KR20210017513A - Apparatus and method for detecting abnormal current between battery racks - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수개의 배터리 랙이 연결된 에너지 저장 시스템(ESS;Energy Storage System)에서 배터리 랙 간의 비정상전류를 검출하는 장치 및 방법에 과한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting an abnormal current between battery racks in an energy storage system (ESS) to which a plurality of battery racks are connected.
구체적으로는 배터리 랙 각각의 저항 성분을 측정하고, 이를 기반으로, 배터리 랙들 간에 비정상전류가 흐르는지를 검출하여 에너지 저장 시스템의 안전사고를 예방하는 장치 및 방법에 관한 것이다. Specifically, it relates to an apparatus and method for preventing a safety accident of an energy storage system by measuring resistance components of each of the battery racks and detecting whether abnormal current flows between battery racks based on this.
에너지 저장 시스템은 단일 배터리 랙이 복수개 연결되어 이뤄지는 커다란 배터리로 볼 수 있다. 이러한 에너지 저장 시스템은, 배터리 랙간의 사용중 충전용량 불균형으로 인해 불량이 발생하는 경우가 종종 있다.The energy storage system can be viewed as a large battery consisting of multiple single battery racks connected. Such an energy storage system is often defective due to an imbalance in charging capacity during use between battery racks.
예를 들어, 에너지 저장 시스템을 소정 시간 동안 방전시키면 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 랙들은 동일한 충전량을 방전하여, 방전 종료 후에는 배터리 랙들 간에 충전용량의 편차가 없어야 한다. 그러나 실제 사용 환경에서는 배터리 랙들의 내부저항 값의 변화 등의 요인에 인하여 배터리 랙들 간에 충전용량의 편차가 발생는 경우가 있다.For example, when the energy storage system is discharged for a predetermined period of time, the battery racks constituting the energy storage system discharge the same amount of charge, and there should be no variation in charge capacity between the battery racks after the discharge is completed. However, in an actual use environment, there is a case where a difference in charging capacity between battery racks occurs due to factors such as a change in the internal resistance value of the battery racks.
한편, 배터리 랙들 간에 충전용량 편차가 발생하였음에도 불구하고, 계속해서 에너지 저장 시스템을 사용하면, 배터리 랙들 간의 충전용량 편차에 의해 배터리 랙들간에 원하지 않는 전류가 흘러, 배터리 랙에 손상을 가져오고, 나아가 에너지 저장 시스템 전체를 사용하지 못하게 되는 문제점이 있다.On the other hand, even though the charging capacity variation occurred between the battery racks, if the energy storage system is continuously used, unwanted current flows between the battery racks due to the difference in charging capacity between the battery racks, causing damage to the battery racks. There is a problem that the entire energy storage system cannot be used.
따라서, 본 발명에서는, 에너지 저장 시스템 전체를 사용하지 못하게 되는 문제점을 방지하기 위해 배터리 랙들 간의 전류 값을 산출하여, 기준 전류 값을 초과하는 경우, 외부로 알림으로써, 배터리 랙들 간의 충전용량 불균형으로 인해 에너지 저장 시스템 전체를 사용하지 못하는 것을 방지하는 장치 및 방법을 제안한다.Therefore, in the present invention, in order to prevent a problem that the entire energy storage system cannot be used, the current value between the battery racks is calculated, and when the reference current value is exceeded, it is notified to the outside, due to an imbalance in charging capacity between the battery racks. An apparatus and method for preventing the entire energy storage system from being used is proposed.
본 발명은 에너지 저장 시스템을 구성하는 복수개의 배터리 랙들 간의 비정상전류를 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an apparatus and method for detecting an abnormal current between a plurality of battery racks constituting an energy storage system.
또한, 본 발명은, 배터리 랙들 간의 비정상전류를 검출하여 외부로 알림으로써, 에너지 저장 시스템을 안전하게 사용할수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a method and apparatus for safely using an energy storage system by detecting an abnormal current between battery racks and notifying them to the outside.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수개의 배터리 랙, 상기 복수개의 배터리 랙을 제어하는 상위 제어기 를 포함하여 구성될 수 있다.한편, 상기 복수개의 배터리 랙 각각은 복수개의 배터리 모듈 및 상기 복수개의 배터리 모듈 각각에 구비되어 배터리 모듈을 제어하는 하위 제어기를 포함하여 구성되고, 상기 상위 제어기는, 상기 에너지 저장 시스템이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출부, 상기 산출된 배터리 랙 각각의 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출부, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출부 및 상기 배터리 랙간 전류 값 산출부에서 산출된 전류 값이, 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단하는 판단부를 포함하여 구성될 수 있다.상기 하위 제어기는, 배터리 모듈의 내부저항 값을 산출하고, 산출된 배터리 모듈의 내부저항 값을 상기 배터리 랙 내부저항 값 산출부로 전송하며, 상기 배터리 랙 내부저항 값 산출부는, 각각의 하위 제어기로부터 수신 받은 배터리 모듈 각각의 내부저항 값들을 합산하여, 배터리 랙 내부저항을 산출할 수 있다.An energy storage system according to an exemplary embodiment of the present invention may include a plurality of battery racks and a host controller controlling the plurality of battery racks. Meanwhile, each of the plurality of battery racks includes a plurality of battery modules and the plurality of battery racks. It is configured to include a lower controller provided in each of the plurality of battery modules to control the battery module, the upper controller, the inside of each battery rack immediately after the energy storage system is charged for a predetermined time or discharged for a predetermined time A battery rack internal resistance value calculation unit that calculates a resistance value, and a maximum/minimum internal resistance value that detects a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value among the calculated internal resistance values of each of the battery racks The current value calculated by the battery rack detection unit, the battery rack having the maximum internal resistance value, and the current value calculating unit between the battery racks calculating a current value between the battery rack having the minimum internal resistance value, and the current value calculating unit between the battery racks , When exceeding a predetermined reference current value, it may be configured to include a determination unit that determines that an abnormal current flows between the battery racks. The lower controller calculates an internal resistance value of the battery module, and The internal resistance value is transmitted to the battery rack internal resistance value calculating unit, and the battery rack internal resistance value calculating unit can calculate the internal resistance of the battery rack by summing internal resistance values of each battery module received from each lower controller. have.
상기 배터리 랙간의 전류 값 산출부는, 상기 최대 내부저항 값 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 각각의 개방전압(OCV)를 산출하는 OCV 산출 모듈을 포함하여 구성되며, 배터리 랙간의 전류 값은 아래 수식을 통해 산출될 수 있다.The current value calculation unit between the battery racks is configured to include an OCV calculation module that calculates the OCV of each of the battery racks having the maximum internal resistance value and the minimum internal resistance value, and the current value between the battery racks is the following formula: It can be calculated through
(수식)(Equation)
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 판단부에서 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부를 더 포함하여 구성될 수 있다.The energy storage system according to an embodiment of the present invention may further include a notification unit for transmitting a notification signal to the outside when it is determined that an abnormal current flows between the battery racks by the determination unit.
상기 배터리 모듈의 내부저항 값은, DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값일 수 있다.The internal resistance value of the battery module may be a DCIR value calculated by a direct current internal resistance (DCIR) calculation technique.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류를 검출하는 방법은, 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계, 상기 산출된 배터리 랙 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출 단계, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계, 상기 산출된 배터리 랙 간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는지 여부를 확인하여 비정상 전류의 유무를 판단하는 비정상 전류 유무 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.A method of detecting an abnormal current between racks of an energy storage system according to an embodiment of the present invention includes a battery rack internal resistance value that calculates an internal resistance value of each of the battery racks immediately after being charged for a predetermined time or discharged for a predetermined time. Calculation step, of the calculated battery rack internal resistance values, a maximum/minimum internal resistance value of detecting a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value, battery rack detection step, having the maximum internal resistance value Calculating a current value between the battery racks for calculating a current value between the battery rack and the battery rack having the minimum internal resistance value, by checking whether the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value It may be configured to include the step of determining the presence or absence of an abnormal current to determine the presence or absence.
상기 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계는, 상기 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 산출하는 모듈 내부저항 값 산출 단계를 포함하여 구성되어, 상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출된 배터리 랙을 구성하는 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 합산하여 배터리 랙의 내부저항 값을 산출할 수 있다.The battery rack internal resistance value calculation step includes a module internal resistance value calculation step of calculating an internal resistance value of each of the battery modules, and a battery module constituting the battery rack calculated in the module internal resistance value calculation step By summing each internal resistance value, the internal resistance value of the battery rack can be calculated.
상기 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계는, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값을 산출하는 OCV 값 산출 단계를 포함하여 구성되며, 배터리 랙 간의 전류 값은 아래 수식을 통해 산출할 수 있다.The calculating of the current value between the battery racks includes calculating an OCV value of the battery rack having the maximum internal resistance value and an OCV value of the battery rack having the minimum internal resistance value, and between the battery racks The current value can be calculated through the formula below.
(수식)(Equation)
상기 비정상 전류 유무 판단 단계는, 상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 랙 간의 비정상 전류가 흐른다고 판단하고, 상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값 이하인 경우, 랙 간의 비정상 전류가 흐르지 않는다고 판단할 수 있다.In the step of determining the presence or absence of abnormal current, when the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value, it is determined that an abnormal current flows between the racks, and the calculated current value between the battery racks is a predetermined reference current. If it is less than the value, it can be determined that abnormal current does not flow between the racks.
상기 비정상 전류 유무 판단 단계에서 비정상 전류가 흐른다고 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.When it is determined that the abnormal current flows in the determining whether the abnormal current is present or not, a notification step of transmitting a notification signal to the outside may be further included.
상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출되는 배터리 모듈의 내부저항 값은, DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값일 수 있다.The internal resistance value of the battery module calculated in the module internal resistance value calculation step may be a DCIR value calculated by a direct current internal resistance (DCIR) calculation method.
본 발명은 에너지 저장 시스템을 구성하는 복수개의 배터리 랙 사이의 충전용량 불균형으로 인한 비정상적인 전류를 검출할 수 있다.The present invention can detect an abnormal current due to an imbalance in charging capacity between a plurality of battery racks constituting an energy storage system.
또한, 본 발명은 배터리 랙 사이의 비정상적인 전류에 의한 배터리 랙의 손상을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent damage to the battery rack due to an abnormal current between the battery racks.
또한, 본 발명은 비정상적인 전류를 검출함으로써, 에너지 저장 시스템의 안전성을 확보할 수 있다.Further, the present invention can secure the safety of the energy storage system by detecting an abnormal current.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 랙들 간의 비정상전류를 검출하는 에너지 저장 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 랙들 간의 비정상전류를 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a diagram illustrating an energy storage system for detecting an abnormal current between battery racks according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of detecting an abnormal current between battery racks according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case that it is “directly connected”, but also the case that it is “electrically connected” with another element in between. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. As used throughout the specification of the present application, the term "step (to)" or "step of" does not mean "step for".
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템One. Energy storage system according to an embodiment of the present invention
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(100)은 복수개의 배터리 랙(110) 및 상기 복수개의 배터리 랙(110)을 제어하는 상위 제어기(120)를 포함하여 구성될 수 있다. The
예를 들어, 상기 상위 제어기(120)는 BSC(Battery Section Controller), 뱅크BMS(Bank Battery Management System), 랙BMS(Rack Battery Management System) 중 어느 하나일 수 있다.For example, the
한편, 상기 복수개의 배터리 랙(110) 각각은 복수개의 배터리 모듈(111) 및 상기 복수개의 모듈 각각에 구비되어 배터리 모듈을 제어하는 하위 제어기(112)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, each of the plurality of
예를 들어, 상기 하위 제어기(112)는, 배터리 모듈을 제어하는 모듈BMS일 수 있다.For example, the
한편, 상기 상위 제어기(120)는, 상기 에너지 저장 시스템이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출부(121), 상기 산출된 배터리 랙 각각의 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출부(122), 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출부(123) 및 상기 배터리 랙간 전류 값 산출부에서 산출된 전류 값이, 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단하는 판단부(124)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 상기 에너지 저장 시스템(100)이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전되는 것은, 에너지 저장 시스템의 최대 CP(Constant Power)로 소정의 시간 동안 충전 또는 방전될 수 있다. For example, when the
이와 같이 에너지 저장 시스템(100)을 최대 CP로 소정의 시간 동안 충전 또는 방전하는 이유는, 에너지 저장 시스템은 충전 또는 방전 CP에 따라 내부저항 값이 달라지고, 이로 인해 후술하는 배터리 랙간의 전류 산출 값이 달라지므로, 기설정되어 있는 소정의 기준 전류 값과 정확한 비교를 위해서이다. The reason why the
한편, 상기 하위 제어기(112)는 배터리 모듈의 내부저항 값을 산출하고, 산출된 배터리 모듈의 내부저항 값을 상기 배터리 랙 내부 저항 값 산출부(121)로 전송할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 상기 하위 제어기(120)에서 산출된 배터리 모듈의 내부저항 값은 DCIR기법으로 산출된 내부저항 값일 수 있다. 구체적으로 DCIR값은, 배터리 모듈의 전압 및 전류의 변화량을 저항 값으로 환산하는 기법으로 산출될 수 있다. DCIR을 산출하는 기술은 이미 공지되어 있는 기법이다.For example, the internal resistance value of the battery module calculated by the
한편, 상기 배터리 랙 내부저항 값 산출부(121)는, 상기 각각의 하위 제어기로부터 수신 받은 배터리 모듈 각각의 내부저항 값들을 합산하여 배터리 랙 내부저항을 산출할 수 있다.Meanwhile, the battery rack internal resistance
예를 들어, 배터리 랙이 10개의 배터리 모듈이 직렬로 연결되어 구성되고, 각 배터리 모듈의 내부저항 값이 모두 10으로 측정되는 경우, 배터리 랙의 내부저항 값은 100이 된다.For example, if a battery rack is configured by connecting 10 battery modules in series, and the internal resistance values of each battery module are all measured as 10, the internal resistance value of the battery rack is 100.
한편, 상기 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출부(122)는, 상술한 방법으로 산출된 배터리 랙 내부저항 값들 중에서 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 가장 작은 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출한다. 이는, 내부저항 값의 차이가 가장 큰 두 개의 배터리 랙 사이에서 가장 큰 전류가 흐르기 때문이다.Meanwhile, the maximum/minimum internal resistance value battery
다시 말해, 배터리 랙 사이에서 가장 큰 전류가 흐르는 것과 소정의 기준 전류를 비교하면, 에너지 저장 시스템의 배터리 랙들 사이에 비정상적인 전류가 흐르는지 여부를 확인할 수 있다.In other words, by comparing the largest current flowing between the battery racks with a predetermined reference current, it is possible to check whether an abnormal current flows between the battery racks of the energy storage system.
한편, 상기 배터리 랙간의 전류 값 산출부(123)는, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 개방전압(OCV)과 상기 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 개방전압(OCV)을 산출하는 OCV 산출모듈을 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the current
예를 들어, 상기 OCV 산출모듈은, 에너지 저장 시스템의 출력 전압, 온도 등을 주기적으로 측정하고, 이를 기반으로 에너지 저장 시스템의 개방전압을 산출할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 등록특허 KR 10-0985667 B1에 상세히 설명되어 있다. 한편, 본 발명에서 OCV를 산출하는 것은 상기 특허에서 제시하고 있는 방법에 한정되지 않고, 다양한 공지 기술들을 사용하여 산출될 수도 있다.For example, the OCV calculation module may periodically measure an output voltage, temperature, etc. of the energy storage system, and calculate an open circuit voltage of the energy storage system based on this. Detailed description of this is described in detail in Korean Patent Registration No. 10-0985667 B1. Meanwhile, the calculation of OCV in the present invention is not limited to the method proposed in the patent, and may be calculated using various known techniques.
한편, 배터리 랙간의 전류 값 산출부는, 아래 수식을 통해 배터리 랙간의 전류 값을 산출할 수 있다.Meanwhile, the current value calculation unit between battery racks may calculate a current value between battery racks through the following equation.
(수식)(Equation)
한편, 판단부는, 상술한 바와 같이 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우에는 비정상전류가 있는 것으로 판단하고, 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값 이하인 경우에는 비정상전류가 없는 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, the determination unit determines that there is an abnormal current when the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value, and when the calculated current value between the battery racks is less than a predetermined reference current value. It can be judged that there is no abnormal current in
한편, 상기 판단부에서 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우에는 에너지 저장 시스템의 동작을 중단할 수도 있다.Meanwhile, when the determination unit determines that an abnormal current flows between racks, the operation of the energy storage system may be stopped.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 판단부에서 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the energy storage system according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a notification unit for transmitting a notification signal to the outside when it is determined that an abnormal current flows between the battery racks by the determination unit.
예를 들어, 상기 알림부는, 빛 신호를 출력하는 발광 소자 또는 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈에서 불량 신호가 입력되는 경우, 소리 신호를 출력하는 스피커 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.For example, the notification unit may include any one or more of a light emitting element outputting a light signal or a speaker outputting a sound signal when a bad signal is input from the bad battery cell determination module.
예를 들어, 상기 알림 신호 전송 단계는, 빛 신호 또는 소리 신호 등으로 외부로 불량 배터리 셀이 있음을 알릴 수 있다.For example, in the step of transmitting the notification signal, the presence of a defective battery cell may be notified to the outside through a light signal or a sound signal.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류를 검출하는 방법2. Method for detecting abnormal current between racks of an energy storage system according to an embodiment of the present invention
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류를 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of detecting an abnormal current between racks of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류를 검출하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of detecting an abnormal current between racks of an energy storage system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류를 검출하는 방법은, 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계(S100), 상기 산출된 배터리 랙 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출 단계(S200), 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계(S300), 상기 산출된 배터리 랙 간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는지 여부를 확인하여 비정상 전류의 유무를 판단하는 비정상 전류 유무 판단 단계(S410)를 포함하여 구성될 수 있다.A method of detecting an abnormal current between racks of an energy storage system according to an embodiment of the present invention includes a battery rack internal resistance value that calculates an internal resistance value of each of the battery racks immediately after being charged for a predetermined time or discharged for a predetermined time. Calculation step (S100), the maximum/minimum internal resistance value battery rack detection step (S200) of detecting a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value among the calculated battery rack internal resistance values, the A current value calculation step (S300) of calculating a current value between a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value (S300), wherein the calculated current value between the battery racks is a predetermined reference current value. It may be configured to include an abnormal current presence determination step (S410) of determining whether or not the abnormal current is present by checking whether it exceeds.
상기 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계(S100)는, 상기 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 산출하는 모듈 내부저항 값 산출 단계를 포함하여 구성되어, 상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출된 배터리 랙을 구성하는 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 합산하여 배터리 랙의 내부저항 값을 산출할 수 있다.The battery rack internal resistance value calculation step (S100) comprises a module internal resistance value calculation step of calculating an internal resistance value of each of the battery modules, and constitutes a battery rack calculated in the module internal resistance value calculation step. The internal resistance value of the battery rack can be calculated by summing the internal resistance values of each of the battery modules.
예를 들어, 상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출되는 배터리 모듈의 내부저항 값은 DCIR기법으로 산출된 내부저항 값일 수 있다. 구체적으로 DCIR값은, 배터리 모듈의 전압 및 전류의 변화량을 저항 값으로 환산하는 기법으로 산출될 수 있다. DCIR을 산출하는 기술은 이미 공지되어 있는 기법이다.For example, the internal resistance value of the battery module calculated in the module internal resistance value calculation step may be an internal resistance value calculated using a DCIR technique. Specifically, the DCIR value may be calculated by a technique of converting the amount of change in voltage and current of the battery module into a resistance value. The technique of calculating DCIR is a known technique.
한편, 상기 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출 단계(S200)는, 상술한 방법으로 산출된 배터리 랙 내부저항 값들 중에서 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 가장 작은 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 단계이다. 이는, 내부저항 값의 차이가 가장 큰 두 개의 배터리 랙 사이에서 가장 큰 전류가 흐르기 때문이다.On the other hand, in the detection step (S200) of the maximum/minimum internal resistance value battery rack, the battery rack having the largest internal resistance value and the battery rack having the smallest internal resistance value among the battery rack internal resistance values calculated by the above-described method are identified. This is the detection step. This is because the largest current flows between the two battery racks having the largest difference in internal resistance values.
다시 말해, 배터리 랙 사이에서 가장 큰 전류가 흐르는 것과 소정의 기준 전류를 비교하면, 에너지 저장 시스템의 배터리 랙들 사이에 비정상적인 전류가 흐르는지 여부를 확인할 수 있다.In other words, by comparing the largest current flowing between the battery racks with a predetermined reference current, it is possible to check whether an abnormal current flows between the battery racks of the energy storage system.
한편, 상기 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계(S300)는, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값을 산출하는 OCV 값 산출 단계를 포함하여 구성되며, 배터리 랙 간의 전류 값은 아래 수식을 통해 산출할 수 있다.Meanwhile, the step of calculating the current value between the battery racks (S300) includes an OCV value calculation step of calculating the OCV value of the battery rack having the maximum internal resistance value and the OCV value of the battery rack having the minimum internal resistance value. The current value between the battery racks can be calculated through the following equation.
(수식)(Equation)
한편, 상기 OCV 값 산출 단계는, 에너지 저장 시스템의 출력 전압, 온도 등을 주기적으로 측정하고, 이를 기반으로 에너지 저장 시스템의 개방전압(OCV)을 산출할 수 있다.Meanwhile, in the calculating the OCV value, the output voltage, temperature, etc. of the energy storage system may be periodically measured, and based on this, the OCV of the energy storage system may be calculated.
한편, 상기 비정상 전류 유무 판단 단계(S410)는, 상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 랙 간의 비정상 전류가 있는 것으로 판단(S420)하고, 상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값 이하인 경우, 랙 간의 비정상 전류가 흐르지 않는다고 판단(S440)할 수 있다.Meanwhile, in the step of determining the presence or absence of abnormal current (S410), when the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value, it is determined that there is an abnormal current between the racks (S420), and the calculated battery rack When the current value of the liver is less than or equal to a predetermined reference current value, it may be determined that an abnormal current does not flow between the racks (S440).
한편, 상기 비정상 전류 유무 판단 단계에서 비정상 전류가 흐른다고 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림 단계(S430)를 수행할 수 있다.Meanwhile, when it is determined that an abnormal current flows in the abnormal current presence or absence determination step, a notification step (S430) of transmitting a notification signal to the outside may be performed.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation thereof. In addition, those skilled in the art in the technical field of the present invention will be able to understand that various embodiments are possible within the scope of the spirit of the present invention.
100 : 에너지 저장 시스템
110 : 배터리 랙
111 : 배터리 모듈
112 : 하위 제어기
120 : 상위 제어기
121 : 배터리 랙 내부저항 값 산출부
122 : 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출부
123 : 배터리 랙간의 전류 값 산출부
124 : 판단부100: energy storage system
110: battery rack
111: battery module
112: lower controller
120: host controller
121: battery rack internal resistance value calculation unit
122: maximum/minimum internal resistance value battery rack detector
123: Current value calculation unit between battery racks
124: judgment unit
Claims (11)
상기 에너지 저장 시스템은,
상기 복수개의 배터리 랙을 제어하는 상위 제어기;
를 포함하여 구성되며,
상기 복수개의 배터리 랙 각각은
복수개의 배터리 모듈; 및
상기 복수개의 배터리 모듈 각각에 구비되어 배터리 모듈을 제어하는 하위 제어기;
를 포함하여 구성되고,
상기 상위 제어기는,
상기 에너지 저장 시스템이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출부;
상기 산출된 배터리 랙 각각의 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출부;
상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출부; 및
상기 배터리 랙간 전류 값 산출부에서 산출된 전류 값이, 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단하는 판단부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템
In the energy storage system consisting of a plurality of battery racks,
The energy storage system,
A host controller for controlling the plurality of battery racks;
Consists of including,
Each of the plurality of battery racks
A plurality of battery modules; And
A lower controller provided in each of the plurality of battery modules to control the battery module;
It is composed including,
The host controller,
A battery rack internal resistance value calculator configured to calculate an internal resistance value of each of the battery racks immediately after the energy storage system is charged for a predetermined time or discharged for a predetermined time;
A maximum/minimum internal resistance value battery rack detector for detecting a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value among the calculated internal resistance values of each of the battery racks;
A current value calculation unit between the battery racks for calculating a current value between the battery rack having the maximum internal resistance value and the battery rack having the minimum internal resistance value; And
A determination unit determining that an abnormal current flows between the battery racks when the current value calculated by the current value calculating unit between the battery racks exceeds a predetermined reference current value;
Energy storage system comprising a
상기 하위 제어기는,
배터리 모듈의 내부저항 값을 산출하고, 산출된 배터리 모듈의 내부저항 값을 상기 배터리 랙 내부저항 값 산출부로 전송하며,
상기 배터리 랙 내부저항 값 산출부는,
각각의 하위 제어기로부터 수신 받은 배터리 모듈 각각의 내부저항 값들을 합산하여, 배터리 랙 내부저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The lower controller,
Calculate the internal resistance value of the battery module, transmit the calculated internal resistance value of the battery module to the battery rack internal resistance value calculation unit,
The battery rack internal resistance value calculation unit,
An energy storage system, characterized in that the battery rack internal resistance is calculated by summing internal resistance values of each battery module received from each lower controller.
상기 배터리 랙간의 전류 값 산출부는,
상기 최대 내부저항 값 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 각각의 개방전압(OCV)를 산출하는 OCV 산출 모듈을 포함하여 구성되며,
배터리 랙간의 전류 값은 아래 수식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
(수식)
The method according to claim 1
The current value calculation unit between the battery racks,
And an OCV calculation module for calculating the OCV of each of the battery racks having the maximum internal resistance value and the minimum internal resistance value,
An energy storage system, characterized in that the current value between the battery racks is calculated through the following equation.
(Equation)
상기 에너지 저장 시스템은,
상기 판단부에서 배터리 랙간에 비정상적인 전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
The method according to claim 1,
The energy storage system,
And a notification unit for transmitting a notification signal to the outside when the determination unit determines that an abnormal current flows between the battery racks.
상기 배터리 모듈의 내부저항 값은,
DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method of claim 2,
The internal resistance value of the battery module is,
A battery pack, characterized in that it is a DCIR value calculated by a DCIR (Direct Current Internal Resistance) calculation technique.
소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 랙 각각의 내부저항 값을 산출하는 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계;
상기 산출된 배터리 랙 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙과 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙을 검출하는 최대/최소 내부저항 값 배터리 랙 검출 단계;
상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙 사이의 전류 값을 산출하는 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계;
상기 산출된 배터리 랙 간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는지 여부를 확인하여 비정상 전류의 유무를 판단하는 비정상 전류 유무 판단 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류 검출 방법.
In a method of detecting an abnormal current between racks of an energy storage system.
A battery rack internal resistance value calculating step of calculating an internal resistance value of each of the battery racks immediately after being charged for a predetermined time or discharged for a predetermined time;
A maximum/minimum internal resistance value battery rack detection step of detecting a battery rack having a maximum internal resistance value and a battery rack having a minimum internal resistance value among the calculated battery rack internal resistance values;
Calculating a current value between the battery racks of calculating a current value between the battery rack having the maximum internal resistance value and the battery rack having the minimum internal resistance value;
Determining the presence or absence of an abnormal current by checking whether the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value;
Abnormal current detection method between racks of an energy storage system, comprising: a.
상기 배터리 랙 내부저항 값 산출 단계는,
상기 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 산출하는 모듈 내부저항 값 산출 단계를 포함하여 구성되어,
상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출된 배터리 랙을 구성하는 배터리 모듈 각각의 내부저항 값을 합산하여 배터리 랙의 내부저항 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류 검출 방법.
The method of claim 6,
The step of calculating the internal resistance value of the battery rack,
And a module internal resistance value calculation step of calculating an internal resistance value of each of the battery modules,
An abnormal current detection method between racks of an energy storage system, characterized in that the internal resistance value of the battery rack is calculated by summing the internal resistance values of each of the battery modules constituting the battery rack calculated in the module internal resistance value calculation step.
상기 배터리 랙 간의 전류 값 산출 단계는,
상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값 및 최소 내부저항 값을 가지는 배터리 랙의 OCV 값을 산출하는 OCV 값 산출 단계;를 포함하여 구성되며,
배터리 랙 간의 전류 값은 아래 수식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙 간의 비정상 전류 검출 방법.
(수식)
The method of claim 6,
The step of calculating a current value between the battery racks,
And an OCV value calculation step of calculating the OCV value of the battery rack having the maximum internal resistance value and the OCV value of the battery rack having the minimum internal resistance value, and
An abnormal current detection method between racks of an energy storage system, characterized in that the current value between the battery racks is calculated through the following equation.
(Equation)
상기 비정상 전류 유무 판단 단계는,
상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값을 초과하는 경우, 랙 간의 비정상 전류가 흐른다고 판단하고,
상기 산출된 배터리 랙간의 전류 값이 소정의 기준 전류 값 이하인 경우, 랙 간의 비정상 전류가 흐르지 않는다고 판단하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙간의 비정상 전류 검출 방법.
The method of claim 6,
The step of determining the presence or absence of the abnormal current,
When the calculated current value between the battery racks exceeds a predetermined reference current value, it is determined that an abnormal current flows between the racks,
When the calculated current value between the battery racks is less than or equal to a predetermined reference current value, it is determined that abnormal current does not flow between the racks.
상기 비정상 전류 유무 판단 단계에서 비정상 전류가 흐른다고 판단되는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙간의 비정상 전류 검출 방법.
The method of claim 9,
And a notification step of transmitting a notification signal to the outside when it is determined that the abnormal current flows in the abnormal current presence or absence determination step.
상기 모듈 내부저항 값 산출 단계에서 산출되는 배터리 모듈의 내부저항 값은,
DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템의 랙간의 비정상 전류 검출 방법.
The method of claim 7,
The internal resistance value of the battery module calculated in the module internal resistance value calculation step,
A method of detecting abnormal current between racks of an energy storage system, characterized in that it is a DCIR value calculated by a direct current internal resistance (DCIR) calculation technique.
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|---|---|---|---|
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| KR102346847B1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-01-04 | (주)에이피이씨 | Energy storage system and control method of energy storage system |
| WO2023219233A1 (en) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Internal resistance evaluation device and battery system |
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2019
- 2019-08-08 KR KR1020190096890A patent/KR20210017513A/en active Search and Examination
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| WO2023219233A1 (en) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Internal resistance evaluation device and battery system |
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