KR102120836B1 - 서플라이 네트워크를 위한 서플라이 네트워크 컴포넌트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 네트워크 매체를 위한 서플라이 네트워크(90)의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)에 관한 것으로써, 상기 서플라이 네트워크(90)의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)에 접속하는 적어도 하나의 접속 유닛(12, 14), 적어도 하나의 기능 유닛(55)을 포함하는 기능 그룹(16) 및 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)을 상기 기능 그룹(16)에 커플링하는 적어도 하나의 커플링 유닛을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12, 14)은 상기 서플라이 네트워크(90)의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)와 통신하는 통신 인터페이스(34) 및 상기 네트워크 매체를 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)에 전달하는 전달 인터페이스(36)를 갖는 것인 발명이다. 상기 본 발명은 나아가 복수의 상기 제안된 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)를 포함하는 에너지 저장 블록에 연관되어 있다.

Description

서플라이 네트워크를 위한 서플라이 네트워크 컴포넌트 {SUPPLY NETWORK COMPONENT FOR A SUPPLY NETWORK}
본 발명은 네트워크 매체를 위한 서플라이 네트워크의 서플라이 네트워크 컴포넌트에 연관된다. 보다 상세하게는, 상기 본 발명은 보다 많은 소비자들에게 전기적 에너지를 공급하는 에너지 서플라이 네트워크에 연관된다. 특히, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 이러한 경우에 에너지 저장소, 에너지 컨버터, 또는 에너지 소스 또한 에너지 소비자가 될 수 있다.
이러한 서플라이 네트워크 컴포넌트는 일반적으로는 잘 알려져 있다.
전압 네트워크 속에서 소비자들에게 전기적 에너지를 공급하는 재충전 가능한 배터리들은 에너지 저장소로써 그리고 에너지 소스로써 일반적으로 잘 알려져 있다. 종래의 에너지 저장소들은 예를 들어 규격화된 하우징 사이즈의 알칼리 배터리-예를 들면 Micro(AAA), Mignon(AA), Baby(C), Mono(D)와 같이 1.5V의 전압을 공급하는 경우의 것- 또는 9V의 전압을 가지는 블록 배터리 또는 4.5V의 전압을 가지는 플랫-팩(Flat-pack) 배터리를 포함한다. 마찬가지로 니켈/카드뮴(NiCd) 또는 니켈/금속 하이브리드(NiMh)을 기본으로 하거나 리튬을 기본으로 한, 상기 에너지 저장소의 재충전되는 변형이 존재한다.
이러한 배터리들은 동작 전압에 관하여 구체적 어플리케이션을 위해 직렬 연결로 맞춰질 수 있다. 알려진 자동차 그리고 또한 모터사이클 배터리의 경우에, 사용자가 다른 생산 회사나 품질들 사이에서 선택하도록 해주는 각각의 연결이나 디자인(design)에 관한 몇몇의 규격화된 형식이 있다. 이러한 배터리들은 또한 상기 사용자 혹은 전문가 자신이 배터리 교환을 수행할 수 있도록 해준다. 이러한 배터리들의 경우에는, 디자이너 그리고 개발자로 하여금 서비스 지원을 전세계적으로 할 수 있게 해주는 세계적 기준을 만들 수 있게 한다. 원통형의 재충전 가능한 셀들은 충전기, 충전소 및 어플리케이션의 하나의 커다란 선택이 되었다.
그러나 재충전 가능한 리튬 배터리에 있어서는 이것은 그 경우가 아니다. 대부분의 경우, 상기 배터리들은 상기 어플리케이션 그리고 충전 시스템 등에 구체적으로 맞춰 진다. 증가된 안전 필요성 그리고 화재의 경우에 사용자에 대한 위험 가능성 때문에, 이러한 유형의 배터리들은 더 이상 다루기 간단하거나 단순하지 않다. 복잡한 제어 없는 병렬 및/또는 직렬 연결은 불가능하다. 제조회사에 의해 미리 지정된 제한 값은 종종 고려되어야만 한다. 어느 과부하라도 셀의 고장 또는 나아가 제어되지 않은 화재로 이어질 수 있다. 따라서 요즘에는 각각의 어플리케이션에 대하여 맞춤의 충전 시스템을 가진 전용 맞춤 배터리 시스템을 설계하고 만드는 것이 통상적이다.
각각의 개별적 셀이 반드시 기능해야 하므로 상대적으로 많은 배터리 배열 그리고 상응하는 높은 배터리 전압의 경우에, 또는 배터리들이나 셀들의 직렬 연결의 경우에 개별적 배터리들의 품질에 대한 요구들이 증가하고 있다. 만약 하나의 셀이 더 이상 전류를 전송하지 않는다면- 완전히 충전되거나 방전된 상태- 상기 전체 배열은 꺼져야만 할 것이다. 그러므로, 그러한 배터리 배열은 항상 가장 약한 그리고 가장 강한 셀들에 의해 정의되어야 할 것이다. 따라서, 개별적 셀들에 대한 품질 요구는 매우 긴박하다. 배터리 수명은 상대적으로 길어지도록 의도되어야 한다. 랩 탑과 휴대폰의 경우에 상기 장치의 수명은 2년 정도로 예측된다. 그 기술은 일반적으로 구식의 것으로 여겨진다. 이것은 사용된 상기 배터리 또는 셀의 이성적인 라이프사이클을 의미한다. 더욱이, 상기 배터리의 가치 공유는 중요한 것이 아니다. 그리고 그것의 고장 및 대체 부분의 조달 역시 중요한 것이 아니다. 같은 논리가 모터사이클 및 자동차 안의 납축(Lead-acid) 배터리들에도 적용된다. 상기 자동차 배터리는 승용차 그리고 모터사이클 부분의 통계적으로 가장 빈번한 고장의 원인이 된다. 수명에 대한 유사한 접근들은 전기적 유동성에 대해서는 받아들일 수 없다.
어떠한 셀 묶음(Pack)에 있어서, 각각의 개별적 셀들에 같은 전하 상태에 있도록 유지하는 것이 중요하다. 납축전지의 경우에, NiCd 그리고 NiMh, 이것은 전체 셀들의 가열을 야기시키는 배터리의 과충전에 의해 생산된다. 그러나 이것은 제한범위 안에서 가능하다. 이것은 리튬이온 셀들에 대해서는 허용되지 않는다. 또는 다시 말하면 그들이 완전히 충전되자 마자, 높은 임피던스를 가져 전류가 흐르지 않도록 하는 유형의 셀들에 대해 허용되지 않는다. 그러므로 추가적 회로에 있어서 둘 사이에 셀들은 연결하는 일은 중요하다. 조화롭게 함께 작동하는 셀 묶음들을 얻기 위해서, 생산 과정은 일반적으로 셀 묶음 속에 동일한 타입의 유일한 셀을 사용하려고 각각의 개별적인 셀들은 확인하고 분류하는 과정을 포함한다. 하나의 묶음 속에서 균일한 소모를 위해서, 커다란 배열이나 자동차 속 분산된 배터리의 경우에 성취하기 어려운 일인 것인, 모든 셀들의 온도는 같도록 유지하는 것이 중요하다.
일반적으로, 셀 묶음 안에, 개별적으로 결함 있는 셀들이 있는 경우에 그들은 기계적인 어려움 속에서 교환되거나 전혀 교환되지 않는다. 게다가 만약 오래된 셀과 새로운 셀들이 서로 직렬 연결된 경우, 상기 셀 묶음은 짧은 시간 동안만 균일하게 반응 한다는 것이 일반적으로 알려졌다. 그 결과, 상호 연결된 묶음의 개별적으로 결함 있는 셀들을 교환하는 수리는 추천할 만할 것이 아니고 그러므로 잘 실시되지도 않는다.
특히 모바일 어플리케이션 그리고 자동차에 있어서, 배터리의 화학적 구성이나 내부 구조로써 사용자의 요구를 만족시키는 것은 이익이 되는 일이다. 가격, 연속적이고 최대치 파워, 에너지 함유량, 안전성, 충전시간, 수명 그리고 사용온도는 상기 화학적 구성이나 규정된 제한 값의 변화로써 변화시킬 수 있다.
전기적 자전거의 경우에, 그 동안 제한적 유닛으로써 기능하는 충전기와 배터리의 많은 조합으로 존재했다. 이 경우에, 직접적 전류 연결은 플러그 연결기로 사용된다. 이 경우에는 36V 배터리용 충전기가 24V 배터리에 연결되는 것을 방지하는 것이 불가능하다.
배터리의 수명의 끝은 요즘에는 원래 배터리의 용량의 대략적으로 70-80%정도의 여분 용량을 가지자마자 도달하는 것으로 정의된다. 이 경우에 배터리의 충전 그리고 방전 가능한 용량은 주기의 횟수가 증가함으로써 선형적으로 감소한다. 따라서 여분의 80%의 용량을 가진 배터리가 없어지는 일이 일어나게 되는 것이다. 둘째로 나아가 이러한 배터리들의 사용이 바람직한 일인 것이다.
전기적 자동차의 경우에, 배터리에 대한 비용의 비율이 불균형적으로 높다. 그러므로, 사실상 필요로 하는 저장 용량을 가지는 것이 바람직할 것이다. 리필링(Refilling) 또는 배터리의 급속 교환은 또한 바람직한 기준이 된다. 특히 자동차 그리고 버스의 경우에 배터리 블록의 완전한 교환이 가능한 모델들이 있다. 그러나 서로 다른 배터리의 기하학적 구조와 서로 다른 사이즈를 이유로, 기준을 형성하는 일은 실현하기 어려운 일이다.
CANopen(Controller Area Network) 기준을 기본으로 한 이른바"에너지버스" 기준은 모바일 어플리케이션 속의 지능이 있는 전기 네트워크 컴포넌트의 제어와 통신에 있어 기준을 형성한다. 부하 규정은 복수의 버스 이용자들에게 배포되었고 에너지 운영에 있어서 분명한 마스터를 정의하는 일은 절대적으로 필수적이다. 여기서 배터리의 개수가 제한된다. CAN 버스라는 버스 형태 속에서 데이터의 연결이 만들어 진다. 전기의 경로는 분명하게 이해될 수는 없다.
서로 다른 용량을 갖는 배터리의 조합은 문서 WO 2012 009281 A1에 기술되었다. 문서 WO 2012 008244 A1은 병렬 연결된 두 개의 재충전 가능한 배터리들의 이용에 대하여 공개했다. 더욱이, 문서 WO 2011 163306 A2는 커다란 전기 자동차 배터리의 균형을 유지하는 가능성에 대하여 공개했다. 문서 EP 2 343 752 A3은 실린더 형태의 하우징 폼을 갖는 배터리를 공개 했다. 문서 WO 2011 121755 A1은 측정과 새로운 적합한 셀 한 쌍들의 결합으로써, 사용된 재충전 가능한 배터리 셀들의 사용의 가능성을 공개했다. 문서 WO 2011 060096 A3는 배터리 꾸러미들의 자동 평행화를 제안했다. 문서 DE 10 2008 050437 A1은 측정 가능한 자동차 배터리에 대해서 공개했다. 문서 DE 10 2006 055883 B4는 에너지 컨버터와 에너지 저장소의 모듈화 시스템에 대해서 공개했다. 문서 DE 19615943 A1은 규격화된 부분으로 구성된 태양광 시스템을 공개했다. 문서 DE 10 2010 027854 A1은 재충전 가능한 배터리들의 대체 가능한 충전과 방전에 대해서 공개했다. 문서 DE 10 2010 023049 A1은 최적화된 유지 업무를 위한 배터리의 모듈화 시스템을 공개했다. 문서 US 2011 0163603 A1은 하이브리드(Hybrid), 중앙 제어 방식 에너지 공급장치에 대해 공개했다. 문서 DE 10 2006 043831 A1은 양방향성 직류 컨버터에 연결된 부분적 배터리로 구성된 배터리 시스템을 공개했다. 문서 DE 10 2006 047654 A1은 자동차를 위한 자동적 배터리 충전소를 공개했다.
오늘날의 많은 멀티(Multi)-셀 배터리 시스템은 다수의 기본적인 문제들을 드러낸다. 많은 수의 셀들의 결과로써 직렬 연결된 셀들의 숫자에 따라 고장 가능성이 선형적으로 증가된다. 셀이 고장 난 대부분의 경우에, 전체 배터리 유닛은 높은 비용을 초래하며, 교체되어야만 한다.
현재 자동차에 사용되고 있는 배터리 개념의 경우에, 높은 동작 전압은 사고의 경우에 적절한 절연 모니터링으로써 상응하는 안전보호가 되도록 하는 것을 야기시킨다. 배터리의 수리는 전문가 가게에서 조차도 일반적으로 불가능한 일이다. 고객들은 어플리케이션의 제조업체와 함께 에너지 저장소의 공급 업자를 방문해야만 하고, 두 번째 대안에 대해서 의지할 수 없다. 그 결과로써 경쟁은 일어나지 않는다. 특히 리튬의 경우에는, 모든 상품 또는 자동차는 쉽게 측정되거나 다른 어플리케이션에 적용될 수 없는 독립적인 배터리 디자인을 만들어 낸다. 디자인 변화 속에서 또 다시 개발시간과 시험들이 종종 흐르고 수행되어야만 한다. 배터리 교환소는 적합하게는 오직 개별적 자동차와 배터리 유형에 따라 생길 수 있다.
위험의 잠재적 리스크는 배터리 팩의 사이즈와 함께 증가한다. 리튬 배터리는 위험성 있는 재료로 항상 여겨집니다. 요즘 독일에서는 세 가지 제한들이 존재합니다. 100Wh 이하의 모든 것을 비행기 안에서라도 아무 문제없이 수송할 수 있도록 한다. 포장을 포함하여 무게 5Kg이 넘는 리튬 배터리는 비행기안에서 개인에 의하여 함께 수송되도록 허락할 수 없다. 35Kg이 넘는 배터리들은 비행 화물로 수송될 수 없다.
대부분의 어플리케이션 속에서, 충전기와 배터리는 분리할 수 없는 조합을 형성합니다. 다시 말하면 전하에 대한 제한 값과 그것의 상기 충전기에 의해서 실행되는 것이다. 만약 이 한 쌍 사이에 혼란이 발생한다면, 제어되지 않은 과충전은 리튬 때문에 소화하기 어려운 화재를 불러 일으킬 것이다.
필요 시 되는 배터리 팩의 기계적 안전성은 증가된 사이즈와 함께 상응하도록 증가하고, 사고 상황 속에서 쉽게 조절할만한 것이 아니다.
고정되도록 설치된 배터리들이 있는 어플리케이션의 경우에, 상기 디바이스의 생산과 고객에 의한 첫 번째 사용 사이에 3년에 가까운 시간의 주기가 흐를 수 있다. 대부분의 배터리 시스템의 경우에, 이것은 심한 방전의 결과에서 비롯된 고장을 의미한다. 결과적으로, 보관 기간 동안 충전이 규칙적으로 수행되어야만 할 것이다. 그러므로 분리적으로 저장되는 것과 공급되는 것은 어플리케이션과 배터리에 있어서 이로운 것이다.
리튬 셀의 제조에 많은 관심을 가지고 그것을 조립하는 많은 수의 제조 업체, 또한 그것의 사용자 그리고 운송 업체들은 화재의 일정한 위험 속에 노출되어 있다. 이런 맥락 속에서, 자동차 제조업체, 창고, 차고, 페리(Ferry), 선박 그리고 항공기들은 과거에 피해를 입거나 파괴되어왔다. 기계적 피해를 가진 배터리 팩들은 이러한 맥락에서 극도로 위험하다고 증명되었다. 리튬 셀의 경우에, 화재는 불과 몇 주 후에도 갑자기 발생할 수 있다. 특히 개별적인 셀들 속의 작은 회로들은 생산과정에서 발생된 오염 물질에 의해서 사용 몇 년 후에 조차도 화재 발생할 수 있다. 필수적인 리콜 조치가 필요한 상황에서도, 상기 개별적인 배터리들이 없어진 곳을 찾는 일은 때때로 불가능하다.
커다란 배터리 팩들은 요즘 동일 종류의 것으로 되어 동일하게 측정된 개별적 셀들로만 만들어진다. 개별적 셀들의 품질요구와 팩 속에서의 동일한 온도 분포는 오래 지속되는 작동의 근원이다. 개별적 셀들 또는 부분적 지역의 교체를 위한 해법은 존재하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 모바일 속에서 유연한 방식으로 사용 가능한 서플라이 네트워크 컴포넌트를 제공하는 것이고, 그것은 특히 측정 가능한 서플라이 네트워크 속에서 사용에 적합할 것이다.
그러므로 상기 발명은 네트워크 매체(network medium)를 위한 서플라이 네트워크(supply network)의 서플라이 네트워크 컴포넌트(supply network component)에 있어서, 상기 서플라이 네트워크의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트에 접속하는 적어도 하나의 접속 유닛(contact unit), 적어도 하나의 기능 유닛(functional unit)을 포함하는 기능 그룹(functional group), 상기 적어도 하나의 접속 유닛을 상기 기능 그룹에 커플링(coupling)하는 적어도 하나의 커플링 유닛(coupling unit)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속 유닛은, 상기 서플라이 네트워크의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트와 통신하는 통신 인터페이스(communication interface) 및 상기 네트워크 매체를 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트에 전달하는 전달 인터페이스(transport interface)를 갖는 서플라이 네트워크 컴포넌트를 제안한다.
특히, 상기 네트워크 매체는 전기적 에너지로 되는 것이다. 그러나, 예를 들어 물, 가스, 공기, 석유, 열적 에너지 또는 다른 에너지 형태 또한 포함될 수 있다.
특히, 상기 적어도 하나의 기능 유닛은 에너지 저장소(energy store) 또는 상기 네트워크 매체의 저장소(store of the network medium)인 것이다. 그러나, 예를 들어, 상기 네트워크 매체의 소스(source) 또는 소비자(comsumer) 또는 컨버터(converter) 또는 전도체(Conductor), 특히 에너지 소비자, 에너지 소스, 에너지 컨버터 또는 에너지 전도체 특히 전기적 에너지를 위한 것 또한 될 수 있다.
게다가, 네트워크 매체를 위한 서플라이 네트워크의 에너지 저장 블록이 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트를 포함하고, 상기 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 상호간 병렬 및/또는 직렬로 연결되어 있는 에너지 저장 블록이 제안된다.
이러한 방식으로, 상기 발명에 따르면 서플라이 네트워크 컴포넌트들은 적절한 인터페이스, 프로토콜(protocol), 전류 흐름, 명확하게 경로를 따라 전달되는 데이터 흐름을 통하여 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트들간에 통신할 수 있으므로, 서플라이 네트워크 컴포넌트로써, 이동식의, 쌓아 올릴 수 있는(stackable), 안전한 그리고 지능이 있는 규격의 에너지 저장소를, 지능이 있는 전기 네트워크 또는 에너지 소비자에 있어서 에너지 메쉬(mesh)로써 제공하는 것이 가능해 졌다. 나아가, 각각의 경우에 자동식 그리고 독립적 부하 규제(regulation)이 가능해졌다. 상기 네트워크 매체와 병렬 연결로 준비된 데이터 그리고 정보 네트워크는 구체적으로 공동으로 동일한 접속 유닛들을 통해 통신하는 것이 가능해졌다.
리튬을 기초로 한 규격화된 에너지 저장소로써의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 전형적인 크기는 편의에 따라 운송 그리고 설명된 위험한 물질 규제들 및 노출되는 낮은 전압에 대한 규제들에 대해 맞출 수 있다. 두 개의 편리한 팩 크기가 그 결과로써 생겨났다. 먼저 1kg 무게 이하인 100 Wh의 팩 사이즈와 둘째 로는 외부 포장까지 최대 5kg 무게인 팩 사이즈가 있다.
동작 전압은 48V 배터리 정격 전압의 낮은 전압과 60V의 최대치 전압의 사이이다. 따라서 높은 전압과 함께 동일한 전력을 위해서는, 전류는 상응하도록 감소하고, 에너지 전송의 전압은 최대한 높게 선택되어야 한다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트에 사용된 기능 유닛은 가능한 한 셀 제조업체로부터 알려진 구조적 크기에 차례차례 일치시켜야 한다. 18mm의 지름과 65mm의 길이를 가진 원통 유형 18650은 널리 알려진 기준 크기이다. 상기 유형 18650의 셀은 대략적으로 7에서 8Wh을 가진다. 12셀 그리고 하나의 셀 무게가 대략적으로 500에서 800g의 무게를 가지는, 에너지 저장소는 대략적으로 84에서 96Wh의 전체 용량을 가질 것이다. 또한 3.6V와 27Ah를 가지고 3.6V를 48V로 변환하는 직류 컨버터를 가진 개별적 셀 해결법이 대안으로서 생각할 수 있다.
상기 규격화된 알칼리 배터리와 모바일 데이터 그리고 휴대폰 네트워크와 동일한 방식으로, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 이동식의 플러그블(Pluggable) 기준 형식은 에너지 서플라이어, 디바이스 제조업체, 어플리케이션, 오너, 네트워크 작동자 그리고 사용자들 사이에서, 많은 상품들 간의 이로운 경쟁이 생겨나는 속에서 균일화가 가능하다. 확장성은 배터리 시스템들이 100Wh에서 동일한 저장 엘리먼트와 함께 수많은 MW-시간 범위 내에 존재하는 것을 가능하게 한다.
에너지 저장소로써 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 서로 다른 어플리케이션 사이에 독단적으로 교환될 수 있다. 집에서 또는 직장에서, 태양열을 이용한 설비 그리고 다른 전기 소스-교환 수단으로써 자동차 무리에 대해서 각각의 경우에 사용이 가능한 것- 등의 에너지 소스 형태 속에서 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트와 함께 다양한 버퍼(Buffer) 저장소가 생겨날 수 있다. 개벽적 에너지 저장소들은 배포되는 것이 허가될 수 있고, 공유의 지능 있는 전기 네트워크의 형태 그리고 어플리케이션 속에서 독단적으로 배포될 수 있다. 나무 구조가 상위 구조에 아무 문제 없이 연결되어 있는 서로 다른 블록을 형성하는데 사용될 수 있다. 인터럽트 불가능한 전력 서플라이, 전기 견인(Traction) 어플리케이션, 긴급 신호, 자동차 무리, 휠체어, 이동식의 원예 도구 및 무선의 수공구에 있어서 회사나 플릿(Fleet) 작동자들을 위해서 전세계적인 규격의 재충전 가능한 배터리가 있을 수 있다.
예를 들면, 교환소에서와 같이 많은 양의 에너지 저장소는 낮은 네트워크 부하의 경우에 에너지를 충전/저장할 수 있고, 높은 부하의 경우에는 반대로 에너지의 일부를 공급할 수 있고, 따라서 저장 전력 플랜트로 사용될 수 있다.
그러나 가정적 사용에 있어서는, 다른 어플리케이션을 위한 저장소로 사용하는 것 또는 이동식의 에너지를 가지는 것을 상상할 수 있다. 직류/교류 컨버터와 함께 전기로 작동하는 어떤 디바이스도 서플라이 네트워크 컴포넌트로써 무선의 디바이스가 될 수 있다. 예를 들면 이것들은 진공 청소기, 수공구, 믹서기, 젓는 (Stirring) 디바이스, 음악 시스템, 증폭기, 전기적 도구, 측정 도구, 커피 머신, 물 끓이개, 다리미 그리고 컴퓨터를 포함한다.
어플리케이션의 하나의 다른 중요 분야는 야영과 보트 장비이다. 이 경우에, 서플라이 네트워크 컴포넌트로써 태양열의 설비 그리고 바람 터빈(Turbine)으로써, 에너지가 모아지고 직접적으로 전기 네트워크에 공급된다.
구조 서비스, 경찰 그리고 군용의 서비스 자동차들은 점점 더 모바일 전기에 의존적이 되어 가고 있고 많은 재충전 가능한 배터리-균일한 어플리케이션으로써 좀더 유연하게 좀더 체계적으로 사용될 수 있는 작동되는 보조기구-와 의존적으로 측정가능 한 재충전 가능한 배터리 시스템을 사용한다. 도로 건설에 있어 깜빡이는 전구로 시각적인 경고 또는 이동식 교통 신호등 설비를 위한 이동식 전기는 균일한 에너지 저장소로써 여기에 자원을 가질 수 있을 것이다. 지능이 있는 규격의 에너지 저장소들의 하우징들은 다른 에너지 저장소와 재충전 가능한 배터리 시스템을 또한 갖출 수 있고 그러므로 이는 미래에도 경쟁력이 있는 것이다. 항공 교통에서 조차도 안전하게 운송 가능한 분리형 팩 사이즈가 생겨난다. 커다란 에너지 저장소들은 안전하게 만져지고, 제공되고 작동될 수 있는 작은 유닛들로만 구성된다. 사고나 절연 피해의 경우에, 위험한 높은 전압의 발생은 사실상 불가능하게 되었다. 사용자 또는 전문가 가게에 의한 에너지 저장소의 수리는 아무 문제없이 가능하게 되었다. 상기 크기, 구조 및 무게는 상기 하우징들은 안전한 유닛들로 설계될 수 있게 했다.
상기 기계적 움직임들은 배터리와 연결된 에너지 컬렉터(Collector)를 형성하기 위해 과도한 지출 없이 전자기 컨버터/발전기와 결합할 수 있다. 상응하는 발전기와 함께 작은 바람 터빈, 물 바퀴들은 간단히 발전기에서 위치상으로 주변 환경에서부터 에너지를 모으고 에너지를 저장하기 위해서 간단한 방식으로 사용될 수 있다.
상기 기준의 형식 덕분에, 배터리 작동 디바이스들은 배터리 및 충전 시스템 없이 손님들에게 공급되고 팔릴 수 있다. 풍력 설비의 타워를 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트들이 갖춰진 컨테이너(Container)로 채우는 일은 이러한 저장소들이 MWh 범위내의 크기로 실현되는 것과 교환소(Exchange Station)로써 동시에 작동되는 것을 가능하게 해준다.
그러므로 상기 언급된 목적은 그 전체로써 성취될 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 커플링 유닛은 상기 기능 그룹을 제어하는 제어 디바이스를 포함한다는 것이 입증되었다.
상기 기능 그룹에 하나 또는 복수의 기능 유닛이 에너지 저장소에 있는 경우에, 제어 디바이스는 예를 들면 에너지 매니저로써 기능할 수 있고 구체적인 충전 그리고 방전 전략을 실행할 수 있다.
에너지 저장소로써 설계되고, 병렬 연결된 기능 유닛의 충전 및/또는 방전 전략으로써 예를 들어 두 가지 방법이 선택적으로 이용가능 할 것이다.
첫째로, 충전 그리고 방전 동안에, 상기 개별적인 기능 유닛들 사이에 스위치를 앞뒤로 움직이는 것이 가능할 것이다. 그 결과로써, 용량은 증가하게 될 것이나, 회복할 수 있는 전력은 감소할 것이다.
둘째로, 에너지 저장소로써 설계된 상기 기능 유닛들이 같은 전압 레벨에 병렬 연결로 상호 연결되는 것이 입증 되었다. 방전 시에는 가장 높은 전압을 가지는 에너지 저장소가 상기 에너지 저장소의 전압 레벨이 두 번째로 높은 전압이 될 때까지 켜지고 방전되는 사실 덕분에 이러한 연결이 이뤄지게 되었다. 이러한 방식으로, 상기 에너지 저장소는 내부 팩 전압과 전기 네트워크 전압이 같은 레벨이 될 때까지 순차적으로 켜지게 된다. 충전 시에는, 이러한 과정이 정확하게 반대로 일어난다. 이러한 배치가 연결되고 함께 지속되자마자, 상기 전압레벨은 일반적으로 충전 그리고 방전 동안 같은 값으로 지속된다. 이러한 일반적 충전 및 방전은 서로 다른 시기로 사용된 팩들에서도 가능하다. 오래된 에너지 저장소는 일반적으로 높은 내부저항을 가지고 있다. 갑작스러운 부하 변화의 경우에, 더 좋은 에너지 저장소에는 더 높은 부하가 걸리고 더 오래된 또는 약한 에너지 저장소에는 상대적으로 낮은 부하가 걸린다. 이런 방식으로, 방전 시에는 완전히 다른 화학적 유형이 서로 결합할 수 있다. 리튬과 NiMh의 결합이 가치 있다는 것이 입증되었다. 서로 다른 용량을 가진 에너지 저장소들 또한 결합이 허용된다.
서로 맞도록, 상기 제어 디바이스는 위에 설명된 방법들 중 적어도 하나로써 수행될 수 있도록 설계되었다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 더욱이 상기 적어도 하나의 접속 유닛이 상기 접속 유닛 및/또는 상기 커플링 유닛에 전기적 에너지를 공급하는 보조의 전압을 전송하기 위한 보조의 전압 인터페이스를 가지고 있다는 것이 제안된다.
특히, 상기 보조의 전압은 상기 네트워크 매체가 켜지기 전에 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트가 통신 할 수 있도록 하는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트 안의 마이크로 제어 부에 사용될 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 전달 인터페이스는 직류의 형태로 전기적 에너지를 전송한다는 것이 제안된다.
부하 규제를 가능하도록 하기 위해서 통상적인 전력 플랜트 운영의 경우와 같이, 네트워크 매체로써 전기적 에너지의 경우에, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트 사이에 DC전압 네트워크를 만드는 것 그리고 부하 규제처럼 네트워크 속에 전압 규제를 이용하는 것이 제안 된다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 기능 그룹이 각각 리튬 셀로 설계 된 12개 기능 유닛을 포함하는 것이 제안된다.
균일한 온도 분포 및 시스템 내의 상기 셀들간의 필수적인 균형은, 예를 들면 하우징 내의 12개의 공통 셀들에만 관련이 있다. 상기 어플리케이션을 따라 분포된 팩들은 상대적으로 상호간의 영향을 주지 않고 서로 다른 온도를 갖는 것이 허용된다. 상대적으로, 팩들의 커다란 배열 조차도 상기 어플리케이션의 간단한 통풍만으로써 상응하여 냉난방장치가 마련된 것이 될 수 있다. 과열은 충전소에서의 배터리 교환의 상대적인 최적의 온도 규제로써 영향을 받을 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현으로써, 상기 기능 그룹이 적어도 하나의 직류 컨버터를 포함하는 것이 제안된다.
상기 제어 장치에 관련해 설명된 충전 그리고 방전 전략에서, 상기 배터리는 전기 네트워크 속에서 전압 레벨을 결정한다. 스위치를 대신하여 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트 안에 직류 컨버터(DC/DC 컨버터) -상기 컨버터는 같은 목적으로 상기 기능 유닛과 적어도 하나의 접속 유닛 에서의 시스템 전압 사이에서 전압 증가와 감소를 할 수 있도록 하는 것인-실험실 전력 서플라이 유닛과 마찬가지 방식의 조절 가능한 전압과 양 전류 방향으로 전류 제한을 제공하는 것이 가능하다. 이것은 각각의 개별적 서플라이 네트워크 컴포넌트의 정확한 에너지 분배, 규제 및 제한이 가능하도록 한다. 따라서 예를 들어 자동차와 같은 에너지 소비자들이 완전히 충전된 서플라이 네트워크 컴포넌트에 대해 오직 10%의 서플라이 네트워크 컴포넌트의 방전의 교환으로써 다시 사용할 수 있도록 만드는 것을 가능하게 해준다.
상기 직류 컨버터의 통합은 간단한 적용을 수행하는 일과 개별적인 서플라이 네트워크 컴포넌트를 전기 네트워크의 작동 전압에 맞추는 일이 가능하도록 해준다. 예를 들면 상기 단일-셀 해결책에서 3.6V에서 48V까지 위에 설명된 것과 같다. 따라서 상기 개별적 서플라이 네트워크 컴포넌트의 균형은 배제될 것이다.
만약 상기 서플라이 네트워크가 에너지 저장소로써 하나의 서플라이 네트워크 컴포넌트와 예를 들어 태양열의 발전기와 같은 에너지 소스 또는 에너지 컨버터로써 하나의 서플라이 네트워크 컴포넌트 사이에 연결을 가진다면, 상기 직류 컨버터는 이런 경우에 전력 최대화와 최대 전력 트래킹(MPT-Maximum power tracking)을 수행한다. 즉, 다시 말하면, 상기 태양열의 발전기로부터 최대 전력을 뽑아 내도록 하는 전류와 전압에 대한 규제를 수행한다. 서로 다른 태양열 셀 크기와 에너지 저장소 사이의 편리한 조합이 복잡한 배선 그리고 높은 설치 비용 없이 쉽게 상상 가능해 졌다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서 상기 기능 그룹은 각각의 직류 컨버터가 각각의 에너지 저장소에 배치되어 있는, 하나의 에너지 저장소로써 설계되어있는 복수의 기능적 유닛을 가진다는 것이 제안된다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 상기 기능 그룹의 상기 개별적인 기능 유닛들 사이의 균형은 궁극적으로 이러한 방식은 배제될 수 있을 것이다. 결과적으로, 보다 높은 유연성(Flexibility)이 상기 기능 유닛 차원에서 제공될 것이다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트가 상기 기능 그룹을 상기 네트워크 매체로부터 분리시키는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 것이 제안된다.
따라서 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 적어도 하나의 스위치를 따라 하나 또는 양 방향 속에서 전류의 흐름을 방해할 수 있다.
만약 상기 통신 인터페이스를 통해 방출이 주어진다면, 에너지 저장소로 설계된 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 오직 에너지를 제공한다. 이런 경우에 호환성 및 물리적 제한에 대한 준수의 증명, 식별 이후에 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 개별적으로 켜지거나 꺼지게 된다.
따라서 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 상기 통신 인터페이스로써 상기 서플라이 네트워크에 대한 안전한 연결에 대해 책임을 가지고 상기 서플라이 네트워크의 현 상태와의 호환성 감시로써 책임을 수행한다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 파라미터는 적어도 하나의 기능 유닛의 전압, 전류, 또는 온도 인 것인 기능 그룹의 상기 물리적 파라미터를 탐지하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것이 제안된다.
따라서 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 모든 안전 관련 물리적 파라미터를 감시할 수 있고 그럼으로 사용자의 안전지킴이가 될 수 있다. 특히, 전압, 전류 그리고 온도가 감시될 것이고 특히 상기 제어 디바이스에 의해서 제한될 것이다. 상기 통신 인터페이스를 따라서, 모든 필요로 하는 기술적 데이터와 물리적 파라미터들이 서플라이 네트워크 컴포넌트를 따라서 전기적으로 주고받게 될 것이다.
각각의 구독자(Subscriber)로부터 수집된 측정 데이터에 근거하여, 각각의 접속 유닛은 예를 들어 순간적인 전류 흐름을 결정할 수 있고 제한 량을 제공한다. 게다가, 높은 전류의 플러그에서의 결함 있는, 오염된, 연결이 잘 안된 연결 부분들을 결정하고 보고하기 위해 그리고 가능하다면 상응하도록 전류의 이러한 통로들을 줄이기 위해, 접속부 근방에서의 상기 접속 유닛의 온도를 측정하는 것이 가능하다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 주변부 온도(ambient temperature) 또는 가속도(acceleration)를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것이 제안된다.
붙박이의 온도 그리고 가속도 센서에 의하여, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 예상하는 방식으로 문제들을 확인하고 표시할 수 있다. 적절하다면, 전달 인터페이스를 통한 상기 네트워크 매체의 전송은 중단될 수 있다. 특히, 충격 센서는 가능성 있는 피해의 발생을 확인하기 위해서 제공될 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 적어도 하나의 접속 유닛은 적어도 하나의 영구적인 마그넷(permanent magnet)에 의하여 상기 기능 그룹에 연결되는 것이 제안된다.
이 방식으로, 극복되는 상기 영구적인 마그넷의 유지력에 의해서 쉽게 다시 끊어질 수 있는 것인, 상기 접속 유닛들의 간단한 연결이 제공될 수 있다. 게다가, 특히, 만약 상기 영구적인 마그넷이 상기 접속 유닛과 순환적으로 대칭되게 배열되어 있다면, 상기 연결을 끝내기 위해서 특별한 방향을 필요로 하지 않는다. 대신에, 그러나, 상기 적어도 하나의 접속 유닛은 상기 기능 그룹에 접속되거나 다른 방식으로 고정적으로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 영구적인 마그넷에 의한 제안된 상기 연결은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트들의 연결이나 두 개의 서플라이 네트워크 컴포넌트들의 각각의 하나의 접속 유닛들 간의 서로서로의 연결을 위해서 제공될 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 통신 인터페이스 및/또는 상기 전달 인터페이스가 순환적으로 대칭되는 방식(rotationally symmetrical fashion)으로 설계(design)된 것이 제안된다.
이것은 사용자가 상기 연결 유닛들의 방향을 고려할 필요 없도록, 두 개의 연결 유닛들의 연결을 가능하게 해준다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 적어도 하나의 접속 유닛의 하나의 상기 전달 인터페이스가 스프링 접속 핀들을 사용하는 것이 제안된다.
상기 네트워크 매체가 전기적 에너지인 경우에, 예를 들면, 이것은 네트워크 매체가 상기 전달 인터페이스를 통하여 안전하게 전달되도록 하는 것을 가능하게 한다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 적어도 하나의 접속 유닛의 하나의 상기 전달 인터페이스가 두 개의 고리 모양으로, 동축 접속부에 의해 제공된 것이 제안된다.
예시의 방식에 따라, 하나의 동일 축 형태의 3개의 접속들이 상기 접속 유닛을 위해서 선택된다. 상기 접속들 중 두 개는 높은 전류 용량을 가지고 영구적으로 60A를 전달할 수 있고 따라서 네트워크 매체로써 전기적 에너지와 함께 상기 서플라이 네트워크의 양과 음을 구성하는 고리 모양의 접속들이다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 적어도 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스는 개별적 접속들 사이에 인슐레이팅(Insulating) 웹들을 가진 것이 제안된다.
이것은 단락을 피하고 상기 전달 인터페이스를 통해 안전한 전송이 가능하도록 하는 것에 기여한다. 특히, 나아가 상기 인슐레이팅 웹들이 바깥 방향으로 상기 접속들을 넘어 드러나오는 것을 제안한다. 이러한 방식으로, 사용자는 효과적으로 부주의하게 상기 접속부들에 손을 대는 것을 방지할 수 있다. 이것은 사용자의 위험 그리고 터칭에 의한 상기 접속부들의 부주의한 브리징(Bridging) 또는 단락을 방지할 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 보조의 전압 인터페이스가 상기 전달 인터페이스에 관하여 동일 축의 방식으로 설계된 것이 제안된다.
제 3 접속부는 보조의 전압으로 쓰일 수 있다. 그것은 그 중에서도, 네트워크 전압이 인가되기 전에 통신이 가능하도록 해주는 네트워크의 마이크로 제어부가 사용 가능한 상태가 되도록 하기 위해 12V에서 2A까지로 있는다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 통신 인터페이스는 무선의 통신 인터페이스인 것이 제안된다.
이 경우에, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 통신 인터페이스가 RFID 통신 인터페이스인 것이 제안된다.
RFID 통신은 지능이 있는 전기 네트워크 컴포넌트 사이의 데이터 전달을 위해 선택되었다. 서플라이 네트워크 컴포넌트의 전달, 분류 및 저장 기간 동안, 이것은 접속-시도 절차 없이 통신 그리고 위치를 찾아내는 것을 가능하게 해준다. 그러나 RFID 기술은 또한 많은 양의 지능이 있는 전기 네트워크 구독자들을 분명하게 운영하는 것의 결과로써, 추가적인 배터리 없이 완전히 방전된 배터리들 또는 키 시스템들과 같은 수동적인 구독자들로부터 상응하도록 데이터를 전달하는 것을 가능하게 해준다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 적어도 부분적으로는 재기록 가능한 메모리 인 것을 포함하는 것이 제안된다.
각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 어떤 읽을 수 있고 부분적으로 기록 가능한 메모리 부분을 포함하고 그것을 연유로 각각의 디바이스가 분명하게 확인될 수 있도록 해준다. 이런 점에서, 전기적 기초에 따라, 모든 필요로 하는 생산 데이터들은 전자 명찰로 도입될 수 있다.
중앙 데이터베이스에 의해서, 예를 들어, 충전 주기의 횟수, 기술적 상태 또는 현재의 사용자와 같은 정보의 품목을 결정할 수 있고 각각의 충전 과정 동안 업데이트할 수 있다. 이것은 만약 그들이 실적에 의해 지배되는 방식으로 덜 필요로 하는 어플리케이션에 이전되어야 하거나 그들이 재활용되어야 한다면, 상기 정보의 품목을 기술적으로 리콜하는 것을 가능하게 해준다. 이러한 방식으로, 렌탈, 고용, 판매 모델들은 상기 에너지 저장소의 온라인 평가에 기초하여 실행될 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 절도 방지 시스템의 적어도 하나의 부분적 엘리먼트(Element)를 포함하는 것이 제안된다.
상응하는 받침대는, 예를 들면 자전거 위에서의 것인, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트를 기계적 또는 전기 기계적 방식의 잠김 메커니즘 또는 잠김 시스템에 의해서 안전하게 보호될 수 있도록 한다. 상응하는 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트는 또한 잠김 시스템에 의해서 보호 받을 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 적어도 제1 그리고 제2 접속 유닛을 포함하는, 상기 제1 접속 유닛은 플러그의 형태로 설계된 것이고 상기 제2 접속 유닛은 소켓(Socket)의 형태로 설계된 것이 제안된다.
빠른 커플링이나 개별적 하우징들 사이의 분리를 가능하도록 하는 접속 유닛이 제안된다. 상기 예시에서는, 디자인 관점에서 현존하는 배터리 규격의 상징성이 연상되도록 하는, 원통형 형태가 선택되었다. 원통형의 알칼리 배터리와 유사한 방법으로, 접속부는 두 개의 원통형 끝(End)에서 두 개의 접속 유닛, 베이스(Base) 표면과 원통의 상부 표면으로 구성된다. 이러한 두 개의 접속 블록은 서로에 대해 자기적으로 또는 기계적으로 플러그-인 안전을 위하여 밀착될 수 있다.
상기 코너 데이터로부터, 에너지 저장소, 에너지 소스 및 에너지 소비자들을 선택적으로 서로 사이에 플러그 및 케이블로써 뿐만 아니라 간단히 함께 꽂아진 개별적인 접속 유닛으로써 함께 결합하는 것으로, 서플라이 네트워크 컴포넌트의 디자인을 정의하는 것이 가능하다. 이런 점에서, 예시의 방법으로, AC/DC 컨버터(전력 서플라이 유닛)을 하나 또는 복수의 배터리와 직렬로 연결하여 꽂는 것이 가능하고 충전이 시작될 수 있다.
다른 에너지 저장소, 에너지 소스 또는 에너지 소비자들은 또한 지능이 있는 규격의 에너지 저장소의 하우징 속에 또는 지능이 있는 전기 네트워크의 접속 유닛을 갖춘 방식에 설치될 수 있다. 이런 점에서, 동일한 디자인 속에서, 전력 서플라이 유닛(AC/DC 컨버터)은 에너지를 공급하거나 자동차의 12V 기준 전압에 대해 직류 컨버터에 교차 결선되어 생산되는 것이 가능하다.
에너지 저장소로써 설계된 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 두 개의 접속 유닛은 동시에 지지(Supporting) 기능을 수행하게 되어 있으며, 상기 하우징 속에서 버스 바(Busbar)에 연결되어 있다. 이런 경우에, 대단히 자동화된 생산이 가능하도록 내부 구조의 설계가 실현 되어야 하고 내부 구조의 설계가 내부에 자리잡은 셀들을 외부로부터의 기계적 영향에 대해 가능한 한 효과적으로 보호할 수 있도록 하여야 한다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트를 분명하게 식별하는 식별 유닛을 포함하는 것이 제안된다.
네트워크 매체의 분명한 경로는 이러한 방식으로 가능하게 된다. 더욱이, 이것은 서플라이 네트워크 컴포넌트의 전체 일생 동안 식별이 가능하게 하는 결과와 함께 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트가 개별화되도록 하는 것을 가능하게 한다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 사용자 그룹에 따른 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 배치가 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 메모리 속에 저장되는 것이 제안된다.
필요로 하는 정보와 안전 기능은 RFID를 통하여 저장소, 사용자, 팩들의 오너 사이에서 조절될 수 있고 중앙 계정에 의해 운영되는 교환 과정에 따른 서버 시스템과 함께 실행할 수 있다. 반납 가능한 병 시스템 또는 이동식의 라디오 계절의 경우와 마찬가지로 계정의 생성은 여기서 시작될 것이다.
반 자동식의 교환 가능한 저장소는 가정에서 임시적으로 바람이나 태양열의 설비에 의해 얻게 된 전기를 저장할 수 있도록 하고 이러한 에너지를 재충전 가능한 배터리 교환에 의해서 가정에서 자동차로 전달 가능하다. 상응하는 저장소는 당연히 간단한 방식으로 긴급 전력 서플라이로 사용될 수 있을 것이다. 이런 경우에 반납 가능한 병 시스템의 경우와 비슷한 방법으로 저장 시스템의 한 묶음을 또한 생각해 낼 수 있다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 통신 인터페이스의 오류의 경우에 상기 네트워크 매체로부터 기능 그룹을 분리시키는 방식으로 설계 된 상기 제어 디바이스가 있는 것을 제안할 수 있다.
따라서 결함 있는 또는 부적절한 서플라이 네트워크 컴포넌트는 간단하게 상기 서플라이 네트워크에서 연결을 끓을 수 있다. 그 결과로써, 예시와 같은 방법으로써, 결합 있는 수 많은 배터리와 셀들이 있는 자동차 역시 여전히 사용 가능한 채로 유지된다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 구현 속에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트가 실질적으로 원통형 형태를 가지는 하우징을 포함하는 것으로, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 제1 그리고 제2 접속 유닛으로 구성되고, 제1 그리고 제2 접속 유닛이 각각 상기 원통의 상부 표면과 하부 표면을 형성하는 것을 제안할 수 있다.
에너지 저장소로써 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 제안된 원통형의 형태는 자동화된 전달 시스템과 전달 파이프와 함께, 간단한 공유된 필링(filling)의 생산과 자동차를 여는 과정의 제거를 리필링 작동과 비슷한 방법에 의해서, 몇 분 안으로 가능하게 해준다.
에너지 블록 안에서의 복수의 서플라이 컴포넌트들의 사용을 위해서, 다양한 어플리케이션의 가능성을 상상할 수 있다. 이런 경우에, 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 에너지 저장소로써 당연히 원통형으로 설계되지 않은 에너지 저장 블록을 형성하기 위해 결합될 수 있다.
동력 톱, 잔디 깎는 기계, 해머 드릴, 핸드핼드 둥근 톱반, 기타 등과 같은 커다란 전기 도구들은 에너지 저장소로써 설계된 서플라이 네트워크 컴포넌트(100Wh)와 함께 작동될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거는 3개의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(300Wh)와 함께 움직인다. 10개의 서플라이 네트워크 컴포넌트는 25km/h의 속력으로 이륜차를 구동할 수 있다. 전기적 사륜차는 에너지 저장소로 설계된 100개의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10Kw)와 함께 작동할 수 있다. 접속부 연결들과 컨버터 유닛들과 함께, 에너지 저장소로써 설계된 대략적으로 700개의 서플라이 네트워크 컴포넌트 또는 70kW 80*120*10040의 크기를 가지는 이른 바 유로 파렛트(Euro-pallet)에 수용될 수 있을 것이다. 40피트 오션 컨테이너의 크기를 가진 컨테이너 안에, 최대 전류 저장소로써 상기 유로 파렛트 40개 그리고 따라서 대략적으로 2800 kW가 태양열의 설비 그리고 풍력 발전기에 의해서 수용되고 충전될 수 있다.
병렬 그리고 직렬로 연결된 서플라이 네트워크 컴포넌트들의 유용한 조합은 구조적 공간, 비용, 무게, 에너지 용량 그리고 수행능력에 영향을 끼치는 것을 가능하게 해준다. 그러나 이러한 배열의 장점에 의해서, 자동차 안의, 예를 들어 트렁크나 좌석과 같은 저장 공간에 대해 에너지 저장소나 운반되어야 할 짐들로 선택적으로 채워지는 것을 생각할 수 있다.
결과적으로, 무게, 운송 부피, 에너지의 전력 및 품질 등을 주로 결정하는 것과 그들을 각각의 사용 목적에 따라 다양하게 하는 것은 사용자 자신에 달려있다. 에너지 저장소로써 설계 된 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트는, 두 개의 접속 유닛들 로써, 고 비용의 추가 비용 없이도 확장하는 것이 가능하다. 물론, 에너지 저장소로써 설계된 서플라이 네트워크 컴포넌트들이 자동차나, 예를 들어, 전기 자전거 또는 잔디 깎는 기계로부터 안전하게 제거되는 것이 가능하다. 두 개에서 세 개의 서플라이 네트워크 컴포넌트들은 적합한 적용과 함께 내연 기관의 경우에 문제없이 통상적인 12V의 자동차 배터리를 대체할 수 있고, 필요하다면, 비전문가에 의해서 눈깜짝할 사이에 교환될 수 있다.
게다가, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트를 제어하는 엘리먼트 또는, 예를 들면, 상기 제어 디바이스와 같은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 엘리먼트들이 통신 인터페이스를 통한 펌웨어(Firmware) 업데이트에 의하여 업데이트 될 수 있는 재기록 가능한 또는 자유롭게 프로그래밍 가능한 회로에 의해 설계된 것이 제안된다. 이런 경우에, 상기 펌웨어 업데이트는, 예를 들면, 원격의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트로부터 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트까지 쓰일 수 있다.
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실시예에 따르면, 네트워크 매체를 위한 서플라이 네트워크(90)의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)에 있어서, 상기 서플라이 네트워크(90)의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)에 접속하는 적어도 하나의 접속 유닛(12, 14), 적어도 하나의 기능 유닛(55)을 포함하는 기능 그룹(16), 및 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)을 상기 기능 그룹(16)에 커플링하는 적어도 하나의 커플링 유닛을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12, 14)은, 상기 서플라이 네트워크(90)의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)와 통신하는 통신 인터페이스(34), 및 상기 네트워크 매체를 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(92-98)에 전달하는 전달 인터페이스(36)를 갖는 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 네트워크 매체는 전기적 에너지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 기능 유닛(55)은 에너지 저장소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 커플링 유닛(18)은 상기 기능 그룹(16)을 제어하는 제어 장치(26)를 갖을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)은 상기 접속 유닛(12,14) 및/또는 상기 커플링 유닛(18)에 전기적 에너지를 공급하기 위한 보조의 전압을 전송하는 보조의 전압 인터페이스(38)를 추가하여 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전달 인터페이스(36)는 직류의 형태로 전기적 에너지를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기능 그룹(16)이 각각 리튬 셀로 디자인된 12개의 기능 유닛(55)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기능 그룹(16)이 적어도 하나의 직류 컨버터(79,82)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기능 그룹(16)은 각각의 직류 컨버터가 각각의 에너지 저장소에 배정되어 에너지 저장소로써 디자인되는 복수의 기능 유닛(55)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 네트워크 매체로부터 상기 기능 그룹(16)을 분리시키는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)가 상기 기능 그룹(16)의 물리적 파라미터를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 파라미터는 적어도 하나의 기능 유닛(55)의 전압 또는 전류 또는 온도 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 주변 온도 또는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 가속도를 측정하는 적어도 하나의 센서(28)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)이 적어도 하나의 영구적인 마그넷(46,47)으로써 상기 기능 그룹(16)에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 인터페이스(34) 및/또는 상기 전달 인터페이스(36)가 순환적으로 대칭되는 방식으로 디자인될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14) 중 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스(36)가 스프링 연결 핀((spring contact pins)(49,51,53)으로 이용되도록 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)들 중 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스(36)가 두 개의 고리 모양의 동일 축 연결부(two ring-shaped, coaxial contacts)(51,53)로써 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 접속 유닛(12,14)의 상기 전달 인터페이스(36)가 개별적 연결부(individual contacts)(49,51,53) 사이의 인슐레이팅 웹들(insulating webs)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 보조의 전압 인터페이스(auxiliary voltage interface)(49)가 상기 전달 인터페이스(36)에 대하여는 동일한 축의 방식(coaxial fashion)으로 디자인될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 인터페이스(34)가 무선 통신 인터페이스일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 통신 인터페이스(34)가 RFID 통신 인터페이스일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 부분적으로는 재기록이 가능한 메모리(32)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도난 방지 시스템(antitheft protection system)의 적어도 어느 하나의 부분 엘리먼트(partial element)(41)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제1 접속 유닛 및 적어도 하나의 제2 접속 유닛(12,14)을 포함하고, 상기 제1 접속 유닛(12)은 플러그(plug)의 형태로 디자인되고, 상기 제2 접속 유닛(14)은 소켓(socket)의 형태로 디자인될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)를 분명하게 식별(unambiguously identify)하는 식별 유닛(identification unit)(30)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자 그룹에 대한 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 배치(할당)(assignment)는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 메모리(32)에 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어 장치(26)가 상기 통신 인터페이스(34)의 오류(failure)의 경우에 네트워크 매체로부터 상기 기능 그룹(16)을 분리할 수 있도록 된 방식으로 디자인될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 실질적으로 실린더형태를 가지는 하우징(housing)(40,42,44)을 포함하고, 상기 실린더(cylinder)의 상부 표면(top surface)(42)과 하부 표면(base surface)(40)이 각각 제 1 접속 유닛과 제 2 접속 유닛(12,14)을 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 네트워크 매체의 서플라이 네트워크(90)를 위한 에너지 저장 블록(energy storage block)(104)에 있어서, 서로 병렬 및/또는 직렬로 연결되는 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)-상기 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 제1항 내지 제27항 중 어느 항에 기재된 것임-를 포함하는 에너지 저장 블록(104)이 제공될 수 있다.
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상기 언급된 특징과 하기 설명될 특징들은 구체화된 각각의 조합뿐만 아니라 다른 조합들 또는 그 특징들만으로도 본 발명의 범위에서 벗어남 없이 사용될 수 있는 것은 말할 나위도 없다.
본 발명의 구현은 도면으로써 설명되어 있고, 좀 더 상세히 아래의 서술 안에 설명되어 있다.
도 1은 서플라이 네트워크 컴포넌트의 개략적인 구현을 도시한다.
도 2는 에너지 저장소(energy store)로써 설계된 서플라이 네트워크 컴포넌트의 다른 구현을 도시한다.
도 3은 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 개략적인 횡단면 모습을 도시한다.
도 4는 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 등축도법의 분해 조립도를 도시한다.
도 5는 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 상기 기능 유닛의 모습을 도시한다.
도 6a는 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 부분적 연결을 도시한다.
도 6b는 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 등축도법의 조립된 모습을 도시한다.
도 7은 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 제1 접속 유닛을 형성할 수 있도록 하는 접속 유닛의 제1 구현을 도시한다.
도 8의 도 2의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 제 2 접속 유닛을 형성할 수 있도록 하는 접속 유닛의 제2 구현을 도시한다.
도 9는 기능 그룹의 설계의 개략적인 모습을 도시한다.
도 10은 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트를 포함하는 서플라이 네트워크의 개략적인 모습을 도시한다.
도 11은 에너지 저장 블록의 구현을 도시한다.
이하에서, 본 발명의 일부 실시예를, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 개략적인 도해를 도시한다. 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(supply network components)(10)은 제1 접속 유닛(first contact unit)(12)와 제2 접속 유닛(second contact unit)(14)를 포함한다. 상기 제1 접속 유닛(12)과 상기 제2 접속 유닛(14)에 의해서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트에 연결될 수 있다. 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트들은 서로서로 서플라이 네트워크를 형성하는 방식으로 연결된다. 상기 서플라이 네트워크는 네트워크 매체로써 가스, 물, 석유, 기타 등등을 포함한다. 아래의 예시에서는 상기 네트워크 매체가 전기적 에너지인 것이다.
각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트의 기능은 그것의 기능 그룹(functional group)(16)에 의해서 결정된다. 상기 기능 그룹(16)은 예를 들어 에너지 저장소, 에너지 컨버터, 에너지 소스 또는 에너지 소비자로써 설정될 수 있다. 상기 기능 그룹(16)은 게이트웨이라고도 언급될 수 있는 커플링 유닛(coupling unit)(18)에 의해서 각각의 경우에 상기 제1 접속 유닛 및 제2 접속 유닛에 연결될 수 있다.
이러한 경우에, 도시된 상기 구현에 있어서, 3개의 네트워크들이 서로서로 병렬 연결되어 준비 될 수 있다. 이것들은 상기 네트워크 매체, 전기적 에너지를 전달하기 위해 제공되는 이른 바, 파워 메쉬(Power Mesh)(22)를 포함한다. 게다가, 데이터 메쉬(data mesh)(20)은 필수적으로 상기 파워 메쉬(22)와 병렬 연결되어 존재한다. 상기 데이터 메쉬(20)은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 서로 간의 통신을 수행한다. 게다가, 도시된 상기 구현에 있어서, 마찬가치로 상기 데이터 메쉬(20) 그리고 상기 파워 메쉬(22)와 병렬 연결되어 준비된 보조의 전압 메쉬(24)가 존재한다. 그러나, 상기 보조의 전압 메쉬(voltage mesh)(24)는 필수적으로 있어야 하는 것은 아니다. 그러나, 상기 보조의 전압 메쉬(24)가 상기 본 구현 속에서는 제공되었다. 그것은 전기적 에너지를 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트의 전기적 컴포넌트에 공급하는 것을 수행한다. 특히, 이것들은 상기 커플링 유닛(18) 그리고 가능하다면 제1 접속 유닛(12)와 제2 접속 유닛(14)의 컴포넌트들이 될 것이다. 이런 방식으로, 예를 들면 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 상기 서플라이 네트워크의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트와 호환되고, 상기 네트워크 매체 또는 전기적 에너지들은 본 발명과 호환성만 분류되는 경우에는 전달될 수 있다.
제어 디바이스(controlling device)(26)은 상기 커플링 유닛(18)안에 제공되어 있다. 상기 제어 디바이스(26)은 상기 기능 그룹(16)을 제어하는 것을 수행한다. 이런 경우에, 상기 커플링 유닛(18)안에서 상기 제어 디바이스(26)의 배열은 단지 예시를 통해 이해되어야 할 것이다. 그것은 또한 물리적으로는 상기 기능 그룹(16)안에 배열될 수 있다. 아래 도시된 예시적 구현 안에서, 상기 기능 그룹(16)은 에너지 저장소이다. 이런 점에서, 상기 제어 디바이스(26)은 상기 기능 그룹(16)의 충전 또는 방전을 위해서 설계된 것이다.
게다가, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트는 식별 유닛(30)을 포함한다. 상기 식별 유닛(30)은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 분명한 식별을 자체적으로 수행한다. 이것은 세 개의 네트워크(20,22,24)안에서 분명한 전송을 가능하게 하는 상기 서플라이 네트워크 안에서 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)를 분명하게 식별하는 일을 수행한다. 게다가, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 적어도 부분적으로는 기록 가능한 메모리(32)를 포함한다. 후자로써, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)은 구체적 사용자에게 할당될 수 있고, 다른 사용자들 또는 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트들을 위한 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트에 접근할 권한을 규정할 수 있다. 상기 메모리(32)안에는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 상태에 관한 다른 데이터, 예를 들어 상기 제어 디바이스(26)에서 수행된 충전 주기의 횟수와 같은 것을 저장하는 것이 가능할 것이다.
각각의 상기 접속 유닛(12,14)는 상기 데이터 메쉬(20)을 위한 인터페이스를 다른 접속 유닛에 제공하는 통신 인터페이스(34)를 가진다. 게다가, 각각의 상기 접속 유닛(12,14)은 상기 설명된 구현과 같이 상기 파워 메쉬(22)안에 상기 네트워크 매체, 전기적 에너지를 전달하기 위한 인터페이스인 전달 인터페이스(transport interface)(36)을 가진다. 게다가, 도시된 구현 속에서, 각각의 접속 유닛(12,14)은 또한 보조의 전압 메쉬(24)안에서 인접한 서플라이 네트워크 컴포넌트에게 보조의 전압을 전송하는 것을 수행하는 보조의 전압 인터페이스(auxiliary voltage interface)(38)를 가진다.
게다가, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)은 스위치(switch)(39)를 포함한다. 상기 스위치(39)는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)옆에 자동적으로 스위치를 전환할 수 있는 것이다. 현재의 구현 속에서, 상기 기능 그룹(16)간의 상기 네트워크 매체, 전기적 에너지의 전송을 막는 것에 쓰인다. 예를 들면, 상기 기능 그룹(16)은 더 이상 충전되거나 방전되지 않을 수 있다. 상기 스위치(39)는 예를 들면 상기 제어 디바이스(26) 옆에서도 스위치가 전환될 수 있다. 이것은 상기 기능 그룹(16)이 예를 들어 상기 기능 그룹(16)이 더 이상 기능하지 않거나 제한 초과된 파라미터의 구체적 원인을 이유로 위험하다고 식별되었을 경우에, 상기 파워 메쉬(22)로부터 연결을 차단하는 것을 가능하게 한다.
예를 들면, 상기 파라미터들은 센서(28)에 의해서 탐지될 수 있다. 제공 된 하나의 센서(28)보다 더 많은 수의 센서로 구성하는 것이 가능하다는 것을 말할 나위도 없다. 상기 센서(28)는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 임의의 물리적 파라미터, 예를 들면 전력, 전류, 전압 또는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)안의 저항, 특히 상기 기능 그룹(16)안에서의 것들을 탐지할 수 있도록 한다.
상기 전달 인터페이스(36)과 상기 보조의 전압 인터페이스(38)는 원칙적으로 유선 방식으로 구현 될 수 있다. 상기 통신 인터페이스(34)는 유선 또는 무선 방식으로 구현 될 수 있다. 특히, 용량성의, 유도성의 또는 광통신의 전송 또한 상기 통신 인터페이스(34)를 통해서 발생시킬 수 있다. 그러나, 상기 통신 인터페이스(34)는 인접한 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)와 RFID 기술에 의하여 통신하는 것이 제안된다. 특히, 이것은 상기 파워 메쉬(22)와 상기 보조의 전압 메쉬(24)로부터 상기 데이터 메쉬(20)의 전기적 분리를 가능하게 한다.
게다가, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)가 동작도중 도난 되는 것을 방지하기 위한 도난 방지 시스템의 적어도 하나의 부분 엘리먼트(41)을 포함한다.
도 2는 에너지 저장소로써 설계된 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 계략적인 모습을 도시한다. 동일한 참고 표시에 의해 동일한 엘리먼트들이 확인되고 다시 기술되지는 않을 것이다. 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)은 원통형의 외부 형태를 가진다. 상기 원통은 하부 표면(40), 상부 표면(42) 그리고 측면 표면(44)에 의해서 범위가 정해진다. 따라서 하부 표면(40), 상부 표면(42) 그리고 측면 표면(44)는 상기 원통형의 하우징 또는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 하우징을 형성한다.
측면 표면(44)는 예를 들면, 교환 가능한 방식에 의해서 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 측면 표면(44)는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)를 사용하는 사용자에 따라서 서로 다른 색상으로 설정될 수 있다.
상기 제1 접속 유닛(12)과 상기 제2 접속 유닛(14)은 상기 기능 그룹은 상기 원통형의 상기 하부 표면(40) 및 상기 상부 표면(42)에서 에너지 저장소로써 설계된 것인 상기 측면 표면(44)에 둘러 싸인 상기 기능 그룹(16)때문에 닫혀 있다. 이러한 목적으로, 제1 접속 유닛(12)는 영구적인 마그넷(permanent magnet)(46)을 가지고 제2 접속 유닛(14)는 영구적인 마그넷(47)을 가진다. 이러한 영구적인 마그넷(46,47)에 의하여, 상기 접속 유닛(12,14)은 상기 기능 그룹(16)에 맞춰지는 것이다. 그러나, 또한 상기 접속 유닛(14,16)이 상기 기능 그룹(16)에 나사로 조여지거나 또는 상기 기능 그룹에 다른 방식에 의해 고정적으로 연결되는 것이 제안된다. 그 대신에 또는 점증적으로 그것에 관계되도록, 상기 영구적인 마그넷(46,47)이 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)에 연결하는 것, 그리고 플러그 연결부들을 보호하는 것 또는 아래 설명된 연결부에 접속하는 것을 수행한다. 이런 점에서, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 구부러지는 동작에 의한 피해 없이 서로서로를 분리시킬 수 있다. 특히, 상기 영구적인 마그넷(46,47)의 고리 모양의 배치에 근거하여, 이 부품은 상기 접속 유닛들(12,14)의 임의적 방향에 영향을 줄 수 있다. 게다가 상기 접속 유닛(12,14)은 극복되는 상기 영구적인 마그넷(46,47)의 지속력과 같은 유사한 방법 속에서, 예를 들면, 상기 기능 그룹(16)으로부터 구부러져 멀어지는 각각의 접속 유닛(12,14)으로써, 상기 기능 그룹(16)으로부터 다시 분리될 수 있다. 도해된 상기 구현 속에서, 상기 접속 유닛(12,14)은 플러그/소켓 원칙에 따라 설계된다. 아래에서 상당히 자세하게 이것이 설명될 것이다. 특히, 상기 제2 접속 유닛(14)는 적어도 세 개의 스프링 접속들을 가진다. 상기 보조의 전압을 위한 스프링 접속부(spring contact)(49)는 중심에 형성되고, 상기 스프링 접속부는 상기 보조의 전압 인터페이스(38)를 형성한다. 게다가, 스프링 접속부(51,53)이 형성되고 상기 스프링 접속부(51)은 양의 전압을 전달하고 상기 스프링 접속부(53)에는 접지가 존재한다. 상기 스프링 접속부(51,53)은 상기 제2 접속 유닛(14)의 상기 전달 인터페이스(26)을 형성한다. 이런 경우에, 상기 스프링 접속부(49)와 또한 스프링 접속부(51) 및 스프링 접속부(53)의 둘 모두는 각각의 경우에 스프링 접속부 그룹으로 설계될 수 있고, 하나의 스프링 접속부 그룹은 복수의 개별적인 스프링 접속부를 가지고 있다. 스프링 접속부 그룹을 통하여 전달되는 전력은 이런 방식으로 증가될 수 있다.
도 3은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 단면의 A-A줄을 따르는 횡단면의 모습을 도시한다. 동일한 참조 표시에 의해 동일한 엘리먼트들이 식별되고 다시 설명되지는 않을 것이다.
상기 기능 그룹(16)안에, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 복수의 기능 유닛(55)을 포함한다. 각각의 상기 기능 유닛(55)은 전기적 에너지를 사용하고 저장하고 필요 시에는 다시 출력해내는 것이 가능한 충전 가능한 리튬 이온 셀로 설계되었다. 상기 기능 유닛(55)은 상기 측면 표면(44)을 형성하는 피복 엘리먼트(57)에 의해서 둘러 싸여 있다. 위에 설명 된 것과 같이, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 외부 미적 표현은 임의적으로 변화될 수 있고, 원칙적으로 상기 피복 엘리먼트(57)은 교환가능하다. 원칙적으로, 도시되지 않은 세로 방향의 웹들이 상기 제1 접속 유닛(12)과 상기 제2 접속 유닛(14) 사이에 제공될 수 있고, 상기 세로 방향의 웹들은 상기 측면 표면(57)과 평행하게 길게 늘어지고, 전류가 제1 접속 유닛(12)에서 제2 접속 유닛(14)으로 직접 혹은 그 반대방향으로 따라, 상기 기능 유닛(55)를 거쳐야만 되는 전기적 에너지 또는 전류가 없이도, 흐를 수 있도록 만들어 줄 수 있다.
더욱이, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)은 상기 제1 접속 유닛(12)에서 상기 통신 인터페이스(34) 그리고 상기 제2 접속 유닛(14)에서 상기 제어 디바이스(26)을 포함한다. 상기 제어 디바이스(26)와 상기 통신 인터페이스(34)가 반대방향으로 배치될 수 있는 것은 말할 나위도 없다. 게다가, 각각의 상기 접속 유닛(12,14)이 제어 유닛(26)과 통신 인터페이스(34) 모두를 가지는 것도 제안될 수 있다. 상기 통신 인터페이스(34)는 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)와 통신할 수 있도록 RFID 기술, 구체적으로는 능동형(Active) RFID 응답기인 것에 의하여 설계된다.
도 4는 등축 도법으로 분해 조립된 모습의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)을 도시한다. 다시 한번, 동일한 참조 표시에 의해 식별되는 동일한 엘리먼트들은 다시 설명되지 않을 것이다.
상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 상기 피복 엘리먼트(57)와 상기 접속 유닛들(12,14)에 의해서 외부 방향으로 범위가 정해진다. 그러나, 상기 기능 유닛(55)은 대략적으로는 피복 엘리먼트(57) 안에 배열되지 않지만, 고정적으로 상기 피복 엘리먼트(57)안에서 상기 기능 엘리먼트를 홀드 하는 59에서 62까지 복수의 홀딩 엘리먼트에 의해 둘러 쌓여 있다. 이것은 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 전달과 저장을 간단히 하도록 하는, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 튼튼한 구조를 가능하도록 한다.
도 5는 상기 기능 유닛(55)이 자세히 도해된 부분적으로 조립된 모습을 도시한다.
전체적으로는, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 상기 기능 그룹(16)은 12개의 기능 유닛(55)을 가진다. 기능 유닛(55)는 서로서로 연결되어 있고, 특히 서로서로 64개의 연결 웹으로써 직렬로 연결되어 있다. 원칙적으로, 당연하게, 상기 기능 그룹(55)들의 원하는 전압/용량 비율을 제공하기 위해서 다른 직렬 연결 및/또는 병렬 연결들을 생각할 수 있다.
설명된 대로, 상기 기능 유닛(55)는 상기 홀딩 엘리먼트(59,60,61,62)안에서 고정되어 있고, 그것은 상기 기능 그룹(16)과 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 조밀한 원형 구조에 결과가 된다.
도 6a는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)의 다른 부분적 조립도를 도시한다. 상기 결합된 홀딩 엘리먼트(59,60,61,62)는 상기 기능 유닛(55)을 고정한다. 게다가, 인슐레이션 엘리먼트(66,67,68)는 단락을 피하기 위해서 제공되고, 상기 인슐레이션 엘리먼트는 상기 기능 유닛(55)을 서로로부터 그리고 상기 기능 그룹을 상기 접속 유닛(12,14)으로부터 격리하는 것이다.
도 6b는 상기 피복 엘리먼트(57)가 생략된 조립된 상태의 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)을 도시한다. 원칙적으로, 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 이런 방식으로 이미 사용할 수 있다. 상기 피복 엘리먼트(57)는 바깥 쪽으로 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)를 막아 주고, 임의적으로 영향 받은 미적 표현을 제공 할 수 있다. 게다가, 상기 피복 엘리먼트(57)와 인접한 엘리먼트로의 연결부는 상기 내부의 기능 그룹(16)을 보호하기 위해서 물이 새지 않는 방식으로 설정될 수 있다. 게다가, 상기 피복 엘리먼트(57)는 대시 기호로 나타내지는 디스플레이 디바이스(58)를 가질 수 있다. 상기 디스플레이 디바이스는 예를 들어 상기 기능 그룹(16)의 파라미터들-예시로는 충전 상태-을 사용자에게 보여준다. 특히 상기 디스플레이 디바이스는 이른 바 '이-페이퍼'(E-paper)가 될 수 있다. 상기 이-페이퍼는 전체 측면 표면을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 이-페이퍼는 LCD 컴포넌트, 특히 ChLCD(Cholesteric Liquid Crystal Display) 컴포넌트들로 구성되는 디바이스 장치가 될 수 있다. 디스플레이 디바이스는 플러그 연결을 통한 정보 또는 예를 들어 상기 통신 인터페이스를 통한 한 개 또는 복수의 스프링 연결부를 표시하는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)에 연결될 수 있다.
도 7은 상기 제 1 연결 유닛(12)의 상세한 모습을 도시한다. 다시 한 번, 동일한 참조 표시에 의해 식별되는 동일한 엘리먼트들은 다시 설명되지 않을 것이다. 상기 제1 접속 유닛(12)는 소켓으로써 설계 된다. 그에 맞춰, 그것은 상기 제1 접속 유닛(12)안에 보조의 전압 인터페이스(38)을 형성하는 메이팅(Mating) 접속부(70)를 가진다. 상기 접속부는 예를 들어 제2 접속 유닛과 같은 플러그로 설계된 접속 유닛에 접속하는 것을 수행한다.
게다가, 상기 제1 접속 유닛(12)은 제1 접속 유닛(12)의 전달 인터페이스(36)로 수행하는 두 개의 고리(72,73)를 가진다. 이 경우에, 하나의 고리는 접지에 의해 차지된다. 상기 고리들은, 따라서 플러그로 설계된 접속 유닛의 상응하는 스프링 접속부들(51,53)에 접속하도록 하도록 만든다. 고리들의 설계 덕분에, 나아가, 두 개의 접속 유닛(12,14)사이에 연결을 만드는 구체적인 방향을 따를 필요가 없어졌다.
도 8은 플러그로써 설계된 제2 접속 유닛의 자세한 모습을 도시했다. 그에 맞춰, 제2 접속 유닛(14)의 방법으로 설계된 접속 유닛은 쉽게 제1 접속 유닛(12)의 방법으로 설계된 접속 유닛에 연결될 수 있다. 상응하는 엘리먼트들은 알려진 참조 표시들로써 식별 되고 다시 설명되지 않을 것이다.
게다가, 제1 접속 유닛(12)의 경우와 제2 접속 유닛(14)의 경우 모두에 있어서, 예를 들어, 자동차 배터리들과 같은 다른 기준들에 따라서, 다른 기능 그룹들, 예를 들어 에너지 소스 또는 에너지 저장소들과 연결을 제공하기 위해서 도 7 및 8에서 도시된 상기 일반적인 인터페이스(34,36,38)이외에도 순서대로 케이블들을 제공받는 것이 제안된다.
도 9는 커플링 유닛(18)과 함께 기능 그룹(16)의 일 예시를 도시하였다. 상기 커플링 유닛(18)은 상기 데이터 메쉬(20), 상기 파워 메쉬(22) 그리고 상기 보조의 전압 메쉬(24)를 위한 연결부를 가진다. 게다가, 상기 기능 그룹(16)은 위에 설명된 것과 같이, 12개의 기능 유닛(55)를 가진다.
도 9 안에서 표시된 약어들은 다음과 같은 의미를 갖는다. "setp"는 setpoint 값을 나타내고, "act"는 실제 값, "GWn"은 상기 커플링 유닛(18)의 지표를 나타낸 것이고, U는 전압을 나타낸 것이고, I는 전류를, R은 저항을, W는 와트를, "rated"는 비율 값을, "max"는 최대 값을, "min"은 최소 값을, t는 온도를, T는 시간을, "peak"는 피크 값을, ncycl은 충전 또는 방전 주기의 횟수를 나타낸다. 상기 단위들은 통상적인 SI 시스템 값에 상응한다.
설명의 소개 부분에 이미 기재된 것과 같이, 기능 그룹(16)은 상기 기능 유닛(55)의 충전 및 방전 과정을 조절하는 양방향성의 직류 컨버터(direct current converter)(79)를 포함한다. 상응하는 신호 개요들은 도 9에서 도시 되었다. 제한 값을 미리 정하는 파라미터들은 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)안의 또는 상기 기능 그룹(16)안의 데이터 집합(77)에 저장되고 이에 따라서 상기 양방향성의 직류 컨버터(79)는 사용 가능하게 된다. 게다가, 보조의 전압 인터페이스(38)에서 상기 보조의 전압 메쉬를 위해 보조 전압을 제공하는 제2 직류 컨버터(82)가 제공된다.
게다가, 센서들(75)는 기능 그룹(16)안에 배열되어 있고, 상기 센서들은 상기 기능 그룹(16)안에서 실제 값을 측정한다. 이러한 측정 값들은 상기 데이터 메쉬(20)안으로 보내지거나 또는 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)안에서 평가된다. 예시의 방법에 따라, 만약 이러한 측정 값 들중 하나가 임계 값에 도달한 경우, 상기 스위치(39)가 작동 될 것이다.
도 10은 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10,92,94,95,96,97,98)을 포함하는 서플라이 네트워크(90)의 일 예를 도시한다. 이런 경우에, 상기 서플라이 네트워크(90)은 풍력 발전 설비의 예시에 기초하여 설명된다. 이에 맞춰, 상기 서플라이 네트워크(90)는 에너지 소스로써 설계된 서플라이 네트워크 컴포넌트(94)를 포함한다. 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(94)는 상응하도록 4개의 접속 유닛과 기능 그룹으로써 풍력 발전용 터빈을 포함하고, 게다가 상기 기능 그룹은 상기 파워 메쉬(22)안의 상기 풍력 발전용 터빈을 그것의 네 개의 연결 점에 이어주기 위한 케이블들과 분배기들을 가지고 있다. 각각의 경우에, 위에 설명되고 에너지 저장소로써 설계된 두 개의 서플라이 네트워크 컴포넌트들(10,92,95,96,97,98)은 그것의 기능 그룹 안에서 각각의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10,29,95,96,97,98)의 상기 각각의 기능 그룹을 위해 충전과 방전을 개별적으로 규제하는 전용의 직류 컨버터를 포함한다. 결과적으로, 상기 개별적 서플라이 네트워크 컴포넌트(10,92,95,96,97,98)들의 균형은 더 이상 필요치 않다. 이런 방식으로, 상기 에너지 소스에 의해 공급되는 에너지를 임시적으로 저장하기 위한 커다란 에너지 저장소는 특별하게 간단한 방법으로 사용 가능해 진다. 더욱이, 상기 서플라이 네트워크(90)의 열린 컨티뉴에이션(Continuation)이 개략적으로 도시되어 있다. 예를 들어 소비자와 같은 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트들이 여기에 연결될 수 있다.
도 11은 에너지 저장 블록(104)의 구현을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에서 도8까지 설명된 것처럼, 에너지 저장소로써 정의된 상기 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)는 에너지 저장 블록(104)를 형성하도록 된 동일한 디자인의 다른 서플라이 네트워크 컴포넌트와 서로 연결될 수 있다. 이런 목적으로, 현재의 경우에는 크레이트(Crate) 방식으로 설계된 것인 팩 커넥터(105)가 제공될 수 있다. 자동적으로 서로가 직렬 및/또는 병렬 연결될 복수의 서플라이 네트워크 컴포넌트(10)가 그 곳에 배치될 수 있을 것이다. 상기 팩 커넥터(105)는 차례대로 직렬 및/또는 병렬로 상호 연결될 수 있을 것이다. 측정 가능한 에너지 저장소는 이러한 방법으로 제공될 수 있다. 이런 점에서, 위의 도 10에서 설명된 것처럼, 예를 들어 풍력 발전 설비와 같이 피크 전류 저장소로써 적합하도록 1MWh 이상의 큰 용량을 가지는 에너지 저장소를 제공하는 것이 가능해졌다. 이런 점에서, 균일하게 설정된 접속 유닛들(12,14)에 관하여, 상기 에너지 저장소는 서로서로 그리고 상기 팩 커넥터(105)에 간단한 방법으로 연결될 것이다.
본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (28)

  1. 네트워크 매체로서 전기 에너지를 위한 서플라이 네트워크를 위한 에너지 저장 컴포넌트(energy storing component)에 있어서,
    상기 서플라이 네트워크의 다른 에너지 저장 컴포넌트에 접속하기 위한 적어도 하나의 접속 유닛;
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 에너지 저장소; 및
    상기 적어도 하나의 접속 유닛을 상기 에너지 저장소에 커플링하는 적어도 하나의 게이트웨이
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛은,
    상기 서플라이 네트워크의 상기 다른 에너지 저장 컴포넌트와 통신하기 위한 통신 인터페이스; 및
    상기 전기 에너지를 상기 에너지 저장 컴포넌트와 동일한 유형의 상기 다른 에너지 저장 컴포넌트에 전달하기 위한 전달 인터페이스
    를 갖고,
    상기 에너지 저장 컴포넌트의 유형은 배터리이고,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    상기 네트워크 매체로부터 상기 에너지 저장소를 분리하기 위한 적어도 하나의 스위치
    를 포함하고,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    상기 에너지 저장 컴포넌트와 상기 서플라이 네트워크의 비호환성 및 물리적 제한에 대한 비준수의 자동적인 식별(autonomous identification)에 응답하여, 상기 에너지 저장 컴포넌트가 상기 서플라이 네트워크로부터 분리되도록 상기 통신 인터페이스와 동작하고, 상기 네트워크 매체의 전송이 중단되도록 전달 인터페이스와 동작하도록 구성되고,
    상기 에너지 저장 컴포넌트와 상기 서플라이 네트워크의 호환성 및 물리적 제한에 대한 준수의 자동적인 식별에 응답하여, 상기 에너지 저장 컴포넌트가 스위치 온 되도록 상기 통신 인터페이스와 동작하도록 구성된
    에너지 저장 컴포넌트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 에너지 저장소를 제어하기 위한 제어 장치를 갖는
    에너지 저장 컴포넌트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛은,
    상기 접속 유닛 및/또는 상기 게이트웨이에 전기적 에너지를 공급하기 위한 보조의 전압을 전송하는 보조의 전압 인터페이스를 추가하여 포함하는
    에너지 저장 컴포넌트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전달 인터페이스는 직류의 형태로 전기적 에너지를 전송하는
    에너지 저장 컴포넌트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장소는 각각 리튬 셀로 디자인된 12개의 기능 유닛을 포함하는
    에너지 저장 컴포넌트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장소는 적어도 하나의 직류 컨버터를 포함하는
    에너지 저장 컴포넌트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지 저장소는,
    복수의 에너지 저장소들
    을 포함하고,
    각각의 직류 컨버터가 각각의 에너지 저장소에 배정되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    상기 에너지 저장소의 물리적 파라미터를 측정하는 적어도 하나의 센서
    를 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    상기 에너지 저장 컴포넌트의 주변 온도 또는 상기 에너지 저장 컴포넌트의 가속도(acceleration)를 측정하는 적어도 하나의 센서
    를 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛은,
    적어도 하나의 영구적인 마그넷으로써 상기 에너지 저장소에 연결되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스 및/또는 상기 전달 인터페이스는 순환적으로 대칭되는 방식으로 설계된
    에너지 저장 컴포넌트.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛 중 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스는,
    스프링 연결 핀을 이용하여 제공되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛 중 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스는,
    두 개의 고리 모양의 동일 축 연결부를 이용하여 제공되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접속 유닛의 상기 전달 인터페이스는,
    개별적 연결부 사이의 인슐레이팅 웹들
    을 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 보조의 전압 인터페이스는,
    상기 전달 인터페이스에 대하여 동일한 축의 방식으로 디자인되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는 무선 통신 인터페이스인
    에너지 저장 컴포넌트.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는 RFID 통신 인터페이스인
    에너지 저장 컴포넌트.
  21. 제1항에 있어서,
    적어도 부분적으로는 재기록이 가능한 메모리
    를 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    도난 방지 시스템의 적어도 어느 하나의 부분 엘리먼트
    를 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    적어도 하나의 제1 접속 유닛 및 적어도 하나의 제2 접속 유닛
    을 포함하고,
    상기 제1 접속 유닛은 플러그의 형태로 디자인되고, 상기 제2 접속 유닛(14)은 소켓의 형태로 디자인된
    에너지 저장 컴포넌트.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    상기 에너지 저장 컴포넌트를 분명하게 식별하는 식별 유닛
    을 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  25. 제1항에 있어서,
    사용자 그룹에 대한 상기 에너지 저장 컴포넌트의 배치는,
    상기 에너지 저장 컴포넌트의 메모리에 저장되는
    에너지 저장 컴포넌트.
  26. 제4항에 있어서,
    상기 제어 장치가 상기 통신 인터페이스의 오류의 경우에 네트워크 매체로부터 상기 에너지 저장소를 분리할 수 있도록 된 방식으로 디자인된
    에너지 저장 컴포넌트.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    실린더의 형태를 가지는 하우징
    을 포함하고,
    상기 에너지 저장 컴포넌트는,
    각각 상기 실린더의 상부 표면과 하부 표면을 형성하는 제1 접속 유닛과 제2 접속 유닛
    을 포함하는 에너지 저장 컴포넌트.
  28. 네트워크 매체로서 전기 에너지를 위한 서플라이 네트워크를 위한 에너지 저장 블록에 있어서,
    상기 에너지 저장 블록은,
    제1항의 에너지 저장 컴포넌트를 복수 개 포함하고,
    상기 복수의 에너지 저장 컴포넌트는,
    서로 병렬 및/또는 직렬로 연결된
    에너지 저장 블록.
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