KR20220014766A - Battery management system and control method thereof for protecting battery system - Google Patents

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KR20220014766A
KR20220014766A KR1020200094815A KR20200094815A KR20220014766A KR 20220014766 A KR20220014766 A KR 20220014766A KR 1020200094815 A KR1020200094815 A KR 1020200094815A KR 20200094815 A KR20200094815 A KR 20200094815A KR 20220014766 A KR20220014766 A KR 20220014766A
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a battery management system comprises: a power supply unit that supplies power to the battery management system; a sensor unit that detects a state of a battery rack; a communication unit for performing communication for each of devices of a battery system including the battery rack and various devices for controlling power of the battery rack; a control unit for monitoring the state of the battery rack; an abnormality detection unit that detects whether the battery rack is abnormal and transmits a power cut-off signal when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack; and a power control unit that cuts off driving power of the communication unit based on the power cut-off signal.

Description

배터리 시스템의 보호를 위한 배터리 관리 시스템 및 그에 대한 제어 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR PROTECTING BATTERY SYSTEM}BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR PROTECTING BATTERY SYSTEM

본 발명은 배터리 시스템의 기능 중 하나인 LOC(Loss of Communication)를 자가적으로 발생시킴으로써 배터리 시스템을 보호하기 위한 배터리 관리 시스템 및 그에 대한 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system for protecting a battery system by autonomously generating a loss of communication (LOC), which is one of the functions of the battery system, and a control method therefor.

최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.Recently, research and development on secondary batteries has been actively carried out. Here, the secondary battery is a battery capable of charging and discharging, and includes all of the conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, and the latest lithium ion batteries. Among secondary batteries, lithium ion batteries have an advantage in that their energy density is much higher than that of conventional Ni/Cd batteries and Ni/MH batteries. In addition, lithium ion batteries can be manufactured in a small size and light weight, so they are used as power sources for mobile devices. . In addition, the lithium ion battery is receiving attention as a next-generation energy storage medium as the range of use has been expanded as a power source for electric vehicles.

또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.In addition, the secondary battery is generally used as a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or in parallel. In addition, the state and operation of the battery pack are managed and controlled by the battery management system.

특히, ESS(Energy Storage Sytem)의 배터리 시스템에서는 이러한 이차 전지의 이상 상태(hazard condition)(예를 들어, 과충전, 과방전 등) 발생시 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)의 소프트웨어적인 진단 기능을 이용하여 상태를 판단한 후, 시스템의 보호를 위해 전력 변환 장치(Power Conversion System, PCS)와 연결되는 DC-Link로부터 ESS 배터리 시스템을 탈락시키도록 릴레이, 회로 차단기(CB) 등의 보호 장치를 동작시킨다.In particular, in the battery system of the ESS (Energy Storage System), when a hazard condition (eg, overcharge, overdischarge, etc.) of the secondary battery occurs, the software diagnostic function of the Battery Management System (BMS) is implemented. After judging the state by using the .

그러나, 릴레이, 회로 차단기 등의 보호 장치의 소손이나 오동작에 의해 배터리 시스템의 DC-Link로부터의 탈락이 실패하거나 이차 전지의 이상 상태를 판단하는 진단 동작의 오류 발생시, 이차 전지의 이상 상태의 열화에 따라 ESS 배터리 시스템이 손상되거나 나아가 화재까지 이어질 수 있다.However, when disconnection from the DC-Link of the battery system fails due to burnout or malfunction of protective devices such as relays and circuit breakers, or when an error in the diagnostic operation to determine the abnormal state of the secondary battery occurs, the deterioration of the abnormal state of the secondary battery Accordingly, the ESS battery system may be damaged or even lead to a fire.

이러한 경우, ESS의 배터리 관리 시스템은 전력 변환 장치나 상위 시스템인 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS)와의 통신을 통해 위급 상황에 관한 정보를 송수신할 수 있으나, 통신 속도, 통신 교정합 실패, 통신 프로토콜의 불일치, 전력 변환 장치 또는 에너지 관리 시스템에 의한 협조 제어 등의 한계로 인해 ESS 배터리 시스템이 DC-Link에서 제때 탈락하지 못할 수 있다.In this case, the battery management system of the ESS can transmit and receive information on emergency situations through communication with the power conversion device or the upper system, the Energy Management System (EMS), but the communication speed, communication calibration failure, and communication The ESS battery system may not be removed from DC-Link in time due to limitations such as protocol inconsistency, cooperative control by power conversion devices or energy management systems.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, LOC 상황에서 모든 시스템이 셧다운(shut down)되는 원리를 이용하여 자가적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써, 배터리 관리 시스템의 진단 동작에 오류가 발생하는 경우에도 배터리 시스템 및 연계 시스템(PCS, EMS 등)을 보호하기 위한 배터리 관리 시스템 및 그에 대한 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is devised to solve the above problem, and by using the principle that all systems are shut down in the LOC situation, by generating the LOC state autonomously, an error occurs in the diagnostic operation of the battery management system. An object of the present invention is to provide a battery management system for protecting a battery system and related systems (PCS, EMS, etc.) and a control method therefor.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리 관리 시스템에 전력을 공급하는 전원부, 배터리 랙의 상태를 검출하는 센서부, 상기 배터리 랙과 상기 배터리 랙의 전력을 제어하기 위한 각종 장치들을 포함하는 배터리 시스템의 상기 장치 각각에 대해 통신을 수행하는 통신부, 상기 배터리 랙의 상태에 대한 모니터링을 수행하는 제어부, 상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출하고, 상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 전원 차단 신호를 전송하는 이상 검출부 및 상기 전원 차단 신호에 기초하여 상기 통신부의 구동 전원을 차단시키는 전원 제어부를 포함할 수 있다.The battery management system according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit for supplying power to the battery management system, a sensor unit for detecting the state of the battery rack, and various devices for controlling the power of the battery rack and the battery rack A communication unit that communicates with each of the devices of the battery system, a control unit that monitors the state of the battery rack, detects whether the battery rack is abnormal, and cuts off power when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack It may include an abnormality detection unit for transmitting a signal and a power control unit for cutting off the driving power of the communication unit based on the power cut-off signal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템은 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙, 배터리 시스템의 보호를 위해 이상 발생시 전류를 차단하는 차단 장치, 상기 배터리 랙에 대한 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 시스템, 상기 배터리 랙과 송수신되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치 및 상기 배터리 관리 시스템과 상기 전력 변환 장치를 제어하여 상기 배터리 시스템 전체의 전력을 관리하는 에너지 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은, 배터리 관리 시스템에 전력을 공급하는 전원부, 배터리 랙의 상태를 검출하는 센서부, 상기 배터리 랙과 상기 배터리 랙의 전력을 제어하기 위한 각종 장치들을 포함하는 배터리 시스템의 상기 장치 각각에 대해 통신을 수행하는 통신부, 상기 배터리 랙의 상태에 대한 모니터링을 수행하는 제어부, 상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출하고, 상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 전원 차단 신호를 전송하는 이상 검출부 및 상기 전원 차단 신호에 기초하여 상기 통신부의 구동 전원을 차단시키는 전원 제어부를 포함할 수 있다.A battery system according to an embodiment of the present invention includes a battery rack including a plurality of battery modules, a blocking device for blocking current when an abnormality occurs to protect the battery system, a battery management system for performing state monitoring for the battery rack, A power conversion device for converting power transmitted and received with the battery rack and an energy management system for controlling the battery management system and the power conversion device to manage the entire power of the battery system, the battery management system, battery management A power supply unit for supplying power to the system, a sensor unit for detecting the state of the battery rack, a communication unit for performing communication for each of the devices of the battery system including various devices for controlling the power of the battery rack and the battery rack, A control unit that monitors the state of the battery rack, detects whether the battery rack is abnormal, and an abnormality detection unit that transmits a power cut-off signal when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack, and based on the power cut-off signal It may include a power control unit that cuts off the driving power of the communication unit.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 배터리 랙의 이상 여부를 검출하는 단계, 상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 배터리 관리 시스템의 전원 제어부로 전원 차단 신호를 전송하는 단계 및 상기 전원 차단 신호에 기초하여 배터리 관리 시스템의 통신부의 구동 전원을 차단시키는 단계를 포함할 수 있다.The control method of the battery management system according to an embodiment of the present invention includes the steps of detecting whether the battery rack is abnormal, when it is detected that the battery rack has an abnormality, transmitting a power cutoff signal to the power control unit of the battery management system and cutting off driving power of a communication unit of the battery management system based on the power cut-off signal.

본 발명의 배터리 보호 장치 및 방법에 의하면, LOC 상황에서 모든 시스템이 셧다운되는 원리를 이용하여 자가적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써, 배터리 관리 시스템의 진단 동작에 오류가 발생하는 경우에도 배터리 시스템 및 연계 시스템(PCS, EMS 등)을 보호할 수 있다.According to the battery protection apparatus and method of the present invention, by generating the LOC state autonomously using the principle that all systems are shut down in the LOC situation, even when an error occurs in the diagnostic operation of the battery management system, the battery system and the associated system (PCS, EMS, etc.) can be protected.

도 1은 일반적인 배터리 랙의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 종래의 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 보호 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
1 is a view showing the configuration of a general battery rack.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating the disconnection of DC-Link by detecting an abnormal state in the conventional ESS battery system.
FIG. 4 is a diagram showing that DC-Link is dropped by detecting an abnormal state in the ESS battery system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing that DC-Link is dropped by detecting an abnormal state in the ESS battery system according to another exemplary embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a battery protection method according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a hardware configuration 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, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a 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.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.All terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art of the present invention. Terms defined in general used in the dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning . In some cases, even terms defined in this document cannot be construed to exclude embodiments of the present invention.

도 1은 일반적인 배터리 랙의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a general battery rack.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 랙(1)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(2)를 포함하는 배터리 제어 시스템을 개략적으로 나타낸다.Referring to Figure 1, it schematically shows a battery control system including a battery rack (1) and the upper controller (2) included in the upper system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 랙(1)은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고, 충방전 가능한 복수의 배터리 모듈(10)과, 복수의 배터리 모듈(10)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 복수의 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(14)와, 배터리 랙(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)을 포함한다.As shown in Figure 1, the battery rack (1) is made of one or more battery cells, and a plurality of battery modules 10 capable of charging and discharging, the (+) terminal side of the plurality of battery modules 10 or (- ) connected in series to the terminal side to monitor the voltage, current, temperature, etc. of the switching unit 14 for controlling the charge/discharge current flow of the plurality of battery modules 10, and the battery rack 1, overcharge and overdischarge It includes a battery management system 20 that controls and manages to prevent light.

여기서, 스위칭부(14)는 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 반도체 스위칭 소자로서, 예를 들면, 배터리 랙(1)의 사양에 따라서 적어도 하나의 MOSFET이나 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다. Here, the switching unit 14 is a semiconductor switching device for controlling the current flow for charging or discharging of the plurality of battery modules 10, for example, according to the specification of the battery rack (1) at least one MOSFET or Relays, magnetic contactors, etc. may be used.

또한, BMS(20)는, 배터리 랙(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하기 위해서, 반도체 스위칭 소자의 게이트, 소스 및 드레인 등의 전압 및 전류를 측정하거나 계산할 수 있다. 또한, BMS(20)는 반도체 스위칭 소자에 인접해서 마련된 센서(12)를 이용하여 배터리 랙(1)의 전류, 전압, 온도 등을 측정할 수 있다. BMS(20)는 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. In addition, the BMS (20), in order to monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery rack (1), the gate, source and drain of the semiconductor switching element, such as voltage and current can be measured or calculated. In addition, the BMS 20 can measure the current, voltage, temperature, etc. of the battery rack 1 using the sensor 12 provided adjacent to the semiconductor switching element. The BMS 20 is an interface for receiving the measured values of the various parameters described above, and may include a plurality of terminals and a circuit connected to these terminals to process the received values.

또한, BMS(20)는, 스위칭부(14) 예를 들어 MOSFET의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 복수의 배터리 모듈(10)에 연결되어 복수의 배터리 모듈(10) 각각의 상태를 감시할 수 있다. In addition, the BMS 20, the switching unit 14, for example, may control ON/OFF of the MOSFET, is connected to the plurality of battery modules 10 to monitor the state of each of the plurality of battery modules (10) can

상위 제어기(2)는 BMS(20)로 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, BMS(20)는 상위 제어기로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있을 것이다. 본 발명의 배터리 셀은 ESS(Energy Storage System) 에 이용되는 배터리 랙에 포함된 구성일 수 있다. 그리고 이러한 경우, 상위 제어기(2)는 ESS 제어기나 차량 제어기 등일 수 있을 것이다. 다만, 배터리 랙(1)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.The host controller 2 may transmit control signals for the plurality of battery modules 10 to the BMS 20 . Accordingly, the operation of the BMS 20 may be controlled based on a signal applied from the upper controller. The battery cell of the present invention may be a configuration included in a battery rack used in an ESS (Energy Storage System). And in this case, the host controller 2 may be an ESS controller or a vehicle controller. However, the battery rack (1) is not limited to this use.

이와 같은 배터리 랙(1)의 구성 및 BMS(20)의 구성은 공지된 구성이므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration of the battery rack 1 and the configuration of the BMS 20 are known configurations, a more detailed description will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(200)은 전원부(210), 센서부(220), 통신부(230), 제어부(240), 이상 검출부(250) 및 전원 제어부(260)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the battery management system 200 according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 210 , a sensor unit 220 , a communication unit 230 , a control unit 240 , an abnormality detection unit 250 , and a power control unit. (260).

전원부(210)는 배터리 관리 시스템(200)의 각 구성에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(210)는 배터리 관리 시스템(200)의 센서부(220), 통신부(230), 제어부(240), 이상 검출부(250), 전원 제어부(260) 각각에 대해 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원부(210)는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 또는 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다.The power supply unit 210 may supply power to each component of the battery management system 200 . For example, the power supply unit 210 may supply power to each of the sensor unit 220 , the communication unit 230 , the control unit 240 , the abnormality detection unit 250 , and the power control unit 260 of the battery management system 200 . have. In addition, the power supply unit 210 may receive power from a battery rack including a plurality of battery modules or an external power source.

센서부(220)는 배터리 랙의 상태를 검출할 수 있다. 즉, 센서부(220)는 적어도 하나의 측정 회로를 통해 배터리 랙의 각종 상태에 관한 데이터, 예를 들면, 배터리 모듈의 전압, 전류, 온도, 압력 등의 데이터를 수집하여 제어부(240)로 전달함으로써 통상적인 배터리 랙의 진단 동작을 수행할 수 있다.The sensor unit 220 may detect the state of the battery rack. That is, the sensor unit 220 collects data related to various states of the battery rack through at least one measurement circuit, for example, voltage, current, temperature, pressure, etc. of the battery module and transmits it to the control unit 240 . By doing so, it is possible to perform a diagnostic operation of a typical battery rack.

통신부(230)는 배터리 시스템에 포함된 장치 각각에 대해 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신부(230)는 배터리 시스템에 포함된 배터리 랙, 전력 변환 장치(PCS), 에너지 관리 시스템(EMS) 등과 각종 데이터나 명령 등을 송수신할 수 있다. 예를 들면, 통신부(230)는 배터리 관리 시스템(200)의 트랜시버(transceiver)일 수 있다.The communication unit 230 may communicate with each device included in the battery system. Specifically, the communication unit 230 may transmit/receive various data or commands to a battery rack, a power conversion device (PCS), an energy management system (EMS), and the like included in the battery system. For example, the communication unit 230 may be a transceiver of the battery management system 200 .

제어부(240)는 배터리 랙의 상태에 대한 모니터링을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(240)는 배터리 랙의 수명 관리, 배터리 랙의 용량 제어, 배터리 밸런싱 등의 각종 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 센서부(220)로부터 배터리 랙의 상태에 관한 정보를 수신하여 배터리의 진단 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제어부(240)는 배터리 관리 시스템(200)의 MCU일 수 있다.The control unit 240 may perform monitoring of the state of the battery rack. Specifically, the control unit 240 may perform various functions such as lifetime management of the battery rack, capacity control of the battery rack, and battery balancing. In addition, the control unit 240 may receive information about the state of the battery rack from the sensor unit 220 may perform a battery diagnosis operation. For example, the controller 240 may be an MCU of the battery management system 200 .

이상 검출부(250)는 배터리 랙의 이상 여부를 검출할 수 있다. 예를 들어, 이상 검출부(250)는 배터리 관리 시스템에 의한 진단 동작이 제대로 이루어지지 않은 경우에 대한 2차적인 보호 기능으로서 배터리의 이상 여부(예를 들면, 과충전, 과방전 등)를 검출할 수 있다. 이 때, 이상 검출부(250)는 전압, 전류, 온도, 압력 등에 대한 측정 회로를 포함하여 배터리의 전압, 전류, 온도, 압력 등에 관한 상태를 모니터링함으로써 이상 상태를 검출할 수 있다.Abnormality detection unit 250 may detect whether the battery rack is abnormal. For example, the abnormality detection unit 250 may detect whether the battery is abnormal (eg, overcharge, overdischarge, etc.) as a secondary protection function for a case where a diagnosis operation by the battery management system is not properly performed. have. At this time, the abnormality detection unit 250 may detect the abnormal state by monitoring the state of the voltage, current, temperature, pressure, etc. of the battery, including a circuit for measuring voltage, current, temperature, pressure, and the like.

이상 검출부(250)는 배터리 시스템에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 전원 차단 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 전원 차단 신호는 배터리 시스템 내부의 통신 모듈(예를 들면, 배터리 관리 시스템(200)의 통신부(230))을 구동시키는 전원을 차단시키기 위한 신호일 수 있다. 이상 검출부(250)는 생성된 전원 차단 신호를 전원 제어부(260)로 전송할 수 있다.The abnormality detection unit 250 may generate a power cutoff signal when it is detected that an abnormality has occurred in the battery system. In this case, the power cut-off signal may be a signal for cutting off power for driving a communication module (eg, the communication unit 230 of the battery management system 200 ) inside the battery system. The abnormality detection unit 250 may transmit the generated power cut-off signal to the power control unit 260 .

또한, 제어부(240)에서 센서부(220)로부터 수신한 상태 정보에 기초하여 배터리 랙의 이상 상태를 검출하기 위한 기준 범위(제1 기준 범위)와 이상 검출부(250)에서 배터리 랙의 이상 여부를 검출하기 위한 기준 범위(제2 기준 범위)는 상이하게 설정될 수 있다. In addition, based on the state information received from the sensor unit 220 in the control unit 240, the reference range (first reference range) for detecting the abnormal state of the battery rack and the abnormality of the battery rack in the abnormal detection unit 250 The reference range for detection (the second reference range) may be set differently.

이 경우, 이상 검출부(250)의 기준 범위는 제어부(240)의 기준 범위에 의해 배터리 랙의 진단 동작이 정상적으로 이루어지지 않는 경우에 대하여 배터리 랙의 이상 여부를 검출할 수 있도록 제어부의 기준 범위보다 좁게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(240)의 과전압 검출을 위한 기준 전압 범위가 4.3V라고 하면, 이상 검출부(250)의 기준 전압 범위는 그보다 높은 4.6V로 설정함으로써, 제어부(240)에 의해 배터리 랙의 과전압 검출이 정상적으로 이루어지지 않아 전압이 지속적으로 상승하는 경우에 있어서 이상 검출부(250)에서 과전압 여부를 판단하도록 할 수 있다. 이와 같이, 이상 검출부(250)는 배터리 관리 시스템(200)의 제어부(240)에 의한 소프트웨어적인 진단 동작이 이루어지지 않는 경우에 있어서 이상을 검출함으로써 전원 제어부(260)로 하여금 통신부(230)의 구동 전원을 차단시키도록 할 수 있다.In this case, the reference range of the abnormality detection unit 250 is narrower than the reference range of the control unit so that the abnormality of the battery rack can be detected when the diagnosis operation of the battery rack is not normally performed by the reference range of the control unit 240 . can be set. For example, if the reference voltage range for overvoltage detection of the control unit 240 is 4.3V, the reference voltage range of the abnormal detection unit 250 is set to 4.6V higher than that, by the control unit 240 overvoltage of the battery rack When the voltage is continuously increased because the detection is not performed normally, the abnormality detection unit 250 may determine whether the overvoltage is present. As such, the abnormality detection unit 250 detects an abnormality in a case where the software diagnostic operation by the control unit 240 of the battery management system 200 is not performed, thereby causing the power control unit 260 to drive the communication unit 230 . You can turn the power off.

한편, 이상 검출부(250)는 배터리 시스템에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우, 배터리 시스템의 각 장치들이 현재 LOC(Loss of Communication) 상태가 발생한 것으로 인지하도록 하는 신호를 생성할 수 있다. 이러한 LOC에 대한 보호 기능은 배터리 시스템 내부의 배터리 관리 시스템, 전력 변환 장치, 에너지 관리 시스템 등이 공통적으로 포함하고 있는 기능으로서 상황 발생시 모든 시스템이 셧다운(shutdown) 될 수 있다.Meanwhile, when it is detected that an abnormality has occurred in the battery system, the abnormality detection unit 250 may generate a signal for allowing each device of the battery system to recognize that a current loss of communication (LOC) state has occurred. The LOC protection function is a function commonly included in a battery management system, a power conversion device, and an energy management system inside the battery system, and all systems may be shut down when a situation occurs.

이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(200)에서는 배터리 관리 시스템에 의한 진단 동작이 정상적으로 이루어지지 못한 경우에 자체적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써 배터리 시스템 내부의 각 시스템들이 LOC 상태인 것으로 판단하도록 할 수 있다.As such, in the battery management system 200 according to an embodiment of the present invention, when a diagnosis operation by the battery management system is not normally performed, it is determined that each system in the battery system is in the LOC state by generating the LOC state by itself. can make it

이상 검출부(250)는 생성된 LOC 상태에 관한 정보를 제어부(240), 배터리 시스템의 전력 변환 장치(Power Conversion system, PCS), 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS) 등으로 전송할 수 있다. 따라서, 배터리 시스템의 각 시스템들은 디지털적으로 LOC가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The abnormality detection unit 250 may transmit information about the generated LOC state to the control unit 240 , a power conversion system (PCS) of a battery system, an energy management system (EMS), and the like. Accordingly, each system of the battery system may digitally determine that the LOC has occurred.

또한, 제어부(240) 또는 전력 변환 장치, 에너지 관리 시스템이 LOC 상태에 관한 신호를 수신하는 경우, 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 배터리 시스템 내부의 차단 장치는 배터리 보호 유닛(Battery Protection Unit, BPU), 분전반, 전력 변환 장치 측 릴레이 및 회로 차단기(circuit breaker, CB) 등을 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 보호 유닛과 분전반은 배터리 관리 시스템의 제어부(240)(예를 들면, MCU)에 의해 제어될 수 있고, 전력 변환 장치 측 릴레이와 회로 차단기는 전력 변환 장치에 의해 직접 제어될 수 있다.In addition, when the control unit 240 , the power conversion device, or the energy management system receives a signal related to the LOC state, the blocking device inside the battery system may be operated. For example, the breaking device in the battery system may include a battery protection unit (BPU), a distribution board, a relay and a circuit breaker (CB), etc. on the side of the power converter. At this time, the battery protection unit and the distribution board may be controlled by the control unit 240 (eg, MCU) of the battery management system, and the power conversion device-side relay and circuit breaker may be directly controlled by the power conversion device. .

전원 제어부(260)는 이상 검출부(250)로부터 전원 차단 신호를 수신한 경우 이에 기초하여 배터리 시스템의 통신부(230)의 구동 전원을 차단시킬 수 있다. 또한, 전원 제어부(260)는 배터리 관리 시스템(200)의 통신부(230) 외에도 전력 변환 장치나 에너지 관리 시스템 등 배터리 시스템의 다른 연계 시스템의 통신 모듈의 전원을 차단하도록 함으로써 LOC 상태를 발생시키도록 할 수 있다. 이처럼, 전원 제어부(260)는 배터리 시스템 내부의 각 시스템의 통신 모듈의 전원을 제어하여 인위적으로 전원을 차단시킴으로써 LOC를 자가적으로 발생시킬 수 있다.The power control unit 260 may cut off the driving power of the communication unit 230 of the battery system based on the power cutoff signal received from the abnormality detection unit 250 . In addition, the power control unit 260, in addition to the communication unit 230 of the battery management system 200, to generate the LOC state by cutting off the power of the communication module of other linked systems of the battery system, such as a power conversion device or an energy management system. can As such, the power control unit 260 may automatically generate the LOC by controlling the power of the communication module of each system inside the battery system to artificially cut off the power.

한편, 도 2에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(200)에 이상 검출부(250)와 전원 제어부(260)가 포함되어 있는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 이상 검출부(250)와 전원 제어부(260)는 배터리 시스템의 각 시스템과 별도로 포함되어 있을 수 있고, 전력 변환 장치, 에너지 관리 시스템 등의 연계 시스템의 내부에 구비될 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 2 , the battery management system 200 according to an embodiment of the present invention has been described as including the abnormality detection unit 250 and the power control unit 260 , but the present invention is not limited thereto, and the abnormality detection unit 250 and the power control unit 260 may be included separately from each system of the battery system, or may be provided in a linkage system such as a power conversion device and an energy management system.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에 의하면, LOC 상황에서 모든 시스템이 셧다운되는 원리를 이용하여 자가적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써, 배터리 관리 시스템의 진단 동작에 오류가 발생하는 경우에도 배터리 시스템 및 연계 시스템(PCS, EMS 등)을 보호할 수 있다.As described above, according to the battery management system according to an embodiment of the present invention, when an error occurs in the diagnosis operation of the battery management system by autonomously generating the LOC state using the principle that all systems are shut down in the LOC situation It can also protect the battery system and related systems (PCS, EMS, etc.).

도 3은 종래의 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing that DC-Link is removed by detecting an abnormal state in the conventional ESS battery system.

도 3을 참조하면, 종래의 ESS 배터리 관리 시스템에서는 배터리 관리 시스템에서 배터리 랙의 이상 상태(예를 들면, 과충전, 과방전 등)를 판단할 수 있다. 이 때, 배터리 관리 시스템은 측정 회로를 통해 배터리의 전압, 전류, 온도 등의 상태 정보를 검출하고, 설정된 진단 동작에 따라 이상 여부를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in the conventional ESS battery management system, it is possible to determine an abnormal state (eg, overcharge, overdischarge, etc.) of the battery rack in the battery management system. In this case, the battery management system may detect state information such as voltage, current, and temperature of the battery through the measurement circuit and determine whether there is an abnormality according to a set diagnosis operation.

만약, 배터리 관리 시스템에서 배터리 랙 내부에 이상이 발생한 것으로 판단한 경우, 배터리 랙 내부에 포함된 릴레이(예를 들면, 배터리 보호 유닛, 분전반 등)와 회로 차단기를 제어함으로써 DC-Link로부터 배터리 랙을 탈락시킬 수 있다. 또한, 도 3에 나타낸 것과 같이, 종래의 배터리 관리 시스템은 전력 변환 장치나 에너지 관리 시스템 등과 통신을 수행할 수 있고 배터리의 각종 상태 데이터나 명령 등을 송수신할 수 있다.If the battery management system determines that an abnormality has occurred inside the battery rack, the battery rack is removed from DC-Link by controlling the relay (eg, battery protection unit, distribution board, etc.) and circuit breaker included in the battery rack. can do it In addition, as shown in FIG. 3 , the conventional battery management system may communicate with a power conversion device or an energy management system, and may transmit/receive various state data or commands of the battery.

이와 같이, 종래의 배터리 시스템에서는 배터리 관리 시스템이 배터리의 상태 진단과 차단 장치를 총괄적으로 제어하고 있어, 배터리 관리 시스템의 진단 동작에 오류가 발생하는 경우에는 이상 상태에 대한 정확한 진단이 불가능해져 배터리 시스템의 손상을 야기할 수 있다.As described above, in the conventional battery system, the battery management system collectively controls the battery state diagnosis and cut-off device, and when an error occurs in the diagnosis operation of the battery management system, accurate diagnosis of the abnormal state becomes impossible. may cause damage to

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing that DC-Link is dropped by detecting an abnormal state in the ESS battery system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ESS 배터리 시스템은 배터리 보호 유닛(402), 분전반(404), 릴레이/회로 차단기(406), 배터리 관리 시스템(410) 및 전력 변환 장치(420)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(410)은 디텍터(412), 측정 회로(414), MCU(416), 통신 모듈(418)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the ESS battery system according to an embodiment of the present invention includes a battery protection unit 402 , a distribution board 404 , a relay/circuit breaker 406 , a battery management system 410 , and a power conversion device 420 . ) may be included. In addition, the battery management system 410 may include a detector 412 , a measurement circuit 414 , an MCU 416 , and a communication module 418 .

배터리 보호 유닛(402), 분전반(404) 및 릴레이/회로 차단기(406)는 스위치를 포함하고, 스위치의 온/오프 제어를 통해 배터리 모듈을 DC-Link로부터 탈락시키도록 하여 배터리 시스템을 보호할 수 있다.The battery protection unit 402, the distribution board 404 and the relay/circuit breaker 406 include a switch, and the battery module can be disconnected from the DC-Link through on/off control of the switch to protect the battery system. have.

디텍터(412)는 배터리의 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 디텍터(412)는 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 감지하고 이들 데이터가 기준 범위를 벗어나는 경우에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 디텍터(412)는 배터리 관리 시스템의 기존 측정 회로(414)에 대해 2차적인 측정 회로로서 기능할 수 있다. 도 4에서 디텍터(412)는 도 2의 이상 검출부(250)에 해당할 수 있다. The detector 412 may detect the state of the battery. For example, the detector 412 may detect a voltage, current, temperature, etc. of the battery and determine that an abnormality has occurred when these data are out of a reference range. In this case, the detector 412 may function as a secondary measurement circuit with respect to the existing measurement circuit 414 of the battery management system. In FIG. 4 , the detector 412 may correspond to the abnormality detection unit 250 of FIG. 2 .

한편, 전술한 것과 같이, 디텍터(412)가 이상 여부를 검출하기 위한 기준 범위는 MCU(416)에서 이상 여부를 판단하기 위한 기준 범위와 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, MCU(416)에서 과전압을 검출하기 위한 전압 기준치가 4.3V인 경우, 디텍터(412)의 전압 기준치는 4.6V로 설정될 수 있다. 이처럼, 디텍터(412)는 하드웨어적으로 배터리의 이상 여부를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, as described above, a reference range for detecting whether the detector 412 is abnormal may be set to be different from a reference range for determining whether or not there is an abnormality in the MCU 416 . For example, when the voltage reference value for detecting the overvoltage in the MCU 416 is 4.3V, the voltage reference value of the detector 412 may be set to 4.6V. As such, the detector 412 may be configured to detect whether the battery is abnormal in hardware.

측정 회로(414)는 배터리의 상태를 모니터링할 수 있다. 즉, 측정 회로(414)는 배터리의 각종 상태에 관한 데이터를 수집하여 MCU(416)로 전달함으로써 통상적인 배터리의 진단 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 측정 회로(414)는 BMIC(Battery Monitoring IC)로서, 도 2의 센서부(220)일 수 있다.The measurement circuit 414 may monitor the state of the battery. That is, the measurement circuit 414 may collect data on various states of the battery and transmit it to the MCU 416 to perform a normal battery diagnosis operation. For example, the measurement circuit 414 is a battery monitoring IC (BMIC), and may be the sensor unit 220 of FIG. 2 .

MCU(416)는 배터리 관리 시스템(410)의 전체적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, MCU(416)는 배터리의 수명 관리, 배터리 용량 제어, 배터리 밸런싱 등의 각종 기능을 수행할 수 있다. 또한, MCU(416)는 측정 회로(414)와 통신하여 측정 회로(414)로부터 배터리 상태에 관한 데이터를 수신하여 배터리의 진단 동작을 수행할 수 있다. 이 때, MCU(416)는 도 2의 제어부(240)일 수 있다.The MCU 416 may perform an overall control operation of the battery management system 410 . For example, the MCU 416 may perform various functions such as battery life management, battery capacity control, and battery balancing. Also, the MCU 416 may communicate with the measurement circuit 414 to receive data regarding the battery state from the measurement circuit 414 to perform a battery diagnosis operation. In this case, the MCU 416 may be the controller 240 of FIG. 2 .

통신 모듈(418)은 배터리 관리 시스템(410)의 각종 데이터를 전력 변환 장치(420) 또는 에너지 관리 시스템(미도시) 등 주변 시스템에 송신하거나, 이들로부터 명령을 수신하는 등 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신 모듈(418)은 통신 트랜시버일 수 있으며, 도 2의 통신부(230)에 해당할 수 있다.The communication module 418 may perform communication such as transmitting various data of the battery management system 410 to a peripheral system such as the power conversion device 420 or an energy management system (not shown), or receiving commands from them. . For example, the communication module 418 may be a communication transceiver, and may correspond to the communication unit 230 of FIG. 2 .

전력 변환 장치(420)는 배터리 시스템에서 사용되는 전력의 형태를 용도에 따라 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 장치(420)는 배터리에 전력을 저장하는 경우에는 직류로 변환하고, 전력을 외부로 방출하는 경우에는 교류로 변환시킬 수 있다.The power conversion device 420 may convert the form of power used in the battery system according to its purpose. For example, the power conversion device 420 may convert power into direct current when storing power in a battery, and convert power into alternating current when discharging power to the outside.

도 4에 나타낸 것과 같이, 발명의 일 실시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서는 배터리 관리 시스템(410)의 측정 회로(414)가 상태 정보를 정상적으로 검출하지 못하거나 MCU(416)의 진단 프로그램에 오류가 발생하는 등 배터리 관리 시스템(410)의 소프트웨어 기반 진단 동작에 에러가 생기는 경우에 대해 디텍터(412)에서 2차적으로 이상 여부를 검출할 수 있다.As shown in FIG. 4 , in the ESS battery system according to an embodiment of the present invention, the measurement circuit 414 of the battery management system 410 does not normally detect the state information or an error occurs in the diagnostic program of the MCU 416 . When an error occurs in the software-based diagnostic operation of the battery management system 410 , the detector 412 may secondarily detect an abnormality.

그리고, 배터리의 이상이 검출되면 전원 차단 신호를 생성하여 배터리 관리 시스템(410)의 통신 모듈(418)의 구동 전원을 차단시키도록 할 수 있다. 또한, 배터리 시스템 자체적으로 LOC 상태에 관한 신호를 발생시키고, LOC 상태에 관한 정보는 배터리 관리 시스템(410)의 MCU(416)와 전력 변환 장치(420) 및 에너지 관리 시스템(미도시) 등에 전달되어 시스템이 디지털적으로 LOC 상태임을 인지하도록 할 수 있다. 이 때, 전원 차단 신호와 LOC 상태 정보는 디텍터(412)에 의해 생성될 수 있다.In addition, when a battery abnormality is detected, a power cut-off signal may be generated to cut off the driving power of the communication module 418 of the battery management system 410 . In addition, the battery system itself generates a signal regarding the LOC state, and the information about the LOC state is transmitted to the MCU 416 of the battery management system 410, the power conversion device 420, and the energy management system (not shown). You can make the system digitally aware that it is in a LOC state. In this case, the power cut-off signal and LOC state information may be generated by the detector 412 .

다음으로, 시스템 전체적으로 LOC 상태임이 인지되면, 배터리 관리 시스템(410)의 전원 제어부(미도시) 또는 전력 변환 장치(420)의 차단 기능(예를 들어, 릴레이나 회로 차단기(402, 404, 406) 제어)을 통해 배터리 랙을 DC-Link로부터 탈락시킬 수 있다.Next, when it is recognized that the system as a whole is in the LOC state, the power control unit (not shown) of the battery management system 410 or the blocking function of the power conversion device 420 (eg, relays or circuit breakers 402, 404, 406) control) to disengage the battery rack from DC-Link.

도 5는 본 발명의 다른 시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서 이상 상태를 감지하여 DC-Link를 탈락시키는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing that DC-Link is dropped by detecting an abnormal state in the ESS battery system according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 시 예에 따른 ESS 배터리 시스템에서는 배터리 관리 시스템의 통신(CAN, RS-485 등) 회로가 비절연 방식인 것을 나타내고 있다. 도 5에서와 같이 배터리 관리 시스템의 통신 회로가 비절연 방식인 경우는 배터리 관리 시스템(510)과 전력 변환 장치(520)의 그라운드가 일치하는 경우로서, 예를 들면, 자동차의 배터리 관리 시스템에 해당할 수 있다. 이러한 경우에도 도 4와 마찬가지로 통신 모듈(518)의 구동 전원을 차단시키고 인위적인 LOC 상태를 발생시켜 전력 변환 장치(520)에서 릴레이와 회로 차단기(502, 504, 506)를 오픈할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the ESS battery system according to another exemplary embodiment of the present invention, the communication (CAN, RS-485, etc.) circuit of the battery management system is non-isolated. As shown in FIG. 5 , when the communication circuit of the battery management system is non-isolated, the ground of the battery management system 510 and the power conversion device 520 match, for example, corresponding to the battery management system of a vehicle. can do. In this case, similarly to FIG. 4 , the relay and circuit breakers 502 , 504 , and 506 may be opened in the power conversion device 520 by cutting off the driving power of the communication module 518 and generating an artificial LOC state.

도 5의 경우, 통신 모듈(518)에 절연 전원이 구비되지 않은 것을 제외하고는 도 4와 구성요소와 실질적인 동작 방식이 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.In the case of FIG. 5 , the components and the actual operation method of FIG. 4 are the same as those of FIG. 4 except that an isolated power source is not provided in the communication module 518 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 보호 방법을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a battery protection method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저 이상 검출부를 통해 배터리 랙의 이상 여부를 검출한다(S610). 이 때, 단계 S610에서는 배터리 관리 시스템에 의한 진단 동작이 제대로 이루어지지 않은 경우에 대한 2차적인 보호 기능으로서 배터리 랙의 이상 여부를 검출할 수 있다. 이 경우, 전압, 전류, 온도, 압력 등에 대한 측정 회로를 포함하여 배터리의 전압, 전류, 온도, 압력 등에 관한 상태를 모니터링함으로써 이상 상태를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 6 , first, the abnormality of the battery rack is detected through the abnormality detection unit (S610). At this time, in step S610, it is possible to detect whether the battery rack is abnormal as a secondary protection function in case the diagnosis operation by the battery management system is not properly performed. In this case, the abnormal state can be detected by monitoring the state of the voltage, current, temperature, pressure, etc. of the battery including a circuit for measuring voltage, current, temperature, pressure, and the like.

그리고, 배터리 랙의 이상이 검출되었는지 여부를 판단한다(S620). 배터리 랙에 이상이 검출되지 않은 경우(NO)에는 다시 단계 S610으로 돌아가 배터리 상태 모니터링을 계속 수행한다.Then, it is determined whether an abnormality of the battery rack is detected (S620). If no abnormality is detected in the battery rack (NO), it returns to step S610 again and continues to monitor the battery state.

만약, 이상 검출부를 통해 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 판단되면(YES), 통신 모듈에 대한 전원 차단 신호를 생성하여 전원 제어부로 전송한다(S630). 이 때, 전원 차단 신호는 배터리 시스템 내부의 통신 모듈을 구동시키는 전원을 차단시키기 위한 신호일 수 있다.If it is determined that an abnormality has occurred in the battery rack through the abnormality detection unit (YES), a power cutoff signal for the communication module is generated and transmitted to the power control unit (S630). In this case, the power cut-off signal may be a signal for shutting off the power for driving the communication module inside the battery system.

단계 S630에서 생성된 전원 차단 신호를 수신하면 전원 제어부는 통신 모듈의 구동 전원을 차단시킨다(S640). 예를 들어, 통신 모듈이 절연 방식으로 동작하는 경우 통신 모듈에 대한 절연 전원까지 함께 차단시킬 수 있다. 이처럼, 배터리 시스템 내부의 각 시스템의 통신 모듈의 전원을 제어하여 인위적으로 전원을 차단시킴으로써 LOC를 자가적으로 발생시킬 수 있다.Upon receiving the power cut-off signal generated in step S630, the power control unit cuts off the driving power of the communication module (S640). For example, when the communication module operates in an isolated manner, the isolated power to the communication module may also be cut off. As such, by controlling the power of the communication module of each system inside the battery system to artificially cut off the power, the LOC can be generated autonomously.

다음으로, 단계 S630에서는 LOC 상태에 관한 신호를 함께 생성할 수 있다. 여기서, LOC 상태에 관한 신호는 배터리 시스템의 각 연계 시스템들이 현재 LOC가 발생한 것으로 인지하도록 하는 신호일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 배터리 관리 시스템에 의한 진단 동작이 정상적으로 이루어지지 못한 경우에 자체적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써 배터리 시스템 내부의 여러 시스템들(예를 들어, BMS, PCS, EMS 등)이 LOC 상태인 것으로 판단하도록 할 수 있다.Next, in step S630, a signal related to the LOC state may be generated together. Here, the signal regarding the LOC state may be a signal that allows the respective linked systems of the battery system to recognize that the current LOC has occurred. That is, in the control method of the battery management system according to an embodiment of the present invention, when a diagnosis operation by the battery management system is not normally performed, the LOC state is generated by itself, so that various systems (eg, BMS, PCS, EMS, etc.) can be determined to be in the LOC state.

그리고, 배터리 시스템의 각 시스템들이 LOC가 발생한 것으로 인지되면 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시킨다(S660). 예를 들어, 배터리 시스템 내부의 차단 장치는 배터리 보호 유닛(BPU), 분전반, 전력 변환 장치 측 릴레이 및 회로 차단기(CB) 등을 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 보호 유닛과 분전반은 배터리 관리 시스템의 MICOM에 의해 제어될 수 있고, 전력 변환 장치 측 릴레이와 회로 차단기는 전력 변환 장치에 의해 직접 제어될 수 있다.Then, when it is recognized that the LOC has occurred in each of the battery systems, the blocking device inside the battery system is operated ( S660 ). For example, the blocking device inside the battery system may include a battery protection unit (BPU), a distribution board, a relay and a circuit breaker (CB) of the power conversion device, and the like. In this case, the battery protection unit and the distribution board may be controlled by the MICOM of the battery management system, and the relay and the circuit breaker on the power conversion device side may be directly controlled by the power conversion device.

한편, 본 발명에 따른 배터리 시스템의 제어 방법이 도 6의 순서에 제한되는 것은 아니며, 각 단계의 순서는 바뀔 수 있다Meanwhile, the control method of the battery system according to the present invention is not limited to the order of FIG. 6 , and the order of each step may be changed.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템에 의하면, LOC 상황에서 모든 시스템이 셧다운되는 원리를 이용하여 자가적으로 LOC 상태를 발생시킴으로써, 배터리 관리 시스템의 진단 동작에 오류가 발생하는 경우에도 배터리 시스템 및 연계 시스템(PCS, EMS 등)을 보호할 수 있다.As described above, according to the battery management system according to an embodiment of the present invention, when an error occurs in the diagnosis operation of the battery management system by autonomously generating the LOC state using the principle that all systems are shut down in the LOC situation It can also protect the battery system and related systems (PCS, EMS, etc.).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a hardware configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(700)은 MCU(710), 메모리(720), 입출력 I/F(730) 및 통신 I/F(740)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the battery management system 700 according to an embodiment of the present invention may include an MCU 710 , a memory 720 , an input/output I/F 730 , and a communication I/F 740 . have.

MCU(710)는 메모리(720)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 진단 프로그램, LOC 발생 신호 생성 프로그램, 통신 모듈 전원 차단 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 배터리 이상 검출과 LOC 상태의 자가 발생, 통신 모듈의 전원 제어 등을 위한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 2의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다. The MCU 710 executes various programs (eg, a battery diagnosis program, a LOC generation signal generation program, a communication module power off program, etc.) stored in the memory 720 , and detects battery abnormalities and LOC through these programs. It may be a processor that processes various data for self-generation of a state, power control of a communication module, and the like, and performs the functions of FIG. 2 described above.

메모리(720)는 배터리 이상 진단, LOC 자가 발생, 전원 제어 등에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(720)는 배터리 상태 데이터 등 배터리의 보호를 위한 각종 데이터를 저장할 수 있다.The memory 720 may store various programs related to battery abnormality diagnosis, LOC self-generation, power control, and the like. Also, the memory 720 may store various data for battery protection, such as battery state data.

이러한 메모리(720)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(720)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(720)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(720)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(720)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.A plurality of such memories 720 may be provided as needed. The memory 720 may be a volatile memory or a non-volatile memory. As the memory 720 as a volatile memory, RAM, DRAM, SRAM, or the like may be used. As the memory 720 as a non-volatile memory, ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, flash memory, etc. may be used. Examples of the above-listed memories 720 are merely examples and are not limited to these examples.

입출력 I/F(730)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(710) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.The input/output I/F 730 is an interface for transmitting and receiving data by connecting an input device (not shown) such as a keyboard, mouse, and touch panel and an output device such as a display (not shown) and the MCU 710 . can provide

통신 I/F(740)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(740)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 이상 검출과 LOC 상태 발생 등을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.The communication I/F 740 is a configuration capable of transmitting and receiving various data to and from the server, and may be various devices capable of supporting wired or wireless communication. For example, it is possible to transmit and receive a program or various data for detecting a battery abnormality and generating a LOC state from an external server provided separately through the communication I/F 740 .

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(720)에 기록되고, MCU(710)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능 블록들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.In this way, the computer program according to an embodiment of the present invention is recorded in the memory 720 and processed by the MCU 710, so that, for example, it may be implemented as a module that performs each functional block illustrated in FIG. 2 . have.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. In the above, even though it has been described that all components constituting the embodiment of the present invention operate by being combined or combined into one, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more.

또한, 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 의미가 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.In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described above mean that the corresponding component may be inherent, unless otherwise specified, excluding other components. Rather, it should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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. Accordingly, 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 랙 2: 상위 제어기
10: 복수의 배터리 모듈 12: 센서
14: 스위칭부 20: BMS
200: 배터리 관리 시스템 210: 전원부
220: 센서부 230: 통신부
240: 제어부 250: 이상 검출부
260: 전원 제어부 402, 502: 배터리 보호 유닛(BPU)
404, 504: 분전반 406, 506: 릴레이/회로 차단기
410, 510: 배터리 관리 시스템(BMS) 412, 512: 디텍터
414, 514: BMIC(ASIC) 416, 516: MCU
418, 518: 통신 트랜시버 420, 520: 전력 변환 장치(PCS)
700: 배터리 관리 시스템 710: MCU
720: 메모리 730: 입출력 I/F
740: 통신 I/F
1: Battery rack 2: Host controller
10: multiple battery modules 12: sensors
14: switching unit 20: BMS
200: battery management system 210: power unit
220: sensor unit 230: communication unit
240: control unit 250: abnormality detection unit
260: power control unit 402, 502: battery protection unit (BPU)
404, 504: distribution board 406, 506: relay/circuit breaker
410, 510: Battery Management System (BMS) 412, 512: Detector
414, 514: BMIC (ASIC) 416, 516: MCU
418, 518: communication transceivers 420, 520: power conversion unit (PCS)
700: battery management system 710: MCU
720: memory 730: input/output I/F
740: communication I/F

Claims (14)

배터리 관리 시스템에 전력을 공급하는 전원부;
상기 배터리 관리 시스템의 관리 대상인 배터리 랙의 상태를 검출하는 센서부;
상기 배터리 랙과 상기 배터리 랙의 전력을 제어하기 위한 각종 장치들을 포함하는 배터리 시스템의 상기 장치 각각에 대해 통신을 수행하는 통신부;
상기 배터리 랙의 상태에 대한 모니터링을 수행하는 제어부;
상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출하고, 상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 전원 차단 신호를 전송하는 이상 검출부; 및
상기 전원 차단 신호에 기초하여 상기 통신부의 구동 전원을 차단시키는 전원 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
a power supply unit for supplying power to the battery management system;
a sensor unit for detecting a state of a battery rack that is a management target of the battery management system;
a communication unit for performing communication for each of the devices of the battery system including various devices for controlling the power of the battery rack and the battery rack;
a control unit for monitoring the state of the battery rack;
an abnormality detection unit for detecting whether the battery rack is abnormal, and transmitting a power cut-off signal when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack; and
and a power control unit configured to cut off driving power of the communication unit based on the power cut-off signal.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 통신부의 구동 전원이 차단되면 상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시키는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
When the driving power of the communication unit is cut off, the control unit operates a blocking device inside the battery system.
청구항 2에 있어서,
상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치는 배터리 보호 유닛(Battery Protection Unit, BPU) 또는 상기 배터리 랙의 외부에 연결되는 분전반을 포함하는 배터리 관리 시스템.
3. The method according to claim 2,
The blocking device inside the battery system includes a battery protection unit (BPU) or a distribution board connected to the outside of the battery rack.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 전력 변환 장치로 하여금 상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시키도록 하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The control unit is a battery management system that causes the power conversion device to operate a blocking device inside the battery system.
청구항 4에 있어서,
상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치는 상기 전력 변환 장치 측 릴레이 또는 회로 차단기(circuit breaker, CB)를 포함하는 배터리 관리 시스템.
5. The method according to claim 4,
The battery management system including a circuit breaker (CB) or a relay or circuit breaker on the side of the power conversion device.
청구항 1에 있어서,
상기 이상 검출부는 상기 배터리 랙의 이상 검출시 LOC(Loss of Communication) 상태에 관한 정보를 상기 제어부로 전송하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The battery management system for transmitting the information about the state of the abnormality detection unit LOC (Loss of Communication) state when the abnormal detection of the battery rack to the control unit.
청구항 1에 있어서,
상기 이상 검출부는 상기 배터리 랙의 이상 검출시 LOC 상태에 관한 정보를 전력 변환 장치(Power Conversion system, PCS)와 상기 전력 변환 장치를 제어하는 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS) 중 적어도 어느 하나로 전송하는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The abnormality detection unit transmits information about the LOC state when an abnormality of the battery rack is detected to at least one of a power conversion system (PCS) and an energy management system (EMS) for controlling the power conversion device a battery management system.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부에서 상기 배터리 랙의 이상 상태를 검출하기 위한 제1 기준 범위와 상기 이상 검출부에서 상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출하기 위한 제2 기준 범위는 상이하게 설정되는 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
A first reference range for detecting the abnormal state of the battery rack in the control unit and the second reference range for detecting whether the abnormality of the battery rack in the abnormal detection unit is set to be different from the battery management system.
청구항 8에 있어서,
상기 이상 검출부의 상기 제2 기준 범위는 상기 제어부의 상기 제1 기준 범위에 따른 상기 배터리 랙의 진단 동작이 정상적으로 이루어지지 않는 경우에 대하여 상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출할 수 있도록 상기 제1 기준 범위보다 좁게 설정되는 배터리 관리 시스템.
9. The method of claim 8,
The second reference range of the abnormality detection unit is the first reference range so as to detect the abnormality of the battery rack when the diagnostic operation of the battery rack according to the first reference range of the control unit is not normally performed. A more narrowly set battery management system.
복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙;
배터리 시스템의 보호를 위해 이상 발생시 전류를 차단하는 차단 장치;
상기 배터리 랙에 대한 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 시스템;
상기 배터리 랙과 송수신되는 전력을 변환하는 전력 변환 장치; 및
상기 배터리 관리 시스템과 상기 전력 변환 장치를 제어하여 상기 배터리 시스템 전체의 전력을 관리하는 에너지 관리 시스템을 포함하고,
상기 배터리 관리 시스템은,
배터리 관리 시스템에 전력을 공급하는 전원부;
배터리 랙의 상태를 검출하는 센서부;
상기 배터리 랙과 상기 배터리 랙의 전력을 제어하기 위한 각종 장치들을 포함하는 배터리 시스템의 상기 장치 각각에 대해 통신을 수행하는 통신부;
상기 배터리 랙의 상태에 대한 모니터링을 수행하는 제어부;
상기 배터리 랙의 이상 여부를 검출하고, 상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 전원 차단 신호를 전송하는 이상 검출부; 및
상기 전원 차단 신호에 기초하여 상기 통신부의 구동 전원을 차단시키는 전원 제어부를 포함하는 배터리 시스템.
a battery rack comprising a plurality of battery modules;
a blocking device that cuts off current when an abnormality occurs to protect the battery system;
a battery management system for performing state monitoring for the battery rack;
a power conversion device for converting power transmitted and received with the battery rack; and
and an energy management system that controls the battery management system and the power conversion device to manage the entire power of the battery system,
The battery management system,
a power supply unit for supplying power to the battery management system;
Sensor unit for detecting the state of the battery rack;
a communication unit for performing communication for each of the devices of the battery system including various devices for controlling the power of the battery rack and the battery rack;
a control unit for monitoring the state of the battery rack;
an abnormality detection unit for detecting whether the battery rack is abnormal, and transmitting a power cut-off signal when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack; and
and a power control unit configured to cut off driving power of the communication unit based on the power cut-off signal.
배터리 랙의 이상 여부를 검출하는 단계;
상기 배터리 랙에 이상이 발생한 것으로 검출된 경우 배터리 관리 시스템의 전원 제어부로 전원 차단 신호를 전송하는 단계; 및
상기 전원 차단 신호에 기초하여 배터리 관리 시스템의 통신부의 구동 전원을 차단시키는 단계를 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
detecting whether the battery rack is abnormal;
transmitting a power cut-off signal to the power control unit of the battery management system when it is detected that an abnormality has occurred in the battery rack; and
and cutting off driving power of a communication unit of the battery management system based on the power cut-off signal.
청구항 11에 있어서,
상기 통신부의 구동 전원이 차단되면 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시키는 단계를 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
When the driving power of the communication unit is cut off, the control method of the battery management system further comprising the step of operating, by the controller of the battery management system, a blocking device inside the battery system.
청구항 11에 있어서,
전력 변환 장치 및 에너지 관리 시스템 중 적어도 하나로 하여금 상기 배터리 시스템 내부의 차단 장치를 동작시키도록 하는 단계를 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The method of controlling a battery management system further comprising the step of causing at least one of a power conversion device and an energy management system to operate a blocking device inside the battery system.
청구항 11에 있어서,
상기 배터리 랙의 이상 검출시 LOC 상태에 관한 정보를 상기 배터리 관리 시스템의 제어부, 전력 변환 장치 및 에너지 관리 시스템 중 적어도 하나로 전송하는 단계를 더 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The control method of the battery management system further comprising the step of transmitting information about the LOC state when the abnormal detection of the battery rack to at least one of a control unit, a power conversion device, and an energy management system of the battery management system.
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