KR20120090425A - Apparaus for storing and supplying electric energy capable of extending life span of batteries via diagnosis and revival of the batteries - Google Patents

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KR20120090425A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for storing and supplying power is provided to extend a life span by evaluating the suitability of battery regeneration and generating a battery. CONSTITUTION: An electrode interface(42) is connected with electrode terminals of a battery selected through a battery connection interface. A pulse generating unit(43) generates a current pulse which is applied to a battery through an electrode interface. A measuring unit measures voltages between battery electrode terminals through the electrode interface. A diagnosis and regeneration control unit(41) controls the pulse generating unit to generate a predetermined size of current pulses to diagnose a battery state and regeneration suitability. The diagnosis and regeneration control unit determines the regeneration suitability of the battery based on the voltage change between the battery electrode terminals.

Description

배터리 진단 및 재생을 통해 배터리의 수명을 연장할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치{APPARAUS FOR STORING AND SUPPLYING ELECTRIC ENERGY CAPABLE OF EXTENDING LIFE SPAN OF BATTERIES VIA DIAGNOSIS AND REVIVAL OF THE BATTERIES}APPARAUS FOR STORING AND SUPPLYING ELECTRIC ENERGY CAPABLE OF EXTENDING LIFE SPAN OF BATTERIES VIA DIAGNOSIS AND REVIVAL OF THE BATTERIES}

본 발명은 전력 저장 및 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power storage and supply device, and more particularly, to a power storage and supply device including a battery.

순간 정전에 대비하면서 안정적으로 전력을 공급하기 위한 무정전 전원 장치(UPS)나 상용 교류 전력의 공급이 중단될 사태를 대비하기 위한 비상용 전원 장치(EPS) 내지 이중 전원 설비, 나아가 스마트 그리드 시대에 각광받는 에너지 저장 시스템(ESS)에 이르기까지, 다양한 종류의 전력 저장 및 공급 장치가 배터리에 기반하여 공급되고 있다.In the era of the uninterruptible power supply (UPS) to provide a stable power supply in the event of a momentary power failure, or emergency power supply (EPS) to dual power equipment to prepare for the situation that the supply of commercial AC power is interrupted, and even in the smart grid era Various types of power storage and supply devices, including energy storage systems (ESS), are supplied based on batteries.

예를 들어, 통신 서비스 회사의 교환기나 중계기 설비는 법적으로나 서비스 품질 차원에서나 예비 전원 설비를 갖추고 있는데, 각 설비마다 통상적으로 수십 에서 수백 개의 배터리, 예를 들어 연축전지 배터리를 가지고 있다.For example, switch or repeater installations in telecommunications service companies have backup power supplies, both legally and in terms of quality of service, each of which typically has dozens to hundreds of batteries, for example lead-acid batteries.

또한, 예를 들어 대규모의 서버 및 저장 설비를 갖춘 인터넷 데이터 센터(IDC)나 공장에도 무정전 전원 장치들이 설치되어 있는데, 이들도 마찬가지로 대량의 배터리들을 가지고 있다.In addition, for example, uninterruptible power supplies are installed in Internet data centers (IDCs) or factories with large servers and storage facilities, which also have large amounts of batteries.

이러한 배터리를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치는 직렬 연결된 배터리들 중 한 개의 배터리가 또는 배터리 내 몇 개의 셀만 열화 또는 되더라도 무정전 전원 장치로써, 또는 비상 전원 설비로써 제성능을 내기 어려울 수 있기 때문에, 배터리의 열화 상태 진단이나 수명 진단을 할 수 있는 수단이 요구되었다.Power storage and supply devices including such batteries may be difficult to perform as uninterruptible power supplies or as emergency power installations, even if one of the batteries in series is degraded or only a few cells in the battery. Means for diagnosing deterioration or lifespan were required.

이러한 요구에 대응하여 배터리를 진단할 수 있는 BMS(battery monitoring system)이 제안되어 왔다. 종래에 UPS나 EPS, ESS에서 배터리 수명 진단은 배터리의 내부 저항, 온도, 충/방전 전압 및 전류의 크기 등을 감시하여 수집한 데이터를 분석하고, 분석 결과를 기초로 고장을 진단하고 관리자에게 보고 또는 경보를 알리는 수준이다.In response to this demand, a battery monitoring system (BMS) capable of diagnosing a battery has been proposed. In the past, battery life diagnosis in UPS, EPS, and ESS analyzes collected data by monitoring battery internal resistance, temperature, charge / discharge voltage and current size, and diagnoses the fault based on the analysis result and reports it to the administrator. Or alert level.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내장된 배터리들의 열화 상태를 진단하고 수명을 예측하며, 배터리의 상태가 불량하다고 판정될 경우 그러한 배터리의 재생 적합성을 판정하고, 재생이 적합할 경우 배터리를 재생함으로써, 배터리 사용 수명을 연장하고 정비 소요를 크게 줄일 수 있는 전력 저장 및 공급 장치를 제공하는 데에 있다.The problem to be solved by the present invention is to diagnose the deterioration state of the built-in batteries and to predict the life, to determine the regeneration suitability of such a battery if it is determined that the state of the battery is poor, and to regenerate the battery if the regeneration is appropriate, It is to provide a power storage and supply device that can extend the battery life and greatly reduce maintenance requirements.

본 발명의 일 측면에 따른 전력 저장 및 공급 장치는,Power storage and supply apparatus according to an aspect of the present invention,

정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치로서,A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries during a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. ,

상기 정상 충전 모드인 동안에, 상기 다수의 배터리들의 각각을 순차적으로 선택하여 소정의 성능 지수를 측정하고, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나 비정상으로 판정된 배터리에 대해 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여 상기 비정상 판정 배터리의 재생 적합 여부를 판정하며, 재생 적합으로 판정된 경우에 소정 패턴의 고주파 전류 펄스를 인가하여 재생하는 배터리 진단 재생부; 및While in the normal charging mode, each of the plurality of batteries is sequentially selected to measure a predetermined performance index, and a test charge is performed by applying a current pulse to a battery determined that the measured performance index is out of a reference range and is abnormal. A battery diagnostic regeneration unit for determining whether the abnormality determination battery is suitable for regeneration based on the measured voltage change between battery electrode terminals, and reproducing by applying a high frequency current pulse of a predetermined pattern when it is determined that regeneration is appropriate; And

상기 배터리 진단 재생부가 선택한 배터리를 상기 배터리 진단 재생부에 연결시키면서 나머지 배터리들과 절연시키도록 동작하는 배터리 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.The battery diagnosis reproducing unit may include a battery connection interface operable to insulate the remaining batteries while connecting the battery selected by the battery diagnosis reproducing unit.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리 진단 재생부는According to one embodiment, the battery diagnostic playback unit

상기 배터리 연결 인터페이스를 통해 선택된 배터리의 전극 단자들과 접속되는 전극 인터페이스;An electrode interface connected with electrode terminals of a battery selected through the battery connection interface;

상기 전극 인터페이스를 통해 상기 선택된 배터리에 인가할 전류 펄스를 생성하는 펄스 생성부;A pulse generator configured to generate a current pulse to be applied to the selected battery through the electrode interface;

상기 전극 인터페이스를 통해 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압을 측정하는 측정부; 및A measuring unit measuring a voltage between the battery electrode terminals through the electrode interface; And

상기 펄스 생성부가 소정 크기의 전류 펄스를 생성하도록 제어하고, 상기 선택된 배터리가 충전되는 동안에 상기 측정부에서 측정되는 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 진단 재생 제어부를 포함할 수 있다.The pulse generator controls the pulse generator to generate a current pulse having a predetermined size, and determines whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between the battery electrode terminals measured by the measurement unit while the selected battery is being charged. And a diagnostic reproduction control unit.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리 진단 재생부는According to one embodiment, the battery diagnostic playback unit

상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 소정 전류 조건으로 시험 방전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하도록 동작할 수 있다.For batteries that are not determined to be regeneration inadequate while the current pulse is applied, further determining whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between electrode terminals measured during test discharge under a predetermined current condition. It can work.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리 진단 재생부는, According to one embodiment, the battery diagnostic playback unit,

상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 상기 전극 인터페이스를 통해 상기 배터리를 방전하는 방전부를 더 포함하며,Further comprising a discharge unit for discharging the battery through the electrode interface for a battery that is not determined to be a reproduction failure while the current pulse is applied,

상기 진단 재생 제어부는,The diagnostic reproduction control unit,

상기 선택된 배터리로부터 소정의 전류 조건으로 방전하도록 상기 방전부를 동작시키며, 상기 방전부에 의해 상기 선택된 배터리가 방전되는 동안에 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하도록 동작할 수 있다.Operating the discharge unit to discharge from the selected battery under a predetermined current condition, and whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between the battery electrode terminals while the selected battery is discharged by the discharge unit; Can be further determined.

일 실시예에 따르면, 상기 배터리 진단 재생부는, According to one embodiment, the battery diagnostic playback unit,

상기 다수의 배터리들의 각각에 관하여 비정상 판정 결과 또는 재생 결과를 관리자에게 시청각적으로 표시 또는 전기적으로 통보하도록 동작할 수 있다.It is operable to visually display or electrically notify the administrator of an abnormality determination result or a reproduction result with respect to each of the plurality of batteries.

본 발명의 다른 측면에 따른 전력 저장 및 공급 장치는,Power storage and supply apparatus according to another aspect of the present invention,

정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치로서,A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries during a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. ,

상기 정상 충전 모드인 동안에, 상기 다수의 배터리들의 각각을 순차적으로 선택하여 소정의 성능 지수를 측정하고, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나 비정상으로 판정된 배터리에 대해 소정 패턴의 고주파 전류 펄스를 인가하여 재생하는 배터리 진단 재생부; 및While in the normal charging mode, each of the plurality of batteries is sequentially selected to measure a predetermined performance index, and a high frequency current pulse of a predetermined pattern is applied to the battery that the measured performance index is determined to be out of the reference range and is abnormal. Battery diagnostic playback unit for playing by; And

상기 배터리 진단 재생부가 선택한 배터리를 상기 배터리 진단 재생부에 연결시키면서 나머지 배터리들과 절연시키도록 동작하는 배터리 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.The battery diagnosis reproducing unit may include a battery connection interface operable to insulate the remaining batteries while connecting the battery selected by the battery diagnosis reproducing unit.

본 발명의 다른 측면에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법은,Operation method of the power storage and supply apparatus according to another aspect of the present invention,

정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법으로서,A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries while in a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. As an operation method,

상기 정상 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 각각에 대해 순차적으로 다른 배터리들과 절연시키면서 성능 지수를 측정하고 소정의 기준 범위에 따라 정상 여부를 판정하는 단계;Measuring a figure of merit while insulated from each other in sequence with respect to each of said plurality of batteries in said normal charging mode and determining whether it is normal according to a predetermined reference range;

비정상으로 판정된 배터리에 대해, 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 단계;Determining whether the battery is suitable for regeneration based on a voltage change trend between the battery electrode terminals measured during test charging by applying a current pulse to the battery determined as abnormal;

재생 적합으로 판정된 배터리에 대해 소정의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 소정 패턴에 따라 주입하여 해당 배터리를 재생하고, 성능 지수를 측정하여 재생 성공 여부를 판정하는 단계; 및Injecting a predetermined high frequency current pulse or a voltage pulse to a battery determined to be suitable for regeneration according to a predetermined pattern to regenerate the battery, and determining whether the regeneration is successful by measuring a performance index; And

재생에 성공한 배터리를 다른 배터리들에 다시 연결하는 단계를 포함할 수 있다.And reconnecting the battery which has been successfully reproduced to other batteries.

일 실시예에 따르면, 상기 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법은,According to one embodiment, the operation method of the power storage and supply device,

상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 소정 전류 조건으로 시험 방전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.For a battery which is not determined to be a regeneration failure while the current pulse is applied, further determining whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between battery electrode terminals measured during test discharge under a predetermined current condition. It may further comprise the step.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법은,Operation method of the power storage and supply apparatus according to another aspect of the present invention,

정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법으로서,A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries while in a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. As an operation method,

상기 정상 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 각각에 대해 순차적으로 다른 배터리들과 절연시키면서 성능 지수를 측정하고 소정의 기준 범위에 따라 정상 여부를 판정하는 단계;Measuring a figure of merit while insulated from each other in sequence with respect to each of said plurality of batteries in said normal charging mode and determining whether it is normal according to a predetermined reference range;

비정상으로 판정된 배터리에 대해, 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 단계;Determining whether the battery is suitable for regeneration based on a voltage change trend between the electrode terminals measured while applying a current pulse to the battery determined as abnormal, during test charging;

재생 적합으로 판정된 배터리에 대해 소정의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 소정 패턴에 따라 주입하여 해당 배터리를 재생하고, 성능 지수를 측정하여 재생 성공 여부를 판정하는 단계; 및Injecting a predetermined high frequency current pulse or a voltage pulse to a battery determined to be suitable for regeneration according to a predetermined pattern to regenerate the battery, and determining whether the regeneration is successful by measuring a performance index; And

재생에 성공한 배터리를 다른 배터리들에 다시 연결하는 단계를 포함할 수 있다.And reconnecting the battery which has been successfully reproduced to other batteries.

본 발명의 전력 저장 및 공급 장치에 따르면, 종래의 BMS를 갖춘 전력 공급 장치에서 배터리의 이상 상태가 감지되었을 때마다 매번 한두 개의 배터리를 교체하기 위해 정비 소요가 발생하던 것에 비해, 배터리의 상태를 판정하는 데에 그치지 않고 재생 적합성까지 판정하며, 판정 결과에 따라 배터리를 재생시킴으로써, 배터리의 사용 수명을 연장할 수 있고, 나아가 정비 소요를 절감할 수 있다.According to the power storage and supply apparatus of the present invention, the status of the battery is determined, compared to the maintenance required to replace one or two batteries each time a abnormal state of the battery is detected in a conventional power supply having a BMS. In addition to determining the regeneration suitability, and regenerating the battery in accordance with the determination result, the service life of the battery can be extended, and further maintenance requirements can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치를 개념적으로 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치를 개념적으로 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 연결 인터페이스를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부를 예시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부에서 재생 적합성을 판정하는 방법을 세부적으로 예시한 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부에서 배터리의 재생 적합성을 판정하기 위해 각각 시험 충전 및 방전하는 단계에서 각각 나타나는 전압 변화 추이 프로파일들을 예시한 그래프이다.1 is a block diagram conceptually illustrating a power storage and supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram conceptually illustrating a power storage and supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a battery connection interface of a power storage and supply apparatus according to embodiments of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a battery regeneration unit of a power storage and supply device according to embodiments of the present invention.
5 is a flowchart illustrating in detail a method of determining a regeneration suitability in a battery regeneration unit of a power storage and supply device according to embodiments of the present invention.
FIG. 6 and FIG. 7 are graphs illustrating voltage change profile profiles which appear during test charging and discharging steps, respectively, to determine the regeneration suitability of a battery in a battery regeneration unit of a power storage and supply device according to embodiments of the present invention. to be.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치를 개념적으로 예시한 블록도이다.1 is a block diagram conceptually illustrating a power storage and supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전력 저장 및 공급 장치(10)는 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 장치로서, 본 명세서에서는 먼저 통상적인 납산(lead-acid) 배터리를 가지는 오프라인(offline)형 UPS에 기초하여 설명된다.Referring to FIG. 1, an apparatus for storing and supplying power 10 may store power energy in a plurality of batteries and supply power to a load based on power energy stored in the plurality of batteries when the commercial power supply is interrupted. As described herein, the description is first based on an offline UPS having a conventional lead-acid battery.

전력 저장 및 공급 장치(10)는 제어부(11), 충전부(12), 배터리 진단 재생부(13), 배터리 연결 인터페이스(14), 배터리부(15), DC-AC 인버터(16), 절체 스위치(17), 센서(18)를 포함할 수 있다. 전력 저장 및 공급 장치(10)는 추가적으로, 디스플레이, 네트워크 인터페이스, 데이터베이스 등을 더 포함할 수 있다.The power storage and supply device 10 includes a control unit 11, a charging unit 12, a battery diagnostic regeneration unit 13, a battery connection interface 14, a battery unit 15, a DC-AC inverter 16, a transfer switch. 17, may include a sensor 18. The power storage and supply device 10 may further include a display, a network interface, a database, and the like.

상용 유효 전원(GRID AC)은 부하(LOAD)와 충전부(12)에 각각 연결되는데, 상용 전원(AC)의 공급이 정상일 동안에는 제어부(11)는 절체 스위치(17)를 상용 전원(GRID AC) 측에 두어 바이패스 라인(BYPASS)을 통해 부하로 곧바로 전력이 공급되도록 하며, 정상 충전 모드로 충전부(12)를 동작시켜 배터리부(15) 내의 배터리들에 대해 충전 상태를 유지하고, 인버터(16)는 작동시키지 않는다. 또한 제어부(11)는 전원 라인 옆에 설치된 센서(17)를 통해 상용 전원(GRID AC)의 활선(live) 상태를 감지하고 추가적으로 현재 위상을 지속적으로 감시할 수 있다.The commercial active power GRID AC is connected to the load LOAD and the charging unit 12. While the supply of the commercial power AC is normal, the control unit 11 moves the transfer switch 17 to the commercial power GRID AC side. In order to supply power directly to the load through the bypass line (BYPASS), and to operate the charging unit 12 in the normal charging mode to maintain the state of charge for the batteries in the battery unit 15, the inverter 16 Does not work. In addition, the control unit 11 may detect a live state of the commercial power GRID AC through the sensor 17 installed next to the power line and continuously monitor the current phase.

상용 전원(GRID AC)의 공급에 문제가 생기면, 전원 라인 옆에 설치된 센서(18)가 이를 감지하고 제어부(11)는 비상 전원 모드에서 DC-AC 인버터(16)를 가동시키면서 비상 전원(UPS AC)을 생성하며 동시에 충전부(12)와 배터리부(15)의 연결을 단절시킨다. 실시예에 따라 인버터(16)는, 센서(18)에서 측정된, 문제가 생기기 직전의 상용 전원(GRID AC)의 위상에 맞춰, 비상 전원(UPS AC)을 생성할 수 있다.If there is a problem in the supply of the commercial power GRID AC, the sensor 18 installed next to the power line detects this and the control unit 11 operates the DC-AC inverter 16 in the emergency power mode while the emergency power (UPS AC) ) And disconnect the connection of the charging unit 12 and the battery unit 15 at the same time. According to an embodiment, the inverter 16 may generate an emergency power supply UPS according to the phase of the commercial power supply GRID AC measured by the sensor 18 immediately before a problem occurs.

곧이어 제어부(11)는 절체 스위치(17)를 비상 전원(UPS AC)로 절체하고 부하(LOAD)에 비상 전원(UPS AC)을 공급한다.Subsequently, the control unit 11 transfers the transfer switch 17 to the emergency power UPS AC, and supplies the emergency power UPS AC to the load LOAD.

//실시예에 따라서, 절체 스위치(17)의 동작은, 제어부(11)의 제어에 따르는 대신, 센서(18)가 상용 전원(GRID AC)에 문제를 감지할 경우에 자동으로 비상 전원(UPS AC) 측으로 절체할 수 있다. 이 경우, 인버터(16)는 절체 스위치(17)로부터 비상 전원(UPS AC)의 생성을 요청받을 수 있다.//// According to the embodiment, the operation of the transfer switch 17 is automatically controlled by the emergency power supply UPS when the sensor 18 detects a problem with the commercial power supply GRID instead of being controlled by the control unit 11. Can be transferred to AC) side. In this case, the inverter 16 may be requested to generate an emergency power supply (UPS AC) from the transfer switch 17.

배터리부(15)는 각각 다수의 셀을 가지는 다수의 배터리들이 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결되어 있다. 통상적으로 납산 배터리들은 셀당 2.1 V 내외의 직류 전압을 제공할 수 있으며, 하나의 조에 6 개의 셀을 직렬 연결하여 12 V의 정격 전압으로 충전되거나 또는 12 V의 직류 전압을 출력할 수 있다. 다수 개의 배터리조를 병렬로 연결하여 동시에 방전시키면 수 A에서 수백 A의 전류를 공급할 수 있다.The battery unit 15 has a plurality of batteries each having a plurality of cells are connected in series, in parallel or in parallel. Typically, lead-acid batteries can provide a DC voltage of around 2.1 V per cell, and can be charged at a rated voltage of 12 V or output a 12 V DC voltage by connecting six cells in series in a pair. When multiple battery tanks are connected in parallel and discharged at the same time, a few A to several hundred A can be supplied.

배터리 연결 인터페이스(14)는 충전부(12), 배터리 진단 재생부(13) 및 인버터(16)와 각각 배터리부(15) 내의 배터리조 또는 개별 배터리를 선택적으로 연결할 수 있도록 스위칭되는 릴레이들을 포함할 수 있다.The battery connection interface 14 may include a charging unit 12, a battery diagnostic regeneration unit 13, and an inverter 16, and relays switched to selectively connect a battery cell or an individual battery in the battery unit 15, respectively. have.

구체적으로, 배터리 연결 인터페이스(14)는 정상 충전 모드 시에는 배터리부(15) 내의 직병렬 연결된 배터리들이 조별로 충전부(12)의 충전 단자에 연결되도록 배터리들의 전극들을 선택적으로 연결할 수 있고, 비상 전원 모드 시에는 배터리부(15) 내의 직병렬 연결된 배터리들이 조별로 인버터(16)의 입력 단자에 연결되도록 배터리들의 전극들을 선택적으로 연결할 수 있다. Specifically, the battery connection interface 14 may selectively connect the electrodes of the batteries such that the serially connected batteries in the battery unit 15 are connected to the charging terminals of the charging unit 12 in groups in the normal charging mode. In the mode, the electrodes of the batteries may be selectively connected such that the serially connected batteries in the battery unit 15 are connected to the input terminals of the inverter 16 by groups.

특히, 배터리 연결 인터페이스(14)는 정상 충전 모드 시에 각각의 진단 대상 배터리들을 하나씩 선택적으로 충전부(12)와는 단절시키고 동시에 배터리 진단 재생부(13)와는 연결되도록 내부의 릴레이들을 작동할 수 있다.In particular, the battery connection interface 14 may operate the internal relays to selectively disconnect the respective diagnosis target batteries one by one in the normal charging mode with the charging unit 12 and simultaneously with the battery diagnosis regeneration unit 13.

정상 충전 모드에서, 제어부(11)는 충전부(12)를 동작시켜 배터리부(15)의 배터리들을 충전한다. 충전부(12)는 설정된 조건에 따라 부동 충전(floating-charge) 또는 균등 충전(equalizing charge)을 수행할 수 있다.In the normal charging mode, the control unit 11 operates the charging unit 12 to charge the batteries of the battery unit 15. The charging unit 12 may perform floating-charge or equalizing charge according to a set condition.

또한 정상 충전 모드에서, 배터리 진단 재생부(13)는 배터리 연결 인터페이스(14)를 통해 배터리부(15) 내의 배터리들 중 각각의 배터리에 하나씩 순차적으로 연결되며, 연결된 배터리에 대해 내부 임피던스, 전압, 전류, 온도, CCR(Cold cranking ampere), 보유 용량(RC: Reserved Capacity), 20 시간율(AH: Ampere Hour) 등의 성능 지수 중 적어도 한 가지를 측정하고, 측정된 성능 지수에 기초하여 배터리의 상태를 진단한다. 예를 들어 측정된 성능 지수가 기준 범위 이내이면, 배터리 진단 재생부(13)는 해당 배터리를 정상으로 판정하고, 다음 배터리의 진단을 위해 배터리 연결 인터페이스(14)를 통해 다음 배터리에 연결된다.In addition, in the normal charging mode, the battery diagnostic playback unit 13 is sequentially connected to each of the batteries in the battery unit 15 through the battery connection interface 14 one by one, and the internal impedance, voltage, Measure at least one of the following performance indices: current, temperature, cold cranking ampere (CCR), reserved capacity (RC), Ampere Hour (AH), and based on the measured performance index Diagnose the condition. For example, if the measured performance index is within the reference range, the battery diagnostic playback unit 13 determines that the battery is normal and is connected to the next battery through the battery connection interface 14 for diagnosis of the next battery.

한편, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나면, 배터리 진단 재생부(13)는 해당 배터리가 비정상이라고 판정할 수 있다. On the other hand, if the measured performance index is out of the reference range, the battery diagnostic playback unit 13 may determine that the battery is abnormal.

배터리 진단 재생부(13)는 비정상으로 판정된 배터리에 대해 추가로 시험 충전 및 방전 패턴에 기초하여 재생 적합 여부를 판정하고, 재생 적합성 판정 결과에 따라 해당 배터리에 대해 고주파 전류 펄스를 주입하여 재생 절차를 수행할 수 있다. 이때, 재생을 위한 고주파 전류 펄스는 주지의 패턴을 이용할 수 있다.The battery diagnosis regeneration unit 13 further determines whether the battery is judged to be suitable for regeneration based on a test charge and discharge pattern, and injects a high frequency current pulse to the battery according to the regeneration suitability determination result, thereby regenerating the procedure. Can be performed. At this time, a high frequency current pulse for reproduction can use a known pattern.

실시예에 따라, 배터리 진단 재생부(13)는 비정상 판정된 배터리에 대해, 재생 적합 여부의 판정은 생략하고, 곧바로 재생 절차를 수행할 수도 있다.According to the exemplary embodiment, the battery diagnostic reproducing unit 13 may omit the determination of whether or not the regeneration is appropriate for the battery determined abnormally, and may immediately perform the regeneration procedure.

만약, 해당 배터리가 비정상이면서 나아가 재생 부적합이거나, 또는 재생 절차를 거쳤지만 재생에 실패하였을 경우에는 해당 배터리는 교체 대상으로 판정될 수 있다.If the battery is abnormal and furthermore unsuitable for regeneration or if the regeneration fails after regeneration, the battery may be determined to be a replacement.

배터리 진단 재생부(13)는 또한 측정된 성능 지수 값들, 진단 결과, 재생 적합성 판정 결과, 재생 진행 경과, 재생 성공 여부, 교체 필요성 등의 정보를 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있다.The battery diagnosis regeneration unit 13 may also store information such as measured performance index values, diagnosis results, regeneration suitability determination results, regeneration progress, regeneration success, and necessity of replacement in the database DB.

나아가, 배터리 진단 재생부(13)는 측정된 성능 지수 값들, 진단 결과, 재생 적합성 판정 결과, 재생 진행 경과, 재생 성공 여부, 교체 필요성 등의 정보를 제어부(11)에 전달하고, 제어부(11)는 디스플레이에 이러한 정보를 시청각적으로 표시하거나 또는 외부 네트워크를 통해 관리자에게 이러한 정보에 관하여 전기적으로 보고할 수 있다.Furthermore, the battery diagnosis reproducing unit 13 transmits the measured performance index values, the diagnosis result, the regeneration suitability determination result, the regeneration progress, the regeneration success, the need for replacement, and the like to the control unit 11, and the control unit 11. May visually present this information on a display or electrically report it to an administrator via an external network.

제어부(11)는 배터리 진단 재생부(13)가 재생 부적합 판정하였거나 또는 재생에 실패한 배터리에 대해 충전부(12) 및 인버터(16)와 연결되지 않도록 배터리 연결 인터페이스(14) 내의 릴레이들을 작동시킨다.The control unit 11 operates the relays in the battery connection interface 14 such that the battery diagnostic regeneration unit 13 is not connected to the charging unit 12 and the inverter 16 for the battery which has been determined to be inadequate for regeneration or failed to regenerate.

도시되지는 않았지만, 바이패스 라인(BYPASS) 대신에 변압기를 두어 다소의 전압 변동에 대처할 수 있도록 하는 라인인터랙티브형 UPS에도 본 발명의 배터리 진단 재생부(13)를 적용할 수 있다.Although not shown, the battery diagnostic regeneration unit 13 of the present invention may also be applied to a line interactive UPS which allows a transformer to cope with a slight voltage fluctuation by replacing a bypass line BYPASS.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치를 개념적으로 예시한 블록도이다.2 is a block diagram conceptually illustrating a power storage and supply apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전력 저장 및 공급 장치(20)는 통상적인 온라인형 UPS를 기초로 설명된다.2, the power storage and supply device 20 is described based on a typical on-line UPS.

전력 저장 및 공급 장치(20)는 제어부(21), 충전부(22), 배터리 진단 재생부(23), 배터리 연결 인터페이스(24), 배터리부(25), DC-AC 인버터(26), 절체 스위치(27), AC-DC 컨버터(28)를 포함할 수 있다. 전력 저장 및 공급 장치(20)는 추가적으로, 디스플레이, 네트워크 인터페이스, 데이터베이스 등을 더 포함할 수 있다.The power storage and supply device 20 includes a control unit 21, a charging unit 22, a battery diagnostic regeneration unit 23, a battery connection interface 24, a battery unit 25, a DC-AC inverter 26, a switching switch. 27, an AC-DC converter 28 may be included. The power storage and supply device 20 may further include a display, a network interface, a database, and the like.

상용 유효 전원(GRID AC)는 곧바로 정류 동작을 하는 컨버터(28)에 인가되어 적절한 직류 전압으로 1차 변환된다. 1차 변환된 직류 전압은, 정상 충전 모드에서, 일부는 충전부(22)와 배터리 진단 재생부(23)로 인가되고, 대부분은 인버터(26)로 전달된다. 인버터(26)는 1차 변환된 직류 전압을 다시 교류 전압으로 2차 변환하고, 2차 변환된 교류 전압을 부하(LOAD)에 공급한다.The commercially available power supply GRID AC is immediately applied to the converter 28 which performs rectification operation, and is primarily converted into an appropriate DC voltage. In the normal charging mode, the primary converted DC voltage is partially applied to the charging unit 22 and the battery diagnostic regeneration unit 23, and most of the DC voltage is transmitted to the inverter 26. The inverter 26 converts the primary-converted direct-current voltage back into an alternating-current voltage, and supplies the secondary-converted alternating voltage to the load LOAD.

도시하지는 않았지만 구성에 따라서는, 1차 변환된 직류 전압이 전적으로 충전부(22)와 배터리 진단 재생부(23)에 인가되고, 충전부(22)에서 출력된 직류 전압이 인버터(26)에서 교류로 2차 변환되는 구성이 채택될 수 있다.Although not shown, depending on the configuration, the primary-converted DC voltage is applied to the charging unit 22 and the battery diagnostic regeneration unit 23 entirely, and the DC voltage output from the charging unit 22 is converted into an alternating current from the inverter 26 to the AC. Differently transformed configurations may be adopted.

상용 전원(GRID AC)의 공급에 문제가 생기면, 컨버터(28)의 동작이 중단되므로 충전부(22)도 동작을 중단하는데, 동시에 제어부(21)는 비상 전원 모드에서 배터리부(25)를 인버터(26)에 연결시키고 인버터(26)는 배터리부(25)의 충전 전압을 기초로 비상 전원(UPS AC)을 부하(LOAD)에 공급한다.When there is a problem in supplying the commercial power GRID AC, the operation of the converter 28 is stopped, and thus the charging unit 22 also stops operating. At the same time, the controller 21 operates the inverter 25 in the emergency power mode. 26, and the inverter 26 supplies the emergency power UPS AC to the load LOAD based on the charging voltage of the battery unit 25.

배터리부(25)는 도 1의 배터리부(15)와 마찬가지로, 각각 다수의 셀을 가지는 다수의 배터리들이 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결되어 있다.In the battery unit 25, similar to the battery unit 15 of FIG. 1, a plurality of batteries each having a plurality of cells are connected in series, in parallel, or in parallel.

또한 배터리 연결 인터페이스(24)도 충전부(22), 배터리 진단 재생부(23) 및 인버터(26)와 각각 배터리부(25) 내의 배터리조 또는 개별 배터리를 선택적으로 연결할 수 있도록 스위칭되는 릴레이들을 포함할 수 있다.The battery connection interface 24 may also include relays switched to selectively connect the battery unit 25 or the individual batteries in the battery unit 25 with the charging unit 22, the battery diagnostic regenerating unit 23, and the inverter 26, respectively. Can be.

구체적으로, 배터리 연결 인터페이스(24)는 정상 충전 모드 시에는 배터리부(25) 내의 직병렬 연결된 배터리들이 조별로 충전부(22)의 충전 단자에 연결되도록 배터리들의 전극들을 선택적으로 연결할 수 있고, 비상 전원 모드 시에는 배터리부(25) 내의 직병렬 연결된 배터리들이 조별로 인버터(26)의 입력 단자에 연결되도록 배터리들의 전극들을 선택적으로 연결할 수 있다. Specifically, the battery connection interface 24 may selectively connect the electrodes of the batteries such that the serially connected batteries in the battery unit 25 are connected to the charging terminals of the charging unit 22 in groups in the normal charging mode. In the mode, the electrodes of the batteries may be selectively connected so that the serially connected batteries in the battery unit 25 are connected to the input terminals of the inverter 26 by groups.

특히, 배터리 연결 인터페이스(24)는 정상 충전 모드 시에 각각의 진단 대상 배터리들을 하나씩 선택적으로 충전부(22)와는 단절시키고 동시에 배터리 진단 재생부(23)와는 연결되도록 내부의 릴레이들을 작동할 수 있다.In particular, the battery connection interface 24 may operate the internal relays to selectively disconnect the respective diagnosis target batteries one by one in the normal charging mode from the charging unit 22 and simultaneously with the battery diagnosis regeneration unit 23.

정상 충전 모드에서, 제어부(21)는 충전부(22)를 동작시켜 배터리부(25)의 배터리들을 충전한다. 충전부(22)는 설정된 조건에 따라 부동 충전 또는 균등 충전을 수행할 수 있다.In the normal charging mode, the controller 21 operates the charging unit 22 to charge the batteries of the battery unit 25. The charging unit 22 may perform floating charging or equal charging according to a set condition.

배터리 진단 재생부(23)는 배터리 연결 인터페이스(24)를 통해 배터리부(25) 내의 배터리들 중 각각의 배터리에 하나씩 순차적으로 연결되며, 연결된 배터리에 대해 내부 임피던스, 전압, 전류, 온도, CCR, 보유 용량, 20 시간율 등의 성능 지수 중 적어도 한 가지를 측정하고, 측정된 성능 지수에 기초하여 배터리의 상태를 진단한다. 예를 들어 측정된 성능 지수가 기준 범위 이내이면, 배터리 진단 재생부(23)는 해당 배터리를 정상으로 판정하고, 다음 배터리의 진단을 위해 배터리 연결 인터페이스(24)를 통해 다음 배터리에 연결된다.The battery diagnostic regeneration unit 23 is sequentially connected to each of the batteries in the battery unit 25 through the battery connection interface 24 one by one, and the internal impedance, voltage, current, temperature, CCR, At least one of the performance indexes such as the storage capacity and the 20 hour rate is measured, and the condition of the battery is diagnosed based on the measured performance index. For example, if the measured performance index is within the reference range, the battery diagnostic playback unit 23 determines that the battery is normal, and is connected to the next battery through the battery connection interface 24 for diagnosis of the next battery.

한편, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나면, 배터리 진단 재생부(23)는 해당 배터리가 비정상이라고 판정할 수 있다. On the other hand, if the measured performance index is out of the reference range, the battery diagnostic playback unit 23 may determine that the battery is abnormal.

배터리 진단 재생부(23)는 비정상으로 판정된 배터리에 대해 추가로 시험 충전 및 방전 패턴에 기초하여 재생 적합 여부를 판정하고, 재생 적합성 판정 결과에 따라 해당 배터리에 대해 고주파 전류 펄스를 소정의 정전압/정전류 프로파일에 따라 주입하면서 재생 절차를 수행할 수 있다.The battery diagnostic regeneration unit 23 further determines the regeneration suitability based on the test charging and discharging pattern for the battery determined as abnormal, and transmits a high frequency current pulse to the battery according to the regeneration suitability determination result. The regeneration procedure can be performed while injecting according to the constant current profile.

실시예에 따라, 배터리 진단 재생부(23)는 비정상 판정된 배터리에 대해, 재생 적합 여부의 판정은 생략하고, 곧바로 재생 절차를 수행할 수도 있다.According to the exemplary embodiment, the battery diagnostic regeneration unit 23 may omit the determination of whether or not the regeneration is appropriate for the battery determined abnormally, and may immediately perform a regeneration procedure.

만약, 해당 배터리가 비정상이고 재생 부적합이거나, 또는 재생 절차를 거쳤지만 재생에 실패하였을 경우에는 해당 배터리는 교체 대상으로 판정될 수 있다.If the battery is abnormal and is not suitable for regeneration, or if regeneration fails after regeneration, the battery may be determined to be a replacement object.

배터리 진단 재생부(23)는 또한 측정된 성능 지수 값들, 진단 결과, 재생 적합성 판정 결과, 재생 진행 경과, 재생 성공 여부, 교체 필요성 등의 정보를 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있다.The battery diagnosis regeneration unit 23 may also store information such as measured performance index values, diagnosis results, regeneration suitability determination results, regeneration progress, regeneration success, replacement needs, and the like in the database DB.

나아가, 배터리 진단 재생부(23)는 측정된 성능 지수 값들, 진단 결과, 재생 적합성 판정 결과, 재생 진행 경과, 재생 성공 여부, 교체 필요성 등의 정보를 제어부(21)에 전달하고, 제어부(21)는 디스플레이에 이러한 정보를 표시하거나 또는 외부 네트워크를 통해 관리자에게 이러한 정보에 관하여 보고할 수 있다.Furthermore, the battery diagnostic regeneration unit 23 transmits the measured performance index values, diagnosis results, regeneration suitability determination results, regeneration progress, regeneration success, replacement necessity, etc. to the control unit 21, and the control unit 21. Can display this information on the display or report it to the administrator via an external network.

제어부(21)는 배터리 진단 재생부(23)가 재생 부적합 판정하였거나 또는 재생에 실패한 배터리에 대해 충전부(22) 및 인버터(26)와 연결되지 않도록 배터리 연결 인터페이스(24) 내의 릴레이들을 작동시킨다.The control unit 21 operates the relays in the battery connection interface 24 such that the battery diagnostic regeneration unit 23 is not connected to the charging unit 22 and the inverter 26 for the battery that has been determined to be inadequate in reproduction or failed to regenerate.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 연결 인터페이스를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a battery connection interface of a power storage and supply apparatus according to embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 배터리부 내의 어느 한 배터리조(35)에 속하는 6 개의 배터리들(351 내지 356)이 직렬 연결되어 있고, 배터리 연결 인터페이스(34)는 제1 릴레이단(341), 제2 릴레이단(342a 내지 342f), 제3 릴레이단(343)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, six batteries 351 to 356 belonging to any one battery tank 35 in the battery unit are connected in series, and the battery connection interface 34 includes a first relay stage 341 and a second battery. Relay stages 342a to 342f and a third relay stage 343 may be included.

제1 릴레이단(341)는 제어부(11, 21)에서 출력하는 모드 선택 신호(MS)에 기초하여 충전부(12, 22) 또는 인버터(16, 26) 중 하나와 배터리조(35) 사이의 연결을 단속할 수 있다.The first relay stage 341 connects one of the charging unit 12 or 22 or one of the inverters 16 and 26 to the battery tank 35 based on the mode selection signal MS output from the controllers 11 and 21. You can crack down on

제2 릴레이(342a 내지 342f), 제3 릴레이(343a 내지 343f) 및 제4 릴레이(344a 내지 344f)는 배터리 진단 재생부(13, 23)에서 출력하는 배터리 선택 신호(BS)에 기초하여 각 배터리들(351 내지 356) 중 진단 또는 재생하고자 하는 적어도 어느 한 배터리를 선택하여 그 배터리가 다른 배터리들과 전기적으로 절연되도록 스위칭할 수 있다.The second relays 342a to 342f, the third relays 343a to 343f, and the fourth relays 344a to 344f are based on the battery selection signals BS output from the battery diagnostic playback units 13 and 23, respectively. At least one of the batteries 351 to 356 to be diagnosed or regenerated may be selected and the battery may be switched to be electrically isolated from other batteries.

예를 들어, 도 3과 같이, 제2 릴레이들(342a 내지 342f)은 각각 이웃하는 배터리의 전극들이 직렬 연결된 배터리들(351 내지 356)의 제1 전극의 위치에 배치되어 있으면서, 해당 배터리의 제1 전극이 배터리 진단 재생부(13, 23) 측 또는 이전 배터리의 제2 전극(제1 배터리(351)의 경우에는 충전부(12, 22)의 양의 입력 단자 전극) 중 어느 하나에만 접속되도록 스위칭된다.For example, as shown in FIG. 3, the second relays 342a to 342f are disposed at positions of the first electrodes of the batteries 351 to 356 connected in series with the electrodes of neighboring batteries, respectively. Switching so that the first electrode is connected to only one of the battery diagnostic regeneration unit 13 and 23 side or the second electrode of the previous battery (in the case of the first battery 351, the positive input terminal electrode of the charging unit 12 and 22). do.

또한 제3 릴레이들(343a 내지 343f)은 각각 배터리들(351 내지 356)의 제2 전극 위치에 배치되어 있고, 해당 배터리의 제2 전극이 배터리 진단 재생부(13, 23) 측 또는 다음 배터리(제6 배터리(356)의 경우에는 충전부의 음의 입력 단자 전극)의 제1 전극 중 하나에만 접속되도록 스위칭된다.In addition, the third relays 343a to 343f are disposed at the second electrode positions of the batteries 351 to 356, respectively, and the second electrode of the battery is disposed on the side of the battery diagnostic regeneration unit 13 and 23 or the next battery ( In the case of the sixth battery 356, it is switched to be connected to only one of the first electrodes of the negative input terminal electrode of the charging section.

이때, 제4 릴레이들(344a 내지 344f)은 해당 배터리가 진단 또는 재생 대상으로 선택될 때에는 연결되고 그렇지 않을 때에는 절연되도록 스위칭된다.At this time, the fourth relays 344a to 344f are connected when the corresponding battery is selected as a diagnosis or regeneration target, and are switched to be insulated when not.

이러한 구성을 기초로 할 경우에, 제1 배터리(351)를 진단하고자 한다면, 제1 배터리(351)는 일시적으로 해당 배터리조의 다른 배터리들(352 내지 356)과는 절연되어야 하는데, 이를 위해 배터리 선택 신호(BS)의 인가에 기초하여 제2 릴레이(342a) 및 제3 릴레이(343a)가 배터리 진단 재생부(13, 23) 측으로 연결되고 동시에 제4 릴레이(344a)가 연결된다. 이렇게 플로팅된 제1 배터리(351)에 대해 배터리 진단 재생부(13, 23)가 진단 및 재생 절차를 수행할 수 있다.Based on this configuration, if the first battery 351 is to be diagnosed, the first battery 351 should be temporarily insulated from the other batteries 352 to 356 of the corresponding battery set. Based on the application of the signal BS, the second relay 342a and the third relay 343a are connected to the battery diagnostic regeneration units 13 and 23, and at the same time, the fourth relay 344a is connected. The battery diagnosis regeneration units 13 and 23 may perform a diagnosis and regeneration procedure on the floating first battery 351.

한편, 모든 배터리들에 대해 진단과 재생을 수행하기 위하여, 각 배터리의 전극들에 대해 모두 연결선들이 결선되어야 한다. On the other hand, in order to perform diagnosis and regeneration for all the batteries, the connection lines must be connected to all the electrodes of each battery.

배터리 선택 디코더(346)가 배터리 어드레스 신호(BAS)를 디코딩하여 배터리 선택 신호(BS)를 생성하고, 트리 구조(tree structure)로 결선된 다수의 릴레이들을 가진 제5 릴레이단(345)은 배터리 선택 신호(BS)에 따라 다수의 연결선들 중에서 현재 선택된 배터리의 연결선을 배터리 진단 재생부(13, 23)에 선택적으로 연결할 수 있다.The battery select decoder 346 decodes the battery address signal BAS to generate the battery select signal BS, and the fifth relay stage 345 having a plurality of relays connected in a tree structure may select the battery. According to the signal BS, a connection line of the currently selected battery among the plurality of connection lines may be selectively connected to the battery diagnosis reproducing units 13 and 23.

이러한 배터리 연결 인터페이스(34)는 예시적인 구성이며, 각 동작 모드에 따라 배터리부가 충전부 또는 인버터에 연결되도록, 그리고 배터리부 내의 각각의 배터리가 순차적으로 배터리 진단 재생부와 연결되도록 하기 위하여 다양한 방법으로 결선될 수 있다.This battery connection interface 34 is an exemplary configuration, and is connected in various ways so that the battery unit is connected to the charging unit or the inverter according to each operation mode, and each battery in the battery unit is sequentially connected to the battery diagnostic regeneration unit. Can be.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 진단 재생부를 예시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a battery diagnostic regeneration unit of a power storage and supply apparatus according to embodiments of the present invention.

도 4를 참조하면, 배터리 진단 재생부(40)는 진단 재생 제어부(41), 전극 인터페이스(42), 펄스 생성부(43), 측정부(44), 방전부(45), 메모리(46)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the battery diagnosis regeneration unit 40 includes a diagnosis regeneration control unit 41, an electrode interface 42, a pulse generator 43, a measurement unit 44, a discharge unit 45, and a memory 46. It may include.

배터리 진단 재생부(40)는 다음과 같이 구성되어 진단 및 재생 적합 여부 판정 기능을 수행할 수 있다.The battery diagnostic regeneration unit 40 may be configured as follows to perform a diagnosis and regeneration suitability determination function.

일단, 배터리 연결 인터페이스(14, 24, 34)를 통해 연결된 배터리의 두 전극 단자는 전극 인터페이스(42)에 연결된다. 전극 인터페이스(42)를 통해 시험 충전을 위한 전류 펄스가 배터리에 인가되거나, 또는 시험 충전된 배터리로부터 시험 방전이 수행될 수 있다.First, the two electrode terminals of the battery connected via the battery connection interface 14, 24, 34 are connected to the electrode interface 42. A current pulse for test charging may be applied to the battery via the electrode interface 42, or test discharge may be performed from the test charged battery.

진단 재생 제어부(41)는 배터리의 상태를 진단하고 나아가 재생 적합성을 판정할 수 있도록, 절차에 따라 펄스 생성부(43)가 전류 펄스를 생성하게 하거나, 방전부(45)가 방전하게 하거나 또는 측정부(44)가 전극 단자의 전압 레벨을 측정한 데이터의 추이를 시간에 따라 추적하도록 제어할 수 있다.The diagnostic regeneration controller 41 causes the pulse generator 43 to generate a current pulse, the discharger 45 to discharge, or measure according to a procedure to diagnose the state of the battery and further determine the regeneration suitability. The unit 44 may be controlled to track the trend of the data measured the voltage level of the electrode terminal over time.

또한 진단 재생 제어부(41)는 정상 동작 모드 동안에 배터리부(15, 25) 내의 배터리들을 순차적으로 선택하기 위한 배터리 어드레스 신호(BAS)를 생성하여 출력한다.In addition, the diagnostic reproduction control unit 41 generates and outputs a battery address signal BAS for sequentially selecting the batteries in the battery units 15 and 25 during the normal operation mode.

펄스 생성부(43)는, 진단 재생 제어부(41)의 제어에 따라, 소정 크기, 소정 주파수 및 소정 펄스폭을 가진 전류 펄스를 생성하고, 전극 인터페이스(42)에 연결되어, 생성된 전류 펄스를 전극 인터페이스(42) 및 배터리 연결 인터페이스(14, 24, 34)를 통해 배터리의 전극 단자로 인가한다. 펄스 생성부(43)는 선택된 배터리가 비정상으로 판정된 후에 재생에 적합한지 여부를 판정하기 위한 시험 충전 단계 또는 재생 적합한 것으로 판정된 이후에 배터리에 재충전을 하기 위한 본 충전 단계에서, 각각 경험적으로 가장 효과적인 것으로 판정된 전류 펄스를 생성할 수 있다.The pulse generator 43 generates a current pulse having a predetermined size, a predetermined frequency, and a predetermined pulse width under the control of the diagnostic regeneration controller 41, and is connected to the electrode interface 42 to generate the generated current pulse. It is applied to the electrode terminal of the battery through the electrode interface 42 and the battery connection interface (14, 24, 34). The pulse generator 43 is empirically emulated in the test charging step for determining whether the selected battery is suitable for regeneration after being determined to be abnormal or in the present charging step for recharging the battery after it is determined to be suitable for regeneration. It can generate a current pulse that is determined to be effective.

측정부(44)는 전극 인터페이스(42)에 연결되어, 배터리의 전극 단자에 나타나는 전압 및 전류 레벨, 내부 저항, CCR, RC, 20AH 등의 각종 성능 지수를 측정하고 필요할 경우에는 변화 추이를 추적할 수 있다. The measurement unit 44 is connected to the electrode interface 42 to measure various performance indices such as voltage and current levels, internal resistance, CCR, RC, 20AH, and the like, which are displayed on the electrode terminals of the battery, and track changes if necessary. Can be.

방전부(45)는 전극 인터페이스(42)에 연결되어, 진단 단계에서 특정 조건에서 방전시킬 수 있고, 시험 충전 단계에서 충전된 또는 재충전 단계에서 충전된 배터리로부터 전기 에너지를 특정 패턴으로, 예를 들어 정전류, 또는 정전압으로 방전시킬 수 있다. 통상적으로 12 V의 납축전지는 10.5 V를 방전 종지 전압으로 설정하여 전압이 그 이하로 떨어지면 방전하지 않는데, 실시예에 따라서 방전부(45)는 필요에 따라, 자동 또는 수동으로, 그 이하의 전압까지 예를 들어 4 ~ 5 V까지 방전할 수 있다.The discharge part 45 is connected to the electrode interface 42 and can discharge under specific conditions in the diagnostic step, and in a specific pattern, for example, the electrical energy from the battery charged in the test charging step or charged in the recharging step, for example. It can discharge with a constant current or a constant voltage. In general, a 12 V lead acid battery sets 10.5 V as a discharge end voltage and does not discharge when the voltage drops below it. According to an embodiment, the discharge unit 45 automatically or manually, if necessary, has a voltage below that. For example, it can discharge up to 4-5V.

메모리(46)는 진단 재생 제어부(41)가 진단 단계, 시험 충전 단계, 재충전 단계 동안에 제어할 성능 지수 측정 기준, 전류 펄스의 패턴, 시험 방전 시의 방전 전류 패턴, 검출된 전압 데이터와 그 변화 추이, 재생 적합성의 판단 기준이 되는 전압 변화 추이 데이터 등을 저장할 수 있다. 사용자가 축적된 경험을 통해 더 나은 전류 패턴과 기준 데이터를 얻을 경우에는, 외부 통신 인터페이스를 통해 메모리(46)에 개선된 전류 패턴 및 기준 데이터를 갱신할 수 있다.The memory 46 stores the performance index measurement criteria, the pattern of the current pulse, the discharge current pattern at the time of the test discharge, the detected voltage data, and the change thereof, which the diagnostic regeneration control unit 41 controls during the diagnosis phase, the test charging phase, and the recharging phase. And voltage change trend data, which is a criterion for determining regeneration suitability. If the user obtains a better current pattern and reference data from the accumulated experience, the improved current pattern and reference data can be updated in the memory 46 via an external communication interface.

이러한 배터리 진단 재생부(40)의 재생 동작은 다음의 재생 적합 여부 판정 방법에서 상세하게 설명된다.The regeneration operation of the battery diagnostic regeneration unit 40 will be described in detail in the following regeneration suitability determination method.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부에서 재생 적합성을 판정하는 방법을 세부적으로 예시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating in detail a method of determining a regeneration suitability in a battery regeneration unit of a power storage and supply device according to embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 전극 인터페이스(42)에 연결된 비정상 배터리의 재생 적합 여부 판정 방법은, 배터리의 전극 단자에 펄스 생성부(43)에서 생성된 전류 펄스를 전극 인터페이스(42)를 통해 인가하여 배터리를 충전하면서, 측정부(44)에서 배터리의 전극 단자의 전압을 측정하는 단계(S51)부터 시작할 수 있다.Referring to FIG. 5, in the method of determining whether the abnormal battery connected to the electrode interface 42 is suitable for regeneration, a current pulse generated by the pulse generator 43 is applied to an electrode terminal of the battery through the electrode interface 42. While charging, the measurement unit 44 may start from measuring the voltage of the electrode terminal of the battery (S51).

펄스 생성부(43)는 진단 재생 제어부(41)의 제어에 따라 소정 레벨, 소정 주파수 및 소정 펄스폭(duty ratio)를 가지는 전류 펄스를 생성하여 전극 인터페이스(42)로 공급하며, 측정부(44)는 지속적으로 배터리의 전극 단자의 전압을 측정하여 진단 재생 제어부(41)로 전달한다.The pulse generator 43 generates a current pulse having a predetermined level, a predetermined frequency, and a predetermined pulse width under the control of the diagnostic reproduction controller 41, and supplies the current pulse to the electrode interface 42. ) Continuously measures the voltage of the electrode terminal of the battery and transfers it to the diagnostic reproduction control unit 41.

통상적으로, 납산 축전지는 사용에 의한 방전에 따라 묽은 황산이 납 전극과 반응하여 전극에 황산납이 고착되고 전해액의 비중은 낮아진다. 충전 시에는 정상적인 납축전지는 전극에 고착된 황산납이 분해되고 전해액의 비중은 다시 높아진다. 정상적인 납축전지가 만충전되면, 전해액 비중은 더이상 높아지지 않고 전압도 약 15.8 ~ 16.5V 정도의 충전 한계 전압에서 높아지지 않는다. 만충전 이후에도 충전을 시도하면, 공급된 전기 에너지가 물의 전기 분해에 사용되어 수소 및 산소 가스가 심하게 발생한다. 이러한 전압, 전류, 비중의 관계로부터 납축전지의 상태를 알 수 있다.Typically, in lead-acid storage batteries, dilute sulfuric acid reacts with lead electrodes as a result of discharge by use, and lead sulfate is fixed to the electrodes, and the specific gravity of the electrolyte is lowered. During charging, normal lead acid batteries decompose lead sulfate adhered to the electrode and the specific gravity of the electrolyte increases again. When a normal lead acid battery is fully charged, the specific gravity of the electrolyte no longer increases and the voltage does not increase at a charge limit voltage of about 15.8 to 16.5 V. If charging is attempted even after full charge, the supplied electrical energy is used for the electrolysis of water, and hydrogen and oxygen gas are severely generated. The state of the lead acid battery can be known from the relationship between the voltage, the current, and the specific gravity.

잠시 배터리의 전극 단자의 전압 변화 특성을 살펴보기 위해 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부에서 배터리의 재생 적합성을 판정하기 위해 시험 충전하는 단계에서 각각 나타나는 전압 변화 추이 프로파일들을 예시한 그래프이다.Referring to FIG. 6 to briefly look at the voltage change characteristic of the electrode terminal of the battery, FIG. 6 is a test charge for determining the regeneration suitability of the battery in the battery regeneration unit of the power storage and supply apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a graph illustrating the voltage change trend profiles appearing at each step.

프로파일 A에서, 배터리에 단계(S51)의 시험 충전을 실시하였을 때에 전극 단자에서 측정되는 전압 레벨이 통상적인 신품 배터리의 특성에 비해 급격히 증가한다. 프로파일 B에서는, 전극 단자에서 측정되는 전압 레벨이 충전 한계 전압 이상으로 계속 상승한다. 이러한 프로파일 A 및 B와 같이 전압 레벨이 변화할 경우에는 셀의 극판이 극도로 손상되었거나, 셀 내에서 단락이 일어나 있거나 일부 셀이 파손되었을 가능성이 크다.In profile A, when the battery is subjected to the test charging of step S51, the voltage level measured at the electrode terminal increases sharply compared to the characteristic of a conventional new battery. In profile B, the voltage level measured at the electrode terminal continues to rise above the charge limit voltage. When the voltage levels change, such as profiles A and B, the pole plate of the cell is extremely damaged, a short circuit occurs in the cell, or some cells are broken.

프로파일 C나 D와 같이 통상적인 정상적 축전지가 충전되는 특성과 유사하게 또는 다소 천천히 증가하는 경우 양호하게 재생될 가능성이 크다.If a typical normal battery, such as profile C or D, increases slowly or similarly to the charging characteristics, it is likely to be well recycled.

추가적으로, 프로파일 E와 같이 전류 펄스를 인가한 후 소정 시간 이내에 전압 레벨이 소정 레벨에 도달하지 못하는 경우는, 실질적으로 재생에 너무 많은 시간이 소요될 뿐아니라, 양호하게 재생될 가능성이 낮다.In addition, if the voltage level does not reach a predetermined level within a predetermined time after applying the current pulse as in profile E, it takes substantially too much time to regenerate, and is unlikely to reproduce well.

따라서, 만약 단계(S51)의 시험 충전 단계에서 이러한 프로파일 A 또는 B, 그리고 실시예에 따라서 프로파일 E와 같은 전압 변화 추이가 얻어지면 해당 배터리는 재생에 부적합할 가능성이 매우 높을 것이다.Thus, if a voltage change trend such as profile A or B and profile E according to the embodiment is obtained in the test charging step of step S51, the battery will most likely be unsuitable for regeneration.

이에 따라, 도 5로 돌아와서, 단계(S52)에서는, 배터리가 충전되는 동안에 측정된 전극 단자의 전압 변화 추이에 기초하여 비정상 배터리의 재생 적합 여부를 판정할 수 있다.Accordingly, returning to FIG. 5, in step S52, it is possible to determine whether the abnormal battery is suitable for regeneration based on the voltage change trend of the electrode terminal measured while the battery is being charged.

구체적으로, 단계(S52)에서, 배터리 전극 단자의 전압 변화 추이로서 전압 증가율이 소정 시간 동안에 소정 문턱값을 초과하면 배터리를 재생 부적합으로 판정할 수 있다.Specifically, in step S52, when the voltage increase rate as the voltage change trend of the battery electrode terminal exceeds a predetermined threshold for a predetermined time, the battery may be determined to be inadequate for reproduction.

실시예에 따라서는, 단계(S52)에서, 전극 단자의 전압이 정상적인 축전지의 충전 한계 전압을 초과하여 계속 상승할 때에도 배터리를 재생 부적합으로 판정할 수 있다.According to the embodiment, in step S52, even when the voltage of the electrode terminal continues to rise above the charge limit voltage of the normal storage battery, the battery can be determined to be inadequate for reproduction.

이때, 이러한 문턱값이나 충전 한계 전압은 배터리의 종류나 규격에 따라 다양하게 선택될 수 있으므로, 본 명세서에서 특정한 수치를 제시하거나 한정할 필요는 없다고 본다. 더구나, 엄밀하게 말하면, 본 발명에서 재생 적합성의 판정은 물리적, 화학적인 측면에서 배터리의 재생 가능성을 결정하기 위함이라기보다는 경제적 측면에서 비정상 배터리를 재생할 것인지 교체할 것인지 결정하는 것에 가깝다. 따라서, 문턱값이나 충전 한계 전압은 사용자의 의도에 따라 또는 배터리의 제조자별 특성에 따라 다르게 선택될 수 있다.In this case, since the threshold value or the charge limit voltage may be variously selected according to the type or standard of the battery, it is not necessary to present or limit a specific value in the present specification. Moreover, strictly speaking, the determination of regeneration suitability in the present invention is closer to determining whether to recycle or replace an abnormal battery in economic terms, rather than to determine the reproducibility of the battery in physical and chemical terms. Therefore, the threshold value or the charge limit voltage may be differently selected according to the user's intention or according to the manufacturer-specific characteristics of the battery.

나아가, 시험 충전을 위한 전류 펄스의 크기와 주기 또는 폭 또한 실험을 통해 경험적으로 선택될 수 있지만, 대체로 판정 이후의 재생 단계에서 본 충전 시에 인가할 전류 펄스에 비해 크기와 주기 또는 폭 측면에서 강하게 결정될 수 있다.Furthermore, although the magnitude and period or width of the current pulse for the test charge can also be selected empirically through the experiment, it is generally stronger in terms of magnitude and period or width than the current pulse to be applied at the time of charging in the regeneration phase after the determination. Can be determined.

또 다른 실시예에서는, 단순하게 특정 시간 동안의 전압 증가율에 기초하는 대신에, 전압 변화 추이를 사전에 정의된 프로파일과 대비하여 얻은 유사도 값에 따라, 예를 들어, 유사도 값이 소정 문턱값보다 낮으면 재생 부적합 여부를 판정할 수도 있다.In another embodiment, instead of simply based on the rate of voltage increase over a particular time period, the similarity value is lower than a predetermined threshold, for example, according to the similarity value obtained by comparing the voltage change trend with a predefined profile. If not, it may be determined whether playback is inadequate.

한편, 시험 충전 단계에서 전압 변화 추이가 정상 배터리의 특성과 유사하면 대체로 재생에 적합한 편이지만, 일부 배터리들은 경제적으로 의미있는 상태로 재생되지 않을 수 있다. 따라서 배터리를 좀더 정확하게 분류할 수 있도록 추가적인 단계가 더 수행될 수 있다.On the other hand, if the voltage change in the test charging phase is similar to that of a normal battery, it is generally suitable for regeneration, but some batteries may not be regenerated economically and meaningfully. Thus, additional steps may be performed to further classify the batteries.

앞서의 단계들(S51, S52)에서 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해, 단계(S53)에서는, 앞서 시험 충전 동안에 전류 펄스의 인가로 한계 충전 전압 이하에서 만충전된 배터리를 방전부(45)에 의해 소정 크기의 방전 전류로 방전하면서, 측정부(44)에서 전극 단자의 전압을 측정한다.For a battery that is not determined to be regeneration inadequate while the current pulse is applied in the previous steps S51 and S52, in step S53, the battery fully charged below the limit charge voltage by the application of the current pulse during the test charge earlier. Is discharged at a predetermined magnitude of discharge current by the discharge unit 45, and the measurement unit 44 measures the voltage of the electrode terminal.

잠시 배터리의 전극 단자의 전압 변화 특성을 살펴보기 위해 도 7을 참조하면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 배터리 재생부에서 배터리의 재생 적합성을 판정하기 위해 시험 방전하는 단계에서 각각 나타나는 전압 변화 추이 프로파일들을 예시한 그래프이다.Referring to FIG. 7 to briefly look at the voltage change characteristic of the electrode terminal of the battery, FIG. 7 is a test discharge to determine the regeneration suitability of the battery in the battery regeneration unit of the power storage and supply apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a graph illustrating the voltage change trend profiles appearing at each step.

시험 충전 단계에서 전극 단자의 전압이 급격히 상승하거나 과도하게 상승하여 재생이 부적합하다고 판정된 배터리들을 제외하고, 전류 펄스에 의해 적절한 만충전 전압 레벨까지 시험 충전된 배터리를 소정의 방전 전류로 방전하였을 때에, 배터리들의 상태에 따라 전극 단자의 전압 레벨은 다양한 변화 추이를 가지며 감소한다.When the battery charged to the appropriate full charge voltage level by the current pulse is discharged to a predetermined discharge current, except for batteries whose voltage of the electrode terminal is suddenly increased or excessively increased in the test charging step and is judged to be inappropriate for regeneration. The voltage level of the electrode terminal decreases with various change trends according to the states of the batteries.

배터리는 충전 용량도 중요하지만, 급속도로 강한 전류를 방전하고도 성능을 유지할 수 있어야 하고 또한 소정 전류를 장시간 공급할 수 있어야 한다. 예를 들어 납산 배터리의 성능 지수 중 CCA, 20AH가 방전 성능을 가늠하는 성능 지수인데, CCA는 30초 동안 소정의 방전 전류로 방전하였을 때에 7.2 V 이상을 유지할 수 있는 방전 전류의 크기로서 결정되며, 20AH는 20 시간 동안 소정의 방전 전류로 방전하였을 때에 10.5 V 이상을 유지하는 전류 시간(AH)의 크기로 결정된다. 만약 재생된 배터리가 방전 특성이 나쁘다면 비상 전원으로써 역할을 할 수 없다. The battery is also important for its charge capacity, but it must be able to maintain its performance even after rapidly discharging a strong current and must be able to supply a predetermined current for a long time. For example, CCA and 20AH in the performance index of lead-acid batteries are performance indexes that measure discharge performance, and CCA is determined as the magnitude of the discharge current that can maintain 7.2 V or more when discharged at a predetermined discharge current for 30 seconds. 20AH is determined by the size of the current time AH that maintains 10.5 V or more when discharged with a predetermined discharge current for 20 hours. If the regenerated battery has poor discharge characteristics, it cannot serve as an emergency power source.

시험 방전 단계에서 만약 전극 단자의 전압 변화 추이가 프로파일 F, G, H와 같이 전압 레벨이 급격히 줄어들거나(프로파일 F, G) 또는 전압 레벨이 어느 정도 유지되는 듯하다가 결국 소정 시간을 넘기지 못하고 종지전압 이하로 줄어든다(프로파일 H)면, 재생 작업을 거치더라도 방전 특성이 나빠 재생되었다고 할 수 없다.In the test discharge phase, if the voltage change of the electrode terminal seems to be abruptly reduced (profiles F, G) as shown in profiles F, G, and H, or the voltage level is maintained to some extent, the final voltage does not exceed a predetermined time. If it decreases below (profile H), even if a regeneration operation | movement is performed, it cannot be said that regeneration was bad.

프로파일 I는 충분한 방전 특성을 가져 재생 후에 CCA를 기준으로 신품 대비 80%이상의 성능을 가진다고 볼 수 있다. 다만, 프로파일 I로 분류될 수 있는 방전 전류의 크기, 감소율, 판정의 기준 시간 등의 값은 경험적으로, 배터리의 용도 내지는 배터리의 제조자별 특성, 법규 등에 따라 달라질 수 있다.Profile I has sufficient discharge characteristics, and after regeneration, it can be seen that it has a performance of more than 80% compared to the new product. However, the values of the magnitude of the discharge current, the reduction rate, the reference time of the determination, etc., which may be classified into the profile I, may be empirically changed depending on the use of the battery or the characteristics of each battery manufacturer, regulations, and the like.

이에 따라, 다시 도 5로 돌아와서, 단계(S54)에서는, 배터리가 방전되는 동안에 측정되는 전극 단자의 전압 변화 추이에 기초하여, 진단 재생 제어부(41)가 배터리의 재생 적합 여부를 판정한다.Accordingly, returning to FIG. 5 again, in step S54, the diagnostic regeneration control unit 41 determines whether the battery is suitable for regeneration based on the voltage change trend of the electrode terminal measured while the battery is being discharged.

구체적으로, 단계(S54)에서, 소정 시간 동안에 전극 단자의 전압 감소율의 절대값이 소정 문턱값을 초과하면 배터리를 재생 부적합으로 판정할 수 있다. 이 경우, 전극 단자의 전압 변화 추이는 전압 감소율이다.Specifically, in step S54, when the absolute value of the voltage reduction rate of the electrode terminal exceeds a predetermined threshold for a predetermined time, the battery may be determined to be inadequate for reproduction. In this case, the voltage change trend of the electrode terminal is the voltage reduction rate.

실시예에 따라서는, 단계(S54)에서, 소정 시간 이내에 전극 단자의 전압이 종지전압보다 낮아지면 배터리를 재생 부적합으로 판정할 수 있다.According to the embodiment, in step S54, if the voltage of the electrode terminal becomes lower than the final voltage within a predetermined time, the battery can be determined to be inadequate for reproduction.

이 경우에, 종지전압은 정상적인 납산 배터리의 방전 종지전압, 예를 들어 10.5 V보다 낮은 예를 들어 4~5 V 정도로 설정될 수 있다.In this case, the end voltage may be set to a discharge end voltage of a normal lead acid battery, for example, 4-5 V lower than 10.5 V.

또 다른 실시예에서는, 단순하게 특정 시간 동안의 전압 감소율에 기초하는 대신에, 전압 변화 추이를 사전에 정의된 프로파일과 대비하여 얻은 유사도 값에 따라, 예를 들어, 유사도 값이 소정 문턱값보다 낮으면 재생 부적합 여부를 판정할 수도 있다. 유사도 값은 주지된 유사도 함수들에 의해 얻을 수 있다.In another embodiment, instead of simply based on the rate of voltage drop over a particular time period, for example, the similarity value is lower than a predetermined threshold, depending on the similarity value obtained by comparing the voltage change trend with a predefined profile. If not, it may be determined whether playback is inadequate. Similarity values can be obtained by known similarity functions.

이렇게 단계(S52)에서 단계(S54)까지 판정 단계를 거치면서 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리는 단계(S55)에서 재생 적합으로 분류할 수 있다.In this way, the battery which has not been judged to be inadequate for reproduction while passing through the determination step from step S52 to step S54 can be classified as regeneration suitable in step S55.

이후에 재생 적합으로 분류된 배터리는 배터리 진단 재생부(13, 23)에 의해 소정의 전류 펄스가 인가되면서 주지된 배터리 재생 방법에 따라 재생될 수 있다.Subsequently, the battery classified as suitable for regeneration may be regenerated according to a known battery regeneration method while a predetermined current pulse is applied by the battery diagnostic regeneration units 13 and 23.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법을 예시한 순서도이다.8 is a flow chart illustrating a method of operating a power storage and supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 단계(S81)에서, 정상 충전 모드에서 상용 전원로부터 전달되는 전력의 일부로써 배터리부를 충전한다.Referring to FIG. 8, in step S81, the battery unit is charged as part of the power delivered from the commercial power source in the normal charging mode.

단계(S82)에서, 정상 충전 모드에서 배터리부에 포함된 배터리들의 각각에 대해 순차적으로 배터리부의 다른 배터리들과 절연시키면서 성능 지수를 측정하고 소정의 기준 범위에 따라 정상 여부를 판정한다.In step S82, each of the batteries included in the battery unit in the normal charging mode is sequentially measured with other batteries in the battery unit while measuring the performance index and determining whether it is normal according to a predetermined reference range.

단계(S83)에서는, 앞서 단계(S82)에서 비정상으로 판정된 배터리에 대해, 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 부적합 여부를 판정한다.In step S83, it is determined whether the battery is inadequate for regeneration based on a voltage change trend between the electrode terminals measured while applying a current pulse to the battery previously determined to be abnormal in step S82 for test charging. .

단계(S84)는 선택적인 단계로서, 앞서 단계(S83)에서 재생 부적합하지 않은 배터리에 대해, 소정 전류 조건으로 시험 방전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 부적합 여부를 추가로 판정한다.Step S84 is an optional step, and whether or not the battery is not suitable for regeneration based on a change in voltage between the electrode terminals measured during test discharge under a predetermined current condition for the battery that is not regeneration in advance in step S83. Further determine.

단계(S85)에서는, 단계(S83) 또는 단계(S84)에서 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리를 재생 적합으로 판정한다.In step S85, a battery that is not judged to be a reproduction failure in step S83 or step S84 is determined to be suitable for reproduction.

단계(S86)에서는, 재생 적합으로 판정된 배터리에 대해 소정의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 소정 패턴에 따라 주입하여 해당 배터리를 재생하고, 성능 지수를 측정하여 재생 성공 여부를 판정한다.In step S86, a predetermined high frequency current pulse or a voltage pulse is injected to the battery determined to be suitable for regeneration in accordance with a predetermined pattern to regenerate the battery, and the performance index is measured to determine whether the regeneration is successful.

실시예에 따라서는, 위의 단계들(S83 내지 S85)이 생략되고, 단계(S86)에서, 단계(S82)의 정상 여부 판정 이후에 곧바로 비정상으로 판정된 배터리에 대해 소정 패턴의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 주입하여 해당 배터리를 재생할 수도 있다.According to the embodiment, the above steps S83 to S85 are omitted, and in step S86, a high-frequency current pulse of a predetermined pattern for the battery that is determined to be abnormal immediately after the determination of the normality of step S82 or The battery can also be regenerated by injecting a voltage pulse.

단계(S87)에서는, 재생에 성공한 배터리를 배터리부의 다른 배터리들에 다시 연결시킨다.In step S87, the battery which has been successfully reproduced is connected to other batteries in the battery unit again.

선택적인 단계(S88)에서는, 재생 적합 여부의 판정 결과 내지 재생 성공 여부의 판정 결과를 관리자에게 시청각적으로 표시 또는 전기적으로 통보한다.In the optional step S88, the administrator is visually displayed or electrically informed of the determination result of whether the reproduction is suitable or the determination result of the reproduction success.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications will fall within the scope of the invention.

10, 20 전력 저장 및 공급 장치
11, 21 제어부 12, 22 충전부
13, 23, 40 배터리 진단 재생부
14, 24, 34 배터리 연결 인터페이스
341 제1 릴레이 342 제2 릴레이
343 제3 릴레이 344 제4 릴레이
345 제5 릴레이단
346 배터리 선택 디코더 15, 25 배터리부
35 배터리조 351 내지 356 배터리
16, 26 DC-AC 인버터 17, 27 절체 스위치
18 센서 28 AC-DC 컨버터
41 진단 재생 제어부 42 전극 인터페이스
43 펄스 생성부 44 측정부
45 방전부 46 메모리10, 20 power storage and supply
11, 21 control section 12, 22 charging section
13, 23, 40 Battery Diagnostic Playback
14, 24, 34 battery connection interface
341 First relay 342 Second relay
343 Third Relay 344 Fourth Relay
345 Fifth Relay Stage
346 Battery select decoder 15, 25 Battery compartment
35 Battery Tanks 351 to 356 Batteries
16, 26 DC-AC inverter 17, 27 switching switch
18 Sensors 28 AC-DC Converters
41 Diagnostic Playback Control 42 Electrode Interface
43 Pulse generator 44 Measuring part
45 discharge 46 memory

Claims (9)

정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치로서,
상기 정상 충전 모드인 동안에, 상기 다수의 배터리들의 각각을 순차적으로 선택하여 소정의 성능 지수를 측정하고, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나 비정상으로 판정된 배터리에 대해 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여 상기 비정상 판정 배터리의 재생 적합 여부를 판정하며, 재생 적합으로 판정된 경우에 소정 패턴의 고주파 전류 펄스를 인가하여 재생하는 배터리 진단 재생부; 및
상기 배터리 진단 재생부가 선택한 배터리를 상기 배터리 진단 재생부에 연결시키면서 나머지 배터리들과 절연시키도록 동작하는 배터리 연결 인터페이스를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치.A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries during a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. ,
While in the normal charging mode, each of the plurality of batteries is sequentially selected to measure a predetermined performance index, and a test charge is performed by applying a current pulse to a battery determined that the measured performance index is out of a reference range and is abnormal. A battery diagnostic regeneration unit for determining whether the abnormality determination battery is suitable for regeneration based on the measured voltage change between battery electrode terminals, and reproducing by applying a high frequency current pulse of a predetermined pattern when it is determined that regeneration is appropriate; And
And a battery connection interface operable to insulate the battery selected by the battery diagnosis regeneration unit from the battery diagnosis regeneration unit and to insulate the remaining batteries. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 진단 재생부는
상기 배터리 연결 인터페이스를 통해 선택된 배터리의 전극 단자들과 접속되는 전극 인터페이스;
상기 전극 인터페이스를 통해 상기 선택된 배터리에 인가할 전류 펄스를 생성하는 펄스 생성부;
상기 전극 인터페이스를 통해 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압을 측정하는 측정부; 및
상기 펄스 생성부가 소정 크기의 전류 펄스를 생성하도록 제어하고, 상기 선택된 배터리가 충전되는 동안에 상기 측정부에서 측정되는 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 진단 재생 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 및 공급 장치.The method of claim 1, wherein the battery diagnostic playback unit
An electrode interface connected with electrode terminals of a battery selected through the battery connection interface;
A pulse generator configured to generate a current pulse to be applied to the selected battery through the electrode interface;
A measuring unit measuring a voltage between the battery electrode terminals through the electrode interface; And
The pulse generator controls the pulse generator to generate a current pulse having a predetermined size, and determines whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between the battery electrode terminals measured by the measurement unit while the selected battery is being charged. And a diagnostic reproduction control unit. 청구항 2에 있어서, 상기 배터리 진단 재생부는
상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 소정 전류 조건으로 시험 방전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 및 공급 장치.The method of claim 2, wherein the battery diagnostic playback unit
For batteries that are not determined to be regeneration inadequate while the current pulse is applied, further determining whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between electrode terminals measured during test discharge under a predetermined current condition. Power storage and supply, characterized in that the operation. 청구항 3에 있어서, 상기 배터리 진단 재생부는,
상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 상기 전극 인터페이스를 통해 상기 배터리를 방전하는 방전부를 더 포함하며,
상기 진단 재생 제어부는,
상기 선택된 배터리로부터 소정의 전류 조건으로 방전하도록 상기 방전부를 동작시키며, 상기 방전부에 의해 상기 선택된 배터리가 방전되는 동안에 상기 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 및 공급 장치.The method according to claim 3, wherein the battery diagnostic playback unit,
Further comprising a discharge unit for discharging the battery through the electrode interface for a battery that is not determined to be a reproduction failure while the current pulse is applied,
The diagnostic reproduction control unit,
Operating the discharge unit to discharge from the selected battery under a predetermined current condition, and whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between the battery electrode terminals while the selected battery is discharged by the discharge unit; Power storage and supply, characterized in that it further operates to determine. 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 한 청구항에 있어서, 상기 배터리 진단 재생부는,
상기 다수의 배터리들의 각각에 관하여 비정상 판정 결과 또는 재생 결과를 관리자에게 시청각적으로 표시 또는 전기적으로 통보하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 및 공급 장치.The battery diagnostic reproduction unit according to any one of claims 1 to 4,
And visually visually or electrically notify an administrator of an abnormality determination result or a reproduction result with respect to each of the plurality of batteries. 정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치로서,
상기 정상 충전 모드인 동안에, 상기 다수의 배터리들의 각각을 순차적으로 선택하여 소정의 성능 지수를 측정하고, 측정된 성능 지수가 기준 범위를 벗어나 비정상으로 판정된 배터리에 대해 소정 패턴의 고주파 전류 펄스를 인가하여 재생하는 배터리 진단 재생부; 및
상기 배터리 진단 재생부가 선택한 배터리를 상기 배터리 진단 재생부에 연결시키면서 나머지 배터리들과 절연시키도록 동작하는 배터리 연결 인터페이스를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치.A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries during a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. ,
While in the normal charging mode, each of the plurality of batteries is sequentially selected to measure a predetermined performance index, and a high frequency current pulse of a predetermined pattern is applied to the battery that the measured performance index is determined to be out of the reference range and is abnormal. Battery diagnostic playback unit for playing by; And
And a battery connection interface operable to insulate the battery selected by the battery diagnosis regeneration unit from the battery diagnosis regeneration unit and to insulate the remaining batteries. 정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법으로서,
상기 정상 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 각각에 대해 순차적으로 다른 배터리들과 절연시키면서 성능 지수를 측정하고 소정의 기준 범위에 따라 정상 여부를 판정하는 단계;
비정상으로 판정된 배터리에 대해, 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 단계;
재생 적합으로 판정된 배터리에 대해 소정의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 소정 패턴에 따라 주입하여 해당 배터리를 재생하고, 성능 지수를 측정하여 재생 성공 여부를 판정하는 단계; 및
재생에 성공한 배터리를 다른 배터리들에 다시 연결하는 단계를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법.A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries while in a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. As an operation method,
Measuring a figure of merit while insulated from each other in sequence with respect to each of said plurality of batteries in said normal charging mode and determining whether it is normal according to a predetermined reference range;
Determining whether the battery is suitable for regeneration based on a voltage change trend between the battery electrode terminals measured during test charging by applying a current pulse to the battery determined as abnormal;
Injecting a predetermined high frequency current pulse or a voltage pulse to a battery determined to be suitable for regeneration according to a predetermined pattern to regenerate the battery, and determining whether the regeneration is successful by measuring a performance index; And
Reconnecting a battery that has been successfully regenerated to other batteries. 청구항 7에 있어서,
상기 전류 펄스가 인가되는 동안에 재생 부적합으로 판정되지 않은 배터리에 대해서, 소정 전류 조건으로 시험 방전하면서 측정한 배터리 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 상기 선택된 배터리의 재생 적합 여부를 추가로 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법.The method of claim 7,
For a battery which is not determined to be a regeneration failure while the current pulse is applied, further determining whether the selected battery is suitable for regeneration based on a change in voltage between battery electrode terminals measured during test discharge under a predetermined current condition. Method for operating a power storage and supply device further comprising the step of. 정상 충전 모드인 동안에 다수의 배터리들에 전력 에너지를 저장하고 상용 전원의 중단 시에는 비상 전원 모드에서 상기 다수의 배터리들에 저장된 전력 에너지에 기초하여 부하에 전력을 공급할 수 있는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법으로서,
상기 정상 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 각각에 대해 순차적으로 다른 배터리들과 절연시키면서 성능 지수를 측정하고 소정의 기준 범위에 따라 정상 여부를 판정하는 단계;
비정상으로 판정된 배터리에 대해, 전류 펄스를 인가하여 시험 충전하면서 측정한 전극 단자들 사이의 전압 변화 추이에 기초하여, 배터리의 재생 적합 여부를 판정하는 단계;
재생 적합으로 판정된 배터리에 대해 소정의 고주파 전류 펄스 또는 전압 펄스를 소정 패턴에 따라 주입하여 해당 배터리를 재생하고, 성능 지수를 측정하여 재생 성공 여부를 판정하는 단계; 및
재생에 성공한 배터리를 다른 배터리들에 다시 연결하는 단계를 포함하는 전력 저장 및 공급 장치의 운용 방법.A power storage and supply device capable of storing power energy in a plurality of batteries while in a normal charging mode and supplying power to a load based on the power energy stored in the plurality of batteries in an emergency power mode when the commercial power supply is interrupted. As an operation method,
Measuring a figure of merit while insulated from each other in sequence with respect to each of said plurality of batteries in said normal charging mode and determining whether it is normal according to a predetermined reference range;
Determining whether the battery is suitable for regeneration based on a voltage change trend between the electrode terminals measured while applying a current pulse to the battery determined as abnormal, during test charging;
Injecting a predetermined high frequency current pulse or a voltage pulse to a battery determined to be suitable for regeneration according to a predetermined pattern to regenerate the battery, and determining whether the regeneration is successful by measuring a performance index; And
Reconnecting a battery that has been successfully regenerated to other batteries.
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