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CELLWATCH®

Battery Management System(배터리성능진단시스템)

CELLWATCHCELLWATCH®®

Battery Management SystemBattery Management System((배터리배터리성능진단성능진단시스템시스템))

2006. 3. 20

에 스 코 프 로ESCO Professionals, Co. Ltd.

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목차목차Ⅰ. 배터리 관리시스템의개요 및현황

1. Battery Management System이란?2. Battery Management System의 필요성3. 배터리 문제발생 원인 및 관리 대상4. 배터리 종류 및 특징5. 배터리 관리현황 및 문제점6. 배터리 성능변화7. 배터리 관리기준8. 수동과 자동관리 방식의 비교

Ⅱ. BMS 기술및 제품 소개1. BMS 도입배경2. BMS 특징 및 장점3. BMS 주요기능4. BMS 도입시 기대효과5. BMS 시스템 구성6. BMS Software7. Monitoring Reports8. Battery Trouble Trend Reports9. Email-Alert10. 프로젝트 추진 소요일정

Ⅲ. BMS 적용분야및 실적1. 시스템 적용분야2. 주요 적용실적

Ⅳ. 투자효과분석 (ROI)1. 분석에 적용한 기준 및 내역2. 시스템 적용 전.후 비용분석3. 비용절감 효과분석

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Ⅰ. 배터리 관리시스템의 개요 및 현황

1. Battery Management System이란?

2. Battery Management System의 필요성

3. 배터리 문제발생 원인 및 관리 대상

4. 배터리 종류 및 특징

5. 배터리 관리현황 및 문제점

6. 배터리 성능변화

7. 배터리 관리기준

8. 수동과 자동관리 방식의 비교

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1. Battery Management System이란?UPS용 배터리의 성능 상태를 온라인 실시간으로 관리하기 위한 시스템으로써,

- 목적 : 돌발사고 예방, 원가 절감

- 구성 : 데이터 수집장치 + 제어장치 + 관리 컴퓨터

배터리배터리

데이터수집장치

데이터수집장치

제어장치제어장치

컴퓨터컴퓨터

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Battery 상시 감시 불가 시설관리자 불안 개별 장애예측 불가 사고시 이미지 추락 정전 시 장애복구 비용손실

BMS 구축 수명예측 장애예방진단컨설팅 상태감시 비용절감

BMS 구축 수명예측 장애예방진단컨설팅 상태감시 비용절감

Battery 24시간 감시- Battery 전압, 전류, 온도- 내부저항, 방전상태 Cell별 장애상태 파악

Battery 24시간 감시- Battery 전압, 전류, 온도- 내부저항, 방전상태 Cell별 장애상태 파악

사전 장애예측 대응 Trend, Alarm Reports Alarm Message- Screen Alarm, Audio Alarm- E mail, SMS

사전 장애예측 대응 Trend, Alarm Reports Alarm Message- Screen Alarm, Audio Alarm- E mail, SMS

안정적인 전원공급 체계적인 관리 D/B 손실 예방 및 복구비용 절감 고객신뢰도 상승 유지관리 불안감 해소 원가 절감

안정적인 전원공급 체계적인 관리 D/B 손실 예방 및 복구비용 절감 고객신뢰도 상승 유지관리 불안감 해소 원가 절감

Battery ManagementSystem

2. Battery Management System의 필요성

현재 배터리 관리상의 문제점

BMS 도입시 기대효과

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3. 배터리 문제발생 원인 및 관리 대상

v 배터리 고장의 주요 원인§ Plate 이격§ Grid 부식§ 내외부 회로 단락§ 극판 황산화 현상§ 가스 과다 방출§ Drying Out

v 배터리 문제 발생의 원인§ 이상 온도§ 부적절한 부동충전전압§ 셀과 셀 연결자 이완§ 외부 충격으로 인한 전해질 손실§ 유지관리 소홀§ 자연노화

v 필수 감시 대상 항목§ 저항§ 전체 전압§ Cell 전압§ 주변 온도§ Cell 온도

§ 부동 전류§ 방전 전류§ String 전류§ 방전 시간§ 충전 시간

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4. 배터리 종류 및 특징

v 일반 (Flooded) 축전지- 필요시 분해 및 관리를 위한 기능 보유- 상대적으로 저렴한 대신 유지관리비 상승(빈번한 관리)- 전해질 관리 시 독극물에 의한 사고 위험 노출- 전해질 보충 등의 관리에 의한 축전지 성능 유지 가능

v 무보수 밀폐형 (MF) 축전지- 관리가 용이한 반면 상대적으로 고가임.- 불량 발생시 수리 불가(전해액 주입 불가능)- 수명이 짧고, 특성상 자주 불량이 발생- 생산 후 1년 이내 불량 발생 높음- 불량시작 2주안에 기능 마비 가능- 내부 육안관찰 불가능 => 노화 진행정도 파악 불가

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5. 배터리 관리현황 및 문제점

v 배터리 관리현황

– UPS, 배터리, 비상발전기 등 비상전원용 배터리 시스템 구축

– 1차 상용전원이 공급불량일 경우를 대비하여 2차 예비전원으로써 배터리 구축

– 비상전원의 상태는 항상 양호해야 하며 본래의 성능을 유지하도록 관리하여야 함.

- 수동점검 및 관리- 24시간 365일 실시간 감시 불가- Battery 장애 사전 예측 불가- 개별 Battery 상태 측정 불가

- 수동점검 및 관리- 24시간 365일 실시간 감시 불가- Battery 장애 사전 예측 불가- 개별 Battery 상태 측정 불가

UPS 고장은 85%가 Battery 문제UPS 고장은 85%가 Battery 문제

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6. 배터리 성능변화

v 정상적인 Battery 성능 (2 Volt 110 EA)

v 비정상적인 Battery 성능

- 한 개 이상의 Battery가 0 볼트일 경우(2 Volt 110 EA)

- 한 개 이상의 Battery가 성능이 저하될 경우(2 Volt 110 EA)

220V

0V

성능저하폭발위험

X

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7. 배터리 관리기준

v IEEE 밀폐형 배터리 관리기준

• 월별 점검사항• Cell/String

전기 저항치, 음극단자온도, 상호연결저항

분기단위

• 월별 + 분기별 + 반기별 점검사항

• 각 Cell 별 결선저항

년단위

• 월별 + 분기별 점검사항

• Cell 및 String 전압

반기단위

• Cellwatch는 실시간 관리가능

• Cellwatch 관리대상 및 기준

• 시스템 부동 전압, 충전 전류

• 온도, 환기 및 육안검사

월단위

자동 관리 방식 (Cellwatch)수동 방식IEEE 1188

v 방전시험 기준- 목적 : 설계능력 대비 현재능력 상태 평가- 주기 : 공장 출하 전, 최초 설치 시, 최초설치 후 매년 1회 이상

v Internal Ohmic Value 측정Cell/String 임피던스, Conductance, Resistance 측정값을 종합하여시간경과에 따른 변화량을 확인하고, 전체 측정값의 평균치 또는 제조사의 제공값과비교하여 고유값의 20% 초과시 축전지의 교체권고

-String별

전류 : 1분간격

전압 : 1분간격

지정배터리온도:1분간격

외부온도 : 1분간격

방전시간기록

충전시간기록

-String별

전류 : 1분간격

전압 : 1분간격

지정배터리온도:1분간격

외부온도 : 1분간격

-배터리별

전압 : 1분간격

-배터리별

전압 : 1시간간격

내부저항 : 6시간간격

방전중(방전상태)

<배터리 성능분석>

운전중(부동상태)

<배터리 상태감시>

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8. 수동과 자동관리 방식의 비교

상시 개별 배터리 상태감시로

필요이상의 방전 Test 불필요성능확인을 위한 정기적 방전 Test 필요

조기경보시스템의 활용으로 돌발 사고 예방 가능돌발 사고발생시 피해규모 확대

안전사고 발생 가능성 Zero점검시 안전사고 발생 상존

(고전압, 고전류에 노출)

컴퓨터에 의한 과학적 점검으로 Human Error Zero점검시 Human Error 상존

BMS 설비 도입에 필요한 투자비용 발생초기 비용 최소화 가능

예방정비와 실시간 분석 Data에 의존사후 정비나 경험에 의존

원격 및 통합관리로 유지보수비용의 최소화 가능매년 유지보수비용의 지속적 발생

자동 관리 방식수동 관리 방식

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II. BMS 기술 및 제품소개1. BMS 도입배경2. BMS 특징 및 장점3. BMS 주요기능4. BMS 도입시 기대효과5. 시스템 구성

5.1 The Battery Monitoring Unit[BMU]5.2 Control Unit [CU]5.3 Data Collection Modules [DCM]

6. BMS Software7. Monitoring Reports8. Battery Trouble Trend Reports9. Email-Alert10. 프로젝트 추진 소요일정

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1. BMS 도입배경

ü 배터리의 수명기간 전에도 불량발생 위험[4~6년 이내 교체]

- 고성능 10년 수명 MF Battery의 30%만이 7~10년 수명유지- 교체 시점에 모든 배터리를 교체함으로써 양질의 배터리 폐기 불가피

ü UPS 장애의 약 85%는 배터리 문제에 기인

ü 정전 시 장애 손실비용과 복구비용 이중발생

ü 정전 장애에 따른 대 고객 이미지 손상

ü 배터리 상시 점검 및 방전 테스트 비용의 지속적 발생에도

불구하고, 전체 상태를 24시간 감시 못하는 불안감은 상존

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2. BMS 특징 및 장점

ü 장시간 시장에서 검증

(1996년 이후 유럽, 미국 등 선진국에서 성능 검증 완료)

ü 규모에 변화에 따른 축소, 확대, 업그레이드 가능

ü Web을 통한 원격 감시 가능

ü 배터리 장애 보고 및 해결책 제공

ü 편리한 설치와 사용이 용이한 솔루션

ü UL 승인 및 CE 인증 획득

ü 원가 절감

ü 안전도 및 보안성 제고

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3. BMS 주요기능

ü 배터리 셀, String, 전체 System의 실시간 감시 수행- 전압, 전류, 내부저항, 온도, 방전 및 충전시간ü 수집된 데이터 분석을 통한 배터리 수명예측ü 고장진단, 보고서 작성ü 배터리 이상 감지 시 휴대폰, e-mail, pager로 통보

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4. BMS 도입시 기대효과

시스템 도입시스템 도입

Battery Status 감시Battery Status 감시

Battery 수명예측Battery 수명예측

상태 분석 및 예방정비Analysis Reports

상태 분석 및 예방정비Analysis Reports

실시간 성능상태 감시실시간 성능상태 감시

유지보수비용 최소화유지보수비용 최소화

돌발사고 예방 가능돌발사고 예방 가능

Human Error 최소화Human Error 최소화

안전사고 예방안전사고 예방

방전 Test 최소화 가능방전 Test 최소화 가능

배터리 시스템 신뢰성 확보배터리 시스템 신뢰성 확보

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5. BMS 시스템 구성

BMUBMU

CUCU

DCMDCM

BATTERYBATTERY

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5.1 The Battery Monitoring Unit[BMU]

ü 전 배터리 모니터링 시스템을 통제ü 31개 Control Unit와 통신ü 원격 통신 연결 가능[Dial up/IP]ü 방전 데이터, History 데이터 저장ü Lap Top을 연결하여 data 볼 수 있음ü Modbus / TCP, SMTP, Web 지원ü 2가지 형태[RACK, Box]가 있음ü BMU는 UPS 전원이 필요

ü 견고한 개페식 보호함ü 열악한 외부 환경으로부터 보호 기능ü 현재 데이터 및 보관 데이터 표시ü 데이터 작업 수행ü 경보 기능 구동ü 원격 감시용 모뎀 및 네트웍카드 포함ü Windows 98, ME 또는 2000ü Software : CELLWATCH 적용

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5.2 Control Unit [CU]

ü BMU 명령을 처리ü RS485 통신을 광 케이블 통신으로 전환ü 254개의 DCM[Data Collection Module]과 통신ü CU는 UPS 전원이 필요ü 견고한 형태ü 전류 판독을 위한 4개의 Input이 있음

- Range : -1,000 ~ 1,000A- Sensitivity : 1m V/A- Resolution : 0.5Aü 온도 판독을 위한 4개의 Input이 있음

- Range : 2 ~ 80- Accuracy : ± 1

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5.3 Data Collection Modules [DCM]

ü 반영구적으로 JAR에 연결ü 광 케이블 사용으로 안정성 향상ü 전압과 내부 임피던스 측정ü 1DCM당 4개의 Cell 혹은 JAR 연결 감시ü Cell 혹은 JAR에서 전원을 연결ü 2Volt ~ 12Volt Cell에 적합ü 광신호를 재생성ü Voltage

- 측정범위 : 0 ~ 60 Voltsü 내부 임피던스

- 범위 : 0.25 ~ 27.5mΩ- Resolution : 100 µ Ωü 소비전력 : 25mA [0.025A/Hr]ü 배터리로부터 직접 DC공급

- AC전원 사용에 따른 noise 문제 해결

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6. BMS Software

ü 배터리 상태 표시 [good or bad]ü 로그온 방식 및 Software 분석ü 다양한 그래픽 리포트 기능ü 주요 리포트 내용 [광범위한 Data Trending]

- 실시간 단위 셀의 전압[V] 및 임피던스 저항[Ri] Report- 스트링 데이터 : 전 배터리 스트링의 최종 기록- 최소 120일간의 CELL 평균 데이터 History- 년간 배터리 History Report- 전 배터리의 방전 특징을 그래프로 display- 알람 한계값 조정 Program[전압, 임피던스 저항, 전류, 온도]

ü 원격 감시 및 관리ü 정확하고 즉각적인 경고를 위한 각종 알람 기능ü 쉬운 설치 및 친 사용자 환경ü Windows 기반 [Windows 98/XP 환경에서 운영]

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7. Monitoring Reports

< Battery Status Display > < Battery Trend Display >

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• Cellwatch to monitor remote sites worldwide via the internet

http://www.cellwatch.com/web.htmhttp://www.cellwatch.com/multi.html

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8. Battery Trouble Trend Reports

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9. Email Alert

ALARMS

NOTIFICATION

DATA FILES EMAIL

EMAIL

SMSTEXT

EthernetInternet

CELLWATCH iBMU

FACILITY MANAGER

SITE ENGINEER

ON CALLFIELD ENGINEER

FACILITYENGINEER

ü Fast Alarm notification ü Early warning of a failing cellü Voltage Alarmsü Resistance Alarmsü Temperature Alarmsü Current Alarmsü Discharge occurrenceü Discharge completedü Flexible set-upü Uses standard SMTP

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• Email Alert ProcessContinuous

log monitoring

Automated mail packaging

Email

CW SystemNotification 13:39:20

discharge commencedon Battery: 1

Mail sent: 2004/12/0113:42:44

SMS

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10. 프로젝트 추진 소요일정

• 프로젝트 추진 소요일정 : 총 2개월 소요

– 제작 및 Delivery : 6주

– 설치 및 시운전 : 1주

– 사용자 교육 : 1주

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III. BMS 적용분야 및 실적

1. 시스템 적용분야

2. 주요 적용실적

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1. 시스템 적용분야

공공기관의 주요 핵심시설, 전산실, Backup Center정부/공공기관

핵심제조설비, 전산실, Backup Center제조

항공, 병원, 방송국, 군대, 연구소등의 핵심시설및 전산실,

Backup Center주요핵심시설

전산실, 서버실, Backup Center금융

전화국, 기지국, 전산실, 서버실, Backup Center통신

Internet Data Center, Financial Data Center, Corporate Data Center,

Remote Backup Facilities데이터센터

내 용분 야

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Rest of World

§ Cable & Wireless

§ Hewlett Packard (Barcelona)

§ Barclay’s Bank (Singapore)

§ Rothchild Bank (Paris)

§ Loto (Norway)

§ Mediaset TV (Italy)

§ IBM (France)

§ Savvis

USA

§ Savvis

§ NSF

§ Boeing

§ ABC Radio

§ Clorox

§ Landata

§ St Lukes

§ Qwest

§ Bank One

§ Bank of America

§ US Army

§ US Navy

§ US Airforce

§ NASA

§ Walmart

UK

§ Civil Aviation Authority

§ National Air Traffic Control

§ Lloyds of London

§ Credit Suisse

§ Reuters News

§ Hilton Hotels

§ Pfizer

2. 주요 적용실적ü 1996년 영국에서부터 판매를 시작하여, 2000년에는 미국에서도 판매하기 시작하였다. ü 현재 미국의 500여개가 넘는 사이트에서 25,000여개 DCM (약100,000개 CELL)이 성공적으로 가동 중이다.

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IV. 투자효과분석(ROI)

1. 분석에 적용한 기준 및 내역

2. 시스템 적용 전.후 비용분석

3. 비용절감 효과분석

투자효과분석상세자료는 요청 시 별도 제공 함

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A battery with no monitoringcan be compared to having a car with no gas gauge!

대단히 감사합니다.

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