KR20150043185A

KR20150043185A - 이차전지의 충전량 유지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150043185A
Application number: KR1020140003525A
Authority: KR
Inventors: 조영보; 조태신; 백승문; 정대식
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-04-22
Also published as: CN104919674A; JP2016533703A; US20150288198A1; EP2953232A1; WO2015056846A1; EP2953232A4; US9716397B2; TWI555298B; EP2953232B1; JP6305526B2; KR101555660B1; TW201526458A; CN104919674B

Abstract

본 발명은 이차전지의 충전량을 유지할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은 요구되는 적정 충전량보다 많은 충전량이 이차전지에 충전되어 있으면 충전량을 줄이거나 방전량을 증가시킨다. 또한, 본 발명은 요구되는 적정 충전량보다 적은 충전량이 이차전지에 충전되어 있으면 방전량을 줄이거나 충전량을 증가시킨다. 이를 통해, 적정 충전량을 유지할 수 있다.

Description

이차전지의 충전량 유지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MAINTAINING OF SECONDARY BATTERY'S STATES OF CHARGE}

본 발명은 이차전지의 충전량 유지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지의 적정 충전량을 유지할 수 있도록 충전량 또는 방전량을 제어하는 기술에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

최근에는 스마트 그리드(Smart Grid)에 대한 관심이 높아지면서 유휴 전력을 저장하는 전력 저장 시스템이 요구되고 있다. 스마트 그리드에 관해서는 대한민국 공개특허공보 10-2011-0134803 및 10-2012-0016767 등에 개시되어 있다. 이러한 전력 저장 시스템은 전력망의 전력 수요량에 따라 충전 및 방전을 반복적으로 수행하게 된다. 특히 전력망의 전력 수요는 시간에 따라 상당히 가변적이어서 전력 저장 시스템이 어느 시점에 유휴 전력을 받아서 충전을 개시하게 될 것인지, 어느 시점에 요구되는 소비 전력량만큼 전력망에 공급하는 방전을 개시하게 될 것인지 예측할 수 없다. 따라서, 전력 저장 시스템은 어느 시점에 발생하는 충전 또는 방전에 대비할 수 있도록 적정한 충전량을 유지하고 있어야 한다.

보다 구체적으로, 상기와 같은 전력 저장 시스템이 실제 환경에서 어떻게 운영될 수 있는지 예시를 통해서 살펴보겠다.

도 1은 전력 저장 시스템의 충전량과 방전량의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.

도 1은 임의의 시간 구간에서 전력 저장 시스템에 공급되는 충전 전력량과 전력 저장 시스템에서 출력되는 방전 전력량에 대한 하나의 예시이다. 도 1의 세로축은 전력량으로서 중간부분의 '0' 값을 기준으로 위 부분은 전력 저장 시스템에 공급되는 충전 전력량을 나타내고, 아래 부분은 전력 저장 시스템에서 출력되는 방전 전력량을 나타낸다. 따라서, 전력 저장 시스템이 충전을 하는 구간은 발전소에서 생산된 전력량보다 소비 전력이 작은 때이고, 전력 저장 시스템이 방전을 하는 구간은 발전소에서 생산된 전력량보다 소비 전력이 많은 때이다.

도 1에 도시된 예시와 같이, 전력 저장 시스템은 충전과 방전을 끊임없이 반복한다. 그 이유는 상술하였듯이, 전력망에서 요구하는 소비 전력량과 전력망의 유휴 전력량은 시간에 따라 예측할 수 없이 변화하기 때문이다. 도 1의 예시와 같이 변화하는 전력망 상황에 별도의 충전 및 방전에 대한 제어 없이 전력 저장 시스템을 운영한 경우를 가정해 보겠다. 다만, 전력 저장 시스템의 전체적인 운영상태를 보다 쉽게 이해할 수 있도록, 전력 저장 시스템에 포함된 어느 하나의 이차전지에 충전된 전력량 변화를 통해서 나타내겠다.

도 2는 시간에 따른 전력 저장 시스템에 포함된 이차전지에 충전된 전력량을 나타내는 그래프이다.

도 2를 참조하면, 세로축은 이차전지의 전압을 나타낸다. 상기 이차전지는 만방전시 3.7V의 전압값을 가지고, 만충전시 4.2V의 전압값을 가진 예시적인 이차전지이다. 따라서, 4.2V에서 SOC 100%, 3.7V에서 SOC 0%에 해당한다. 그리고, 이해의 편의를 위해 4.0V에서 SOC 50%에 해당하는 것이 상기 이차전지의 적정 충전량으로 가정하였다.

도 2를 살펴보면, 시간에 따라 점차적으로 이차전지에 충전된 전력량이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 예시적 상황은 전력 저장 시스템이 연결된 전력망은 유휴 전력량에 비해 소비 전력량이 상황으로 분석할 수 있다.

그럼에도 불구하고, 전력 저장 시스템은, 상술하였듯이 그 운영의 목적상, 어느 시점에 발생하는 충전 또는 방전에 대비할 수 있도록 적정한 충전량을 유지하고 있어야 한다. 이러한 관점에서 상기 이차전지(또는 전력 저장 시스템)는 적정한 충전량을 유지하지 못하고 있다. 특히, 도 3의 t'시점을 자세히 살펴보면, 이차전지의 SOC 0%에 해당하는 3.7V에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 만약 이 시점에서, 전력망의 소비 전력량이 상승하여 전력 저장 시스템의 전력 공급을 요구한다면, 전력 저장 시스템은 상기 전력 공급 요구에 대응할 수 없다.

한편, 전력망에 연결된 전력 저장 시스템은 전력망의 첨두부하(소비 전력이가장 많은 시점)에 요구되는 소비 전력량을 모두 만족시키기 위해서, 상기 첨두부하에 대응되는 소비 전력량을 충족시킬 수 있도록 많은 양의 유휴 전력량을 충분히 충전할 수 있도록 대규모의 전력 저장 시스템이 요구된다. 그러나, 상기와 같은 전력망의 첨두부하는 계절적 특성 및 시간적 특성을 가지고 있다. 따라서, 특정 계절 또는 특정 시간에만(상대적으로 짧은 시간에만) 요구되는 첨두부하에 요구되는 소비 전력량에 맞추어 전력 공급이 가능하도록 전력 저장 시스템의 규모를 증가시키는 것은 상당한 비용적 부담이 될 수 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 전력 저장 시스템에 포함된 이차전지의 충전량을 유지할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 이차전지의 충전량을 적정하게 유지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치는 이차전지의 전기적 특성값을 측정하는 센싱부; 상기 이차전지의 전기적 특성값에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 저장된 메모리부; 및 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호를 출력하고, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따라 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.

상기 충전된 전력량 감소구간은 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 많은 전력량을 가진 구간이며, 상기 충전된 전력량 증가구간은, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 적은 전력량을 가진 구간이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 전압측정센서이다. 이 경우, 상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 전압값에 의해 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 전류측정센서;를 더 포함한다. 이 경우, 상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 SOC에 의해 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키는 신호이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키는 신호이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호이다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치에서, 상기 메모리부는 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 감소구간보다 많은 전력량을 나타내는 충전중단구간;을 더 저장하고, 상기 제어부는 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 충전을 중단시키는 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치에서, 상기 메모리부는 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 증가구간보다 적은 전력량을 나타내는 방전중단구간;을 더 저장하고, 상기 제어부는 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 방전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 방전을 중단시키는 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치에서, 상기 제어부는 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 요구되는 충전량 유지구간에 해당할 경우, 상기 이차전지가 방전할 때 상기 센싱부에서 측정된 상기 이차전지의 전기적 특성값을 이용하여 상기 이차전지의 방전 전력량을 산출하고, 상기 이차전지가 충전될 때 상기 산출된 방전 전력량에 보상 전력량이 추가된 충전 전력량이 상기 이차전지에 충전되도록 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치는, 복수의 이차전지; 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 충전량 유지 장치; 및 상기 이차전지 충전량 유지 장치에 포함된 제어부에서 출력된 제어 신호에 대응하는 충전 전력을 상기 이차전지에 제공하거나 상기 이차전지에서 방전된 전력을 외부로 공급하는 전력변환부;를 포함하는 전력 저장 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 방법은, 이차전지의 전기적 특성값을 측정하는 센싱부, 상기 이차전지의 전기적 특성값에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 저장된 메모리부, 및 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소 또는 증가시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 장치를 통해 이차전지의 충전량을 유지하는 방법으로서, (a) 상기 제어부가 상기 센싱부로부터 이차전지의 전기적 특성값에 대한 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 제어부가 상기 이차전지의 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간 또는 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당하는 판단하는 단계; 및 (c) 상기 제어부가 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호를 출력하고, 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부환경의 변화 특히, 충전 및 방전이 빈번히 변화하는 환경에서 이차전지의 적정 충전량을 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차전지의 충전량을 적정하게 유지하여 충전가능여력 및 방전가능여력을 확보할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전력망에 연결된 전력 저장 시스템의 경우 전력망의 첨두부하에서 발생하는 충전 상황 또는 방전 상황에 보다 유연하게 대처할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 첨두부하에서 요구되는 모든 소비 전력에 대응하지 않아서, 전력 저장 시스템을 운영할 경우 보다 작은 규모의 시스템으로 높은 운영 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 전력 저장 시스템의 충전량과 방전량의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 시간에 따른 전력 저장 시스템에 포함된 이차전지에 충전된 전력량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 설정된 이차전지의 충방전을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따라 충전중단구간 및 방전중단구간이 더 설정된 이차전지의 충방전을 나타내는 그래프이다.
도 5는 일반적인 충전 알고리즘으로 이차전지의 충전 및 방전을 제어한 경우 전압 강하 현상이 나타난 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 충전량 유지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치 및 방법에 대한 구체적인 설명에 앞서서, 개략적인 개념을 먼저 설명하도록 하겠다.

도 3은 본 발명에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 설정된 이차전지의 충방전을 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 이차전지의 전압 구간 중 4.1V~4.2V 구간(SOC 80%~100% 해당)이 '충전된 전력량 감소구간'으로 설정된 것을 확인할 수 있다. 또한, 이차전지의 전압 구간 중 3.7V~3.8V 구간(SOC 0%~20% 해당)이 '충전된 전력량 증가구간'으로 설정된 것도 확인할 수 있다. 또한, 도 3에는 임의의 충전 전력 및 방전 전력에 의해 변화되는 이차전지의 전압곡선이 도시되어 있다. 이차전지는 충전된 전력량이 증가하면 전압이 상승하고, 충전된 전력량이 감소하면 전압이 하강한다. 상기 전압변화는 본 발명의 특징을 보다 쉽게 이해하기 위한 하나의 예시라는 것을 이해해야 한다. 즉, 도 3에 도시된 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 일 예시에 불과하며, 이차전지의 전압 및 이차전지의 SOC 외에도 이차전지에 충전된 전력량을 나타낼 수 있는 다양한 기준으로 설정하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 충전된 전력량 감소구간은 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 많은 전력량을 가진 구간이다. 그리고, 상기 충전된 전력량 증가구간은 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 적은 전력량을 가진 구간이다. 그러므로, 본 예시에서 충전량 유지구간은 3.8V ~ 4.1V 사이 구간인 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 이차전지의 충전량을 적정한 상태에서 유지하기 위해 이차전지의 충전 및 방전을 제어하는 것이 특징이다. 상기 예시에서는 이차전지의 전압을 3.8V ~ 4.1V 사이 구간에서 유지하기 위해 이차전지의 충전 및 방전을 제어하는 것이다. 이를 위해서, 본 발명은 상기 이차전지의 전압이 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업을 진행한다. 또한, 본 발명은 상기 이차전지의 전압이 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 작업을 진행한다. 상기 제어 작업을 통해서 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전량 유지구간에 더 오래 머물게 하거나, 상기 충전량 유지구간에 보다 근접하게 유지시킬 수 있다.

상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업은 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키는 것이다. 즉, 전력망의 유휴 전력량을 전부 이차전지에 충전하는 것이 아니라, 선택적으로 일부만 이차전지에 충전하는 것이다.

또한, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업은 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 것이다. 즉, 전력망에서 요구하는 소비 전력량보다 많은 전력량을 상기 전력망으로 공급하는 것이다.

물론, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업은 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 것을 함께 하는 것도 가능하다.

한편, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 작업은 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키는 것이다. 즉, 전력망에서 요구하는 소비 전력량보다 작은 전력량을 상기 전력망으로 공급하는 것이다.

또한, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 작업은 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 것이다. 즉, 전력망의 유휴 전력량뿐만 아니라, 전력망에 연결된 구성 중 전력을 소비하는 구성처럼 추가적인 전력을 전력망으로부터 공급받는 것이다.

물론, 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 작업은 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 것을 함께 하는 것도 가능하다.

상기 제어 작업에 의해 이차전지를 충전 및 방전하는 경우, 그 효과를 구간에 따라 보다 자세히 설명하겠다.

먼저, 0~t₁구간은 이차전지에 충전 전력이 공급되어 이차전지의 전압이 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 전압이 상승하는 곡선의 기울기는 외부에서 공급되는 충전 전력량에 비례한다. 그리고, t₁시점에 이차전지의 전압이 충전된 전력량 감소구간에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, t₁시점부터는 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어가 필요하다.

다음, t₁~t₂구간은 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업으로서 감소된 충전 전력량에 의해 이차전지가 충전되는 구간이다. t₁~t₂구간에서 점선으로 표시된 부분은 원래 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 의해 충전이 이루어진 경우를 나타낸 전압 곡선이다. 원래 충전 전력량으로 충전이 이루어질 경우, 보이는 바와 같이 감소된 충전 전력량에 의해 충전이 이루어지는 경우보다 빠르게 SOC 100%에 해당하는 만충전 전압(4.2V)에 도달하게 된다. 반면, 감소된 충전 전력량으로 충전을 진행한 경우, 보다 느리게 SOC 100%에 해당하는 만충전 전압(4.2V)에 도달하게 된다. 그 결과, 본 발명은 이차전지에 충전된 전력량을 앞서 가정하였던 적정 충전량인 SOC 50%에 보다 근접하게, 보다 오랜 시간 동안 유지시킬 수 있다.

다음, t₂~t₃ 구간을 살펴본다. 상기 t2~t3 구간은 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업으로서 증가된 방전 전력량에 의해 이차전지가 방전되는 구간이다. t₂~t₃구간에서 점선으로 표시된 부분은 원래 이차전지에서 출력된 방전 전력량에 의해 방전이 이루어진 경우를 나타낸 전압 곡선이다. 원래 방전 전력량으로 방전이 이루어질 경우, 보이는 바와 같이 증가된 방전량에 의해 방전이 이루어지는 경우보다 느리게 SOC 80%에 해당하는 전압(4.1V)에 도달하게 된다. 반면, 증가된 방전 전력량으로 방전을 진행한 경우, 보다 빠르게 SOC 80%에 해당하는 전압(4.1V)에 도달하게 된다. 그 결과, 본 발명은 이차전지에 충전된 전력량을 앞서 가정하였던 적정 충전량인 SOC 50%에 보다 근접하게, 보다 오랜 시간 동안 유지시킬 수 있는 것이다.

다음, t₃~t₄구간은 이차전지가 방전되어 이차전지의 전압이 하강하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 전압이 하강하는 곡선의 기울기는 이차전지에서 출력된 방전 전력량에 비례한다. 그리고 이차전지의 방전이 계속 진행되어, t₄시점에 이차전지의 전압이 충전된 전력량 증가구간에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, t₄시점부터는 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어가 필요하다.

t₄~t₅구간은 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 작업으로서 감소된 방전량에 의해 이차전지가 방전되는 구간이다. t₄~t₅구간에서 점선으로 표시된 부분은 원래 이차전지에서 출력된 방전 전력량으로 방전이 이루어진 경우를 나타낸 전압 곡선이다. 원래 방전 전력량으로 방전이 이루어질 경우, 보이는 바와 같이 감소된 방전 전력량에 의해 방전이 이루어지는 경우보다 빠르게 SOC 0%에 해당하는 만방전 전압(3.7V)에 도달하게 된다. 반면, 감소된 방전 전력량으로 방전을 진행한 경우, 보다 느리게 SOC 0%에 해당하는 만방전 전압(3.7V)에 도달하게 된다. 그 결과, 본 발명은 이차전지에 충전된 전력량을 앞서 가정하였던 적정 충전량인 SOC 50%에 보다 근접하게, 보다 오랜 시간 동안 유지시킬 수 있다.

다음, t₅~t₆ 구간을 살펴본다. 상기 t₅~t₆ 구간은 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 작업으로서 증가된 충전 전력량에 의해 이차전지가 충전되는 구간이다. t₅~t₆구간에서 점선으로 표시된 부분은 원래 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 의해 충전이 이루어진 경우를 나타낸 전압 곡선이다. 원래 충전 전력량으로 충전이 이루어질 경우, 보이는 바와 같이 증가된 충전 전력량에 의해 충전이 이루어지는 경우보다 느리게 SOC 20%에 해당하는 전압(3.8V)에 도달하게 된다. 반면, 증가된 충전 전력량으로 충전을 진행한 경우, 보다 빠르게 SOC 20%에 해당하는 전압(3.8V)에 도달하게 된다. 그 결과, 본 발명은 이차전지에 충전된 전량력을 앞서 가정하였던 적정 충전량인 SOC 50%에 보다 근접하게, 보다 오랜 시간 동안 유지할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 감소구간보다 많은 전력량을 나타내는 충전중단구간을 더 설정할 수 있다. 이 경우 본 발명은, 이차전지의 상태가 상기 충전중단구간에 해당할 경우 이차전지의 충전을 중단시키는 제어 작업을 할 수 있다.

또한, 본 발명은 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 증가구간보다 적은 전력량을 나타내는 방전중단구간을 더 설정할 수 있다. 이 경우 본 발명은, 이차전지의 상태가 상기 방전중단구간에 해당할 경우 이차전지의 방전을 중단시키는 제어 작업을 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 충전중단구간 및 방전중단구간이 더 설정된 이차전지의 충방전을 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, '충전된 전력량 감소구간'보다 높은 전압구간에 '충전중단구간'이 설정된 것을 확인할 수 있다. 그리고, '충전된 전력량 증가구간'보다 낮은 전압구간에 '방전중단구간'이 설정된 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 '충전된 전력량 감소구간'에서 상술한 제어 작업을 수행하였음에도 불구하고 이차전지의 상태가 '충전중단구간'에 해당할 경우 이차전지의 충전을 중단시키는 제어 작업을 할 수 있다. 따라서, 도 4의 t₂~t₃ 구간에서 충전이 더 이상 이루어지지 않아서, 이차전지의 전압이 상승하지 않는 것을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명은 '충전된 전력량 증가구간'에서 상술한 제어 작업을 수행하였음에도 불구하고 이차전지의 상태가 '방전중단구간'에 해당할 경우 이차전지의 방전을 중단시키는 제어 작업을 할 수 있다. 따라서, 도 4의 t₆~t₇ 구간에서 방전이 더 이상 이루어지지 않아서, 이차전지의 전압이 하강하지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 4에서 t₁~t₂, t₃~t₆ 및 t₇~t₈은 앞서 상세히 설명한 부분과 동일한 제어 작업에 의해 이차전지가 충전 및 방전되는 구간으로서 반복적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 일반적인 이차전지는 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 과정에서 전력을 손실하는 과정을 거친다.

도 5는 일반적인 충전 알고리즘으로 이차전지의 충전 및 방전을 제어한 경우 전압 강하 현상이 나타난 프로파일을 도시한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 그래프의 가로축은 시간을 나타내며, 그래프의 세로축은 이차전지의 전압(voltage)을 나타낸다. 그리고, 각 프로파일마다 '1P, 2P, 3P, 4P'가 표시되어 있는데, 여기서 'P'는 'P-rate'를 의미한다.

상기 'P-rate'는 이차전지의 방전 비율을 나타내는 단위이다. 상기 'P-rate'는 'W/Wh'로서 분모에는 이차전지의 총 전력량(Wh)을, 분자에는 방전 전력(W)을 대입하여 산출한다.

일반적으로 이차전지의 방전 비율을 나타내는 'C-rate'는 전류를 기준으로 산출된 방전 비율이다. 상기 'C-rate'는 'mA/mAh'로서 분모에는 이차전지의 총 전류량(mAh, 전하량)을, 분자에는 방전 전류(mA)를 대입하여 산출한다. 그러나 이차전지의 전기적 특성상 방전은 전류에만 의존하는 것이 아니라 전압에도 영향을 받는다. 이차전지와 연결된 부하의 변화 또는 충전량 감소에 따른 이차전지의 개방 전압 저하 등 다양한 원인에 의해 이차전지에서 출력되는 전력은 변화될 수 있다. 따라서, 전류와 전압을 함께 고려하는 'P-rate'를 기준으로 방전 비율을 판단하면 전류의 관점이 아니라 이차전지에 저장되고 방출되는 에너지의 관점에서 이차전지의 상태를 판단할 수 있다.

도 5에 도시된 총 4개의 프로파일은 동일한 이차전지에서 방전 전력 비율을 달리하여 충전 및 방전을 반복할 때 측정된 이차전지의 동적 전압을 나타낸다. 2P는 1P보다 2배 더 많은 전력으로, 3P는 1P보다 3배 더 많은 전력으로, 4P는 1P보다 4배 더 많은 전력으로 방전을 실시하였을 때의 전압 프로파일을 나타낸다. 상기 이차전지가 부하에 전력을 공급할 때 이차전지에서 부하에 공급되는 전력을 측정하고 이를 합산하여 방전 전력량을 저장한다. 그리고 방전 전력량과 동일한 전력량을 공급하여 이차전지를 충전한다. 도 5에서 1P 프로파일을 확대한 부분을 참조하면, 이차전지의 동적 전압이 하강하는 구간은 이차전지의 방전 구간에 해당하며, 이차전지의 동적 전압이 상승하는 구간은 이차전지의 충전 구간에 해당한다.

도 5에서 확인할 수 있듯이, 이차전지에 방전 전력량과 동일한 전력량을 충전하여도 충전과 방전이 반복될수록 이차전지의 동적 전압에 대한 프로파일이 점차적으로 강하되는 것을 확인할 수 있다. 한편, 이차전지의 전압은 이차전지의 충전량을 간접적으로 확인할 수 있는 지표이다. 따라서, 상기와 같이 이차전지의 전압 강하 현상은 방전 전력량과 동일한 전력량을 충전하여도 이차전지에 저장된 충전량이 점차적으로 줄어드는 것을 나타낸다. 이러한 현상은 방전 전력 비율에 따라 전압이 강하하는 속도에 차이만 있을 뿐이고, 결과적으로 이차전지의 전압 강하 현상이 발생하는 것에는 차이가 없다.

충전 및 방전의 반복에 따른 이차전지의 전압 강하 현상 즉, 이차전지에 저장된 충전량이 감소하는 현상을 이차전지의 에너지적 측면에서 살펴보겠다. 이차전지가 만충전되어 있으면, 상기 이차전지의 충전량에 해당하는 만큼 에너지가 상기 이차전지에 저장되어 있다. 그리고, 이차전지가 방전되는 것은 이차전지에 저장되어 있는 에너지가 전기 에너지 형태로 변환되어 부하에 공급되는 과정이라고 할 수 있다. 또한, 이차전지가 충전되는 것은 전기 에너지가 상기 이차전지에 공급되어 이차전지의 충전량에 해당하는 만큼 에너지를 저장하는 과정이라고 할 수 있다.

이상적인 이차전지는 내부 저항이 존재하지 않아 충전과 방전 과정에 영향을 미치지 않지만, 실제 이차전지는 내부 저항이 존재한다. 따라서, 이차전지는 방전 과정에서 내부 저항을 통한 발열 등 에너지 변환 과정에서의 손실이 발생한다. 그러나 방전 전력량의 측정은 상기와 같은 에너지 손실량은 측정하지 못하다. 방전 전력의 측정은 이차전지에서 부하로 전달된 전력량 즉, 전기적으로 전달된 에너지만을 측정하는 것으로 실제 이차전지에서 빠져나간 에너지량에 비해서 작게 측정될 수 밖에 없다. 그러므로, 상기 측정된 방전 전력량에 해당하는 전력량만을 상기 이차전지에 충전하면, 점차적으로 이차전지의 충전량은 감소하게 될 것이다.

또한, 실제 이차전지의 내부 저항은 방전 과정뿐만 아니라 충전 과정에서도 영향을 미친다. 즉, 상기와 같은 에너지의 손실은 방전 과정뿐만 아니라 충전 과정에서도 발생한다. 전력망 등을 통해 이차전지에 공급된 전기 에너지 중 일부는 이차전지의 내부 저항에 의한 발열 등 에너지 변환 과정에서 손실된다. 그리고, 나머지만이 이차전지의 충전량에 해당하는 만큼 에너지로 저장이 된다. 따라서, 상기 방전 과정에서 손실된 에너지까지 정확하게 측정하고 이에 해당하는 전력량을 상기 이차전지에 공급하여도, 실제 이차전지에 저장되는 에너지는 공급된 에너지에 비해서 작을 수 밖에 없다. 그러므로, 이차전지의 충전 과정에서 손실되는 전력량에 해당하는 만큼, 충전과 방전을 반복하면서 점차적으로 이차전지의 충전량은 감소하게 될 것이다.

위와 같이, 방전 과정에서 측정된 방전 전력량은 이차전지에서 빠져나간 전력량(충전량)보다 적다. 그리고, 상기 측정된 방전 전력량과 동일한 전력량을 충전하여도 이차전지에 저장되는 전력량(충전량)은 상기 방전 전력량보다 적다. 즉, 충전과 방전을 반복할수록 이차전지에 저장된 충전량은 점차적으로 줄어든다. 그리고, 상기 충전량의 감소는 이차전지 전압의 강하 현상으로 확인할 수 있다.

이차전지의 충전량 감소는 이차전지의 내부 저항뿐만 아니라, 전력망과 이차전지 사이에 전력을 주고 받는 과정에서도 발생할 수 있다. 일반적으로 전력 저장 시스템은 이차전지뿐만 아니라 전력변환부를 함께 포함한다. 전력변환부란, 외부(예: 전력망)에서 제공된 충전 전력을 이차전지에 제공하거나 이차전지에서 방전된 전력을 외부(예: 전력망)로 공급하는 역할을 한다. 전력변환부는 전력을 공급하는 과정에서 전력망이 요구하는 전압과 주파수를 가진 전력으로 변환하는 과정을 거치기도하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이차전지에 저장된 전력이 상기 전력변화부를 거쳐 전력망으로 방전되는 과정에서 에너지 손실이 발생한다. 또한, 전력망에서 공급된 전력이 상기 전력변화부를 거쳐 이차전지에 충전되는 과정에서 에너지 손실이 발생한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 사실에 대처하기 위해 이차전지의 상태가 상기 요구되는 충전량 유지구간에 해당할 경우, 상기 이차전지의 방전 전력량을 산출하고 상기 이차전지가 충전될 때 상기 산출된 방전 전력량에 보상 전력량이 추가된 충전 전력량이 상기 이차전지에 충전되도록 제어 작업을 하기도 한다.

즉, 이차전지를 충전할 경우 유휴 전력량보다 많은 전력량이 이차전지에 공급되도록 충전하도록 제어하는 것이다. 이때 유휴 전력량에 추가되는 전력량이 '보상 전력량'이다.

이로서 본 발명의 개략적인 제어 작업에 대한 설명을 마치고, 본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치의 구성에 대한 설명을 하도록 하겠다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 충전량 유지 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치(100)는 센싱부, 메모리부(104) 및 제어부(103)를 포함한다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지장치(100)는 이차전지(105)와 전기적으로 연결된다. 상기 이차전지(105)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 각각의 이차전지(105)는 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치(100)와 연결되는 이차전지(105)의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이차전지(105)의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 6에는 상기 이차전지(105)들이 모두 직렬로 연결된 예시를 도시하였으나, 본 발명이 이차전지(105)의 연결 방법에 따라 제한되지 않는다.

상기 센싱부는 이차전지(105)의 전기적 특성값을 측정하여 전기적 특성값을 나타내는 신호를 상기 제어부(103)측으로 출력한다. 전기적 특성값이란, 이차전지(105)의 전압, 충방전시 도선에 흐르는 전류 등을 의미한다. 본 발명에서 전기적 특성값은 이차전지(105)의 SOC 추정 등 이차전지(105)의 상태를 파악하기 위해 측정한다.

상기 메모리부(104)에는 이차전지의 전기적 특성값에 따라 미리 설정된 충전제한구간 및 방전제한구간이 저장된다.

상기 제어부(103)는 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지(105)의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호를 출력하고, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따라 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호를 출력한다. 상기 제어부(103)가 이차전지(105)의 충전량을 유지하기 위한 제어부(103)의 알고리즘은 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 전압측정센서(101)이다. 상기 전압측정센서(101)는 이차전지(105)의 전압을 측정하고, 이에 대응하는 전압 신호를 상기 제어부(103)측으로 출력한다. 도 6에는 전압측정센서(101)가 직렬로 연결된 이차전지(105)들의 양단 전압을 측정할 수 있도록 전기적 연결이 구성되어 있지만, 본 발명이 상기 도 6에 도시된 예시에 제한되지 않는다. 상기 전압측정센서(101)는 각각의 이차전지(105)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다양한 개수로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 충전제한구간 및 방전제한구간은 이차전지의 전압값에 의해 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 전류측정센서(102)를 더 포함한다. 상기 전류측정센서(102)는 이차전지(105)의 충전 또는 방전 시 상기 이차전지(105)와 전력공급수단 또는 부하 사이에 연결된 저항 소자(R)에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 이에 대응하는 전류 신호를 상기 제어부(103)측으로 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 충전제한구간 및 방전제한구간은 이차전지의 SOC(States Of Charge)에 의해 설정된다. SOC란, 이차전지가 만충전된 상태를 기준으로 현재의 충전량을 비율로 나타낸 것이다. SOC를 산출하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 공지의 기술이 있는바 상세한 설명은 생략하겠다.

한편, 상기 메모리부(104)는 상기 제어부(103) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(103)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부(104)는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.

한편, 상기 메모리부(104)는 본 발명의 실시예에 따라 상술한 '충전중단구간', '방전중단구간' 또는 '충전량 유지구간'이 더 저장될 수 있다.

한편, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 방법은 다양할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 차감 충전 전력량을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에서 상기 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 차감 충전 전력량은, 고정된 값이 아니라, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 감소된 충전 전력량을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어 신호이다.

한편, 상기 감소된 충전 전력량은 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어 하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 충전 전력량 감소비율을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 충전 전력량 감소비율은 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 추가 방전 전력량을 더 저장한다. 그리고, 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 추가 방전 전력량은 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 증가된 방전 전력량을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 증가된 방전 전력량은 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어 하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 방전 전력량 증가비율을 더 저장한다. 그리고, 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 방전 전력량 증가비율은 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

상술한 실시예는 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 각각 방전량을 증가시키거나 충전량을 감소시키는 경우에 대한 실시예이다. 그러나, 상기 실시예가 방전량을 증가시키고 함께 충전량을 감소시키는 경우의 실시예에도 적용이 될 수 있다.

한편, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 방법은 다양할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 차감 방전 전력량을 더 저장한다. 그리고, 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 차감 방전 전력량은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 감소된 방전 전력량을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 감소된 방전 전력량은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 방전 전력량 감소비율을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 방전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 방전 전력량 감소비율은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 추가 충전 전력량을 더 저장한다. 그리고, 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에서 상기 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 추가 충전 전력량은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 증가된 충전 전력량을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 증가된 충전 전력량은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리부(104)는 충전 전력량 증가비율을 더 저장한다. 그리고 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호이다.

한편, 상기 충전 전력량 증가비율은 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이 될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(103)가 출력하는 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지(105)에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부(103)에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지(105)가 충전 되도록 제어하는 신호가 될 수 있다.

상술한 실시예는 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 각각 방전량을 감소시키거나 충전량을 증가시키는 경우에 대한 실시예이다. 그러나, 상기 실시예가 방전량을 감소시키고 함께 충전량을 증가시키는 경우의 실시예에도 적용이 될 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 장치는 복수의 이차전지, 이차전지 충전량 유지 장치 및 전력변환부를 포함하는 전력 저장 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 상기 전력 저장 시스템은 스마트 그리드(Smart Grid)에 연결된 전력 저장 시스템이 될 수 있다. 상기 전력 저장 시스템은 전력망의 유휴전력을 저장하고, 전력이 필요할 경우 방전을 개시하여 전력망의 첨두부하에 대응하기 위한 역할을 할 수 있다. 따라서, 상기 전력 저장 시스템은 전력망의 전력 수요량에 따라 충전 및 방전을 반복적으로 수행하게 된다. 특히 전력망의 전력 수요는 시간에 따라 상당히 가변적이어서 전력 저장 시스템이 어느 시점에 유휴 전력을 받아서 충전을 개시하게 될 것인지, 어느 시점에 필요 전력을 전력망에 공급하는 방전을 개시하게 될 것인지 예측할 수 없다. 그러므로, 전력 저장 시스템은 어느 시점에 발생하는 충전 또는 방전에 대비할 수 있도록 적정한 충전량을 유지하는 이차전지 충전량 유지 장치가 필요하다.

본 발명에 따른 이차전지 충전량 유지 방법은 상술한 이차전지 충전량 유지 장치(100)를 이용하여 이차전지의 충전량을 유지하는 방법이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 상술한 장치발명과 대응되므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따르면, 외부환경의 변화 특히, 충전 및 방전이 빈번히 변화하는 환경에서 이차전지의 적정 충전량을 유지할 수 있다. 또한, 이차전지의 충전량을 적정하게 유지하여 충전가능여력 및 방전가능여력을 확보할 수 있다. 나아가, 전력망에 연결된 전력 저장 시스템의 경우 전력망의 첨두부하에서 발생하는 충전 상황 또는 방전 상황에 보다 유연하게 대처할 수 있다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 6에 도시된 본 발명에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 이해의 편의를 위해 종속적인 구성은 하나씩만 추가되는 예시를 중심으로 설명하였으나, 2이상의 종속적인 구성이 조합을 이루어 추가되는 실시예도 가능하다. 따라서, 본 발명은 예시로 제시된 실시예에 발명의 범위가 제한되지 않는다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 이차전지 충전량 유지 장치
101 : 전압측정센서
102 : 전류측정센서
103 : 제어부
104 : 메모리부
105 : 이차전지

Claims

이차전지의 전기적 특성값을 측정하는 센싱부;
상기 이차전지의 전기적 특성값에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 저장된 메모리부; 및
상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호를 출력하고, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따라 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 충전된 전력량 감소구간은, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 많은 전력량을 가진 구간이며,
상기 충전된 전력량 증가구간은, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 적은 전력량을 가진 구간인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 센싱부는, 전압측정센서인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제3항에 있어서,
상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 전압값에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제3항에 있어서,
상기 센싱부는 전류측정센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제5항에 있어서,
상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 SOC에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제1항에 있어서,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제2항에 있어서,
상기 메모리부는, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 감소구간보다 많은 전력량을 나타내는 충전중단구간;을 더 저장하고,
상기 제어부는, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 충전을 중단시키는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제2항에 있어서,
상기 메모리부는, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 증가구간보다 적은 전력량을 나타내는 방전중단구간;을 더 저장하고,
상기 제어부는, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 방전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 방전을 중단시키는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 요구되는 충전량 유지구간에 해당할 경우, 상기 이차전지가 방전할 때 상기 센싱부에서 측정된 상기 이차전지의 전기적 특성값을 이용하여 상기 이차전지의 방전 전력량을 산출하고, 상기 이차전지가 충전될 때 상기 산출된 방전 전력량에 보상 전력량이 추가된 충전 전력량이 상기 이차전지에 충전되도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제7항에 있어서,
상기 메모리부는, 차감 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제16항에 있어서,
상기 차감 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제7항에 있어서,
상기 메모리부는, 감소된 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제18항에 있어서,
상기 감소된 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어 하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제7항에 있어서,
상기 메모리부는, 충전 전력량 감소비율;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제20항에 있어서,
상기 충전 전력량 감소비율은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제8항에 있어서,
상기 메모리부는, 추가 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제22항에 있어서,
상기 추가 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제8항에 있어서,
상기 메모리부는, 증가된 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제24항에 있어서,
상기 증가된 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어 하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제8항에 있어서,
상기 메모리부는, 방전 전력량 증가비율;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제26항에 있어서,
상기 방전 전력량 증가비율은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제10항에 있어서,
상기 메모리부는, 차감 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제28항에 있어서,
상기 차감 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제7항에 있어서,
상기 메모리부는, 감소된 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제18항에 있어서,
상기 감소된 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제10항에 있어서,
상기 메모리부는, 방전 전력량 감소비율;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제32항에 있어서,
상기 방전 전력량 감소비율은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제11항에 있어서,
상기 메모리부는, 추가 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제34항에 있어서,
상기 추가 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제11항에 있어서,
상기 메모리부는, 증가된 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제36항에 있어서,
상기 증가된 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어 하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제11항에 있어서,
상기 메모리부는, 충전 전력량 증가비율;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
제38항에 있어서,
상기 충전 전력량 증가비율은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 장치.
복수의 이차전지;
제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 충전량 유지 장치; 및
상기 이차전지 충전량 유지 장치에 포함된 제어부에서 출력된 제어 신호에 대응하는 충전 전력을 상기 이차전지에 제공하거나 상기 이차전지에서 방전된 전력을 외부로 공급하는 전력변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
이차전지의 전기적 특성값을 측정하는 센싱부, 상기 이차전지의 전기적 특성값에 따라 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간이 저장된 메모리부, 및 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소 또는 증가시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 장치를 통해 이차전지의 충전량을 유지하는 방법에 있어서,
(a) 상기 제어부가 상기 센싱부로부터 이차전지의 전기적 특성값에 대한 신호를 수신하는 단계;
(b) 상기 제어부가 상기 이차전지의 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간 또는 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당하는 판단하는 단계; 및
(c) 상기 제어부가 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 감소구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호를 출력하고, 상기 이차전지의 상태가 상기 충전된 전력량 증가구간에 해당할 경우 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 충전된 전력량 감소구간은, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 많은 전력량을 가진 구간이며,
상기 충전된 전력량 증가구간은, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 요구되는 충전량 유지구간보다 적은 전력량을 가진 구간인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 센싱부는 전압측정센서로서, 상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 전압값에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 센싱부는 전압측정센서; 및 전류측정센서;로서, 상기 충전된 전력량 감소구간 및 충전된 전력량 증가구간은 이차전지의 SOC에 의해 설정된 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 감소시키고 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제41항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량을 감소시키고, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량을 증가시키는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제42항에 있어서,
상기 메모리부는, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 감소구간보다 많은 전력량을 나타내는 충전중단구간;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 충전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 충전을 중단시키는 제어 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제42항에 있어서,
상기 메모리부는, 상기 이차전지에 충전된 전력량이 상기 충전된 전력량 증가구간보다 적은 전력량을 나타내는 방전중단구간;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계는, 상기 제어부가 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 방전중단구간에 해당할 경우 상기 이차전지의 방전을 중단시키는 제어 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제42항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 제어부가 상기 센싱부에서 측정된 전기적 특성값에 따른 상기 이차전지의 상태가 상기 요구되는 충전량 유지구간에 해당하는지 여부를 더 판단하는 단계이고,
상기 (c) 단계는, 상기 이차전지의 상태가 상기 요구되는 충전량 유지구간에 해당할 경우 상기 제어부가 상기 이차전지가 방전할 때 상기 센싱부에서 측정된 상기 이차전지의 전기적 특성값을 이용하여 상기 이차전지의 방전 전력량을 산출하고, 상기 이차전지가 충전될 때 상기 산출된 방전 전력량에 보상 전력량이 추가된 충전 전력량이 상기 이차전지에 충전되도록 제어 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지방법.
제45항에 있어서,
상기 메모리부는, 차감 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제54항에 있어서,
상기 차감 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 충전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제45항에 있어서,
상기 메모리부는, 감소된 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제56항에 있어서,
상기 감소된 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제45항에 있어서,
상기 메모리부는, 충전 전력량 감소비율;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제58항에 있어서,
상기 충전 전력량 감소비율은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제46항에 있어서,
상기 메모리부는, 추가 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제60항에 있어서,
상기 추가 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 방전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제46항에 있어서,
상기 메모리부는, 증가된 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제62항에 있어서,
상기 증가된 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제46항에 있어서,
상기 메모리부는, 방전 전력량 증가비율;을 더 저장하고,
상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제64항에 있어서,
상기 방전 전력량 증가비율은, 상기 충전된 전력량 감소구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c) 단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 감소시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제48항에 있어서,
상기 메모리부는, 차감 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제66항에 있어서,
상기 차감 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 차감 방전 전력량이 빠진 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제48항에 있어서,
상기 메모리부는, 감소된 방전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제68항에 있어서,
상기 감소된 방전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 감소된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제48항에 있어서,
상기 메모리부는, 방전 전력량 감소비율;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에서 출력되는 방전 전력량에 상기 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 방전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제70항에 있어서,
상기 방전 전력량 감소비율은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 방전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 방전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제49항에 있어서,
상기 메모리부는, 추가 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제72항에 있어서,
상기 추가 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 추가 충전 전력량이 더해진 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제49항에 있어서,
상기 메모리부는, 증가된 충전 전력량;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제74항에 있어서,
상기 증가된 충전 전력량은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 증가된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제49항에 있어서,
상기 메모리부는, 충전 전력량 증가비율;을 더 저장하고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 공급되는 충전 전력량에 상기 충전 전력량 증가비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.
제76항에 있어서,
상기 충전 전력량 증가비율은, 상기 충전된 전력량 증가구간 내에서 상기 이차전지에 충전된 전력량에 반비례하여 그 값이 증가하는 룩업 테이블이고,
상기 (c)단계에서 상기 이차전지에 충전된 전력량을 증가시키는 제어 신호는, 상기 이차전지에 충전된 전력량에 따라 상기 룩업 테이블에서 선택된 충전 전력량 감소비율에 따라 상기 제어부에 의해 산출된 충전 전력량으로 상기 이차전지가 충전 되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 이차전지 충전량 유지 방법.