KR20230120168A - Waste battery thermal runaway prevention system using ai prediction model and sensor monitoring - Google Patents

Waste battery thermal runaway prevention system using ai prediction model and sensor monitoring Download PDF

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KR20230120168A
KR20230120168A KR1020220015591A KR20220015591A KR20230120168A KR 20230120168 A KR20230120168 A KR 20230120168A KR 1020220015591 A KR1020220015591 A KR 1020220015591A KR 20220015591 A KR20220015591 A KR 20220015591A KR 20230120168 A KR20230120168 A KR 20230120168A
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최영철
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Abstract

폐배터리 열폭주예방 시스템은 폐배터리에서 측정되는 전압값, 온도값, 습도값, 오프가스배출값을 기초로 이상발열을 모니터링하고 열폭주를 사전에 예측한다. 폐배터리 열폭주예방 시스템은 센서모듈, 카메라모듈, 데이터 전송 디바이스, 서버, 출력모듈을 포함한다. 전압센서는 폐배터리의 OBD 단자에 결합되어 폐배터리의 전압값을 측정한다. 온도센서는 폐배터리의 일면에 접촉하여, 온도값을 측정한다. 서버에는 열폭주 예측 모델이 저장된다. 열폭주 예측모델은 전압값, 온도값을 기초로 사전에 학습된다. 서버는 전압값, 온도값, 및 습도값을 기초로 열폭주 예측모델을 이용하여 폐배터리의 열폭주 가능성을 예측한다.The waste battery thermal runaway prevention system monitors abnormal heat generation and predicts thermal runaway in advance based on the voltage value, temperature value, humidity value, and off-gas emission value measured in the waste battery. The waste battery thermal runaway prevention system includes a sensor module, a camera module, a data transmission device, a server, and an output module. The voltage sensor is coupled to the OBD terminal of the waste battery to measure the voltage value of the waste battery. The temperature sensor contacts one surface of the waste battery to measure a temperature value. A thermal runaway prediction model is stored in the server. The thermal runaway prediction model is pre-learned based on voltage and temperature values. The server predicts the possibility of thermal runaway of the waste battery using a thermal runaway prediction model based on the voltage value, the temperature value, and the humidity value.

Description

AI 예측 모델 및 센서 모니터링을 이용한 폐배터리 열폭주 예방시스템{WASTE BATTERY THERMAL RUNAWAY PREVENTION SYSTEM USING AI PREDICTION MODEL AND SENSOR MONITORING}Waste battery thermal runaway prevention system using AI prediction model and sensor monitoring {WASTE BATTERY THERMAL RUNAWAY PREVENTION SYSTEM USING AI PREDICTION MODEL AND SENSOR MONITORING}

본 발명은 폐배터리를 통합적으로 관리하고 위협 발생을 예측할 수 있는 폐배터리 열폭주예방 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 센싱된 폐배터리의 전압값, 온도값, 습도값, 및 오프가스 배출값에 대해, 인공지능 알고리즘을 이용하여 사전 학습된 열폭주 예측 모델을 적용하여 폐배터리의 열폭주를 예측하는 폐배터리 열폭주예방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a waste battery thermal runaway prevention system capable of integratedly managing waste batteries and predicting the occurrence of threats, and specifically, with respect to the sensed voltage value, temperature value, humidity value, and off-gas emission value It relates to a waste battery thermal runaway prevention system that predicts thermal runaway of a waste battery by applying a pre-learned thermal runaway prediction model using an artificial intelligence algorithm.

전기자동차 시장의 활성화로 인해 폐배터리 배출이 늘어나고 있다. 이에 따라, 폐배터리의 재활용시장이 본격적으로 성장할 것으로 전망되고 있다. 이 과정에서, 폐배터리를 장/단기에 걸쳐 안전하게 보관하는 기술에 대한 중요성도 커지고 있다. 실제 ESS(Energy Storage System) 시설의 경우, 지난 2년간 26건의 폭발화재가 발생한 바 있다.Due to the vitalization of the electric vehicle market, waste battery emissions are increasing. Accordingly, it is expected that the recycling market of waste batteries will grow in earnest. In this process, the importance of technology for safely storing waste batteries over the long/short term is also increasing. In the case of actual ESS (Energy Storage System) facilities, 26 explosions and fires have occurred in the past two years.

구체적으로, 폐배터리를 보관하며 발생할 수 있은 화재 및 폭발의 원인은 크게 3가지(과열에 의한 열적위협 상항, 과충/방전과 단락에 의한 전기적위협 상황, 및 외부충격에 의한 물리적위협상항)가 존재한다. 상기 3가지 원인에 의해 ABUSE, 오프가스, SMOKE, FIRE 단계를 거쳐 열폭주 현상이 일어난다.Specifically, there are three major causes of fire and explosion that may occur while storing waste batteries (thermal threat due to overheating, electrical threat due to overcharging/discharging and short circuit, and physical threat due to external shock). do. Due to the above three causes, thermal runaway occurs through the steps of ABUSE, offgas, smoke, and fire.

상기 열폭주 현상을 방지하기 위해 폐배터리의 ABUSE 단계에서 온도를 감시하는 기술, 오프가스 단계에서 가스를 감지하는 기술이 도입되어 있다. 그러나, 상기 종래의 기술들은 열폭주를 예측할 수 있는 3가지 인자(전압, 온도, 오프가스) 중 일부만(전압만을 모니터링 또는 온도만을 모니터링)을 모니터링한다는 문제가 있었다. 즉, 화재와 직간접적인 관련이 있는 상기 3가지 인자(전압, 온도, 오프가스)를 종합적으로 수집하여 열폭주 발생여부를 예측하는 기술에 대한 요구가 커지고 있다.In order to prevent the thermal runaway phenomenon, a technology for monitoring the temperature in the ABUSE stage of the waste battery and a technology for detecting gas in the off-gas stage have been introduced. However, the conventional techniques have a problem in that only some (voltage only or temperature only) of three factors (voltage, temperature, and off-gas) capable of predicting thermal runaway are monitored. That is, there is a growing demand for a technology for predicting whether thermal runaway will occur by comprehensively collecting the three factors (voltage, temperature, off-gas) directly or indirectly related to fire.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폐배터리의 온도 및 오프가스 외에도, 폐배터리의 전압 및 주변습도를 모두 모니터링하므로, 위협상황 감지기능이 고도화된 폐배터리 열폭주예방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above conventional problems, in addition to the temperature and off-gas of the waste battery, the voltage and ambient humidity of the waste battery are monitored, thereby providing a waste battery thermal runaway prevention system with an advanced threat situation detection function. intended to provide

또한, 본 발명은 측정된 폐배터리의 전압, 온도, 오프가스, 및 습도를 기초로, 인공지능 학습을 통해 열폭주를 예측하는 폐배터리 열폭주예방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a waste battery thermal runaway prevention system that predicts thermal runaway through artificial intelligence learning based on the measured voltage, temperature, off-gas, and humidity of the waste battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 시스템은 센서모듈, 카메라모듈, 데이터 전송 디바이스, 서버, 및 출력모듈을 포함할 수 있다.A thermal runaway prevention system according to an embodiment of the present invention may include a sensor module, a camera module, a data transmission device, a server, and an output module.

센서모듈은 전압센서 및 온도센서를 포함할 수 있다. 전압센서는 폐배터리의 전압값을 측정할 수 있다. 온도센서는 상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 온도값을 측정할 수 있다. 센서모듈은 상기 전압값 및 상기 온도값 포함하는 센싱데이터를 생성할 수 있다.The sensor module may include a voltage sensor and a temperature sensor. The voltage sensor may measure the voltage value of the waste battery. A temperature sensor may be disposed adjacent to the waste battery to measure a temperature value. The sensor module may generate sensing data including the voltage value and the temperature value.

카메라모듈은 상기 폐배터리 및 상기 폐배터리를 보관하는 주변환경의 영상을 취득하여 영상데이터를 생성할 수 있다.The camera module may generate image data by acquiring images of the waste battery and the surrounding environment in which the waste battery is stored.

데이터 전송 디바이스는 상기 센싱데이터 및 상기 영상데이터를 수집하여 무선으로 송신가능할 수 있다.A data transmission device may collect and wirelessly transmit the sensing data and the image data.

서버는 상기 온도값 및 상기 전압값을 기초로 사전에 학습된 열폭주 예측 모델을 포함할 수 있다. 서버는 상기 데이터 전송 디바이스에서 상기 센싱데이터를 수신할 수 있다. 서버는 상기 카메라모듈에서 상기 영상데이터를 수신할 수 있다. 서버는 상기 센싱데이터를 기초로 상기 열폭주 예측 모델을 이용하여 상기 폐배터리의 열폭주 가능성을 산출할 수 있다.The server may include a pre-learned thermal runaway prediction model based on the temperature value and the voltage value. The server may receive the sensing data from the data transmission device. The server may receive the image data from the camera module. The server may calculate the possibility of thermal runaway of the waste battery using the thermal runaway prediction model based on the sensing data.

출력모듈은 상기 서버에서 상기 센싱데이터, 상기 영상데이터, 및 상기 열폭주 가능성을 수신하고, 이에 대응하여 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단계알람을 출력할 수 있다.The output module may receive the sensing data, the image data, and the possibility of thermal runaway from the server, and output a step alarm including at least one of image, text, and sound in response thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 시스템의 센서모듈은 오프가스감지센서 및 습도센서를 더 포함할 수 있다.The sensor module of the thermal runaway prevention system according to an embodiment of the present invention may further include an off-gas detection sensor and a humidity sensor.

오프가스감지센서는 상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 오프가스 배출값을 측정할 수 있다.An off-gas detection sensor may be disposed adjacent to the waste battery to measure an off-gas emission value.

습도센서는 상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 습도값을 측정할 수 있다.A humidity sensor may be disposed adjacent to the waste battery to measure a humidity value.

상기 센싱데이터는 상기 오프가스 배출값 및 상기 습도값을 더 포함할 수 있다.The sensing data may further include the off-gas emission value and the humidity value.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 시스템에서, 상기 전압센서는 상기 폐배터리의 OBD단자에 결합되어 상기 폐배터리의 전압값을 측정할 수 있다. 상기 온도센서는 상기 폐배터리의 표면에 접촉하도록 배치되어 상기 폐배터리의 상기 표면의 온도를 측정할 수 있다. 상기 오프가스감지센서는 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다. In the thermal runaway prevention system according to an embodiment of the present invention, the voltage sensor is coupled to the OBD terminal of the waste battery to measure the voltage value of the waste battery. The temperature sensor may be disposed to contact the surface of the waste battery to measure the temperature of the surface of the waste battery. The off-gas detection sensor may measure at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke.

상기 열폭주 예측 모델은 상기 전압값에 제1 가중치를 부여하고, 상기 온도값에 제2가중치를 부여하고, 상기 오프가스 배출값에 제3 가중치를 부여하여 결정된 입력데이터를 기초로 사전에 학습될 수 있다. 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 보다 크고, 상기 제2 가중치는 상기 제3 가중치보다 클 수 있다.The thermal runaway prediction model is pre-learned based on input data determined by assigning a first weight to the voltage value, a second weight to the temperature value, and a third weight to the off-gas emission value. can The first weight may be greater than the second weight, and the second weight may be greater than the third weight.

상기 습도센서에서 측정된 상기 습도값이 소정의 값 이상이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값을 곱하고, 상기 습도값이 상기 소정의 값 미만이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값을 곱하여 최종 열폭주 가능성을 산출할 수 있다.If the humidity value measured by the humidity sensor is greater than or equal to a predetermined value, the possibility of thermal runaway is multiplied by a first value greater than 1, and if the humidity value is less than the predetermined value, a second value less than 1 is associated with the possibility of thermal runaway. can be multiplied to calculate the final thermal runaway probability.

상기 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 상기 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우, 상기 서버는 제1 출력신호를 생성할 수 있다. 상기 출력모듈은 상기 제1 출력신호를 수신하여 상기 폐배터리의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력할 수 있다.When the temperature value is greater than or equal to 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the emission value of the off-gas is greater than or equal to 0.02 mol, the server may generate a first output signal. The output module may receive the first output signal and output a first stage alarm warning that there is a precursor of thermal runaway of the waste battery.

상기 온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 상기 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우, 상기 서버는 제2 출력신호를 생성할 수 있다. 상기 출력모듈은 상기 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력할 수 있다.When the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or the temperature value increases by more than 0.25 degrees Celsius per second, the server may generate a second output signal. The output module may receive the second output signal and output a second stage alarm warning that thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur after 630 seconds to 690 seconds.

상기 온도값이 220도씨 이상인 경우 상기 서버는 제3 출력신호를 생성할 수 있다. 상기 출력모듈은 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력할 수 있다.When the temperature value is 220 degrees Celsius or higher, the server may generate a third output signal. The output module may receive a third output signal and output a third stage alarm warning that the thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur within a few seconds.

상기 열폭주 예측 모델은 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계될 수 있다. 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 상기 입력데이터를 제거하기 망각 게이트(Forget Gate), 상기 입력데이터를 반영하기 위한 업데이트 게이트(Update gate), 결과를 출력하기위한 출력 게이트(Output Gate), 및 다음 학습 단계를 수행하기 위한 저장 게이트(Store Gate)를 포함하는 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성될 수 있다.The thermal runaway prediction model may be designed as a layer based on a Recurrent Neural Network (RNN). A Recurrent Neural Network (RNN) includes a forget gate to remove the input data, an update gate to reflect the input data, an output gate to output a result, and It may be composed of a Long Short Term Memory (LSTM) cell including a store gate for performing the next learning step.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 시스템의 출력모듈은 PC, 스마트폰, 태블릿PC, PDA, 및 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The output module of the thermal runaway prevention system according to an embodiment of the present invention may include at least one of a PC, a smart phone, a tablet PC, a PDA, and a speaker.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 시스템의 상기 데이터 전송 디바이스는 동기식 LoRa 모뎀일 수 있다.The data transmission device of the thermal runaway prevention system according to an embodiment of the present invention may be a synchronous LoRa modem.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 방법은 사전학습단계, 모니터링단계, 열폭주 가능성 산출단계, 및 출력단계를 포함할 수 있다.A thermal runaway prevention method according to an embodiment of the present invention may include a preliminary learning step, a monitoring step, a thermal runaway possibility calculation step, and an output step.

사전학습단계에서, 전압센서에서 측정된 폐배터리의 전압값, 온도센서에서 측정된 폐배터리의 온도값, 및 오프가스감지센서에서 측정된 폐배터리의 오프가스 배출값을 기초로 학습된 열폭주 예측 모델이 생성될 수 있다.In the pre-learning step, thermal runaway prediction learned based on the voltage value of the waste battery measured by the voltage sensor, the temperature value of the waste battery measured by the temperature sensor, and the off-gas emission value of the waste battery measured by the off-gas detection sensor A model can be created.

모니터링단계에서, 상기 전압값, 상기 온도값, 및 상기 오프가스 배출값을 모니터링하여 상기 폐배터리의 이상여부가 판단될 수 있다.In the monitoring step, it may be determined whether or not the waste battery is abnormal by monitoring the voltage value, the temperature value, and the off-gas emission value.

열폭주 가능성 산출단계에서, 상기 전압값, 상기 온도값, 및 상기 오프가스 배출값을 기초로, 상기 열폭주 예측 모델을 이용하여 열폭주 가능성이 산출될 수 있다.In the thermal runaway possibility calculation step, the thermal runaway possibility may be calculated using the thermal runaway prediction model based on the voltage value, the temperature value, and the offgas emission value.

출력단계에서, 상기 열폭주 가능성 및 상기 폐배터리의 이상여부에 대응되는 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나가 단계알람으로써 출력될 수 있다. In the output step, at least one of an image, text, and sound corresponding to the possibility of thermal runaway and whether or not the waste battery is abnormal may be output as a step alarm.

본 발명의 일 실시예에 따른 열폭주예방 방법의 상기 사전학습단계는 센싱데이터 수집단계, 입력데이터 생성단계, 및 예측모델 학습단계를 포함할 수 있다.The preliminary learning step of the thermal runaway prevention method according to an embodiment of the present invention may include a sensing data collection step, an input data generation step, and a predictive model learning step.

센싱데이터 수집단계에서, 전압값, 온도값, 오프가스 배출값, 습도값이 수집될 수 있다. 상기 전압값 상기 폐배터리의 OBD PORT에 결합된 상기 전압센서에서 측정될 수 있다. 상기 온도값 상기 폐배터리의 표면에 접촉하도록 배치된 상기 온도센서에서 측정될 수 있다. 오프가스 배출값은 상기 폐배터리에 인접하게 배치된 오프가스감지센서에서 측정된 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나의 배출량을 포함할 수 있다. 습도값은 상기 폐배터리에 인접하게 배치된 습도센서에서 측정될 수 있다. In the sensing data collection step, a voltage value, a temperature value, an off-gas emission value, and a humidity value may be collected. The voltage value may be measured by the voltage sensor coupled to the OBD PORT of the waste battery. The temperature value may be measured by the temperature sensor disposed to contact the surface of the waste battery. The off-gas emission value may include an emission amount of at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke measured by an off-gas detection sensor disposed adjacent to the waste battery. The humidity value may be measured by a humidity sensor disposed adjacent to the waste battery.

상기 전압값에 제1 가중치가 부여되고, 상기 온도값에 상기 제1 가중치보다 작은 제2 가중치가 부여되고, 상기 오프가스 배출값에 상기 제2 가중치보다 작은 제3 가중치가 부여되어 입력데이터가 결정될 수 있다.A first weight is assigned to the voltage value, a second weight less than the first weight is assigned to the temperature value, and a third weight less than the second weight is assigned to the off-gas emission value to determine input data. can

예측모델 학습단계에서, 상기 입력데이터를 기초로 학습된 열폭주 예측 모델이 생성될 수 있다.In the prediction model learning step, a thermal runaway prediction model learned based on the input data may be generated.

상기 열폭주 예측 모델은 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성된 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계될 수 있다. 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀은 상기 입력데이터를 제거하기 망각 게이트(Forget Gate), 상기 입력데이터를 반영하기 위한 업데이트 게이트(Update gate), 결과를 출력하기위한 출력 게이트(Output Gate), 및 다음 학습 단계를 수행하기 위한 저장 게이트(Store Gate)를 포함할 수 있다.The thermal runaway prediction model may be designed as a Recurrent Neural Network (RNN)-based layer composed of Long Short Term Memory (LSTM) cells. A Long Short Term Memory (LSTM) cell has a forget gate to remove the input data, an update gate to reflect the input data, and an output gate to output the result. , and a store gate for performing the next learning step.

상기 열폭주 가능성 산출단계에서, 상기 습도값이 소정의 값 이상이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값이 곱해지고, 상기 습도값이 소정의 값 미만이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값이 곱해진 최종 열폭주 가능성이 산출될 수 있다.In the calculating the possibility of thermal runaway, if the humidity value is greater than or equal to a predetermined value, the possibility of thermal runaway is multiplied by a first value greater than 1, and if the humidity value is less than the predetermined value, the possibility of thermal runaway is multiplied by a first value less than 1. The final thermal runaway probability multiplied by a value of 2 can be calculated.

상기 모니터링 단계에서, 상기 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 상기 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우 서버는 제1 출력신호를 생성할 수 있다. 상기 온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 상기 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우 상기 서버는 제2 출력신호를 생성할 수 있다. 상기 온도값이 220도씨 이상인 경우 상기 서버는 제3 출력신호를 생성할 수 있다.In the monitoring step, the server may generate a first output signal when the temperature value is greater than 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the offgas emission value is greater than 0.02 mol. The server may generate a second output signal when the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or when the temperature value increases by more than 0.25 degrees Celsius per second. When the temperature value is 220 degrees Celsius or higher, the server may generate a third output signal.

상기 출력단계에서, 출력모듈은 상기 서버에서 상기 제1 출력신호를 수신하여 상기 폐배터리의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력할 수 있다. 상기 서버에서 상기 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력할 수 있다. 상기 서버에서 상기 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력할 수 있다.In the output step, the output module may receive the first output signal from the server and output a first step alarm warning that there is a precursor symptom of thermal runaway of the waste battery. The server may receive the second output signal and output a second stage alarm warning that the thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur after 630 seconds to 690 seconds. The server may receive the third output signal and output a third stage alarm warning that the thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur within a few seconds.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐배터리의 온도 및 오프가스 외에도, 폐배터리의 전압 및 주변습도를 모두 모니터링하므로, 위협상황 감지기능이 고도화된 폐배터리 열폭주예방 시스템을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the voltage and ambient humidity of the waste battery are monitored in addition to the temperature and off-gas of the waste battery, a waste battery thermal runaway prevention system with an advanced threat situation detection function can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐배터리의 전압, 온도, 오프가스, 및 습도를 기초로, 인공지능 학습을 통해 열폭주를 예측하는 폐배터리 열폭주예방 시스템을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, based on the voltage, temperature, off-gas, and humidity of the waste battery, it is possible to provide a waste battery thermal runaway prevention system that predicts thermal runaway through artificial intelligence learning.

도 1은 열폭주 예측 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리랙을 확대하여 도시한 것이다.
도 3은 열폭주 예측 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 열폭주 예측 방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 사전학습단계를 자세히 도시한 순서도이다.
1 schematically illustrates a thermal runaway prediction system.
FIG. 2 is an enlarged view of the battery rack shown in FIG. 1 .
3 is a block diagram showing the configuration of a thermal runaway prediction system.
4 is a flowchart of a thermal runaway prediction method.
Figure 5 is a flow chart showing the pre-learning step shown in Figure 4 in detail.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면들에 있어서, 구성요소들의 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.In the drawings, proportions and dimensions of components may be exaggerated for effective description of technical content.

"포함하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The term "includes" is intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features, numbers, steps, operations, or configurations. It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of elements, parts or combinations thereof.

도 1은 열폭주 예측 시스템(1000)을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 배터리랙(BTL)을 확대하여 도시한 것이다. 도 3은 열폭주 예측 시스템(1000)의 구성을 도시한 블록도이다.1 schematically illustrates a thermal runaway prediction system 1000 . FIG. 2 is an enlarged view of the battery rack (BTL) shown in FIG. 1 . 3 is a block diagram showing the configuration of a thermal runaway prediction system 1000.

열폭주란, 전지가 열적, 전기적, 물리적 스트레스로 인한 이유로 내부온도가 올라가고, 전지 내부의 분리막(Separator)이 녹아서 발생한 내부단락에 의해 일어난 화재를 의미한다. 본 발명의 열폭주 예측 시스템(1000)은 보관중인 폐배터리(BT)의 전압값, 온도값, 습도값, 오프가스 배출값 등을 기초로 실시간으로 열폭주 발생여부를 감지하고 사전에 예측하기 위한 것이다.Thermal runaway refers to a fire caused by an internal short-circuit caused by an increase in the internal temperature of a battery due to thermal, electrical, or physical stress and melting of a separator inside the battery. The thermal runaway prediction system 1000 of the present invention detects whether thermal runaway will occur in real time based on the voltage value, temperature value, humidity value, off-gas emission value, etc. of a waste battery (BT) being stored and predicts in advance will be.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 열폭주 예측 시스템(1000)은 센서모듈(100), 카메라모듈(200), 데이터 전송 디바이스(300), 서버(400), 및 출력모듈(500)을 포함할 수 있다. 폐배터리(BT)는 배터리랙(BTL)에 적층되어 보관될 수 있다.1 to 3, the thermal runaway prediction system 1000 of the present invention includes a sensor module 100, a camera module 200, a data transmission device 300, a server 400, and an output module 500. can include Waste batteries (BT) may be stacked and stored in a battery rack (BTL).

센서모듈(100)은 전압센서(110), 온도센서(120), 습도센서(130), 및 오프가스감지센서(140)를 포함할 수 있다. The sensor module 100 may include a voltage sensor 110 , a temperature sensor 120 , a humidity sensor 130 , and an off-gas detection sensor 140 .

전압센서(110)는 폐배터리(BT)의 OBD단자에 결합될 수 있다. 전압센서(110)는 폐배터리(BT)의 전압값을 측정할 수 있다. 열폭주에 이르기까지 폐배터리(BT)의 전압값은 일련의 변화과정을 거친다. 열폭주 발생 초기, 1) 완만하게 전압값 상승하고 2) 변곡점을 거쳐 전압값이 하강되며 3) 일정시간 경과 후 4) 전압값 급상승하며 열폭주로 이어진다. 이러한 일련의 전압값 변화를 이용하면, 전압값을 상시로 모니터링하여 폐배터리(BT)의 열폭주를 사전에 예측할 수 있다.Voltage sensor 110 may be coupled to the OBD terminal of the waste battery (BT). The voltage sensor 110 may measure the voltage value of the waste battery BT. Until thermal runaway, the voltage value of the waste battery (BT) goes through a series of changes. At the beginning of thermal runaway, 1) the voltage value rises gently, 2) the voltage value decreases through an inflection point, 3) after a certain period of time, 4) the voltage value rises rapidly, leading to thermal runaway. Using this series of voltage value changes, thermal runaway of the waste battery BT can be predicted in advance by monitoring the voltage value at all times.

온도센서(120)는 폐배터리(BT)에 인접하게 배치될 수 있다. 온도센서(120)는 온도값을 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 온도센서(120)는 폐배터리(BT)의 표면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한 온도센서(120)는 폐배터리(BT)의 표면의 온도를 측정할 수 있다. 열폭주에 이르기까지 폐배터리(BT)의 온도값은 일련의 변화과정을 거친다. 1) 셀 표면의 온도값이 약 100 도씨에서 2) 일정기간 유지된 후 3) 온도가 급상승하며 열폭주 현상이 발생한다. 이러한 일련의 온도값 변화를 이용하면, 온도값을 상시로 모니터링하여 폐배터리(BT)의 열폭주를 사전에 예측할 수 있다.The temperature sensor 120 may be disposed adjacent to the waste battery BT. The temperature sensor 120 may measure a temperature value. In one embodiment of the present invention, the temperature sensor 120 may be disposed to contact the surface of the waste battery (BT). In addition, the temperature sensor 120 may measure the temperature of the surface of the waste battery BT. Until thermal runaway, the temperature value of the waste battery (BT) goes through a series of changes. 1) After the temperature value of the cell surface is maintained at about 100℃ 2) for a certain period of time 3) the temperature rises rapidly and thermal runaway occurs. Using this series of temperature value changes, thermal runaway of the waste battery (BT) can be predicted in advance by monitoring the temperature value at all times.

습도센서(130)는 폐배터리(BT)에 인접하게 배치될 수 있다. 구체적으로, 배터리랙(BTL) 상에 배치될 수 있다. 습도센서(130)는 주변의 습도값을 측정할 수 있다. 폐배터리(BT)를 저장하는 공간의 습도가 높은 경우, 폐배터리(BT) 내부에 결로가 발생할 수 있다. 결로는 저장공간내의 분진과 결합하여 폐배터리(BT)의 절연을 약화시키고, 단락을 일으켜 화재의 위험성을 증가시킨다. 따라서, 저장공간내의 습도값을 지속적으로 모니터링하고 관리하는 것이 중요하다.The humidity sensor 130 may be disposed adjacent to the waste battery BT. Specifically, it may be disposed on a battery rack (BTL). The humidity sensor 130 may measure a humidity value around. When the humidity of the space storing the waste battery BT is high, dew condensation may occur inside the waste battery BT. Condensation combines with dust in the storage space to weaken the insulation of the waste battery (BT) and cause a short circuit, increasing the risk of fire. Therefore, it is important to continuously monitor and manage the humidity value in the storage space.

오프가스감지센서(140)는 폐배터리(BT)에 인접하게 배치될 수 있다. 오프가스감지센서(140)는 오프가스 배출값을 측정할 수 있다. 전지가 열적, 물리적, 전기적 스트레스를 받게 되면 전지 내부의 온도가 상승하고, 전해질(Electrolyte)이 기화되어 벤트(Vent)되는데, 이를 오프가스(Off-gas)라고 부른다. 따라서, 오프가스 배출값을 실시간으로 감지하여 열폭주 현상을 사전에 방지할 수 있다.The off-gas detection sensor 140 may be disposed adjacent to the waste battery BT. The off-gas detection sensor 140 may measure an off-gas emission value. When a battery is subjected to thermal, physical, or electrical stress, the temperature inside the battery rises, and the electrolyte is vaporized and vented, which is called off-gas. Therefore, the thermal runaway phenomenon can be prevented in advance by detecting the off-gas emission value in real time.

본 발명의 다른 실시예에서, 오프가스감지센서(140)는 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나를 감지할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the off-gas detection sensor 140 may detect at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke.

센싱데이터(DT1)는 전압값, 온도값, 오프가스 배출값, 및 습도값을 포함할 수 있다.The sensing data DT1 may include a voltage value, a temperature value, an off-gas emission value, and a humidity value.

카메라모듈(200)은 폐배터리(BT) 및 폐배터리(BT)를 보관하는 주변환경의 영상을 취득하여 영상데이터(DT2)를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 열폭주 예측 시스템(1000)을 이용하는 사용자는, 카메라모듈(200)에서 취득된 영상을 활용하여, 육안으로 저장고 내부상황을 모니터링하고 신속하게 대응할 수 있다.The camera module 200 may generate image data DT2 by acquiring an image of the waste battery BT and the surrounding environment in which the waste battery BT is stored. Therefore, a user using the thermal runaway prediction system 1000 of the present invention can visually monitor the internal situation of the storage and respond promptly by utilizing the image obtained from the camera module 200 .

본 발명의 다른 실시예에서, 카메라모듈(200)에서 취득된 영상에 대해 딥러닝(Deep Learning) 알고리즘을 적용하여 화재발생 및 화재발생상황의 전조증상을 예방할 수 있다. 예컨대, 폐배터리에서 증기가 발생하면 이를 영상에서 검출하여, 인근 소방서 및 관리 인원에 자동으로 연락하고 조기에 화재에 대한 대응을 실시하도록 조치할 있다.In another embodiment of the present invention, by applying a deep learning algorithm to an image acquired by the camera module 200, it is possible to prevent a fire and a precursor symptom of a fire situation. For example, when steam is generated from a waste battery, it can be detected from an image, automatically contact a nearby fire station and management personnel, and take action to respond to a fire in an early stage.

데이터 전송 디바이스(300)는 센싱데이터(DT1) 및 영상데이터(DT2)를 수집하여 무선으로 송신가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 데이터 전송 디바이스(300)는 동기식 LoRa 모뎀일 수 있다. 본 발명의 데이터 전송 디바이스(300)는 시간동기화를 통해 다종의 센서를 사용함으로써 발생할 수 있는 무선 충돌을 방지하여 높은 안정성을 유지할 수 있다. 데이터 전송 디바이스(300)는 타임슬롯 기준으로 무선 송신함으로써, 정확한 시간에 최소 지연으로 통신할 수 있다.The data transmission device 300 may collect sensing data DT1 and image data DT2 and transmit them wirelessly. In an embodiment of the invention, data transmission device 300 may be a synchronous LoRa modem. The data transmission device 300 of the present invention can maintain high stability by preventing wireless collisions that may occur by using multiple types of sensors through time synchronization. The data transmission device 300 can communicate at the correct time with minimum delay by wirelessly transmitting on a timeslot basis.

또한, 데이터 전송 디바이스(300)는 센싱데이터(DT1)와 영상데이터(DT2)를 믹싱하여 사용자에게 제공할 수 있다. 즉, 시간을 기준으로 영상과 영상에 대응되는 데이터가 종합적으로 사용자에게 제공될 수 있다. 뿐만 아니라, 데이터 전송 디바이스(300)를 통해 LoRa 방식의 무선통신을 활용하므로, 본 발명의 열폭주 예측 시스템(1000)은 최대 3km에 달하는 넓은 영역에서 사용이 가능하며, 설치 및 유지관리비용이 저렴하다는 이점이 있다.Also, the data transmission device 300 may mix the sensing data DT1 and the image data DT2 and provide the mixed data to the user. That is, images and data corresponding to the images may be comprehensively provided to the user on the basis of time. In addition, since wireless communication of the LoRa method is utilized through the data transmission device 300, the thermal runaway prediction system 1000 of the present invention can be used in a wide area of up to 3 km, and the installation and maintenance costs are low. There is an advantage to that.

그러나 본 발명의 데이터 전송 디바이스(300)가 이에 제한되는 것은 아니다. 센싱데이터(DT1)에 대응되는 신호의 변조 및 복조를 수행할 수 있고, 이를 무선 및 실시간으로 전송할 수 있는 모뎀(MODEM)이면 충분하다.However, the data transmission device 300 of the present invention is not limited thereto. A modem (MODEM) capable of performing modulation and demodulation of a signal corresponding to the sensing data DT1 and transmitting it wirelessly and in real time is sufficient.

서버(400)는 열폭주 예측 모델(410)을 포함할 수 있다. 서버(400)는 데이터 전송 디바이스(300)에서 센싱데이터(DT1)를 수신하고 저장할 수 있다. 서버(400)는 카메라모듈(200)에서 영상데이터(DT2)를 수신하고 저장할 수 있다. 서버(400)에는 열폭주 예측 모델(410)이 저장될 수 있다. 서버(400)는 센싱데이터(DT1)를 기초로 열폭주 예측 모델(410)을 이용하여 폐배터리(BT)의 잔여수명, 발화시간, 및 폐배터리(BT)의 열폭주 가능성 등을 산출할 수 있다.The server 400 may include a thermal runaway prediction model 410 . The server 400 may receive and store the sensing data DT1 from the data transmission device 300 . The server 400 may receive and store image data DT2 from the camera module 200 . A thermal runaway prediction model 410 may be stored in the server 400 . The server 400 may calculate the remaining life of the waste battery BT, the ignition time, and the possibility of thermal runaway of the waste battery BT using the thermal runaway prediction model 410 based on the sensing data DT1. there is.

열폭주 예측 모델(410)은 온도값 및 전압값을 기초로 사전에 학습될 수 있다. 구체적으로, 열폭주 예측 모델(410)은 전압값에 제1 가중치를 부여하고, 온도값에 제2가중치를 부여하고, 오프가스 배출값에 제3 가중치를 부여하여 결정된 입력데이터를 기초로 사전에 학습될 수 있다. 제1 가중치는 제2 가중치 보다 크고, 제2 가중치는 제3 가중치보다 클 수 있다. 단, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 가중치, 제2 가중치, 및 제3 가중치 간의 대소관계 및 구체적인 수치는 설계자가 필요에 따라 변경될 수 있다.The thermal runaway prediction model 410 may be trained in advance based on the temperature value and the voltage value. Specifically, the thermal runaway prediction model 410 assigns a first weight to a voltage value, a second weight to a temperature value, and a third weight to an off-gas emission value, based on input data determined in advance. can be learned The first weight may be greater than the second weight, and the second weight may be greater than the third weight. However, the present invention is not limited thereto, and the magnitude relationship and specific values between the first weight, the second weight, and the third weight may be changed as needed by a designer.

열폭주 예측 모델(410)은 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계될 수 있다. 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 은닉층이 체인구조를 이룬다. 또한 은닉층의 연산결과가 다시 같은 은닉층으로 연결된 루프가 존재하므로, 과거의 데이터가 미래의 연산에 영향을 주는 구조를 갖는다. 즉, 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 은닉 노드가 방향을 가진 엣지로 연결되어 순환하는 구조를 이룬다.The thermal runaway prediction model 410 may be designed as a layer based on a Recurrent Neural Network (RNN). In Recurrent Neural Network (RNN), hidden layers form a chain structure. In addition, since there is a loop in which the operation result of the hidden layer is connected to the same hidden layer again, it has a structure in which past data affects future operation. In other words, Recurrent Neural Network (RNN) forms a structure in which hidden nodes are connected to directed edges and circulate.

순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성될 수 있다. 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀은 장기 의존성 문제를 해결하기 의해 은닉층에 여러 개의 게이트가 연결된 셀을 추가한 구조이다. 즉, 경사하강법(Gradient Descent)을 이용하여 반복학습을 수행할 때 나타나는 경사소멸(Vanishing Gradient) 문제를 해결하기 위해 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀을 추가한 것이다.A Recurrent Neural Network (RNN) may be composed of Long Short Term Memory (LSTM) cells. A Long Short Term Memory (LSTM) cell has a structure in which several gates are added to the hidden layer by solving the long-term dependency problem. That is, Long Short Term Memory (LSTM) cells are added to solve the vanishing gradient problem that occurs when performing iterative learning using gradient descent.

장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀은 망각 게이트(Forget Gate), 업데이트 게이트(Update gate), 출력 게이트(Output Gate), 및 저장 게이트(Store Gate)를 포함할 수 있다.A long short term memory (LSTM) cell may include a forget gate, an update gate, an output gate, and a store gate.

망각 게이트(Forget Gate)는 데이터를 제거할 수 있다. 즉, 망각 게이트(Forget Gate)는 이전의 셀 상태를 얼마나 잊어버릴지를 결정될 수 있다.A forget gate can remove data. That is, the forget gate may determine how much to forget the previous cell state.

업데이트 게이트(Update gate)는 입력데이터를 반영할 수 있다. 즉, 업데이트 게이트(Update gate)는 이전 데이터를 얼마나 반영할 지를 결정할 수 있다.An update gate may reflect input data. That is, the update gate may determine how much previous data is to be reflected.

출력 게이트(Output Gate)는 결과를 얼마나 출력할지를 결정할 수 있다.An output gate can determine how much of a result to output.

저장 게이트(Store Gate)는 다음 학습 단계를 수행할 수 있다.The Store Gate can perform the next learning step.

습도센서(130)에서 측정된 습도값이 소정의 값 이상이면 서버(400)는 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값을 곱하고, 습도값이 소정의 값 미만이면 서버(400)는 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값을 곱하여 최종 열폭주 가능성을 산출할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 소정의 값은 55 내지 65%일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 설계자가 필요에 따라 소정의 값을 변경할 수 있다.If the humidity value measured by the humidity sensor 130 is greater than or equal to a predetermined value, the server 400 multiplies the possibility of thermal runaway by a first value greater than 1, and if the humidity value is less than the predetermined value, the server 400 multiplies the possibility of thermal runaway. The possibility of final thermal runaway may be calculated by multiplying by a second value smaller than 1. In another embodiment of the present invention, the predetermined value may be between 55 and 65%. However, the present invention is not limited thereto, and a designer may change a predetermined value as needed.

출력모듈(500)은 PC, 스마트폰, 태블릿PC, PDA, 및 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 출력모듈(500)은 센싱데이터(DT1), 영상데이터(DT2), 및 열폭주 가능성을 포함하는 통합데이터(DT3)를 수신할 수 있다. 출력모듈(500)은 통합데이터(DT3)에 대응하여 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단계알람을 출력할 수 있다.The output module 500 may include at least one of a PC, a smart phone, a tablet PC, a PDA, and a speaker. The output module 500 may receive sensing data DT1, image data DT2, and integrated data DT3 including the possibility of thermal runaway. The output module 500 may output a step alarm including at least one of image, text, and sound in response to the integrated data DT3.

단계알람은 제1 단계알람, 제2 단계알람, 및 제3 단계알람을 포함할 수 있다. 단계알람은 출력모듈(500) 상의 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나의 형태로 제공될 수 있다.The stage alarm may include a first stage alarm, a second stage alarm, and a third stage alarm. The step alarm may be provided in the form of at least one of images, texts, and sounds on the output module 500 .

온도센서(120)에서 측정된 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 오프가스감지센서(140)에서 측정된 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우, 서버(400)는 제1 출력신호를 생성할 수 있다. 출력모듈(500)은 제1 출력신호를 수신하여 폐배터리(BT)의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력할 수 있다. 또한, 출력모듈(500)은 기저장된 담당자의 개인 통신기기에 메시지를 발송하거나, 열폭주 예방을 위한 점검리스트 및 대응 매뉴얼을 제공할 수 있다.When the temperature value measured by the temperature sensor 120 is greater than or equal to 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the off-gas emission value measured by the off-gas detection sensor 140 is greater than or equal to 0.02 mol, the server 400 outputs a first output signal. can create The output module 500 may receive the first output signal and output a first stage alarm warning that there is a precursor of thermal runaway of the waste battery BT. In addition, the output module 500 may send a message to a pre-stored personal communication device of a person in charge or provide a checklist and response manual for preventing thermal runaway.

온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우, 서버(400)는 제2 출력신호를 생성할 수 있다. 출력모듈(500)은 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 폐배터리(BT)의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력할 수 있다. 또한, 출력모듈(500)은 기저장된 담당자의 개인 통신기기에 메시지를 발송하거나, 옥내 스피커를 통해 경고 메시지를 송출할 수 있다.When the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or the temperature value increases by more than 0.25 degrees Celsius per second, the server 400 may generate a second output signal. The output module 500 may receive the second output signal and output a second stage alarm warning that there is a high possibility of thermal runaway of the waste battery BT after 630 to 690 seconds. In addition, the output module 500 may send a message to a pre-stored personal communication device of a person in charge or send a warning message through an indoor speaker.

온도값이 220도씨 이상인 경우 서버(400)는 제3 출력신호를 생성할 수 있다. 출력모듈(500)은 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 폐배터리(BT)의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력할 수 있다. 또한, 출력모듈(500)은 기저장된 인근 소방서로 메시지를 발송하거나, 방화셔터, 스프링클러, 비상경보 등을 포함하는 소화방재시설의 동작을 제어하는 신호를 외부로 송신할 수 있다.When the temperature value is 220 degrees Celsius or higher, the server 400 may generate a third output signal. The output module 500 may receive the third output signal and output a third stage alarm warning that the thermal runaway of the waste battery BT is highly likely to occur within a few seconds. In addition, the output module 500 may transmit a previously stored message to a nearby fire station or transmit a signal for controlling the operation of fire prevention facilities including fire shutters, sprinklers, and emergency alarms to the outside.

도 4는 열폭주 예측 방법(S100)의 순서도를 도시한 것이다. 도 5는 도 4에 도시된 사전학습단계(S10)를 자세히 도시한 순서도이다.4 is a flowchart of a thermal runaway prediction method (S100). Figure 5 is a flow chart showing in detail the pre-learning step (S10) shown in Figure 4.

도 4를 참조하면, 열폭주 예측 방법(S100)은 사전학습단계(S10), 모니터링단계(S20), 열폭주 가능성 산출단계(S30), 및 출력단계(S40)를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 사전학습단계(S10)는 센싱데이터 수집단계(S11), 입력데이터 생성단계(S12), 및 예측모델 학습단계(S13)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the thermal runaway prediction method ( S100 ) may include a pre-learning step ( S10 ), a monitoring step ( S20 ), a thermal runaway possibility calculation step ( S30 ), and an output step ( S40 ). Referring to FIG. 5 , the pre-learning step (S10) may include a sensing data collection step (S11), an input data generation step (S12), and a predictive model learning step (S13).

사전학습단계(S10)에서, 전압센서(110)에서 측정된 폐배터리의 전압값, 온도센서(120)에서 측정된 폐배터리의 온도값, 및 오프가스감지센서(140)에서 측정된 폐배터리의 오프가스 배출값을 기초로 학습된 열폭주 예측 모델(410)이 생성될 수 있다.In the pre-learning step (S10), the voltage value of the waste battery measured by the voltage sensor 110, the temperature value of the waste battery measured by the temperature sensor 120, and the waste battery measured by the off-gas detection sensor 140 A thermal runaway prediction model 410 learned based on the offgas emission value may be generated.

센싱데이터 수집단계(S11)에서, 전압값, 온도값, 및 습도값이 수집될 수 있다. 전압값은 폐배터리의 OBD PORT에 결합된 전압센서(110)에서 측정될 수 있다. 온도값은 폐배터리의 표면에 접촉하도록 배치된 온도센서(120)에서 측정될 수 있다. 오프가스 배출값은 폐배터리에 인접하게 배치된 오프가스감지센서(140)에서 측정될 수 있다. 오프가스 배출값은 오프가스감지센서(140)에서 측정된 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나의 배출량을 포함할 수 있다.In the sensing data collection step ( S11 ), a voltage value, a temperature value, and a humidity value may be collected. The voltage value can be measured by the voltage sensor 110 coupled to the OBD PORT of the waste battery. The temperature value may be measured by the temperature sensor 120 disposed to contact the surface of the waste battery. The off-gas emission value may be measured by the off-gas detection sensor 140 disposed adjacent to the waste battery. The off-gas emission value may include an emission amount of at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke measured by the off-gas detection sensor 140 .

습도값은 폐배터리에 인접하게 배치된 습도센서(130)에서 측정될 수 있다.The humidity value may be measured by the humidity sensor 130 disposed adjacent to the waste battery.

입력데이터 생성단계(S12)에서, 전압값에 제1 가중치가 부여되고, 온도값에 제1 가중치보다 작은 제2 가중치가 부여되고, 오프가스 배출값에 제2 가중치보다 작은 제3 가중치가 부여되어 입력데이터가 결정될 수 있다.In the input data generation step (S12), a first weight is assigned to the voltage value, a second weight less than the first weight is assigned to the temperature value, and a third weight less than the second weight is assigned to the off-gas emission value. Input data can be determined.

예측모델 학습단계(S13)에서, 입력데이터를 기초로 학습된 열폭주 예측 모델(410, 도 3)이 생성될 수 있다.In the predictive model learning step (S13), the thermal runaway prediction model 410 (FIG. 3) learned based on the input data may be generated.

열폭주 예측 모델(410)은 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계될 수 있다. 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 은닉층이 체인구조를 이룬다. 또한 은닉층의 연산결과가 다시 같은 은닉층으로 연결된 루프가 존재하므로, 과거의 데이터가 미래의 연산에 영향을 주는 구조를 갖는다. 즉, 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 은닉 노드가 방향을 가진 엣지로 연결되어 순환하는 구조를 이룬다. 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM)를 포함할 수 있다.The thermal runaway prediction model 410 may be designed as a layer based on a Recurrent Neural Network (RNN). In Recurrent Neural Network (RNN), hidden layers form a chain structure. In addition, since there is a loop in which the operation result of the hidden layer is connected to the same hidden layer again, it has a structure in which past data affects future operation. In other words, Recurrent Neural Network (RNN) forms a structure in which hidden nodes are connected to directed edges and circulate. A recurrent neural network (RNN) may include a long short term memory (LSTM).

순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)은 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성될 수 있다. 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀은 장기 의존성 문제를 해결하기 의해 은닉층에 여러 개의 게이트가 연결된 셀을 추가한 구조이다. 즉, 경사하강법(Gradient Descent)을 이용하여 반복학습을 수행할 때 나타나는 경사소멸(Vanishing Gradient) 문제를 해결하기 위해 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀을 추가한 것이다.A Recurrent Neural Network (RNN) may be composed of Long Short Term Memory (LSTM) cells. A Long Short Term Memory (LSTM) cell has a structure in which several gates are added to the hidden layer by solving the long-term dependency problem. That is, Long Short Term Memory (LSTM) cells are added to solve the vanishing gradient problem that occurs when performing iterative learning using gradient descent.

장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀은 망각 게이트(Forget Gate), 업데이트 게이트(Update gate), 출력 게이트(Output Gate), 및 저장 게이트(Store Gate)를 포함할 수 있다.A long short term memory (LSTM) cell may include a forget gate, an update gate, an output gate, and a store gate.

망각 게이트(Forget Gate)는 데이터를 제거할 수 있다. 즉, 망각 게이트(Forget Gate)는 이전의 셀 상태를 얼마나 잊어버릴지를 결정될 수 있다.A forget gate can remove data. That is, the forget gate may determine how much to forget the previous cell state.

업데이트 게이트(Update gate)는 입력데이터를 반영할 수 있다. 즉, 업데이트 게이트(Update gate)는 이전 데이터를 얼마나 반영할 지를 결정할 수 있다.An update gate may reflect input data. That is, the update gate may determine how much previous data is to be reflected.

출력 게이트(Output Gate)는 결과를 얼마나 출력할지를 결정할 수 있다.An output gate can determine how much of a result to output.

저장 게이트(Store Gate)는 다음 학습 단계를 수행할 수 있다.The Store Gate can perform the next learning step.

모니터링단계(S20)에서 전압값, 온도값, 및 오프가스 배출값을 모니터링하여 폐배터리의 이상여부가 판단될 수 있다.In the monitoring step (S20), it may be determined whether or not the waste battery is abnormal by monitoring the voltage value, the temperature value, and the off-gas emission value.

온도센서(120)에서 측정된 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우, 서버(400)는 제1 출력신호를 생성할 수 있다. 온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우 서버(400)는 제2 출력신호를 생성할 수 있다. 온도값이 220도씨 이상인 경우 서버(400)는 제3 출력신호를 생성할 수 있다. 서버(400)에서 생성된 제1 출력신호, 제2 출력신호, 및 제3 출력신호는 출력모듈(500)로 전송될 수 있다.When the temperature value measured by the temperature sensor 120 is greater than or equal to 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the emission value of off-gas is greater than or equal to 0.02 mol, the server 400 may generate a first output signal. The server 400 may generate a second output signal when the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or when the temperature value increases by more than 0.25 degrees Celsius per second. When the temperature value is 220 degrees Celsius or higher, the server 400 may generate a third output signal. The first output signal, the second output signal, and the third output signal generated by the server 400 may be transmitted to the output module 500 .

열폭주 가능성 산출단계(S30)에서, 전압값, 온도값, 및 오프가스 배출값을 기초로, 열폭주 예측 모델(410)을 이용하여 열폭주 가능성이 산출될 수 있다.In step S30 of calculating the possibility of thermal runaway, the possibility of thermal runaway may be calculated using the thermal runaway prediction model 410 based on the voltage value, the temperature value, and the off-gas emission value.

습도값이 소정의 값 이상이면 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값이 곱해져서 최종 열폭주 가능성이 산출될 수 있다. 습도값이 소정의 값 미만이면 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값이 곱해진 최종 열폭주 가능성이 산출될 수 있다.When the humidity value is greater than or equal to a predetermined value, the final possibility of thermal runaway may be calculated by multiplying the possibility of thermal runaway by a first value greater than 1. When the humidity value is less than the predetermined value, a final possibility of thermal runaway obtained by multiplying the possibility of thermal runaway by a second value smaller than 1 may be calculated.

본 발명의 실시예에서, 모니터링단계(S20)와 열폭주 가능성 산출단계(S30)는 동시에 진행될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 모니터링단계(S20) 및 열폭주 가능성 산출단계(S30)의 순서는 변경될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the monitoring step (S20) and the thermal runaway possibility calculation step (S30) may be performed simultaneously. However, it is not limited thereto, and the order of the monitoring step (S20) and the thermal runaway possibility calculation step (S30) may be changed.

출력단계(S40)에서, 열폭주 가능성 및 폐배터리의 이상여부에 대응되는 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나가 출력될 수 있다.In the output step (S40), at least one of an image, text, and sound corresponding to the possibility of thermal runaway and whether or not the waste battery is abnormal may be output.

출력모듈(500)은 서버(400)에서 제1 출력신호를 수신하여 폐배터리의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력할 수 있다. 출력모듈(500)은 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력할 수 있다. 출력모듈(500)은 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력할 수 있다.The output module 500 may receive a first output signal from the server 400 and output a first stage alarm warning that there is a precursor symptom of thermal runaway of the waste battery. The output module 500 may receive the second output signal and output a second stage alarm warning that the possibility of thermal runaway of the waste battery is high after 630 seconds to 690 seconds. The output module 500 may receive the third output signal and output a third stage alarm warning that the thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur within a few seconds.

실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although described with reference to the examples, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. There will be. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, and all technical ideas within the scope of the following claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

1000: 열폭주 예측 시스템 100: 센서모듈
110: 전압센서 120: 온도센서
130: 습도센서 140: 오프감지센서
200: 카메라모듈 300: 데이터 전송 디바이스
400: 서버 500: 출력모듈
1000: thermal runaway prediction system 100: sensor module
110: voltage sensor 120: temperature sensor
130: Humidity sensor 140: Off detection sensor
200: camera module 300: data transmission device
400: server 500: output module

Claims (7)

폐배터리의 전압값을 측정하는 전압센서 및 상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 온도값을 측정하는 온도센서를 포함하고, 상기 전압값 및 상기 온도값 포함하는 센싱데이터를 생성하는 센서모듈;
상기 폐배터리 및 상기 폐배터리를 보관하는 주변환경의 영상을 취득하여 영상데이터를 생성하는 카메라모듈;
상기 센싱데이터 및 상기 영상데이터를 수집하여 무선으로 송신가능한 데이터 전송 디바이스;
상기 온도값 및 상기 전압값을 기초로 사전에 학습된 열폭주 예측 모델을 포함하고, 상기 데이터 전송 디바이스에서 상기 센싱데이터를 수신하며, 상기 카메라모듈에서 상기 영상데이터를 수신하며, 상기 센싱데이터를 기초로 상기 열폭주 예측 모델을 이용하여 상기 폐배터리의 열폭주 가능성을 산출하는 서버; 및
상기 서버에서 상기 센싱데이터, 상기 영상데이터, 및 상기 열폭주 가능성을 수신하고, 이에 대응하여 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단계알람을 출력하는 출력모듈을 포함하는 폐배터리 열폭주예방 시스템.
A sensor module including a voltage sensor for measuring a voltage value of a waste battery and a temperature sensor disposed adjacent to the waste battery to measure a temperature value, and generating sensing data including the voltage value and the temperature value;
A camera module for generating image data by acquiring images of the waste battery and the surrounding environment in which the waste battery is stored;
a data transmission device capable of collecting and wirelessly transmitting the sensing data and the image data;
A thermal runaway prediction model pre-learned based on the temperature value and the voltage value is included, the data transmission device receives the sensing data, the camera module receives the image data, and the sensing data is received based on the sensing data. a server for calculating the possibility of thermal runaway of the waste battery using the thermal runaway prediction model; and
Waste battery thermal runaway comprising an output module that receives the sensing data, the image data, and the possibility of thermal runaway from the server, and outputs a step alarm including at least one of image, text, and sound in response thereto prevention system.
제1 항에 있어서,
상기 센서모듈은,
상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 오프가스 배출값을 측정하는 오프가스감지센서 및 상기 폐배터리에 인접하게 배치되어 습도값을 측정하는 습도센서를 더 포함하고,
상기 센싱데이터는 상기 오프가스 배출값 및 상기 습도값을 더 포함하는 폐배터리 열폭주예방 시스템.
According to claim 1,
The sensor module,
Further comprising an off-gas detection sensor disposed adjacent to the waste battery to measure an off-gas emission value and a humidity sensor disposed adjacent to the waste battery to measure a humidity value,
The sensing data further comprises the off-gas emission value and the humidity value.
제2 항에 있어서,
상기 전압센서는 상기 폐배터리의 OBD단자에 결합되어 상기 폐배터리의 전압값을 측정하고,
상기 온도센서는 상기 폐배터리의 표면에 접촉하도록 배치되어 상기 폐배터리의 상기 표면의 온도를 측정하고,
상기 오프가스감지센서는 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나를 측정하고,
상기 열폭주 예측 모델은 상기 전압값에 제1 가중치를 부여하고, 상기 온도값에 제2가중치를 부여하고, 상기 오프가스 배출값에 제3 가중치를 부여하여 결정된 입력데이터를 기초로 사전에 학습되고,
상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치 보다 크고, 상기 제2 가중치는 상기 제3 가중치보다 크며,
상기 습도센서에서 측정된 상기 습도값이 소정의 값 이상이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값을 곱하고, 상기 습도값이 상기 소정의 값 미만이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값을 곱하여 최종 열폭주 가능성을 산출하고,
상기 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 상기 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우, 상기 서버는 제1 출력신호를 생성하고, 상기 출력모듈은 상기 제1 출력신호를 수신하여 상기 폐배터리의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력하며,
상기 온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 상기 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우, 상기 서버는 제2 출력신호를 생성하고, 상기 출력모듈은 상기 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력하며,
상기 온도값이 220도씨 이상인 경우 상기 서버는 제3 출력신호를 생성하고, 상기 출력모듈은 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력하고,
상기 열폭주 예측 모델은 상기 입력데이터를 제거하기 망각 게이트(Forget Gate), 상기 입력데이터를 반영하기 위한 업데이트 게이트(Update gate), 결과를 출력하기위한 출력 게이트(Output Gate), 및 다음 학습 단계를 수행하기 위한 저장 게이트(Store Gate)를 포함하는 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성된 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계되는 폐배터리 열폭주예방 시스템.
According to claim 2,
The voltage sensor is coupled to the OBD terminal of the waste battery to measure the voltage value of the waste battery,
The temperature sensor is disposed to contact the surface of the waste battery to measure the temperature of the surface of the waste battery,
The off-gas detection sensor measures at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke,
The thermal runaway prediction model is trained in advance based on input data determined by assigning a first weight to the voltage value, a second weight to the temperature value, and a third weight to the off-gas emission value, ,
The first weight is greater than the second weight, the second weight is greater than the third weight,
If the humidity value measured by the humidity sensor is greater than or equal to a predetermined value, the possibility of thermal runaway is multiplied by a first value greater than 1, and if the humidity value is less than the predetermined value, a second value less than 1 is associated with the possibility of thermal runaway. Multiply by to calculate the final thermal runaway probability,
When the temperature value is greater than or equal to 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the off-gas emission value is greater than or equal to 0.02 mol, the server generates a first output signal, and the output module receives the first output signal to detect the waste gas. Outputs a first-stage alarm warning that there is a precursor of thermal runaway of the battery;
When the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or the temperature value increases by more than 0.25 degrees Celsius per second, the server generates a second output signal, and the output module receives the second output signal. So, after 630 seconds to 690 seconds, a second stage alarm is output warning that the possibility of thermal runaway of the waste battery is high,
A third step in which the server generates a third output signal when the temperature value is 220 ° C or higher, and the output module receives the third output signal and warns that there is a high possibility of thermal runaway of the waste battery within a few seconds output an alarm,
The thermal runaway prediction model includes a forget gate to remove the input data, an update gate to reflect the input data, an output gate to output a result, and a next learning step. A waste battery thermal runaway prevention system designed as a layer based on a Recurrent Neural Network (RNN) consisting of Long Short Term Memory (LSTM) cells including a store gate to perform.
제2 항에 있어서,
상기 출력모듈은 PC, 스마트폰, 태블릿PC, PDA, 및 스피커 중 적어도 하나를 포함하는 폐배터리 열폭주예방 시스템.
According to claim 2,
The output module is a waste battery thermal runaway prevention system comprising at least one of a PC, a smartphone, a tablet PC, a PDA, and a speaker.
제3 항에 있어서,
상기 데이터 전송 디바이스는 동기식 LoRa 모뎀인 폐배터리 열폭주예방 시스템.
According to claim 3,
The data transmission device is a synchronous LoRa modem waste battery thermal runaway prevention system.
전압센서에서 측정된 폐배터리의 전압값, 온도센서에서 측정된 폐배터리의 온도값, 및 오프가스감지센서에서 측정된 폐배터리의 오프가스 배출값을 기초로 학습된 열폭주 예측 모델이 생성되는 사전학습단계;
상기 전압값, 상기 온도값, 및 상기 오프가스 배출값을 모니터링하여 상기 폐배터리의 이상여부가 판단되는 모니터링단계;
상기 전압값, 상기 온도값, 및 상기 오프가스 배출값을 기초로, 상기 열폭주 예측 모델을 이용하여 열폭주 가능성이 산출되는 열폭주 가능성 산출단계; 및
상기 열폭주 가능성 및 상기 폐배터리의 이상여부에 대응되는 이미지, 텍스트, 및 소리 중 적어도 어느 하나가 단계알람으로써 출력되는 출력단계를 포함하는 폐배터리 열폭주예방 방법.
A dictionary in which a learned thermal runaway prediction model is generated based on the voltage value of the waste battery measured by the voltage sensor, the temperature value of the waste battery measured by the temperature sensor, and the off-gas emission value of the waste battery measured by the off-gas detection sensor. learning phase;
A monitoring step of determining whether or not the waste battery is abnormal by monitoring the voltage value, the temperature value, and the off-gas emission value;
a thermal runaway possibility calculation step of calculating a thermal runaway possibility using the thermal runaway prediction model based on the voltage value, the temperature value, and the offgas emission value; and
A waste battery thermal runaway prevention method comprising an output step of outputting at least one of an image, text, and sound corresponding to the possibility of thermal runaway and whether or not the waste battery is abnormal.
제6 항에 있어서,
상기 사전학습단계는,
상기 폐배터리의 OBD PORT에 결합된 상기 전압센서에서 측정된 상기 전압값, 상기 폐배터리의 표면에 접촉하도록 배치된 상기 온도센서에서 측정된 상기 온도값, 상기 폐배터리에 인접하게 배치된 오프가스감지센서에서 측정된 일산화탄소, 알코올, 산소, 미세먼지, 및 복합연기 중 적어도 어느 하나의 배출량을 포함하는 오프가스 배출값, 및 상기 폐배터리에 인접하게 배치된 습도센서에서 측정한 습도값이 수집되는 센싱데이터 수집단계;
상기 전압값에 제1 가중치가 부여되고, 상기 온도값에 상기 제1 가중치보다 작은 제2 가중치가 부여되고, 상기 오프가스 배출값에 상기 제2 가중치보다 작은 제3 가중치가 부여되어 입력데이터가 결정되는 입력데이터 생성단계; 및
상기 입력데이터를 기초로 학습된 열폭주 예측 모델이 생성되는 예측모델 학습단계를 포함하고,
상기 열폭주 예측 모델은 상기 입력데이터를 제거하기 망각 게이트(Forget Gate), 상기 입력데이터를 반영하기 위한 업데이트 게이트(Update gate), 결과를 출력하기위한 출력 게이트(Output Gate), 및 다음 학습 단계를 수행하기 위한 저장 게이트(Store Gate)를 포함하는 장단기 메모리 (Long Short Term Memory, LSTM) 셀로 구성된 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 레이어로 설계되고,
상기 열폭주 가능성 산출단계에서,
상기 습도값이 소정의 값 이상이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 큰 제1 값이 곱해지고, 상기 습도값이 소정의 값 미만이면 상기 열폭주 가능성에 1보다 작은 제2 값이 곱해진 최종 열폭주 가능성이 산출되고,
상기 모니터링 단계에서,
상기 온도값이 50도씨 이상 120도씨 미만이거나, 상기 오프가스 배출값이 0.02mol 이상인 경우 서버는 제1 출력신호를 생성하고, 상기 온도값이 120도씨 이상이고 220도씨 미만이거나, 상기 온도값이 초당 0.25도씨 이상 증가하는 경우 상기 서버는 제2 출력신호를 생성하고, 상기 온도값이 220도씨 이상인 경우 상기 서버는 제3 출력신호를 생성하고,
상기 출력단계에서,
출력모듈은 상기 서버에서 상기 제1 출력신호를 수신하여 상기 폐배터리의 열폭주 전조증상이 있음을 경고하는 제1 단계알람을 출력하며, 상기 서버에서 상기 제2 출력신호를 수신하여 630초 내지 690초 후 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제2 단계알람을 출력하며, 상기 서버에서 상기 제3 출력신호를 수신하여 수초내에 상기 폐배터리의 열폭주가 발생할 가능성이 높음을 경고하는 제3 단계알람을 출력하는 폐배터리 열폭주예방 방법.
According to claim 6,
The pre-learning step,
The voltage value measured by the voltage sensor coupled to the OBD PORT of the waste battery, the temperature value measured by the temperature sensor arranged to contact the surface of the waste battery, off-gas detection disposed adjacent to the waste battery Sensing in which off-gas emission values including emissions of at least one of carbon monoxide, alcohol, oxygen, fine dust, and composite smoke measured by a sensor and humidity values measured by a humidity sensor disposed adjacent to the waste battery are collected data collection step;
A first weight is assigned to the voltage value, a second weight less than the first weight is assigned to the temperature value, and a third weight less than the second weight is assigned to the off-gas emission value to determine input data. input data generation step; and
A predictive model learning step in which a thermal runaway prediction model learned based on the input data is generated;
The thermal runaway prediction model includes a forget gate to remove the input data, an update gate to reflect the input data, an output gate to output a result, and a next learning step. It is designed as a Recurrent Neural Network (RNN)-based layer composed of Long Short Term Memory (LSTM) cells including a store gate to perform
In the thermal runaway possibility calculation step,
If the humidity value is greater than or equal to a predetermined value, the probability of thermal runaway is multiplied by a first value greater than 1, and if the humidity value is less than a predetermined value, the probability of thermal runaway is multiplied by a second value less than 1, resulting in final thermal runaway. possibilities are calculated,
In the monitoring step,
When the temperature value is greater than 50 degrees Celsius and less than 120 degrees Celsius, or the offgas emission value is greater than or equal to 0.02 mol, the server generates a first output signal, and the temperature value is greater than 120 degrees Celsius and less than 220 degrees Celsius, or When the temperature value increases by 0.25 degrees Celsius or more per second, the server generates a second output signal, and when the temperature value increases by 220 degrees Celsius or more, the server generates a third output signal;
In the output stage,
The output module receives the first output signal from the server and outputs a first stage alarm for warning that there is a precursor of thermal runaway of the waste battery, and receives the second output signal from the server to set a time range of 630 seconds to 690 seconds. After seconds, a second stage alarm is output to warn that thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur, and the server receives the third output signal to warn that the thermal runaway of the waste battery is highly likely to occur within a few seconds A method for preventing thermal runaway of a waste battery outputting a third step alarm.
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