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ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 및 고장 예측 알고리즘
Battery Level Calculation and Failure Prediction Algorithm for ESS Optimization and Stable Operation 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.1, 2020년, pp.71 - 78  

주종율 ((주)데이스타) ,  이영재 ((주)데이스타) ,  박경욱 (전남대학교 문화콘텐츠학부) ,  오재철 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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신재생에너지를 활용한 발전원의 경우, 날씨 등의 영향을 많이 받아 전력 생산량이 원활하지 않을 수 있다. 태양광 및 풍력 발전의 효율성을 높이기 위해 에너지 저장 장치(ESS·Energy Storage System)를 활용한다. ESS는 배터리 보호 시스템과 운영관리, 제어체제가 미흡하거나, 설치상의 부주의 등의 원인으로 인해 화재가 속출하고 있으며, 매우 큰 인명 피해와 경제적 손실로 이어지고 있어 ESS의 안정성 및 배터리 보호 시스템 운영관리 기술이 필수적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 ESS 최적화 및 안정적인 운영을 위한 배터리 잔량 산출 알고리즘과 고장 예측 알고리즘을 제시한다. 제시한 알고리즘은 배터리의 충전 및 방전 수행 시 실시간으로 전류량을 누적하여 정확한 배터리 잔량을 산출하며, 배터리 셀 간의 전압불균형 현상을 이용하여 배터리의 고장 유무를 산출한다. 제시된 알고리즘들은 ESS를 최적의 상태로 운영하는데 필요한 정확한 배터리 잔량과 고장 예측이 가능하다. 따라서 ESS의 배터리의 정확한 상태 정보를 측정하고 신뢰성 있게 모니터링 하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the case of power generation using renewable energy, power production may not be smooth due to the influence of the weather. The energy storage system (ESS) is used to increase the efficiency of solar and wind power generation. ESS has been continuously fired due to a lack of battery protection s...

주제어

#배터리 잔량   #배터리 고장 예측   #배터리 관리 시스템   #신재생 에너지   #에너지 저장 장치  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 ESS의 배터리의 정확한 상태정보를 파악하고 수명관리 및 수명 연장을 위해 BMS SOC(State of Charge)측정 알고리즘을 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
에너지 저장장치는 어떻게 구분되는가? 에너지 저장장치는 배터리(Battery)시스템과 배터리의 충․방전 상태를 관리 및 제어를 위한 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)을 기본으로 하고, 추가적으로 생산된 전력의 주파수와 전압을 계통 및 부하 특성에 맞추어 변환하고 관리하기 위한 전력변환장치(PCS, Power Conditioning System)와 에너지저장시스템을 모니터링하고 제어를 위한 에너지 관리 시스템(EMS, Energy Management System)으로 구성으로 크게 4가지로 구분된다[7].
에너지 저장장치란 무엇인가? 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)이 란 전기 수요가 적을 때 생산된 전력을 전력계통 (Grid)에 저장하였다가 전기 수요가 높을 때 저장된 전기를 공급해주는 시스템을 말한다[5].
SOC를 간접적인 방법으로 측정하는 4가지 방법은 무엇인가? 먼저, 화학적으로 SOC를 측정하는 방법(Chemical method)은 배터리의 전해질의 비중과 PH를 측정하여 SOC를 계산하는 방법이다. 전류적분방법(Current integration method)은 쿨럼 카운팅이라고도 하는 방법으로 배터리의 전류를 측정하고 이를 시간에 대해 적분하여 SOC를 계산한다. 압력측정방법(Pressure method)은 NIMH 배터리는 충전할 때 배터리의 내부 압력이 급속히 증가하기 때문에 이 방법은 이러한 성질을 이용하여 SOC를 계산하는 방법이다. 마지막으로, 전압측정방법(Voltage method)은 배터리의 전압을 측정하여 SOC를 연산하는 방법으로 배터리의 전압은 전류와 온도에 많은 영향을 받으므로 이들 인자를 비교하여 연산하는 방법이다.
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참고문헌 (10)

  1. C. An, H. Lee, G. Kim, H. Lee, "A Study on Effects of Energy Saving by Applying Energy Storage System", J. of the Korean Society for Railway, vol. 12, no. 4, 2009, pp. 582-589. 

  2. J. Choi, S. Han, Y. Song, G. Choi, "Power conversion system (PCS) technology of building energy storage system (ESS)", J. of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (KIIEE), vol. 28 no. 3, 2014, pp. 57-63. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Y. Chang, "State of charge estimation for LiFePO4 battery using artificial neural network," J. of the International Review of Electrical Engineering, vol. 7, no. 5, 2012, pp. 5874-5880. 

  4. S. Piller, M. Perrin, A. Jossen, "Methods for state-of-charge determination and their applications", J. of the power sources, vol. 96, no. 1, 2001, pp. 113-120. 

    상세보기 crossref

  5. Y. Ryu, J. Park, "Profile based open ESS system technology", J. of the Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 33 no. 7, 2016, pp. 40-46. 

  6. H. Kang, J. Lee, C. Kim, "A Study on the Technical trends of Energy New Industry and Business Model in Electric Power Market", J. of thee Korea Institute of Electronic, vol. 11, no. 8, 2016, pp. 773-782. 

  7. S. Kim, "Power energy storage device technology", J. of the Korean Institute of Power Electronics, vol. 23, no. 2, 2018, pp. 35-39. 

  8. N. Watrin, B. Blunier, A. Miraoui, "Review of adaptive systems for lithiumbatteries state-of-charge and state-of-health estimation", proc. of IEEE Transportation Electrification Conf. and Expo, Dearborn MI, USA , 2012, pp. 1-6. 

  9. A. Elgammal, A. Sharaf, "Self-regulating particle swarm optimised controller for (photovoltaic-fuel cell) battery charging of hybrid electric vehicles", J. of the IET Electrical Systems in Transportation, vol. 2, no. 2, 2012, pp. 77-89. 

  10. V. Prajapati, H. Hess, J. William, "A literature review of state of-charge estimation techniques applicable to lithium poly-carbon monoflouride (LI/CFx) battery", India International Conf. on Power Electronics 2010 (IICPE2010)IEEE, 2011), New Delhi, India, 2011, pp. 1-8. 

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