KR101844752B1 - 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법 - Google Patents

전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 모터, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 방법 및 전기 시스템에 관한 것이다. 제어 장치(22)는 에너지 저장 장치(12)에 의해 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하고, 상기 에너지 저장 장치(12)는 여러 번의 충전 및/또는 방전으로 인한 부하에 노출되며 상기 부하로 인한 에이징 과정을 겪는 다수의 모듈들(14)을 포함한다. 에너지 저장 장치(12)의 수명을 차량의 수명과 분리하기 위해, 예컨대 제어 장치(22)는 적어도 2개의 모듈의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어함으로써, 상기 모듈들이 작은 부하에 노출된 모듈의 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 부하 차이를 갖는다.

Description

전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE POWER SUPPLY OF AN ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 전기 모터, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법에 관한 것이다.
자동차의 배출 가스를 줄이기 위해, 최근에는 전기 구동 장치에 의한 자동차의 구동 컨셉, 예컨대 전기 차량 또는 하이브리드 전기 차량(HEV)이 점점 더 개발된다. 모터 작동 모드 및 제너레이터 작동 모드로 전기 차량의 작동은 차량 내의 전기 에너지 저장 장치를 전제로 한다.
전기 차량에서 파워 서플라이를 위해 에너지 저장 장치의 방전 및 후속하는 충전이 빈번히 이루어진다. 에너지 저장 장치의 반복되는 방전 및 충전에 의해, 에너지 저장 장치는 부하에 노출되고 일정한 시간 후에 에이징 과정을 겪는다. 이로 인해, 에너지 저장 장치의 성능 및 용량이 시간이 흐름에 따라 줄어든다. 따라서, 작동 시간의 종료시 현저한 성능 및 용량 저하가 나타날 수 있고, 이는 비용이 많이 드는 에너지 저장 장치의 교환을 필요로 한다.
EP 0 913 288 B1에는 전기 하이브리드 차량의 구동 배터리 모듈의 부하 용량을 유지하는 방법이 공지되어 있다. 단일 모듈이 완전히 충전된 다음 부분 방전됨으로써, 차량 정지시 또는 점화의 스위치 오프시 에너지 저장 장치가 대기된다.
본 발명의 과제는 개별 모듈 또는 모듈 그룹의 수명에 선택적 영향을 줄 수 있는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법 및 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 전기 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항에 따른 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법 및 청구항 제 10항에 따른 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 전기 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 대상은 전기 모터, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법이며, 제어 장치는 에너지 저장 장치에 의해 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하고, 상기 에너지 저장 장치는 여러 번의 충전 및/또는 방전으로 인한 부하에 노출되며 상기 부하로 인한 에이징 과정을 겪는 다수의 모듈들을 포함한다. 본 발명에 따라 제어 장치는 적어도 2개의 모듈의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어함으로써, 상기 모듈들이 작은 부하에 노출된 모듈의 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 부하 차이를 갖는다.
전기 모터는 본 발명에 따라 에너지 저장 장치에 의해 에너지를 공급받고, 상기 에너지 저장 장치는 다수의 모듈로 구성된다. 제어 장치가 적어도 2개의 모듈의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어함으로써 상기 모듈들이 작은 부하에 노출된 모듈의 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 부하 차이를 갖기 때문에, 개별 모듈 또는 모듈 그룹의 수명에 선택적으로 영향을 주는 것이 가능하다.
에너지 저장 장치는 작동 없이 순수한 지지 시에 발생하는 에너지 저장 장치의 소위 날짜에 따른 에이징과 더불어, 특히 증가된 충전 또는 방전에 의한 부하에 의해 에이징된다. 본 발명에 따라 모듈들은 상이한 강도의 에이징 프로세스를 겪는다. 즉, 적어도 하나의 모듈이 다른 모듈보다 더 약하게 에이징된다. 달리 표현하면, 제어 장치는 개별 또는 다수의 모듈의 에이징 과정이 선택적으로 줄어드는 반면, 다른 모듈들은 심한 부하를 받도록, 모듈들을 선택적으로 작동시킨다. 이로 인해, 모듈의 에이징 과정의 변동이 달성된다. 즉, 개별 모듈 또는 하나의 모듈 그룹의 교환이 다른 모듈의 교환보다 더 일찍 필요하게 된다.
본 발명에 따라 개별 모듈 또는 다수의 모듈의 연속적인 교환이 가능하고 필요하다. 심한 부하를 받는 모듈들 또는 심한 부하를 받는 모듈은 예컨대 연례의 서비스 간격의 범주에서 허용 가능한 비용으로 교환될 수 있다. 또한, 종래의 에너지 저장 장치가 차량의 전형적인 수명, 약 10년 내지 15년 또는 수 십만 킬로미터의 수명에 이를 수 없어도, 특정 시점에 전체 에너지 저장 장치를 교환할 필요가 없다. 개별 모듈 또는 소수의 모듈들의 비교적 경제적인 교환은 오래된 차량 년식에서도 문제없이 실시될 수 있으므로 경제적으로 중요하다. 이로 인해, 전기로 구동되는 자동차의 경제적인 수명이 전체 에너지 저장 장치의 수명과 분리됨으로써 훨씬 연장될 수 있다.
또한, 개별 모듈의 선택적으로 제어되는 에이징 프로세스에 의해, 특정 시점에 전체 에너지 저장 장치의 심한 성능 저하가 나타나지 않는다. 오히려, 개별 모듈의 마모는 항상 시간적 오프셋을 갖기 때문에, 언제나 평균적으로 유사한 마모 및 그에 따라 일정한 성능이 유지된다.
개별 모듈의 본 발명에 따라 필요한 연속적인 교환에 의해 항상 더 오래된 모듈이 새로운 모듈로 교체됨으로써 에너지 저장 장치를 계속 모듈의 현재 개발 상태에 따라 조정하는 것도 가능하다. 따라서, 상이한 셀 화학 또는 상이한 셀 제너레이션들이 하나의 에너지 저장 장치에 조합될 수 있다.
상응하는 에너지 저장 장치에 정확히 맞춰진 개별 모듈을 사용할 필요는 없다. 오히려, 개별 모듈의 구조적 특성의, 제조업자와는 관계없는 표준이 가능하다. 이는 개별 모듈 자체를 그리고 에너지 저장 장치와 함께 전체적으로 더 경제적으로 형성하는, 제조 비용의 감소를 가져온다. 이로 인해, 전기로 구동되는 차량의 판매가 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 장점은 작동 중에 모듈의 구성 부분인 개별 셀들의 복잡한 밸런싱이 생략될 수 있다는 것이다. 셀의 밸런싱은 여기서 개별 셀들의 충전 상태 및 그에 따라 휴지-단자 전압의 보상을 의미한다. 이는 선행 기술에 따라 일반적으로 제조시 결선 전에 및 경우에 따라 작동 중에 이루어짐으로써, 셀들의 상이한 에이징 효과가 보상된다.
또한, 이로 인해 개별 모듈의 에이징 프로세스가 추가의 작업 단계 없이 소정 사용시 실시될 수 있다. 따라서, 최종 사용자가 이것에 신경 쓰지 않고, 전기 모터의 사용의 범주에서 에너지가 필요하다면, 제어 장치는 필요한 에너지의 소스만을 제어한다.
본 발명의 범주에서 부하 차이는 모듈을 통해 흐르는 전류의 차이를 의미한다. 부하의 차이는 충(방)전의 지속 시간 및 그 강도를 포함할 수 있다. 부하 차이의 크기는 완전한 충(방)전 시에 나타나는 평균값에 관련된다. 왜냐하면, 전기모터의 전류 요구에 따라 단시간에, 예컨대 전부하시, 훨씬 더 큰 또는 훨씬 더 작은 부하 차이도 가능하기 때문이다.
바람직한 실시예의 범주에서, 모듈들은 각각 하나의 모듈 경로에 배치되고, 병렬 접속된다. 이는 모듈을 상이하게 작동시키기 위해 특히 바람직하고 간단한 배치이다. 이 경우, 각각의 모듈은 충분한 전압을 제공해야 한다. 적합한 전압 값은 특히 400 V의 범위이다. 이는 개별 셀들로 모듈을 구성함으로써 구현될 수 있다. 예컨대 각각 4 V의 전압을 가진 100 셀들이 각각의 모듈에 직렬로 접속된다. 이 경우, 병렬 접속된 모듈들은 전기 모터를 작동시키기 위한 충분한 전류 강도 또는 충분한 전력을 제공할 수 있다. 적합한 전력은 특히 20 내지 500 kW이다.
다른 실시예의 범주에서 적어도 2개의 모듈의 상이한 충전 및/또는 방전은 모듈 경로 내에 배치된 적어도 하나의 가변 저항의 저항값의 조절에 의해 제어된다. 이는 모듈이 상이한 부하를 받게 하는 매우 간단하고 효율적인 가능성이다. 적어도 하나의 가변 저항의 저항값의 조절에 의해, 개별 모듈 경로를 통한 전류 흐름이 선택적으로 커지거나 또는 작아짐으로써, 개별 모듈의 충전 및/또는 방전이 정확히 제어될 수 있다. 저항값은 부하 차이가 20%의 값을 초과하지 않도록 조절되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 부하 차이가 ≥10% 내지 ≤20% 범위이다.
가변 저항들의 사용의 다른 장점은 상기 저항들이 개별 모듈의 경우에 따라 상이한 전압 레벨을 상이한 저항값에 의해 보상하기 위해 사용될 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 방법은 매우 유연하게 사용될 수 있다.
또한, 저항들에는 안전 기능이 주어진다. 하나의 모듈에서 단락이 생기면, 저항의 상응하는 조절에 의해 각각의 모듈 경로에서 전류 흐름이 중단될 수 있다. 이로 인해, 다른 모듈의 전력이 단락 모듈 경로 내로 이동됨으로써 안전 임계적 상태를 야기하는 것이 효과적으로 방지된다.
모든 경우, 에너지 저장 장치 또는 각각의 모듈이 저항 내에 발생된 열에 의해 가열됨으로써, 저항에 의해 발생된 열이 에너지 저장 장치의 콜드 스타트를 개선하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예의 범주에서, 적어도 2개의 모듈의 상이한 충전 및/또는 방전이 모듈 경로에 배치된 각각의 전류 측정기에 의해 및/또는 제어 장치에 의한 모듈 내의 전압 측정에 의해 체크된다. 이로 인해, 상이한 충전 및/또는 방전에 영향을 주는 간섭 영향에 즉각 반응할 수 있다. 바람직하게는 선택적 부하를 받게 하는 조절 회로가 형성될 수 있다. 전류 및/또는 전압 측정의 데이터를 기초로 저항값이 재조절되는 것이 특히 바람직하다.
다른 실시예의 범주에서, 제어 장치는 부하 차이의 형성시 개별 모듈의 상이한 에이징 상태를 고려한다. 이로 인해, 부하를 받게 될 모듈(들)의 부하 선택시, 실제 에이징 상태가 포함될 수 있다. 개별 모듈의 매우 심한 그리고 예상치 못한 에이징 시에 나타나며 의도된 에이징 과정을 간섭하는 에러들이 방지될 수 있다. 이로 인해, 제어 장치는 개별 모듈의 부하를 미리 정해진 패턴에 따라 엄격히 제어하는 것이 아니라, 오히려 개별 모듈의 실제 에이징 상태에 대해 반응할 수 있다. 이는 예컨대 모듈이 원래 가정한 그리고 의도한 것보다 더 빨리 또는 더 느리게 에이징되는 경우에 중요하고, 이는 전기 시스템 내의 에러에 의해 또는 개별 모듈 또는 전체 에너지 저장 장치의 제조 에러 또는 손상에 의해 야기될 수 있다.
모듈의 에이징 상태를 고려하기 위해, 제어 장치가 모듈의 전압, 온도 및/또는 전류와 관련한 데이터를 평가하고, 특히 모듈의 용량 및/또는 내부 저항을 계산하는 것이 바람직하다. 상기 데이터에 의해, 개별 모듈의 에이징 상태에 대한 매우 확실한 추정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예의 범주에서, 동일한 정격 전압을 가진 모듈들이 사용된다. 정격 전압은 여기서 일정한 전류 방전 동안, 특히 1 -3 시간의 지속 시간 내에 모듈의 평균 전압을 의미하고, 모듈 또는 그 셀 화학에 대한 특성적 크기이다. 이로 인해, 바람직하게 제공된 저항들은 기본적으로 선택적 부하 또는 에이징의 실시를 위해 사용된다. 특히, 개별 모듈들은 구조적으로 동일하다. 이로 인해, 에너지 저장 장치 및 그에 따라 전기 시스템의 매우 간단한 구성이 가능하다.
본 발명은 또한 전기 시스템, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 파워 서플라이를 제어하기 위한 전기 시스템에 관한 것이며, 상기 전기 시스템은 특히 차량의 전기 모터의 구동을 위한 에너지 저장 장치를 포함하고, 상기 에너지 저장 장치는 다수의 분리 가능하게 고정되며 병렬 접속된, 각각의 모듈 경로 내에 배치된 모듈을 포함하고, 모듈 경로 내에 가변 조절 가능한 저항값을 가진 저항이 배치되며, 상기 전기 시스템은 저항값을 의도적으로 조절하기에 적합한 제어 장치를 포함한다.
이러한 전기 시스템에 의해 본 발명에 따른 방법이 특히 적합한 방식으로 실시될 수 있고, 이로 인해 본 발명에 따른 방법과 관련해서 언급된 장점들이 달성된다.
본 발명에 의해, 개별 모듈 또는 모듈 그룹의 수명에 선택적 영향을 줄 수 있는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법 및 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 전기 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 대상의 다른 장점들 및 바람직한 실시예들은 도면에 의해 명확해지며 하기에서 설명된다. 도면들은 설명된 특징들만을 가지며 어떤 형태로든 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 전기 시스템.
도 2는 본 발명에 따라 사용 가능한 에너지 저장 장치용 모듈의 부분 단면도.
본 발명은 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 모터, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 전기 시스템(10)에 관한 것이다.
도 1에는 에너지를 전기 모터에 공급하기 위한 본 발명에 따른 전기 시스템(10)이 도시되어 있다. 전기 시스템(10)은 모든 종류의 전기 모터에 사용될 수 있다. 이하에서는, 전기 시스템이 전기로 구동 가능한 차량의 전기 모터용으로 설명되지만, 이것에 제한되지는 않는다. 본 발명에 따른 시스템(10)은 바람직하게 구동 모멘트의 적어도 일부를 적어도 일시적으로 적어도 하나의 전기 모터를 통해 얻고 차량을 구동하기 위해 사용하는 차량 내에 배치된다. 이 경우, 상기 차량은 예컨대 순수한 전기 차량 및 하이브리드 전기 차량(HEV)일 수 있다.
전기 시스템(10)은 전기 에너지 저장 장치(12)를 포함한다. 상기 전기 에너지 저장 장치(12)는 특히 트랙션 배터리, 또는 방전에 의해 전기 모터에 에너지를 공급하는 어큐뮬레이터이다. 동시에, 상기 에너지 저장 장치는 제동시 얻어지는 에너지에 의해 다시 충전될 수 있다. 따라서, 에너지 저장 장치(12)는 전기 모터의 구동을 위해 사용되고, 특히 전기로 구동 가능한 차량의 구동을 위해 사용되고, 다수의 모듈(14)을 포함한다. 도 1에 따라, 에너지 저장 장치는 4개의 모듈(14a-n)을 포함한다. 그러나, 상기 수는 제한되지 않으며, 오히려 전기 시스템(10) 내에 다소의 모듈(14)이 가능하다. 모듈들(14)은 분리 가능하게 예컨대 베이스 캐리어에 및/또는 서로 고정됨으로써, 문제없이 교환 가능하다. 모듈들(14)은 바람직하게는 각각 하나의 모듈 경로(16) 내에 배치되고, 개별 모듈 경로들(16a-n)은 바람직하게 도 1에 도시된 바와 같이 병렬 접속된다.
모듈들(14a-n)은 바람직하게 동일한 정격 전압을 갖는다. 모듈(14)의 상기 정격 전압 또는 단자 전압은 전기 모터에 공급을 위해 충분하다. 바람직하게는 모듈(14)의 정격 전압이 ≥ 12 V 내지 ≤ 1500 V 의 범위, 특히 400 V이다. 다수의 모듈들(14a-n)의 병렬 접속에 의해, 충분히 큰 전류 세기 또는 충분한 전력이 제공될 수 있다. 달성되어야 하는 적합한 전력 값들은 내연기관과 유사한 범위, 예컨대 20 - 500 kW 이고, 적어도 100 km의 크루징 거리가 바람직하다.
또한, 모듈 경로들(16a-n) 내에 바람직하게는 각각 하나의 가변 저항(18a-n)이 제공되고, 상기 가변 저항의 저항값은 가변적으로 조절될 수 있어서, 모듈들(14a-n)이 선택적으로 부하를 받거나 또는 나중에 설명되는 바와 같이 심해진 에이징이 유발된다.
에너지 저장 장치(12)를 전기 모터와 접속하기 위해, 파워 접속부(20)가 제공된다. 에너지 저장 장치(12)는 파워 접속부(20)를 통해 특히 차량의 전기 시스템과 접속될 수 있다. 차량의 전기 시스템은 여기서 전기 모터에 에너지를 공급하는 네트워크를 의미한다. 경우에 따라 특히 전기 모터의 구조에 따라, 에너지 저장 장치(12)에 의해 발생된 직류를 교류로 변환하는 파워 전자 장치가 제공될 수 있다.
전기 시스템(10)은 에너지 저장 장치(12)에 의해 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하는 제어 장치(22)를 포함한다. 따라서, 제어 장치(22)는 배터리 매니지먼트 시스템이라고도 하며 전류 요구에 응답해서 부하, 예컨대 차량의 전기 시스템에 전류 또는 전력 공급을 조절한다. 전기 모터의 파워 서플라이 제어를 위해, 제어 장치(22)는 제어 접속부(24)를 포함하고, 상기 제어 접속부(24)를 통해 제어 장치(22)는 가변 저항(18)과 접속된다. 제어 접속부(24)와 가변 저항(18) 사이의 접속은 바람직하게 제어 경로(26)에 의해 형성된다.
개별 모듈들(14a-n)의 수명을 선택적으로 제어하고 그에 따라 에너지 저장 장치의 수명을 차량의 수명과 분리하기 위해, 제어 장치(22)는 적어도 2개의 모듈(14a-n)의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어함으로써, 상기 모듈들(14a-n)은 적은 부하를 받는 모듈의 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 부하 차이를 갖는다. 이는 예컨대 제어 장치(22)가 가변 저항들(18a-n)을 작동시킴으로써 가능하다. 제어 장치는 저항들(18a-n)의 저항값을 선택적으로 조절한다.
예컨대 저항(18a)의 저항값이 너무 낮게 조절되는 반면, 저항들(18b-n)의 저항값들이 너무 높게 조절되면, 모듈 경로(16a)를 통해 비교적 높은 부하 전류가 흐를 수 있는 반면, 모듈 경로(16b-n)를 통한 부하 전류의 흐름은 제한된다. 이로 인해, 모듈(14a)은 비교적 심하게 방전됨으로써 더 심한 부하에 노출되는 반면, 모듈들(14b-n)은 보호된다. 저항값들은 바람직하게 제로 옴과 전류 흐름을 중단시며 여기서 무한대라고 하는 값 사이로 조절될 수 있다. 특히, 저항값들은 평균적으로 20%보다 작은 부하 차이가 주어지도록 조절된다.
대안으로서 특히 방전된 모듈(14a)에서 저항(18a)의 저항값을 비교적 높게, 특히 무한대로 조절하는 것이 가능하므로, 부하 전류의 흐름이 여기서 중단된다. 이로 인해, 모듈(14a)을 실제로 충전하지 않거나 방전하지 않는 것이 가능하기 때문에, 추가의 (방전) 충전 과정이 사용될 필요가 없다. 적어도 하나의 모듈(14a)의 (방전)충전 과정의 적어도 일부의 이러한 반복되는 선택적 생략에 의해, 상기 모듈은 다른 모듈(14b-n)에 비해 보호될 수 있는 반면, 다른 모듈들(14b-n)은 여기서 더 심한 부하에 노출되거나 더 심하게 에이징된다. 이는 가변 저항(18a)의 조절과 더불어 스위치에 의한 상응하는 모듈 경로(16a)의 중단에 의해 가능하다.
개별 모듈(14a)만이 또는 모듈들(14a-n)의 미리 정해진 하나의 그룹도 선택적으로 강한 또는 약한 부하에 노출되는 것이 가능하다. 또한, 부하의 강도 또는 상이한 부하의 등급이 자유로이 선택될 수 있다. 따라서, 개별 모듈(14a) 또는 모듈들(14b-n)의 하나의 그룹의 에이징 과정을 자유로이 선택하는 것이 가능하다. 그러나 전체적으로 적어도 2개의 모듈들이 부하 차이를 가져야 한다.
본 발명에 따른 방법의 범주에서, 모듈들(14a-n)의 선택적 부하는제어 장치에 의해 미리 정해진 패턴에 따라 주어질 수 있기 때문에, 미리 정해진 소정 변동을 가진 개별 모듈들(14a-n)의 미리 정해진 에이징 과정 및 그에 따라 수명이 달성될 수 있다.
모듈(14)의 소정 에이징 과정을 확실하게 지키기 위해, 제어 장치(22)는 데이터 접속부(28)를 포함한다. 상기 데이터 접속부(28) 또는 데이터 경로(30a-n)를통해 제어 장치(22)는 모듈들(14a-n)과 접속된다. 제어 장치(22)는 개별 모듈(14a)의 전압 및 온도에 대한 정보를 얻을 수 있고 그로부터 예컨대 내부 저항 및/또는 용량과 같은 값을 유도함으로써, 모듈(14)의 에이징 상태와 관련해서 적합한 데이터가 얻어진다. 따라서, 제어 장치(22)는 바람직하게 평가 유닛을 포함하고, 상기 평가 유닛은 여전히 에이징되지 않은 모듈의 전류 데이터, 전압 데이터, 온도 정보 및/또는 내부 저항 및 용량으로부터 모듈의 에이징 상태를 계산한다. 이는 예컨대 미리 정해진 패턴에 따라 이루어질 수 있고, 상기 패턴은 제어 장치(22) 내에, 특히 모듈의 구성 타입에 따라 저장된다. 따라서, 제어 장치(22)는 저항들(18a-n)의 작동시 개별 모듈들(14a-n)의 실제 에이징 상태를 고려할 수 있고, 예컨대 비교적 신속한 및/또는 바람직하지 않게 신속한 에이징에 대해 반응한다. 모듈(14a)이 너무 신속히 에이징되면, 제어 장치(22)는 상기 모듈(14a)을 심한 부하에 노출시킴으로써, 상기 모듈이 심한 에이징 과정을 겪거나 또는 에이징 과정을 늦추기 위해 보호된다. 개별 모듈(14a-n)의 수명의 소정 변동은 간섭 영향과는 관계 없이 이루어질 수 있다.
또한, 제어 장치(22)와 모듈(14a-n)의 피드백에 의해, 하나 또는 다수의 모듈들(14a-n)이 미리 정해진 에이징 상태를 달성했다는 것이 에너지 저장 장치의 사용자에게, 특히 전기로 구동되는 차량의 운전자에게 디스플레이된다. 통보는 매 선택 가능한 에이징 상태에서 송출될 수 있으므로, 사용자는 즉각 필요한 하나 또는 다수의 모듈(14)의 교환에 주의를 기울이게 된다. 또한, 사용자에게 하나 또는 다수의 모듈(14a-n)이 충분한 성능 및/또는 용량을 더 이상 제공할 수 없다는 것이 디스플레이될 수 있다. 이는 예컨대 에이징 효과로 인해 또는 그 밖의 간섭의 경우에 발생할 수 있다.
또한, 각각의 모듈 경로(16a-n)에 전류 측정 장치들(32a-n)이 배치되는 것이 바람직하다. 상기 전류 측정 장치(23a-n)는 각각의 모듈 경로(16a-n) 내에 흐르는 전류를 측정할 수 있고 마찬가지로 배터리의 에이징 상태에 대한 지시를 제공할 수 있다. 또한, 전류 측정을 기초로 저항값의 조절이 체크될 수 있다. 예컨대 모듈 경로(16) 내에 추가 저항이 형성되어야 하거나 또는 저항이 정확히 동작하지 않으면, 제어 장치(22)가 모듈(14)의 부하를 간섭 영향에도 불구하고 일정하게 유지하게 하는 조절 회로의 구성이 가능하다. 이를 위해, 전류 측정 장치들(32a-n)은 바람직하게는 데이터 경로(30a-n)를 통해 또는 별도의 데이터 경로를 통해 제어 장치(22)와 접속된다.
전기 시스템(10)은 또한 저항들(18)과 유사한 가변 저항들(19)을 포함할 수 있고, 상기 저항들(19)은 모듈 경로(16)와 접속된 각각의 병렬 경로(17) 내에 배치된다. 상기 가변 저항들(19)은 개별 모듈들(14a-n) 또는 그 셀들을 밸런싱하기 위해, 즉 개별 모듈들(14a-n)의 부하 상태 또는 단자 전압을 서로 소정 방식으로 조정하기 위해 사용될 수 있다. 밸런싱 과정 동안 모듈(14a)과 직렬 접속된 저항(18a)은 바람직하게 그 최대 값, 특히 무한대로 조절됨으로써, 인접한 모듈(14b-n)은 이 과정으로부터 배제된다. 바람직하게는 병렬 경로(17) 내에 전류 흐름을 차단하기 위한 스위치(21)가 배치된다. 대안적 실시예에서, 저항들(19)은 용량성 또는 유도성으로 작용하는 소자로서 구현될 수 있어서, 밸런싱 에너지의 적어도 일부가 다시 전기 시스템 내로 또는 모듈(14) 내로 공급될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 전기 시스템(10) 또는 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 예시적인 모듈(14)이 도시된다. 모듈(14)은 하우징(34)을 포함하고, 상기 하우징 내에 다수의 기능 유닛들 또는 셀들(36)이 배치된다. 리튬-이온 셀들은 다른 배터리 시스템에 비해 높은 에너지 밀도로 인해 본 발명에 사용하기에 바람직하고, 각각의 모듈(14)은 바람직하게 단 한 종류의 셀을 포함한다.
모듈(14)은 즉각적인 전압 분리를 위한 안전 스위치(38; safety plug)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 한편으로는 전기 시스템(10)에서 및/또는 유지 보수 작업에서 에러시 에너지 저장 장치(12)의 전압이 즉각 제로로 됨으로써, 전기 시스템(10)의 손상 및 사람의 부상과 관련한 위험 가능성이 최소화될 수 있다. 또한, 이러한 안전 스위치(38)에 의해 개별 모듈(14)의 교환이 간단해질 수 있다.
개별 모듈(14)의 교환을 용이하게 하기 위해, 모듈(14)은 특히 그 하우징(34)에 전체 저장 장치 또는 에너지 저장 장치(12)와의 신속히 분리 가능한 접속부를 갖는다. 상기 접속부는 예컨대 모듈(14)을 베이스 캐리어 및/또는 다른 모듈(14)에 고정하기 위해 예컨대 플러그 접속부로서 또는 나사 결합부(40)로서 형성될 수 있다.
온도 보상을 위해, 모듈(14)은 또한 에어 컨디셔닝 유체의 입력부(42) 및 출력부(44)를 포함한다. 상기 유체를 모듈(14) 내에 안내하기 위해 하우징(34) 내부에 그리고 상기 입력부(42) 및 출력부(44)와 접속되어 상응하는 채널들(46)이 배치된다. 특히, 에어 컨디셔닝 유체의 유입을 제어하기 위해, 온도 측정을 위한 측정 접속부(48)가 제공된다. 대안적 실시예에서, 에어 컨디셔닝 유체는 모듈(14) 둘레로 안내될 수 있고, 이 경우 에어 컨디셔닝 유체는 다수의 채널들을 통해 직접 모듈 표면으로 안내될 수 있다.
특히 제어 장치(22)와의 접속을 위해, 모듈(14)이 전압 측정을 위한 측정 접속부(50, 52)를 포함한다. 상기 측정 접속부들은 예컨대 sens+ 및 sens- 접속부라고 한다. 이 접속부들에 의해 전압이 측정될 수 있기 때문에, 저항(18)의 조절될 저항값이 계산될 수 있다. 저항(18)은 하우징(34)의 내부에 배치될 수 있거나 또는 하우징(34) 외부에 배치될 수 있다. 저항들(18)의 사용시 각각의 모듈 경로(16)에 저항(18)이 할당되는 것이 중요하다.
끝으로, 전력 송출 모듈이 전력 접속부(20)와 접속된 전기 접속부들(54, 56)을 포함한다. 이 접속부들에서 전압 측정이 가능하다.
12 에너지 저장 장치
14 모듈
16 모듈 경로
18 저항
22 제어 장치
32 전류 측정기

Claims (10)

  1. 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법으로서,
    제어 장치(22)는 에너지 저장 장치(12)에 의해 전기 모터의 파워 서플라이를 제어하고, 상기 에너지 저장 장치(12)는 반복되는 충전 및/또는 방전으로 인한 부하에 노출되며 상기 부하로 인한 에이징 과정을 겪는 복수의 모듈들(14)을 포함하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법에 있어서,
    상기 제어 장치(22)는 적어도 2개의 모듈의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어함으로써, 상기 모듈들이 작은 부하에 노출되는 모듈의 상기 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 모듈을 통해 흐르는 전류의 차이를 가지며,
    상기 모듈들(14)은 각각 하나의 모듈 경로(16)에 배치되고 병렬 접속되며,
    상기 적어도 2개의 모듈(14)의 충전 및/또는 방전의 상이한 레벨은 상기 모듈 경로(16)에 배치되는 적어도 하나의 가변 저항(18)의 저항값의 조절에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 저항값은 모듈을 통해 흐르는 전류의 차이가 20%의 값을 초과하지 않도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 모듈(14)의 충전 및/또는 방전의 상이한 레벨은 각각의 모듈 경로(16) 내에 배치되는 전류 측정기(32) 및/또는 상기 모듈들(14) 내에 전압 측정을 통해서 상기 제어 장치(22)에 의해 체크되는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전류 측정기에 의해 측정된 전류 데이터 및/또는 상기 측정된 전압 데이터를 기초로 상기 저항값이 재조절되는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제어 장치(22)는 모듈을 통해 흐르는 전류의 차이의 형성시 상기 모듈들(14) 각각의 상이한 에이징 상태를 고려하는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 장치(22)는 상기 모듈들(14)의 전압, 온도 및/또는 전류에 관련한 데이터를 평가하여 상기 모듈들(14)의 에이징 상태를 고려하는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 동일한 정격 전압을 갖는 모듈들(14)이 사용되는 것을 특징으로 하는, 전기 모터의 파워 서플라이 제어 방법.
  10. 전기 시스템으로서,
    상기 전기 시스템은 에너지 저장 장치(12)를 포함하고,
    상기 에너지 저장 장치(12)는 분리 가능하게 고정되고 병렬 접속되며 각각 모듈 경로(16) 내에 배치되는 복수의 모듈들(14)을 포함하고, 각각의 모듈 경로(16) 내에 가변 조절 가능한 저항값을 가진 저항(18)이 배치되며,
    상기 전기 시스템은, 저항값을 조절하고 적어도 2개의 모듈의 충전 및/또는 방전을 다르게 제어하도록 구성되는 제어 장치(22)를 포함하여, 상기 모듈들은 작은 부하에 노출되는 모듈의 에이징 과정을 선택적으로 줄이기 위해 모듈을 통해 흐르는 전류의 차이를 가지는, 전기 시스템.
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