KR20220032471A - Battery management apparatus, and Energy storage system - Google Patents
Battery management apparatus, and Energy storage system Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220032471A KR20220032471A KR1020210091505A KR20210091505A KR20220032471A KR 20220032471 A KR20220032471 A KR 20220032471A KR 1020210091505 A KR1020210091505 A KR 1020210091505A KR 20210091505 A KR20210091505 A KR 20210091505A KR 20220032471 A KR20220032471 A KR 20220032471A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- battery cells
- value
- battery cell
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 배터리의 과열을 진단하기 위한 배터리 관리 장치 및 그를 가지는 에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management device for diagnosing overheating of a battery and an energy storage device having the same.
태양광, 풍력 등 신재생 에너지 발전원은 날씨에 따라 꾸준히 전력을 얻을 수 없다는 단점이 있다. 이를 위해 최근에는 에너지를 저장 장치에 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 시스템이 활용되고 있다. 이를 에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System, 에너지 저장 시스템)라고 한다. Renewable energy sources such as solar power and wind power have a disadvantage in that they cannot consistently obtain electricity depending on the weather. To this end, recently, a system that can store energy in advance in a storage device and use it at a required time is being used. This is called an energy storage system (ESS: Energy Storage System, energy storage system).
이러한 에너지 저장 장치는 생산과 동시에 소비가 이루어지는 전기의 특성에 저장 기술을 적용하여 전기 에너지를 효율적으로 이용하는 장치라 볼 수 있다.Such an energy storage device can be viewed as a device that efficiently uses electrical energy by applying a storage technology to the characteristics of electricity consumed at the same time as production.
에너지 저장 장치의 대표적인 매체로 배터리가 사용된다. 이 때 배터리는 신규 제작된 배터리일 수 있고, 다른 장치에서 사용된 후에 재사용되는 배터리일 수 있다.A battery is used as a representative medium of an energy storage device. In this case, the battery may be a newly manufactured battery or a battery that is reused after being used in another device.
배터리는 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 필요 전력을 얻기 위해 복수 개의 셀들로 이루어진 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결되어 이루어질 수 있다. A battery is a rechargeable battery capable of charging and discharging, and a battery module including a plurality of cells may be connected in series and in parallel to obtain necessary power.
이러한 복수 개의 배터리 셀들은 충전 또는 방전 시에 상대적으로 높은 전류가 입력 또는 출력되거나 고장으로 인해 배터리 셀들에서 화재가 발생하는 문제가 있었다.These plurality of battery cells have a problem in that a relatively high current is input or output during charging or discharging, or a fire occurs in the battery cells due to a failure.
일 측면은 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 기초하여 각 배터리 셀에 대한 상관 계수의 값을 획득하고, 획득된 상관 계수의 값에 기초하여 배터리 셀의 고장을 예측하는 배터리 관리 장치 및 그를 가지는 에너지 저장 장치를 제공한다.In one aspect, a battery management apparatus for obtaining a value of a correlation coefficient for each battery cell based on an electrical signal of a plurality of battery cells, and predicting a failure of a battery cell based on the obtained value of the correlation coefficient, and energy storage having the same provide the device.
다른 측면은 복수 개의 배터리 셀들의 전기 신호에 기초하여 전기 신호에 대한 표준화점수(Z-score)를 획득하고 획득한 표준화점수에 기초하여 배터리 셀들의 편차 특성을 모니터링하고 모니터링 결과에 기초하여 배터리 셀들의 고장을 판단하는 배터리 관리 장치 및 그를 가지는 에너지 저장 장치를 제공한다.Another aspect is to obtain a standardized score (Z-score) for the electrical signal based on the electrical signal of a plurality of battery cells, monitor the deviation characteristics of the battery cells based on the obtained standardized score, and monitor the deviation characteristics of the battery cells based on the monitoring result. A battery management device for determining a failure and an energy storage device having the same are provided.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치는, 직렬 연결 및 병렬 연결 중 적어도 하나로 연결된 복수 개의 배터리 셀; 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부; 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상관 계수의 값들과 기준값에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 대응하는 식별 신호를 생성하는 모니터링부; 및 모니터링부에서 생성된 식별 신호를 배터리 셀별로 저장하는 저장부를 포함하고, 모니터링부는, 저장부에 저장된 배터리 셀별 식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식한다.A battery management apparatus according to an aspect includes: a plurality of battery cells connected to at least one of a series connection and a parallel connection; a detector for detecting electrical signals of a plurality of battery cells; Obtaining an electrical signal for each of a plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and identification corresponding to the electrical signal of the plurality of battery cells based on the values of the correlation coefficient and a reference value a monitoring unit that generates a signal; and a storage unit for storing the identification signal generated by the monitoring unit for each battery cell, wherein the monitoring unit recognizes the risk of failure of the battery cell based on the number of identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 검출부는, 각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부; 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함한다.The detecting unit of the battery management apparatus according to an aspect includes: a current detecting unit detecting a current of each battery cell; and at least one of a voltage detector detecting a voltage of each battery cell.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치는 적어도 하나의 배터리 셀의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부를 더 포함하고, 모니터링부는 각각의 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태, 수명 상태 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나를 획득하고, 배터리의 충전 상태, 수명 상태 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나에 기초하여 복수 개의 배터리 셀 간의 상관 계수의 값을 획득한다.The battery management device according to an aspect further includes a temperature detection unit for detecting a temperature of at least one battery cell, and the monitoring unit is based on the current, voltage, and temperature of each battery cell, and the internal resistance of the battery in the state of charge and the lifespan state and obtaining at least one of a change in capacity corresponding to a change in voltage, and obtaining a value of a correlation coefficient between the plurality of battery cells based on at least one of a state of charge of the battery, an internal resistance of a life state of the battery, and a change in capacity corresponding to a change in voltage. .
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고, 모니터링부는, 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득한다.The electrical signal of the battery management apparatus according to an aspect includes a voltage signal, and the monitoring unit obtains voltages of a plurality of battery cells based on voltage signals of each of the plurality of battery cells, and based on the voltages of the plurality of battery cells to obtain a total voltage, and a value of a correlation coefficient of each battery cell with respect to the total voltage is obtained.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 모니터링부는, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 제2식별 신호를 저장부에 저장하도록 한다.The monitoring unit of the battery management apparatus according to an aspect generates a first identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is greater than or equal to a reference value, and generates a second identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is less than the reference value, and generates a second identification Save the signal to the storage unit.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 모니터링부는, 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식한다.The monitoring unit of the battery management apparatus according to an aspect recognizes a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 모니터링부는, 일정 시간 동안 검출된 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 이용하여 상관 계수의 값을 획득한다.The monitoring unit of the battery management apparatus according to an aspect obtains a value of a correlation coefficient by using electrical signals of a plurality of battery cells detected for a predetermined time.
일 측면에 따른 배터리 관리 장치의 모니터링부는, 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 대한 반복 정도 및 빈도를 판단한다.The monitoring unit of the battery management apparatus according to an aspect determines the repetition degree and frequency of the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치는, 직렬 연결 및 병렬 연결 중 적어도 하나로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부; 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상관 계수의 값들과 기준값에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 대응하는 식별 신호를 생성 및 저장하고, 저장된 배터리 셀별 식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 모니터링하는 배터리 관리 장치; 배터리 셀의 고장 위험도에 기초하여 경고 정보의 출력을 제어하고, 복수 개의 배터리 셀의 충방전을 차단 제어하는 제어부; 및 제어부의 제어 명령에 기초하여 경고 정보를 표시하는 표시부를 포함한다.An energy storage device according to another aspect includes: a battery including a plurality of battery cells connected to at least one of a series connection and a parallel connection; a detector for detecting electrical signals of a plurality of battery cells; Obtaining an electrical signal for each of a plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and identification corresponding to the electrical signal of the plurality of battery cells based on the values of the correlation coefficient and a reference value a battery management device for generating and storing signals, and monitoring a risk of failure of a battery cell based on the number of stored identification signals for each battery cell; a controller for controlling the output of warning information based on the risk of failure of the battery cells, and controlling charging and discharging of the plurality of battery cells; and a display unit for displaying warning information based on a control command of the controller.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 검출부는, 각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부; 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함한다.The detection unit of the energy storage device according to another aspect may include a current detection unit configured to detect a current of each battery cell; and at least one of a voltage detector detecting a voltage of each battery cell.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치는 적어도 하나의 배터리 셀의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부를 더 포함하고, 배터리 관리 장치는, 각각의 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태, 수명 상태 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나를 획득하고, 배터리의 충전 상태, 수명 상태 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나에 기초하여 복수 개의 배터리 셀 간의 상관 관계를 획득한다.The energy storage device according to another aspect further includes a temperature detection unit for detecting a temperature of at least one battery cell, wherein the battery management device includes a state of charge and a lifespan of a battery based on a current, voltage, and temperature of each battery cell. obtain at least one of a state internal resistance and a capacity change corresponding to a voltage change, and obtain a correlation between the plurality of battery cells based on at least one of a state of charge of the battery, a life state internal resistance, and a capacity change corresponding to a voltage change do.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고, 배터리 관리 장치는, 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득한다.According to another aspect, the electrical signal of the energy storage device includes a voltage signal, and the battery management device obtains the voltages of the plurality of battery cells based on the voltage signals of each of the plurality of battery cells, and the voltages of the plurality of battery cells A total voltage is obtained based on , and a value of a correlation coefficient of each battery cell with respect to the total voltage is obtained.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치는 저장부를 더 포함하고, 배터리 관리 장치는, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 제2식별 신호를 저장부에 저장하도록 한다.The energy storage device according to another aspect further includes a storage unit, wherein the battery management device generates a first identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is greater than or equal to the reference value, and when the value of the obtained correlation coefficient is less than the reference value, the second identification A signal is generated and the second identification signal is stored in the storage unit.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식한다.A battery management apparatus of an energy storage device according to another aspect recognizes a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 대한 반복 정도 및 빈도를 판단한다.A battery management apparatus of an energy storage device according to another aspect determines the repetition degree and frequency of the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 모듈을 관리한다.A battery management apparatus of an energy storage device according to another aspect manages a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and in parallel.
다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙을 관리하고, 각각의 배터리 모듈은 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함한다.A battery management apparatus for an energy storage device according to another aspect manages a battery rack including a plurality of battery modules connected in series and parallel, and each battery module includes battery cells connected in series and parallel.
또 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치는 직렬 연결 및 병렬 연결 중 적어도 하나의 방식으로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부; 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호에 대응하는 전압값에 기초하여 평균값 및 표준 편차를 획득하고, 각각의 배터리 셀의 전압값, 평균값 및 표준 편차에 기초하여 각각의 배터리 셀 각각의 표준화 점수를 획득하고, 각각의 배터리 셀의 상관 계수의 값들과 표준화 점수에 기초하여 각각의 배터리 셀에 대응하는 식별 신호를 생성하고, 각각의 배터리 셀에 대응하는 식별 신호에 기초하여 각각의 배터리 셀의 고장 위험도를 모니터링하는 배터리 관리 장치; 각각의 배터리 셀의 고장 위험도에 기초하여 경고 정보의 출력을 제어하고, 각각의 배터리 셀의 충방전을 차단 제어하는 제어부; 및 제어부의 제어 명령에 기초하여 경고 정보를 표시하는 표시부를 포함한다.An energy storage device according to another aspect includes: a battery including a plurality of battery cells connected in at least one of a series connection and a parallel connection; a detector for detecting electrical signals of a plurality of battery cells; Obtaining an electrical signal for each of a plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and an average value and a standard value based on a voltage value corresponding to the electrical signal for each of the plurality of battery cells obtaining a deviation, obtaining a standardized score of each battery cell based on the voltage value, average value and standard deviation of each battery cell, and obtaining each battery cell based on the values of the correlation coefficient and the standardization score of each battery cell a battery management device generating an identification signal corresponding to a cell and monitoring a failure risk of each battery cell based on the identification signal corresponding to each battery cell; a control unit for controlling the output of warning information based on the risk of failure of each battery cell, and for blocking and controlling charging and discharging of each battery cell; and a display unit for displaying warning information based on a control command of the controller.
또 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 검출부는, 각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부; 및 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함한다.A detection unit of an energy storage device according to another aspect includes a current detection unit configured to detect a current of each battery cell; and at least one of a voltage detector detecting a voltage of each battery cell.
또 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고, 배터리 관리 장치는, 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득한다.The electrical signal of the energy storage device according to another aspect includes a voltage signal, and the battery management device obtains the voltages of the plurality of battery cells based on the voltage signals of each of the plurality of battery cells, and A total voltage is obtained based on the voltage, and a value of a correlation coefficient of each battery cell with respect to the total voltage is obtained.
또 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 획득된 표준화 점수가 기준 표준화 점수 이하이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득된 표준화 점수가 기준 표준화 점수를 초과하면 제2식별 신호를 생성한다.The battery management device of the energy storage device according to another aspect generates a first identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is greater than or equal to a reference value, and generates a second identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is less than the reference value, When the obtained standardization score is equal to or less than the reference standardization score, a first identification signal is generated, and when the obtained standardization score exceeds the reference standardization score, a second identification signal is generated.
또 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치는, 각각의 배터리 셀의 제2식별 신호의 개수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식한다.A battery management apparatus for an energy storage device according to another aspect recognizes a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals of each battery cell.
본 발명은 배터리 셀들 간 동작 상태의 상관성을 상관 계수로 정의하고 상관계수에 기초하여 배터리 셀들의 상태를 모니터링 함으로써, 복수의 배터리 셀들로 이루어진 배터리에서 개별 배터리 셀의 상태를 효과적으로 모니터링할 수 있다. According to the present invention, by defining the correlation of the operating states between the battery cells as a correlation coefficient and monitoring the states of the battery cells based on the correlation coefficient, it is possible to effectively monitor the states of individual battery cells in a battery composed of a plurality of battery cells.
본 발명은 모니터링을 통해 배터리 셀들의 고장을 진단하여 사전에 배터리의 고장을 예방할 수 있다The present invention can prevent the failure of the battery in advance by diagnosing the failure of the battery cells through monitoring.
본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀이 이상 동작하는 경우 이상 동작을 수행한 배터리 셀에 대한 식별 신호를 생성하고 이를 누적 모니터링 함으로써 다른 배터리 셀의 동작과 상이한 동작 특성을 나타내는 개별 배터리 셀의 고장을 진단하되, 배터리 셀이 위험한 상태에 도달하기 이전에 진단할 수 있다. In the present invention, when at least one battery cell malfunctions, an identification signal for the battery cell that has performed the abnormal operation is generated and the battery cell is accumulatively monitored to diagnose the failure of an individual battery cell exhibiting different operating characteristics from the operation of other battery cells. , it can be diagnosed before a battery cell reaches a critical condition.
본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀에서의 열 폭주 현상이 진행되기 전에 적어도 하나의 배터리 셀의 고장을 진단함으로써 연쇄적인 에너지 방출 및 온도 상승으로 인한 화재 및 폭발 등 사고를 사전에 예방할 수 있다. The present invention can prevent accidents such as fire and explosion due to chain energy release and temperature rise by diagnosing a failure of at least one battery cell before the thermal runaway phenomenon in at least one battery cell progresses.
본 발명은 병렬연결(+로 문제되는 셀과 -로 문제되는 셀이 함께 있는 경우)된 배터리 셀에 대해서도, 경향치/트렌드 변화를 모니터링함으로써 이상이 있는 병렬 연결군(즉, 이상이 발생한 병렬 연결 위치)을 추정할 수 있다.In the present invention, even for battery cells connected in parallel (when the cell problematic with + and the cell problem with - exist together), by monitoring the trend value/trend change, the parallel connection group with an abnormality (that is, the parallel connection position where the abnormality occurred) ) can be estimated.
이와 같이 본 발명은 배터리로 인한 화재를 예방할 수 있다.As described above, the present invention can prevent a fire caused by a battery.
본 발명은 배터리 관리 장치 및 에너지 저장 장치의 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 사용자의 편리성, 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있고 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.The present invention can improve the quality and marketability of the battery management device and the energy storage device, further increase user satisfaction, improve user convenience, reliability, and safety, and secure product competitiveness.
도 1a는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 예시도이다
도 1b는 도 1a에 도시된 에너지 저장 장치 내의 배터리 랙의 예시도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 에너지 저장 장치의 배터리 모듈의 예시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 구성도이다.
도 3은 실시 예에 따른 차량의 예시도이다.
도 4a 는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치의 상세 구성도이다.
도 4b는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치의 모니터링부의 상세 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치 내 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 총 전압 정보의 획득 예시도이다.
도 6a는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치 내 복수 개의 배터리 모듈 각각에 대한 총 전압 정보의 획득 예시도이다.
도 6b는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치 내 복수 개의 배터리 랙 각각에 대한 총 전압 정보의 획득 예시도이다.
도 7은 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치에서 산출된 상관 계수의 값에 대응하는 변수의 상관 관계 그래프이다.
도 8a은 실시 예에 따른 에너지 저장 장치에 마련된 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8b는 복수 개의 배터리 셀의 상관 계수를 보여주는 그래프이다.
도 8c는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치에 마련된 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8d는 복수 개의 배터리 셀의 상관 계수를 보여주는 그래프로, 도 8a 및 도 8b와 다른 실험의 예에 대한 그래프이다.
도 8e는 표준편차 및 표준화 점수의 그래프이다.
도 8f 는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치에 마련된 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8g는 복수 개의 배터리 셀의 표준화점수를 보여주는 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 배터리 관리 장치에 누적 저장되는 식별 신호와 관련된 정보의 예시도이다.
도 10은 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 제어 순서도이다.1A is an exemplary diagram of an energy storage device according to an embodiment;
1B is an exemplary view of a battery rack in the energy storage device shown in FIG. 1A .
1C is an exemplary diagram of a battery module of the energy storage device shown in FIG. 1B .
2 is a block diagram of an energy storage device according to an embodiment.
3 is an exemplary view of a vehicle according to an embodiment.
4A is a detailed configuration diagram of an apparatus for managing a battery of an energy storage device according to an embodiment.
4B is a detailed configuration diagram of a monitoring unit of a battery management device of an energy storage device according to an embodiment.
5A and 5B are diagrams illustrating acquisition of total voltage information for each of a plurality of battery cells in a battery management apparatus of an energy storage device according to an embodiment.
6A is a diagram illustrating an example of obtaining total voltage information for each of a plurality of battery modules in a battery management apparatus of an energy storage device according to an embodiment.
Figure 6b is an example of obtaining the total voltage information for each of a plurality of battery racks in the battery management device of the energy storage device according to the embodiment.
7 is a correlation graph of variables corresponding to values of correlation coefficients calculated by a battery management device of an energy storage device according to an embodiment.
8A is a graph showing voltage changes of a plurality of battery cells provided in an energy storage device according to an embodiment, and FIG. 8B is a graph showing correlation coefficients of the plurality of battery cells.
8C is a graph showing voltage changes of a plurality of battery cells provided in the energy storage device according to the embodiment, and FIG. 8D is a graph showing correlation coefficients of the plurality of battery cells. In an example of an experiment different from FIGS. 8A and 8B is a graph for
8E is a graph of standard deviation and standardized scores.
8F is a graph showing voltage changes of a plurality of battery cells provided in the energy storage device according to an embodiment, and FIG. 8G is a graph showing standardized scores of the plurality of battery cells.
9A and 9B are exemplary diagrams of information related to an identification signal accumulated and stored in a battery management device of an energy storage device according to an embodiment.
10 is a control flowchart of an energy storage device according to an embodiment.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 장치'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 장치'가 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 장치'가 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.Like reference numerals refer to like elements throughout. This specification does not describe all elements of the embodiments, and general content in the technical field to which the present invention pertains or content that overlaps among the embodiments is omitted. The term 'unit, module, device' used in this specification may be implemented in software or hardware, and according to embodiments, a plurality of 'part, module, device' may be implemented as one component, or one 'unit, It is also possible for a module or device' to include a plurality of components.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it includes not only direct connection but also indirect connection, and indirect connection includes connection through a wireless communication network. do.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를"포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. Terms such as first, second, etc. are used to distinguish one component from another, and the component is not limited by the above-mentioned terms.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. In each step, the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless the specific order is clearly stated in the context. there is.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.Hereinafter, the working principle and embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 예시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 에너지 저장 장치 내의 배터리 랙의 예시도이며, 도 1c는 도 1b에 도시된 에너지 저장 장치의 배터리 모듈의 예시도이다.1A is an exemplary diagram of an energy storage device according to an embodiment, FIG. 1B is an exemplary diagram of a battery rack in the energy storage device illustrated in FIG. 1A, and FIG. 1C is an example of a battery module of the energy storage device illustrated in FIG. 1B It is also
에너지 저장 장치(1)는 에너지를 저장하고 있으며 필요 시 저장된 에너지를 사용할 수 있도록 에너지를 출력하는 장치이다.The
예를 들어, 에너지 저장 장치(1)는 신생 재생 에너지 기술이나, 스마트 그리드 기술에 적용될 수 있다.For example, the
도 1a에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 장치(1)는 병렬 연결된 복수 개의 배터리 랙(10)과, 복수 개의 배터리 랙(10)을 관리 및 제어하는 에너지 관리 시스템(EMS: Energy management system, 20)을 포함한다.As shown in Figure 1a, the
에너지 관리 시스템(20)은 각각의 배터리 랙의 충전 상태, 수명 상태 등 랙 모니티링 정보를 배터리 관리 장치로 전달할 수 있다. The
도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 배터리 랙(10)은, 직렬 및 병렬로 연결된 복수개의 배터리 모듈(11)을 포함한다. 여기서 복수 개의 배터리 모듈은 하나의 배터리 랙을 이룰 수 있다. 각각의 배터리 랙(10)은, 복수 개의 배터리 모듈(11)을 관리 및 제어하는 랙 관리 시스템(랙 BMS, 12)을 포함한다.As shown in Figure 1b, each
도 1c에 도시된 바와 같이, 각각의 배터리 모듈(11)은, 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀(11a)을 포함한다. 여기서 복수 개의 배터리 셀(11a)은 하나의 배터리 모듈을 이룰 수 있다. As shown in FIG. 1C , each
각각의 배터리 모듈(11)은, 복수 개의 배터리 셀(11a)을 관리 및 제어하는 모듈 관리 시스템(모듈 BMS, 11a)을 포함한다.Each
에너지 저장 장치(1)는 외부에서 공급된 전력을 복수 개의 배터리 셀을 충전하기 위한 전력으로 변환하고 변환된 전력을 복수 개의 배터리 셀에 공급하는 전력 변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서 외부에서 공급된 전력은 전력망의 전력일 수 있다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 장치(1)는, 에너지 관리 시스템(20), 랙 관리 시스템(11) 및 모듈 관리 시스템(11b) 중 적어도 하나와 통신을 수행하여 각 관리 시스템(20, 12, 11b)으로부터 배터리 셀, 배터리 모듈 및 배터리 랙의 상태를 모니터링 하기 위한 배터리 관리 장치(110)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
즉 배터리 관리 장치(110)는 에너지 관리 시스템(20)으로부터 배터리 랙들의 상태 정보를 수신하고, 랙 관리 시스템(11)으로부터 배터리 모듈들을 상태 정보를 수신하며 모듈 관리 시스템(11b)로부터 복수 개의 셀들에 대한 상태 정보를 수신하고 수신된 각종 정보들에 기초하여 배터리 셀, 배터리 모듈 및 배터리 랙들의 상태를 모니터링한다.That is, the
에너지 저장 장치(1)는 배터리 셀들을 관리하는 모듈 관리 시스템과, 배터리 모듈들을 관리하는 랙 관리 시스템과, 배터리 랙들을 관리하는 에너지 관리 시스템을 포함할 수 있지만, 모듈 관리 시스템, 랙 관리 시스템 및 에너지 관리 시스템을 통합한 것으로, 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙을 관리하는 하나의 관리 시스템을 포함할 수도 있다.The
아울러 에너지 저장 장치(1) 내에 마련된 배터리 관리 장치는, 하나의 관리 시스템과 통신을 수행하고 하나의 관리 시스템으로부터 배터리 셀들, 배터리 모듈들 및 배터리 랙들의 상태 정보를 수신하여 배터리 셀들과, 배터리 모듈들과, 배터리 랙들을 모두 모니터링하고 제어하는 것도 가능하다.In addition, the battery management device provided in the
이러한 배터리 관리 장치에 대해 추후 설명한다. Such a battery management device will be described later.
배터리 관리 장치는, 친환경 차량(2)에 마련된 배터리를 관리할 수도 있다. 즉 친환경 차량은 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.The battery management apparatus may manage a battery provided in the
도 3은 실시 예에 따른 차량의 예시도이다.3 is an exemplary view of a vehicle according to an embodiment.
실시 예에 따른 차량은 친환경 차량으로, 하이브리드 차량일 수도 있고, 전기 차량일 수도 있다. 본 실시 예에서는 전기 차량을 예를 들어 설명한다.The vehicle according to the embodiment is an eco-friendly vehicle, and may be a hybrid vehicle or an electric vehicle. In this embodiment, an electric vehicle will be described as an example.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량(2)의 동력 장치는 배터리(100), 모터(200), 모터 구동부(300), 감속기(400) 및 완속 충전부(500)를 포함한다.As shown in FIG. 3 , the power unit of the
배터리(100)는 고압의 전류를 생성하여 차량에 구동력을 공급하는 복수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. The
차량은 배터리(100)의 온도를 낮추기 위한 팬 등을 더 포함할 수 있다. 배터리는 복수 개의 배터리 랙으로 이루어질 수 있고, 각각의 배터리 랙은 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 그리고 각각의 배터리 모듈은 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 각각의 배터리 랙은 병렬로 연결될 수 있다.The vehicle may further include a fan for lowering the temperature of the
즉 배터리의 가장 기본 단위는 배터리 셀일 수 있고, 배터리 셀은 기본적으로 하나 당 2.5V 내지 4.2V의 전압을 가질 수 있다. That is, the most basic unit of the battery may be a battery cell, and each battery cell may have a voltage of 2.5V to 4.2V basically.
이러한 배터리 셀들이 모여서 배터리 모듈이 될 수 있고, 배터리 모듈들이 모여서 배터리 랙이 될 수 있다. 복수 개의 배터리 랙들은 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다.These battery cells may be collected to become a battery module, and battery modules may be collected to become a battery rack. A plurality of battery racks may be connected in series and parallel.
아울러, 기술 분야에 따라 하나의 배터리 셀을 배터리라고도 하고, 하나의 배터리 모듈을 배터리라고도 하며 하나의 배터리 랙을 배터리라고도 한다. 본 실시 예에서 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 랙을 배터리라 칭하도록 한다.In addition, according to the technical field, one battery cell is also called a battery, one battery module is also called a battery, and one battery rack is also called a battery. In this embodiment, a plurality of racks connected in series and in parallel are referred to as batteries.
차량은 전력 변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The vehicle may further include a power converter (not shown).
전력 변환부는 외부에서 공급된 전력을 배터리를 충전하기 위한 전력으로 변환하고 변환된 전력을 배터리에 공급한다. 여기서 외부에서 공급된 전력은 충전소 또는 전력망의 전력일 수 있다.The power converter converts externally supplied power into power for charging the battery and supplies the converted power to the battery. Here, the externally supplied power may be power from a charging station or a power grid.
모터(200)는 배터리의 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시키고 발생된 회전력을 차륜에 전달하여 차륜이 구동되도록 한다.The
모터(200)는 배터리의 전기 에너지를 차량에 마련된 각종 장치를 동작시키기 위한 역학적 에너지로 전환한다. The
모터(200)는 부팅 버튼이 온 되면 최대 전류가 공급되어 최대 토크를 발생시킨다. When the boot button is turned on, the
모터(200)는 제동, 감속, 강판 주행 또는 저속 주행에 의한 에너지 회생 조건에서 발전기로 동작하여 배터리(100)가 충전되도록 하는 것도 가능하다.The
모터 구동부(300)는 제어부의 제어 명령에 대응하여 모터(200)를 구동시킨다. 이러한 모터 구동부(300)는 배터리의 전력을 모터(200)의 구동 전력으로 변환하는 인버터를 포함할 수 잇다.The
인버터는 모터(200)의 구동 전력 출력 시, 사용자 명령에 의한 목표 차속에 기초하여 모터(200)의 구동 전력을 출력한다. 여기서 모터(200)의 구동 전력은 목표 차속에 대응하는 전류를 출력하기 위한 스위칭 신호 및 목표 차속에 대응하는 전압을 출력하기 위한 스위칭 신호에 따라 달라질 수 있다. 즉 인버터는 복수 개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. When outputting driving power of the
인버터는 회생 제동 시 모터(200)에서 발생된 전력을 배터리에 전달하는 것도 가능하다. 즉 인버터는 모터(200)와 배터리 사이에서 전류의 방향과 출력을 변경하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.The inverter may also transfer power generated from the
감속기(400)는 모터(200)의 속도를 감속시키고 모터(200)의 토크를 증대시킨 회전력을 차륜에 전달한다.The
차량은 차체의 외장에 마련되고, 충전 케이블이 연결되며 배터리를 충전하기 위한 전력을 수신하는 충전부를 더 포함할 수 있다.The vehicle may further include a charging unit that is provided on the exterior of the vehicle body, is connected to a charging cable, and receives power for charging the battery.
충전부는 배터리를 급속으로 충전하기 위한 급속 충전부와, 배터리를 급속 충전 속도보다 느린 속도인 완속으로 충전하기 위한 완속 충전부(500)를 포함할 수 있다.The charging unit may include a fast charging unit for rapidly charging the battery, and a
급속 충전부에는 급속 충전을 위한 케이블이 연결될 수 있고, 완속 충전부(500)에는 완속 충전을 위한 케이블이 연결될 수 있다.A cable for fast charging may be connected to the fast charging unit, and a cable for slow charging may be connected to the
아울러 급속 충전을 위한 급속 충전부와, 급속 충전보다 충전 속도가 느린 완속 충전을 위한 완속 충전부가 차량의 외장의 동일 위치에 마련되는 것도 가능하고 서로 다른 위치에 마련되는 것도 가능하다. In addition, the fast charging unit for fast charging and the slow charging unit for slow charging, which has a slower charging speed than the fast charging, may be provided at the same location on the exterior of the vehicle or may be provided at different locations.
완속 충전부(500)는 외부의 상용전원(AC)를 정류 및 직류로 변환하여 배터리에 전달한다. 예를 들어 완속 충전기(500)는 AC정류부, 역률보정부(PFC: Power Factor Correction), 컨버터 및 캐패시터를 포함할 수 있다. The
급속 충전부는 외부의 급속 충전기와 배터리를 직접 연결하기 위한 단자 및 케이블 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fast charging unit may include at least one of a terminal and a cable for directly connecting the external fast charger and the battery.
도 4a는 실시 예에 따른 배터리 관리 장치의 제어 구성도이고, 도 4b는 도 4a 도시된 배터리 관리 장치 내 모니터링부의 상세 구성도이다. 이 배터리 관리 장치는 에너지 저장 장치에 마련된 배터리 관리 장치일 수도 있고, 차량에 마련된 배터리 관리 장치일 수도 있다. 4A is a diagram illustrating a control configuration of a battery management apparatus according to an embodiment, and FIG. 4B is a detailed configuration diagram of a monitoring unit in the battery management apparatus shown in FIG. 4A . The battery management device may be a battery management device provided in an energy storage device or a battery management device provided in a vehicle.
도 4a에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 장치(110)는 전압 검출부(111), 전류 검출부(112), 온도 검출부(113), 모니터링부(114), 저장부(115) 및 통신부(116)를 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치는 제어부(120) 및 표시부(130)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4A , the
배터리 관리 장치(110)는 배터리의 상태를 모니터링한다. 이러한 배터리 관리 장치(110)는 배터리 셀을 하나의 단위로 하여 각 배터리 셀의 상태를 모니터링 할 수 있고, 배터리 모듈을 하나의 단위로 하여 각 배터리 모듈의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 배터리 랙을 하나의 단위로 하여 각 배터리 랙의 상태를 모니터링할 수 있다.The
배터리 관리 장치(110)는 모니터링 결과에 기초하여 복수 개의 배터리 셀들 중 고장 가능성이 존재하는 배터리 셀을 인식하고 인식된 배터리 셀에 대한 정보를 출력한다.The
배터리 관리 장치(110)는 모니터링 결과에 기초하여 복수 개의 배터리 모듈들 중 고장 가능성이 존재하는 배터리 모듈을 인식하고 인식된 배터리 모듈에 대한 정보를 출력하는 것도 가능하다.The
배터리 관리 장치(110)는 모니터링 결과에 기초하여 복수 개의 배터리 랙들 중 고장 가능성이 존재하는 배터리 랙을 인식하고 인식된 배터리 랙에 대한 정보를 출력하는 것도 가능하다. The
이러한 배터리 관리 장치(110)에 대한 구체적 구성을 추후 설명한다.A detailed configuration of the
배터리(100)와 배터리 관리 장치(110)를 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)이라 지칭할 수 있다.The
제어부(120)는 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 배터리의 상태 정보가 출력되도록 표시부(130)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(120)는 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 배터리의 상태 정보가 출력되도록 사운드 출력부(미도시)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.The
제어부(120)는 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 배터리의 상태 정보에 기초하여 각종 전자 장치의 동작을 제어할 수 있다.The
예를 들어, 제어부(120)는 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 배터리의 상태 정보가 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 정보라고 판단되면 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 정보의 출력을 제어하고, 각종 전자 장치에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.For example, when it is determined that the state information of the battery transmitted from the
제어부(120)는 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 배터리의 상태 정보가 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 정보라고 판단되면 각종 전자 장치에 공급되는 전력을 선택적으로 차단할 수 있다.When it is determined that the state information of the battery transmitted from the
복수 개의 배터리 관리 장치(110)가 마련된 경우, 제어부(120)는 복수 개의 배터리 관리 장치(110)로부터 전송된 정보들을 조합하여 배터리의 상태 정보를 획득하고 획득된 배터리의 상태 정보의 출력을 제어하는 것도 가능하다.When a plurality of
제어부(120)는 에너지 저장 장치(1) 또는 차량(2) 내 구성부들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.The
표시부(130)는 제어부(120)의 제어 명령에 대응하여 배터리의 이상 정보를 표시한다. 여기서 배터리의 이상 정보는, 고장 발생 가능성에 대한 정보를 포함할 수 있다.The display unit 130 displays abnormality information of the battery in response to a control command from the
표시부(130)는 배터리 관리 정보를 표시하는 것도 가능하고, 현재 배터리의 충전 상태 정보를 표시하는 것도 가능하다.The display unit 130 may display battery management information and may also display current battery charge state information.
표시부(130)는 이상이 발생한 배터리 셀의 식별 정보, 배터리 모듈의 식별 정보 또는 배터리 랙의 식별 정보를 표시하는 것도 가능하고, 또는 이상이 발생한 배터리 셀의 위치 정보, 배터리 모듈의 위치 정보 또는 배터리 랙의 위치 정보를 표시하는 것도 가능하다.The display unit 130 may also display the identification information of the battery cell where the abnormality occurs, the identification information of the battery module or the identification information of the battery rack, or the position information of the battery cell where the abnormality occurs, the position information of the battery module or the battery rack It is also possible to display the location information of
표시부(130)는 배터리의 열 폭주에 대한 안내 정보를 영상으로 표시할 수 있다.The display unit 130 may display guide information on thermal runaway of the battery as an image.
표시부(130)는 배터리의 온도 및 가스량을 표시하는 것도 가능하다.The display unit 130 may also display the temperature and gas amount of the battery.
에너지 저장 장치는 사운드 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The energy storage device may further include a sound output unit (not shown).
사운드 출력부(미도시)는 배터리의 열폭주에 대한 안내 정보를 경고음 등의 사운드로 출력한다. 여기서 사운드 출력부는 스피커를 포함할 수 있다.The sound output unit (not shown) outputs guide information on thermal runaway of the battery as a sound such as a warning sound. Here, the sound output unit may include a speaker.
이하에서 배터리 관리 장치(110)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the
배터리 관리 장치(110)는 배터리의 상태를 모니터링하기 위해 배터리의 충전 상태를 검출하는 검출부로, 전압 검출부와, 전류 검출부 및 온도 검출부를 포함한다.The
여기서 전압 검출부와 전류 검출부는, 배터리의 셀 각각에 대한 전기 신호를 검출하는 검출부일 수 있다.Here, the voltage detection unit and the current detection unit may be a detection unit that detects an electrical signal for each cell of the battery.
전압 검출부(111)는 배터리(100)의 전압을 검출하고 검출된 전압에 대한 전압 신호를 출력한다. The
전압 검출부(111)의 개수는 복수 개일 수 있다. The number of
복수 개의 전압 검출부는 복수 개의 배터리 셀들의 출력단에 연결되어 복수 개의 셀들의 전압을 각각 검출할 수 있다.The plurality of voltage detectors may be connected to output terminals of the plurality of battery cells to respectively detect voltages of the plurality of cells.
복수 개의 전압 검출부는 복수 개의 배터리 모듈들의 출력단에 연결되어 복수 개의 모듈들의 전압을 각각 검출할 수 있다.The plurality of voltage detectors may be connected to output terminals of the plurality of battery modules to respectively detect voltages of the plurality of modules.
복수 개의 전압 검출부는 복수 개의 배터리 랙들의 출력단에 연결되어 복수 개의 랙들의 전압을 각각 검출할 수 있다.The plurality of voltage detection units may be connected to the output terminals of the plurality of battery racks to respectively detect the voltages of the plurality of racks.
배터리 관리 장치(110)는 전압 검출부(111)에 연결된 스위치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 스위치는 복수 개의 셀들에 선택적으로 연결될 수 있다. 전압 검출부(111)는 스위치의 온 접점의 변경에 대응하여, 복수 개의 셀들의 전압을 각각 검출하고 각각 검출된 셀들의 전압에 대한 전압 신호를 출력하는 것도 가능하다.The
전류 검출부(112)는 배터리의 전류를 검출하고 검출된 전류에 대한 전류 신호를 출력한다.The
전류 검출부(112)는 복수 개일 수 있다. There may be a plurality of
복수 개의 전류 검출부(112)는 복수 개의 배터리 셀들에 흐르는 전류를 각각 검출할 수 있다.The plurality of
복수 개의 전류 검출부(112)는 복수 개의 배터리 모듈들에 흐르는 전류를 각각 검출할 수 있다.The plurality of
복수 개의 전류 검출부(112)는 복수 개의 배터리 랙들에 흐르는 전류를 각각 검출할 수 있다.A plurality of
온도 검출부(113)는 배터리(100)의 온도를 검출하고 검출된 온도에 대한 온도 신호를 출력한다. 온도 검출부(113)는 배터리 랙의 내부에 마련될 수 있다.The
온도 검출부(113)의 개수는 복수 개일 수 있다.The number of
복수 개의 온도 검출부(113)는 복수 개의 배터리 셀들에 각각 마련될 수 있고, 복수 개의 배터리 셀들의 온도를 각각 검출할 수 있다.The plurality of
복수 개의 온도 검출부(113)는 복수 개의 배터리 모듈들에 각각 마련될 수 있고, 복수 개의 배터리 모듈들의 온도를 각각 검출할 수 있다. The plurality of
복수 개의 온도 검출부(113)는 복수 개의 배터리 랙들에 각각 마련될 수 있고, 복수 개의 배터리 랙들의 온도를 각각 검출할 수 있다.A plurality of
모니터링부(114)는 검출된 배터리의 전류에 기초하여 배터리의 충전 상태를 모니터링한다.The
모니터링부(114)는 검출된 배터리의 전류와 전압에 기초하여 배터리의 충전 상태를 모니터링하는 것도 가능하다.The
모니터링부(114)는 배터리의 각 셀들의 전류, 전압, 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태(SOC: State of Charge)를 모니터링하는 것도 가능하다.The
여기서 배터리의 충전 상태는 배터리의 충전량을 포함할 수 있다.Here, the state of charge of the battery may include the amount of charge of the battery.
즉 모니터링부(114)는 미리 저장된 테이블로부터 배터리의 전류, 전압 및 온도에 대응하는 배터리의 충전 상태를 획득할 수 있다. 미리 저장된 테이블에는 배터리의 전류, 전압 및 온도의 상관 관계에 대응하는 배터리의 충전량이 매치되어 있을 수 있다.That is, the
모니터링부(114)는 수명 상태(SOH: State of Health), 내부 저항(R ) 및 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 획득하는 것도 가능하다.The
모니터링부(114)는 배터리의 전압과 전류에 기초하여 내부 저항(R )을 획득할 수 있다.The
모니터링부(114)는 제어부(120)로부터 부팅 온 명령이 수신되면 배터리의 충전 상태를 확인하고 확인된 배터리의 충전 상태에 대한 충전 상태 정보를 제어부(120)에 출력한다.When a boot-on command is received from the
모니터링부(114)는 획득된 수명 상태(SOH: State of Health), 내부 저항(R ) 및 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 제어부(120)에 출력하는 것도 가능하다.The
모니터링부(114)는 배터리의 전압, 전류, 온도, 배터리의 충전 상태(SOC), 수명 상태(SOH), 내부 저항(R ) 및 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV) 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 상태 여부를 판단한다.The
모니터링부(114)는 배터리 셀의 이상 상태 여부를 판단할 때, 수신된 검출 정보에 기초하여 배터리의 상태를 관리하는 식별 신호를 생성하고 생성된 식별 신호에 기초하여 배터리 셀의 이상 상태 여부를 판단할 수 있다. 여기서 식별 신호는 영(0) 또는 일(1)일수 있다.When determining whether the battery cell is in an abnormal state, the
모니터링부(114)는 적어도 하나의 배터리 모듈의 이상 상태 여부를 판단할 수 있고, 적어도 하나의 배터리 랙의 이상 상태 여부를 판단할 수 있다.The
적어도 하나의 배터리 셀의 이상 상태 여부를 판단하기 위한 모니터링부(114)는, 정보 획득부(114a), 신호 생성부(114b) 및 인식부(114c)를 포함할 수 있다.The
아울러 정보 획득부(114a), 신호 생성부(114b) 및 인식부(114c)는 모니터링부(114)와 별도로 마련되어 모니터링부(114)와 정보를 송수신하는 것도 가능하다. 이러한 정보 획득부(114a), 신호 생성부(114b) 및 인식부(114c)의 구성을 도 4b를 참조하여 추후 설명한다.In addition, the
모니터링부(114)는 배터리의 상태가 정상 상태일 때 스위치부(미도시)를 온 제어할 수 있다. 모니터링부(114)는 배터리의 상태가 열 폭주 상태라고 판단되면 스위치부를 오프 제어함으로써 배터리의 충방전을 정지시키는 것도 가능하다. The
여기서 스위치부는 배터리가 정상상태일 때 온 동작을 수행하고, 배터리가 열폭주 상태일 때 오프 동작을 수행할 수 있다. 스위치부는 배터리(100)에 충전된 전력을 모터로 공급 및 차단하는 릴레이를 포함할 수 있다. 이러한 스위치부는 배터리를 보호할 수 있고 전기적 안전성을 확보하도록 할 수 있다.Here, the switch unit may perform an on operation when the battery is in a normal state and may perform an off operation when the battery is in a thermal runaway state. The switch unit may include a relay for supplying and blocking power charged in the
모니터링부(114)는 온도 검출부(113)에 의해 검출된 온도 정보에 열폭주를 판단하는 것도 가능하다. The
모니터링부(114)는 배터리 셀의 셀 온도 정보에 기초하여 팬의 회전수를 제어함으로써 배터리(100)가 냉각되도록 한다.The
모니터링부(114)는 배터리의 상태가 열 폭주 상태라고 판단되면 팬이 최대 회전수로 회전하도록 팬의 구동을 제어한다. 이를 통해 배터리에서 발생된 가스가 외부로 배출되도록 할 수 있다.When it is determined that the battery state is a thermal runaway state, the
모니터링부(114)는 배터리의 상태가 열 폭주 상태라고 판단되면 열폭주에 대한 안내 정보를 표시부(130)에 직접 전송하는 것도 가능하고, 제어부(120)에 전송하는 것도 가능하다.When it is determined that the battery state is a thermal runaway state, the
모니터링부(114)는 배터리 관리 시스템(BMS) 내 구성부들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.The
저장부(115)는 배터리의 전류, 전압 및 온도의 상관 관계에 대응하는 배터리의 충전 상태가 매치된 테이블을 저장할 수 있다.The
저장부(115)는 배터리의 전류, 전압 및 온도의 상관 관계에 대응하는 배터리의 충전량이 매치된 테이블을 저장할 수 있다.The
저장부(115)는 사용 기간에 대응하는 열화율을 저장할 수 있다.The
저장부(115)는 모니터링부(114)와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다. The
저장부(115)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. The
통신부(116)는 제어부(120)와 통신을 수행하고, 제어부(120)에 배터리의 상태 정보를 전송한다.The
통신부(116)는 제어부(120)와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
근거리 통신 모듈은 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, NFC 통신 모듈, 직비(Zigbee) 통신 모듈 등 근거리에서 무선 통신망을 이용하여 신호를 송수신하는 다양한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.The short-distance communication module transmits signals using a wireless communication network in a short distance such as a Bluetooth module, an infrared communication module, an RFID (Radio Frequency Identification) communication module, a WLAN (Wireless Local Access Network) communication module, an NFC communication module, and a Zigbee communication module. It may include various short-distance communication modules for transmitting and receiving.
유선 통신 모듈은 캔(Controller Area Network; CAN) 통신 모듈, 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈 등 다양한 유선 통신 모듈뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다. The wired communication module includes various wired communication modules such as a Controller Area Network (CAN) communication module, a Local Area Network (LAN) module, a Wide Area Network (WAN) module, or a Value Added Network (VAN) module. Various cable communication such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High Definition Multimedia Interface), DVI (Digital Visual Interface), RS-232 (recommended standard232), power line communication, or POTS (plain old telephone service) as well as communication module It can contain modules.
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도, GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.In addition to the Wi-Fi module and the wireless broadband module, the wireless communication module includes global system for mobile communication (GSM), code division multiple access (CDMA), wideband code division multiple access (WCDMA), and universal mobile telecommunications system (UMTS). ), Time Division Multiple Access (TDMA), Long Term Evolution (LTE), etc. may include a wireless communication module supporting various wireless communication methods.
도 4a에 도시된 배터리 관리 장치의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.At least one component may be added or deleted according to the performance of the components of the battery management apparatus illustrated in FIG. 4A . In addition, it will be readily understood by those of ordinary skill in the art that the mutual positions of the components may be changed corresponding to the performance or structure of the system.
한편, 도 4a에 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. Meanwhile, each component illustrated in FIG. 4A refers to a hardware component such as software and/or a Field Programmable Gate Array (FPGA) and an Application Specific Integrated Circuit (ASIC).
도 4b에 도시된 바와 같이, 모니터링부(114)는 정보 획득부(114a), 신호 생성부(114b) 및 인식부(114c)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4B , the
정보 획득부(114a)는 전압 검출부(111), 전류 검출부(112) 및 온도 검출부(113)에서 검출된 검출 신호를 수신하고, 일정 시간을 주기로 수신된 검출 신호로부터 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보를 획득한다. 여기서 검출 신호는 전압 신호, 전류 신호 및 온도 신호를 포함할 수 있다.The
정보 획득부(114a)는 일정 시간을 주기로 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보를 획득할 때, 각 배터리 셀의 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보를 획득할 수 있고, 각 배터리 모듈의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보를 획득할 수 있으며, 각 배터리 랙의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보를 획득할 수 있다.The
정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 셀에 대한 총 전압 정보, 총 전류 정보를 획득할 수 있다.The
정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 모듈 각각에 대한 총 전압 정보, 총 전류 정보를 획득할 수 있고, 복수 개의 배터리 랙 각각에 대한 총 전압 정보, 총 전류 정보를 획득할 수 있다.The
복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 총 전압 정보를 획득하는 정보 획득부(114a)의 예를 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.An example of the
도 5a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들은 병렬로 연결될 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들은 직렬로 연결될 수 있다.As shown in FIG. 5A , a plurality of battery cells may be connected in parallel, and as shown in FIG. 5B , a plurality of battery cells may be connected in series.
도 5a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들이 병렬로 연결되었을 때, 정보 획득부(114a)는 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 전압에 대해 각각의 전압 정보(V1, V2, V3)를 획득할 수 있고, 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 전압에 대한 전압 정보(Vtotal)를 획득할 수 있다. As shown in FIG. 5A , when a plurality of battery cells are connected in parallel, the
이 경우, 정보 획득부(114a)는 각각의 배터리 셀의 전압에 대한 전압 정보로 4.2V를 획득할 수 있고, 서로 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 전압에 대한 전압 정보로 4.2V를 획득할 수 있다. 즉 전압이 동일한 복수 개의 배터리 셀들이 병렬 연결된 경우, 개별 배터리 셀들의 전압은 총 전압과 동일할 수 있다.In this case, the
서로 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 용량(Ah)은 배터리 셀의 개수만큼 증가한다. 즉 정보 획득부(114a)는 병렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 개수에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 총 용량(Ah)을 획득할 수 있다.The total capacity Ah of the plurality of battery cells connected in parallel to each other increases by the number of battery cells. That is, the
도 5b에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들이 직렬로 연결되었을 때, 정보 획득부(114a)는 직렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 전압에 대해 각각의 전압 정보(V1, V2, V3)를 획득할 수 있고, 직렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 전압에 대한 전압 정보(Vtotal)를 획득할 수 있다. As shown in FIG. 5B, when a plurality of battery cells are connected in series, the
이 경우, 정보 획득부(114a)는 각각의 배터리 셀의 전압에 대한 전압 정보로 4.2V를 획득할 수 있고, 서로 직렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 전압에 대한 전압 정보로 12.6V를 획득할 수 있다. 즉 전압이 동일한 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 연결된 경우, 복수 개의 배터리 셀들의 전압의 합은 직렬 연결된 복수 개의 배터리 셀의 총 전압이 될 수 있다.In this case, the
전압이 동일한 복수 개의 배터리 셀이 직렬 연결되었을 때, 총 용량(Ah)은 배터리 셀의 하나의 용량과 동일할 수 있다. 즉 정보 획득부(114a)는 직렬 연결된 복수 개의 배터리 셀 중 하나의 용량에 대응하는 복수 개의 배터리 셀의 총 용량(Ah)을 획득할 수 있다.When a plurality of battery cells having the same voltage are connected in series, the total capacity Ah may be equal to the capacity of one battery cell. That is, the
복수 개의 배터리 모듈 각각에 대한 총 전압 정보를 획득하는 정보 획득부(114a)의 예를 도 6a를 참조하여 설명한다.An example of the
배터리 모듈은 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 세트를 포함할 수 있다. 여기서 각각의 배터리 세트는 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.The battery module may include a plurality of battery sets connected in series. Here, each battery set may include a plurality of battery cells connected in parallel.
정보 획득부(114a)는 각각의 배터리 세트의 전압에 대한 전압 정보를 획득할 수 있다.The
각 배터리 세트는 복수 개의 배터리 셀들이 병렬로 연결되어 있기 때문에, 각 배터리 세트에서의 총 전압은 하나의 배터리의 셀의 전압과 동일할 수 있다.Since a plurality of battery cells are connected in parallel in each battery set, the total voltage in each battery set may be equal to the voltage of the cells of one battery.
정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 세트의 전압 정보(V1, V2, .., Vn)에 기초하여 배터리 모듈의 총 전압에 대한 전압 정보를 획득할 수 있다. The
즉 복수 개의 배터리 세트들이 직렬로 연결되어 있기 때문에, 정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 세트의 전압을 모두 합산하여 배터리 모듈의 전압에 대한 전압 정보(Vm-total)를 획득할 수 있다.That is, since the plurality of battery sets are connected in series, the
복수 개의 배터리 랙 각각에 대한 총 전압 정보를 획득하는 정보 획득부(114a)의 예를 도 6b를 참조하여 설명한다.An example of the
배터리 랙은 도 6a에 도시된 배터리 모듈을 복수 개(k) 포함할 수 있다.The battery rack may include a plurality of (k) battery modules shown in FIG. 6a.
복수 개의 배터리 모듈은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.A plurality of battery modules may be connected in series or in parallel.
복수 개의 배터리 모듈들이 병렬로 연결된 경우, 정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 모듈들의 총 전압에 대한 전압 정보로 하나의 배터리 모듈의 전압을 획득할 수 있다.When a plurality of battery modules are connected in parallel, the
복수 개의 배터리 모듈들이 직렬로 연결된 경우, 정보 획득부(114a)는 복수 개의 배터리 모듈의 전압을 모두 합산하고 합산된 총 전압을 복수 개의 배터리 모듈들의 총 전압에 대한 전압 정보(Vr-total)로 획득할 수 있다.When a plurality of battery modules are connected in series, the
정보 획득부(114a)는 개별 배터리 셀의 전압 정보와 배터리의 총 전압 정보를 상관성이 높은 정보로 획득할 수 있다.The
정보 획득부(114a)는 개별 배터리 셀의 전류 정보와 배터리의 총 전류 정보를 상관성이 높은 정보로 획득할 수 있다.The
정보 획득부(114a)는 검출된 배터리의 전류에 기초하여 배터리의 충전 상태를 획득한다.The
정보 획득부(114a)는 검출된 배터리의 전류와 전압에 기초하여 배터리의 충전 상태를 획득하는 것도 가능하다.The
정보 획득부(114a)는 배터리의 각 셀들의 전류, 전압, 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태(SOC: State of Charge)를 획득하는 것도 가능하다. The
여기서 배터리의 충전 상태는 배터리의 충전량을 포함할 수 있다.Here, the state of charge of the battery may include the amount of charge of the battery.
즉 정보 획득부(114a)는 미리 저장된 테이블로부터 배터리의 전류, 전압 및 온도에 대응하는 배터리의 충전 상태를 획득할 수 있다. 미리 저장된 테이블에는 배터리의 전류, 전압 및 온도의 상관 관계에 대응하는 배터리의 충전량이 매치되어 있을 수 있다.That is, the
정보 획득부(114a)는 수명 상태(SOH: State of Health), 내부 저항(R ) 및 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 획득하는 것도 가능하다.The
정보 획득부(114a)는 배터리의 온도와 배터리의 충전율에 기초하여 배터리의 열화율을 획득하고 획득된 배터리의 열화율에 기초하여 배터리의 수명 상태를 획득할 수 있다.The
배터리의 충전율은 배터리에 총 충전량 중 충전 가능한 충전량의 비율일 수 있다.The charge rate of the battery may be a ratio of a chargeable amount of a total amount of charge in the battery.
정보 획득부(114a)는 저장부(115)에 저장된 정보로부터 배터리의 사용 기간에 대응하는 배터리 열화율을 획득하는 것도 가능하다.The
정보 획득부(114a)는 배터리의 정격 용량 대비 감소된 용량에 기초하여 배터리의 열화율을 획득하는 것도 가능하다.The
신호 생성부(114b)는 배터리의 전압, 전류, 온도, 배터리의 충전 상태(SOC), 수명 상태(SOH), 내부 저항(R ) 및 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV) 중 적어도 하나를 분석하고 분석 결과에 기초하여 배터리의 이상 상태에 대응하는 식별 신호를 생성하고 생성된 식별 신호를 출력한다.The
여기서 배터리의 이상 상태는, 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 상태일 수 있고, 적어도 하나의 배터리 모듈의 이상 상태일 수 있으며, 적어도 하나의 배터리 랙의 이상 상태일 수 있다.Here, the abnormal state of the battery may be an abnormal state of at least one battery cell, may be an abnormal state of at least one battery module, and may be an abnormal state of at least one battery rack.
신호 생성부(114b)는 정보 획득부(114a)에서 획득된 정보의 상관 관계를 분석하고, 분석된 상관관계에 기초하여 상관성을 제1값(1)에서 제2값(-1)까지의 연속 신호로 획득하며 연속 신호의 유사 여부를 판단하고, 연속 신호가 유사하면 제1식별 신호를 생성하고, 유사하지 않으면 제2식별신호를 생성한다.The
제1식별 신호는 영(0) 또는 일(1)일 수 있고, 제2식별 신호는 제1식별 신호와 다른 신호일 수 있다.The first identification signal may be zero (0) or one (1), and the second identification signal may be a signal different from the first identification signal.
배터리 셀의 이상 상태에 대응하는 식별 신호의 생성 예를 도 7 및 도 8a, 도 8b를 참조하여 설명한다.An example of generating an identification signal corresponding to an abnormal state of a battery cell will be described with reference to FIGS. 7 and 8A and 8B .
신호 생성부(114b)는 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호의 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상관 계수의 값들과 기준값에 기초하여 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 대응하는 식별 신호를 생성한다.The
좀 더 구체적으로, 신호 생성부(114b)는 배터리의 총 전압 및 개별 배터리 셀 전압이 수신되면, 수신된 시간에 기초하여 수신된 정보들을 누적 저장하고, 일정 시간 동안 누적 저장된 총 전압의 평균값과 각 배터리 셀 전압의 평균값을 산출하며, 산출된 총 전압의 평균과 각 배터리 셀 전압의 평균값을 이용하여 공분산(covariance)을 획득하고, 표준 편차(standard deviation)의 곱을 획득한다. More specifically, when the total voltage of the battery and the individual battery cell voltage are received, the
여기서 공분산은 식(1)에서의 분자일 수 있다. 그리고 표준 편차는 식 (1)에서의 분모일 수 있다.Here, the covariance may be a numerator in Equation (1). And the standard deviation may be the denominator in Equation (1).
rx,y : x와 y의 상관 계수rx,y : correlation coefficient of x and y
총 전압 정보, total voltage information,
i번째 배터리 셀의 전압 정보, voltage information of the i-th battery cell,
일정 시간(n) 동안 수신된 전압 정보, Voltage information received for a period of time (n),
σ : 일정 시간(n) 동안의 표준 편차, μ : 일정 시간(n) 동안의 평균 σ: standard deviation over a period of time (n), μ: average over a period of time (n)
식(1)은 두 변수의 상관의 정도를 지수로 표시해주는 상관 계수의 값을 산출하는 식이다. 즉 식 (1)은 총 전압에 대한 배터리 셀 전압의 상관 계수의 값을 산출하는 식일 수 있다.Equation (1) is an expression for calculating the value of the correlation coefficient, which indicates the degree of correlation between two variables as an exponent. That is, Equation (1) may be an expression for calculating the value of the correlation coefficient of the battery cell voltage with respect to the total voltage.
공분산과 두 변수 X, Y의 관계에서, 공분산이 0보다 크면 X가 증가할 때 Y도 증가하고, 공분산이 0보다 작으면 X가 증가할 때, Y는 감소하며, 공분산이 0이면 두 변수 간에 아무 상관 관계가 없음을 의미한다. In the relationship between covariance and two variables X and Y, if covariance is greater than 0, Y also increases when X increases, and when covariance is less than 0, when X increases, Y decreases, and when covariance is 0, there is a difference between the two variables. It means there is no correlation.
이러한 공분산을 X, Y의 각 분산으로 나눠주면 상관 계수가 산출되고, 이로써, 양과 음의 상관 관계와 그 상관성의 크기가 출력된다. 상관성의 크기는 0을 포함하여 1 ~ -1의 값을 가진다.When this covariance is divided by the variances of X and Y, a correlation coefficient is calculated, thereby outputting a positive and negative correlation and the magnitude of the correlation. The magnitude of the correlation has a value of 1 to -1
즉 신호 생성부(114b)는 식(1)에 기초하여 상관 계수의 값을 연속 신호로 산출하되, 제1값(1)에서 제2값(-1)까지의 연속 신호로 산출할 수 있다.That is, the
도 7에 도시된 바와 같이, 상관계수의 값이 양의 값을 가지는 경우는 하나의 변수가 증가하면 다른 변수도 증가하는 관계를 나타내고 하나의 변수가 감소하면 다른 변수도 감소하는 관계를 나타낸다. As shown in FIG. 7 , when the value of the correlation coefficient has a positive value, when one variable increases, the other variable also increases, and when one variable decreases, the other variable also decreases.
상관계수의 값이 음의 값을 가지는 경우는 하나의 변수가 증가하면 다른 변수는 반대로 감소하는 관계를 나타내고, 하나의 변수가 감소하면 다른 변수는 반대로 증가하는 관계를 나타낸다.When the value of the correlation coefficient has a negative value, when one variable increases, the other variable decreases, and when one variable decreases, the other variable increases.
상관계수의 값이 0인 경우는 두 변수가 완전 독립된 상태를 나타낸다.When the value of the correlation coefficient is 0, it indicates that the two variables are completely independent.
신호 생성부(114b)는 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 전압의 상관 계수의 값을 산출함으로써 하나의 배터리 셀과 나머지 배터리 셀과의 전압 변화의 경향이 유사한지, 상이한지를 판단할 수 있다.The
즉 신호 생성부(114b)는 각 배터리 셀의 전압 신호가 입력되었을 때 서로 인접하게 배치된 배터리 셀 간의 전압 신호가 서로 유사한 경향을 가지는지를 판단하고 서로 유사한 경향을 가진다고 판단되었을 때 1에 가까운 값을 출력하고, 서로 상이한 경향을 가진다고 판단되었을 때 배터리 셀의 식별 번호를 출력한다.That is, when the voltage signal of each battery cell is input, the
신호 생성부(114b)는 상호 상관성이 동일한 관계를 가지는 신호들을 이용하여 배터리의 상태에 대응하는 식별 신호를 생성할 수 있다. 여기서 동일 상관성은 상관 계수가 기준 값(예 0.5)인 관계일 수 있다.The
예를 들어, 상호 상관성이 동일한 관계를 가지는 신호들은, 총 전압에 대한 신호와, 각 배터리 셀의 전압에 대한 신호일 수 있다.For example, signals having the same cross-correlation relationship may be a signal for a total voltage and a signal for a voltage of each battery cell.
도 8a은 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8b는 복수 개의 배터리 셀의 상관 계수를 보여주는 그래프이다.8A is a graph showing voltage changes of a plurality of battery cells, and FIG. 8B is a graph showing correlation coefficients of a plurality of battery cells.
신호 생성부(114b)는 산출된 복수 개의 배터리 셀의 상관 계수의 값을 각각 확인하고, 확인된 상관 계수의 값들 중 기준 값 이상의 상관 계수에 대해 제1식별 신호를 생성하여 출력하고, 기준 값 미만의 상관 계수에 대해 제2식별 신호를 생성하여 출력한다.The
도 8b에 도시된 바와 같이, 하나의 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀의 전압과 상이한 경향을 보일 때, 기준값(대략 0.5) 미만의 상관 계수의 값이 산출될 수 있다. 이때 배터리 셀의 식별 번호를 출력할 수 있다.As shown in FIG. 8B , when the voltage of one battery cell exhibits a different tendency from the voltage of another battery cell, a value of the correlation coefficient less than a reference value (approximately 0.5) may be calculated. In this case, the identification number of the battery cell may be output.
신호 생성부(114b)는 분류 알고리즘, 군집화 알고리즘 등의 다양한 이상 탐지 알고리즘을 이용하여 적어도 하나의 배터리 셀에 대한 이상 상태를 인식하는 것도 가능하다.The
도 8c는 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8d는 복수 개의 배터리 셀의 상관 계수를 보여주는 그래프로, 도 8a 및 도 8b와 다른 실험의 예에 따른 그래프이다.8C is a graph of voltage changes of a plurality of battery cells, and FIG. 8D is a graph showing correlation coefficients of a plurality of battery cells, according to an example of an experiment different from those of FIGS. 8A and 8B .
이 경우에도, 신호 생성부(114b)는 복수 개의 배터리 셀들의 전압값이 서로 동일 또는 유사한 경향성을 가진다고 판단되면 상관 계수가 1에 가까운 값으로 산출되고, 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 전압값이 나머지 전압값들과 상이한 경향성을 가진다고 판단되면 상관 계수가 0에 가까운 값으로 산출되며, 산출된 상관 계수의 값을 각각 확인하고, 확인된 상관 계수의 값들 중 기준 값(대략 0.5) 이상의 상관 계수에 대해 제1식별 신호(예, 1)를 생성하여 출력하고, 기준 값 미만의 상관 계수에 대해 제2식별 신호(예, 0)를 생성하여 출력한다.Even in this case, when the
도 8d에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들의 전압 값들 중 상이한 경향성을 가진 배터리 셀의 경우, 기준값(대략 0.5) 미만의 상관 계수의 값이 산출될 수 있다. 이때 신호 생성부(114b)는 전압에 대한 경향성이 상이한 배터리 셀에 대해 제2식별 신호를 출력하되, 배터리 셀의 식별 번호를 함께 출력할 수 있다.As shown in FIG. 8D , in the case of battery cells having different tendencies among voltage values of a plurality of battery cells, a value of a correlation coefficient less than a reference value (approximately 0.5) may be calculated. At this time, the
신호 생성부(114b)는 정보 획득부(114a)에서 획득된 정보에 기초하여 표준화 점수(Z-scores)를 획득하고 획득한 표준화 점수에 기초하여 제1식별 신호 또는 제2식별신호를 생성한다. 제1식별 신호는 영(0) 또는 일(1)일 수 있고, 제2식별 신호는 제1식별 신호와 다른 신호일 수 있다.The
표준화 점수는, 제1점수에서 제2점수 사이의 값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1점수는 -3점일 수 있고, 제2점수는 3점일 수 있다.The standardized score may include a value between the first score and the second score. For example, the first score may be -3 points, and the second score may be 3 points.
좀 더 구체적으로, 신호 생성부(114b)는 개별 배터리 셀 전압 정보(V1, V2, V3)가 수신되면, 배터리 셀별로 수신된 전압 정보에 기초하여 각 배터리 셀 전압의 평균값(μ=Vaverage)을 산출하며, 각 배터리 셀 전압의 평균값을 이용하여 표준 편차(σ, standard deviation)를 획득한다. More specifically, when the individual battery cell voltage information V1, V2, and V3 is received, the
신호 생성부(114b)는 각 배터리 셀에 대한 표준편차와 전압 및 평균값에 기초하여 표준화 점수(Z-score)를 획득한다.The
Vn 은 n 개의 배터리 셀의 전압 정보이고, xi는 n 개의 배터리 셀들 중 i번째 배터리 셀의 전압이며, μ 는 n 개의 배터리 셀에 대한 평균 전압이고, σ 는 n개의 배터리 셀에 대한 전압의 표준 편차이며, Z-score는 n개의 배터리 셀에 대한 표준화 점수이다.Vn is the voltage information of the n battery cells, xi is the voltage of the i-th battery cell among the n battery cells, μ is the average voltage for the n battery cells, and σ is the standard deviation of the voltage for the n battery cells , and Z-score is a standardized score for n battery cells.
표준화 점수는 배터리셀들의 전압의 평균값을 기준으로 배터리 셀들의 전압값의 분산 정도를 나타내는 값으로, 전압의 평균값과의 편차를 점수화하여 0과 이상의 값들로 획득될 수 있다.The standardized score is a value indicating the degree of dispersion of the voltage values of the battery cells based on the average value of the voltages of the battery cells, and may be obtained as
다른 말로 표현하면, 표준화 점수는 각 배터리 셀의 전압값과 전압의 평균값 사이의 차이인 편차 값과 표준 편차의 비율을 산출하여 배터리 셀들의 전압 데이터의 분포를 나타내는 값이다.In other words, the standardization score is a value representing the distribution of voltage data of battery cells by calculating the ratio of the deviation value and the standard deviation, which is the difference between the voltage value of each battery cell and the average value of the voltages.
표준화 점수가 0에 가까울수록 배터리 셀의 전압 값이 평균값과 가까움을 의미하며, 표준화 점수가 0과 멀수록 배터리 셀의 전압 값이 평균값과 멀어짐을 의미한다.As the standardization score is closer to 0, it means that the voltage value of the battery cell is closer to the average value, and as the standardization score is farther from 0, it means that the voltage value of the battery cell is farther from the average value.
표준화 점수는 상대적인 정보로 배터리 셀의 전압값이 크고 작음과 무관하게 전압의 평균값과의 차이에 대한 확률 변수 값으로 나타낼 수 있다.The standardized score is relative information and can be expressed as a value of a random variable for the difference from the average value of the voltage regardless of whether the voltage value of the battery cell is large or small.
도 8e에 도시된 바와 같이, 통계적으로 배터리 셀들의 전압 값이 정규 분포 하는 경우, 전체 전압 데이터의 99.7%는 표준화 점수가 3이하임을 나타내며, 이는 확률적으로 표준 편차의 3배 이내에 대부분 배터리 셀들의 전압값(즉 전압 데이터)이 존재함을 의미한다. As shown in FIG. 8E , when the voltage values of the battery cells are statistically normally distributed, 99.7% of the total voltage data indicates that the standardization score is 3 or less, which is probabilistic for most of the battery cells within 3 times the standard deviation. It means that a voltage value (ie, voltage data) exists.
도 8f는 복수 개의 배터리 셀의 전압 변화에 대한 그래프이고, 도 8g는 복수 개의 배터리 셀의 표준화 점수를 보여주는 그래프이다.8F is a graph of voltage changes of a plurality of battery cells, and FIG. 8G is a graph showing normalized scores of the plurality of battery cells.
도 8g에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 셀들 간 전압 값이 동일한 경향성을 가지고, 다른 배터리 셀들과의 전압 값의 편차가 대략 0.1V이하로 낮으면 표준화 점수가 3미만으로 산출되지만, 다른 배터리 셀들과의 전압 값의 편차가 커지면 표준화 점수가 3 이상으로 산출될 수 있다. 여기서 표준화 점수 3은 기준 표준화 점수 일 수 있다.As shown in FIG. 8G , if the voltage values between the plurality of battery cells have the same tendency and the deviation of the voltage values from other battery cells is as low as about 0.1 V or less, the standardized score is calculated as less than 3, but other battery cells If the deviation of the voltage value from the voltage value increases, the standardized score may be calculated as 3 or more. Here, the
신호 생성부(114b)는 표준화 점수가 3이하인 배터리 셀에 대해 제1식별 신호(예, 1)를 생성하여 출력하고, 표준화 점수가 3을 초과하는 배터리 셀에 대해 제2식별 신호(예, 0)를 생성하여 출력한다.The
신호 생성부(114b)는 상관 계수에 기초하여 배터리 셀들에 대한 제1, 2 식별 신호를 생성 및 출력할 수 있고, 표준화점수에 기초하여 배터리 셀들에 대한 제1, 2 식별 신호를 생성 및 출력할 수 있으며, 상관계수 및 표준화 점수에 기초하여 배터리 셀들에 대한 제1, 2 식별 신호를 생성 및 출력할 수 있다.The
이와 같이, 신호 생성부(114b)는 상관 계수와 표준화 점수 중 적어도 하나에 기초하여 인접한 배터리 셀들 간, 인접한 배터리 모듈 간 또는 인접한 배터리 랙들 간의 고장을 진단할 수 있고, 이에 대응하여 화재 예방을 위한 배터리 셀, 배터리 모듈 또는 배터리 랙의 식별 변호를 모니터링할 수 있다.As such, the
인식부(114c)는 신호 생성부(114b)로부터 출력된 제1, 2 식별 신호를 수신한다. The
인식부(114c)는 제2식별 신호를 수신할 때, 제2식별 신호에 대응하는 배터리 셀의 식별 정보(예, 식별 번호일 수 있음)를 함께 수신할 수 있고, 제2식별 신호의 생성 시간 또는 제2식별 신호에 대응하는 전압 신호의 수신 시간에 대한 시간 정보를 함께 수신할 수 있다.When receiving the second identification signal, the
인식부(114c)는 신호 생성부(114b)로부터 수신되는 제2식별 신호를 누적 저장할 수 있다. 인식부(114c)는 제2식별 신호를 누적 저장할 때, 배터리 셀의 식별 정보 및 시간 정보를 저장부(115)에 저장할 수 있다. The
인식부(114c)는 누적 저장된 제2식별 신호에 기초하여 배터리 셀의 이상 상태를 인식하고, 인식 결과에 기초하여 고장 위험도를 인식한다.The
인식부(114c)는 누적 저장된 제2식별 신호에 기초하여 배터리 셀 별 제2식별 신호의 생성 횟수를 카운트하고 카운트된 제2식별 신호의 생성횟수에 기초하여 고장 위험도를 인식할 수 있다.The
인식부(114c)는 배터리 셀의 이상 상태 인식에 대응하여 제어부(120)에 경보 및 차단 명령 신호를 전송할 수 있다.The
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 인식부(114c)는 배터리 셀별 제2식별 신호의 생성 횟수를 배터리 셀의 식별 정보(랙 번호/모듈 번호/셀 번호)가 포함하는 행렬의 형태의 위치 정보로 누적 관리할 수 있다.As shown in FIGS. 9A and 9B , the
아울러 제2 식별 신호의 누적 정보는 시간에 따른 누적 빈도와 발생 누적 횟수에 따른 빈도 등의 확률적 방법에 기반하여 정규화 된 정보일 수 있다.In addition, the accumulated information of the second identification signal may be information normalized based on a probabilistic method, such as a frequency according to an accumulation frequency according to time and a frequency according to the number of occurrences.
인식부(114c)는 제2식별 신호의 1회 인식으로 배터리 셀의 이상 상태를 인식하는 것이 아닌, 이상 신호의 출현 반복성과 빈도를 바탕으로 고장 발생 위험도를 인식함으로서 배터리 셀의 고장을 진단 및 예방을 수행할 수 있다.The
도 4b에 도시된 모니터링부의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.At least one component may be added or deleted according to the performance of the components of the monitoring unit illustrated in FIG. 4B . In addition, it will be readily understood by those of ordinary skill in the art that the mutual positions of the components may be changed corresponding to the performance or structure of the system.
한편, 도 4b에 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.Meanwhile, each component illustrated in FIG. 4B means a hardware component such as software and/or a Field Programmable Gate Array (FPGA) and an Application Specific Integrated Circuit (ASIC).
도 10은 실시 예에 따른 에너지 저장 장치의 제어 순서도이다.10 is a control flowchart of an energy storage device according to an embodiment.
에너지 저장 장치는 전압 검출부에 의해 검출된 배터리의 셀들의 전압에 대응하는 전압 정보를 획득하고, 복수 개의 배터리 셀의 전압과 복수 개의 배터리 셀들의 연결관계, 즉 병렬 연결 및 직렬 연결에 기초하여 모든 배터리 셀에 의한 총 전압에 대응하는 전압 정보를 획득(141)한다.The energy storage device obtains voltage information corresponding to the voltages of the cells of the battery detected by the voltage detector, and based on the voltages of the plurality of battery cells and the connection relationship between the plurality of battery cells, that is, all batteries based on the parallel connection and the series connection. Voltage information corresponding to the total voltage by the cell is acquired (141).
에너지 저장 장치는 배터리 셀들의 전압과, 총 전압에 기초하여 배터리 셀의 상관 관계를 분석하고, 분석된 상관관계에 기초하여 상관 계수를 제1값(1)에서 제2값(-1)까지의 연속 신호로 획득하며, 각 배터리 셀들의 전압값, 평균값 및 표준 편차에 기초하여 배터리 셀들의 표준화 점수를 분석(142)한다.The energy storage device analyzes the correlation of the battery cells based on the voltage of the battery cells and the total voltage, and calculates a correlation coefficient from a first value (1) to a second value (-1) based on the analyzed correlation. It is obtained as a continuous signal, and the standardized score of the battery cells is analyzed ( 142 ) based on the voltage value, the average value, and the standard deviation of each battery cell.
여기서 상관 계수의 값을 획득하는 것은, 일정 시간 동안 획득된 총 전압, 배터리 셀들의 전압에 대한 정보를 이용하여 상관 계수의 값을 산출하는 것을 포함한다.Here, obtaining the value of the correlation coefficient includes calculating the value of the correlation coefficient using information about the total voltage and voltages of battery cells acquired for a predetermined time.
좀 더 구체적으로, 에너지 저장 장치는 배터리의 총 전압 및 개별 배터리 셀 전압이 수신되면, 수신된 시간에 기초하여 수신된 정보들을 누적 저장하고, 일정 시간 동안 누적 저장된 총 전압의 평균값과 각 배터리 셀 전압의 평균값을 산출하며, 산출된 총 전압의 평균과 각 배터리 셀 전압의 평균값을 이용하여 공분산(covariance)을 획득하고, 표준 편차(standard deviation)의 곱을 획득한다. More specifically, when the total voltage of the battery and the individual battery cell voltage are received, the energy storage device accumulates and stores the received information based on the received time, and the average value of the total voltage accumulated and stored for a predetermined time and the voltage of each battery cell calculates an average value of , obtains covariance using the average of the calculated total voltages and the average value of each battery cell voltage, and obtains a product of standard deviation.
여기서 공분산은 식(1)에서의 분자일 수 있다. 그리고 표준 편차는 식 (1)에서의 분모일 수 있다.Here, the covariance may be a numerator in Equation (1). And the standard deviation may be the denominator in Equation (1).
식(1) Formula (1)
rx,y : x와 y의 상관 계수rx,y : correlation coefficient of x and y
총 전압 정보, total voltage information,
i번째 배터리 셀의 전압 정보, voltage information of the i-th battery cell,
일정 시간(n) 동안 수신된 전압 정보, Voltage information received for a period of time (n),
σ : 일정 시간(n) 동안의 표준 편차, μ : 일정 시간(n) 동안의 평균 σ: standard deviation over a period of time (n), μ: average over a period of time (n)
식(1)은 두 변수의 상관의 정도를 지수로 표시해주는 상관 계수의 값을 산출하는 식이다. Equation (1) is an expression for calculating the value of the correlation coefficient, which indicates the degree of correlation between two variables as an exponent.
에너지 저장 장치는 개별 배터리 셀 전압 정보(V1, V2, V3)가 수신되면, 배터리 셀별로 수신된 전압 정보에 기초하여 각 배터리 셀 전압의 평균값(μ=Vaverage)을 산출하며, 각 배터리 셀 전압의 평균값을 이용하여 표준 편차(σ, standard deviation)를 획득한다. 여기서 수신된 전압 정보는, 전압값일 수 있다.When the individual battery cell voltage information (V1, V2, V3) is received, the energy storage device calculates an average value (μ=Vaverage) of each battery cell voltage based on the received voltage information for each battery cell, and A standard deviation (σ, standard deviation) is obtained using the average value. Here, the received voltage information may be a voltage value.
에너지 저장 장치는 각 배터리 셀에 대한 표준편차와 전압 및 평균값에 기초하여 표준화 점수(Z-score)를 획득한다.The energy storage device acquires a standardized score (Z-score) based on the standard deviation, voltage, and average value for each battery cell.
에너지 저장 장치는 복수 개의 배터리 셀들 간 전압 값이 동일한 경향성을 가지고, 다른 배터리 셀들과의 전압 값의 편차가 대략 0.1V이하로 낮으면 표준화 점수를 3이하로 산출할 수 있고, 다른 배터리 셀들과의 전압 값의 편차가 커지면 표준화 점수를 3 초과로 산출할 수 있다.In the energy storage device, if the voltage values between the plurality of battery cells have the same tendency and the deviation of the voltage values from other battery cells is as low as about 0.1 V or less, the standardization score can be calculated as 3 or less, and If the deviation of the voltage value becomes large, the standardized score can be calculated as more than 3.
에너지 저장 장치는 표준화 점수가 3이하인 배터리 셀에 대해 제1식별 신호(예, 1)를 생성하여 출력하고, 표준화 점수가 3을 초과하는 배터리 셀에 대해 제2식별 신호(예, 0)를 생성하여 출력한다.The energy storage device generates and outputs a first identification signal (eg, 1) for a battery cell with a standardized score of 3 or less, and generates a second identification signal (eg, 0) for a battery cell with a standardized score of 3 or less to output
에너지 저장 장치는 복수 개의 배터리 셀들 각각에 대한 상관 계수의 값을 획득하고, 획득된 상관 계수의 값들과 기준 값에 기초하여 식별 신호를 생성(143)하고 생성된 식별 신호를 누적 저장한다. 에너지 저장 장치는 식별 신호를 저장할 때 배터리 셀의 식별 정보와 함께 저장할 수 있다.The energy storage device obtains a value of a correlation coefficient for each of the plurality of battery cells, generates an
에너지 저장 장치는 복수 개의 배터리 셀들 각각에 대한 표준화 점수를 획득하고, 획득된 표준화점수와 기준 표준화점수에 기초하여 식별 신호를 생성(143)하고 생성된 식별 신호를 누적 저장한다. 에너지 저장 장치는 식별 신호를 저장할 때 배터리 셀의 식별 정보와 함께 저장할 수 있다. 여기서 기준 표준화 점수는 3일 수 있다.The energy storage device obtains a standardized score for each of the plurality of battery cells, generates an identification signal based on the obtained standardized score and the reference standardized score (143), and accumulates and stores the generated identification signal. The energy storage device may store the identification signal together with identification information of the battery cell. Here, the reference standardized score may be three.
좀 더 구체적으로, 에너지 저장 장치는 배터리 셀별로 획득된 상관 계수의 값들과 기준 값을 각각 비교하며, 획득된 상관 계수의 값이 기준 값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득된 상관 계수의 값이 기준 값 미만이면 제2식별 신호를 생성한다.More specifically, the energy storage device compares values of correlation coefficients obtained for each battery cell with a reference value, respectively, and when the value of the correlation coefficient obtained is equal to or greater than the reference value, generates a first identification signal, and If the value is less than the reference value, a second identification signal is generated.
에너지 저장 장치는 배터리 셀별로 획득된 표준화 점수와 기준 표준화 점수를 각각 비교하며, 획득한 표준화 점수가 기준 표준화 점수 이하이면 제1식별 신호를 생성하고, 획득한 표준화 점수가 기준 표준화 점수를 초과하면 제2식별 신호를 생성한다.The energy storage device compares the standardized score and the standard standardized score obtained for each battery cell, respectively, generates a first identification signal if the obtained standardized score is less than or equal to the reference standardized score, and generates a second identification signal if the obtained standardized score exceeds the standard
여기서 제1식별 신호는 영(0)일 수 있고, 제2식별 신호는 일(1)일 수 있다. 아울러 제1식별 신호가 일(1)일 경우, 제2식별 신호는 영(0)일 수 있다.Here, the first identification signal may be zero (0), and the second identification signal may be one (1). In addition, when the first identification signal is one (1), the second identification signal may be zero (0).
에너지 저장 장치는 배터리 셀들의 표준화 점수를 산출하여 배터리 셀의 전압의 편차를 상대적으로 평가함으로써 각 배터리 셀의 고장 여부를 판단할 수 있다.The energy storage device may determine whether each battery cell has failed by calculating a standardized score of the battery cells and relatively evaluating the voltage deviation of the battery cells.
또한 에너지 저장 장치는 배터리 셀들의 상호 간의 상관계수를 산출함으로써 배터리 셀들 간 동작 상태가 상호 동일 또는 유사 여부를 판단할 수 있다. 즉 에너지 저장 장치는 배터리 셀들 간에 서로 동일한 경향성을 가지고 동작하는지를 판단할 수 있다.In addition, the energy storage device may determine whether the operating states of the battery cells are the same or similar to each other by calculating a correlation coefficient between the battery cells. That is, the energy storage device may determine whether the battery cells operate with the same tendency.
에너지 저장 장치는 생성된 식별 신호 중 제2식별 신호가 존재하는지 판단(144)하고, 제2 식별 신호가 존재한다고 판단되면 제2식별 신호의 생성에 대응하여, 제2식별 신호의 생성과 관련된 배터리 셀의 식별 정보를 확인(145)하고, 확인된 배터리 셀의 식별 정보와 제2식별 신호를 함께 저장한다.The energy storage device determines whether a second identification signal is present among the generated identification signals (144), and when it is determined that the second identification signal exists, in response to the generation of the second identification signal, the battery associated with the generation of the second identification signal The identification information of the cell is checked (145), and the checked identification information of the battery cell and the second identification signal are stored together.
에너지 저장 장치는 누적 저장된 식별 신호에 기초하여 각 배터리 셀에 대한 이상 상태 여부 및 고장 위험도를 판단한다.The energy storage device determines whether each battery cell has an abnormal state and a risk of failure based on the accumulated and stored identification signal.
좀 더 구체적으로, 에너지 저장 장치는 배터리 셀별로 제2식별 신호가 존재하는 배터리 셀을 확인하고, 제2식별 신호가 존재하는 배터리 셀을 이상 상태의 배터리 셀로 인식할 수 있다.More specifically, the energy storage device may identify a battery cell in which the second identification signal exists for each battery cell, and recognize the battery cell in which the second identification signal exists as a battery cell in an abnormal state.
에너지 저장 장치는 배터리 셀별로 제2식별 신호의 누적 저장 횟수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도가 기준 위험도 이상인자 판단(146)하는 것도 가능하다. It is also possible for the energy storage device to determine ( 146 ) that the failure risk of the battery cell is equal to or greater than the reference risk level based on the accumulated number of storage of the second identification signal for each battery cell.
즉 에너지 저장 장치는 배터리 셀별로 제2식별 신호의 누적 저장 횟수를 확인하고 누적 저장 횟수가 기준 횟수 이하이면 배터리 셀의 위험도가 기준 위험도 미만이라고 판단하고, 경고에 대한 경고 정보를 출력(147)한다.That is, the energy storage device checks the accumulated number of storage of the second identification signal for each battery cell, and if the accumulated number of storage is less than or equal to the reference number of times, determines that the risk of the battery cell is less than the reference risk, and outputs warning information about the warning (147). .
반면 에너지 저장 장치는 확인된 누적 저장 횟수가 기준 횟수를 초과하면 배터리 셀의 위험도가 기준 위험도 이상이라고 판단하고 배터리 충방전과 관련된 배터리 시스템의 동작을 차단 제어(148)한다.On the other hand, the energy storage device determines that the risk level of the battery cell is greater than or equal to the reference risk level when the checked accumulated number of storage times exceeds the reference number, and blocks the operation of the battery system related to charging and discharging the battery (148).
아울러 에너지 저장 장치는 제2 식별 신호의 누적 빈도에 따라 고장 위험도를 판단하는 것도 가능하다.In addition, the energy storage device may determine the risk of failure according to the cumulative frequency of the second identification signal.
한편, 개시된 실시 예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시 예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.Meanwhile, the disclosed embodiments may be implemented in the form of a recording medium storing instructions executable by a computer. Instructions may be stored in the form of program code, and when executed by a processor, a program module may be created to perform the operations of the disclosed embodiments. The recording medium may be implemented as a computer-readable recording medium.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. The computer-readable recording medium includes any type of recording medium in which instructions readable by the computer are stored. For example, there may be a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시 예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시 예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시 예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.As described above, the disclosed embodiments have been described with reference to the accompanying drawings. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, without changing the technical spirit or essential features of the present invention, may It will be understood that the present invention may be practiced. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.
1: 에너지 저장 장치
2: 차량
100: 배터리
111: 전압 검출부
112: 전류 검출부
113: 온도 검출부
114: 모니터링부
115: 저장부
116: 통신부 1: energy storage device 2: vehicle
100: battery 111: voltage detection unit
112: current detection unit 113: temperature detection unit
114: monitoring unit 115: storage unit
116: communication department
Claims (22)
상기 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부;
상기 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 상기 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상기 상관 계수의 값들과 기준값에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 대응하는 식별 신호를 생성하는 모니터링부; 및
상기 모니터링부에서 생성된 식별 신호를 배터리 셀별로 저장하는 저장부를 포함하고,
상기 모니터링부는, 상기 저장부에 저장된 배터리 셀별 식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식하는 배터리 관리 장치.a plurality of battery cells connected in at least one of a series connection and a parallel connection;
a detection unit configured to detect electrical signals of the plurality of battery cells;
Obtaining an electrical signal for each of the plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and an electrical signal of the plurality of battery cells based on the values of the correlation coefficient and a reference value a monitoring unit that generates an identification signal corresponding to ; and
and a storage unit for storing the identification signal generated by the monitoring unit for each battery cell,
The monitoring unit may be configured to recognize a risk of failure of a battery cell based on the number of identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 장치.According to claim 1, wherein the detection unit,
a current detection unit detecting a current of each battery cell;
and at least one of a voltage detector configured to detect a voltage of each of the battery cells.
적어도 하나의 배터리 셀의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부를 더 포함하고,
상기 모니터링부는, 상기 각각의 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태, 수명 상태, 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나를 획득하고, 상기 배터리의 충전 상태, 수명 상태 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀 간의 상관 계수의 값을 획득하는 배터리 관리 장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a temperature detection unit for detecting the temperature of at least one battery cell,
The monitoring unit acquires at least one of a charge state, a lifespan state, an internal resistance, and a capacity change corresponding to a change in voltage of the battery based on the current, voltage and temperature of each battery cell, A battery management apparatus for obtaining a value of a correlation coefficient between the plurality of battery cells based on at least one of a state internal resistance and a capacity change corresponding to a voltage change.
상기 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고,
상기 모니터링부는, 상기 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 상기 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득하는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The electrical signal includes a voltage signal,
The monitoring unit obtains voltages of the plurality of battery cells based on voltage signals of each of the plurality of battery cells, obtains a total voltage based on voltages of the plurality of battery cells, and obtains a total voltage of each battery for the total voltage. A battery management device for obtaining a value of a correlation coefficient of a cell.
상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 상기 제2식별 신호를 상기 저장부에 저장하도록 하는 배터리 관리 장치.The method of claim 4, wherein the monitoring unit,
If the obtained correlation coefficient value is greater than or equal to a reference value, generate a first identification signal, if the obtained correlation coefficient value is less than a reference value, generate a second identification signal, and store the second identification signal in the storage unit a battery management device.
상기 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식하는 배터리 관리 장치.According to claim 5, wherein the monitoring unit,
A battery management device for recognizing a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
일정 시간 동안 검출된 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 이용하여 상관 계수의 값을 획득하는 배터리 관리 장치.According to claim 1, wherein the monitoring unit,
A battery management apparatus for obtaining a value of a correlation coefficient using electrical signals of a plurality of battery cells detected for a predetermined time.
상기 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 대한 반복 정도 및 빈도를 판단하는 배터리 관리 장치.The method of claim 6, wherein the monitoring unit,
A battery management device for determining a repetition degree and frequency of the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
상기 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부;
상기 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 상기 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상기 상관 계수의 값들과 기준값에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호에 대응하는 식별 신호를 생성 및 저장하고, 저장된 배터리 셀별 식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 모니터링하는 배터리 관리 장치;
상기 배터리 셀의 고장 위험도에 기초하여 경고 정보의 출력을 제어하고, 상기 복수 개의 배터리 셀의 충방전을 차단 제어하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어 명령에 기초하여 상기 경고 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 에너지 저장 장치.a battery including a plurality of battery cells connected in at least one of a series connection and a parallel connection;
a detection unit configured to detect electrical signals of the plurality of battery cells;
Obtaining an electrical signal for each of the plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and an electrical signal of the plurality of battery cells based on the values of the correlation coefficient and a reference value a battery management device for generating and storing an identification signal corresponding to , and monitoring a risk of failure of a battery cell based on the number of stored identification signals for each battery cell;
a controller configured to control output of warning information based on the risk of failure of the battery cells, and to block charging and discharging of the plurality of battery cells; and
and a display unit configured to display the warning information based on a control command of the control unit.
각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 저장 장치.10. The method of claim 9, wherein the detection unit,
a current detection unit detecting a current of each battery cell;
and at least one of a voltage detector configured to detect a voltage of each of the battery cells.
적어도 하나의 배터리 셀의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부를 더 포함하고,
상기 배터리 관리 장치는, 상기 각각의 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태, 수명 상태, 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나를 획득하고, 상기 배터리의 충전 상태, 수명 상태, 내부 저항 및 전압 변화에 대응하는 용량 변화 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀 간의 상관 관계를 획득하는 에너지 저장 장치.11. The method of claim 10,
Further comprising a temperature detection unit for detecting the temperature of at least one battery cell,
The battery management device obtains at least one of a state of charge, a lifespan, and a change in capacity corresponding to a change in internal resistance and voltage of the battery based on the current, voltage, and temperature of each of the battery cells, and the state of charge of the battery , an energy storage device to obtain a correlation between the plurality of battery cells based on at least one of a lifespan state, an internal resistance, and a capacity change corresponding to a voltage change.
상기 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고,
상기 배터리 관리 장치는, 상기 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 상기 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득하는 에너지 저장 장치.10. The method of claim 9,
The electrical signal includes a voltage signal,
The battery management apparatus obtains voltages of the plurality of battery cells based on voltage signals of each of the plurality of battery cells, obtains a total voltage based on voltages of the plurality of battery cells, and An energy storage device for obtaining the value of the correlation coefficient of each battery cell.
저장부를 더 포함하고,
상기 배터리 관리 장치는, 상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 상기 제2식별 신호를 상기 저장부에 저장하도록 하는 에너지 저장 장치.13. The method of claim 12,
further comprising a storage unit,
The battery management device generates a first identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is greater than or equal to a reference value, and generates a second identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is less than a reference value, and generates the second identification signal An energy storage device to be stored in the storage unit.
상기 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식하는 에너지 저장 장치.The method of claim 13, wherein the battery management device,
An energy storage device for recognizing a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
상기 저장부에 저장된 배터리 셀별 제2식별 신호의 수에 대한 반복 정도 및 빈도를 판단하는 에너지 저장 장치. 15. The method of claim 14, wherein the battery management device,
An energy storage device for determining a repetition degree and frequency of the number of second identification signals for each battery cell stored in the storage unit.
상기 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 모듈을 관리하는 에너지 저장 장치.10. The method of claim 9, wherein the battery management device,
An energy storage device for managing a battery module in which the plurality of battery cells are connected in series and in parallel.
상기 배터리 관리 장치는, 직렬 및 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙을 관리하고,
각각의 배터리 모듈은, 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 에너지 저장 장치.10. The method of claim 9,
The battery management device manages a battery rack comprising a plurality of battery modules connected in series and in parallel,
Each battery module is an energy storage device including battery cells connected in series and parallel.
상기 복수 개의 배터리 셀의 전기 신호를 검출하는 검출부;
상기 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호 및 상기 전기 신호에 기초하여 획득된 상관 관계에 대응하는 상관 계수의 값을 획득하고, 상기 복수 개의 배터리 셀 각각에 대한 전기 신호에 대응하는 전압값에 기초하여 평균값 및 표준 편차를 획득하고, 각각의 배터리 셀의 전압값, 평균값 및 표준 편차에 기초하여 상기 각각의 배터리 셀 각각의 표준화 점수를 획득하고, 상기 각각의 배터리 셀의 상관 계수의 값들과 표준화 점수에 기초하여 상기 각각의 배터리 셀에 대응하는 식별 신호를 생성하고, 상기 각각의 배터리 셀에 대응하는 식별 신호에 기초하여 상기 각각의 배터리 셀의 고장 위험도를 모니터링하는 배터리 관리 장치;
상기 각각의 배터리 셀의 고장 위험도에 기초하여 경고 정보의 출력을 제어하고, 상기 각각의 배터리 셀의 충방전을 차단 제어하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어 명령에 기초하여 상기 경고 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 에너지 저장 장치.a battery including a plurality of battery cells connected in at least one of a series connection and a parallel connection;
a detection unit configured to detect electrical signals of the plurality of battery cells;
Obtaining an electrical signal for each of the plurality of battery cells and a value of a correlation coefficient corresponding to a correlation obtained based on the electrical signal, and based on a voltage value corresponding to the electrical signal for each of the plurality of battery cells obtaining an average value and a standard deviation, and obtaining a standardized score of each of the battery cells based on the voltage value, the average value, and the standard deviation of each battery cell; a battery management device for generating an identification signal corresponding to each of the battery cells based on the battery and monitoring a risk of failure of each of the battery cells based on the identification signal corresponding to each of the battery cells;
a controller configured to control output of warning information based on the risk of failure of each of the battery cells, and to block charging and discharging of each of the battery cells; and
and a display unit configured to display the warning information based on a control command of the control unit.
각각의 배터리 셀의 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
상기 각각의 배터리 셀의 전압을 검출하는 전압 검출부 중 적어도 하나를 포함하는 에너지 저장 장치.The method of claim 18, wherein the detection unit,
a current detection unit detecting a current of each battery cell; and
and at least one of a voltage detector configured to detect a voltage of each of the battery cells.
상기 전기 신호는, 전압 신호를 포함하고,
상기 배터리 관리 장치는, 상기 복수 개의 배터리 셀 각각의 전압 신호에 기초하여 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압을 획득하고, 상기 복수 개의 배터리 셀의 전압에 기초하여 총 전압을 획득하고, 상기 총 전압에 대한 각 배터리 셀의 상관 계수의 값을 획득하는 에너지 저장 장치.19. The method of claim 18,
The electrical signal includes a voltage signal,
The battery management apparatus obtains voltages of the plurality of battery cells based on voltage signals of each of the plurality of battery cells, obtains a total voltage based on voltages of the plurality of battery cells, and An energy storage device for obtaining the value of the correlation coefficient of each battery cell.
상기 배터리 관리 장치는, 상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 이상이면 제1식별 신호를 생성하고, 상기 획득된 상관 계수의 값이 기준값 미만이면 제2식별 신호를 생성하고, 상기 획득된 표준화 점수가 기준 표준화 점수 이하이면 상기 제1식별 신호를 생성하고, 상기 획득된 표준화 점수가 상기 기준 표준화 점수를 초과하면 상기 제2식별 신호를 생성하는 에너지 저장 장치.19. The method of claim 18,
The battery management device generates a first identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is greater than or equal to a reference value, and generates a second identification signal when the value of the obtained correlation coefficient is less than a reference value, and the obtained standardized score is An energy storage device for generating the first identification signal when the standardized score is less than or equal to a reference standardized score, and generates the second identification signal when the obtained standardized score exceeds the reference standardized score.
상기 각각의 배터리 셀의 제2식별 신호의 개수에 기초하여 배터리 셀의 고장 위험도를 인식하는 에너지 저장 장치.The method of claim 21, wherein the battery management device,
An energy storage device for recognizing a risk of failure of a battery cell based on the number of second identification signals of each of the battery cells.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/406,462 US12095056B2 (en) | 2020-09-07 | 2021-08-19 | Battery management apparatus and energy storage system having the same |
EP21192937.7A EP3964849B1 (en) | 2020-09-07 | 2021-08-25 | Battery management apparatus and energy storage system having the same |
CN202111046723.1A CN114156546A (en) | 2020-09-07 | 2021-09-07 | Battery management apparatus and energy storage system having the same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20200113914 | 2020-09-07 | ||
KR1020200113914 | 2020-09-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220032471A true KR20220032471A (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=80817131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210091505A KR20220032471A (en) | 2020-09-07 | 2021-07-13 | Battery management apparatus, and Energy storage system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220032471A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115728662A (en) * | 2022-12-06 | 2023-03-03 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Battery fault risk judgment method and device and vehicle |
KR102576987B1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-09-11 | 한국자동차연구원 | Apparatus and method for determining state of battery based on data of vehicle |
CN117360324A (en) * | 2023-10-18 | 2024-01-09 | 深蓝汽车科技有限公司 | Data processing method, device, system, equipment, storage medium and vehicle |
WO2024136352A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery diagnosis apparatus and method |
WO2024178926A1 (en) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | Fault recognition method for battery cells of energy storage system, and energy storage system |
-
2021
- 2021-07-13 KR KR1020210091505A patent/KR20220032471A/en unknown
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102576987B1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-09-11 | 한국자동차연구원 | Apparatus and method for determining state of battery based on data of vehicle |
CN115728662A (en) * | 2022-12-06 | 2023-03-03 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Battery fault risk judgment method and device and vehicle |
WO2024136352A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery diagnosis apparatus and method |
WO2024178926A1 (en) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | Fault recognition method for battery cells of energy storage system, and energy storage system |
CN117360324A (en) * | 2023-10-18 | 2024-01-09 | 深蓝汽车科技有限公司 | Data processing method, device, system, equipment, storage medium and vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20220032471A (en) | Battery management apparatus, and Energy storage system | |
EP3964849B1 (en) | Battery management apparatus and energy storage system having the same | |
KR102684286B1 (en) | Battery diagnosis apparatus, battery diagnosis method, battery pack, and vehicle including the same | |
US8692663B2 (en) | Wireless monitoring of battery for lifecycle management | |
EP3151360B1 (en) | Battery system | |
US9153990B2 (en) | Steady state detection of an exceptional charge event in a series connected battery element | |
EP3958006B1 (en) | Battery diagnosis apparatus and method | |
JP5386443B2 (en) | Power supply, railway vehicle | |
US20100174417A1 (en) | Power supply system, and power supply control method and power supply control program employed in power supply system | |
US11180032B2 (en) | Monitoring device and power storage system | |
KR20130126918A (en) | Battery management system for a power supply system with a low-voltage region and a high-voltage region | |
JP6174805B2 (en) | Battery control device | |
KR20130061964A (en) | Battery management system and battery management method for vehicle | |
US9529048B2 (en) | Transient detection of an exceptional charge event in a series connected battery element | |
CN110931899B (en) | Fault diagnosis and failure processing system and method for lithium ion power battery pack | |
KR20110077194A (en) | Device for displaying capacity and condition of battery and that method | |
JP2019080489A (en) | Response to detection of overdischarge event in series connected battery elements | |
KR102632629B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing battery cell | |
CN110901397A (en) | Lithium ion battery management system for new energy automobile | |
KR20210050396A (en) | Apparatus and method for detecting failure of battery | |
KR20230161377A (en) | Battery diagnosis apparatus, battery diagnosis method, battery pack, and vehicle including the same | |
KR102017573B1 (en) | Charging control device of electric vehicle and method thereof | |
US11658499B2 (en) | Battery diagnosis apparatus | |
JP7501976B2 (en) | Battery abnormality diagnosis device and method | |
KR102484196B1 (en) | Low-Discharge Battery Charge-Discharge Current Amount Control System |