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KR102691863B1 - Fuse short circuit detection device for ESS operation - Google Patents

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KR102691863B1
KR102691863B1 KR1020220029529A KR20220029529A KR102691863B1 KR 102691863 B1 KR102691863 B1 KR 102691863B1 KR 1020220029529 A KR1020220029529 A KR 1020220029529A KR 20220029529 A KR20220029529 A KR 20220029529A KR 102691863 B1 KR102691863 B1 KR 102691863B1
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Abstract

ESS(Energy Storage System) 운용 중 퓨즈 단락 상태가 발생하면 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)에서 퓨즈 단락을 인식하고, 퓨즈 단락을 사용자에게 실시간으로 알려 신속한 퓨즈 교체를 통해 ESS의 사용 불능 상태를 최소화할 수 있도록 한 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치에 관한 것으로서, 배터리 모듈 출력단(BATTERY+)과 부하에 전력을 공급해주는 출력단(OUTPUT+) 사이에 구비된 퓨즈, 퓨즈 단락시 상기 출력단으로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한부, 전류 제한부 또는 배터리 모듈 출력단에 연결되어 퓨즈의 단락을 감지하는 퓨즈 단락 감지부, 퓨즈 단락 감지부의 출력 전류를 충방전하는 전류 충방전부, 및 전류 충방전부에서 방전된 전류로 동작하여 배터리 관리 시스템(BMS)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 퓨즈 단락 인터럽트 발생기를 포함하여, ESS 운용 퓨즈 단락감지장치를 구현한다.If a fuse short circuit occurs during operation of the ESS (Energy Storage System), the battery management system (BMS) recognizes the fuse short circuit and notifies the user of the fuse short circuit in real time to prevent the ESS from being unusable through rapid fuse replacement. It relates to an ESS operation fuse short-circuit detection device that minimizes the fuse provided between the battery module output terminal (BATTERY+) and the output terminal (OUTPUT+) that supplies power to the load, and the current that limits the current flowing to the output terminal when the fuse is short-circuited. A fuse short-circuit detection unit that is connected to the limiter, current limiter, or battery module output terminal to detect a short-circuit of the fuse, a current charge/discharge unit that charges and discharges the output current of the fuse short-circuit detection unit, and operates with the current discharged from the current charge/discharge unit to Implement an ESS operation fuse short detection device, including a fuse short interrupt generator that generates a fuse short interrupt in the management system (BMS).

Description

ESS 운용 퓨즈 단락감지장치{Fuse short circuit detection device for ESS operation}ESS operation fuse short circuit detection device {Fuse short circuit detection device for ESS operation}

본 발명은 ESS 운용 퓨즈 단락감지에 관한 것으로, 특히 ESS(Energy Storage System) 운용 중 퓨즈 단락 상태가 발생하면 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)에서 퓨즈 단락을 인식하고, 퓨즈 단락을 사용자에게 실시간으로 알려 신속한 퓨즈 교체를 통해 ESS의 사용 불능 상태를 최소화할 수 있도록 한 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to fuse short-circuit detection in ESS operation. In particular, when a fuse short-circuit condition occurs during operation of an ESS (Energy Storage System), the battery management system (BMS) recognizes the fuse short-circuit and notifies the user of the fuse short-circuit in real time. It is about an ESS operation fuse short-circuit detection device that minimizes the unusability of the ESS through rapid fuse replacement.

일반적으로 ESS(Energy Storage System)는 발전소에서 과잉 생산된 전력 또는 불규칙하게 생산되는 신 재생에너지를 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해 주는 저장장치를 말한다.In general, ESS (Energy Storage System) refers to a storage device that stores excessively produced power or irregularly produced renewable energy from power plants and transmits it when there is a temporary power shortage.

구체적으로, ESS란 에너지가 필요한 때와 장소에 공급하기 위해 전기 전력계통에 전기를 저장해 두는 시스템을 말한다. 기존의 2차 전지처럼 하나의 제품에 시스템이 통합된 스토리지로 구성되는 하나의 집합체이다.Specifically, ESS refers to a system that stores electricity in the electric power system to supply energy when and where it is needed. Like existing secondary batteries, it is a collection of storage systems integrated into one product.

최근 급속히 성장하고 있는 신 재생에너지인 태양광 발전시 불안정한 발전 에너지를 저장했다가 필요한 시점에 안정적으로 전력 계통에 다시 공급해주는 필수 장치로 ESS의 중요성이 대두하고 있다. 만약 ESS가 없다면 바람이나 태양광에 의존하는 불안정한 전력 공급으로 인해 전력 계통에 갑작스런 단전 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 환경에서 스토리지가 매우 중요한 분야로 대두하고 있다.Recently, the importance of ESS is emerging as an essential device that stores unstable generated energy in solar power generation, a rapidly growing new renewable energy source, and stably supplies it back to the power system when needed. If there is no ESS, serious problems such as sudden power outages may occur in the power system due to unstable power supply depending on wind or solar power. Therefore, storage is emerging as a very important field in this environment.

이러한 ESS에는 2차 보호 개념으로 의도되지 않은 BMS 동작상태(고장) 또는 측정할 수 없는 범위 이상의 전류가 감지되어 차단을 할 수 없을 때 단락되어 내부 ESS 배터리를 보호하기 위한 목적으로 퓨즈(FUSE)가 구비되어 있다.These ESSs have a fuse as a secondary protection concept to protect the internal ESS battery by short-circuiting when an unintended BMS operation state (failure) or current exceeding an unmeasurable range is detected and cannot be blocked. It is provided.

상기 퓨즈가 단락되어 있는 상태에서는 퓨즈를 교체하기 이전까지 ESS는 사용불능 상태가 된다.If the fuse is short-circuited, the ESS becomes unusable until the fuse is replaced.

따라서 ESS에 구비된 퓨즈의 단락시 신속하게 사용자가 인식하도록 하여, 퓨즈 교체를 통해 ESS의 사용불능 시간을 최소화하기 위한 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for technology to enable users to quickly recognize when a fuse provided in the ESS is short-circuited and to minimize the unusable time of the ESS through fuse replacement.

ESS 관련 종래에 제안된 기술이 대한민국 공개특허 10-2021-0071601호에 개시되어 있다.A previously proposed technology related to ESS is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2021-0071601.

특허문헌에 개시된 종래기술은, 복수의 배터리 모듈, 배터리 보호 유닛을 포함하여 구성되며, 배터리 보호 유닛은, ESS의 충방전을 제어하는 MCU, MCU의 제어에 따라 복수의 배터리 모듈과 ESS의 출력단 사이를 연결 또는 차단하는 제1 메인 콘텍터 및 제2 메인 콘텍터, 제1 메인 콘텍터 및 제2 메인 콘텍터 사이에 구비되고, 상기 복수의 배터리 모듈과 제1 메인 콘텍터 및 제2 메인 콘텍터를 연결 또는 차단하는 단로기를 포함하여 구성된다.The prior art disclosed in the patent document is comprised of a plurality of battery modules and a battery protection unit, where the battery protection unit is an MCU that controls charging and discharging of the ESS, and is connected between a plurality of battery modules and the output terminal of the ESS according to the control of the MCU. It is provided between the first main contactor and the second main contactor, the first main contactor and the second main contactor, and connects or blocks the plurality of battery modules and the first main contactor and the second main contactor. It is composed of a disconnector that connects or blocks.

이러한 구성을 통해, 무부하 상태가 아니더라도 단로기를 사용하여 ESS에 흐르는 전류를 수동으로 차단한다.With this configuration, the current flowing through the ESS is manually blocked using a disconnector even when it is not in a no-load state.

그러나 이러한 종래기술은 고가의 서킷브레이커를 사용하지 않고도 ESS의 전류를 수동으로 차단할 수 있으나, 배터리 모듈과 출력단(Output) 사이에 구비된 퓨즈의 단락을 검출할 수 없어, ESS의 사용 불능 상태에서 퓨즈 단락을 검출하는 데 장시간이 소요되고, 이로 인해 ESS의 사용 불능 시간이 장기화되어 부하 측에서 피해를 보는 문제가 있다.However, this prior art can manually block the current of the ESS without using an expensive circuit breaker, but it cannot detect a short circuit in the fuse provided between the battery module and the output, so the fuse is disconnected when the ESS is unusable. It takes a long time to detect a short circuit, which causes damage to the load as the ESS is out of service for a long time.

대한민국 공개특허 10-2021-0071601호(2021.06.16. 공개)(단로기를 이용한 전류 차단 장치 및 방법)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0071601 (published on June 16, 2021) (current blocking device and method using a disconnector)

따라서 본 발명은 ESS에 구비된 퓨즈의 단락 미감지로 인해 발생하는 ESS 사용 불능 시간의 장기화로 인해 발생하는 다양한 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, ESS(Energy Storage System) 운용 중 퓨즈 단락 상태가 발생하면 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)에서 퓨즈 단락을 인식하고, 퓨즈 단락을 사용자에게 실시간으로 알려 신속한 퓨즈 교체를 통해 ESS의 사용 불능 상태를 최소화할 수 있도록 한 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was proposed to solve various problems that occur due to prolonged ESS unusability time caused by non-detection of a short circuit in the fuse provided in the ESS. A fuse short circuit occurs during operation of the ESS (Energy Storage System). In this case, the battery management system (BMS) recognizes the fuse short circuit and notifies the user of the fuse short circuit in real time, providing an ESS operation fuse short detection device that minimizes ESS unusability through rapid fuse replacement. The purpose is to do this.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "ESS 운용 퓨즈 단락감지장치"는,In order to achieve the above-mentioned purpose, the “ESS operation fuse short circuit detection device” according to the present invention,

배터리 모듈 출력단(BATTERY+)과 부하에 전력을 공급해주는 출력단(OUTPUT+) 사이에 구비된 퓨즈;A fuse provided between the battery module output terminal (BATTERY+) and the output terminal (OUTPUT+) that supplies power to the load;

상기 퓨즈 단락시 상기 출력단으로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한부;a current limiting unit that limits current flowing to the output terminal when the fuse is short-circuited;

상기 전류 제한부 또는 상기 배터리 모듈 출력단에 연결되어 상기 퓨즈의 단락을 감지하는 퓨즈 단락 감지부;a fuse short-circuit detection unit connected to the current limiting unit or the battery module output terminal to detect a short-circuit of the fuse;

상기 퓨즈 단락 감지부의 출력 전류를 충방전하는 전류 충방전부;a current charge/discharge unit that charges and discharges the output current of the fuse short detection unit;

상기 전류 충방전부에서 방전된 전류로 동작하여 배터리 관리 시스템(BMS)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 퓨즈 단락 인터럽트 발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes a fuse short circuit interrupt generator that operates with the current discharged from the current charging and discharging unit to generate a fuse short circuit interrupt in the battery management system (BMS).

상기에서 전류 제한부는,In the above, the current limiting unit is,

저항 및 커패시터로 이루어진 전류 제한기가 복수로 병렬 구성된 것을 특징으로 한다.It is characterized by a plurality of current limiters consisting of a resistor and a capacitor configured in parallel.

상기에서 퓨즈 단락 감지부는,In the above, the fuse short circuit detection unit,

상기 퓨즈 단락시 상기 배터리 모듈 출력단과 상기 출력단 사이의 전위차를 이용하여 퓨즈 단락을 감지하는 것을 특징으로 한다.When the fuse is short-circuited, the fuse short-circuit is detected using a potential difference between the battery module output terminal and the output terminal.

상기에서 퓨즈 단락 감지부는,In the above, the fuse short circuit detection unit,

배터리 모듈의 방전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 출력단보다 상기 배터리 모듈 출력단의 전위가 상승하여 상기 배터리 모듈 출력단에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제1 및 제2 다이오드;When the battery module is discharged, the potential of the battery module output terminal rises higher than that of the output terminal due to the fuse short circuit, and first and second diodes detect the current output from the battery module output terminal as a fuse short circuit signal;

상기 배터리 모듈의 충전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 배터리 모듈 출력단보다 상기 출력단의 전위가 상승하여 상기 출력단에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제3 및 제4 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.When charging the battery module, the potential of the output terminal rises higher than that of the battery module output terminal due to the fuse short circuit, and the battery module includes third and fourth diodes that sense the current output from the output terminal as a fuse short circuit signal. .

상기에서 퓨즈 단락 인터럽트 발생기는,In the above, the fuse short circuit interrupt generator is,

상기 퓨즈 단락 감지부에서 출력되는 전류로 발광다이오드가 발광을 하고, 상기 발광다이오드의 발광에 의해 포토 트랜지스터가 턴-온되어 상기 배터리 관리 시스템의 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT-FUSE)의 전압을 그라운드로 방전시켜 상기 배터리 관리 시스템에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 것을 특징으로 한다.The light emitting diode emits light with the current output from the fuse short detection unit, and the photo transistor is turned on by the light emission of the light emitting diode, and the voltage of the fuse short circuit interrupt detection terminal (INT-FUSE) of the battery management system is grounded. The battery is discharged to generate a fuse short circuit interrupt in the battery management system.

상기에서 배터리 관리 시스템은,In the above, the battery management system is,

상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자의 전압이 로우 상태가 되면 퓨즈 단락으로 인식하고, 연결된 디스플레이장치를 통해 퓨즈 단락을 표시해주거나, 통신 모듈을 통해 관리자 단말로 퓨즈 단락 정보를 전송해주는 것을 특징으로 한다.When the voltage of the fuse short circuit interrupt detection terminal is in a low state, it is recognized as a fuse short circuit, and the fuse short circuit is displayed through a connected display device, or fuse short circuit information is transmitted to the administrator terminal through a communication module.

본 발명에 따르면 ESS(Energy Storage System) 운용 중 퓨즈 단락 상태가 발생하면 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)에서 퓨즈 단락을 인식하고, 퓨즈 단락을 사용자에게 실시간으로 알려 신속한 퓨즈 교체를 유도해줌으로써, ESS의 사용 불능 상태를 최소화할 수 있도록 도모해주는 효과가 있다.According to the present invention, when a fuse short circuit occurs during operation of the ESS (Energy Storage System), the battery management system (BMS) recognizes the fuse short circuit and notifies the user of the fuse short circuit in real time to encourage rapid fuse replacement. , It has the effect of helping to minimize the unavailability of ESS.

도 1은 본 발명에 적용되는 ESS 시스템의 퓨즈 연결 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치의 회로도이다.
1 is a fuse connection structure diagram of an ESS system applied to the present invention;
Figure 2 is a circuit diagram of an ESS operation fuse short circuit detection device according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an ESS operation fuse short circuit detection device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention described below should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore various equivalents and It should be understood that variations may exist.

도 1은 본 발명이 적용되는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)에서 퓨즈(FUSE)의 구조를 보인 회로도로서, 퓨즈(20)는 복수의 배터리 모듈(10)로 이루어진 배터리부의 배터리 모듈 출력단(BATTERY+)과 부하에 전력을 공급해주는 출력단(OUTPUT+) 사이에 구비된다.1 is a circuit diagram showing the structure of a fuse in an energy storage system (ESS) to which the present invention is applied. The fuse 20 is a battery module output terminal of a battery unit consisting of a plurality of battery modules 10 ( It is provided between BATTERY+) and the output terminal (OUTPUT+) that supplies power to the load.

본 발명은 상기 같은 퓨즈(20)가 동작할 때는 전류의 흐름이 이루어지다가 퓨즈(20)가 허용하는 전류 이상이 감지되어 퓨즈(20) 단락이 발생할 때, 전류의 흐름이 강제적으로 멈추어 순간적으로 배터리 모듈 출력단(BATTERY+, ⓑ)과 출력단(Output+, ⓐ) 사이에서 발생하는 전위차를 이용하여 퓨즈 단락을 감지하고, 이를 실시간으로 배터리 관리 시스템(BMS)에 인식시켜, 신속한 퓨즈 교체가 이루어지도록 하기 위한 것이다.In the present invention, when the fuse 20 operates, current flows, but when a current exceeding that allowed by the fuse 20 is detected and the fuse 20 is short-circuited, the flow of current is forcibly stopped and the battery is momentarily This is to detect a fuse short circuit using the potential difference that occurs between the module output terminal (BATTERY+, ⓑ) and the output terminal (Output+, ⓐ) and recognize this in real time to the battery management system (BMS) to enable rapid fuse replacement. .

도 2는 본 발명에 따른 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치의 회로도로서, 전류 제한부(30), 퓨즈 단락 감지부(40), 전류 충방전부(50), 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60) 및 배터리 관리 시스템(70)을 포함할 수 있다.Figure 2 is a circuit diagram of an ESS operation fuse short detection device according to the present invention, which includes a current limiter 30, a fuse short detection unit 40, a current charge/discharge unit 50, a fuse short interrupt generator 60, and a battery management system. It may include (70).

전류 제한부(30)는 상기 퓨즈(20) 단락시 상기 출력단(ⓐ)으로 흐르는 전류를 제한하여 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60) 내의 포토다이오드(61)로 흐르는 전류 제한을 통해 포토다이오드(61)의 파손을 방지하는 역할을 한다.The current limiter 30 limits the current flowing to the output terminal (ⓐ) when the fuse 20 is short-circuited, and limits the current flowing to the photodiode 61 in the fuse short-circuit interrupt generator 60, thereby limiting the current flowing to the photodiode 61 in the fuse short circuit interrupt generator 60. It plays a role in preventing damage.

이러한 전류 제한부(30)는 저항(R2) 및 커패시터(C1)로 이루어진 제1 전류 제한기와 저항(R3) 및 커패시터(C2)로 이루어진 제2 전류 제한기가 병렬로 구성될 수 있다.This current limiter 30 may be configured in parallel with a first current limiter made of a resistor R2 and a capacitor C1 and a second current limiter made of a resistor R3 and a capacitor C2.

퓨즈 단락 감지부(40)는 상기 전류 제한부(30) 또는 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)에 연결되어 상기 퓨즈(20)의 단락을 감지하는 역할을 한다.The fuse short circuit detection unit 40 is connected to the current limiting unit 30 or the battery module output terminal ⓑ and serves to detect a short circuit of the fuse 20.

이러한 퓨즈 단락 감지부(40)는 상기 퓨즈(20) 단락시 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)과 상기 출력단(ⓐ) 사이의 전위차를 이용하여 퓨즈 단락을 감지할 수 있다.This fuse short-circuit detection unit 40 can detect a fuse short-circuit using the potential difference between the battery module output terminal ⓑ and the output terminal ⓐ when the fuse 20 is short-circuited.

이를 위해 상기 퓨즈 단락 감지부(40)는 상기 배터리 모듈(10)의 방전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 출력단(ⓐ)보다 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)의 전위가 상승하여 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 상기 배터리 모듈(10)의 충전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)보다 상기 출력단(ⓐ)의 전위가 상승하여 상기 출력단(ⓐ)에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제3 및 제4 다이오드(D3, D4)를 포함할 수 있다.To this end, when the battery module 10 is discharged, the fuse short-circuit detection unit 40 increases the potential of the battery module output terminal ⓑ relative to the output terminal ⓐ due to the fuse short circuit, thereby increasing the potential of the battery module output terminal ⓑ. ) first and second diodes (D1, D2) that detect the current output from the battery module (10) as a fuse short circuit signal, and when charging the battery module (10), the output terminal (ⓑ) is lower than the battery module output terminal (ⓑ) due to the fuse short circuit. It may include third and fourth diodes (D3, D4) that sense the current output from the output terminal (ⓐ) as the potential of ⓐ rises as a fuse short circuit signal.

전류 충방전부(50)는 상기 퓨즈 단락 감지부(40)의 출력 전류를 충방전하는 역할을 하는 것으로서, 저항(R4) 및 커패시터(C3)로 구성될 수 있다.The current charge/discharge unit 50 serves to charge/discharge the output current of the fuse short detection unit 40, and may be composed of a resistor R4 and a capacitor C3.

퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)는 상기 전류 충방전부(50)에서 방전된 전류로 동작하여 배터리 관리 시스템(BMS)(70)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 역할을 한다.The fuse short circuit interrupt generator 60 operates with the current discharged from the current charge/discharge unit 50 and serves to generate a fuse short circuit interrupt in the battery management system (BMS) 70.

이러한 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)는 상기 퓨즈 단락 감지부(50)에서 출력되는 전류로 발광다이오드(61)가 발광을 하고, 상기 발광다이오드(61)의 발광에 의해 포토 트랜지스터(62)가 턴-온되어 상기 배터리 관리 시스템(70)의 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT-FUSE)의 전압을 그라운드(GND)로 방전시켜 상기 배터리 관리 시스템(70)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생할 수 있다.This fuse short circuit interrupt generator 60 causes the light emitting diode 61 to emit light with the current output from the fuse short detection unit 50, and the photo transistor 62 turns on due to the light emission of the light emitting diode 61. When turned on, the voltage of the fuse short circuit interrupt detection terminal (INT-FUSE) of the battery management system 70 can be discharged to ground (GND), thereby generating a fuse short circuit interrupt in the battery management system 70.

배터리 관리 시스템(70)은 상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT_FUSE)의 전압이 로우 상태가 되면 퓨즈 단락으로 인식하고, 연결된 디스플레이장치를 통해 퓨즈 단락을 표시해주거나, 통신 모듈을 통해 관리자 단말로 퓨즈 단락 정보를 전송해주는 역할을 한다.The battery management system 70 recognizes that the fuse is short-circuited when the voltage of the fuse short-circuit interrupt detection terminal (INT_FUSE) is low, and displays the fuse short-circuit through a connected display device or sends fuse short-circuit information to the administrator terminal through the communication module. It plays a role in transmitting.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the ESS operation fuse short circuit detection device according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전시, 허용치 이내의 설정 전류가 흐르게 되면 퓨즈(20)가 정적으로 동작을 하여, 전류의 흐름이 정상적으로 이루어진다.First, when charging or discharging the battery module 10, if a set current within the allowable value flows, the fuse 20 operates statically, so that the current flows normally.

이후, 퓨즈(20)가 허용하는 전류 이상이 감지되어 퓨즈(20) 단락이 발생하면, 전류의 흐름이 강제적으로 멈추어 순간적으로 배터리 모듈 출력단(BATTERY+, ⓑ)과 출력단(Output+, ⓐ) 사이에서 순간적으로 전압이 증가하게 된다.Afterwards, when a current exceeding that allowed by the fuse 20 is detected and a short circuit of the fuse 20 occurs, the flow of current is forcibly stopped and an instantaneous loss occurs between the battery module output terminal (BATTERY+, ⓑ) and the output terminal (Output+, ⓐ). The voltage increases.

이렇게 퓨즈(20) 단락시 발생하는 전위차를 이용하여 퓨즈 단락을 감지하고, 이를 실시간으로 배터리 관리 시스템(BMS)에 인식시켜, 신속한 퓨즈 교체가 이루어지도록 하여, 퓨즈 단락으로 인해 장시간 ESS를 사용불능 상태가 되는 시간을 최소화하도록 한다.In this way, the fuse short circuit is detected using the potential difference that occurs when the fuse 20 is short-circuited, and this is recognized in real time by the battery management system (BMS), so that the fuse can be replaced quickly, preventing the ESS from being used for a long time due to the fuse short-circuit. Try to minimize the time it takes.

예컨대, 상기 배터리 모듈(10)의 방전시, 상기 퓨즈 단락이 발생하면 상기 출력단(ⓐ)보다 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)의 전위가 순간적으로 상승하여 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)에서 출력되는 전류가 퓨즈 단락 신호로 퓨즈 단락 감지부(40)에 전달되고, 상기 배터리 모듈(10)의 충전시, 상기 퓨즈 단락이 발생하면 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)보다 상기 출력단(ⓐ)의 전위가 순간적으로 상승하여 상기 출력단(ⓐ)에서 출력되는 전류가 퓨즈 단락 신호로 퓨즈 단락 감지부(40)에 전달된다.For example, when the battery module 10 is discharged, if the fuse is short-circuited, the potential of the battery module output terminal (ⓑ) instantaneously rises compared to the output terminal (ⓐ), and the current output from the battery module output terminal (ⓑ) increases. It is transmitted to the fuse short detection unit 40 as a fuse short circuit signal, and when the fuse short circuit occurs when charging the battery module 10, the potential of the output terminal (ⓐ) instantly increases compared to the battery module output terminal (ⓑ). Therefore, the current output from the output terminal (ⓐ) is transmitted to the fuse short detection unit 40 as a fuse short circuit signal.

즉, 배터리 모듈(10)의 방전시, 퓨즈 단락으로 인해 상기 출력단(ⓐ)보다 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)의 전위가 순간적으로 상승하면, 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)을 통해 출력되는 퓨즈 단락 감지 전류(퓨즈 단락 신호)는 저항(R1)을 통해 1차 감쇄가 이루어진 후 퓨즈 단락 감지부(40)에 전달된다.That is, when the battery module 10 is discharged, if the potential of the battery module output terminal (ⓑ) momentarily rises higher than the output terminal (ⓐ) due to a fuse short circuit, the fuse short circuit detected is output through the battery module output terminal (ⓑ). The current (fuse short signal) is first attenuated through the resistor R1 and then transmitted to the fuse short detection unit 40.

상기 퓨즈 단락 감지부(40) 내의 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)는 상기 저항(R1)을 통해 감쇄가 이루어진 퓨즈 단락 감지 전류를 반파 정류하고, 역전류를 방지하여 출력한다.The first and second diodes D1 and D2 in the fuse short detection unit 40 half-wave rectify the fuse short detection current attenuated through the resistor R1, prevent reverse current, and output it.

이렇게 출력되는 퓨즈 단락 신호는 저항(R4) 및 커패시터(C3)로 이루어진 전류 충방전부(50)의 커패시터(C3)를 통해 충전된 후 방전되어 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)에 전달된다(ⓓ).The fuse short circuit signal output in this way is charged through the capacitor C3 of the current charge/discharge unit 50 consisting of a resistor R4 and a capacitor C3, and then discharged and transmitted to the fuse short circuit interrupt generator 60 (ⓓ).

상기 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)의 포토 커플러의 발광다이오드(61)는 상기 전류 충방전부(50)에서 방전된 전류로 발광을 하고, 상기 발광다이오드(61)에 대향되게 설치된 포토 트랜지스터(62)가 상기 발광다이오드(61)의 발광에 의해 턴-온된다. 상기 포토 트랜지스터(62)가 턴-온되면, 상기 배터리 관리 시스템(70)의 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT-FUSE)의 풀-업 저항에 걸린 전압을 그라운드(GND)로 방전시켜 상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT_FUSE)의 상태를 로우로 천이시켜, 배터리 관리 시스템(70)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생한다.The light emitting diode 61 of the photo coupler of the fuse short interrupt generator 60 emits light with the current discharged from the current charging and discharging unit 50, and the photo transistor 62 installed opposite to the light emitting diode 61 is It is turned on by the light emission of the light emitting diode 61. When the photo transistor 62 is turned on, the voltage applied to the pull-up resistor of the fuse short interrupt detection terminal (INT-FUSE) of the battery management system 70 is discharged to ground (GND), thereby causing the fuse short circuit interrupt. The state of the detection terminal (INT_FUSE) is transitioned to low, and a fuse short circuit interrupt is generated in the battery management system 70.

상기 배터리 관리 시스템(70)은 상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT_FUSE)의 전압이 로우 상태가 되면 퓨즈 단락으로 인식하고, 실시간으로 연결된 디스플레이장치(도면에는 도시하지 않음)를 통해 퓨즈 단락을 표시해주어 사용자가 퓨즈 단락을 인지하도록 하거나, 통신 모듈(도면에는 도시하지 않음)을 통해 미리 설정된 관리자 단말로 퓨즈 단락 정보를 전송하여, 사용자가 퓨즈 단락을 실시간으로 인지하도록 하여, 퓨즈 교체를 유도해준다.The battery management system 70 recognizes that the fuse is short-circuited when the voltage of the fuse short-circuit interrupt detection terminal (INT_FUSE) is in a low state, and displays the fuse short-circuit in real time through a connected display device (not shown in the drawing) to inform the user. It recognizes a fuse short circuit or transmits fuse short circuit information to a preset administrator terminal through a communication module (not shown in the drawing), allowing the user to recognize the fuse short circuit in real time, thereby encouraging fuse replacement.

여기서 도면에는 도시하지 않았지만 배터리 관리 시스템(70)에는 정보 표출을 위한 디스플레이장치가 연결되거나, 사용자 단말과 퓨즈 단락 정보를 송수신할 수 있는 통신 모듈이 마련된 것으로 가정한다.Here, although not shown in the drawing, it is assumed that the battery management system 70 is connected to a display device for displaying information or is provided with a communication module capable of transmitting and receiving fuse short-circuit information to and from a user terminal.

디스플레이장치 또는 사용자 단말을 통해 ESS의 퓨즈 단락을 인지한 사용자는 신속하게 퓨즈를 교체한다. 이로 인해 기존과 같이 퓨즈 단락을 감지하지 못하여 ESS의 사용 불능 시(고장 시) 원인을 파악하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 퓨즈 단락으로 인한 ESS의 사용 불능 시간을 최소화하여 안정적인 전력을 공급해줄 수 있게 되는 것이다.A user who recognizes a short circuit in the ESS fuse through the display device or user terminal quickly replaces the fuse. As a result, it is possible to reduce the time it takes to identify the cause of ESS unavailability (in the event of a breakdown) by not detecting a fuse short circuit as before, thereby minimizing the unusable time of the ESS due to a fuse short circuit and supplying stable power. It becomes possible.

다음으로, 상기 배터리 모듈(10)의 충전시, 상기 퓨즈 단락이 발생하면 상기 배터리 모듈 출력단(ⓑ)보다 상기 출력단(ⓐ)의 전위가 순간적으로 상승하여 상기 출력단(ⓐ)에서 퓨즈 단락 신호(퓨즈 단락 감지 전류)가 발생하여 전류 제한부(30)에 전달된다.Next, when charging the battery module 10, if the fuse is short-circuited, the potential of the output terminal (ⓐ) instantaneously rises higher than the battery module output terminal (ⓑ), and a fuse short-circuit signal (fuse) is generated at the output terminal (ⓐ). A short circuit detection current) is generated and transmitted to the current limiting unit 30.

상기 전류 제한부(30)는 상기 퓨즈(20) 단락시 상기 출력단(ⓐ)으로 흐르는 전류를 제한하여 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60) 내의 포토다이오드(61)로 흐르는 전류 제한을 통해 포토다이오드(61)의 파손을 방지한다.The current limiter 30 limits the current flowing to the output terminal (ⓐ) when the fuse 20 is short-circuited, thereby limiting the current flowing to the photodiode 61 in the fuse short-circuit interrupt generator 60. prevent damage.

즉, 전류 제한부(30)는 저항(R2) 및 커패시터(C1)로 이루어진 제1 전류 제한기와, 저항(R3) 및 커패시터(C2)로 이루어진 제2 전류 제한기가 병렬로 구성되어, 1차 전류 제한기를 이용하여 상기 출력단(ⓐ)에서 출력되는 전류를 1차 제한하고, 다시 2차 전류 제한기를 이용하여 상기 출력단(ⓐ)에서 출력되는 전류를 2차 제한하여, 과전류에 의해 포토다이오드(61)가 파손되는 것을 방지한다.That is, the current limiter 30 is configured in parallel with a first current limiter made of a resistor (R2) and a capacitor (C1) and a second current limiter made of a resistor (R3) and a capacitor (C2), so that the primary current A limiter is used to first limit the current output from the output terminal (ⓐ), and a secondary current limiter is used to secondarily limit the current output from the output terminal (ⓐ), causing the photodiode (61) to be damaged by overcurrent. prevents damage.

상기 전류 제한부(30)에서 전류가 제한된 퓨즈 단락 감지 전류는 퓨즈 단락 감지부(40)에 전달되고, 제3 및 제4 다이오드(D3, D4)에 의해 전류 제한이 이루어진 퓨즈 단락 감지 전류를 반파 정류하고, 역전류를 방지하여 출력한다(ⓒ).The fuse short-circuit detection current whose current is limited in the current limiting unit 30 is transmitted to the fuse short-circuit detection unit 40, and the fuse short-circuit detection current whose current is limited by the third and fourth diodes D3 and D4 is half-waved. It rectifies, prevents reverse current, and outputs (ⓒ).

이렇게 출력되는 퓨즈 단락 신호는 저항(R4) 및 커패시터(C3)로 이루어진 전류 충방전부(50)의 커패시터(C3)를 통해 충전된 후 방전되어 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)에 전달된다(ⓓ).The fuse short circuit signal output in this way is charged through the capacitor C3 of the current charge/discharge unit 50 consisting of a resistor R4 and a capacitor C3, and then discharged and transmitted to the fuse short circuit interrupt generator 60 (ⓓ).

상기 퓨즈 단락 인터럽트 발생기(60)의 포토 커플러의 발광다이오드(61)는 상기 전류 충방전부(50)에서 방전된 전류로 발광을 하고, 상기 발광다이오드(61)에 대향되게 설치된 포토 트랜지스터(62)가 상기 발광다이오드(61)의 발광에 의해 턴-온된다. 상기 포토 트랜지스터(62)가 턴-온되면, 상기 배터리 관리 시스템(70)의 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT-FUSE)의 풀-업 저항에 걸린 전압을 그라운드(GND)로 방전시켜 상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT_FUSE)의 상태를 로우로 천이시켜, 배터리 관리 시스템(70)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생한다.The light emitting diode 61 of the photo coupler of the fuse short interrupt generator 60 emits light with the current discharged from the current charging and discharging unit 50, and the photo transistor 62 installed opposite to the light emitting diode 61 is It is turned on by the light emission of the light emitting diode 61. When the photo transistor 62 is turned on, the voltage applied to the pull-up resistor of the fuse short interrupt detection terminal (INT-FUSE) of the battery management system 70 is discharged to ground (GND), thereby causing the fuse short circuit interrupt. The state of the detection terminal (INT_FUSE) is transitioned to low, and a fuse short circuit interrupt is generated in the battery management system 70.

상기 배터리 관리 시스템(70)은 상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT_FUSE)의 전압이 로우 상태가 되면 퓨즈 단락으로 인식하고, 실시간으로 연결된 디스플레이장치(도면에는 도시하지 않음)를 통해 퓨즈 단락을 표시해주어 사용자가 퓨즈 단락을 인지하도록 하거나, 통신 모듈(도면에는 도시하지 않음)을 통해 미리 설정된 관리자 단말로 퓨즈 단락 정보를 전송하여, 사용자가 퓨즈 단락을 실시간으로 인지하도록 하여, 퓨즈 교체를 유도해준다.The battery management system 70 recognizes that the fuse is short-circuited when the voltage of the fuse short-circuit interrupt detection terminal (INT_FUSE) is in a low state, and displays the fuse short-circuit in real time through a connected display device (not shown in the drawing) to inform the user. It recognizes a fuse short circuit, or transmits fuse short circuit information to a preset administrator terminal through a communication module (not shown in the drawing), allowing the user to recognize the fuse short circuit in real time, thereby encouraging fuse replacement.

여기서 도면에는 도시하지 않았지만 배터리 관리 시스템(70)에는 정보 표출을 위한 디스플레이장치가 연결되거나, 사용자 단말과 퓨즈 단락 정보를 송수신할 수 있는 통신 모듈이 마련된 것으로 가정한다.Here, although not shown in the drawing, it is assumed that the battery management system 70 is connected to a display device for displaying information or is provided with a communication module capable of transmitting and receiving fuse short-circuit information to and from a user terminal.

디스플레이장치 또는 사용자 단말을 통해 ESS의 퓨즈 단락을 인지한 사용자는 신속하게 퓨즈를 교체한다. 이로 인해 기존과 같이 퓨즈 단락을 감지하지 못하여 ESS의 사용 불능 시(고장 시) 원인을 파악하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 퓨즈 단락으로 인한 ESS의 사용 불능 시간을 최소화하여 안정적인 전력을 공급해줄 수 있게 되는 것이다.A user who recognizes a short circuit in the ESS fuse through the display device or user terminal quickly replaces the fuse. As a result, it is possible to reduce the time it takes to identify the cause of ESS unavailability (in the event of a breakdown) by not detecting a fuse short circuit as before, thereby minimizing the unusable time of the ESS due to a fuse short circuit and supplying stable power. It becomes possible.

이상 상술한 본 발명에 따르면 ESS(Energy Storage System) 운용 중 퓨즈 단락 상태가 발생하면 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)에서 퓨즈 단락을 실시간 인식하고, 퓨즈 단락을 사용자에게 실시간으로 알려 신속한 퓨즈 교체를 유도해줌으로써, ESS의 사용 불능 상태를 최소화할 수 있게 된다.According to the present invention described above, when a fuse short circuit occurs during operation of the ESS (Energy Storage System), the battery management system (BMS) recognizes the fuse short circuit in real time and notifies the user of the fuse short circuit in real time so that the user can quickly replace the fuse. By inducing , it is possible to minimize the unusability of the ESS.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention, as is known in the art. It is self-evident to those who have it.

10: 배터리 모듈
20: 퓨즈
30: 전류 제한부
40: 퓨즈 단락 감지부
50: 전류 충방전부
60: 퓨즈 단락 인터럽트 발생기
70: 배터리 관리 시스템
10: Battery module
20: fuse
30: Current limiting unit
40: Fuse short detection unit
50: Current charging/discharging unit
60: Fuse short interrupt generator
70: Battery management system

Claims (6)

배터리 모듈 출력단(BATTERY+)과 부하에 전력을 공급해주는 출력단(OUTPUT+) 사이에 구비된 퓨즈;
상기 퓨즈 단락시 상기 출력단(OUTPUT+)으로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한부;
상기 전류 제한부 또는 상기 배터리 모듈 출력단에 연결되어 상기 퓨즈의 단락을 감지하는 퓨즈 단락 감지부;
상기 퓨즈 단락 감지부의 출력 전류를 충방전하는 전류 충방전부; 및
상기 전류 충방전부에서 방전된 전류로 동작하여 배터리 관리 시스템(BMS)에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 퓨즈 단락 인터럽트 발생기를 포함하고,
상기 퓨즈 단락 감지부는,
배터리 모듈의 방전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 출력단(OUTPUT+) 보다 상기 배터리 모듈 출력단의 전위가 상승할 때 상기 배터리 모듈 출력단에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제1 및 제2 다이오드;
상기 배터리 모듈의 충전시, 상기 퓨즈 단락으로 인해 상기 배터리 모듈 출력단보다 상기 출력단(OUTPUT+)의 전위가 상승할 때 상기 출력단(OUTPUT+) 에서 출력되는 전류를 퓨즈 단락 신호로 감지하는 제3 및 제4 다이오드를 포함하며,
상기 퓨즈 단락 인터럽트 발생기는,
상기 퓨즈 단락 감지부에서 출력되는 전류로 발광다이오드가 발광을 하고, 상기 발광다이오드의 발광에 의해 포토 트랜지스터가 턴-온되어 상기 배터리 관리 시스템의 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자(INT-FUSE)의 전압을 그라운드로 방전시켜 상기 배터리 관리 시스템에 퓨즈 단락 인터럽트를 발생하는 것을 특징으로 하는 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치.
A fuse provided between the battery module output terminal (BATTERY+) and the output terminal (OUTPUT+) that supplies power to the load;
A current limiter that limits the current flowing to the output terminal (OUTPUT+) when the fuse is shorted;
a fuse short-circuit detection unit connected to the current limiting unit or the battery module output terminal to detect a short-circuit of the fuse;
a current charge/discharge unit that charges and discharges the output current of the fuse short detection unit; and
A fuse short circuit interrupt generator operates with the current discharged from the current charge/discharge unit to generate a fuse short circuit interrupt in a battery management system (BMS),
The fuse short detection unit,
When the battery module is discharged, when the potential of the battery module output terminal rises higher than the output terminal (OUTPUT+) due to the fuse short circuit, first and second diodes that detect the current output from the battery module output terminal as a fuse short circuit signal;
When charging the battery module, when the potential of the output terminal (OUTPUT+) rises higher than the output terminal of the battery module due to the fuse short circuit, third and fourth diodes detect the current output from the output terminal (OUTPUT+) as a fuse short circuit signal. Includes,
The fuse short circuit interrupt generator,
The light emitting diode emits light with the current output from the fuse short detection unit, and the photo transistor is turned on by the light emission of the light emitting diode, and the voltage of the fuse short circuit interrupt detection terminal (INT-FUSE) of the battery management system is grounded. An ESS operation fuse short circuit detection device characterized in that it generates a fuse short circuit interrupt in the battery management system by discharging it to .
청구항 1에서, 상기 전류 제한부는,
저항 및 커패시터로 이루어진 전류 제한기가 복수로 병렬 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치.
In claim 1, the current limiting unit,
An ESS operation fuse short circuit detection device characterized by a plurality of current limiters composed of a resistor and a capacitor configured in parallel.
청구항 1에서, 상기 퓨즈 단락 감지부는,
상기 퓨즈 단락시 상기 배터리 모듈 출력단(BATTERY+)과 상기 출력단(OUTPUT+) 사이의 전위차를 이용하여 퓨즈 단락을 감지하는 것을 특징으로 하는 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치.
In claim 1, the fuse short circuit detection unit,
An ESS operation fuse short-circuit detection device, characterized in that it detects a fuse short-circuit using a potential difference between the battery module output terminal (BATTERY+) and the output terminal (OUTPUT+) when the fuse is short-circuited.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에서, 상기 배터리 관리 시스템은,
상기 퓨즈 단락 인터럽트 감지단자의 전압이 로우 상태가 되면 퓨즈 단락으로 인식하고, 연결된 디스플레이장치를 통해 퓨즈 단락을 표시해주거나, 통신 모듈을 통해 관리자 단말로 퓨즈 단락 정보를 전송해주는 것을 특징으로 하는 ESS 운용 퓨즈 단락감지장치.
In claim 1, the battery management system includes:
An ESS operation fuse that recognizes a fuse short circuit when the voltage of the fuse short interrupt detection terminal is in a low state, displays the fuse short circuit through a connected display device, or transmits fuse short circuit information to the administrator terminal through a communication module. Short circuit detection device.
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