KR20230094753A - System and method for monitoring thermal runaway in ESS baterry - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템, 모니터링방법 및 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하는 데이터수집부와, 수집된 부피분율을 저장하고 데이터베이스; 배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정부; 데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하는 부피분율 파악부; 상기 부피분율을 기반으로 발생가스에 대한 발생 열량을 산출하는 열량산출부; 및 상기 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a monitoring system, monitoring method, and program for gases generated during thermal runaway of an ESS battery, and more particularly, to a data collection unit that collects the volume fraction of each type of generated gas according to the temperature for the type of generated gas generated during thermal runaway. And, store the collected volume fraction and database; a temperature measurement unit for measuring the temperature of each battery in real time; A volume fraction determination unit for determining the volume fraction of each generated gas according to the temperature measured by the temperature measurement unit based on the data stored in the database; Calorie calculation unit for calculating the amount of heat generated for the generated gas based on the volume fraction; and a monitoring unit for monitoring a thermal runaway phenomenon based on the amount of heat generated.
Description
본 발명은 에너지저장시스템(이하 ESS) 내의 배터리 열폭주시 나오는 발생 가스의 유동, 종류, 열량, 열폭주 확산을 모니터링할 수 있는 시스템, 방법, 프로그램에 관한 것이다. 본 발명은 한국산업기술평가관리원에서 지원받아 연구한 결과물에 관한 발명에 해당한다(부처명: 소방청, 과제관리(전문)기관명: 한국산업기술평가관리원, 연구사업명: ESS 수소시설 화재 안전기술 개발, 연구과제명: ESS 화재대응을 위한 자동소화시스템 개발, 연구기간: 2020.05.01 ~ 2024.12.31.).The present invention relates to a system, method, and program capable of monitoring the flow, type, heat amount, and spread of thermal runaway of gas generated during thermal runaway of a battery in an energy storage system (ESS). The present invention corresponds to an invention related to the results of research supported by the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology (name of department: Fire Administration, name of task management (specialized) institution: Korea Evaluation Institute of Industrial Technology, research project name: ESS hydrogen facility fire safety technology development, research Project title: Development of an automatic fire extinguishing system for ESS fire response, research period: 2020.05.01 ~ 2024.12.31.).
일반적으로 ESS(Energy Storage System)는 에너지저장시스템을 뜻하며, 필요한 시기에 저장된 전기에너지를 재사용할 수 있도록 만들어주는 장치로써, 전기에너지를 배터리 시스템에 저장하여 필요할 때 사용함으로써 신재생에너지의 활용도를 제고하여 전력공급 시스템의 안정화를 도모할 수 있으며, 전기에너지를 공급하는 여러 분야에 응용함으로써 친환경적이고 효율적인 에너지원으로 사용된다.In general, ESS (Energy Storage System) refers to an energy storage system, and as a device that makes it possible to reuse stored electrical energy when necessary, it improves the utilization of new and renewable energy by storing electrical energy in a battery system and using it when needed It can promote the stabilization of the power supply system and is used as an eco-friendly and efficient energy source by applying it to various fields that supply electric energy.
재충전가능 배터리의 하나의 타입은, 다양한 혼합 산화물 또는 감람석에 의해 활성화된 양극, 특이 탄소(special carbon)에 의해 활성화되는 음극, 및 유기 전해질 내에 전부 침지된 분리막을 포함하는 다층 구조체를 가지는 리튬-이온 배터리이다. 통상적으로 배터리는 엔클로저 내에 하우징되어 배터리 모듈을 형성한다.One type of rechargeable battery is a lithium-ion having a multilayer structure comprising a positive electrode activated by various mixed oxides or olivine, a negative electrode activated by special carbon, and a separator entirely immersed in an organic electrolyte. It is a battery. Batteries are typically housed within an enclosure to form a battery module.
정상동작 상태에서, 전기 에너지는 충전 시에 화학 에너지로 변환되고 저장되며, 방전 시에는 저장된 화학 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 좀 더 자세하게 설명하면, 충전 시에 양극에 있는 리튬이 이온화되고 음극을 향해 층별로 이동한다; 방전 시에는 이온이 양극으로 이동하고 자신의 원래의 화합물로 복귀한다. 여러 리튬-이온 배터리 모듈이 랙 어셈블리에 탑재되어 배터리 팩을 형성할 수 있다.In a normal operating state, electrical energy is converted into chemical energy during charging and stored, and stored chemical energy is converted into electrical energy during discharging. More specifically, during charging, lithium in the positive electrode is ionized and moves layer by layer toward the negative electrode; During discharge, ions move to the anode and return to their original compounds. Several lithium-ion battery modules may be mounted in a rack assembly to form a battery pack.
과전압, 과전류 또는 과온도의 어떤 극단 상황에서, "자기-가열(self-heating)"이라고 알려진 상태가 리튬-이온 배터리 내에 발생할 수 있는데, 이것은 배터리가 "열폭주(thermal runaway)"라고 알려진 상태에 진입하게 할 수 있다. 자기-가열은 배터리 셀의 내부 전기-화학 구조 때문에 그 내부의 온도가 올라가는 상태이다. 배터리 셀 내의 내부 온도가 화학 반응이 발생되고 가연성 가스가 방출되는 레벨까지 증가할 때에 열폭주가 발생된다.Under certain extreme conditions of overvoltage, overcurrent, or overtemperature, a condition known as "self-heating" can occur within a lithium-ion battery, which causes the battery to enter a condition known as "thermal runaway". can let you in Self-heating is a condition in which the internal temperature of a battery cell rises due to its internal electro-chemical structure. Thermal runaway occurs when the internal temperature within a battery cell increases to a level where a chemical reaction occurs and flammable gases are released.
배터리 셀을 수용하는 엔클로저 내에 충분한 산소가 존재한다면, 가연성 가스는 발화되고 많은 양의 에너지를 방출할 것이다.If sufficient oxygen is present in the enclosure housing the battery cells, the combustible gas will ignite and release a large amount of energy.
단일 배터리 모듈 내에서의 열폭주의 효과는 매우 극적이고 큰 피해를 줄 수 있다. 열폭주가 발생되면, 적은 양의 산소가 생성되고, 내부 온도는 800˚C보다 높게 올라갈 수 있다. 이러한 상황들이 조합되면 내부 화재, 과도한 가스 발생, 및 후속하여, 리튬 이온 셀을 둘러싸는 엔클로저가 파괴될 수 있다. 화재는 내부에 생성된 산소를 신속하게 소모하며 계속하여 셀 주위의 산소를 소비한다.The effects of thermal runaway within a single battery module can be dramatic and damaging. When thermal runaway occurs, a small amount of oxygen is produced, and the internal temperature can rise above 800˚C. The combination of these circumstances can lead to internal fires, excessive gassing, and subsequent destruction of the enclosure surrounding the lithium ion cells. The fire quickly consumes the oxygen generated inside and continues to consume the oxygen around the cell.
배터리 모듈 내에서 생성되는 과도한 가스는 내부 압력이 안전한 한계를 넘도록 증가하게 할 수 있고, 엔클로저가 파열되는 것과 같은 파괴가 일어나게 할 수 있다. 그러므로, 과도한 가스가 모듈을 벗어나게 하기 위한 압력 완화 또는 송풍 수단을 가진 엔클로저를 제공하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 이러한 가스가 주위 공기와 혼합되고, 결과적으로 얻어지는 혼합물이 발화 하한과 발화 상한 사이에 있으면, 혼합물은 자발적으로 연소될 수 있고 잠재적으로 폭발을 야기할 수 있다. 이러한 잠재적인 문제점은 동작 중 생성된 열을 제거하기 위해 배터리 모듈 위로 공기를 흘려보내는 송풍기를 사용하는 특정 배터리 시스템에서는 악화된다. 이러한 시스템에서 열폭주가 발생되면, 송풍기가 과도한 가스와 주위 공기의 혼합에 기여하기 때문에 과도한 가스가 주위 공기와 혼합될 위험성이 더 커진다.Excess gas generated within the battery module can cause the internal pressure to increase beyond safe limits and cause destruction, such as rupture of the enclosure. Therefore, techniques are known to provide enclosures with pressure relief or blowing means to allow excess gas to escape the module. However, if these gases are mixed with ambient air and the resulting mixture is between the lower and upper flammable limits, the mixture may spontaneously burn and potentially cause an explosion. This potential problem is exacerbated in certain battery systems that use blowers to blow air over the battery modules to remove heat generated during operation. When thermal runaway occurs in such a system, the risk of mixing the excess gas with the ambient air is greater because the blower contributes to the mixing of the excess gas with the ambient air.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노 트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용 되고 있다.Secondary batteries, unlike primary batteries, which cannot be charged, refer to batteries that can be charged and discharged. It is used as a power source for Electric Vehicle, Energy Storage System) or Hybrid Electric Vehicle (HEV).
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬이온 전지, 리튬폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 25V ~ 42V이다.Types of secondary batteries that are currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and the like. The unit secondary battery cell, that is, the operating voltage of the unit battery cell is about 25V to 42V.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압과 에너지 용량이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터 리 모듈을 구성하거나 상기 배터리 모듈을 2개 이상 직렬 내지 병렬로 연결하고 기타 구성요소를 추가하여 배터 리 팩을 구성한다. 이를테면 배터리 모듈은 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 장치를 의미하고, 배터리 팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 배터리 모듈이 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다. 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Therefore, when a higher output voltage and energy capacity are required, a battery module is formed by connecting a plurality of battery cells in series, or two or more battery modules are connected in series or parallel and other components are added to form a battery. compose a repack. For example, a battery module may refer to a device in which a plurality of secondary batteries are connected in series or parallel, and a battery pack may refer to a component in which battery modules are connected in series or parallel to increase capacity and output. The number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
배터리 모듈 내부의 배터리 셀은 충전과 방전을 반복하면 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 일어날 수 있다.When the battery cells inside the battery module are repeatedly charged and discharged, a swelling phenomenon in which the battery cells swell may occur.
스웰링 현상은 과충전이나 과방전, 단락, 고온 방치 등과 같이 다양한 원인에 의해 발생할 수 있는데, 이는 이 차전지의 수명 단축, 용량 저하, 성능 저하뿐만 아니라, 발화 및 폭발과 같은 안전사고로 이어질 수 있다.The swelling phenomenon can be caused by various causes such as overcharging, overdischarging, short circuit, leaving at high temperature, etc., which can lead to safety accidents such as ignition and explosion as well as shortened lifespan, capacity and performance degradation of secondary batteries. .
종래의 배터리 모듈은 배터리 셀의 적층 배치 시 배터리 셀들을 일정한 간격 이격으로 배치시키거나, 스웰링 시 배터리 셀을 지지하기 위한 압축 패드를 배터리 셀들 사이에 배치하였다.In a conventional battery module, when battery cells are stacked, battery cells are spaced at regular intervals, or compression pads are placed between battery cells to support the battery cells during swelling.
배터리 모듈 내부의 일부 배터리 셀에 단락 발생 등의 문제가 생겨 온도가 지속적으로 상승하여 배터리 셀의 온도가 임계 온도를 넘어서게 되면 열폭주 현상이 발생할 수 있다.Thermal runaway may occur when a problem such as a short circuit occurs in some battery cells inside the battery module and the temperature of the battery cell continuously rises and the temperature of the battery cell exceeds a critical temperature.
배터리 모듈 내부의 일부 배터리 셀에서 열폭주 현상에 의해 발생하는 화염 등은 인접한 배터리 셀들의 온도를 급격히 상승시키게 되고, 이로 인해 인접한 셀들로 열 폭주 현상이 급격하게 전파될 수 있다.A flame or the like generated by thermal runaway in some battery cells inside the battery module rapidly increases the temperature of adjacent battery cells, and as a result, the thermal runaway phenomenon may rapidly propagate to adjacent cells.
결국, 일부 배터리 셀에서 발생된 열 폭주 현상에 신속히 대처하지 못한다면, 배터리 셀보다 더 큰 용량의 전지 단위인 배터리 모듈이나 배터리 팩이 발화하거나 폭발하는 등의 안전사고로 이어질 수 있다.As a result, if a thermal runaway phenomenon generated in some battery cells is not promptly dealt with, safety accidents such as ignition or explosion of a battery module or battery pack, which is a battery unit having a larger capacity than the battery cell, may occur.
일반적으로 배터리 모듈은 배터리 셀들을 내부에 수납하여 패키징하고 이들을 외부 충격 등으로부터 보호하는 하우징을 포함한다. 종래 하우징은 두께운 강판으로 제작되어 외부 충격으로부터 배터리 셀들을 안전하게 보호 하는 역할을 하지만, 일부 배터리 셀에서 발생하는 열폭주가 다른 배터리 셀로 급격하게 전파되는 것을 방지하지 못하는 문제점이 있다.In general, a battery module includes a housing that receives and packages battery cells therein and protects them from external impact. The conventional housing is made of a thick steel plate and serves to safely protect battery cells from external impact, but has a problem in that it does not prevent thermal runaway generated in some battery cells from rapidly propagating to other battery cells.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 열폭주시 나오는 발생가스 종류를 파악하고, 온도에 따라 나오는 발생가스의 부피분율 변화데이터를 파악, 수집하여 저장하고, 이를 기반으로 배터리 온도에 따라 발생하는 열량을 파악하여 다영한 형상조건에서 배터리 열폭주 초기에 나오는 가스의 유동, 확산 등을 모니터링할 수 있는, ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템 및 모니터링방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, the type of gas generated during thermal runaway of the battery is identified, and the volume fraction change data of the generated gas according to the temperature Gas generated during thermal runaway of an ESS battery that can be identified, collected, stored, and based on this, the amount of heat generated according to the battery temperature can be identified to monitor the flow and diffusion of the gas at the beginning of thermal runaway of the battery under various shape conditions Its purpose is to provide a monitoring system and monitoring method.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
본 발명의 제1목적은 ESS 내의 배터리 열폭주를 모니터링하기 위한 시스템으로서, 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하는 데이터수집부와, 수집된 부피분율을 저장하고 데이터베이스; 배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정부; 데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하는 부피분율 파악부; 상기 부피분율을 기반으로 발생가스에 대한 발생 열량을 산출하는 열량산출부; 및 상기 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템으로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a system for monitoring thermal runaway of a battery in an ESS, a data collection unit for collecting volume fractions for each type of generated gas according to temperature for the type of generated gas generated during thermal runaway, and the collected volume fraction store and database; a temperature measurement unit for measuring the temperature of each battery in real time; A volume fraction determination unit for determining the volume fraction of each generated gas according to the temperature measured by the temperature measurement unit based on the data stored in the database; Calorie calculation unit for calculating the amount of heat generated for the generated gas based on the volume fraction; And a monitoring unit for monitoring a thermal runaway phenomenon based on the amount of heat generated.
그리고 상기 발생가스는 가연성 가스인 것을 특징으로 할 수 있다. And the generated gas may be characterized in that a combustible gas.
또한 상기 발생가스는 CH4, H2 인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the generated gas may be CH 4 , H 2 .
그리고 상기 부피분율 파악부에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 상기 발생가스별 발생량을 산출하는 발생가스량 산출부;를 더 포함하고, 상기 열량 산출부는 상기 발생가스별 발생량을 기반으로 상기 발생가스 연소시 발생되는 열량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다. And a generated gas calculation unit for calculating the generation amount of each generation gas based on the volume fraction of each generation gas determined by the volume fraction determination unit; further including, wherein the calorie calculation unit burns the generation gas based on the generation amount of each generation gas It may be characterized by calculating the amount of heat generated when
또한 상기 데이터베이스에 저장된 부피분율 데이터를 기반으로 열폭주 시작 온도를 파악하고, 상기 모니터링부는 상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 발생을 파악하고, 열폭주 시작 알림신호가 전송되도록 알림수단을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, based on the volume fraction data stored in the database, the thermal runaway start temperature is identified, the monitoring unit identifies the occurrence of thermal runaway when the temperature measured by the temperature measurement unit exceeds the start temperature, and a thermal runaway start notification signal It may be characterized in that the notification means is controlled so that is transmitted.
그리고 상기 온도측정부는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 온도에 따른 부피분율, 발생량, 열량을 산출하여 저장하며, 상기 모니터링부는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하는 것을 특징으로 할 수 있다. The temperature measurement unit measures the temperature of the battery at specific intervals, calculates and stores the volume fraction, generation amount, and heat amount according to the temperature at each measurement interval, and the monitoring unit measures the battery temperature rise rate over time, thermal runaway diffusion, and generated gas. It can be characterized by monitoring the flow.
또한 상기 알림신호와, 모니터링데이터를 기 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that it further comprises a communication module for transmitting the notification signal and monitoring data to a preset user terminal.
본 발명의 제2목적은 ESS 내의 배터리 열폭주를 모니터링하기 위한 방법으로서, 데이터수집부가 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하고 수집된 부피분율데이터가 데이터베이스에 저장되는 제1단계; 상기 부피분율데이터를 기반으로 열폭주 시작온도를 파악하는 제2단계; 온도측정부가 배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하는 제3단계; 상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 모니터링부에서 열폭주 시작을 감지하는 제4단계; 부피분율 파악부가 데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하는 제5단계; 발생가스량 산출부가 상기 부피분율 파악부에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 상기 발생가스별 발생량을 산출하는 제6단계; 열량 산출부가 상기 발생가스별 발생량을 기반으로 상기 발생가스 연소시 발생되는 발생 열량을 산출하는 제7단계; 및 모니터링부가 상기 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하는 제8단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a method for monitoring battery thermal runaway in an ESS, wherein the data collection unit collects the volume fraction for each type of generated gas according to the temperature for the type of generated gas generated during thermal runaway, and the collected volume fraction data is stored in a database. A first step stored in; A second step of determining a thermal runaway start temperature based on the volume fraction data; A third step of measuring the temperature of each battery in real time by the temperature measuring unit; a fourth step of detecting the start of thermal runaway by a monitoring unit when the temperature measured by the temperature measuring unit exceeds the starting temperature; A fifth step of determining the volume fraction of each generated gas according to the temperature measured by the temperature measurement unit based on the data stored in the database by the volume fraction determination unit; A sixth step in which the generated gas amount calculator calculates the amount of each generated gas based on the volume fraction of each generated gas determined by the volume fraction determination unit; a seventh step in which a calorific value calculation unit calculates an amount of heat generated when the generated gas is combusted based on the generated amount of each generated gas; and an eighth step of monitoring, by a monitoring unit, a thermal runaway phenomenon based on the amount of heat generated.
그리고 상기 발생가스는 CH4, H2 인 것을 특징으로 할 수 있다.And the generated gas may be CH 4 , H 2 .
또한 상기 제4단계에서, 상기 모니터링부는 상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 발생을 파악하고, 알림수단을 통해 열폭주 시작 알림신호가 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the fourth step, the monitoring unit determines the occurrence of thermal runaway when the temperature measured by the temperature measurement unit exceeds the starting temperature, and controls the transmission of a thermal runaway start notification signal through a notification unit. can do.
그리고 상기 온도측정부는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 제4단계 내지 제8단계를 반복하고, 상기 모니터링부는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the temperature measurement unit measures the battery temperature at each specific period, repeats the fourth to eighth steps at each measurement period, and the monitoring unit monitors the battery temperature rise rate over time, thermal runaway diffusion, and the flow of generated gas that can be characterized.
그리고 통신모듈을 통해 상기 알림신호와, 모니터링데이터를 기 설정된 사용자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that the notification signal and the monitoring data are transmitted to a preset user terminal through a communication module.
본 발명의 제3목적은 ESS 내의 배터리 열폭주를 모니터링하기 위한 앞서 언급한 제3목적에 따른 모니터링방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서 달성될 수 있다. The third object of the present invention can be achieved as a computer program stored in a medium to execute the monitoring method according to the above-mentioned third object for monitoring battery thermal runaway in an ESS.
본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템 및 모니터링방법에 따르면, 배터리 열폭주시 나오는 발생가스 종류를 파악하고, 온도에 따라 나오는 발생가스의 부피분율 변화데이터를 파악, 수집하여 저장하고, 이를 기반으로 배터리 온도에 따라 발생하는 열량을 파악하여 다영한 형상조건에서 배터리 열폭주 초기에 나오는 가스의 유동, 확산 등을 모니터링할 수 있는 효과를 갖는다. According to the monitoring system and monitoring method for gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention, the type of gas generated during thermal runaway of the battery is identified, and the volume fraction change data of the generated gas according to temperature is identified and collected Based on this, the amount of heat generated according to the battery temperature is grasped, and the flow and diffusion of the gas at the beginning of battery thermal runaway can be monitored under various shape conditions.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 배터리 온도에 따른 전해질, 음극, 양극, 분리기 등에서의 가스 발생 반응 식,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 온도에 따른 발생가스 부피분율 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 방법의 흐름도를 도시한 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a gas generation reaction equation in the electrolyte, cathode, anode, separator, etc. according to the battery temperature;
2 is a block diagram of a monitoring system for gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph of generated gas volume fraction according to battery temperature according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart of a method for monitoring gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrated drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shape shown, but also include changes in the shape generated according to the manufacturing process. For example, a region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, several specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템의 구성, 기능에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration and function of the monitoring system for gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저 도 1은 배터리 온도에 따른 전해질, 음극, 양극, 분리기 등에서의 가스 발생 반응 식을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 온도 상승에 따라 열폭주가 발생하게 되며, 전해질, 음극, 리튬 반응, 전해질 분해, 분리기, SEI 분해 반응 등을 통해 O2, H2, CO2 등이 나오게 되며 가연성 가스로 H2, CH4가 발생되고 O2는 산화제 역할을 하게 되어 연소반응이 개시되게 되어 연소에 따른 열량이 발생되게 된다. First, FIG. 1 shows a gas generation reaction formula in an electrolyte, a cathode, an anode, a separator, etc. according to battery temperature. As shown in FIG. 1, thermal runaway occurs as the battery temperature rises, and O 2 , H 2 , CO 2 , etc. are released through electrolyte, cathode, lithium reaction, electrolyte decomposition, separator, SEI decomposition reaction, etc. H 2 and CH 4 are generated as combustible gases, and O2 serves as an oxidizing agent, so that a combustion reaction is initiated and heat is generated according to combustion.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템의 블록도를 도시한 것이다. Figure 2 shows a block diagram of a monitoring system for gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터수집부(1), 데이터베이스(2), 온도측정부(10), 부피분율파악부(20), 발생가스량 산출부(30), 열량산출부(40), 모니터링부(50), 알림수단(51), 통신모듈(52) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 2, the
먼저, 데이터수집부(1)는 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하고, 이러한 수집된 발생가스별 부피분율데이터는 데이터베이스(2)에 저장되게 된다. First, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 온도에 따른 발생가스 부피분율 그래프를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 부피분율 데이터로서 수집, 저장되는 발생가스는 가연성 가스로서 CH4, H2 이다, Figure 3 shows a graph of the volume fraction of the generated gas according to the battery temperature according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, generated gases collected and stored as volume fraction data are CH 4 and H 2 as combustible gases.
이러한 온도에 따른 부피분율 데이터를 통해 열폭주가 개시되는 시작온도를 파악할 수 있으며 이러한 시작온도는 데이터베이스(1)에 저장되게 된다. The starting temperature at which thermal runaway starts can be grasped through the volume fraction data according to the temperature, and this starting temperature is stored in the
온도측정부(10)는 ESS 내에 설치된 배터리 셀 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하도록 구성된다. 따라서 온도측정부(10)에서 측정된 온도가 설정된 열폭주 시작온도를 초과하는 경우 모니터링부는 해당 배터리에서 열폭주가 개시되었다고 판단하게 된다. The
열폭주 시작을 감지하게 되면, 특정 측정주기마다 측정된 온도에 따라 부피분율 파악부(20), 발생가스량 산출부(30), 열량산출부(40)가 작동되고 산출된 데이터를 기반으로 모니터링부(50)가 열폭주에 따른 발생가스의 유동, 열량, 확산 등을 모니터링하게 된다. When the start of thermal runaway is detected, the volume
부피분율 파악부(20)는 데이터베이스(2)에 저장된 데이터를 기반으로 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악한다. The volume
그리고 발생가스량 산출부(30)는 부피분율 파악부(20)에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 발생가스별 발생량을 산출하게 된다. 그리고 열량산출부(40)는 발생가스별 발생량을 기반으로 발생가스 연소시 발생되는 열량을 산출하게 된다. Further, the generated gas
그리고 모니터링부(50)는 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링한다. Also, the
앞서 언급한 바와 같이, 데이터베이스(2)에 저장된 부피분율 데이터를 기반으로 열폭주 시작 온도를 파악하고, 모니터링부(50)는 온도측정부(10)에서 측정된 온도가 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 발생을 파악하고, 열폭주 시작 알림신호가 전송되도록 알림수단(51)을 제어하게 된다. As mentioned above, the thermal runaway start temperature is determined based on the volume fraction data stored in the
또한 온도측정부(10)는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 온도에 따른 부피분율, 발생량, 열량을 산출하여 저장하게 되며, 모니터링부(50)는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하게 된다. In addition, the
그리고 통신모듈(52)을 통해 알림신호와, 모니터링데이터를 기 설정된 PC, 관리자 등의 사용자 단말기(3)로 전송하도록 구성될 수 있다. And it may be configured to transmit a notification signal and monitoring data to a
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a method for monitoring gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention will be described. 4 is a flowchart of a method for monitoring gas generated during thermal runaway of an ESS battery according to an embodiment of the present invention.
먼저 데이터수집부(1)는 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하고 수집된 부피분율데이터는 데이터베이스(2)에 저장되게 된다(S1). First, the
그리고 이러한 부피분율데이터를 기반으로 열폭주 개시, 시작온도를 파악한다(S2). 그리고 외부조건과, 배터리 초기 정상상태 온도를 입력하게 된다(S3). 외부조건은 배터리가 설치된 ESS 내의 공기 특성, 밀도, 물성, 그리고 배터리를 구성하는 재료의 밀도, 비열 등의 물성 데이터에 해당한다. Then, based on the volume fraction data, the start and start temperatures of thermal runaway are identified (S2). Then, the external conditions and the initial steady state temperature of the battery are input (S3). External conditions correspond to physical property data such as air characteristics, density, physical properties, and density and specific heat of the materials constituting the battery in the ESS where the battery is installed.
그리고 온도측정부(10)가 배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 파악하게 된다(S4). 그리고 모니터링부(50)는 이러한 측정된 온도값을 전송받으며 특정 주기마다 열량 데이터 등을 파악하여 열확산 현상을 모니터링하게 된다. Then, the
그리고 모니터링부(50)는 온도측정부(10)에서 측정된 온도가 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 시작을 감지하게 된다(S5). 열폭주 개시를 감지하게 되며, 알림수단(51)을 이러한 열폭주 시작에 대한 알림신호를 송출하게 되고, 통신모듈(52)을 통해 열폭주가 개시되었음을 기 설정된 사용자 단말기(3)에 전송하게 된다. Further, the
그리고 열폭주가 개시되면, 부피분율 파악부(20)는 데이터베이스(2)에 저장된 데이터를 기반으로 온도측정부(10)에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하게 된다(S6). 즉, 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하게 된다. Then, when thermal runaway starts, the volume
그리고 발생가스량 산출부(30)는 부피분율 파악부(20)에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 발생가스별 발생량을 산출하게 된다(S7). Further, the generated gas
그리고, 열량 산출부(40)는 발생가스별 발생량을 기반으로 발생가스 연소시 발생되는 발생 열량을 산출하게 된다(S8). 가연성 가스인 발생가스가 모두 연소되었다고 가정하여 발생가스 연소시 발생되는 발생 열량을 산출하게 된다. Then, the
그리고 모니터링부(50)는 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하게 되고(S9), 데이터를 저장하게 된다(S10). Also, the
앞어 언급한 바와 같이, 발생가스는 가연성 가스인 CH4, H2 이다. As mentioned above, the generated gas is combustible gas CH 4 , H 2 .
그리고 온도측정부(10)는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 부피분율 파악, 발생가스 발생량 산출, 열량 산출, 모니터링을 반복하고(S11, S12), 모니터링부(50)는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 주변 배터리로의 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하게 된다. 또한 통신모듈(52)을 통해 이러한 모니터링데이터는 기 설정된 사용자 단말기(3)로 전송되도록 구성될 수 있다. In addition, the
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the device and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.
1:데이터수집부
2:데이터베이스
3:사용자단말기
10:온도측정부
20:부피분율 파악부
30:발생가스량 산출부
40:열량산출부
50:모니터링부
51:알림수단
52:통신모듈
100:ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템1: Data collection department
2: database
3: User terminal
10: temperature measurement unit
20: volume fraction grasping unit
30: generated gas amount calculation unit
40: calorie calculation unit
50: monitoring unit
51: notification means
52: communication module
100: Monitoring system for gas generated during thermal runaway of ESS battery
Claims (13)
열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하는 데이터수집부와, 수집된 부피분율을 저장하고 데이터베이스;
배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정부;
데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하는 부피분율 파악부;
상기 부피분율을 기반으로 발생가스에 대한 발생 열량을 산출하는 열량산출부; 및
상기 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
As a system for monitoring battery thermal runaway in an ESS,
A data collection unit for collecting the volume fraction of each type of generated gas according to the temperature of the type of generated gas generated during thermal runaway, and a database for storing the collected volume fraction;
a temperature measurement unit for measuring the temperature of each battery in real time;
A volume fraction determination unit for determining the volume fraction of each generated gas according to the temperature measured by the temperature measurement unit based on the data stored in the database;
Calorie calculation unit for calculating the amount of heat generated for the generated gas based on the volume fraction; and
A monitoring system for gas generated during thermal runaway of an ESS battery, comprising: a monitoring unit for monitoring a thermal runaway phenomenon based on the amount of heat generated.
상기 발생가스는 가연성 가스인 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 1,
The generated gas is a flammable gas, characterized in that the ESS battery thermal runaway monitoring system of the generated gas.
상기 발생가스는 CH4, H2 인 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 2,
The generated gas is CH 4 , H 2 Monitoring system of the generated gas during thermal runaway of the ESS battery, characterized in that.
상기 부피분율 파악부에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 상기 발생가스별 발생량을 산출하는 발생가스량 산출부;를 더 포함하고,
상기 열량 산출부는 상기 발생가스별 발생량을 기반으로 상기 발생가스 연소시 발생되는 열량을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 3,
Further comprising a generated gas amount calculation unit for calculating the generated amount of each generated gas based on the volume fraction of each generated gas determined by the volume fraction determination unit;
The calorie calculation unit monitors the generated gas during thermal runaway of the ESS battery, characterized in that for calculating the amount of heat generated during combustion of the generated gas based on the generated amount of each generated gas.
상기 데이터베이스에 저장된 부피분율 데이터를 기반으로 열폭주 시작 온도를 파악하고,
상기 모니터링부는 상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 발생을 파악하고, 열폭주 시작 알림신호가 전송되도록 알림수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 4,
Figure out the thermal runaway start temperature based on the volume fraction data stored in the database,
The monitoring unit determines the occurrence of thermal runaway when the temperature measured by the temperature measuring unit exceeds the starting temperature, and controls a notification means so that a thermal runaway start notification signal is transmitted Gas generated during thermal runaway of the ESS battery, characterized in that monitoring system.
상기 온도측정부는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 온도에 따른 부피분율, 발생량, 열량을 산출하여 저장하며, 상기 모니터링부는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 5,
The temperature measurement unit measures the temperature of the battery at specific intervals, calculates and stores the volume fraction, generation amount, and heat amount according to temperature at each measurement interval, and the monitoring unit measures the battery temperature rise rate over time, thermal runaway diffusion, and the flow of generated gas A monitoring system for gas generated during thermal runaway of an ESS battery, characterized in that for monitoring.
상기 알림신호와, 모니터링데이터를 기 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 시스템.
According to claim 6,
The monitoring system of gas generated during thermal runaway of an ESS battery, characterized in that it further comprises a communication module for transmitting the notification signal and monitoring data to a preset user terminal.
데이터수집부가 열폭주시 생성되는 발생가스 종류에 대한 온도에 따른 발생가스 종류별 부피분율을 수집하고 수집된 부피분율데이터가 데이터베이스에 저장되는 제1단계;
상기 부피분율데이터를 기반으로 열폭주 시작온도를 파악하는 제2단계;
온도측정부가 배터리 각각에 대한 온도를 실시간으로 측정하는 제3단계;
상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 모니터링부에서 열폭주 시작을 감지하는 제4단계;
부피분율 파악부가 데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 따른 발생가스별 부피분율을 파악하는 제5단계;
발생가스량 산출부가 상기 부피분율 파악부에서 파악한 발생가스별 부피분율을 기반으로 상기 발생가스별 발생량을 산출하는 제6단계;
열량 산출부가 상기 발생가스별 발생량을 기반으로 상기 발생가스 연소시 발생되는 발생 열량을 산출하는 제7단계; 및
모니터링부가 상기 발생 열량을 기반으로 열폭주 현상을 모니터링하는 제8단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링방법.
As a method for monitoring battery thermal runaway in an ESS,
A first step in which the data collection unit collects the volume fraction of each type of generated gas according to the temperature for the type of generated gas generated during thermal runaway and stores the collected volume fraction data in a database;
A second step of determining a thermal runaway starting temperature based on the volume fraction data;
A third step of measuring the temperature of each battery in real time by the temperature measuring unit;
a fourth step of detecting the start of thermal runaway by a monitoring unit when the temperature measured by the temperature measuring unit exceeds the starting temperature;
A fifth step of determining the volume fraction of each generated gas according to the temperature measured by the temperature measurement unit based on the data stored in the database by the volume fraction determination unit;
A sixth step of calculating the amount of generated gas for each generated gas based on the volume fraction of each generated gas determined by the volume fraction determination unit by the generated gas amount calculation unit;
A seventh step in which a calorific value calculation unit calculates an amount of heat generated when the generated gas is combusted based on the generated amount of each generated gas; and
An eighth step of monitoring, by a monitoring unit, a thermal runaway phenomenon based on the amount of heat generated; a method for monitoring generated gas during thermal runaway of an ESS battery, characterized in that it comprises a.
상기 발생가스는 CH4, H2 인 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링방법.
According to claim 8,
The generated gas is CH 4 , H 2 Method of monitoring the generated gas during thermal runaway of the ESS battery, characterized in that.
상기 제4단계에서, 상기 모니터링부는 상기 온도측정부에서 측정된 온도가 상기 시작온도를 초과하는 경우 열폭주 발생을 파악하고, 알림수단을 통해 열폭주 시작 알림신호가 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링방법.
According to claim 8,
In the fourth step, the monitoring unit determines the occurrence of thermal runaway when the temperature measured by the temperature measurement unit exceeds the starting temperature, and controls the transmission of a thermal runaway start notification signal through a notification unit. Characterized in that A method for monitoring gas generated during thermal runaway of an ESS battery.
상기 온도측정부는 특정 주기 마다 배터리온도를 측정하며, 측정주기 마다 제4단계 내지 제8단계를 반복하고, 상기 모니터링부는 시간에 따른 배터리 온도상승률, 열폭주 확산, 및 발생가스의 유동을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링방법.
According to claim 10,
The temperature measurement unit measures the battery temperature at specific intervals, repeats steps 4 to 8 at each measurement interval, and the monitoring unit monitors the battery temperature rise rate over time, thermal runaway diffusion, and the flow of generated gas A method for monitoring gas generated during thermal runaway of an ESS battery.
통신모듈을 통해 상기 알림신호와, 모니터링데이터를 기 설정된 사용자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 열폭주시 발생가스의 모니터링 방법.
According to claim 11,
A method for monitoring generated gas during thermal runaway of an ESS battery, characterized in that for transmitting the notification signal and monitoring data to a preset user terminal through a communication module.
A computer program stored in a medium to execute the monitoring method according to any one of claims 8 to 12 for monitoring battery thermal runaway in the ESS.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210184140A KR20230094753A (en) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | System and method for monitoring thermal runaway in ESS baterry |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210184140A KR20230094753A (en) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | System and method for monitoring thermal runaway in ESS baterry |
Publications (1)
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|---|---|
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR20190022485A (en) | 2016-04-20 | 2019-03-06 | 코버스 에너지 인코포레이티드 | Method and apparatus for managing thermal runaway gas in a battery system |
| KR102284452B1 (en) | 2021-04-06 | 2021-08-03 | 덕양산업 주식회사 | Battery module with thermal runaway delay structure |
| KR20210128135A (en) | 2020-04-16 | 2021-10-26 | 한국소방산업기술원 | Method and system for managing a fire of battery energy storage system |
| KR102332444B1 (en) | 2019-12-23 | 2021-11-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | Thermal runaway detection device, battery system and thermal runaway detection method thereof |
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2021
- 2021-12-21 KR KR1020210184140A patent/KR20230094753A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
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