KR101507213B1 - 전력 보상기용 에너지 저장 디바이스 및 그의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들 (2-4) 을 포함하는 배터리 스택을 포함하는 전력 보상기용 에너지 저장 디바이스 (1) 로서, 배터리 유닛들의 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 병렬 접속된 배터리 모듈들 (5-13) 을 포함하고, 각각의 배터리 유닛 (2-4) 은 상기 배터리 모듈들과 병렬로 접속된 바이패스 스위치 (14-16) 를 더 포함하고, 상기 에너지 저장 디바이스는 제어 유닛 (21, 22) 을 포함하고, 상기 제어 유닛 (21, 22) 은, 상기 바이패스 스위치에 동작 가능하게 접속되고, 상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈 내의 결함에 대한 정보를 수신하고, 그리고, 상기 배터리 유닛의 상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈 내의 결함의 경우에 상기 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 상기 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 디바이스가 개시된다.
Description
본 발명은 직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들을 포함하는 배터리 스택을 포함하는 전력 보상기용 에너지 저장 디바이스에 관한 것이며, 배터리 유닛들의 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 병렬 접속된 배터리 모듈들을 포함한다. 본 발명은 또한 에너지 저장 디바이스에서 결함을 처리하는 방법에 관한 것이다. 에너지 저장 디바이스의 전압 레벨은 적어도 3 kV, 바람직하게는 적어도 10 kV 의 범위에 있다.
유연 송전 시스템들 (flexible alternating current transmission systems: FACTS) 내에서, 복수의 제어 장치가 공지되어 있다. 하나의 그러한 FACTS 장치는 정적 보상기 (STATCOM) 이다. STATCOM 은 고전압 전력 시스템에 접속된 AC 측 및 커패시터들과 같은 일시적 전력 저장 수단에 접속된 DC 측을 갖춘 전압 소스 컨버터 (VSC) 를 포함한다. STATCOM 은 전력 시스템에 리액티브 전력을 공급할 수 있고, 또는 그로부터 리액티브 전력을 흡수할 수 있다. 다른 장치에서, 다음에 언급되는 전력 보상기에서는, 액티브 전력 보상을 또한 수행하기 위해 dc 전력 소스가 STATCOM 에 접속된다. 구성은, 예컨대 운전 예비 (spinning reserve) 로서 이용될 수도 있고, 전력 시스템에서 변동하는 에너지 레벨들을 보상하는 데 이용될 수도 있다.
dc 전력 소스가 고전압 배터리이면, 다수의 배터리 셀들은 전력 시스템의 dc 전압을 매칭시키도록 직렬로 접속되어야 한다. dc 전력 소스는 배터리 모듈들에 배열된 다수의 직렬 및/또는 병렬 접속된 배터리 셀들을 포함하며, 배터리 셀들의 각각은 대략 3-4 V 의 전압을 갖는다. 하나 이상의 배터리 모듈들은 이어서 병렬 접속되어 배터리 유닛을 형성하고, 여러 배터리 유닛들은 직렬 접속되어 배터리 스택을 형성할 수도 있다. 복수의 배터리 스택들은 배터리 스트링을 형성하도록 직렬 접속될 수 있다. 또한, dc 전력 소스의 요망되는 양의 전기 에너지 (액티브 전력의 듀레이션) 를 얻기 위해, 다수의 배터리 스트링들이 병렬로 접속될 수 있다.
전술된 바와 같이, 배터리 유닛은 병렬로 접속된 하나 이상의 배터리 모듈들을 포함한다. 고전압 배터리에 저장된 최대 양의 에너지는 병렬 접속된 배터리 모듈들의 수에 비례할 것이다. 그러나, 단일 배터리 모듈이 저장된 에너지의 양에 대한 요건들을 충족한다 하더라도, 그러한 요망은 전력 보상기의 이용 가능성을 이유로 가능하지 않을 것이다. 배터리 유닛 내에 오로지 단일 배터리 모듈만을 갖는다면, 결함은 전체 전력 보상기의 비상 셧다운을 초래할 것이다. 배터리 유닛 당 병렬로 2 개의 모듈들을 갖는다면, 단일 결함은 전력 보상기의 즉각적 셧다운을 요구하지 않는다. 그러나, 모듈들 중 임의의 모듈에서의 결함 확률은 dc 전력 소스에서 배터리 모듈들의 수에 비례하게 증가할 것이다. dc 전력 소스에서 배터리 모듈들의 수가 매우 크므로, 스케줄링된 서비스 및 보수 간격 사이에서 배터리 모듈 결함의 확실한 위험이 존재할 것이다. 모듈 결함이 배터리 유닛에서 발생할 때, 상기 배터리 유닛 내에 남겨진 하나의 무결함 유닛이 존재하고, 전력 보상기는 전술된 바와 같이 전력 보상기의 비상 셧다운의 증가하는 위험성으로 인해 셧다운되어야 한다. 따라서, 전력 보상기의 빈번한 비상 셧다운들을 피하고, 그리고 필요한 에너지의 연속적인 제공을 확보하기 위해, 저장된 에너지의 양의 실제 요건들과는 무관하게, 병렬로 적어도 3 개의 모듈들이 필요하며, 이는 결과적으로 상이한 에너지 저장 요구들에 대한 시스템 유연성을 제한한다.
언급된 고전압 배터리에 의한 다른 문제는 단일 배터리 모듈 결함에 의해 야기되는 커패시티 감소이다. 예를 들어, 3 개의 배터리 모듈들이 병렬로 접속되어 있다면, 가능하게는 100 개 이상이 직렬로 된 배터리 유닛들의 전체 스트링에서 단일 모듈에서의 결함은 33 % 의 커패시티 감소를 유도할 것이다. 병렬인 4 개 또는 5 개 모듈들에 대해 대응하는 커패시티 감소는 각각 25 % 및 20 % 이다. 이 문제에 대한 해결책은 각각의 배터리 유닛에 리던던트 모듈을 추가하는 것이다. 그러나, 이것은 매우 비용이 많이 드는 해결책이다. 대안으로, 다른 배터리 스트링이 기존의 스트링과 병렬로 접속될 수 있지만, 이것은 전력 보상기의 비용 및 사이즈를 오히려 더 증가시킬 것이다.
전술된 고전압 배터리에 의한 다른 문제는 완전한 배터리 스트링이 서비스 및 보수 동안에 이용 불가능할 것이라는 것이다.
본 발명의 목적은 전술된 문제들을 극복하거나 또는 적어도 경감하는 에너지 저장 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 이 목적은 청구항 1 에 정의된 바와 같은 에너지 저장 디바이스에 의해 달성된다.
직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들을 포함하는 배터리 스택을 포함하는 전력 보상기용 에너지 저장 디바이스는, 배터리 유닛들의 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 병렬 접속된 배터리 모듈들을 포함하고, 각각의 배터리 유닛은 상기 배터리 모듈들과 병렬로 접속된 바이패스 스위치를 더 포함하고, 상기 에너지 저장 디바이스는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 바이패스 스위치에 동작 가능하게 접속되고, 상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈 내의 결함에 대한 정보를 수신하고, 그리고, 상기 배터리 유닛의 상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈 내의 결함의 경우에 상기 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 상기 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
제어 유닛이 배터리 모듈들 중 임의의 것에서 결함에 대한 정보를 수신할 때, 그것은 대응하는 배터리 유닛의 바이패스 스위치에 바이패스 오더를 전송할 것이고, 그 후에 로드 전류에 대한 바이패스를 생성할 것이다. 바이패스된 배터리 유닛은 에너지 저장 디바이스에 저장된 에너지의 양에 더 이상 기여하지 않을 것이다. 한편, 에너지 저장 디바이스의 손실 용량은 단지 수 개의 배터리 모듈들만을 포함하는 바이패스된 배터리 유닛의 용량까지만 감소한다. 리던던트 배터리 유닛들이 이용 가능한 경우, 에너지의 손실은 보상될 수 있다.
배터리 유닛을 바이패스시키지 않으면, 에너지 저장 디바이스의 손실 용량은 더 높아질 것이다. 손실 용량은 배터리 링 내의 배터리 유닛들의 수에 모듈들을 곱한 수와 같을 것이며, 이 양은 배터리 유닛 내의 에너지의 양보다 더 크다. 로드 전류는 배터리 유닛들의 각각을 통과하여 흐를 것이며, 바이패스하지 않는다면, 로드 전류는 또한 결함 배터리 모듈을 가지며 명백히 감소한 용량을 갖는 배터리 유닛을 통과하여 흘러야 한다. 그 결과, 에너지 저장 디바이스를 통과하여 흐르는 로드 전류는 결함 배터리 모듈을 갖는 배터리 유닛의 용량으로 구성되어야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 각각의 배터리 유닛은, 통신 링크를 통해 제어 유닛과 통신하도록 구성되고 배터리 모듈들 중 임의의 것에서 결함을 검출하도록, 그리고, 결함을 검출하면, 제어 유닛에 결함에 대한 정보를 전송하도록 구성된 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛을 포함하며, 디바이스는, 상기 통신 링크가 차단되었을 때를 검출하도록, 그리고 링크가 차단되었음을 검출하면, 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성된 통신 관리 모듈을 더 포함한다.
배터리 모듈 슈퍼비전 유닛이 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈에서 결함을 검출한 경우, 그것은 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 하는 바이패스 오더를 전송하는 제어 유닛으로 통신 링크를 통해 결함에 대한 정보를 전송할 것이다. 그러나, 통신 링크가 차단된 경우, 이 정보는 제어 유닛에 의해 수신될 수 없고, 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 은 배터리 유닛을 바이패스시키도록 제어 유닛으로부터 오더를 수신할 수 없다. 이 상황에서, 통신 관리 모듈은 차단된 통신을 검출하도록 그리고 배터리 유닛을 제어된 방식으로 바이패스시키기 위해 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 디바이스는 배터리 스택을 통과하는 전류를 제어하도록 구성된 전류 제어 수단을 더 포함하며, 배터리 유닛들의 각각은 바이패스 검출 엘리먼트를 포함하고, 바이패스 검출 엘리먼트는 바이패스 스위치가 폐쇄되는지를 검출하도록, 그리고 바이패스 스위치가 폐쇄되었음을 검출하면, 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 포워드하도록 구성되며, 전류 제어 수단은, 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 수신하도록, 그리고 그 정보에 기초하여 전류를 제어하도록 구성된다.
바이패스 스위치를 안전하고 제어되는 방식으로 폐쇄하기 위해, 스위치의 페쇄는 배터리 유닛을 통과하는 흐른 전류가 임계 값 아래가 아니면 스위치의 폐쇄는 수행되지 않을 것이다. 마찬가지로, 전류 제어 수단은 스위치가 성공적으로 폐쇄되었다는 정보를 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 으로부터 수신하지 않았다면, 배터리 디바이스를 통과하여 흐르는 전류를 증가시키도록 시작하지 않을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 바이패스 검출 엘리먼트는 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를, 바이패스 스위치가 전류 제어 수단에 그 정보를 포워드하도록 구성된 이웃 배터리 유닛의 통신 관리 모듈에 전송하도록 구성된다.
전술된 바와 같이, 바이패스 스위치는, 배터리 유닛을 통과하여 흐른 전류가 임계치 아래가 아니면 폐쇄되지 않을 것이고, 전류 제어 수단은 스위치가 성공적으로 폐쇄되었다는 정보를 바이패스 스위치로부터 수신하지 않았다면, 배터리 디바이스를 통과하는 전류를 증가시키도록 시작하지 않을 것이다. 그러나, 통신 링크가 차단된 경우, 스위치가 성공적으로 폐쇄되었다는 바이패스 스위치로부터의 정보는 제어 유닛에 의해 수신될 수 없고, 통신 관리 모듈은 제어 유닛으로부터의 간섭 없이 자신의 자유 의지로 바이패스 스위치를 폐쇄할 것이다. 바이패스 검출 엘리먼트가, 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를, 이어서 전류 제어 수단에 그 정보를 포워드하는 이웃 배터리 유닛의 통신 관리 모듈에 전송하게 함으로써, 이 문제가 해결될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 이 목적은 청구항 5 에 정의된 에너지 저장 디바이스에서 배터리 유닛을 바이패스시키는 방법에 의해 달성된다.
전력 컨버터와 병렬로 접속된 에너지 저장 디바이스에서 결함을 처리하는 방법으로서, 에너지 저장 디바이스는 직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들을 포함하는 배터리 스택을 포함하고, 배터리 유닛들의 각각은 컨택터와 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 적어도 2 개의 병렬 접속된 배터리 모듈들을 포함하고, 상기 방법은,
상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈에서의 결함에 대한 정보를 수신하면,
- 컨버터로부터의 dc 전압 출력을 제어하여 배터리 스택을 통과하는 전류를 임계 값 아래로 감소시키는 단계;
- 배터리 유닛의 병렬 접속된 배터리 모듈들의 각각에서 컨택터를 개방하는 단계; 및
- 배터리 유닛을 바이패스시키도록 배터리 모듈들과 병렬로 접속된 바이패스 스위치를 폐쇄하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첨부한 도면을 예시로서 참조하여 더 충분히 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명에 따른 에너지 저장 디바이스의 실시형태의 개략도를 나타낸다,
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2 개의 배터리 유닛들을 더 상세히 나타낸다.
도 1 은 본 발명에 따른 에너지 저장 디바이스의 실시형태의 개략도를 나타낸다,
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2 개의 배터리 유닛들을 더 상세히 나타낸다.
도 1 에는, 본 발명에 따른 전력 보상기에 대한 에너지 저장 디바이스 (1) 의 실시형태가 도시된다. 에너지 저장 디바이스 (1) 는 배터리 스택 및 제어 유닛 (21-22) 을 포함한다. 도 1 의 에너지 저장 디바이스가 오로지 하나의 배터리 스택만을 포함하고 있지만, 에너지 저장 디바이스는 배터리 스트링을 형성하도록 직렬로 접속된 복수의 배터리 스택들을 포함할 수 있고, 여러 개의 이러한 배터리 스트링들은 또한 병렬로 접속될 수 있다. 배터리 스택은 직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들 (2-4) 을 포함한다. 각각의 배터리 유닛은 이어서 하나 이상의 병렬 접속된 배터리 모듈들 (5-13), 이 배터리 모듈들 (5-13) 과 병렬로 접속된 바이패스 스위치 (14-16), 및 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 을 포함한다. 각각의 배터리 모듈은 모듈 컨택터 (51-59) 와 직렬로 접속된 복수의 배터리 셀들 (도 1 에는 배터리 심볼로 도시됨) 을 포함한다.
배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 은 배터리 모듈들 (5-13) 중 임의의 것에서의 결함을 검출하고 통신 링크 (30-32) 를 통해 제어 유닛 (21-22) 과 통신하도록 구성된다. 상이한 포텐셜을 갖는 배터리 유닛들 사이의 절연을 보장하기 위해, 스택 제어 유닛과 배터리 유닛 사이에 광섬유들을 사용하는 것이 바람직하다. 배터리 모듈들 (5-13) 중 임의의 배터리 모듈에서의 결함을 검출하면, 배터리 모듈 슈퍼비전 (17-20) 은 배터리 유닛을 바이패스할 것인지의 여부를 결정하는 또는 사전 프로그래밍된 애플리케이션 의존적 전략에 의존하지 않는 제어 유닛 (21-22) 으로 결함에 대한 정보를 전송할 것이다. 예를 들어, 각각의 배터리 유닛에 오로지 2 개의 병렬 접속된 배터리 모듈들만이 존재하면, 바이패스 스위치의 폐쇄는 자동으로 그리고 가급적 빠르게 수행되어야 한다. 다른 경우들에 있어서, 바이패스 스위치의 폐쇄는 경우에 따라 그리고 에너지 가용성 요건들 등에 의존하여 판정될 수 있다.
제어 유닛이 바이패스 오더를 전송하도록 결정한 경우, 그것은 먼저 통신 링크 (30-32) 를 통해 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 에 전송된다. 그러나, 통신 링크 (30-32) 가 차단된 상태이면, 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 은 제어 유닛 (21-22) 으로 정보를 전송할 수 없고, 제어 유닛은 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 을 통해 바이패스 스위치 제어기로 바이패스 오더를 전송할 수 없다. 이러한 경우들에 있어서, 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 내의 통신 관리 모듈 (도 1 에는 미도시) 은 통신 링크가 차단된 시기를 검출하도록 구성되고, 그 링크가 차단된 것을 검출하면 미리 정의된 시간 지연 이후에 자신의 자유 의지로 바이패스 스위치 제어기 (34-36) 에 바이패스 오더를 전송할 수 있다. 시간 지연은 로드 전류를 0 으로 감소시키기에 충분한 시간을 메인 제어기에 부여하는 데 필수적이다.
제어 유닛은, 바이패스 스위치 (14-16) 를 폐쇄함으로써 바이패스 오더들을 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 으로 전송하여 배터리 유닛을 바이패스시키고 그 결과로 배터리 유닛 내의 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈이 결함을 갖는다는 정보를 수신하면 로드 전류에 대한 바이패스를 생성하도록 구성된다. 제어 유닛은 배터리 스택들의 수에 의존하는 하나 이상의 스택 제어 유닛들 (21)(각각의 배터리 스택에 대해 하나의 스택 제어 유닛) 및 메인 제어기 (22) 를 포함한다. 도 1 은 오직 하나의 배터리 스택만이 도시되므로 단 하나의 스택 제어 유닛 (21) 을 나타낸다. 메인 제어기 (22) 는 전체 에너지 저장 디바이스를 포함하는 전체 전력 보상기를 제어하도록 구성되고, 스택 제어 유닛들의 각각에 동작 가능하게 접속된다.
바이패스 스위치를 폐쇄하고 그에 의해 배터리 유닛은 바이패스시키는 것은, 제어 유닛 (20-21) 으로부터 바이패스 오더를 수신함으로써 또는 전술된 바와 같은 차단된 통신 링크의 경우에 있어서는 자신의 자유 의지로, 각각의 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-20) 에 의해 수행된다. 바이패스 스위치의 폐쇄는 안전한 바이패스 동작을 제공하기 위해 배터리에 어떠한 전류도 흐르지 않을 때에만 수행되어야 한다. 이 요건을 충족시키기 위해, 바이패스 스위치의 폐쇄는 배터리 유닛 내의 모든 배터리 모듈들이 접속 해제되지 않는다면 수행되어서는 안 된다. 배터리 모듈들을 접속 해제하는 것은 배터리 모듈들을 통과하는 로드 전류가 임계 값 아래로 감소했을 때 모듈 컨택터들 (51-59) 을 개방함으로써 수행된다. 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛은 바이패스될 배터리 유닛의 모든 모듈 컨택터들이 개방될 때 스택 제어 유닛에 정보를 전송할 것이다.
바이패스 스위치의 개방은, 동작 중에 바이패스 스위치의 의도치 않은 개방을 피하기 위해, 항상, 수동으로 또는 배터리 스택이 접속 해제되었을 때에만, 수행되어야 한다. 따라서, 일단 바이패스 스위치가 폐쇄되면, 결함 모듈이 교체되고 배터리 스택이 서비스될 때까지 임의의 추가 동작들은 억제되어야 한다. 따라서, 쌍안정 타입의 것인 바이패스 릴레이 (25), 예를 들어 기계적으로 래치된 릴레이 또는 자기적으로 래치된 릴레이가 제공된다.
도 2 에는, 도 1 의 2 개의 배터리 유닛들 (2, 3) 이 더 상세히 도시된다. 배터리 유닛들 (2-3) 각각은 3 개의 배터리 모듈들 (5-10), 바이패스 스위치 (14-15) 를 포함하는 바이패스 스위치 제어기 (34-35), 및 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-18) 을 포함한다. 바이패스 스위치를 폐쇄하고, 그에 의해 배터리 유닛을 바이패스시키는 것은, 제어 유닛으로부터 바이패스 오더를 수신하는 것에 의해 또는 통신 관리 모듈 (23-24) 이 도 1 과 관련하여 전술된 바와 같은 차단된 통신 링크를 검출한 경우에, 각각의 배터리 모듈 슈퍼비전 (17-18) 에 의해 수행된다.
배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-18) 은 배터리 유닛 내의 모든 배터리 모듈들이 접속 해제된다는 것을 보장한 후에 정상적으로 개방된 포텐셜 프리 (potential free) 컨택트 (41) 를 폐쇄함으로써 바이패스 스위치의 폐쇄를 개시한다. 배터리 모듈들을 접속 해제하는 것은 배터리 모듈들을 통과하는 부하 전류가 임계치 아래로 감소했을 때 모듈 컨택터들 (51-59) 을 개방함으로써 수행된다. 포텐셜 프리 컨택터 (41) 가 폐쇄될 때, 바이패스 릴레이 (25) 가 동작하고, 바이패스 스위치 (15) 가 폐쇄된다. 바이패스 스위치 제어기 (35) 는 또한 바이패스 스위치 (15) 가 폐쇄될 때 동작하는 보조 릴레이 (26) 를 포함한다. 보조 릴레이 (26) 는 바이패스 스위치 (15) 가 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (18) 내의 바이패스 검출 엘리먼트 (45) 를 통해 메인 제어기 내의 전류 제어 수단에 가까워졌다는 정보를 전송하도록 구성된 제 1 릴레이 컨택트 (38) 를 갖는다. 보조 릴레이 (26) 는 또한 이웃 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛들 (도 2 에는 오로지 하나의 이웃 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17) 만이 도시됨) 내의 바이패스 검출 엘리먼트들 (도 2 에는 미도시) 에 동일한 정보를 전송하도록 구성된 제 2 릴레이 컨택트 (37) 및 제 3 릴레이 컨택트 (39) 를 갖는다. 이 리던던트 정보는, 바이패스된 배터리 유닛과 스택 제어 유닛 사이의 통신 링크가 차단된 경우라 해도, 이웃 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛을 통해 전류 제어 수단이 바이패스 스위치의 상태를 수신하는 유리한 효과를 갖는다. 따라서, 각각의 바이패스 검출 엘리먼트 (45) 는 3 개의 바이패스 검출 신호들 (42-44) 을 수신하도록 구성된다. 그 결과, 여분의 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (20)(도 1 참조) 은 전술된 이유들로 인해 에너지 저장 디바이스 (1) 내에 포함된다.
바이패스 스위치 (15) 가 폐쇄되었다는 정보는 배터리 스택을 통과하는 전류를 제어하도록 구성된 메인 제어기 내의 전류 제어 수단에 의해 이용된다. 안전성의 이유로, 전류 제어 수단은, 바이패스 스위치가 성공적으로 폐쇄되었다는 정보를 수신할 때까지 배터리 스택을 통과하는 전류를 증가시키지 않을 것이다.
바이패스 릴레이 (25) 가 전술된 바와 같이 쌍안정이므로, 이용 가능한 전압 서플라이가 존재하고 버튼 (40) 이 기동되는 경우에만 바이패스 스위치의 재개방이 수행될 수 있다.
바이패스 스위치 (25) 는 그것이 접속된 그의 대응하는 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (18) 으로부터 에너지를 공급받는다. 각각의 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛은 배터리 유닛 전압에서 몇 와트를 공급하도록 하는 단자들을 제공할 것이다. 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛이 기능 외의 것이거나 또는 다른 이유로 인해 바이패스 스위치 제어기에 전압을 제공할 수 없는 경우, 바이패스를 폐쇄할 수 있는 대안의 서플라이를 가질 필요가 있다. 이 대안의 서플라이는 이웃 다운스트림 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17) 으로부터 제공될 수 있고, 절환 릴레이 (change over relay)(27) 는 결함들의 경우에 에너지 소스를 변경하도록 하기 위해 제공된다. 에너지 저장 디바이스 (1) 에 포함된 여분의 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (20)(도 1 참조) 은 스택 내의 제 1 배터리 유닛에 대한 대안의 서플라이로서 제공된다.
절환 릴레이 (27) 는 바이패스된 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (18) 을 바이패스 스위치 제어기 (35) 로부터 접속 해제하여 제어기를 공급할 필요가 없게 하는 데 이용된다. 절환 스위치 컨택트들 (60a-b) 은 또한 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (18) 이 결함을 갖는다 하더라도 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (18) 을 포함하는 배터리 유닛 (3) 이 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17) 을 통해 바이패스될 수 있다는 것을 보장할 것이다.
Claims (5)
- 직렬로 접속된 복수의 배터리 유닛들 (2-4) 을 포함하는 배터리 스택을 포함하는 전력 보상기용 에너지 저장 디바이스 (1) 로서,
상기 배터리 유닛들의 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함하는 하나 이상의 병렬 접속된 배터리 모듈들 (5-13) 을 포함하고,
각각의 배터리 유닛 (2-4) 은 상기 배터리 모듈들과 병렬로 접속된 바이패스 스위치 (14-16) 를 더 포함하고,
상기 에너지 저장 디바이스는 제어 유닛 (21, 22) 을 포함하고, 상기 제어 유닛 (21, 22) 은,
상기 바이패스 스위치에 동작 가능하게 접속되고,
상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈에서의 결함에 대한 정보를 수신하고, 그리고, 상기 배터리 유닛의 상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈에서의 결함의 경우에 상기 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 상기 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성되고,
각각의 배터리 유닛 (2-4) 은 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-19) 을 포함하고, 상기 배터리 모듈 슈퍼비전 유닛 (17-19) 은,
통신 링크 (30-32) 를 통해 상기 제어 유닛과 통신하도록 구성되고,
상기 배터리 모듈들 중 임의의 배터리 모듈에서의 결함을 검출하도록, 그리고, 결함 검출 시에, 상기 결함에 대한 정보를 상기 제어 유닛에 전송하도록 구성되고,
상기 에너지 저장 디바이스는 통신 관리 모듈 (23-24) 을 더 포함하고, 상기 통신 관리 모듈 (23-24) 은,
상기 통신 링크가 차단될 때를 검출하도록, 그리고, 상기 링크가 차단되었음을 검출하면, 상기 배터리 유닛을 바이패스시키기 위해 상기 바이패스 스위치를 폐쇄하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 저장 디바이스는 상기 배터리 스택을 통과하는 전류를 제어하도록 구성된 전류 제어 수단 (50) 을 포함하고,
상기 배터리 유닛들의 각각은 바이패스 검출 엘리먼트 (45) 를 포함하고, 상기 바이패스 검출 엘리먼트 (45) 는,
상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었는지를 검출하도록, 그리고 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었음을 검출하면, 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 포워드하도록 구성되며,
상기 전류 제어 수단은, 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 수신하도록, 그리고 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보에 기초하여 상기 전류를 제어하도록 구성되는, 에너지 저장 디바이스. - 제 2 항에 있어서,
상기 바이패스 검출 엘리먼트 (45) 는 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 이웃 배터리 유닛의 통신 관리 모듈 (23-24) 에 전송하도록 구성되며, 상기 이웃 배터리 유닛의 통신 관리 모듈 (23-24) 은 상기 바이패스 스위치가 폐쇄되었다는 정보를 상기 전류 제어 수단에 포워드하도록 구성되는, 에너지 저장 디바이스. - 삭제
- 삭제
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