KR101638435B1 - Charge and discharge method of high precision smart charge and discharge apparatus for performance evaluation of redox flow battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충방전을 3단계로 구분하여 자동으로 전지 타입을 감지하여 최적의 충방전 조건을 구현함과 더불어, 충방전 특성을 높이면서도 충방전 시 발열을 최소화하기 위해 온도별 차등 방식으로 충방전이 이루어지도록 하여 전지와 충방전기의 효율을 최적화할 수 있는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-precision smart charging and discharging apparatus and method thereof, and more particularly, to a smart-type charging and discharging apparatus and method thereof, which are capable of automatically detecting the type of battery by dividing charging and discharging into three stages and realizing optimum charging and discharging conditions, The present invention relates to a high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of a redox flow cell capable of optimizing the efficiency of a battery and a charge / discharge device by performing charge / discharge in a temperature-dependent differential mode in order to minimize heat generation during charging / discharging.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System, 이하 ESS로 약칭함.)은 과잉 생산된 전력을 저장했다가 전력부족이 발생하면 송전해주는 저장장치로 태양광, 풍력 등 신재생 에너지를 생산할 때 출력을 안정화하는데 사용할 뿐만 아니라, 정전 등 비상시에도 활용이 가능한 새로운 전력 저장 시스템으로써, 최근 많은 연구개발이 진행되고 있다.An energy storage system (hereinafter abbreviated as ESS) is a storage device that stores excess power and transmits power when power shortage occurs. It is used to stabilize the output when producing renewable energy such as solar and wind power. In addition, as a new power storage system that can be used in emergencies such as power outages, a lot of research and development is under way.
ESS 저장 방식으로는 리튬이온 전지(LIB), 나트륨황 전지(SaS), 레독스 흐름 전지(RFB), 압축공기 저장시스템(CAFS) 등이 있다.ESS storage methods include Lithium Ion Battery (LIB), Sodium Sulfur Battery (SaS), Redox Flow Battery (RFB), and Compressed Air Storage System (CAFS).
이 중, 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery)는 10,000 싸이클 수명 및 10년 이상의 고 수명으로 인해, 활용도가 증가하고 있다.Among them, Redox Flow Battery is increasing in utilization due to 10,000 cycle life and 10 years life.
그러나, 대부분의 이차전지 물성 평가를 위한 충방전 장치는 리튬 이온 전지(공칭전압 4.2V, 구동전압 3.7V) 분야에 최적화되어 있다. 즉, 레독스 흐름 전지와 같이 1.2V 이하에서 구동하는 전지는 기존 충방전 장치의 활용으로 낮은 정밀도로 인해 데이터의 신뢰성을 확보하기 어렵고, 안정성에 대한 엄격한 수준의 검증이 요구되나, 평가 및 성능 검증 기준이 마련되지 않아 제품 검증의 신뢰성 입증이 어렵다.However, most charging and discharging devices for evaluating the properties of secondary batteries are optimized for lithium ion batteries (nominal voltage 4.2V, driving voltage 3.7V). In other words, it is difficult to ensure reliability of data due to low precision due to the use of the conventional charge / discharge device, such as a redox flow battery, which is operated at 1.2 V or less, and a strict level of reliability is required. It is difficult to prove the reliability of product verification because no standard is established.
따라서, ESS 산업 활성화를 위해서는 레독스 흐름 전지와 같이 저전압에서 작동하는 특성 평가를 위한 고정밀 충방전 장치의 개발이 필요한 상황이다.Therefore, in order to activate the ESS industry, it is necessary to develop a high-precision charge / discharge device for evaluating the characteristics of low-voltage operation such as redox flow battery.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0088064호(2012.08.08. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 배터리 에너지 저장 시스템이 기재되어 있다.
A related prior art is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0088064 (published Aug. 8, 2012), which discloses a battery energy storage system.
본 발명의 목적은 충방전을 3단계로 구분하여 자동으로 전지 타입을 감지하여 최적의 충방전 조건을 구현함과 더불어, 충방전 특성을 높이면서도 충방전 시 발열을 최소화하기 위해 온도별 차등 방식으로 충방전이 이루어지도록 하여 전지와 충방전기의 효율을 최적화할 수 있는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
Disclosure of the Invention The object of the present invention is to provide a method and an apparatus for separating charge and discharge by three stages and automatically detecting a battery type to realize optimum charge and discharge conditions, Discharging device to optimize the efficiency of the battery and the charge / discharge device, and to provide a high-precision smart charging / discharging device for evaluating performance of a redox flow cell.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치는 전력변환부로부터의 제어신호에 응답하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 컨버터; 상기 컨버터로부터의 동작 명령을 제어하기 위한 메인 컨트롤러; 상기 메인 컨트롤러로부터의 각종 신호를 전달받아 연산 및 제어를 수행하기 위한 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부로부터의 구동 신호에 응답하여, 교류전류를 직류전류로 변환하거나, 또는 직류전류를 교류전류로 변환시키기 위한 전력변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of a redox flow cell, comprising: a converter for converting an analog signal into a digital signal in response to a control signal from a power conversion unit; A main controller for controlling an operation command from the converter; A central processing unit for receiving various signals from the main controller to perform calculation and control; And a power conversion unit for converting an alternating current into a direct current or converting a direct current into an alternating current in response to a drive signal from the central processing unit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법은 (a) OVP(Over-Voltage Protection), OCP(Over-Current Protection) 및 OTP(Over-Temperature Protection) 설정값과, 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 및 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값을 입력하는 단계; (b) 상기 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값과 배터리의 전류를 측정한 배터리 측정 전류값을 비교 판별하는 단계; (c) 상기 OTP 설정값과 배터리 온도를 측정한 배터리 온도값을 비교 판별하는 단계; 및 (d) 상기 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값과 배터리 전압을 측정한 배터리 측정 전압값을 비교 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a high-precision smart charge / discharge method for evaluating the performance of a redox flow cell, including: (a) determining an Over-Voltage Protection (OVP) (CC / CV, CP, CR) current set value and a charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) voltage set value; (b) comparing and comparing the current set value of the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) and the battery measured current value of the battery; (c) comparing and comparing the OTP set value and a battery temperature value that measures the battery temperature; And comparing the set voltage value of the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) with the battery measured voltage value of the measured battery voltage.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법은 충방전을 3단계로 구분하여 자동으로 전지 타입을 감지하여 최적의 충방전 조건을 구현함과 더불어, 충방전 특성을 높이면서도 충방전 시 발열을 최소화하기 위해 온도별 차등 방식으로 충방전이 이루어지도록 하여 전지와 충방전기의 효율을 최적화할 수 있다.A high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of a redox flow cell according to the present invention divides charge and discharge into three stages to automatically detect a battery type to realize optimum charge and discharge conditions, The efficiency of the battery and the charge / discharge device can be optimized by charging / discharging by a temperature-dependent differential method in order to minimize heat generation during charging / discharging.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법은 2V 이하의 저전압에서 구동하는 레독스 흐름 전지의 물성 평가에 최적화되어 있으므로, 저전압에서 구동하는 납축 전지, 실리콘 전지, 아연-공기 이차전지 등의 특성 평가를 위해 적용 및 활용이 가능하다.Also, since the high-precision smart charge / discharge device for evaluating the redox flow cell performance according to the present invention and the method thereof are optimized for evaluating physical properties of a redox-flow battery driven at a low voltage of 2 V or less, , Zinc-air secondary battery and so on.
이 결과, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치는 1.2V에서 구동하는 레독스 흐름 전지 특성 평가를 위해, ±0.1%의 고정밀도를 가짐으로써, CC/CV 모드의 충방전 기능이 ±0.1%(F.S)의 오차범위 이내에서 전압 및 전류를 측정할 수 있다.As a result, the high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of the redox flow cell according to the present invention has a high accuracy of ± 0.1% in order to evaluate the characteristics of redox flow cell driven at 1.2 V, The discharge function can measure voltage and current within ± 0.1% (FS) tolerance range.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법은 레독스 흐름 전지의 충방전 제어기술의 확보로 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)의 양방향 전력제어 기능으로 연료공급이 아니라 적절한 충방전에 의해 실시간으로 에너지를 관리하는 것이 가능해질 수 있다.
In addition, the high-precision smart rechargeable discharge device and method for evaluating redox flow cell performance according to the present invention not only improves durability and reliability by securing charge / discharge control technology of redox flow battery, Storage System's bidirectional power control capability makes it possible to manage energy in real time by proper charge and discharge rather than fuel supply.
도 1은 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치를 나타낸 회로 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a view for explaining a redox flow cell.
2 is a circuit schematic diagram showing a high-precision smart charge / discharge device for evaluating redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a high-precision smart charge / discharge device for evaluating redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a high-precision smart charge / discharge method for evaluating redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a high-precision smart charging and discharging device for evaluating redox flow performance according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a redox flow cell.
도 1에 도시된 바와 같이, 레독스 흐름 전지(1)는 대표적으로 교류/직류 변환기(20)를 통해 발전기(30)와 전력 계통이나 수요가(40)에 접속되고, 발전기(30)를 전력 공급원으로 하여 충전하며, 전력 계통이나 수요가(40)를 전력 제공 대상으로 하여 방전한다.1, the
이러한 레독스 흐름 전지(1)는 양극 전극(4)을 내장하는 양극 셀(2)과, 음극 전극(5)을 내장하는 음극 셀(3)과, 양극 셀(2) 및 음극 셀(3)을 분리하고 적절하게 이온을 투과시키는 격막(10)을 구비한다. 양극 셀(2)에는 양극 전해액용 탱크(6)가 양극 전해액 도관(8)을 통해 접속되고, 음극 셀(103)에는 음극 전해액용 탱크(7)가 음극 전해액 도관(9)을 통해 접속된다. 양극 및 음극 전해액 도관(8, 9)에는 양극 및 음극의 전해액을 각각 순환시키기 위한 제1 및 제2 펌프(11, 12)가 구비된다.The
레독스 흐름 전지(1)는 양극 및 음극 전해액 도관(8, 9) 및 제1 및 제2 펌프(11, 12)를 이용하여 양극 셀(2) 및 음극 셀(3)에 양극 및 음극 전해액용 탱크(6, 7) 내에 각각 저장된 양극 및 음극 전해액을 각각 순환 공급하여, 양극 및 음극 전해액 중의 활물질이 되는 금속 이온의 가수 변화 반응에 수반하여 충방전이 이루어진다.
The
이러한 레독스 흐름 전지에 대한 성능 평가를 위해, 본 발명에서는 고정밀 스마트 충방전 장치 및 그 방법을 제공하며, 이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.In order to evaluate the performance of the redox flow battery, the present invention provides a high-precision smart charge / discharge device and a method thereof, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치를 나타낸 회로 모식도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치를 나타낸 사시도이다.FIG. 2 is a circuit diagram showing a high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of a redox flow cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of a high- Fig.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치(100)는 컨버터(110), 메인 컨트롤러(120), 중앙처리부(130) 및 전력변환부(140)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3, a high-precision smart
컨버터(110)는 전력변환부(140)로부터의 제어신호에 응답하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.The
메인 컨트롤러(120)는 컨버터(110)로부터의 동작 명령을 제어하는 역할을 한다.The
중앙처리부(130)는 메인 컨트롤러(110)로부터의 각종 신호를 전달받아 연산 및 제어를 수행하는 역할을 한다. 이때, 각종 신호는 PMW 피리오드 신호(Pulse Width Modulution Period Signal), PMW 듀티 신호(Pulse Width Modulution Duty Signal), PMW 딜레이 신호(Pulse Width Modulution Delay Signal), 스타트 신호(Start Signal) 및 동기 신호를 포함할 수 있다.The
전력변환부(140)는 중앙처리부(130)로부터의 구동 신호에 응답하여, 교류전류를 직류전류로 변환하거나, 또는 직류전류를 교류전류로 변환시키는 역할을 한다.
The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치(100)는 본체(105), 디스플레이부(150) 및 손잡이부(160)를 더 포함할 수 있다.Also, the high-precision smart
본체(105)는 컨버터(110), 메인 컨트롤러(120), 중앙처리부(130) 및 전력변환부(140)를 수용한다. 이를 위해, 본체(105)는 내부에 수용 공간을 구비하는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
디스플레이부(150)는 본체(105)의 일면에 장착되어, 레독스 흐름 전지의 성능 평가 항목을 표시하는 역할을 한다. 이때, 디스플레이부(150)로는 터치 스크린이 사용될 수 있다.The
손잡이부(160)는 본체(105)를 사용자가 그립하기 위한 목적으로 장착된다. 이러한 손잡이부(160)는 본체(105)의 일면 양측 가장자리에 용접 등의 방식으로 장착될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
The
전술한 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치는 충방전을 3단계로 구분하여 자동으로 전지 타입을 감지하여 최적의 충방전 조건을 구현함과 더불어, 충방전 특성을 높이면서도 충방전 시 발열을 최소화하기 위해 온도별 차등 방식으로 충방전이 이루어지도록 하여 전지와 충방전기의 효율을 최적화할 수 있다.The high-precision smart charging / discharging device for evaluating the performance of the redox flow cell according to the embodiment of the present invention divides the charging / discharging into three stages to automatically detect the battery type to realize the optimum charging / discharging condition, The efficiency of the battery and the charge / discharge device can be optimized by charging / discharging by a temperature-dependent differential method in order to minimize the heat generation during charging / discharging while increasing the characteristics.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치는 2V 이하의 저전압에서 구동하는 레독스 흐름 전지의 물성 평가에 최적화되어 있으므로, 저전압에서 구동하는 납축 전지, 실리콘 전지, 아연-공기 이차전지 등의 특성 평가를 위해 적용 및 활용이 가능하다.
Also, since the high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of the redox flow cell according to the embodiment of the present invention is optimized for evaluating physical properties of a redox-flow battery driven at a low voltage of 2 V or less, , Zinc-air secondary battery and so on.
이에 대해서는, 이하 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법을 통하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a high-precision smart charging / discharging method for evaluating the redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 4 및 도 5는 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이때, 도 4는 충전제어 흐름도를 나타낸 것이고, 도 5는 방전제어 흐름도를 나타낸 것이다.4 and 5 are diagrams for explaining a high-precision smart charge / discharge method for evaluating redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention. At this time, FIG. 4 shows a charge control flow chart, and FIG. 5 shows a discharge control flowchart.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법은 설정값 입력 단계(S1), 배터리 전류 측정 단계(S2), 배터리 온도 측정 단계(S3) 및 배터리 전압 측정 단계(S4)를 포함한다.
As shown in FIGS. 4 and 5, the high-precision smart charging and discharging method for evaluating redox flow cell performance according to an embodiment of the present invention includes a set value input step S1, a battery current measuring step S2, A step S3 and a battery voltage measurement step S4.
설정값 입력Enter setting value
설정값 입력 단계(S1)에서는 OVP(Over-Voltage Protection), OCP(Over-Current Protection) 및 OTP(Over-Temperature Protection) 설정값과, 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 및 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값을 입력한다.
In the set value input step S1, over-voltage protection (OVP), over-current protection (OCP) and over-temperature protection (OTP) And the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) voltage setting value.
배터리 전류 측정Battery current measurement
배터리 전류 측정 단계(S2)에서는 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값과 배터리의 전류를 측정한 배터리 측정 전류값을 비교 판별한다.The battery current measuring step S2 compares the current value of the charging / discharging mode (CC / CV, CP, CR) with the battery measuring current value of the battery.
이때, 배터리 측정 전류값과 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값이 동일할 경우에는 배터리 온도 측정 단계(S3)를 실시한다.At this time, if the battery measurement current value is equal to the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) current setting value, the battery temperature measurement step S3 is performed.
만일, 배터리 측정 전류값이 OCP 설정값 보다 작을 경우에는 사이클을 종료한다. 이때, 배터리 측정 전류값이 OCP 설정값 보다 작을 경우에는 OCP 알람을 디스플레이부로 전송하여 사용자에게 사이클 종료 시점을 알려주도록 설정되어 있다.If the battery measured current value is smaller than the OCP set value, the cycle ends. At this time, when the battery measured current value is smaller than the OCP set value, the OCP alarm is transmitted to the display unit to inform the user of the cycle end time.
그리고, 배터리 측정 전류값이 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 보다 작을 경우에는 PWM 듀티를 감소시키고, 배터리 측정 전류값이 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 보다 크거나 같은 경우에는 PWM 듀티를 증가시킨다.
When the battery measured current value is smaller than the set value of the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR), the PWM duty is decreased. If it is greater than or equal to the set value, the PWM duty is increased.
배터리 온도 측정Battery temperature measurement
배터리 온도 측정 단계(S3)에서는 OTP 설정값과 배터리 온도를 측정한 배터리 온도값을 비교 판별한다.In the battery temperature measuring step S3, the OTP set value and the battery temperature are compared to determine the battery temperature value.
만일, 배터리 온도값이 OTP 설정값 보다 높거나 같을 경우에는 사이클을 종료한다. 그리고, 배터리 온도값이 OTP 설정값 보다 낮을 경우에는 전류 적산 및 에너지 상태(SOC)를 계산한다.
If the battery temperature value is higher than or equal to the OTP setting value, the cycle ends. When the battery temperature value is lower than the OTP setting value, the current accumulation and energy state (SOC) are calculated.
배터리 전압 측정Battery voltage measurement
배터리 전압 측정 단계(S3)에서는 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값과 배터리 전압을 측정한 배터리 측정 전압값을 비교 판별한다.In the battery voltage measuring step (S3), the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) voltage set value and the battery voltage measured value are compared with each other.
이때, 충전 모드 시에는, 배터리 측정 전압값이 충전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값 보다 클 경우에는 배터리 전류 측정 단계(S2)를 재 실시한다.At this time, when the battery measuring voltage value is greater than the charging mode (CC / CV, CP, CR) voltage setting value in the charging mode, the battery current measuring step S2 is executed again.
그리고, 배터리 측정 전압값이 충전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값 보다 작거나 같은 경우에는 상기 배터리 측정 전압값과 OVP 설정값을 비교한 후, 배터리 측정 전압값이 OVP 설정값 보다 작을 경우에는 사이클을 종료하고, 배터리 측정 전압값이 OVP 설정값 보다 작거나 같을 경우에는 PWM 듀티를 감소시킨다. 이때, 배터리 측정 전압값이 OVP 설정값 보다 작을 경우에는 OVP 알람을 디스플레이부로 전송하여 사용자에게 사이클 종료 시점을 알려주도록 설정되어 있다.If the battery measurement voltage value is less than or equal to the charge mode (CC / CV, CP, CR) voltage setting value, the battery measurement voltage value is compared with the OVP setting value. If it is small, end the cycle. If the battery measurement voltage value is less than or equal to the OVP setting value, the PWM duty is decreased. At this time, if the battery measurement voltage value is smaller than the OVP set value, the OVP alarm is set to be notified to the user to inform the user of the cycle end time.
또한, 충전 모드 시에는, PWM 듀티를 감소시킨 후, 배터리 전류를 재 측정한 배터리 전류 재 측정값을 산출하여, 배터리 전류 재 측정값이 0일 경우에는 충전을 종료하고, 상기 배터리 전류 재 측정값이 0이 아닐 경우에는 배터리 온도 측정 단계(S3)를 재 실시한다.In addition, in the charge mode, after the PWM duty is reduced, the battery current remeasurement value re-measured is calculated, and when the battery current remeasurement value is 0, charging is terminated and the battery current remeasurement value Is not 0, the battery temperature measuring step (S3) is executed again.
한편, 방전 모드 시에는, 전류 적산 및 에너지 상태(SOC)를 계산한 값을 토대로 배터리 전류 측정값을 산출하여, 배터리 전류 측정값이 0일 경우에는 방전을 종료하고, 배터리 전류 측정값이 0일 경우에는 배터리 전류 측정 단계(S3)를 재 실시한다.
On the other hand, in the discharge mode, the battery current measurement value is calculated based on the calculated values of the current integration and the energy state (SOC). When the battery current measurement value is 0, the discharge is ended. , The battery current measuring step S3 is executed again.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법은 충방전을 3단계로 구분하여 자동으로 전지 타입을 감지하여 최적의 충방전 조건을 구현함과 더불어, 충방전 특성을 높이면서도 충방전 시 발열을 최소화하기 위해 온도별 차등 방식으로 충방전이 이루어지도록 하여 전지와 충방전기의 효율을 최적화할 수 있다.The high-precision smart charging and discharging method for evaluating the performance of the redox flow cell according to the embodiment of the present invention divides the charging and discharging into three stages to automatically detect the battery type to realize optimum charging and discharging conditions, The efficiency of the battery and the charge / discharge device can be optimized by charging / discharging by a temperature-dependent differential method in order to minimize the heat generation during charging / discharging while increasing the characteristics.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법은 2V 이하의 저전압에서 구동하는 레독스 흐름 전지의 물성 평가에 최적화되어 있으므로, 저전압에서 구동하는 납축 전지, 실리콘 전지, 아연-공기 이차전지 등의 특성 평가를 위해 적용 및 활용이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 장치는 1.2V에서 구동하는 레독스 흐름 전지 특성 평가를 위해, ±0.1%의 고정밀도를 가짐으로써, CC/CV, CP, CR 모드의 충방전 기능이 ±0.1%(F.S)의 오차범위 이내에서 전압 및 전류를 측정할 수 있다.Also, since the high-precision smart charge / discharge method for evaluating redox flow cell performance according to the embodiment of the present invention is optimized for evaluating physical properties of a redox-flow battery driven at a low voltage of 2 V or less, , Zinc-air secondary battery and so on. Accordingly, the high-precision smart charge / discharge device for evaluating the performance of the redox flow cell according to the embodiment of the present invention has a high accuracy of ± 0.1% for evaluating the characteristics of redox flow cell driven at 1.2 V, The charge and discharge function of CP and CR mode can measure voltage and current within ± 0.1% (FS) tolerance range.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법은 레독스 흐름 전지의 충방전 제어기술의 확보로 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)의 양방향 전력제어 기능으로 연료공급이 아니라 적절한 충방전에 의해 실시간으로 에너지를 관리하는 것이 가능해질 수 있다.
Also, according to the embodiment of the present invention, the high-precision smart charge / discharge method for evaluating the redox flow cell performance not only improves durability and reliability by securing charge / discharge control technology of the redox flow battery, Storage System's bidirectional power control capability makes it possible to manage energy in real time by proper charge and discharge rather than fuel supply.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 충방전 장치
110 : 컨버터
120 : 메인 컨트롤러
130 : 중앙처리부
140 : 전력변환부
S1 : 설정값 입력 단계
S2 : 배터리 전류 측정 단계
S3 : 배터리 온도 측정 단계
S4 : 배터리 전압 측정 단계100: charge / discharge device
110: Converter
120: Main controller
130:
140:
S1: Setting value input step
S2: Battery current measurement step
S3: Battery temperature measurement step
S4: Battery voltage measurement step
Claims (10)
(b) 상기 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값과 배터리의 전류를 측정한 배터리 측정 전류값을 비교 판별하는 단계;
(c) 상기 OTP 설정값과 배터리 온도를 측정한 배터리 온도값을 비교 판별하는 단계; 및
(d) 상기 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값과 배터리 전압을 측정한 배터리 측정 전압값을 비교 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.
(a) Over-Voltage Protection (OVP), Over-Current Protection (OCP) and Over-Temperature Protection (OTP) set values and charge / discharge mode (CC / CV, CC / CV, CP, and CR) voltage setting values;
(b) comparing and comparing the current set value of the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) and the battery measured current value of the battery;
(c) comparing and comparing the OTP set value and a battery temperature value that measures the battery temperature; And
(d) comparing and comparing the battery voltage measured value of the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) voltage value and the measured battery voltage value. Smart charge / discharge method.
상기 (b) 단계에서,
상기 배터리 측정 전류값과 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값이 동일할 경우에는 상기 (c) 단계를 실시하고,
상기 배터리 측정 전류값이 OCP 설정값 보다 작을 경우에는 사이클을 종료하고,
상기 배터리 측정 전류값이 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 보다 작을 경우에는 PWM 듀티를 감소시키고, 상기 배터리 측정 전류값이 충방전 모드(CC/CV, CP, CR) 전류 설정값 보다 크거나 같은 경우에는 PWM 듀티를 증가시키는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.
6. The method of claim 5,
In the step (b)
(C) if the battery measured current value is equal to the charge / discharge mode (CC / CV, CP, CR) current set value,
If the battery measured current value is less than the OCP set value, the cycle ends,
(CC / CV, CP, CR) current value when the battery measured current value is smaller than the set current value of the charge / discharge mode (CC / CV, Wherein the PWM duty is increased when the value is greater than or equal to the set value.
상기 (c) 단계에서,
상기 배터리 온도값이 OTP 설정값 보다 높거나 같을 경우에는 사이클을 종료하고,
상기 배터리 온도값이 OTP 설정값 보다 낮을 경우에는 전류 적산 및 에너지 상태(SOC)를 계산하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.
6. The method of claim 5,
In the step (c)
If the battery temperature value is equal to or higher than the OTP setting value, the cycle ends,
Wherein the current accumulation and the energy state (SOC) are calculated when the battery temperature value is lower than the OTP setting value.
상기 (d) 단계에서,
충전 모드 시에는, 상기 배터리 측정 전압값이 충전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값 보다 클 경우에는 배터리 전류 측정 단계를 재 실시하고,
상기 배터리 측정 전압값이 충전 모드(CC/CV, CP, CR) 전압 설정값 보다 작거나 같은 경우에는 상기 배터리 측정 전압값과 OVP 설정값을 비교한 후, 상기 배터리 측정 전압값이 OVP 설정값 보다 작을 경우에는 사이클을 종료하고, 상기 배터리 측정 전압값이 OVP 설정값 보다 작거나 같을 경우에는 PWM 듀티를 감소시키는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.
6. The method of claim 5,
In the step (d)
In the charge mode, if the battery measurement voltage value is greater than the charge mode (CC / CV, CP, CR) voltage setting value,
If the measured battery voltage value is less than or equal to the set voltage value of the charging mode (CC / CV, CP, CR), the battery measured voltage value is compared with the OVP set value, Wherein the PWM duty is decreased when the measured battery voltage value is less than or equal to the OVP set value.
상기 (d) 단계에서,
방전 모드 시에는, 상기 전류 적산 및 에너지 상태(SOC)를 계산한 값을 토대로 배터리 전류 측정값을 산출하여, 상기 배터리 전류 측정값이 0일 경우에는 방전을 종료하고, 상기 배터리 전류 측정값이 0일 경우에는 배터리 전류 측정 단계를 재 실시하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.
9. The method according to any one of claims 7 to 8,
In the step (d)
The battery current measurement value is calculated based on a value obtained by calculating the current integration and the energy state (SOC), and when the battery current measurement value is 0, the discharge is ended. When the battery current measurement value is 0 , The battery current measuring step is re-executed.
상기 충전 모드 시에는,
상기 PWM 듀티를 감소시킨 후, 배터리 전류를 재 측정한 배터리 전류 재 측정값을 산출하여, 상기 배터리 전류 재 측정값이 0일 경우에는 충전을 종료하고, 상기 배터리 전류 재 측정값이 0이 아닐 경우에는 배터리 온도 측정 단계를 재 실시하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 성능 평가용 고정밀 스마트 충방전 방법.9. The method of claim 8,
In the charging mode,
After the PWM duty is reduced, the battery current remeasurement value re-measured is calculated. When the battery current remeasurement value is 0, charging is terminated. If the battery current remeasurement value is not 0 Wherein the step of measuring the temperature of the battery is repeated.
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