KR20210114758A - Battery management system and controlling method of the same - Google Patents

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KR20210114758A
KR20210114758A KR1020200030311A KR20200030311A KR20210114758A KR 20210114758 A KR20210114758 A KR 20210114758A KR 1020200030311 A KR1020200030311 A KR 1020200030311A KR 20200030311 A KR20200030311 A KR 20200030311A KR 20210114758 A KR20210114758 A KR 20210114758A
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Abstract

The present invention relates to a battery management system and a control method thereof for enabling a stable operation of an energy storage apparatus. The battery management system comprises: a calculating unit calculating a charge state of a battery module; a monitoring unit monitoring the amount of electricity consumption of an end user; a charge and discharge limit calculating unit calculating a charge and discharge limit value based on the charge state; a margin rate calculating unit calculating a margin rate for the charge and discharge limit value based on the charge and discharge limit value and monitored data; and an alarm generating unit providing an alarm to the end user when the margin rate is lower than or equal to a reference value.

Description

배터리 관리 시스템 및 이의 제어방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system and a method for controlling the same.

최근 스마트폰 등 전자 기기, 무정전 전원 장치(UPS) 및 전기 자동차의 보급, 그리고 에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System)의 인프라 확산에 수반하여 전력 공급원으로서의 이차 전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Recently, with the spread of electronic devices such as smartphones, uninterruptible power supply (UPS) and electric vehicles, and the spread of infrastructure of energy storage systems (ESS, Energy Storage System), research on secondary batteries as a power supply source is being actively conducted.

에너지 저장 장치의 경우, 대용량의 전기 에너지를 저장하여야 할 뿐만 아니라, 높은 출력이 요구된다. 이를 위해 에너지 저장 장치는 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈과 복수의 배터리 모듈을 충방전하기 위한 충방전 장치를 포함하는 배터리 랙의 형태로 사용된다.In the case of an energy storage device, it is necessary to store a large amount of electrical energy, and a high output is required. To this end, the energy storage device is used in the form of a battery rack including a plurality of battery modules connected in series and/or in parallel and a charging/discharging device for charging and discharging the plurality of battery modules.

이차 전지는 그 충전 상태에 따라서 충방전 가능한 전력의 상한인 충방전 제한값이 정해진다. 일반적인 전자기기는 소비 전력의 변동 범위가 적으나 에너지 저장 장치가 장착되는 공장, 빌딩, 가정 등의 경우 사용되는 부하의 개수에 따라서 소비 전력이 크게 달라질 수 있다. 따라서 정해진 충방전 제한값을 넘어서서 부하가 전력을 소비하거나, 충방전 제한값을 넘어서서 에너지 저장 장치가 충전되는 경우, 이차 전지가 열화되거나 파손될 가능성이 있다. 따라서 이차 전지의 충방전량을 적절히 조절하는 것이 요구된다.In the secondary battery, a charge/discharge limit value that is an upper limit of chargeable/dischargeable power is determined according to a state of charge thereof. In general electronic devices, the range of power consumption is small, but power consumption may vary greatly depending on the number of loads used in factories, buildings, homes, etc. where energy storage devices are installed. Accordingly, when the load consumes power exceeding the set charge/discharge limit value or the energy storage device is charged beyond the charge/discharge limit value, the secondary battery may deteriorate or be damaged. Therefore, it is required to appropriately adjust the charge/discharge amount of the secondary battery.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 에너지 저장 장치의 충방전량이 충방전 제한값을 초과하는 것을 방지하여 에너지 저장 장치의 안정적인 운용이 가능하게 하는 배터리 관리 시스템 및 이의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Embodiments of the present invention have been made in view of the above problems, and provide a battery management system and a control method thereof that prevent the charge/discharge amount of the energy storage device from exceeding the charge/discharge limit value to enable stable operation of the energy storage device intended to provide

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈의 충전상태를 산출하는 충전상태 산출부; 엔드 유저의 전력 사용량을 모니터링하는 모니터링부; 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출하는 충방전 리미트 산출부; 충방전 제한값과 모니터링한 데이터에 기초하여 충방전 제한값에 대한 마진율을 산출하는 마진율 산출부; 및 마진율이 기준값 이하인 경우 엔드 유저에게 알람을 제공하는 알람 생성부;를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to one aspect of the embodiments of the present invention, the state of charge calculation unit for calculating the state of charge of the battery module; a monitoring unit for monitoring the end user's power consumption; a charge/discharge limit calculation unit for calculating a charge/discharge limit value based on the state of charge; a margin rate calculation unit for calculating a margin rate for the charging/discharging limit value based on the charging/discharging limit value and the monitored data; and an alarm generator that provides an alarm to the end user when the margin rate is less than or equal to the reference value.

이러한 본 실시예의 다른 특징에 의하면, 충전상태 산출부는 배터리 모듈의 온도를 검출하는 온도 검출 수단으로부터의 온도값을 추가로 고려하여 충전상태를 산출할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the state of charge calculator may calculate the state of charge by additionally considering a temperature value from the temperature detecting means for detecting the temperature of the battery module.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모니터링부는 엔드 유저의 전력 사용량을 직접 측정할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the monitoring unit may directly measure the power consumption of the end user.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모니터링부는 엔드 유저의 전력 사용 기기로부터 전력 사용량에 대한 데이터를 수신할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the monitoring unit may receive data on power usage from an end user's power usage device.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 알람 생성부가 생성한 알람을 엔드 유저의 사용자 디바이스에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.According to another feature of this embodiment, a communication unit for transmitting the alarm generated by the alarm generating unit to the user device of the end user may be further included.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 알람 생성부가 생성한 알람을 엔드 유저에게 인식시키도록 구성된 알람 장치로 알람을 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the communicator may further include a communication unit configured to transmit an alarm to an alarm device configured to recognize the alarm generated by the alarm generation unit to the end user.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 알람은 마진율이 엔드 유저에게 표시되도록 구성될 수 있다.According to another feature of this embodiment, the alarm may be configured such that the margin rate is displayed to the end user.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 알람 생성부는 마진율 산출부에 의하여 산출된 마진율의 크기에 따라서 알람의 정도를 달리할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the alarm generating unit may vary the level of the alarm according to the size of the margin calculated by the margin rate calculating unit.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 배터리 관리 시스템은 가정용 ESS에 장착될 수 있다.According to another feature of this embodiment, the battery management system may be mounted in the home ESS.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 다른 측면에 의하면, 배터리 모듈의 충전상태를 산출하는 단계; 엔드 유저의 전력 사용량을 모니터링하는 단계; 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출하는 단계; 충방전 제한값과 모니터링한 데이터에 기초하여 충방전 제한값에 대한 마진율을 산출하는 단계; 및 마진율이 기준값 이하인 경우 엔드 유저에게 알람을 제공하는 단계;를 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, calculating the state of charge of the battery module; monitoring the end user's power usage; calculating a charge/discharge limit value based on the state of charge; calculating a margin for the charge/discharge limit value based on the charge/discharge limit value and the monitored data; and providing an alarm to the end user when the margin rate is less than or equal to the reference value.

이러한 본 실시예의 다른 특징에 의하면, 알람은 마진율이 엔드 유저에게 표시되도록 구성될 수 있다.According to another feature of this embodiment, the alarm may be configured such that the margin rate is displayed to the end user.

이러한 본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모니터링하는 단계는 엔드 유저의 전력 사용 기기로부터 전력 사용량에 대한 데이터를 수신할 수 있다.According to another feature of this embodiment, the monitoring may include receiving data on the power usage from the power usage device of the end user.

이상과 같은 배터리 관리 시스템 및 그 제어방법에 의하면 에너지 저장 장치의 충방전량이 충방전 제한값을 초과하는 것을 방지하여 에너지 저장 장치의 안정적인 운용이 가능하게 한다.According to the battery management system and the control method thereof as described above, it is possible to prevent the charge/discharge amount of the energy storage device from exceeding the charge/discharge limit value, thereby enabling the stable operation of the energy storage device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템이 적용된 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용하는 경우의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템이 적용된 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알람 장치의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성도이다.
1 is a diagram schematically illustrating an example to which a battery system according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a diagram showing the configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a function of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a control method of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for explaining the effect of using the battery management system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a control method of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram schematically illustrating another example to which a battery system according to an embodiment of the present invention is applied.
8 is a block diagram illustrating a function of an alarm device according to an embodiment of the present invention.
9 is a hardware configuration diagram of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this document, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For various embodiments of the present invention disclosed in this document, specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and various embodiments of the present invention may be implemented in various forms. and should not be construed as being limited to the embodiments described in this document.

다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments may modify various components regardless of order and/or importance, do not limit For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be renamed to the first component.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템이 적용된 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an example to which a battery system according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 배터리 시스템(1)이 부하(3)와 계통(2) 사이에 연결되어 사용된다. 배터리 시스템(1)은 에너지 저장 장치일 수 있다. 배터리 시스템(1)은 충방전 가능한 이차 전지로 이루어진 배터리 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 시스템(1)은 저장하고 있는 전력을 부하(3)에 공급하거나, 계통(2)에 공급할 수 있다. 또한 배터리 시스템(1)은 계통(2)으로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 배터리 시스템(1)은 전기 에너지를 저장하는 배터리 모듈과, 배터리 모듈의 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다. 배터리 시스템(1)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하도록 한다.Referring to FIG. 1 , a battery system 1 is connected between a load 3 and a system 2 and used. The battery system 1 may be an energy storage device. The battery system 1 may include a battery module including a rechargeable battery. The battery system 1 may supply stored power to the load 3 or to the system 2 . Also, the battery system 1 may be charged by receiving power from the system 2 . The battery system 1 may include a battery module for storing electrical energy and a battery management system for controlling the operation of the battery module. A detailed configuration of the battery system 1 will be described later.

본 실시예에 따른 배터리 시스템(1)에서는 충방전시 충방전 제한값에 근접하여 충전 또는 방전이 수행되는 경우, 엔드 유저에게 이러한 사실을 알리는 기능을 제공한다. 배터리 시스템(1)은 충방전 제한값과 배터리 모듈의 실제 충방전 전력의 마진율(차이)가 기준값 이하인 경우에는 엔드 유저에게 알람을 제공한다. In the battery system 1 according to the present embodiment, when charging or discharging is performed close to the charging/discharging limit value during charging and discharging, a function of notifying the end user of this fact is provided. The battery system 1 provides an alarm to the end user when the margin rate (difference) between the charge/discharge limit value and the actual charge/discharge power of the battery module is less than or equal to a reference value.

배터리 시스템(1)은 충방전 제한값을 산출하기 위하여 배터리 모듈의 충전상태를 산출할 수 있다. 또한 배터리 시스템(1)은 방전시에는 방전량을 산출하기 위하여 부하(3)의 전력 사용량을 모니터링할 수 있다. 전력 사용량의 모니터링은 배터리 시스템(1)이 직접 부하(3)로 방전되는 전력을 측정하는 방법 외에도, 부하(3) 내의 개별 부하들(3a, 3b, ...3n)로부터 전력 사용량에 대한 데이터를 수신하는 방법으로도 구현할 수 있을 것이다.The battery system 1 may calculate the state of charge of the battery module in order to calculate the charge/discharge limit value. In addition, the battery system 1 may monitor the power consumption of the load 3 in order to calculate the amount of discharge during discharging. In addition to the method of measuring the power discharged by the battery system 1 directly to the load 3 , the monitoring of the power usage is data on the power usage from the individual loads 3a , 3b , ... 3n in the load 3 . It can also be implemented as a method of receiving .

마진율이 기준값 이하인 경우, 배터리 모듈의 충전시 충전량이 증가하거나 방전시 부하의 소비 전력이 증가하는 경우, 충방전량이 충방전 제한값을 초과할 우려가 있다. 충방전량이 충방전 제한값을 초과하면 배터리 모듈 내의 이차 전지가 열화되거나 손상될 수 있다. 따라서 사전에 배터리 시스템(1)에서 엔드 유저에게 알람을 제공함으로써 충방전량이 충방전 제한값을 초과하는 것을 방지할 수 있도록 한다.When the margin ratio is less than or equal to the reference value, when the charging amount during charging of the battery module increases or the power consumption of the load increases during discharging, there is a risk that the charge/discharge amount may exceed the charge/discharge limit value. If the charge/discharge amount exceeds the charge/discharge limit value, the secondary battery in the battery module may deteriorate or be damaged. Therefore, by providing an alarm to the end user in the battery system 1 in advance, it is possible to prevent the charge/discharge amount from exceeding the charge/discharge limit value.

계통(2)은 공장, 빌딩 및 가정 등, 전력을 소비하는 부하에 전력을 공급하는 전력망이다. 계통(2)은 부하(3)에 전력을 공급하여 부하(3)가 동작할 수 있게 한다. 또한 계통(2)은 배터리 시스템(1)에 전력을 공급하여 배터리 시스템(1)을 충전할 수 있으며, 반대로 배터리 시스템(1)으로부터 전력을 공급받을 수도 있을 것이다.The grid 2 is a power grid that supplies power to loads that consume power, such as factories, buildings, and homes. The grid 2 supplies power to the load 3 so that the load 3 can operate. In addition, the system 2 may supply power to the battery system 1 to charge the battery system 1 , and vice versa, may receive power from the battery system 1 .

부하(3)는 앞서 설명한 바와 같이, 공장, 빌딩 및 가정과 같이 전력을 소비하는 구성이다. 부하(3)는 전력을 소비하는 하나의 기기를 포함할 수도 있으나, 복수의 부하(3a, 3b, ... 3n)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부하(3)가 가정인 경우에는 개별 부하(3a, 3b, ... 3n)로서 조명기기, 냉장고, 에어컨, 세탁기 등의 각종 가전기기 등을 포함할 수 있다. 또한 부하(3)가 공장인 경우에는 개별 부하(3a, 3b, ... 3n)로서는 조명기기, 모터 등의 구동기기, 히터나 에어컨 등의 기기를 포함할 수 있다. 이러한 개별 부하들은 예시적인 것으로 전력을 소비하는 기기라면 위 예시로 한정되지 않을 것이다.The load 3 is a configuration that consumes power, such as factories, buildings, and homes, as described above. The load 3 may include one device that consumes power, but may include a plurality of loads 3a, 3b, ... 3n. For example, when the load 3 is a household, the individual loads 3a, 3b, ... 3n may include various home appliances such as a lighting device, a refrigerator, an air conditioner, and a washing machine. In addition, when the load 3 is a factory, the individual loads 3a, 3b, ... 3n may include a lighting device, a driving device such as a motor, and a device such as a heater or an air conditioner. These individual loads are exemplary and will not be limited to the above example if the device consumes power.

추가적으로, 본 실시예에 따른 배터리 시스템(1)이 적용된 시스템에 있어서, 사용자 디바이스(4)가 추가로 포함될 수 있다. 사용자 디바이스(4)는 배터리 시스템(1)으로부터 알림이 통지되는 대상일 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스(4)는 스마트폰 등일 수 있다. 사용자 디바이스(4)는 배터리 시스템(1)으로부터 제공되는 알람에 따라서 엔드 유저에게 다양한 방식의 알람을 제공할 수 있다.Additionally, in the system to which the battery system 1 according to the present embodiment is applied, the user device 4 may be further included. The user device 4 may be a target to be notified of a notification from the battery system 1 . For example, the user device 4 may be a smartphone or the like. The user device 4 may provide various types of alarms to the end user according to the alarm provided from the battery system 1 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(1)의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of the battery system 1 according to an embodiment of the present invention.

배터리 시스템(1)은 전력을 저장해 두고, 계통(2)에 이상이 발생했을 때 부하(3)에 전력을 공급한다. 배터리 시스템(1)은 에너지 저장 장치일 수 있다. 예를 들어, 배터리 시스템(1)은 에너지 저장 장치의 배터리 랙일 수 있다. 또한, 배터리 시스템(1)은 가정용 에너지 저장 장치일 수 있다. 배터리 시스템(1)은 배터리 모듈(10), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(20), 스위칭부(30), 배터리 보호 유닛(Battery Protection Unit, BPU)(40) 등을 포함할 수 있다.The battery system 1 stores power and supplies power to the load 3 when an abnormality occurs in the system 2 . The battery system 1 may be an energy storage device. For example, the battery system 1 may be a battery rack of an energy storage device. Also, the battery system 1 may be a household energy storage device. The battery system 1 may include a battery module 10, a battery management system (BMS) 20, a switching unit 30, a battery protection unit (BPU) 40, and the like. have.

배터리 모듈(10)은 배터리 랙에 장착되어 전력을 저장하는 구성이다. 도 2에서는 하나의 배터리 모듈(10)을 도시하였으나, 배터리 모듈(10)은 배터리 시스템(1)에 요구되는 사양에 따라서 복수 개 마련될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(10)은 배터리 시스템(1) 내에서 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 요구되는 출력을 제공할 수 있다.The battery module 10 is a configuration that is mounted on a battery rack to store power. Although one battery module 10 is illustrated in FIG. 2 , a plurality of battery modules 10 may be provided according to specifications required for the battery system 1 . A plurality of battery modules 10 may be connected in series and/or parallel within the battery system 1 to provide a required output.

배터리 모듈(10)은 전력을 저장하는 구성으로서 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(10)은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀의 개수 및 연결 형태는 요구되는 배터리 모듈(10)의 출력에 따라서 결졍될 수 있다. 배터리 모듈(10)에 포함되는 배터리 셀은 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등의 이차전지일 수 있으며, 충전 가능한 전지라면 이에 한정되지 않는다.The battery module 10 may include a plurality of battery cells as a configuration for storing power. The battery module 10 may include a plurality of battery cells connected in series and/or in parallel. The number and connection type of battery cells may be determined according to a required output of the battery module 10 . The battery cells included in the battery module 10 include lithium ion (Li-ion) batteries, lithium ion polymer (Li-ion polymer) batteries, nickel cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel hydrogen (Ni-MH) batteries, and the like. It may be a secondary battery, but is not limited thereto as long as it is a rechargeable battery.

BMS(20)는 배터리 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어 및 관리한다. BMS(20)는 배터리 모듈(10)(또는 배터리 배터리 시스템(1))의 온도, 배터리 모듈(10)에서 출력되는 전압 및 전류 등을 검출할 수 있다. 배터리 모듈(10)은 직접 측정하거나 외부로부터 수신함으로써 검출한 이들 온도, 전압, 전류 등의 값으로부터 충전상태인 SOC나 열화도를 나타내는 SOH 등의 파라미터를 산출할 수 있다. BMS(20)는 전압, 전류, 온도 등의 검출을 위하여 센서 등의 측정 수단을 배터리 시스템(1) 내의 적절한 위치에 마련할 수 있을 것이다.The BMS 20 controls and manages the overall operation of the battery system 1 . The BMS 20 may detect the temperature of the battery module 10 (or the battery battery system 1 ), the voltage and current output from the battery module 10 , and the like. The battery module 10 may calculate parameters such as SOC in the state of charge or SOH indicating the degree of degradation from values such as temperature, voltage, and current detected by direct measurement or receiving from the outside. The BMS 20 may provide measuring means such as a sensor at an appropriate location in the battery system 1 for detecting voltage, current, temperature, and the like.

BMS(20)는 온도, 전압, 전류 등의 값이나, 산출한 SOC, SOH 등의 값을 외부 장치로 전송할 수 있다. 외부 장치는 배터리 시스템(1)을 관리하는 상위 장치가 있는 경우 상위 제어기일 수 있다.The BMS 20 may transmit values such as temperature, voltage, and current or calculated values such as SOC and SOH to an external device. The external device may be an upper-level controller when there is an upper-level device that manages the battery system 1 .

또한, 본 실시예에 따른 BMS(20)는 산출한 충전상태에 따라서 충방전 제한값을 산출한다. 충방전 제한값은 배터리 모듈(10)의 현재 충전상태엣서 허용되는 충전량 및/또는 방전량을 의미한다. BMS(20)는 산출한 충방전 제한값과 실제 충전량 또는 실제 방전량에 기초하여 마진율을 산출할 수 있다. 이를 위하여 BMS(20)는 충실제 충전량 또는 실제 방전량을 검출할 수 있는 수단을 포함할 수 있다. 그리고 BMS(20)는 산출한 마진율이 기준값 이하인 경우, 알람을 생성하여 엔드 유저에게 제공할 수 있다.In addition, the BMS 20 according to the present embodiment calculates a charge/discharge limit value according to the calculated state of charge. The charge/discharge limit value means the amount of charge and/or discharge allowed in the current state of charge of the battery module 10 . The BMS 20 may calculate a margin rate based on the calculated charge/discharge limit value and the actual charge or discharge amount. To this end, the BMS 20 may include means capable of detecting the amount of charge or the amount of actual discharge. In addition, when the calculated margin rate is less than or equal to the reference value, the BMS 20 may generate an alarm and provide it to the end user.

BMS(20)는 배터리 모듈(10)의 전반적인 동작을 제어 및 관리하기 위하여 컴퓨터 프로그램을 실행시키고 BMS(20)의 전체 동작을 제어하는 컨트롤러로서의 마이컴과, BMS(20)의 동작에 필요한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리, 센서나 측정 수단등의 입출력 장치, 외부 장치와 통신하기 위한 통신 장치, 기타 주변 회로 등 다양한 구성을 포함할 수 있다.The BMS 20 executes a computer program to control and manage the overall operation of the battery module 10 and a microcomputer as a controller that controls the overall operation of the BMS 20, and a computer program necessary for the operation of the BMS 20. It may include various components such as a memory for storing, an input/output device such as a sensor or measuring means, a communication device for communicating with an external device, and other peripheral circuits.

스위칭부(30)는 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전시에 계통(2) 또는 부하(3)로 전력이 공급되거나 계통(2)으로부터 전력이 들어오도록 하는 장치일 수 있다. 스위칭부(30)는 릴레이나 접촉기 등일 수 있다. 스위칭부(30)는 BMS(20)에 의하여 그 동작이 제어될 수 있을 것이다.The switching unit 30 may be a device for supplying power to or from the system 2 to the system 2 or the load 3 during charging or discharging of the battery module 10 . The switching unit 30 may be a relay or a contactor. The operation of the switching unit 30 may be controlled by the BMS 20 .

BPU(40)는 배터리 모듈(10)의 안정적인 동작을 위한 구성들을 포함할 수 있다. BPU(40)는 배터리 시스템(1) 내의 온도를 제어하기 위한 냉각 팬 등의 냉각 수단을 포함할 수 있다. BPU(40)는 과전류 발생시 전류 경로를 차단하기 위한 회로 차단기 등을 포함할 수 있다.BPU 40 may include components for stable operation of the battery module 10 . The BPU 40 may include cooling means such as a cooling fan for controlling the temperature in the battery system 1 . The BPU 40 may include a circuit breaker or the like for blocking the current path when an overcurrent occurs.

도시하지 않았으나, 배터리 시스템(1) 내, 혹은 배터리 시스템(1)과 부하(3)사이, 또는 배터리 시스템(1)과 계통(2) 사이에는 전력 변환 장치가 마련될 수 있다. 전력 변환 장치를 통하여 배터리 시스템(1)에서 출력되는 직류 전력이 교류 전력으로 변환될 수 있을 것이다. 또한, 전력 변환 장치를 통하여 계통(2)으로부터 공급되는 교류 전력이 직류 전력으로 변환되어 배터리 시스템(1)에 공급될 수 있을 것이다.Although not shown, a power conversion device may be provided in the battery system 1 , between the battery system 1 and the load 3 , or between the battery system 1 and the system 2 . DC power output from the battery system 1 may be converted into AC power through the power conversion device. In addition, AC power supplied from the system 2 through the power conversion device may be converted into DC power and supplied to the battery system 1 .

이하에서는, 이러한 BMS(20)의 기능들에 대하여 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the functions of the BMS 20 will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 기능을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a function of the battery management system 20 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, BMS(20)는 충전상태 산출부(100), 모니터링부(110), 충방전 제한값 산출부(120), 마진율 산출부(130), 알람 생성부(140), 통신부(150) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the BMS 20 includes a charging state calculation unit 100 , a monitoring unit 110 , a charge/discharge limit value calculation unit 120 , a margin rate calculation unit 130 , an alarm generation unit 140 , and a communication unit ( 150) and the like.

충전상태 산출부(100)는 배터리 모듈(10)의 충전상태를 산출한다. 충전상태 산출부(100)는 충전상태 산출을 위하여 전압 및 온도 등을 검출할 수 있다. 충전상태 산출부(100)는 전압 검출부(101)를 구비하여 전압을 검출할 수 있다. 그리고 충전상태 산출부(100)는 온도 검출부(102)를 구비하여 온도를 검출할 수 있다. 충전상태 산출부(100)에 포함되는 전압 검출부(101) 및/또는 온도 검출부(102)는 직접 전압이나 온도를 측정할 수 있을 것이다. 또는 대안적으로, 전압 검출부(101) 및/또는 온도 검출부(102)는 통신부(150)를 통하여 외부로부터 전압이나 온도에 관한 데이터를 수신하는 방식으로 전압 및 온도를 검출할 수도 있을 것이다. 충전상태 산출부(100)는 검출한 전압 및 온도에 기초하여 배터리 모듈(10)의 충전상태를 산출한다.The state of charge calculation unit 100 calculates the state of charge of the battery module 10 . The state of charge calculator 100 may detect a voltage, a temperature, and the like for calculating the state of charge. The state of charge calculation unit 100 may include a voltage detection unit 101 to detect a voltage. In addition, the state of charge calculation unit 100 may include a temperature detection unit 102 to detect a temperature. The voltage detection unit 101 and/or the temperature detection unit 102 included in the state of charge calculation unit 100 may directly measure a voltage or a temperature. Or alternatively, the voltage detection unit 101 and/or the temperature detection unit 102 may detect the voltage and temperature in a manner of receiving data regarding the voltage or temperature from the outside through the communication unit 150 . The state of charge calculator 100 calculates the state of charge of the battery module 10 based on the detected voltage and temperature.

다만, 충전상태 산출부(100)는 상술한 방식으로 충전상태를 산출하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리 모듈(10)의 전압만을 사용하여 충전상태를 산출할 수도 있을 것이다. 또는 BMS(20)는 충방전 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 구비하고, 검출한 충방전 전류를 적산함으로써 충전상태를 산출할 수도 있을 것이다. 이 경우, 온도 검출부(102)와 같은 온도 검출 수단에 의하여 검출된 온도값을 추가로 고려함으로써 산출한 충전상태를 보정할 수 있을 것이다.However, the state of charge calculation unit 100 is not limited to calculating the state of charge in the above-described manner. For example, the state of charge may be calculated using only the voltage of the battery module 10 . Alternatively, the BMS 20 may include a current detection means for detecting the charge/discharge current, and calculate the state of charge by integrating the detected charge/discharge current. In this case, the calculated state of charge may be corrected by additionally considering the temperature value detected by the temperature detection means such as the temperature detection unit 102 .

모니터링부(110)는 엔드 유저의 전력 사용량을 모니터링 한다. 모니터링부(110)는 부하 전력 검출부(111)를 구비하여 엔드 유저 측의 부하들에 의한 전력 사용량을 모니터링할 수 있다. 본 실시예에 있어서 모니터링부(110)는 엔드 유저의 전력 사용량을 직접 측정함으로써 전력 사용량을 모니터링할 수 있을 것이다. 이를 위해 부하 전력 검출부(111)는 추가적으로 부하(3)측의 개별 부하(3a, 3b, ... 3n)에 전력 검출 수단을 마련할 수 있을 것이다. 또는 부하 전력 검출부(111)는 배터리 시스템(1)과 계통(2)이 접속되는 노드와 부하(3) 사이에서 부하(3)측이 사용하는 전체 전력 사용량을 측정하기 위한 전력 검출 수단을 마련할 수도 있을 것이다.The monitoring unit 110 monitors the power consumption of the end user. The monitoring unit 110 may include a load power detection unit 111 to monitor power usage by loads on the end user side. In this embodiment, the monitoring unit 110 may monitor the power usage by directly measuring the power usage of the end user. To this end, the load power detecting unit 111 may additionally provide a power detecting means for the individual loads 3a, 3b, ... 3n of the load 3 side. Alternatively, the load power detection unit 111 may provide a power detection means for measuring the total amount of power used by the load 3 between the node and the load 3 to which the battery system 1 and the grid 2 are connected. it might be

모니터링부(110)는 계통 전력 검출부(112)를 추가로 구비하고, 계통(2)에서 부하(3)로 공급되는 전력을 검출할 수도 있다. 이 경우, 모니터링부(110)는 엔드 유저의 전력 사용량에서 계통(2)으로부터 공급되는 전력량을 뺀 나머지가 배터리 모듈(10)에 의하여 출력되는 또는 출력되어야 하는 전력량으로 판단할 수 있다. 반대로 모니터링부(110)는 계통(2)으로부터 공급되는 전력량에서 엔드 유저의 전력 사용량을 뺀 나머지가 배터리 모듈(10)에 충전을 위해 공급되는 전력량으로 판단할 수 있다.The monitoring unit 110 may further include a grid power detection unit 112 , and may detect power supplied from the grid 2 to the load 3 . In this case, the monitoring unit 110 may determine that the remainder obtained by subtracting the amount of power supplied from the system 2 from the power consumption of the end user is the amount of power output or to be output by the battery module 10 . Conversely, the monitoring unit 110 may determine that the remainder obtained by subtracting the power consumption of the end user from the amount of power supplied from the system 2 is the amount of power supplied to the battery module 10 for charging.

충방전 제한값 산출부(120)는 충전상태 산출부(100)에서 산출한 배터리 모듈(10)의 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출한다. 충방전 제한값 산출부(120)는 미리 작성된 룩업 테이블이나, 미리 설정된 함수에 기초하여 충방전 제한값을 산출할 수 있다. 룩업 테이블이나 함수에서 고려되는 파라미터에는 충전상태뿐만 아니라 온도가 추가로 고려될 수 있다. 또한 충방전 제한값을 산출하기 위한 룩업 테이블이나 함수 등은 메모리 등의 저장매체에 미리 저장되어 있을 수 있다.The charge/discharge limit value calculator 120 calculates a charge/discharge limit value based on the state of charge of the battery module 10 calculated by the state of charge calculator 100 . The charge/discharge limit value calculation unit 120 may calculate the charge/discharge limit value based on a pre-created lookup table or a preset function. In the parameters considered in the lookup table or function, not only the state of charge but also the temperature may be additionally considered. In addition, a lookup table or a function for calculating the charge/discharge limit value may be previously stored in a storage medium such as a memory.

마진율 산출부(130)는 충방전 제한값 산출부(120)에 의하여 산출된 충방전 제한값과, 모니터링부(110)에 의하여 모니터링된 데이터에 기초하여 마진율을 산출한다. 마진율은 충방전 제한값에서 엔드 유저의 전력 사용량을 뺀 값일 수 있다. 혹은 마진율은 충방전 제한값을, 엔드 유저의 전력 사용량에서 계통(2)에서 공급되는 전력을 뺀 값을 뺀 값일 수 있다. 즉, 마진율은 충방전 제한값과 배터리 모듈(10)이 공급할 전력량의 차이일 수 있다. 또는 마진율은 충방전 제한값과 배터리 모듈(10)이 충전을 위해 공급받을 전력량의 차이일 수 있다.The margin rate calculator 130 calculates a margin rate based on the charge/discharge limit value calculated by the charge/discharge limit value calculator 120 and the data monitored by the monitoring unit 110 . The margin rate may be a value obtained by subtracting the end user's power usage from the charge/discharge limit value. Alternatively, the margin rate may be a value obtained by subtracting the charge/discharge limit value by subtracting the power supplied from the system 2 from the end user's power usage. That is, the margin rate may be a difference between the charge/discharge limit value and the amount of power to be supplied by the battery module 10 . Alternatively, the margin rate may be a difference between the charge/discharge limit value and the amount of power to be supplied to the battery module 10 for charging.

알람 생성부(140)는 산출한 마진율이 기준값 이하인 경우, 엔드 유저에게 제공하기 위한 알람을 생성한다. 예를 들어, 알람 생성부(140)는 마진율이 기준값 이하라는 내용을 포함하는 알람을 생성할 수 있다. 또는 알람 생성부(140)는 마진율이 기준값 이하라는 내용에 더하여 마진율이 얼마인지를 나타내는 데이터도 함께 포함하는 알람을 생성할 수도 있다. 이에 기초하여 사용자 디바이스(4)에서는 마진율 자체가 표시될 수 있다. 생성된 알람은 디스플레이를 위한 표시용 데이터를 포함할 수 있으며, 혹은 알람 방식을 지시하는 내용을 포함할 수도 있을 것이다. 알람 방식은 소리에 의한 경고, 발광 장치에 의한 경고, 디스플레이 상에서의 표시에 의한 경고 등 다양한 방법이 사용될 수 있을 것이다.The alarm generating unit 140 generates an alarm to provide to the end user when the calculated margin ratio is less than or equal to a reference value. For example, the alarm generator 140 may generate an alarm including the content that the margin ratio is less than or equal to a reference value. Alternatively, the alarm generator 140 may generate an alarm including data indicating how much the margin ratio is in addition to the content that the margin ratio is less than or equal to the reference value. Based on this, the margin rate itself may be displayed in the user device 4 . The generated alarm may include data for display for display, or may include content indicating an alarm method. As the alarm method, various methods such as a warning by sound, a warning by a light emitting device, and a warning by a display on a display may be used.

알람 생성부(140)는 마진율의 크기에 따라서 생성하는 알람을 달리할 수 있을 것이다. 즉, 알람 생성부(140)는 마진율의 크기에 따라서 엔드 유저에게 알리는 정도를 달리할 수 있을 것이다. 예를 들어, 마진율이 기준값 이하이나 상대적으로 큰 값일 경우에는 단순히 마진율이 기준값 이하로 내려갔다는 통지를 생성하거나, 발광 장치가 발광하도록 하는 알람을 생성할 수 있을 것이다. 반대로, 마진율이 기준값이하로서 엔드 유저측 전력 사용량이 충방전 제한값에 근접한 경우에는 경고음을 발생시키거나 사용자 디바이스(4)에 진동이 발생하게 하는 알람을 생성할 수도 있을 것이다.The alarm generating unit 140 may vary the generated alarm according to the size of the margin ratio. That is, the alarm generating unit 140 may vary the degree of informing the end user according to the size of the margin rate. For example, when the margin ratio is less than or equal to a reference value or a relatively large value, a notification that the margin ratio has dropped below the reference value may be generated, or an alarm for causing the light emitting device to emit light may be generated. Conversely, when the margin ratio is less than the reference value and the end user's power consumption is close to the charging/discharging limit value, an alarm may be generated or an alarm causing the user device 4 to vibrate.

통신부(150)는 알람 생성부(140)에 의하여 생성된 알람을 엔드 유저의 사용자 디바이스(4)에 전송한다. 사용자 디바이스(4)는 통신부(150)에 의하여 알람을 수신하면 수신한 알람에 대응하는 동작을 수행하여 엔드 유저가 마진율이 기준값 이하라는 사실을 알게 한다. 즉, BMS(20)는 사용자 디바이스(4)를 통하여 알람을 엔드 유저에게 제공한다.The communication unit 150 transmits the alarm generated by the alarm generation unit 140 to the user device 4 of the end user. When the user device 4 receives an alarm by the communication unit 150 , the user device 4 performs an operation corresponding to the received alarm so that the end user knows that the margin rate is less than or equal to the reference value. That is, the BMS 20 provides an alarm to the end user via the user device 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 배터리 시스템(1)의 동작 중, BMS(20)의 충전상태 산출부(100)는 배터리 모듈(10)의 충전상태를 산출한다(S1). 충전상태의 산출을 위하여 필요한 데이터, 예를 들어, 전압 및 전류 중 적어도 어느 하나가 검출될 수 있다. 또한 온도가 추가적으로 검출될 수도 있다.Referring to FIG. 4 , during operation of the battery system 1 , the state of charge calculation unit 100 of the BMS 20 calculates the state of charge of the battery module 10 ( S1 ). Data necessary for calculating the state of charge, for example, at least one of voltage and current may be detected. A temperature may also be additionally detected.

또한 BMS(20)의 모니터링부(110)는 부하 전력을 직접 측정함으로써 전력 사용량을 모니터링한다(S2). 즉, 모니터링부(110)는 엔드 유저 측의 부하(3)에 의한 전력 사용량을 직접 측정하여 취득한다. 또한 모니터링부(110)는 계통(2)으로부터 공급되는 전력을 검출한다(S3).In addition, the monitoring unit 110 of the BMS 20 monitors the power consumption by directly measuring the load power (S2). That is, the monitoring unit 110 directly measures and acquires the power consumption by the load 3 of the end user. In addition, the monitoring unit 110 detects the power supplied from the system (2) (S3).

BMS(20)의 충방전 제한값 산출부(120)는 산출한 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출한다(S4). 이때, 충방전 제한값 산출부(120)는 배터리 모듈(10)의 온도를 추가로 고려할 수 있다.The charge/discharge limit value calculation unit 120 of the BMS 20 calculates a charge/discharge limit value based on the calculated state of charge (S4). In this case, the charge/discharge limit value calculator 120 may additionally consider the temperature of the battery module 10 .

그리고 BMS(20)의 마진율 산출부(130)가 산출한 충방전 제한값과 모니터링한 데이터에 기초하여 충방전 제한값에 대한 마진율을 산출한다(S5). 즉, 마진율 산출부(130)는 충방전 제한값과 배터리 모듈(10)이 공급할 전력량의 차이를 마진율로서 산출할 수 있다. 또는 마진율 산출부(130)는 충방전 제한값과 배터리 모듈(10)이 충전을 위해 공급받을 전력량의 차이를 마진율로서 산출할 수 있다.And based on the charge/discharge limit value calculated by the margin rate calculator 130 of the BMS 20 and the monitored data, a margin rate for the charge/discharge limit value is calculated (S5). That is, the margin ratio calculator 130 may calculate the difference between the charge/discharge limit value and the amount of power to be supplied by the battery module 10 as the margin ratio. Alternatively, the margin rate calculator 130 may calculate the difference between the charge/discharge limit value and the amount of power to be supplied to the battery module 10 for charging as the margin rate.

그 후, 산출한 마진율이 기준값 이하인지를 판단하고(S6), 마진율이 기준값 이하인 경우 알람 생성부(140)는 알람을 생성하여(S7), 통신부(150)를 통해 엔드 유저 측의 알람 발생 수단으로 알람을 전송한다(S8).Thereafter, it is determined whether the calculated margin ratio is less than or equal to the reference value (S6), and when the margin ratio is less than or equal to the reference value, the alarm generating unit 140 generates an alarm (S7), and the end user's alarm generating means through the communication unit 150 to transmit an alarm (S8).

BMS(20)는 배터리 시스템(1)의 동작이 종료되는지를 판단하고(S9), 배터리 시스템(1)이 동작하는 동안에는(S9의 No) S1 단계로 돌아가 상술한 동작을 반복한다.The BMS 20 determines whether the operation of the battery system 1 is terminated (S9), and returns to step S1 while the battery system 1 is operating (No in S9) and repeats the above-described operation.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용하는 경우의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining the effect of using the battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 5의 (a)에는 종래의 배터리 시스템에서 배터리 관리 시스템이 동작하는 방법을 나타내고 있다. 그래프 (x)는 충방전 제한값을 나타내며, 그래프 (y)는 엔드 유저측의 전력 사용량(혹은 배터리 모듈이 방전해야 하는 전력량)을 나타낸다.5A illustrates a method of operating a battery management system in a conventional battery system. The graph (x) represents the charge/discharge limit value, and the graph (y) represents the end user's power usage (or the amount of power that the battery module needs to discharge).

충방전 제한값은 충전상태에 따라서 그래프 (x)에 나타낸 바와 같이 변동될 수 있다. 충전상태가 큰 경우에는 충방전 제한량이 상대적으로 크고, 충전상태가 작은 경우에는 충방전 제한량이 작을 수 있다.The charge/discharge limit value may be changed as shown in graph (x) according to the state of charge. When the state of charge is large, the limited amount of charge/discharge may be relatively large, and when the state of charge is small, the limited amount of charge and discharge may be small.

이때, 엔드 유저측의 부하 사용량이 그래프 (y)로 나타낸 바와 같은 경우, 특정 시점에서는 배터리 모듈에 설정된 충방전 제한값보다 큰 전력을 배터리 모듈이 방전해야 한다. 이러한 경우 배터리 셀의 열화나 파손으로 이어질 수 있다.At this time, when the load usage on the end user side is as shown in the graph (y), the battery module must discharge power greater than the charge/discharge limit value set in the battery module at a specific time. In this case, it may lead to deterioration or damage of the battery cell.

도 5의 (b)에는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템(1)에서 배터리 관리 시스템(20)이 동작하는 방법을 나타낸고 있다. 그래프 (x)는 마찬가지로 충방전 제한값을 나타내며, 그래프 (z)는 본 발명에 따른 알람에 의하여 엔드 유저측의 전력 사용량을 감소시키도록 유도한 경우를 나타낸다.FIG. 5B illustrates a method of operating the battery management system 20 in the battery system 1 according to an embodiment of the present invention. The graph (x) similarly shows the charge/discharge limit value, and the graph (z) shows a case in which the end user's power consumption is induced to be reduced by the alarm according to the present invention.

도 5의 (b)에 도시된 것처럼, 마진율이 d1인 경우에는 기준값보다 큰 것으로 판단하여 알람을 제공하지 않는다. 반면, 마진율이 d2인 경우에는 마진율이 기준값 이하인 것으로 판단하여 사용자 디바이스(4)에 알람을 제공한다. 알람을 제공받은 사용자 디바이스(4)의 사용자는 부하(3)의 전력 사용량이 배터리 시스템(1)이 감당할 수 있는 범위를 넘어선 것을 인식하고 개별 부하들 중 일부의 사용을 중단하는 등의 방식으로 전력 사용량을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 배터리 모듈에 설정된 충방전 제한값보다 큰 전력을 배터리 모듈이 방전해야하는 경우를 방지하도록 유도하여, 배터리 셀의 열화나 파손을 방지할 수 있게 된다.As shown in (b) of FIG. 5 , when the margin rate is d1, it is determined that it is greater than the reference value and no alarm is provided. On the other hand, when the margin ratio is d2, it is determined that the margin ratio is equal to or less than the reference value, and an alarm is provided to the user device 4 . The user of the user device 4 provided with the alarm recognizes that the power usage of the load 3 exceeds the range that the battery system 1 can handle, and stops using some of the individual loads. consumption can be reduced. As a result, it is possible to prevent the battery module from having to discharge power greater than the charge/discharge limit value set in the battery module, thereby preventing deterioration or damage of the battery cell.

도 5에서는 배터리 시스템(1)의 방전 동작에 대해서 설명하였으나 배터리 시스템(1)의 충전 동작에도 동일한 방식으로 적용 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.Although the discharging operation of the battery system 1 has been described in FIG. 5 , it will be appreciated that the same method may be applied to the charging operation of the battery system 1 .

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a control method of the battery management system 20 according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는 도 3에서 설명한 것과 동일한 구성의 BMS(20)를 사용하여 구현될 수 있다. 다만, 다음과 같은 점에 있어서 일부 동작이 상이하다.This embodiment may be implemented using the BMS 20 having the same configuration as that described in FIG. 3 . However, some operations are different in the following points.

모니터링부(110)는 엔드 유저측의 전력 사용량을 직접 측정하는 대신, 엔드 유저측의 개별 부하들(3a, 3b, ...3n) 각각으로부터 전력 사용량에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 모니터링부(110)는 엔드 유저의 전력 사용 기기들 각각으로부터 개별적으로 수신할 수 있다. 또는 모니터링부(110)는 엔드 유저의 전력 사용 기기들의 데이터를 취합한 기기로부터 데이터를 일괄적으로 수신할 수도 있을 것이다. 모니터링부(110)는 이러한 개별 전력 사용 기기들의 전력 사용량에 대한 데이터를 통신부(150)를 통하여 수신할 수 있을 것이다.The monitoring unit 110 may receive data on the power usage from each of the individual loads 3a, 3b, ... 3n of the end user, instead of directly measuring the power usage of the end user. That is, the monitoring unit 110 may individually receive power from each of the end user's power-using devices. Alternatively, the monitoring unit 110 may collectively receive data from devices that collect data of power-using devices of the end user. The monitoring unit 110 may receive data on the power usage of these individual power-using devices through the communication unit 150 .

도 6을 참조하면, 배터리 시스템(1)의 동작 중, BMS(20)의 충전상태 산출부(100)는 배터리 모듈(10)의 충전상태를 산출한다(S11). 충전상태의 산출을 위하여 필요한 데이터, 예를 들어, 전압 및 전류 중 적어도 어느 하나가 검출될 수 있다. 또한 온도가 추가적으로 검출될 수도 있다.Referring to FIG. 6 , during operation of the battery system 1 , the state of charge calculation unit 100 of the BMS 20 calculates the state of charge of the battery module 10 ( S11 ). Data necessary for calculating the state of charge, for example, at least one of voltage and current may be detected. A temperature may also be additionally detected.

또한 BMS(20)의 모니터링부(110)는 부하들로부터 소비 전력을 수신한다(S12). 모니터링부(110)는 부하의 전력 사용 기기 각각으로부터 전력 사용량에 대한 데이터를 개별적으로 수신할 수도 있으며, 어느 하나의 기기로부터 일괄적으로 수신할 수도 있을 것이다.In addition, the monitoring unit 110 of the BMS 20 receives power consumption from the loads (S12). The monitoring unit 110 may individually receive data on power usage from each of the power usage devices of the load, or may receive it collectively from any one device.

이후, S13 내지 S19 단계에서 수행되는 충방전 제한값 산출, 마진율 산출 및 알람 생성 등의 동작은 도 4의 S3 내지 S9 단계와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Thereafter, since the operations of calculating the charge/discharge limit value, calculating the margin rate, and generating an alarm performed in steps S13 to S19 are the same as in steps S3 to S9 of FIG. 4 , a detailed description thereof will be omitted.

다만, 본 실시예의 경우, BMS(200는 부하(3)의 부하들(3a, 3b, ... 3n)의 전력 사용량을 개별적으로 파악할 수 있다. 따라서 알람 생성부(140)는 마진율의 크기에 따라서 사용을 중지하거나 사용량을 줄일 수 있는 부하를 특정하여 엔드 유저에게 제시할 수도 있을 것이다.However, in the present embodiment, the BMS 200 can individually determine the power consumption of the loads 3a, 3b, ... 3n of the load 3. Therefore, the alarm generating unit 140 depends on the size of the margin ratio. Therefore, it may be possible to specify a load that can be stopped or reduce usage and suggest it to the end user.

또한, 알람 생성부(140)가 알람을 전송하는 사용자 디바이스(4)는 수신한 알람을 사용자에게 전달하기 위한 프로그램에서 직접 특정 부하의 사용을 중단시키거나 사용량을 줄이도록 조정할 수도 있을 것이다. 즉, 사용자 디바이스(4)가 부하(3) 내의 개별 부하들(3a, 3b, ... 3n)과 연동하여 동작할 수 있도록 함으로써 더욱 쉽게 전력 사용량을 관리할 수 있게 될 것이다. 또한, 이와 같이 사용자 디바이스(4)가 개별 부하들(3a, 3b, ... 3n)과 연동하여 동작할 수 있도록 구현된 경우라면, 상술한 모니터링부(110)가 전력 사용 기기의 전력 사용량을 사용자 디바이스(4)를 통하여 일괄적으로 수신하는 것도 고려할 수 있을 것이다.In addition, the user device 4 to which the alarm generating unit 140 transmits the alarm may be adjusted to stop the use of a specific load or reduce the amount of use directly in a program for delivering the received alarm to the user. That is, by allowing the user device 4 to operate in conjunction with the individual loads 3a , 3b , ... 3n in the load 3 , it will be possible to more easily manage the power usage. In addition, if the user device 4 is implemented to operate in conjunction with the individual loads 3a, 3b, ... 3n as described above, the above-described monitoring unit 110 monitors the power consumption of the power-using device. Batch reception through the user device 4 may also be considered.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(1)이 적용된 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예는 도 1의 사용자 디바이스(4) 대신 전용의 알람 장치(5)를 구비하는 점에서 도 1의 실시예와 상이한다.7 is a view schematically showing another example to which the battery system 1 according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 7 , this embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that a dedicated alarm device 5 is provided instead of the user device 4 of FIG. 1 .

즉, 배터리 시스템(1)의 BMS(20)는 생성한 알람을 알람 장치(5)에 전송하도록 한다. 알람 장치(5)는 BMS(20)에서 생성한 알람을 엔드 유저에게 인식시키도록 구성된 장치이다. 알람 장치(5)는 BMS(20)에서 생성 가능한 알람의 종류에 모두 대응하여 동작할 수 있도록 제작된 전용의 장치일 수 있을 것이다.That is, the BMS 20 of the battery system 1 transmits the generated alarm to the alarm device 5 . The alarm device 5 is a device configured to recognize the alarm generated by the BMS 20 to the end user. The alarm device 5 may be a dedicated device manufactured to operate in response to all types of alarms that can be generated by the BMS 20 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 알람 장치(5)의 기능을 나타내는 블록도이다.8 is a block diagram showing the function of the alarm device 5 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 알람 장치(5)는 적어도 제어부(50), 통신부(51), 알람 발생부(52)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the alarm device 5 may include at least a control unit 50 , a communication unit 51 , and an alarm generating unit 52 .

제어부(50)는 알람 장치(5)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(50)는 통신부(51)를 통하여 수신한 알람으로부터 알람의 발생 방식을 검출한다. 또한 제어부(50)는 수신한 알람으로부터 발생시키는 알람과 관련된 데이터를 생성한다. 알람과 관련된 데이터는 소리(크기, 지속 시간 등), 발광 방식(조도, 발광 시간, 점멸 방식 등), 디스플레이 방식(표시 내용 등), 진동(진동 시간 등) 등을 포함할 수 있다.The controller 50 controls the overall operation of the alarm device 5 . The control unit 50 detects an alarm generation method from the alarm received through the communication unit 51 . In addition, the control unit 50 generates data related to the alarm generated from the received alarm. Data related to the alarm may include sound (size, duration, etc.), light emission method (illuminance, light emission time, blink method, etc.), display method (display content, etc.), vibration (vibration time, etc.).

통신부(51)는 BMS(20)로부터 생성된 알람을 수신하여 제어부(50)에 제공한다.The communication unit 51 receives the alarm generated from the BMS 20 and provides it to the control unit 50 .

알람 발생부(52)는 제어부(50)에 의하여 제공되는 알람과 관련된 데이터에 기초하여 알람을 발생시킨다. 알람 발생부(52)는 스피커, 발광 장치, 디스플레이 장치, 진동 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 알람 발생부(52)는 제어부(50)의 제어에 기초하여 상술한 장치들을 제어하여 적절한 알람을 제공할 수 있다.The alarm generating unit 52 generates an alarm based on the data related to the alarm provided by the control unit 50 . The alarm generator 52 may include at least one of a speaker, a light emitting device, a display device, and a vibration device. The alarm generator 52 may provide an appropriate alarm by controlling the above-described devices based on the control of the controller 50 .

이상과 같이, 사용자 디바이스(4) 대신에 전용의 알람 장치(5)를 구비함으로써 알람 생성부(140)에서 생성한 알람을 최적으로 엔드 유저에게 제공할 수 있게 된다. 그 결과, 엔드 유저 측의 전력 사용량의 감소를 효율적으로 유도하여 충방전 제한값보다 전력 사용량이 커지는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.As described above, by providing the dedicated alarm device 5 instead of the user device 4 , the alarm generated by the alarm generating unit 140 can be optimally provided to the end user. As a result, it is possible to effectively prevent the power consumption from becoming larger than the charge/discharge limit value by effectively inducing a reduction in the power usage on the end user side.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(20)의 하드웨어 구성도이다.9 is a hardware configuration diagram of the battery management system 20 according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, BMS(20)는 컨트롤러(MCU)(200), 메모리(210), 입출력 인터페이스(220) 및 통신 인터페이스(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the BMS 20 may include a controller (MCU) 200 , a memory 210 , an input/output interface 220 , and a communication interface 230 .

MCU(200)는 BMS(20) 내의 각종 동작 및 연산의 처리와 각 구성의 제어를 수행한다.The MCU 200 processes various operations and calculations in the BMS 20 and controls each configuration.

메모리(210)에는 운영체제 프로그램 및 MCU(200)의 기능을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 메모리(210)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(210)는 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 메모리(210)는 MCU(200)에 내장된 메모리일 수도 있으며, MCU(200)와는 별도로 설치된 추가적인 메모리일 수도 있다.In the memory 210 , an operating system program and a program for performing a function of the MCU 200 are recorded. The memory 210 may include a volatile memory and a non-volatile memory. For example, the memory 210 may be at least one of various storage media such as a semiconductor memory such as a RAM, a ROM, and a flash memory, a magnetic disk, and an optical disk. The memory 210 may be a memory built into the MCU 200 or an additional memory installed separately from the MCU 200 .

입출력 인터페이스(220)는 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행한다.The input/output interface 220 performs input/output of various input signals and output signals.

통신 인터페이스(230)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능한 구성이다.The communication interface 230 is configured to communicate with the outside by wire and/or wirelessly.

MCU(200)가 메모리(210)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 BMS(20)의 충전상태 산출부(100), 모니터링부(110), 충방전 제한값 산출부(120), 마진율 산출부(130), 알람 생성부(140)로서의 기능을 수행하는 모듈을 구현할 수 있을 것이다. 메모리(210)는 저장수단으로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한 MCU(200)가 통신 인터페이스(230)와 함께 동작하여 통신부(150)로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다.By executing the program stored in the memory 210 by the MCU 200, the charge state calculation unit 100, the monitoring unit 110, the charge/discharge limit value calculation unit 120, the margin rate calculation unit 130 of the BMS 20, A module that performs a function as the alarm generator 140 may be implemented. The memory 210 may function as a storage means. Also, the MCU 200 may operate together with the communication interface 230 to perform a function as the communication unit 150 .

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "include", "compose", or "have" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, so excluding other components is not recommended. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, may be interpreted as having the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

1 배터리 시스템 2 계통
3 부하 4 사용자 디바이스
5 알람 장치 100 충전상태 산출부
110 모니터링부 120 충방전 제한값 산출부
130 마진율 산출부 140 알람 생성부
150 통신부
1 battery system 2 system
3 load 4 user device
5 Alarm device 100 Charging state calculator
110 Monitoring unit 120 Charge/discharge limit value calculation unit
130 Margin rate calculator 140 Alarm generator
150 Department of Communications

Claims (12)

배터리 모듈의 충전상태를 산출하는 충전상태 산출부;
엔드 유저의 전력 사용량을 모니터링하는 모니터링부;
상기 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출하는 충방전 리미트 산출부;
상기 충방전 제한값과 상기 모니터링한 데이터에 기초하여 상기 충방전 제한값에 대한 마진율을 산출하는 마진율 산출부; 및
상기 마진율이 기준값 이하인 경우 상기 엔드 유저에게 알람을 제공하는 알람 생성부;를 포함하는 배터리 관리 시스템.
a state of charge calculation unit for calculating a state of charge of the battery module;
a monitoring unit for monitoring the end user's power consumption;
a charge/discharge limit calculation unit for calculating a charge/discharge limit value based on the state of charge;
a margin rate calculator configured to calculate a margin rate for the charge/discharge limit value based on the charge/discharge limit value and the monitored data; and
and an alarm generating unit configured to provide an alarm to the end user when the margin rate is less than or equal to a reference value.
청구항 1에 있어서,
상기 충전상태 산출부는 상기 배터리 모듈의 온도를 검출하는 온도 검출 수단으로부터의 온도값을 추가로 고려하여 상기 충전상태를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system, characterized in that the state of charge calculation unit calculates the state of charge by further considering a temperature value from a temperature detection means for detecting the temperature of the battery module.
청구항 1에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 엔드 유저의 전력 사용량을 직접 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system, characterized in that the monitoring unit directly measures the power consumption of the end user.
청구항 1에 있어서,
상기 모니터링부는 상기 엔드 유저의 전력 사용 기기로부터 상기 전력 사용량에 대한 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system, characterized in that the monitoring unit receives data on the power usage from the power usage device of the end user.
청구항 1에 있어서,
상기 알람 생성부가 생성한 상기 알람을 상기 엔드 유저의 사용자 디바이스에 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system further comprising a communication unit for transmitting the alarm generated by the alarm generating unit to the user device of the end user.
청구항 1에 있어서,
상기 알람 생성부가 생성한 상기 알람을 상기 엔드 유저에게 인식시키도록 구성된 알람 장치로 상기 알람을 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system according to claim 1, further comprising: a communication unit configured to transmit the alarm to an alarm device configured to recognize the alarm generated by the alarm generation unit to the end user.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 알람은 상기 마진율이 상기 엔드 유저에게 표시되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
7. The method according to claim 5 or 6,
The alarm is configured such that the margin rate is displayed to the end user.
청구항 1에 있어서,
상기 알람 생성부는 상기 마진율 산출부에 의하여 산출된 마진율의 크기에 따라서 상기 알람의 정도를 달리하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The alarm generating unit is configured to vary the degree of the alarm according to the magnitude of the margin calculated by the margin rate calculating unit.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 가정용 ESS에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system is a battery management system, characterized in that mounted on the home ESS.
배터리 모듈의 충전상태를 산출하는 단계;
엔드 유저의 전력 사용량을 모니터링하는 단계;
상기 충전상태에 기초하여 충방전 제한값을 산출하는 단계;
상기 충방전 제한값과 상기 모니터링한 데이터에 기초하여 상기 충방전 제한값에 대한 마진율을 산출하는 단계; 및
상기 마진율이 기준값 이하인 경우 상기 엔드 유저에게 알람을 제공하는 단계;를 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어방법.
calculating the state of charge of the battery module;
monitoring the end user's power usage;
calculating a charge/discharge limit value based on the state of charge;
calculating a margin for the charge/discharge limit value based on the charge/discharge limit value and the monitored data; and
and providing an alarm to the end user when the margin rate is less than or equal to a reference value.
청구항 10에 있어서,
상기 알람은 상기 마진율이 상기 엔드 유저에게 표시되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어방법.
11. The method of claim 10,
The alarm is a control method of a battery management system, characterized in that the margin is configured to be displayed to the end user.
청구항 10에 있어서,
상기 모니터링하는 단계는 상기 엔드 유저의 전력 사용 기기로부터 상기 전력 사용량에 대한 데이터를 수신하는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어방법.
11. The method of claim 10,
The monitoring may include receiving data on the power usage from the power usage device of the end user.
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