 배터리의 다양한 전압 데이터를 이용하여 배터리의 이상에 관련된 전조 현상을 감지하고, 이를 사용자에게 경고하거나 시스템 가동을 정지함으로써 시스템 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템을 제공하는데 있다.The problem to be solved according to an embodiment of the present invention is to detect a precursor phenomenon related to an abnormality of the battery using various voltage data of the battery, and to warn the user or stop the system operation, thereby improving the battery voltage. It is to provide an abnormal state advance detection system using data.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템은 다수의 배터리 셀 각각의 전압을 감지하여 상기 다수의 배터리 셀 각각에 대한 배터리 전압 데이터를 제공하는 전압 센싱부; 상기 전압 센싱부로부터 센싱한 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 직렬 연결된 배터리 셀간 최대 전압과 최소 전압의 차이인 전압 편차(Va)를 계산하는 전압 편차 계산부; 상기 전압 센싱부 및 상기 전압 편차 계산부로부터 제공받은 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과 및 충전과 방전 횟수 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 변화(Vb)를 계산하는 전압 변화 계산부; 상기 전압 센싱부, 상기 전압 편차 계산부 및 상기 전압 변화 계산부로부터 제공받은 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과 및 충전과 방전 횟수 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 편차의 변화(Vc)와, 상기 전압 변화(Vb)의 기준값에 대한 상기 전압 편차의 변화(Vc)의 비율을 계산하는 전압 편차 변화 계산부를 포함하는 전압 계산부; 및 상기 전압 편차(Va), 상기 전압 변화(Vb), 상기 전압 편차의 변화(Vc) 및 상기 전압 변화(Vb)의 기준값에 대한 상기 전압 편차의 변화(Vc)의 비율이 미리 결정된 각각의 기준값을 벗어날 경우 시스템 조치 신호를 출력하는 조치 신호 출력부를 포함하고, 상기 조치 신호 출력부의 시스템 조치 신호는 배터리 가동 상세 데이터를 분석하여 실제 이상 발생 여부를 판단하도록 하는 시스템 경고 신호, 점검된 이상 부위에 대한 조치를 취하도록 하는 시스템 위험 신호 및 시스템을 셧다운시키도록 하는 시스템 셧다운 신호를 포함하고, 상기 시스템 경고 신호 및 상기 시스템 위험 신호를 출력하기 위해 설정된 기준값에 비해 상기 시스템 셧다운 신호를 출력하기 위해 설정된 기준값이 더 높으며, 상기 전압 계산부는 상기 배터리 셀의 충전 시 정전압 충전 구간 진입 시기를 중심으로 SOC ± 10% 구간 또는 미리 설정한 전압의 구간에서 동작하고, 상기 전압 계산부는 상기 배터리 셀의 방전 시 잔량 SOC 5% 내지 30% 구간 또는 미리 설정한 전압의 구간 에서 동작하며, 상기 다수의 배터리 셀은 직렬로 연결된 배터리 셀 또는 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함한다.An abnormal state advance detection system using battery voltage data according to an embodiment of the present invention includes a voltage sensing unit configured to sense voltages of each of a plurality of battery cells and provide battery voltage data for each of the plurality of battery cells; a voltage deviation calculation unit that calculates a voltage deviation (Va), which is a difference between a maximum voltage and a minimum voltage between each series-connected battery cell, from the battery voltage data sensed by the voltage sensing unit; a voltage change calculator calculating a voltage change (Vb) of each battery cell according to the lapse of time and the number of charging and discharging of each battery cell from the battery voltage data provided from the voltage sensing unit and the voltage deviation calculating unit; From the battery voltage data provided from the voltage sensing unit, the voltage deviation calculation unit, and the voltage change calculation unit, the change (Vc) of the voltage deviation of each battery cell according to the lapse of time and the number of charging and discharging of each battery cell, and a voltage calculation unit including a voltage deviation change calculation unit that calculates a ratio of the change (Vc) of the voltage deviation to the reference value of the voltage change (Vb); and the voltage deviation (Va), the voltage change (Vb), the change in voltage deviation (Vc), and the ratio of the change (Vc) of the voltage deviation to the reference value of the voltage change (Vb) are respective reference values that are predetermined. and an action signal output unit for outputting a system action signal when out of range, and the system action signal of the action signal output unit analyzes detailed battery operation data to determine whether an actual abnormality has occurred. It includes a system danger signal for taking action and a system shutdown signal for shutting down the system, and a reference value set for outputting the system shutdown signal compared to a reference value set for outputting the system warning signal and the system danger signal The voltage calculator operates in an SOC ± 10% section or a preset voltage section centered on the time when the battery cell enters the constant voltage charging section when charging the battery cell, and the voltage calculator calculates the remaining amount SOC 5 when the battery cell is discharged. It operates in a range of % to 30% or a range of a preset voltage, and the plurality of battery cells include battery cells connected in series or connected in parallel.

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본 발명의 실시예는 배터리의 다양한 전압 데이터를 이용하여 배터리의 이상에 관련된 전조 현상을 감지하고, 이를 사용자에게 경고하거나 시스템 가동을 정지함으로써 시스템 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention detects a precursor phenomenon related to an abnormality of the battery using various voltage data of the battery, warns the user or stops system operation, and thus improves system safety. detection system is provided.

도 1은 일반적인 ESS 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템에 이용된 배터리의 구성 예를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템 중 전압 계산부 및 조치 신호 출력부의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템의 동작 설명을 위한 배터리 전압의 변화 및 이상 상황 판단 위치를 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템의 동작 설명을 위한 배터리의 전압 변화 예를 도시한 그래프 및 표이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템의 동작 설명을 위한 배터리의 전압 변화 예를 도시한 표이다.
1 is a schematic diagram showing the configuration of a general ESS system.
2A and 2B are schematic diagrams illustrating configuration examples of a battery used in a system for pre-detecting an abnormal state using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of a system for pre-detecting an abnormal state using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing configurations of a voltage calculation unit and an action signal output unit in a system for pre-detecting an abnormal state using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a change in battery voltage and an abnormal situation determination position for explaining an operation of a system for detecting an abnormal state in advance using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are graphs and tables illustrating examples of voltage changes of a battery for explaining the operation of a system for detecting an abnormal state in advance using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.
7 is a table showing an example of battery voltage change for explaining the operation of a system for detecting an abnormal state in advance using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “또는” 및 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the terms “or” and “and/or” include any one and all combinations of one or more of the applicable listed items. In addition, the meaning of "connected" in the present specification means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refers to a referenced form, number, step, operation, member, element, and/or group thereof. presence, but does not preclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.In this specification, terms such as first and second are used to describe various members, components, regions, layers and/or portions, but these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms. It is self-evident that These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.

도 1은 일반적인 ESS 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a general ESS system.

도 1에 도시된 바와 같이 ESS 시스템은 신재생 에너지원으로부터 에너지를 받아 저장하며, 이를 위해 BMS를 갖는 배터리, PCS 및 EMS를 포함할 수 있다. BMS는 배터리의 상태를 제어하는 장치로서 배터리의 전압, 온도, 충전/방전 상태를 모니터링하고 모듈 내 단위 배터리 셀간의 충방전 정도가 동일해지도록 조절하는 셀 밸런싱, 배터리의 안전을 위한 과충전 방지, 과방전 방지 등의 보호 기능을 수행하고, 또한 보호회로를 통해 과전류 및 단락 시 메인 스위치를 차단하며, PCS 및 EMS와 통신하는 역할도 한다. 일부 예들에서, 배터리는 리튬이온전지, 리튬인산철전지, 리튬 폴리머전지 또는 리튬 금속전지를 포함할 수 있다. PCS는 신재생 에너지원이나 계통으로부터 전기 에너지를 받아 배터리를 충전하거나 또는 계통으로 배터리에 저장된 에너지를 방출하기 위해 전기의 특성(교류/직류, 전압, 주파수 등)을 변환할 수 있다. EMS(또는 PMS)는 배터리 및 PCS의 상태를 모니터링/제어하고, 컨트롤 센터 등에서 ESS를 통합 모니터링하고 제어하기 위한 운영 시스템을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the ESS system receives and stores energy from a renewable energy source, and may include a battery with a BMS, a PCS, and an EMS for this purpose. BMS is a device that controls the state of the battery. It monitors the voltage, temperature, and charge/discharge state of the battery, and performs cell balancing to make sure that the degree of charge and discharge is the same between unit battery cells in a module. It performs protective functions such as electric shock, blocks the main switch in case of overcurrent or short circuit through the protective circuit, and also plays a role in communicating with PCS and EMS. In some examples, the battery may include a lithium ion battery, a lithium iron phosphate battery, a lithium polymer battery, or a lithium metal battery. The PCS can convert electrical characteristics (AC/DC, voltage, frequency, etc.) to charge the battery by receiving electrical energy from a renewable energy source or grid or to release the energy stored in the battery to the grid. The EMS (or PMS) may include an operating system for monitoring/controlling the state of the battery and PCS, and for integrated monitoring and control of the ESS in a control center.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템에 이용된 배터리의 구성 예를 도시한 개략도이다.2A and 2B are schematic diagrams illustrating configuration examples of a battery used in a system for pre-detecting an abnormal state using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이상 상태 사전 감지 시스템에서 언급되는 배터리(10)는 다수의 배터리 셀이 병렬로 연결된 구성을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 배터리 셀 S11, S12, S13, S14가 병렬로 연결되어 제1뱅크(S1)를 구성하고, 배터리 셀 S21, S22, S23, S24가 병렬로 연결되어 제2뱅크(S2)를 구성하며, 배터리 셀 S31, S32, S33, S34가 병렬로 연결되어 제3뱅크(S3)를 구성하고, 배터리 셀 S41, S42, S43, S44가 병렬로 연결되어 제4뱅크(S4)를 구성할 수 있다. 여기서, 제1뱅크(S1) 내지 제4뱅크(S4)는 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이상 상태 사전 감지 시스템에서 언급되는 배터리(10)는 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 구성을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제1배터리 셀(S1), 제2배터리 셀(S2), 제3배터리 셀(S3) 및 제4배터리 셀(S4)이 직렬로 연결될 수 있다.As shown in FIG. 2A , the battery 10 referred to in the abnormal state advance detection system according to an embodiment of the present invention may include a configuration in which a plurality of battery cells are connected in parallel. In some examples, battery cells S11, S12, S13, and S14 are connected in parallel to form a first bank S1, and battery cells S21, S22, S23, and S24 are connected in parallel to form a second bank S2. In addition, battery cells S31, S32, S33, and S34 are connected in parallel to form a third bank (S3), and battery cells S41, S42, S43, and S44 are connected in parallel to form a fourth bank (S4). there is. Here, the first bank S1 to the fourth bank S4 may be connected in series. In addition, as shown in FIG. 2B , the battery 10 referred to in the abnormal state advance detection system according to an embodiment of the present invention may include a configuration in which a plurality of battery cells are connected in series. In some examples, the first battery cell S1 , the second battery cell S2 , the third battery cell S3 , and the fourth battery cell S4 may be connected in series.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100)의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100) 중 전압 계산부(120) 및 조치 신호 출력부(130)의 구성을 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram showing the configuration of an abnormal state advance detection system 100 using battery voltage data according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an abnormal state dictionary using battery voltage data according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram showing the configuration of the voltage calculation unit 120 and the action signal output unit 130 in the detection system 100.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이상 상태 사전 감지 시스템(100)은 전압 센싱부(110), 전압 계산부(120) 및 조치 신호 출력부(130)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the abnormal state advance detection system 100 according to an embodiment of the present invention may include a voltage sensing unit 110, a voltage calculating unit 120, and an action signal output unit 130. .

일부 예들에서, 본 발명의 실시예에 따른 이상 상태 사전 감지 시스템(100)은 SOC 추정부(140), 시간 추정부(150) 및/또는 기준값 저장부(160)를 더 포함할 수 있다.In some examples, the abnormal state advance detection system 100 according to an embodiment of the present invention may further include an SOC estimation unit 140, a time estimation unit 150, and/or a reference value storage unit 160.

전압 센싱부(110)는 다수의 배터리 셀 각각의 전압을 감지하고, 다수의 배터리 셀 각각에 대한 배터리 전압 데이터를 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다. 일례로, 도 2a를 다시 참조하면, 전압 센싱부(110)는 제1뱅크(S1) 내지 제2뱅크(S4)의 전압을 각각 센싱하고, 이를 배터리 전압 데이터로 변환하여 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다. 다른 예로, 도 2b를 다시 참조하면, 전압 센싱부(110)는 제1배터리 셀(S1) 내지 제4배터리 셀(S4)의 전압을 각각 센싱하고, 이를 배터리 전압 데이터로 변환하여 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다.The voltage sensing unit 110 may sense voltages of each of the plurality of battery cells and provide battery voltage data for each of the plurality of battery cells to the voltage calculator 120 . As an example, referring back to FIG. 2A , the voltage sensing unit 110 senses the voltages of the first bank S1 to the second bank S4, respectively, and converts them into battery voltage data, thereby calculating the voltage calculation unit 120. can be provided to As another example, referring back to FIG. 2B , the voltage sensing unit 110 senses the voltages of the first battery cell S1 to the fourth battery cell S4, respectively, and converts them into battery voltage data so that the voltage calculation unit ( 120) can be provided.

전압 계산부(120)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전압 편차 계산부(121), 전압 변화 계산부(122) 및 전압 편차 변화 계산부(123)를 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 3 and 4 , the voltage calculator 120 may include a voltage deviation calculator 121 , a voltage change calculator 122 , and a voltage deviation change calculator 123 .

전압 편차 계산부(121)는 전압 센싱부(110)로부터 제공받은 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀간 전압 편차(Va)를 계산하고 이를 조치 신호 출력부(130)에 제공할 수 있다. 전압 변화 계산부(122)는 전압 센싱부(110) 및/또는 전압 편차 계산부(121)로부터 제공받은 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 변화(Vb)를 계산하고 이를 조치 신호 출력부(130)에 제공할 수 있다. 전압 편차 변화 계산부(123)는 전압 센싱부(110), 전압 편차 계산부(121) 및/또는 전압 변화 계산부(122)로부터 제공받은 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 편차 변화(Vc)를 계산하고 이를 조치 신호 출력부(130)에 제공할 수 있다.The voltage deviation calculation unit 121 may calculate the voltage deviation Va between battery cells from the battery voltage data received from the voltage sensing unit 110 and provide it to the action signal output unit 130 . The voltage change calculation unit 122 calculates the voltage change (Vb) of each battery cell over time from the battery voltage data provided from the voltage sensing unit 110 and/or the voltage deviation calculation unit 121. And it can be provided to the action signal output unit 130. The voltage deviation change calculation unit 123 calculates each battery according to the lapse of time of each battery cell from the battery voltage data provided from the voltage sensing unit 110, the voltage deviation calculation unit 121, and/or the voltage change calculation unit 122. The voltage deviation change (Vc) of the cell may be calculated and provided to the action signal output unit 130 .

조치 신호 출력부(130)는 전압 계산부(120)로부터 제공받은 전압 편차(Va), 전압 변화(Vb) 및/또는 상기 전압 편차 변화(Vc)가 미리 설정된 기준값을 벗어날 경우 시스템 조치 신호를 출력할 수 있다. The action signal output unit 130 outputs a system action signal when the voltage deviation (Va), the voltage change (Vb) and/or the voltage deviation change (Vc) provided from the voltage calculator 120 are out of a preset reference value. can do.

일부 예들에서, 조치 신호 출력부(130)로부터 출력되는 시스템 조치 신호는 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호를 포함할 수 있다. In some examples, the system action signal output from the action signal output unit 130 may include a system warning signal, a system danger signal, and/or a system shutdown signal.

일부 예들에서, 시스템 경고 신호는 배터리 가동 상세 데이터를 분석하여 실제 이상 발생 여부를 판단하도록 하는 신호를 포함할 수 있으며, 이는 EMS에 제공될 수 있다. 이에 따라, EMS는 시스템 화면을 통하여 이러한 상태를 관리자에게 시각적 또는 청각적으로 알릴 수 있다. In some examples, the system warning signal may include a signal for determining whether an abnormality has actually occurred by analyzing detailed battery operation data, which may be provided to the EMS. Accordingly, the EMS may visually or audibly notify the manager of this state through the system screen.

일부 예들에서, 시스템 위험 신호는 점검된 이상 부위에 대한 조치를 취하도록 하는 신호를 포함할 수 있으며, 이는 EMS에 제공될 수 있다. 이에 따라, EMS는 시스템 화면을 통하여 이러한 상태를 관리자에게 시각적 또는 청각적으로 알릴 수 있다. In some examples, the system danger signal may include a signal to take action on the checked anomaly, which may be provided to the EMS. Accordingly, the EMS may visually or audibly notify the manager of this state through the system screen.

일부 예들에서, 시스템 셧다운 신호는 원인을 불문하고 ESS 시스템을 셧다운시켜 사용을 중지하도록 하는 신호를 포함할 수 있다. 이러한 시스템 셧다운 신호는 BMS, PCS 및/또는 EMS에 제공될 수 있으며, 이에 따라 BMS, PCS 및/또는 EMS가 메인 스위치를 턴오프하여 배터리 셀의 충방전이 완전히 중지되도록 할 수 있다. 물론, EMS 시스템 화면을 통해 관리자에게 시각적 또는 청각적으로 시스템 셧다운 정보가 제공될 수 있다.In some examples, the system shutdown signal may include a signal to shut down the ESS system for any reason to cease use. This system shutdown signal may be provided to the BMS, PCS and/or EMS, and accordingly, the BMS, PCS and/or EMS may turn off the main switch to completely stop charging and discharging of the battery cells. Of course, system shutdown information may be visually or audibly provided to an administrator through the EMS system screen.

SOC 추정부(140)는 전압 센싱부(110)로부터 제공받은 전압 정보를 기초로 하여 배터리 셀의 잔존 용량을 추정하고, 이를 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다. 일부 예들에서, SOC 추정부(140)는 전압 센싱부(110)를 이용하지 않고 다른 알고리즘(예를 들면, 칼만 필터, 스크린, OCV, 다른 형태의 계산 정보)을 통해 추정한 SOC를 전압 계산부(120)에 제공할 수도 있다.The SOC estimator 140 may estimate the remaining capacity of the battery cell based on the voltage information provided from the voltage sensing unit 110 and provide the estimated remaining capacity to the voltage calculator 120 . In some examples, the SOC estimator 140 calculates the SOC estimated through another algorithm (eg, a Kalman filter, screen, OCV, or other types of calculation information) without using the voltage sensing unit 110 as a voltage calculator. (120).

시간 추정부(150)는 ESS 시스템의 사용 시간을 추정하고, 이를 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 시간 추정부(150)는 ESS 시스템의 사용 날짜 및/또는 충방전 사이클 횟수를 추정하여 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다.The time estimator 150 may estimate the usage time of the ESS system and provide it to the voltage calculator 120 . In some examples, the time estimator 150 may estimate a usage date and/or the number of charge/discharge cycles of the ESS system and provide the estimated value to the voltage calculator 120 .

기준값 저장부(160)는 전압 편차(Va)에 대한 기준값, 전압 변화(Vb)에 대한 기준값 및/또는 전압 편차 변화(Vc)에 대한 기준값을 미리 저장하고 있으며, 이를 전압 계산부(120)에 제공할 수 있다.The reference value storage unit 160 stores in advance a reference value for the voltage deviation Va, a reference value for the voltage change Vb, and/or a reference value for the voltage deviation change Vc. can provide

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 배터리의 다양한 전압 데이터를 이용하여 배터리의 이상에 관련된 전조 현상을 감지하고, 이를 관리자나 사용자에게 경고하거나 시스템 가동을 정지함으로써 시스템 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100)을 제공할 수 있다.In this way, the embodiment of the present invention uses various voltage data of the battery to detect a precursor phenomenon related to an abnormality of the battery, and warns the manager or user or stops the system operation, thereby improving system safety. An abnormal state advance detection system 100 using data may be provided.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100)의 동작 설명을 위한 배터리 전압의 변화 및 이상 상황 판단 위치를 도시한 그래프이다. 도 5에서 X축은 경과 시간을 의미하고, Y축은 전압을 의미할 수 있다. 또한, X축의 경과 시간은 정전류(CC) 충전, 정전압(CV) 충전, 휴지 및 방전으로 구분될 수 있다.5 is a graph showing a change in battery voltage and an abnormal situation determination position for explaining the operation of the abnormal state advance detection system 100 using battery voltage data according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5 , the X axis may mean elapsed time, and the Y axis may mean voltage. In addition, the elapsed time of the X-axis may be divided into constant current (CC) charging, constant voltage (CV) charging, pause, and discharge.

도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 전압은 CC 충전 구간에서 시간 경과에 따라 점차 증가하고, CV 충전 구간 및 휴지 구간에서 시간 경과에도 불구하고 일정한 값을 유지할 수 있으며, 방전 구간에서 시간 경과에 따라 점차 감소할 수 있다.As shown in FIG. 5, the battery voltage gradually increases over time in the CC charging section, maintains a constant value despite the passage of time in the CV charging section and the idle section, and gradually increases over time in the discharging section. can decrease

일부 예들에서, 본 발명의 실시예에 따른 이상 상태 사전 감지 시스템(100)은 감지된 배터리 전압을 이용하여 지속적으로 전압 계산을 하는 것이 아니라, 일례로, 시간 경과에 따라 대략 2 영역에서 전압 계산을 수행할 수 있다.In some examples, the abnormal state advance detection system 100 according to an embodiment of the present invention does not continuously calculate the voltage using the detected battery voltage, but, for example, calculates the voltage in approximately 2 areas over time. can be done

일부 예들에서, 전압 계산부(120)는 배터리 셀의 충전 시 정전압 충전 구간 진입 시기를 중심으로 SOC ± 10% 구간에서 동작할 수 있다. 다른 예들에서, 전압 계산부(120)는 배터리 셀의 방전 시 잔량 SOC 5% 내지 30% 구간에서 동작할 수 있다. 여기서, 전압 계산부(120)는 SOC 잔량을 SOC 추정부(140)로부터 획득할 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.In some examples, the voltage calculator 120 may operate in an SOC ± 10% section centered on the entry time of the constant voltage charging section when charging the battery cell. In other examples, the voltage calculator 120 may operate in a range of 5% to 30% of the remaining SOC when discharging the battery cell. Here, the voltage calculator 120 may obtain the remaining SOC amount from the SOC estimator 140, but the present invention is not limited thereto.

이와 같이 특정 시간 구간에서 전압 계산을 하는 이유는 상기 특정 구간에서 배터리 셀 이상 발생 시 전압 차이가 가장 크기 때문이다. 즉, 상기 특정 구간에서 배터리 셀의 이상 전조 현상을 가장 확실하게 파악할 수 있기 때문이다. 한편, 상술한 바와 같이, 본원 발명은 전압 편차(Va)에 대한 기준값, 전압 변화(Vb)에 대한 기준값 및/또는 전압 편차 변화(Vc)에 대한 기준값을 미리 설정할 수 있으며, 이에 대하여 각각 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다.The reason why the voltage is calculated in a specific time interval is that the voltage difference is the largest when a battery cell failure occurs in the specific interval. That is, it is possible to most certainly grasp the abnormal precursor phenomenon of the battery cell in the specific section. Meanwhile, as described above, the present invention may preset a reference value for voltage deviation (Va), a reference value for voltage change (Vb) and/or a reference value for voltage deviation change (Vc). signal, system critical signal and/or system shutdown signal can be output.

일부 예들에서, 전압 편차(Va)에 대한 기준값 및 이에 대한 출력 신호는 다음과 같이 설정될 수 있다. 이러한 예는 본 발명의 이해를 위한 예시일 뿐이며, 하기할 수치 범위로 본 발명이 한정되지 않는다.In some examples, the reference value for the voltage deviation Va and the output signal for it may be set as follows. These examples are only examples for understanding the present invention, and the present invention is not limited to the numerical ranges to be described below.

도 5에 도시된 설정된 충전 구간에서, 전압 편차 계산부(121)에 의한 전압 편차(Va)가 기준값으로 설정된 대략 10mV 내지 대략 200mV인 경우, 그리고 도 5에 도시된 설정된 방전 구간에서, 전압 편차 계산부(121)에 의한 전압 편차(Va)가 기준값으로 설정된 대략 50mV 내지 대략 300mV인 경우, 조치 신호 출력부(130)는 시스템 경고 신호 및/또는 시스템 위험 신호를 출력할 수 있다. In the set charging period shown in FIG. 5, when the voltage deviation (Va) by the voltage difference calculation unit 121 is approximately 10 mV to approximately 200 mV set as a reference value, and in the set discharging period shown in FIG. 5, voltage deviation calculation When the voltage deviation Va by the unit 121 is approximately 50 mV to approximately 300 mV set as a reference value, the action signal output unit 130 may output a system warning signal and/or a system danger signal.

또한, 도 5에 도시된 설정된 충전 구간에서, 전압 편차 계산부(121)에 의한 전압 편차(Va)가 기준값으로 설정된 대략 200mV인 경우, 그리고 도 5에 도시된 설정된 방전 구간에서 전압 편차(Va)가 기준값으로 설정된 대략 300mV인 경우 조치 신호 출력부(130)는 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다. In addition, when the voltage deviation (Va) by the voltage deviation calculator 121 is approximately 200 mV set as a reference value in the set charging section shown in FIG. 5, and in the set discharging section shown in FIG. 5, the voltage deviation (Va) When is approximately 300 mV set as a reference value, the action signal output unit 130 may output a system shutdown signal.

여기서, 도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 전압 편차(Va)는 배터리 셀(S1,S2, S3, S4)의 최대 전압과 최소 전압의 차이를 의미할 수 있다.Here, referring again to FIGS. 2A and 2B , the voltage deviation Va may mean a difference between a maximum voltage and a minimum voltage of the battery cells S1 , S2 , S3 , and S4 .

일부 예들에서, 전압 변화(Vb) 및 전압 편차 변화(Vc)에 대한 기준값 및 이에 대한 출력 신호는 다음과 같이 설정될 수 있다. 이러한 예는 본 발명의 이해를 위한 예시일 뿐이며, 하기할 수치 범위로 본 발명이 한정되지 않는다.In some examples, the reference values for the voltage change (Vb) and the voltage deviation change (Vc) and the output signal for them may be set as follows. These examples are only examples for understanding the present invention, and the present invention is not limited to the numerical ranges to be described below.

도 5에 도시된 설정된 충전 구간에서, 전압 계산부(120)는 일정 시간 경과(혹은 일정 사이클 경과) 이후, 각 뱅크의 개별 전지의 전압 편차 변화(Vc)가 해당 시점 전압 변화(Vb)의 기준값으로 설정된 대략 30% 내지 100%인 경우, 조치 신호 출력부(130)는 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다. In the set charging period shown in FIG. 5 , the voltage calculator 120 calculates that, after a certain period of time (or a certain cycle), the change in voltage deviation (Vc) of each battery in each bank is the reference value of the voltage change (Vb) at that point in time. In the case of approximately 30% to 100% set as , the action signal output unit 130 may output a system warning signal, a system danger signal, and/or a system shutdown signal.

또한, 도 5에 도시된 설정된 방전 구간에서, 전압 계산부(120)는 일정 시간 경과(혹은 일정 사이클 경과) 이후, 각 뱅크의 개별 전지의 전압 편차 변화(Vc)가 해당 시점 전압 변화(Vb)의 기준값으로 설정된 대략 30% 내지 100%인 경우, 조치 신호 출력부(130)는 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다.In addition, in the set discharge interval shown in FIG. 5, the voltage calculator 120 determines that, after a certain period of time (or a certain period of cycle), the change in voltage deviation (Vc) of each battery in each bank is the change in voltage (Vb) at that point in time. If it is approximately 30% to 100% set as the reference value of , the action signal output unit 130 may output a system warning signal, a system danger signal, and/or a system shutdown signal.

여기서, 전압 계산부(120)는 일정 시간을 시간 추정부(150)로부터 획득할 수 있으며, 사용 일수가 대략 7 내지 180일 사이로 설정되거나, 사이클 수가 대략 20 내지 200 사이클로 설정될 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.Here, the voltage calculator 120 may obtain a certain amount of time from the time estimator 150, and the number of days of use may be set between approximately 7 and 180 days, or the number of cycles may be set between approximately 20 and 200 cycles. The invention is not limited.

또한, 여기서 각 뱅크의 개별 전지란 도 2a에서 병렬 연결된 S11 내지 S14로 이루어진 S1, S21 내지 S24로 이루어진 S2, S31 내지 S34로 이루어진 S3, S41 내지 S44로 이루어진 S4를 포함할 수 있으며, 전압 편차 변화(Vc)는 각 전지 S1 내지 S4의 일정 기간 경과(혹은 일정 사이클 경과) 후의 전압 변화를 포함할 수 있다.In addition, the individual batteries of each bank may include S1 made of S11 to S14 connected in parallel in FIG. 2a, S2 made of S21 to S24, S3 made of S31 to S34, and S4 made of S41 to S44, and voltage deviation change (Vc) may include a voltage change after a certain period of time (or a certain cycle) of each of the batteries S1 to S4.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100)의 동작 설명을 위한 배터리의 전압 변화 예를 도시한 그래프 및 표이다. 도 6a에서 X축은 경과 시간이고, Y축은 셀 전압이고, A,B,C,D는 배터리 셀이다.6A and 6B are graphs and tables illustrating examples of voltage changes of a battery for explaining the operation of the abnormal state advance detection system 100 using battery voltage data according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6A, the X axis is the elapsed time, the Y axis is the cell voltage, and A, B, C, and D are the battery cells.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 사이클 수는 0 내지 100 사이클이고, 이때 전압 편차(Va), 일례로 배터리 셀 D의 전압 변화(Vb), 일례로 배터리 셀 D의 전압 편차 변화(Vc)가 측정되었다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 50 사이클부터 배터리 셀 D의 전압 변화(Vb)가 감지 및 계산되었고, 또한 배터리 셀 D의 전압 편차 변화(Vc)도 감지 및 계산되었다.As shown in FIGS. 6A and 6B, the number of cycles is 0 to 100 cycles, where the voltage deviation (Va), for example, the voltage change (Vb) of battery cell D, for example, the voltage deviation change (Vc) of battery cell D ) was measured. As shown in FIG. 6B , from the 50th cycle, the voltage change (Vb) of battery cell D was detected and calculated, and the voltage deviation change (Vc) of battery cell D was also detected and calculated.

이러한 예에서, 충전시 조치 신호 출력부(130)에 의한 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호를 출력하기 위한 기준값은 다음과 같이 설정될 수 있다.In this example, a reference value for outputting a system warning signal, a system danger signal, and/or a system shutdown signal by the action signal output unit 130 during charging may be set as follows.

먼저 전압 편차(Va)에 대한 기준값은 시스템 경고 신호 20mV, 시스템 위험 신호 50mV, 시스템 셧다운 신호 200mV로 설정될 수 있다. 또한 전압 변화(Vb)에 대한 기준값은 2개월 및/또는 50사이클에서, 시스템 경고 신호 40%, 시스템 위험 신호 50%, 시스템 셧다운 신호 70%로 설정될 수 있다. First, the reference values for the voltage deviation (Va) may be set to 20 mV for a system warning signal, 50 mV for a system danger signal, and 200 mV for a system shutdown signal. In addition, the reference value for the voltage change (Vb) may be set to 40% of the system warning signal, 50% of the system danger signal, and 70% of the system shutdown signal in 2 months and/or 50 cycles.

따라서, 전압 편차(Va)에 대해서는 조치 신호 출력부(130)가 50사이클에서 시스템 경고 신호를 출력하고, 100사이클 까지는 시스템 위험 신호를 출력하지 않는다. 또한, 전압 변화(Vb)에 대해서는 조치 신호 출력부(130)가 50사이클에서 시스템 위험 신호를 출력하고, 100사이클에서는 시스템 셧다운 신호를 출력한다.Accordingly, for the voltage deviation Va, the action signal output unit 130 outputs a system warning signal at 50 cycles and does not output a system danger signal until 100 cycles. In addition, with regard to the voltage change (Vb), the action signal output unit 130 outputs a system danger signal at 50 cycles and outputs a system shutdown signal at 100 cycles.

한편, 방전의 경우 전압이 낮아지는 형태로 나타나며, 시스템 경고 신호, 시스템 위험 신호 및/또는 시스템 셧다운 신호는 위 조건으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in the case of discharge, the voltage is lowered, and the system warning signal, system danger signal, and/or system shutdown signal may be configured under the above conditions.

다음으로 전압 편차 변화(Vc)로 인한 조치 신호 출력부(130)에 의한 신호 출력은 아래와 같이 이루어질 수 있다.Next, signal output by the action signal output unit 130 due to the voltage deviation change (Vc) may be performed as follows.

도 5에 도시된 설정된 충전 구간에서 조치 신호 출력부(130)는 일정 시간 경과(혹은 일정 사이클 경과) 후의 값이 기준값인 대략 5% 내지 대략 50%보다 커졌을 때 시스템 경고 신호 및/또는 시스템 위험 신호를 출력할 수 있고, 기준값인 대략 30% 내지 대략 200%보다 커졌을 때 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다.In the set charging section shown in FIG. 5 , the action signal output unit 130 outputs a system warning signal and/or a system danger signal when the value after a certain time elapses (or a certain cycle elapses) is greater than about 5% to about 50% of the reference value. may be output, and a system shutdown signal may be output when the value is greater than the reference value of approximately 30% to approximately 200%.

도 5에 도시된 설정된 방전 구간에서 조치 신호 출력부(130)는 일정 시간 경과(혹은 일정 사이클 경과) 후의 값이 기준값인 대략 5% 내지 대략 50%보다 커졌을 때 시스템 경고 신호 및/또는 시스템 위험 신호를 출력할 수 있고, 기준값인 대략 30% 내지 대략 200%보다 커졌을 때 시스템 셧다운 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 상술한 바와 같이 일정 시간은 사용일수가 대략 7 내지 대략 180일(사이클 수는 대략 20사이클 내지 200사이클) 사이에서 설정될 수 있다.In the set discharge interval shown in FIG. 5 , the action signal output unit 130 outputs a system warning signal and/or a system danger signal when the value after a certain time elapses (or a certain cycle elapses) is greater than about 5% to about 50% of the reference value. may be output, and a system shutdown signal may be output when the value is greater than the reference value of approximately 30% to approximately 200%. Here, as described above, the predetermined time may be set between about 7 to about 180 days (the number of cycles is about 20 to 200 cycles).

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템(100)의 동작 설명을 위한 배터리의 전압 변화 예를 도시한 표이다.FIG. 7 is a table showing an example of voltage change of a battery for explaining the operation of the abnormal state advance detection system 100 using battery voltage data according to an embodiment of the present invention.

여기서, 배터리 전압 편차 변화(Vc)는 기준값으로서 50사이클에서 시스템 경고 신호 20%, 시스템 위험 신호 50%, 시스템 셧다운 신호 100%로 설정될 수 있다. 이 경우 최초 설정된 50사이클에서 조치 신호 출력부(130)가 이미 시스템 경고 신호를 출력하고, 80사이클에서 시스템 위험 신호를 출력하며, 90사이클에서 시스템 셧다운 신호를 출력한다.Here, the battery voltage deviation change (Vc) may be set to 20% of the system warning signal, 50% of the system danger signal, and 100% of the system shutdown signal in 50 cycles as a reference value. In this case, the action signal output unit 130 already outputs a system warning signal at the initially set 50 cycles, outputs a system danger signal at 80 cycles, and outputs a system shutdown signal at 90 cycles.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing an abnormal state advance detection system using battery voltage data according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and claims in the following claims As such, anyone skilled in the art in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will say that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various changes can be made.

100; 이상 상태 사전 감지 시스템
110; 전압 센싱부 120; 전압 계산부
121; 전압 편차 계산부 122; 전압 변화 계산부
123; 전압 편차 변화 계산부 130; 조치 신호 출력부
140; SOC 추정부 150; 시간 추정부
160; 기준값 저장부
100; Anomaly Pre-Detection System
110; voltage sensing unit 120; voltage calculator
121; voltage deviation calculator 122; voltage change calculator
123; voltage deviation change calculator 130; action signal output
140; SOC estimation unit 150; time estimator
160; Reference value storage unit

Claims (6)

다수의 배터리 셀 각각의 전압을 감지하여 상기 다수의 배터리 셀 각각에 대한 배터리 전압 데이터를 제공하는 전압 센싱부;
상기 전압 센싱부로부터 센싱한 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 직렬 연결된 배터리 셀간 최대 전압과 최소 전압의 차이인 전압 편차(Va)를 계산하는 전압 편차 계산부; 상기 전압 센싱부 및 상기 전압 편차 계산부로부터 제공받은 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과 및 충전과 방전 횟수 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 변화(Vb)를 계산하는 전압 변화 계산부; 상기 전압 센싱부, 상기 전압 편차 계산부 및 상기 전압 변화 계산부로부터 제공받은 상기 배터리 전압 데이터로부터 각 배터리 셀의 시간 경과 및 충전과 방전 횟수 경과에 따른 각 배터리 셀의 전압 편차의 변화(Vc)와, 상기 전압 변화(Vb)의 기준값에 대한 상기 전압 편차의 변화(Vc)의 비율을 계산하는 전압 편차 변화 계산부를 포함하는 전압 계산부; 및
상기 전압 편차(Va), 상기 전압 변화(Vb), 상기 전압 편차의 변화(Vc) 및 상기 전압 변화(Vb)의 기준값에 대한 상기 전압 편차의 변화(Vc)의 비율이 미리 결정된 각각의 기준값을 벗어날 경우 시스템 조치 신호를 출력하는 조치 신호 출력부를 포함하고,
상기 조치 신호 출력부의 시스템 조치 신호는 배터리 가동 상세 데이터를 분석하여 실제 이상 발생 여부를 판단하도록 하는 시스템 경고 신호, 점검된 이상 부위에 대한 조치를 취하도록 하는 시스템 위험 신호 및 시스템을 셧다운시키도록 하는 시스템 셧다운 신호를 포함하고,
상기 시스템 경고 신호 및 상기 시스템 위험 신호를 출력하기 위해 설정된 기준값에 비해 상기 시스템 셧다운 신호를 출력하기 위해 설정된 기준값이 더 높으며,
상기 전압 계산부는 상기 배터리 셀의 충전 시 정전압 충전 구간 진입 시기를 중심으로 SOC ± 10% 구간 또는 미리 설정한 전압의 구간에서 동작하고,
상기 전압 계산부는 상기 배터리 셀의 방전 시 잔량 SOC 5% 내지 30% 구간 또는 미리 설정한 전압의 구간 에서 동작하며,
상기 다수의 배터리 셀은 직렬로 연결된 배터리 셀 또는 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는, 배터리 전압 데이터를 이용한 이상 상태 사전 감지 시스템.

a voltage sensing unit sensing voltages of each of the plurality of battery cells and providing battery voltage data for each of the plurality of battery cells;
a voltage deviation calculation unit that calculates a voltage deviation (Va), which is a difference between a maximum voltage and a minimum voltage between each series-connected battery cell, from the battery voltage data sensed by the voltage sensing unit; a voltage change calculator calculating a voltage change (Vb) of each battery cell according to the lapse of time and the number of charging and discharging of each battery cell from the battery voltage data provided from the voltage sensing unit and the voltage deviation calculating unit; From the battery voltage data provided from the voltage sensing unit, the voltage deviation calculation unit, and the voltage change calculation unit, the change (Vc) of the voltage deviation of each battery cell according to the lapse of time and the number of charging and discharging of each battery cell, and a voltage calculation unit including a voltage deviation change calculation unit that calculates a ratio of the change (Vc) of the voltage deviation to the reference value of the voltage change (Vb); and
The voltage deviation (Va), the voltage change (Vb), the change in voltage deviation (Vc), and the ratio of the change (Vc) of the voltage deviation to the reference value of the voltage change (Vb) are predetermined reference values, respectively. Including an action signal output unit for outputting a system action signal when out of order,
The system action signal of the action signal output unit is a system warning signal to analyze detailed battery operation data to determine whether an actual abnormality has occurred, a system danger signal to take action on the checked abnormal part, and a system to shut down the system contain a shutdown signal;
A reference value set for outputting the system shutdown signal is higher than a reference value set for outputting the system warning signal and the system danger signal;
The voltage calculator operates in an SOC ± 10% section or a preset voltage section centered on the time of entering the constant voltage charging section when charging the battery cell,
The voltage calculator operates in a range of 5% to 30% of the remaining SOC or a preset voltage when the battery cell is discharged,
The plurality of battery cells include battery cells connected in series or battery cells connected in parallel, abnormal state advance detection system using battery voltage data.

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