KR20130100276A - 전기 에너지를 저장하는 시스템 - Google Patents

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KR20130100276A
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콘래드 로셀
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Abstract

본 발명은 동작 전압을 갖는 복수 개의 저장 셀들을 포함하는 전기 에너지를 저장하는 시스템에 관한 것이고, 전기 부하 및 상기 전기 부하에 직렬로 연결된 스위칭 부재는 상기 저장 셀에 병렬로 연결되고, 문턱 전압이 도달되거나 초과될 때 상기 스위칭 부재는 닫히며, 상기 시스템은 상기 복수 개의 저장 셀들을 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비한다. 본 발명의 상기 시스템은 상기 모듈에 대해서 모듈 전압을 할당하고, 상기 개별 저장 셀들에 대해서 온도를 할당하며, 상기 모듈 전압을 유지하는 동안 상기 할당된 온도에 의존하여 상기 개별 저장 셀들의 상기 문턱 전압에 영향을 미치도록 설계된 제어 장치(22)를 더 포함한다.

Description

전기 에너지를 저장하는 시스템{SYSTEM FOR STORING ELECTRICAL ENERGY}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 자세히 정의된 종류의 전기 에너지를 저장하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 추가적으로 전기 에너지를 저장하는 방법에 관한 것이다.
전기 에너지를 저장하는 시스템들, 그리고 특히 전기 자동차들 또는 특히 하이브리드 자동차 내에서 견인 에너지(tractive energy)를 저장하는 시스템들은 당해 기술분야에 알려져 있다. 그러한 전기 에너지를 저장하는 시스템들은 전형적으로, 예를 들어 직렬(series) 및/또는 병렬(parallel)로 전기적으로 함께 스위칭되는 저장 셀들의 배열로 구성된다.
대체로, 수많은 다른 종류의 저장 배터리 셀들(storage battery cells) 또는 커패시터들이 저장 셀들로 이용될 수 있다. 차량들, 특히 이 경우 상업적 차량들을 위한, 동력 전달 장치(drive train)들 내에서 사용될 때, 상대적으로 높은 에너지양들 및 동력들(powers)이 저장되고 회복하기 때문에, 충분한 에너지양 및 높은 동력을 갖는 저장 셀들이 바람직하게 저장 셀들로 사용된다. 이들은 예를 들어 리튬-이온 기술의 저장 배터리 또는 특히 매우 강력한 이중층 커패시터들(double-layer capacitors) 형태의 저장 셀들일 수 있다. 이들 커패시터들은 일반적으로 슈퍼커패시터들(supercapacitors), 슈퍼캡들(supercaps) 또는 울트라 커패시터들(ultra-capacitors)로 알려져 있다.
슈퍼커패시터들 또는 높은 에너지양을 갖는 저장 배터리 셀들이 사용되는지 여부를 불문하고, 전체 단위 또는 서로 직렬로 연결된 블록 단위로 함께 스위칭되는 복수 개의 저장 셀들로 이루어진 그러한 구성의 경우, 상기 개별 저장 셀의 전압은 그 설계 디자인에 의해서 결정된 상한 전압값 또는 문턱(한계) 전압(threshold voltage)으로 한정된다. 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템을 충전하는 동안, 만약 상기 상한 전압값을 초과한다면, 상기 저장 셀의 사용 기간(service life)은 일반적으로 급격하게 감소될 것이다.
미리 정해진 제조 공차(production tolerances)로 인해서, 실제 사용에서 상기 개별 저장 셀들은 대체적으로 서로 경미하게 벗어난 성질들(예를 들어, 자기-방전(self-discharge))을 가진다. 이것은 개별 저장 셀들이 상기 시스템 내에서 다른 저장 셀들보다 경미하게 낮은 전압을 갖는 결과로 이어진다. 상기 전체 시스템에 대해서 상기 최대 전압은 일반적으로 동일하게 유지되고, 이것은 특히 충전시 전형적인 동작 기준(triggering criterion)을 나타내기 때문에, 다른 저장 셀들은 경미하게 보다 높은 전압을 가지고, 충전 과정에서 상기 허용되는 전압 임계값(voltage threshold)을 초과하여 충전되는 상황이 불가피하게 발생할 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 그러한 초과 전압은 상기 개별 저장 셀들과 이에 따른 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템의 가능한 동작 수명 기간(operational life span)을 상당하게 감소시킬 것이다.
한편, 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템 내에서 전압이 상당히 감소된 저장 셀들은 극성 반전(polarity reversal)이 될 수 있고, 이것은 또한 상기 동작 수명 기간을 급격하게 감소시킬 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 상기 기술분야에는 각기 중앙집중형(centralized) 방식 또는 분산형(decentralized) 방식으로 배치된 소위 2가지 다른 종류의 셀 전압 보상이 알려져 있다. 중앙집중형 전자 시스템에서, 모든 구성요소들은 예를 들어 제어 유닛에 결합되는 반면에, 분산형 구성의 경우 개별 구성요소들은 하나 또는 두 개의 저장 셀들 내에서 특히 이들 하나 또는 두 개의 저장 셀들을 위한 작은 인쇄 회로 기판에 부착된다. 상기 개별 저장 셀들 사이에서 서로 보상되는 것은 전압들 (또는 보다 자세하게 에너지들)이 아니고, 다만 높은 전압들을 갖는 셀들이 이들의 초과 전압에 관해서 감소되기 때문에, 이 경우 일반적으로 사용되는 용어인 셀 전압 보상은 오해의 여지가 있다. 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템의 전체 전압(들)은 일정하게 유지되기 때문에, 소위 상기 셀 전압 보상에 의해서 전압이 감소되는 셀들은 시간이 지나서 다시 전압이 증가될 수 있고, 따라서 적어도 극성 반전의 가능성은 감소될 것이다.
각각의 개별 저장 셀에 대해서 병렬로 스위칭되는(switched) 전기 저항기를 구비하여, 계속적인 원하지 않는 방전과 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템의 가열을 야기하는 수동 셀 전압 보상에 추가하여, 능동 셀 전압 보상도 또한 이용될 수 있다. 전자 문턱(한계) 스위치(electronic threshold switch)는 상기 저장 셀에 병렬이고, 상기 저항기에 직렬인 방식으로 추가적으로 스위칭된다. 바이패스 일렉트로닉스(bypass electronics)로 알려진 이러한 구성은 상기 셀이 미리 정해진 문턱 전압보다 위에 놓여있을 때에만 전류를 흐르게 한다. 상기 개별 저장 셀의 전압이 상기 미리 정해진 문턱 전압 아래로 떨어지면, 상기 스위치가 개방되고, 더 이상 전류가 흐르지 않을 것이다. 상기 개별 저장 셀들의 전압이 상기 미리 정해진 한계 값 아래에 놓여 있을 때, 상기 스위치에 의해서 상기 전기 저항이 비활성화 된다는 사실 때문에, 상기 전기 에너지를 저장하는 전체 시스템의 원하지 않은 방전을 또한 상당히 회피할 수 있다. 또한 계속적인 원하지 않는 열 생성은 능동 셀 전압 보상의 문제 해결 방식에서 문제가 되지 않는다. 상기 셀들의 개별 전압들 사이에서 진정한 보상은 없지만, 능동 셀 전압 보상에 의할 수 있다. 대신에 상기 문턱 전압을 초과할 때, 상기 초과 전압의 느린 감소에 의해서 상기 초과(excess)를 제한하기 위해서, 상기 저장 셀은 작은 바이패스 전류로 방전될 수 있다. 상기 바이패스 전류는 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템이 다시 방전되어 상기 전압이 각각의 상기 전압 문턱(한계) 아래로 떨어지고, 다시 상기 스위치가 개방될 때까지의 기간 동안에만 흐를 것이다.
상기 전기 에너지를 저장하는 시스템의 수명은 하이브리드 구동(hybrid drive), 특히 시내버스(omnibus) 및 대도시 교통수단(traffic)과 같은 상업 차량들을 위한 하이브리드 구동에서 중요하다. 그러한 활용 분야들에 적합한 동력 수준(power classes)에서 종래의 동력 전달 장치와 비교할 때, 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템은 상기 하이브리드 구동의 비용의 상당한 부분을 차지한다. 그것이 왜 매우 긴 수명 기간을 달성하는 것이 그러한 활용 분야들에서 특히 중요한지를 설명한다.
상기 충전/방전 사이클에서 개별 저장 셀들의 동작 전압이 부주의하게 문턱 전압을 초과한다는 앞서 언급한 사실에 추가하여, 상기 저장 셀의 동작 온도는 상기 동작 수명 기간에 영향을 미치는 추가적인 파라미터이다. 이중층(double-layer) 커패시터들은 동작 수명 기간은 상기 동작 온도 및 상기 인가 전압에 밀접하게 의존한다. 특히, 하이브리드 차량이 동작하는 동안, 에너지 저장 시스템들을 이용할 때, 상기 개별 저장 셀들에 대한 다양한 효과적인 냉각 방식들(effective cooling possibilities)이 있다. 예를 들어, 다른 저장 셀들 또는 모듈들을 이미 냉각했던 냉각 공기가 일부 저장 셀들 또는 모듈들에 도착한다. 저장 셀들은 직렬로 스위칭되기 때문에, 직렬로 스위칭되는 상기 저장 셀들에 동일한 전류가 흐르고, 이에 따라 저장 셀 당 동일한 분산 열(dissipated heat)을 발생시킨다. 상기 저장 셀들의 냉각에 관련된 피할 수 없는 차이의 결과로, 저장 셀들마다 다른 온도를 가질 수 있다.
본 발명의 목적은 가능한 최장의 동작 수명(operational life span) 및 낮은 고장 확률을 제공하는 전기 에너지를 저장하는 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립 청구항들의 기술적 특징을 갖는 시스템 및 방법에 의해서 달성된다. 본 발명의 추가적인 실시예들은 상기 종속 청구항들에서 제공된다. 본 발명에 따른 시스템은 온도에 밀접하게 의존하는 저장 셀들의 동작 수명 기간을 고려하는 장점을 제공한다. 상기 저장 셀들은 보다 높은 온도에서 보다 빨리 노후화되고, 낮은 수준(lower level)의 온도 이력(temperature history)을 갖는 대부분의 상기 저장 셀들이 여전히 동작 가능함에도 불구하고, 상기 전체 저장 시스템의 작동불능(inoperativeness)을 야기하기 때문에, 본 발명은 실제로 또는 추정을 통해서 보다 높은 온도를 갖는 셀들의 전압이 보다 낮은 전압으로 할당(assign)되도록 한다. 이것은 예를 들어 상기 각각의 셀들의 문턱 전압을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
상기 개별 저장 셀들의 온도 차이들은 상기 개별 저장 셀들의 서로 다른 냉각 효과에 의해서 야기된다. 예를 들어, 상기 일부 저장 셀들은 상기 다른 일부의 저장 셀들에 의해서 이미 가열된 냉각 공기를 제공받을 수 있다. 하나의 모듈의 상기 저장 셀들은 직렬로 스위칭되기 때문에 상기 모듈의 각각의 저장 셀은 대략적으로 동일한 분산 열(dissipated heat)을 발생시킨다. 상기 냉각에서의 불가피한 차이는 저장 셀 온도의 차이를 야기한다. 상기 저장 셀들의 동작 수명 기간은 밀접하게 노후화(ageing)에 의존한다. 보다 높은 온도 수준에서 동작된 저장 셀들은 보다 빨리 노후화될 수 있으며, 비록 보다 낮은 온도 수준에서 작동된 저장 셀들이 여전히 작동 가능함에도 불구하고, 이는 이들(높은 온도 수준에서 동작된 저장 셀들)의 고장(failure) 이후에 상기 모듈 또는 저장 유닛의 전체 고장(failure)을 야기할 것이다.
이것은 특히, 상기 저장 셀들에 의해서 짧은 시간 내에 많은 에너지양을 받거나 제공되는 저장 시스템의 활용에서 관련성이 있다. 이것은, 예를 들어 제동 에너지의 회복(recuperation) 또는 예를 들어 가속 과정(부스팅(boosting))동안 발생한다. 이들 충전/방전 사이클들은 많은 양의 폐열(waste heat)의 빠른 방출을 야기하고, 이는 상기 저장 셀들을 가열할 것이다.
용량의 감소 및 내부 저항의 증가와 같이, 높은 온도들에서 시작되는 노후화 영향은 예를 들어 시내버스 내에서 하이브리드 구동에서와 같이 지속적으로 높은 동력(power)을 요구하는 그러한 활용들에서 높은 정도로(high extent) 자기 강화(self-reinforcing)된다. 상기 분산된 열은 내부 저항의 증가에 따라 추가적으로 증가할 것이고, 이는 이미 높은 온도를 갖는 상기 셀들을 추가적으로 가열할 것이고, 이에 따라 서서히 보다 빠른 노후화를 야기할 것이다.
본 발명에 따른 해결책은 중간 온도를 갖는 셀들은 이들의 중간 전압을 유지하고, 보다 높은 온도를 갖는 셀들에 보다 낮은 전압을 할당하고, 보다 낮은 온도를 갖는 셀들에 보다 높은 전압을 할당하는 방식으로 상술한 문제를 해결한다. 이에 따라, 상기 모듈의 상기 전압은 변하지 않는다.
상기 중간 셀들과 비교하여, 요구되는 전압 강하 및 전압 상승은 예를 들어, 상기 저장 셀들 사이의 온도 차이 및/또는 절대 온도 수준으로부터 얻어진다. 상기 개별 저장 셀들에 할당된 온도는 예를 들어 각각의 저장 셀들 상에 배치된 센서들에 의해서 결정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 개별 저장 셀들에 할당된 온도들은 모델-기반(model-based) 계산으로부터 결정될 수 있는 방식으로 얻어진다. 이때, 현재 온도에 대한 어떤 측정도 없기 때문에, 센서들, 케이블 가설 및 평가(evaluation)와 관련된 비용 추가를 방지할 수 있다. 대신에, 상기 개별 저장 셀들 사이의 가능한 온도 분포는 열 모델(thermal model) 및 상기 구성의 시뮬레이션으로부터, 상기 저장 셀의 수명 기간 모델들로부터 및/또는 예를 들어 경험적인 테스트로부터 결정될 수 있다. 이에 따라, 실질적으로 예측 가능한 온도 분포는 상기 모듈 내에 상기 저장 셀들의 배치의 결과로서 얻어진다. 이것은 예를 들어, 가장자리의 위치 또는 중앙부의 위치와 같이 상기 모듈 내에서 상기 저장 셀들의 위치에 의해서, 다른 모듈들에 대해서 상대적인 상기 모듈의 위치에 의해서, 상위 모듈(superordinate module) 내에서의 위치 또는 열 분산과 관련된 다른 구성요소들과의 관련성에 의해, 또는 상기 저장 셀들 또는 상기 모듈을 향한 냉각을 위한 공기의 유입 방향에 의해서 결정된다. 상기 공기 흐름은 또한 예를 들어 상기 차량의 속도에 의해서 발생할 수 있다.
상기 개별 셀들의 전압 값들을 설정하기 위해서 다른 방식들이 있을 수 있다. 보다 낮은 전압 부하(voltage load)가 이미 사전에 높은 열 부하(thermal load)가 예상되는 저장 셀들에 대해서 선택될 수 있다. 이에 따라, 각각의 셀 온도가 도달될 때까지 기다린 후, 상기 전압의 저하(lowering)를 통해서 상기 영향에 대응하지 않는다. 대신에, 전압 수준은 항상 상기 셀의 예상되는 온도에 대응하여 설정된다.
상기 온도의 결정은 또한 추가적으로 현재 동작 상태, 예측되는 동작 상황들 및/또는 환경 데이터에 기반을 둘 수 있다. 하이브리드 자동차 내에서 상기 저장 시스템을 사용할 때, 이들은 시내 및/또는 육상(overland) 운행, 냉각의 기능성(functionality), 측정된 외부 온도, 사용되는 장소의 기후 고도(climate height), 등을 포함한다. 그 결과, 상기 개별 셀들의 노후화에 불리한 온도 및 전압의 조합(constellation)은 이러한 방식으로 보다 유리하게 대항될 수 있고, 정확하게 예측할 수 없는 노후화 과정은 회피될 수 있다.
상기 저장 셀들의 상기 다른 전압들은 상기 제어 유닛에 의해서 상기 스위칭 부재로 제공되는 설정값들(setpoint values) 또는 상기 개별 셀들의 상기 한계 스위치들(threshold switch)의 제어 입력 장치들(control inputs)에 의해서 실현될 수 있다. 예를 들어, CAN 버스가 이용될 수 있다.
모든 셀들의 높은 수준의 안정화(evening out)가 달성되어서, 이는 전체적으로 상기 저장 유닛의 활용 및 최적화된 동작 수명 기간을 야기할 것이다.
본 발명에 따른 상기 시스템 및/또는 방법의 특징들 및 기타 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명된 실시예들로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 하이브리드 차량(hybrid vehicle)의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 에너지를 저장하는 시스템의 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 1은 예시적인 방법에 의한 하이브리드 차량(1)을 나타낸다. 그것은 예시적인 방법으로 표시된 각 2개의 바퀴들(4)을 갖는 2개의 차축들(axles)(2, 3)을 구비한다. 상기 차축(3)은 상기 차량(1)의 구동 차축인 반면에, 상기 차축(2)은 단지 알려진 방식으로 끌려갈 것이다. 상기 차축(3)을 구동하기 위한 변속 장치(transmission)(5)가 예시적인 방식으로 표시되고, 상기 변속 장치는 내부 연소 엔진(6) 및 전기 기계(electrical machine)(7)로부터 동력(power)을 받아, 상기 동력을 상기 구동 차축(3)의 영역에 전달한다. 구동 상황에서, 상기 전기 기계는 홀로 또는 상기 내부 연소 엔진(6)의 구동력과 함께 동력을 구동 차축(3)의 영역으로 전달할 수 있거나, 차량(3)의 구동을 지원할 수 있다. 추가적으로, 전기 기계(7)는 제동하는 동안 발생하는 동력을 회수하고, 이에 따라 상기 동력을 저장하기 위해서, 상기 차량(1)이 제동하는 동안 발전기(generator)로 역할을 할 수 있다. 차량(1)을 시내버스로 사용할 때 충분한 에너지양을 공급하고, 또한 최고 속도(상기 시내버스의 경우 약 70km/h의 속도를 초과하지 않을 것임)로부터 제동하기 위해서, 시스템(10)은 이때, 350Wh 내지 700Wh의 규모의 에너지양의 전기 에너지를 저장할 필요가 있다. 그 결과, 이것은 또한 예를 들어 상기 속도로부터 약 10초의 기간의 제동 과정 동안, 전형적으로 약 150kW의 규모의 전기 기계(7)를 통해서 얻어진 에너지들을 전기 에너지로 변환할 수 있게 하고, 이들 에너지를 상기 시스템(10) 내에 저장할 수 있도록 한다.
상기 전기 기계(7)를 작동하기(trigger) 위해서, 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)을 충전 및 방전하기 위해서, 도 1에 따른 구성은 에너지 관리를 위한 일체형 제어 장치(integral control device)을 가지며, 알려진 방식으로 배치된 인버터(inverter)(9)를 구비한다. 상기 내장 제어 장치를 갖는 상기 인버터(9)는 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)과 상기 전기 기계(7) 사이의 에너지 흐름을 제각기 조정하는데 이용된다. 상기 제어 장치는 이후 발전기로 작동하는 상기 전기 기계(7)의 영역(region)에서 제동하는 동안 얻어진 상기 동력이 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템(10) 내에 가능한 최대한 많이 저장되도록 보장하는 반면에, 상기 시스템의 미리 정해지 최고 전압 임계값은 일반적으로 초과되지 않을 것이다. 구동 상황에서, 상기 인버터(9) 내의 상기 제어 장치는 반대되는 경우에서 회수된 동력을 통해서 상기 전기 기계(7)를 구동하기 위해서, 상기 시스템(10)으로부터 전기 에너지의 회수를 조정한다. 여기에서 설명되고, 예를 들어 시내버스일 수 있는 하이브리드 차량(1)에 추가하여, 비교되는 구성은 또한 순수한 전기 자동차일 가능성이 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 에너지를 저장하는 시스템의 실시예의 개략도를 나타낸다. 대체로 전기 에너지를 저장하는 다른 종류의 시스템(10)일 수 있다. 그러한 시스템(10)은 일반적으로 상기 시스템(10) 내에서 복수 개의 저장 셀들(12)이 일반적으로 직렬로 스위칭되도록 배치된다. 이들 저장 셀들은 축전 셀들(accumulator cells) 및/또는 슈퍼커패시터들 또는 이들의 임의적인 조합일 수 있다. 여기에서 도시된 실시예들에 있어서, 저장 셀들(12)은 모두 슈퍼커패시터들이고, 이것은 상기 슈퍼커패시터들이 상기 하이브리드 구동을 갖춘 상기 차량(1) 내에서 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)으로 사용되는 이중층 커패시터들로 배치되는 것을 의미한다. 상기 구성은 바람직하게 도시/대도시 교통수단을 위한 버스(omnibus)와 같은 상업용 차량에 이용될 수 있다. 상대적으로 높은 전류가 흐를 수 있기 때문에, 상기 차량이 매우 큰 질량을 갖고, 잦은 출발 및 제동 동작을 수행하는 경우에, 상기 슈퍼커패시터들에 의한 상기 전기 에너지를 저장하는 시스템에서 특히 높은 효율이 달성된다.
앞서 언급한 바와 같이, 도 2는 저장 셀들을 나타낸다. 상기 도면은 단지 직렬로 연결된 3개의 저장 셀들(12)을 도시한다. 앞선 언급한 실시예들 및 각기 약 100kW 내지 200kW(예를 들어, 120kW)의 전기 구동력이 필요한 경우, 실제 구성에서 전체적으로 약 150개 내지 250개의 저장 셀들(12)이 사용될 것이다. 만약 이들이 각 슈퍼커패시터 당 약 2.7V의 현재 전압 상한값(current upper voltage limit) 및 3000 패럿(farad)의 정전 용량을 갖는 슈퍼커패시터로 배치되는 경우, 시내버스의 하이브리드 구동을 위해서 실질적으로 활용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기술적 사상에 대한 실시예를 나타낸다. 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)은 직렬로 스위칭되는 복수 개의 저장 셀들(12)을 포함한다. 이들은 모듈(13)로 결합된다. 각각의 저장 셀들(12)은 옴 저항기(14) 형태의 전력 소모부(electrical consumer)를 포함하고, 이들은 대응되는 저장 셀(12)에 병렬 형태로 스위칭된다. 상기 저항기(14)은 각각의 저장 셀들(12)에 병렬인 스위칭 부재(16)에 대해서 직렬로 스위칭된다. 스위치(16)는 한계 스위치(threshold switch)로 배열된다. 상기 개별 스위치(16)는 제어 입력 장치(control input)(18)과 함께 제공된다.
각각의 상기 제어 입력 장치들(18)은 CAN 버스 시스템과 같은 버스 시스템(20)에 배선들을 통해서 연결된다. 제어 유닛(22)은 상기 버스 시스템(20)에 연결된다. 상기 제어 장치(22)는 또한 상기 버스 시스템(20)에 연결되고, 한계 스위치들(16)의 제어 입력 장치(18)로 정보를 전달하여, 한계 스위치(16)의 문턱 전압을 의미하는 트립 전압(trip voltage)의 증가 또는 감소를 가능하게 한다. 제어 유닛(22)에 의해서 영향을 받는 추가적인 파라미터는 상기 한계 스위치(16)의 개방 시간이다. 또한, 버스 시스템(20)을 통해서 상기 제어 입력 장치(18)로 정보를 전달하는 것뿐만 아니라, 상기 저장 셀들(12)로부터 데이터를 수신하는 것도 추가적으로 가능하다. 상기 저장 셀들(12)로부터 질의(query)될 수 있는 상기 데이터는 예를 들어, 상기 저장 셀들(12)의 현재 전압(current voltage)과 관련될 수 있다.
가능성 있는 실시예들에서, 상기 저장 셀들(12)의 셀 온도가 결정된다. 동작에 있어서, 도 2의 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 저장 유닛 또는 상기 모듈 내의 온도 분포에 대한 가정으로부터 상기 저장 셀들의 개별 온도들을 결정한다. 상기 가정들은 상기 구성의 온도 모델, 상기 저장 셀들의 동작 수명 기간 모델들 및/또는 테스트들과 같은 모델 기반(model-based) 계산으로부터 만들어질 수 있다.
추가적으로, 상기 제어 유닛(22)은 상기 모듈 또는 저장 유닛의 전체 전압 및 상기 개별 저장 셀들(12)의 전압들을 인식한다. 중간 온도(middle temperature)를 갖는 저장 셀들(12)은 바람직하게, 상기 시스템(10)의 동작에서 상기 제어 유닛(22)에 의해서 예를 들어 2.5V와 같은 중간 전압이 할당된다. 높은 온도를 갖는 저장 셀들(12)은 예를 들어 2.42V와 같은 보다 낮은 전압이 할당된다. 낮은 온도를 갖는 저장 셀들(12)은, 예를 들어 2.55V와 같은 보다 높은 전압이 할당된다. 상기 개별 저장 셀들(12)에 대한 상기 다른 전압들은 상기 제어 유닛(22)에 의해서 상기 버스 시스템(20)을 통해서 상기 한계 스위치들(16)의 상기 제어 입력 장치들(18)로 전달된다. 하이브리드 구동을 위한 상기 시스템(10)의 전압은, 예를 들어 이러한 방식에 의해서 변하지 않는다. 모든 저장 셀들(12)의 노후화(ageing)의 안정(evening out)가 달성되어, 전체적으로 상기 저장 유닛(10)의 최대화된 동작 수명 기간 및 활용을 가능하게 한다.

Claims (7)

  1. 동작 전압을 갖는 복수 개의 저장 셀들(12);
    상기 저장 셀(12)에 병렬로 연결되며, 서로 직렬로 연결된 스위칭 부재(16) 및 전기 부하(14); 및
    상기 복수 개의 저장 셀들(12)을 포함하는 적어도 하나의 모듈(13)을 포함하며, 문턱 전압(threshold voltage)이 도달되거나 초과될 때 상기 스위칭 부재(16)는 닫히는 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)에 있어서,
    상기 시스템(10)은 상기 모듈(13)에 대해서 모듈 전압을 할당(assign)하고, 상기 개별 저장 셀들(12)에 대해서 온도를 할당하며, 상기 모듈 전압을 유지하는 동안 상기 할당된 온도에 의존하여 상기 개별 저장 셀들(12)의 상기 문턱 전압에 영향을 미치도록 설계된 제어 장치(22)를 더 포함하는 전기 에너지를 저장하는 시스템(10).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 장치(22)는 모델 기반(model-based) 계산들로부터 상기 저장 셀들(12)에 대해 할당된 온도를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 할당된 온도는 현재 동작 상태, 예상되는 동작 상황들 및/또는 환경 데이터와 관련된 상기 저장 셀(12)의 예상되는 온도인 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치(22)는 상기 모듈(13)의 평균 온도 및/또는 상기 저장 셀들(12) 사이의 온도 차이를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 문턱 전압은 상기 제어 장치(22)의 설정값(setpoint value)에 의해서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 부재(16)는 닫힌 후에 미리 정해진 기간 동안 닫힌 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 저장 셀들(12)을 충전하는 단계;
    모듈(13)의 상기 개별 저장 셀들(12)의 온도를 결정하는 단계;
    상기 결정된 온도들을 비교하는 단계; 및
    상기 모듈(13)의 전압을 유지하면서, 비교적 높은 온도를 갖는 저장 셀들(12)의 동작 전압을 낮추고, 비교적 낮은 온도를 갖는 저장 셀들(12)의 동작 전압을 높이는 단계를 포함하며,
    상기 모듈(13) 내에 배치되며 상기 동작 전압을 갖는 상기 복수 개의 저장 셀들(12)과 함께, 상기 저장 셀(12)에 병렬로 배치된 전기 부하(14) 및 상기 전기 부하(14)에 직렬로 연결된 스위칭 부재(16)를 구비하는 전기 에너지를 저장하는 시스템(10)의 제어 방법.
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