KR20160078991A - 병렬로 복수의 배터리를 포함하는 전원의 외부 단락으로부터의 보호 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단 용량(PdC) 및 트립 전류(Is)를 갖는 회로-차단기(5); 병렬 연결되는 2개의 배터리(3)를 포함하며 회로-차단기와 직렬 연결되는 DC 전압원을 포함하는 전기 설비(1)에 관한 것으로, 배터리들의 단락 전류들의 총합은 차단 용량보다 크고, 각각의 배터리는: 직렬 연결되는 전기화학 축전지들(300) 및 스위치(310)를 포함하는 제1 암; 제1 암과 병렬 연결되며 플라이백 다이오드(340)를 포함하는 제2 암; 출력 전류를 측정하는 전류계(320); 및 단락을 검출하도록 구성되는 제어 회로(330)를 포함한다. 제어 회로들은 트립 전류(Is)보다 높고 차단 용량보다 낮은 회로-차단기(5)를 통과하는 전류를 인가하기 위해 상기 스위치들(310)의 대부분을 동시에 개방 상태로 유지하고 하나의 스위치를 폐쇄한다.

Description

병렬로 복수의 배터리를 포함하는 전원의 외부 단락으로부터의 보호{PROTECTING A POWER SUPPLY INCLUDING A PLURALITY OF BATTERIES IN PARALLEL AGAINST AN EXTERNAL SHORT-CIRCUIT}

본 발명은 고출력 DC 전압원, 특히 병렬 연결되는 전기화학 축전지 전력 배터리들을 포함하는 전압원에 관한 것이다. 이는 예컨대 대중교통(버스 또는 트롤리식 버스) 분야에서, 재생 에너지 저장 분야에서, 해상 항해 분야에서, 또는 심지어 화력 발전소 또는 데이터 센터의 예비 전원으로 사용될 수 있다.

이와 같은 응용들을 위한 필수 전압 레벨은 종종 수백 볼트를 초과한다. 가장 빈번하게, 이와 같은 전압원은 상당한 에너지 저장 용량 및 제한된 중량과 부피로 인해 선호되는 리튬-이온 타입의 전기화학 축전지들에 기초한다. 리튬-이온 철 인산염(LiFePO₄) 축전지 기술은 약간 더 낮은 에너지 저장 밀도를 대가로 얻어지는 높은 고유 안전 등급으로 인해 상당히 흥미 있는 주제이다.

전기화학 축전지는 일반적으로 대략 다음 크기의 공칭 전압을 갖는다:

리튬-이온 철 인산염(LiFePO₄) 기술을 위해 3.3 V; 및

코발트 산화물에 기초한 리튬-이온 기술을 위해 4.2 V.

그러므로, 원하는 전압 레벨을 달성하기 위해, 다수의 전기화학 축전지를 직렬 연결한다. 높은 용량을 획득하기 위해, 다수의 전기화학 축전지를 병렬 배치한다. 복수의 축전지들의 조합은 축전지들의 배터리로 지칭된다.

소정의 응용들에서, 전개되는 전력은 100 kWh를 초과한다. 예컨대, 다음 전력이 저장 배터리들에서 전개될 수 있다: 버스의 추진을 위해 200 kWh, 재생 가능 에너지 발전기와 연관되는 저장 설비를 위해 100 kWh 내지 수 MWh, 및 화력 발전소 또는 서버 팜 내의 예비 저장 설비를 위해 100 kWh 초과. 이후, 단일 유닛 내에 매우 높은 용량의 전압원을 제조하고 수송하는 것은 (구체적으로 용적(bulk)의 관점에서) 복잡하며 위험하다. 이러한 이유로, 전압원을 50 kWh 미만의 단일 용량을 갖는 다수의 배터리로 분할하는 것이 일반적이다. 이후, 전압원의 원하는 용량 및/또는 원하는 공칭 전압에 따라, 다수의 배터리를 병렬 및/또는 직렬 연결하여, 제조 및 수송을 용이하게 한다.

배터리, 특히 리튬-이온 축전지들을 사용하는 배터리는 매우 낮은 내부 저항을 갖는다. 따라서, 전압원의 단자들에 걸친 단락(통상적으로 전기 설비 내의 단락)의 경우, 배터리가 전달해야 하는 전류는 매우 높은 값에 도달할 수 있다. 고출력 응용들을 위해, 전기기계 회로-차단기가 단락으로부터 전기 설비 및 전기 부하를 보호하는 데에 사용된다. 이와 같은 회로-차단기는 제한된 차단 용량을 갖는다. 차단 용량은 회로-차단기가 개방할 수 있는 보장된 최대 전류 레벨이다. 이 레벨을 초과하면, 회로-차단기는 차단 단계에서 전기 아크를 소멸시키지 못할 수 있다. 이후, 결과는 참담할 수 있다: 회로-차단기 및 다른 하드웨어가 폭발할 수 있거나, 설비가 불붙을 수 있거나, 실제로 배터리가 폭발할 수 있다. 30 kA보다 높은 차단 용량을 갖는 전기기계 회로-차단기는 특히 고가이다. 게다가, 상업적으로 이용 가능한 전기기계 회로-차단기의 차단 용량은 현재 100 kA의 값으로 제한된다. 외부 단락의 경우, 특히 고가의 전기기계 회로-차단기가 사용되지 않는 한, 배터리는 전기기계 회로-차단기의 차단 용량을 초과하는 전류를 전달해야 한다. 그러므로, 전기 보호 기준을 준수하면서 이와 같은 DC 전압원을 갖는 설비를 구현하는 것은 문제가 있다.

또한, 배터리에 의해 전기 설비로 전달되는 단락 전류는 전기기계 회로-차단기의 트립 및 개방을 허용하기에 충분해야 한다.

특허출원번호 PCT/EP2012/072607에는, 병렬로 복수의 배터리를 포함하는 전력 공급 시스템이 기재되어 있다. 전력 공급 시스템은 회로-차단기를 통해 전기 부하에 공급한다. 병렬 배터리들은 전기적으로 직렬 연결되는 제1 전기화학 셀들, 및 상기 제1 전기화학 셀들과 직렬 연결되는 출력을 갖는 DC/DC 컨버터로 구성된다. 2차 DC 전압원이 컨버터의 입력에 전위차를 인가한다. 컨버터는 전압-모드 제어된다.

이와 같은 시스템은 외부 단락의 출현을 관리하는 데에 완전히 부적합한 것으로 판명된다. 구체적으로, 직렬 배치되는 컨버터는 컨버터의 공급을 차단하기 위한 스위치를 포함한다; 그러나, 스위치가 개방될 때 플라이백 다이오드가 컨버터를 단락시킨다. 외부 단락 중에, 배터리는 상기 플라이백 다이오드를 통해 단락 전류를 전달한다. 고출력 전력 공급 시스템에 대해, 단락 전류는 전기 네트워크의 회로-차단기의 차단 용량보다 높을 수 있다.

본 발명은 이러한 단점들 중 하나 이상을 해결하는 것을 목표로 한다.

본 발명은 특히,

- 차단 용량(PdC) 및 트립 전류(Is)를 갖는 회로-차단기; 및

- 병렬 연결되는 적어도 2개의 전기화학 축전지 배터리를 포함하며 회로-차단기와 직렬 연결되는 DC 전압원을 포함하는 전기 설비에 있어서,

병렬 연결되는 배터리들의 단락 전류들의 총합은 회로-차단기의 차단 용량(PdC)보다 크고, 각각의 상기 배터리는:

- 배터리의 전기화학 축전지들 및 스위치를 포함하는 제1 암으로, 축전지들 및 스위치는 직렬 연결되는 것인 제1 암;

- 제1 암과 병렬 연결되며 플라이백 다이오드를 포함하는 제2 암;

- 이러한 배터리에 의해 전달되는 전류를 측정하는 전류계; 및

- 배터리에 의해 전달되는 전류가 임계치보다 높을 때 단락을 검출하도록 구성되는 제어 회로를 포함하며,

제어 회로들은, 단락이 검출된 후에, 트립 전류(Is)보다 높고 차단 용량(PdC)보다 낮은 회로-차단기를 통과하는 전류를 인가하기 위해 상기 스위치들 중 적어도 대부분을 동시에 개방 상태로 유지하고 상기 스위치들 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 구성되는, 전기 설비에 관한 것이다.

일 변형예에 따르면, 각각의 상기 배터리는, 이러한 배터리의 제1 및 제2 출력 단자 사이에 직렬 연결되며 제1 및 제2 암과 직렬 연결되는 유도 부품을 포함한다.

다른 변형예에 따르면, 상기 전류계들은 상기 유도 부품을 통과하는 전류를 측정한다.

다른 변형예에 따르면, 각각의 상기 제어 회로는 단락의 검출에 대해 시간적 시프트(temporal shift)를 가지고 스위치의 폐쇄를 제어하되, 이러한 시간적 시프트는 각각의 상기 제어 회로마다 상이하다.

또 다른 변형예에 따르면, 회로-차단기의 트립 전류(Is)는 100 ms 미만의 지속기간의 단락을 위한 트립 전류이다.

일 변형예에 따르면, 설비는 병렬 연결되는 적어도 10개의 배터리를 포함한다.

다른 변형예에 따르면, 전기 설비는 병렬 연결되는 다수(n)의 배터리를 포함하고, 각각의 이러한 배터리는 단락 전류(Icc_i)를 가지며, 회로-차단기의 차단 용량(PdC)은 이러한 배터리들의 단락 전류들의 총합(

)보다 적어도 3배 더 낮다.

또 다른 변형예에 따르면, 상기 회로-차단기는 적어도 5 kA에 상응하는 차단 용량(PdC)을 갖는다.

일 변형예에 따르면, 전기 설비는, DC 전압원에 직렬 연결되며 상기 회로-차단기를 포함하는 전기 네트워크를 포함하되, 상기 전기 네트워크는 이를 통과하는 전류가 회로-차단기의 차단 용량(PdC)에 상응할 때 적어도 2000 J에 상응하는 유도 에너지를 저장한다.

또 다른 변형예에 따르면, 각각의 상기 배터리는 직렬 연결되는 전기화학 축전지들의 제1 세트, 및 직렬 연결되는 전기화학 축전지들의 제2 세트를 포함하고, 전기 설비는 추가로 상기 전기화학 축전지들의 제1 세트와 직렬 연결되는 출력 전압을 갖는 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 전기화학 축전지들의 제2 세트는 컨버터의 입력 인터페이스에 전위차를 인가한다.

일 변형예에 따르면, 각각의 상기 배터리의 상기 컨버터는 상기 전기화학 축전지들의 제2 세트의 방전 중에 강압 전압 조정기 구조를 갖는다.

다른 변형예에 따르면, 각각의 상기 배터리에 대해:

- 상기 강압 전압 조정기 구조는 직렬 연결되는 2개의 제어식 스위치를 포함하는 스위치-모드 강압 전압 조정기를 포함하고, 전기화학 축전지들의 제2 세트의 전위차가 그 단자들에 인가되고;

- 상기 유도 부품 및 상기 플라이백 다이오드는 상기 스위치-모드 강압 전압 조정기 구조에 속하며;

- 상기 스위치는 강압 조정기의 제어식 스위치들 간의 연결 노드와 상기 유도 부품 사이에 연결된다.

다른 변형예에 따르면, 각각의 상기 배터리의 상기 제2 암은 직렬 연결되는 2개의 플라이백 다이오드를 포함한다.

또 다른 변형예에 따르면, 제어 장치는 단락의 검출 후에 상기 스위치들 중 단 하나만이 동시에 폐쇄 상태로 유지되도록 구성된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 전적으로 비제한적인 예시를 통해 이하에 주어지는 설명에서 보다 분명히 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 설비의 제1 구현예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 설비에서 사용 가능한 배터리의 예의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시를 위해 배터리에서 사용 가능한 스위치의 제1 예이다.
도 4는 본 발명의 실시를 위해 배터리에서 사용 가능한 스위치의 제2 예이다.
도 5는 단락 동작의 단계 중의 전기 설비의 등가 회로도이다.
도 6은 단락 전류의 조정의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기 설비에서 사용 가능한 배터리의 다른 예의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기 설비에서 사용 가능한 배터리의 다른 예의 개략도이다.
도 9는 강압 전압 컨버터를 갖는 도 8의 배터리의 개략도이다.
도 10은 전자 회로-차단기를 위한 트립 곡선의 예를 도시한다.
도 11은 직렬로 복수의 단을 포함하되, 각각의 단은 병렬 연결되는 복수의 배터리를 포함하는 DC 전압원의 예를 도시한다.

본 발명은 병렬 연결되는 전기화학 축전지 배터리들이 장착되어 있는 DC 전압원을 포함하는 전기 설비를 제안한다. 형성되는 DC 전압원은 이러한 배터리들의 단락 전류들의 총합보다 낮은 차단 전력을 갖는 회로-차단기와 직렬 연결된다. 각각의 배터리는 병렬로 2개의 암을 포함한다: 직렬로 전기화학 축전지들 및 스위치를 갖는 제1 암, 및 플라이백 다이오드를 갖는 제2 암.

전류계가 외부 단락의 출현을 검출하기 위해 각각의 배터리에 의해 전달되는 전류를 측정한다. 스위치들의 온/오프 상태는 각각의 제어 회로에 의해 제어된다. 단락의 검출 시에, 대부분의 스위치들은 회로-차단기에 인가되는 전류가 차단 전류보다 낮도록 개방 상태로 유지되고, 적어도 하나의 스위치가 트립 전류보다 높은 전류를 회로-차단기에 인가하기 위해 폐쇄되도록 제어된다. 따라서, 공급되는 전기 네트워크 내에 과도하게 큰 전자기 교란을 생성할 위험을 무릅쓰지 않으면서, 각각의 제어 회로들의 존재로 인해 서비스의 연속성을 보장한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 설비(1)의 구현예의 일례의 개략도이다. 전기 설비(1)는 회로-차단기(5) 및 부하(6)(실제로는 다수의 부하를 포함하는 완전한 전기 네트워크일 수 있음)를 포함하고, 이 부하는 회로-차단기(5)와 직렬 연결된다. 여기서, 부하(6)의 (예컨대, 케이블 또는 배선으로 인한) 전기 네트워크의 기생 인덕턴스를 회로-차단기(5) 및 부하(6)와 직렬 연결되는 유도 부품(7)의 형태로 나타낸다. 전기 설비(1)는 추가로 DC 전압원을 포함한다. DC 전압원은 전기적으로 병렬 연결되는 (독립 모듈들의 형태인) 배터리들(3)의 세트를 포함한다. DC 전압원은 주지의 방식으로 예컨대 전력 연결에 의해 회로-차단기(5) 및 부하(6)와 직렬 연결된다.

회로-차단기(5)는 차단 용량(PdC) 및 트립 전류(Is)를 갖는다. 예컨대, 회로-차단기(5)의 트립 전류(Is)는 가능하게는 전기 설비(1)가 신속하게 단락에 반응하는 것을 보장하기 위해 100 ms 미만의 지속기간을 갖는 단락에 대해 트립하는 것일 수 있다. 도 10을 참조하여 상세히 기술된 바와 같이, 다른 트립 전류 역시 고려할 수 있다.

전기 설비(1)에서, 배터리들(3)의 단락 전류들의 총합은 회로-차단기(5)의 차단 용량(PdC)보다 높다. 병렬 연결되며 지수(i)로 지시되는 다수(n)의 배터리(3)를 가정하면, 배터리(i)의 단락 전류는 Icci로 지시된다. 이후, 차단 용량(PdC)은 다음 부등식을 만족한다:

PdC <

본 발명은 적어도 10개의 배터리(3)가 병렬 연결될 때 특히 유리한 것으로 판명된다. 본 발명은 추가로 배터리들(3)이 리튬-이온 타입일 때 특히 유리한 것으로 판명되는데, 이러한 배터리들은 비교적 낮은 내부 저항 및 그에 따른 높은 단락 전류(예컨대, 이러한 배터리들의 공칭 전류의 30 내지 100배)를 갖는다.

간략함을 위해, 동일한 단락 전류(Icc)를 갖는 n개의 배터리들(3)의 세트를 고려할 것이다. 따라서, 전기 설비는 관계식(PdC < n * Icc)을 만족한다.

그러므로, 모든 배터리들(3)이 회로-차단기(5)로 단락 전류를 전달해야 하는 경우, 회로-차단기(5)는 회로를 개방하도록 보장될 수 없다. 배터리(3)의 단락 전류는 단자들 사이의 제로 저항으로 전달할 수 있는 최대 전류에 대응하고, 이후 이러한 전류는 이러한 배터리(3)의 내부 임피던스에 의해서만 제한된다.

본 발명은 배터리들(3)의 세트가 전달할 수 있는 전류가 회로-차단기(5)의 차단 용량을 상당히 초과할 때 특히 유리한 것으로 판명된다. 따라서, 본 발명은 다음 관계식이 만족되는 경우 특히 유리한 것으로 판명된다:

PdC < 3 *

각각의 배터리(3)는 직렬 및/또는 병렬 연결되는 전기화학 축전지들의 세트(300)를 포함한다. 도 1의 변형예에서, 병렬 연결되는 각각의 배터리(3)는 제어식 스위치(310)를 포함한다. 각각의 배터리(3)는:

- 제어식 스위치(310)와 직렬 연결되는 전기화학 축전지들의 세트(300)를 포함하는 제1 암. 그에 따라 스위치(310)는 전기화학 축전지들(300)과 회로-차단기(5) 사이의 연결을 개방할 수 있다; 및

- 제1 암과 병렬 연결되며 플라이백 다이오드(340)를 포함하는 제2 암을 포함한다.

그러므로, 제1 및 제2 암은 배터리(3)의 저전압 단자와 고전압 단자 사이에 연결된다. 각각의 배터리(3)의 유도 부품(350)은 제1 및 제2 암과 배터리(3)의 고전압 단자 사이에 연결되는 유도 부품 및 배터리(3)의 기생 연결 인덕턴스들의 총합을 모델링한다. 따라서, 배터리(3)는 유리하게는 인덕턴스의 교정을 용이하게 하기 위해 이와 같은 유도 부품을 포함한다. "유도 부품"이라는 표현은 그 구성에 의해 소정의 인덕턴스를 갖도록 의도되는 전자 부품을 가리킨다. 이러한 전자 부품은 예컨대 코일일 수 있다. 유리하게는, 이와 같은 유도 부품의 인덕턴스는 배터리(3)의 기생 연결 인덕턴스보다 높다. 그러므로, 다이오드(340)의 양극은 배터리(3)의 저전압 단자와 유도 부품(350)의 하나의 단자 사이에 연결된다. 유도 부품(350)은 단락의 경우 전류의 증가가 늦춰지게 한다. 포화를 방지하기 위해, 유도 부품(350)에 포함되는 하나의 부품은 유리하게는 공심형 유도 부품일 것이다.

각각의 배터리(3)는 추가로 배터리(3)에 의해 전달되는 전류를 측정하기 위해 전류계(320)를 포함한다. 도시된 구현예에서, 전류계(320)는 유도 부품(350)을 통과하는 전류를 측정한다. 각각의 배터리(3)는 추가로 스위치(310)의 개방을 선택적으로 제어하도록 구성되는 제어 회로(330)를 포함한다. 제어 회로(330)는 전류계(320)에 의해 측정되는 전류값을 수집한다.

제어 회로(330)는 두 동작 모드를 갖는다. 전류계(320)에 의해 측정되는 전류가 트립 온 단락 임계치보다 낮을 때, 제어 회로(330)는 정상 동작 모드이다. 이후, 제어 회로(330)는 스위치(310)를 폐쇄 상태로 유지하고, 그에 따라 배터리(3)는 부하(6)에 전력을 공급할 수 있다. 다이오드(340)는 정상 동작 모드에서 턴온되지 않는다.

전류계(320)에 의해 측정되는 전류가 Ib로 지시되는 트립 온 단락 임계치보다 높을 때, 제어 회로(330)는 단락 동작 모드이다. 외부 단락의 출현 시에, 각각의 배터리(3)에 의해 전달되는 전류는 급속히 증가하고, 이러한 전류의 상승은 주로 단락 인덕턴스에 따라 좌우된다. 전류계(320)에 의해 측정되는 전류가 임계치(Ib)를 초과할 때, 관련 제어 회로(330)는 단락 동작 모드로 들어간다. 이러한 동작 모드에서, 스위치들(310) 중 적어도 대부분이 동시에 개방 상태로 유지되며, 하나 이상의 스위치(310)가 회로-차단기(5)를 통해 전류를 인가하기 위해 선택적으로 폐쇄되고, 그에 따라 이러한 전류는 트립 전류보다 높고 차단 용량보다 낮다.

따라서, 매우 단시간에 DC 전압원의 외부에 있는 단락을 검출하는 것과, 회로-차단기를 통해 흐르는 전류를, 이를 트립할 정도로 높게 및 회로를 개방하는 것을 보장할 정도로 낮게 유지하는 것이 가능하다. 그러므로, 회로-차단기는 단락의 발생 시 회로의 개방(및 개방 시 유도 에너지의 흡수), 및 회로의 물리적 차단의 보장, 및 선택적으로 사용자의 차단 상태 확인의 허용과 같은 안전 기능을 여전히 수행한다. 병렬 배터리들의 단락 전류들의 총합보다 낮은 차단 용량을 갖는 회로-차단기를 사용할 수 있는 한편, 전기 설비의 동작상의 안전을 보장한다. 따라서, 기존의 회로-차단기 또는 더 저렴한 회로-차단기로 고출력 전기 설비를 구현할 수 있다. 간단한 전기 설비 아키텍처를 보존할 수 있다. 게다가, 주 회로-차단기 하류의 더 낮은 등급의 회로-차단기의 트리거링 선택성을 보존한다.

스위치(310)가 개방될 때, 플라이백 전류가 관련 다이오드(340)를 통과한다. 이후, 관련 유도 부품(350)을 통과하는 전류가 감소한다. 제어 회로들(330)은 임계치(Ib) 초과가 검출되면 스위치(310)를 개방하도록 프로그램될 수 있다. 그러므로, 단락이 검출되면, 모든 스위치들(310)이 개방될 것이며, 그에 따라 회로-차단기(5)를 통해 흐르는 전류가 감소하기 시작한다.

회로-차단기(5)를 통해 트립 전류보다 높은 전류를 인가하기 위해, 제어 회로들(330)은 이러한 전류를 증가시키기 위해 스위치들(310) 중 하나를 적어도 일시적으로 폐쇄하도록 구성된다. 예컨대, 회로-차단기(5)를 통한 전류가 낮은 임계치에 도달할 때 하나 이상의 스위치(310)를 폐쇄함으로써, 회로-차단기(5)를 통한 전류를 조정할 수 있다. 스위치들(310) 중 적어도 절반이 개방 상태로 유지되는 것을 보장함으로써, DC 전압원의 단자들에 걸쳐 전기 네트워크 내의 전압 변동의 진폭을 제한한다. 특히, 동일한 로직을 갖는 독립 제어 회로들(330)의 세트가 동시에 모든 스위치들(310)을 폐쇄하는 것(이는 DC 전압원의 단자들에 걸쳐 큰 과도 전압 변동을 초래할 것이다)을 방지하기 위해 조치를 취한다.

도 5는 하나의 스위치(310a)가 폐쇄 상태로 유지되고 다른 모든 스위치들이 개방 상태로 유지될 때 전기 설비(1)의 동작을 개략적으로 도시한다. 스위치가 개방된 배터리들에 대해, 플라이백 다이오드들(340b)은 전류가 유도 부품들(350b)을 통과하게 한다. 배터리(3a)의 전기화학 축전지들(300a)은 관련 유도 부품(350a)을 통해 방전된다. 이후, 다른 배터리들(3)의 유도 부품들(350b)과 유도 부품(350a)의 연결 노드는 작은 전압 변동을 겪는다.

구체적으로, 유도 전압 분배기가 유도 부품(350a)과 유도 부품들(350b) 사이에 형성된다. (동시에 개방 상태로 유지되는 스위치들(310)의 수에 대응하는) 병렬 연결되는 유도 부품들(350b)의 수가 더 클수록, 연결 노드 상의 전압은 더 낮아진다. 그러므로, 스위치(310a)가 이어서 개방될 때, 연결 노드는 단지 작은 전압 변동을 겪고, 이는 단락의 지속기간에 걸쳐 계속된다.

스위치들 중 적어도 절반이 동시에 개방 상태로 유지됨에 따라, 연결 노드 상의 전압이 과도 공진 피크로도 전기화학 축전지들의 단자들에 걸친 전압을 초과하지 않을 것을 보장할 수 있다. 본 발명은 스위치들(310) 중 적어도 80%가 단락 동작 모드에서 개방 상태로 유지될 때 특히 유리한 것으로 판명된다.

따라서, DC 전압원에 의한 고주파 전자기 교란의 발생이 제한되는데, 이러한 교란은 가능하게는 부하(6)의 동작을 방해할 수 있다. 그러므로, 이러한 전자기 교란을 필터링하기 위한 선택적인 회로(통상적으로, 필터링 커패시터 또는 직렬 RC 회로)의 크기가 현저히 감소될 수 있다.

실제 응용을 수행하기 위해, 전기 네트워크의 케이블은 선박과 같은 설비에서 약 10 (H의 기생 인덕턴스를 가질 수 있다. 예컨대, DC 전압원은 병렬 연결되는 50개의 배터리(3)를 포함하되, 그 임피던스(350)가 약 10 (H이다. 각각의 배터리(3)가 1 kA의 단락 전류에 제한된다고 가정할 때, 350 kA의 전류가 전기 네트워크의 기생 임피던스를 통과할 수 있다. 각각의 임피던스(350)가 5 J의 에너지를 저장하게 되는 반면, 전기 네트워크의 기생 인덕턴스는 12500 J을 저장하게 된다. 모든 스위치들(310)이 동시에 개방 및 폐쇄되어야 하는 경우, 이와 같은 저장 에너지는 현저한 크기의 전자기 교란을 필터링하기 위한 회로를 요구할 것이다. 이와 같은 크기를 갖는 필터링 회로는 추가로 전기 설비(1)의 단락 거동에 상당히 부정적인 영향(단락 전류의 진폭 및 진동의 위험)을 미칠 것이다.

도 6은 외부 단락 중에 본 발명의 실시예의 일례에 따른 전기 설비(1)와 함께 회로-차단기(5)를 통과하는 전류를 도시한 그래프이다. 제1 단계(P1) 중에, 다양한 배터리들(3)의 스위치들(310)이 폐쇄 상태로 유지되고, 회로-차단기(5)를 통과하는 전류가 증가한다. 단계(P1)의 끝에, 제어 회로들(330)은 각각의 배터리(3)에 의해 전달되는 전류가 임계치(Ib)를 초과하는 것을 검출한다. 가독성을 위해, 단계(P1) 후의 전류 변동의 비율을 의도적으로 확대한다. 제2 단계(P2) 중에, 모든 제어 회로들(330)은 각각의 스위치(310)를 개방한다. 회로-차단기(5)를 통해 전달되는 전류는 모든 플라이백 다이오드들(350)의 턴온에서 기인한다. 회로-차단기(5)를 통과하는 전류는 회로-차단기(5)의 검출 임계치(Is)보다 높은 값(It)까지 점차적으로 감소한다. 회로-차단기(5)를 통과하는 전류가 값(It)에 도달할 때 제3 단계(P3)가 시작된다. 제3 단계 중에, 다양한 배터리들(3)이 회로-차단기(5)를 통과하는 전류의 조정을 순차적으로 보장한다. 순간(C1)에 제1 배터리가 이 전류의 조정을 보장하고, 다음으로 순간(C2)에 제3 배터리가 이 전류의 조정을 보장하는 등이다.

배터리(3)가 회로-차단기(5)를 통과하는 전류의 조정을 보장할 때, 유도 부품(350)을 통한 전류가 높은 임계치에 도달할 때까지, 스위치(310)는 시간 길이(tf) 동안 폐쇄된다. 이후, 전류가 값(It)에 도달할 때까지, 스위치(310)는 시간 길이(t0) 동안 개방된다. 이후, 다른 배터리(3)가 스위치(310)의 폐쇄로 조정을 보장하고, 이후 순차적인 조정이 다양한 배터리들(3)과 함께 계속된다.

제어 회로들(330)은 그 사이의 통신을 제공하지 않으면서 순차적인 전류 조정을 수행할 수 있다. 그러므로, 회로들(330)은 스위치(310)가 동일한 주파수로 폐쇄되도록 제어할 수 있지만, 각각의 제어 회로(330)는 (예컨대, DC 전압원의 조립 중에 프로그램되는) 트립 임계치(Ib)의 검출에 대해 상이한 시프트를 가지고 스위치(310)를 폐쇄한다. 따라서, 제3 단계(P3) 중에 단 하나의 스위치(310)만이 소정의 순간에 폐쇄된다.

이러한 예에서, 단일 스위치(310)의 동시 폐쇄만이 설명되었다. 단일 스위치의 동시 폐쇄면 충분한 것으로 판명될 수 있고, 이러한 폐쇄는 본질적으로 플라이백 다이오드들을 통한 전도에 의해 유지되는 It보다 높은 레벨에 대해 회로-차단기(5)를 통한 전류를 증가시키는 역할을 한다. 그러나, 제3 단계(P3)의 전류 상승 중에 리던던시를 보장하기 위해 복수의 스위치(310)를 동시에 폐쇄하는 것도 고려할 수 있다.

스위치들(310)의 폐쇄는 DC 전압원의 중앙 클록 신호를 통해 동기화될 수 있고, 이후 각각의 제어 회로(330)에는 상이한 시프트의 폐쇄를 위해 카운터가 장착된다.

외부 단락의 기원이 사라지는 경우, 배터리들(3)은 더 낮은 전류를 전달하고, 이후 제어 회로들(330)은 정상 동작 모드로의 변화를 제어한다. 이후, 스위치들(310)은 폐쇄된다.

독립 제어 회로들(330)에 대해 다양한 제어 모드들을 고려할 수 있다. 예컨대, 각각의 제어 회로(330)가 상이한 스위치(310) 폐쇄 주파수를 갖는 특정 클록을 갖도록 예컨대 공장에서 설정되도록 준비하는 것이 가능하고, 그에 따라 각각의 제어 회로(330)가 동일한 클록 주파수 및 상이한 시프트를 갖거나, 또는 심지어 스위치들(310)이 랜덤 시간 길이 동안 개방된다.

각각의 제어 회로(330)는 또한 스위치(310)가 폐쇄되어야 하는지 일정한 간격으로 판단하기 위해 자율적으로 랜덤 선택(random draw)할 수 있다. 낮은 스위치(310) 폐쇄 듀티 사이클을 갖는 다수의 배터리(3)에 대해, 단락 모드에서 스위치들(310) 중 절반 이상의 동시 폐쇄의 확률은 굉장히 낮다. 랜덤 선택에 의해, 가능성이 아주 작음에도, 스위치들(310) 중 절반 이상이 일시적으로 동시 폐쇄될 수 있다. 이러한 상황이 각각의 선택 시에 10^-4보다 낮은 확률을 가진다면, 스위치들(310) 중 절반 이상을 개방 상태로 유지할 조건이 만족된다고 간주될 것이다.

다양한 배터리들(3)의 유도 부품들(350)을 상이하게 교정함으로써, 스위치들(310)의 폐쇄들 간의 자연적인 시프트를 또한 획득할 수 있다. 다양한 인덕턴스들에 의해, 각각의 배터리는 단락 단계에서 전류의 증가 중에 상이한 기울기를 가질 것이다. 따라서, 각각의 배터리(3)에 의해 전달되는 전류는 상이한 순간에 트립 전류(Ib)에 도달할 것이다. 그러나, 다양한 배터리들(3)의 스위치들(310)은 가능하게는 동일한 주파수로 폐쇄될 것이다.

트랜지스터들(310)의 폐쇄를 전환하기 위해, 각각을 위한 상이한 높은 임계치 및 낮은 임계치를 설정함으로써, 각각의 배터리(3) 내의 히스테리시스에 의해 조정을 수행하는 것이 또한 가능하다.

트립 임계치(Ib)를 설정하는 예는 다음과 같을 수 있다:

Ib = Is / n, 여기서 Is는 회로-차단기(5)의 트립 임계치이며 n은 병렬 연결되는 배터리들(3)의 수이다;

Ib = 1.5 * Is / n; 및

Ib = PdC / 2n, 여기서 PdC는 회로-차단기(5)의 차단 용량이며 n은 병렬 연결되는 배터리들(3)의 수이다.

도 2는 전기 설비(1)에서 사용 가능한 배터리(3)의 일 변형예의 개략도이다. 이러한 변형예에 따른 배터리(3)는 유리하게는 디커플링 커패시터(360)를 포함한다. 커패시터(360)는 제1 및 제2 암과 병렬 연결된다. 이와 같은 커패시터(360)는 유리하게는 제어 회로(330)의 동작 상의 다양한 기생 인덕턴스들의 효과가 제한되게 한다. 설명되는 모든 변형 배터리들(3)이 디커플링 커패시터를 포함하진 않지만, 본 발명에 따른 설비(1)의 배터리(3)는 이와 같은 디커플링 커패시터를 포함할 수 있음은 물론이다.

도 2의 변형예에서, 배터리(3)는 접촉기들(371, 372)을 포함한다. 이러한 접촉기들(371, 372)은 고전압 단자(373)와 저전압 단자(374) 사이에서 제1 및 제2 암과 직렬 연결된다. 이러한 접촉기들(371, 372)은 배터리(3)가 전기 설비(1)와 선택적으로 연결/분리되게 한다.

배터리(3)의 방전 및 충전을 모두 허용하기 위해, 스위치(310)는 유리하게는 양방향으로 전류를 전도할 수 있다. 이후, 배터리(3)는 부하(6)에 의해 복귀되는 전류로부터(예컨대, 전기 모터를 위한 회생 제동), 또는 외부 전기 공급원에 연결되는 충전기에 의해 충전될 수 있다.

도 3은 양방향 전류 스위치(310)의 제1 예를 도시한다. 여기서, 스위치(310)는 다이오드(340)의 음극에 연결되는 소스 및 제어 회로(330)에 의해 제어되는 게이트를 구비한 n-채널 MOS 트랜지스터를 포함한다.

도 4는 양방향 전류 스위치(310)의 제2 예를 도시한다. 여기서, 스위치(310)는 역평행 장착되는 IGBT 트랜지스터(312) 및 다이오드(311)를 포함한다.

다양한 유형의 트랜지스터들이 가능하게는 스위치(310) 기능을 위한 전도/제동 부품들로 사용될 수 있다. 트랜지스터들의 사용은 특히, 회로-차단기(5)를 통과하는 전류가 제동 용량에 도달하기 전에, 충분히 신속한 스위치(310) 개방 속도가 획득되게 한다.

도 7은 전기 설비(1)에서 사용 가능한 하나의 변형 배터리(3)의 개략도이다. 이러한 변형예에 따른 배터리(3)는 유리하게는 직렬 연결되는 2개의 플라이백 다이오드(340, 341)를 포함한다. 따라서, 다이오드들(340, 341)은 배터리(3)의 저전압 단자(3)와 유도 부품(350)의 하나의 단자 사이에 연결된다. 다이오드의 고장 모드는 일반적으로 단락이므로, 직렬 연결되는 2개의 다이오드(340, 341)의 존재는 배터리(3)의 동작의 연속성을 보장하는 것뿐만 아니라, 이러한 다이오드들 중 하나의 고장의 경우 이러한 배터리(3)의 단자들에 걸쳐 단락을 방지하는 것을 가능하게 한다.

이러한 변형예는 또한 제어 회로, 다이오드들, 및 스위치를 테스트하는 것을 가능하게 한다.

다이오드들을 테스트하기 위해, 다음 과정을 따를 수 있다:

- 스위치(310)를 폐쇄하는 단계;

- 접촉기들(371, 372)을 개방하는 단계;

- 플라이백 다이오드들(340, 341) 사이의 중간 전압을 측정하는 단계. 여기서, 이러한 전압은 0과 Vbat 사이의 중간 값을 가져야 한다(여기서, Vbat은 축전지들(300)의 단자들에 걸친 전압이다). 이러한 값은 2개의 다이오드의 누설 전류의 차이에 따라 좌우된다. 이러한 전압이 0인 경우, 배터리의 음극에 연결되는 다이오드가 단락된다. 이러한 전압이 Vbat에 상응하는 경우, 제2 다이오드가 단락된다. 다이오드들(340, 341)의 상이한 누설 전류 때문에, 다이오드들(340, 341)의 단자들에 걸쳐 전압들의 분배를 보장하기 위해, 다이오드들과 병렬로 고저항 저항기들을 추가하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 다이오드들의 누설 전류보다 몇 배 더 높은 전류를 통과시키는 동일한 저항의 2개의 저항기를 2개의 다이오드와 병렬로 인접시키는 것이 가능하다. 이 경우, 전압은 약 Vbat/2이어야 한다; 및

- 플라이백 다이오드들(340, 341)의 단자들에 걸쳐 전압을 측정하는 단계. 여기서, 이러한 전압은 Vbat에 상응해야 한다.

스위치(310) 및 제어 회로를 테스트하기 위해, 다음 과정을 따를 수 있다:

- 접촉기들(371, 372)을 폐쇄하는 단계;

- 스위치(310)를 개방하는 단계;

- 플라이백 다이오드들(340, 341)의 단자들에 걸쳐 전압을 측정하는 단계. 여기서, 이러한 전압은 플라이백 전류의 존재 시에 Vbat보다 낮아야 하며 2 * Vd에 상응해야 한다;

- 플라이백 전류의 존재 시에, 플라이백 다이오드들(340, 341) 사이의 중간 전압을 측정하는 단계. 여기서, 이러한 전압은 Vd에 상응해야 하는데, Vd는 (다이오드들(340, 341)에 대해 동일한 것으로 가정되는) 다이오드들(340, 341)의 임계 전압이다;

- 스위치(310)를 폐쇄하는 단계; 및

- 플라이백 다이오드들(340, 341)의 단자들에 걸쳐 전압을 측정하는 단계. 여기서, 이러한 전압은 Vbat에 상응해야 한다.

도 8은 전기 설비(1)에서 사용 가능한 다른 변형 배터리(3)의 개략도이다. 이러한 배터리(3)는 직렬 연결되는 제1 전기화학 축전지들(301), 및 DC/DC 컨버터(380)를 포함한다. 다른 DC 전압원이 컨버터(380)의 입력에 연결된다. 여기서, 이러한 다른 DC 전압원은 제2 전기화학 축전지들(302)을 포함한다. 컨버터(380)의 출력은 전기화학 축전지들(301)과 전기적으로 직렬 연결된다.

이와 같은 배터리(3)는 자신이 병렬 연결되어야 하는 다른 배터리들(3)의 전압에 자신의 전압이 순응되게 한다. 이와 같은 배터리들은 (충전 상태, 제조 분산, 또는 수명 또는 마모 차이로 인해) 상이한 특성을 가질 때 특히 유리한 것으로 판명된다. 아울러, 이와 같은 배터리(3)는 최적화된 용적 및 비용을 위해 자신의 전압이 낮은 손실로 순응되게 한다. 구체적으로, 여기서, 변환은 전기화학 축전지들(302)의 전압에만 수행되는데, 그 공칭 전압은 통상적으로 전기화학 축전지들(301)의 공칭 전압보다 적어도 5배 더 낮다.

도 9는 컨버터(380)의 일 변형예를 갖는 배터리(3)를 도시한다. 여기서, 컨버터(380)는 스위치들(381, 382) 및 유도 부품(350)의 사용에 기초한다. 스위치들(381, 382)은 직렬 연결되며 제어 회로(330)에 의해 제어된다. 유도 부품(350)은 스위치(310)를 통해 배터리(3)의 고전압 단자와 스위치들(381, 382) 간의 연결 노드 사이에 연결된다. 전기화학 축전지들의 세트(302)는 각각 스위치(381) 및 스위치(382)를 통해 연결 노드에 연결된다.

기호(()는 제어 회로(330)에 의해 정의되는 스위치(381)의 폐쇄 듀티 사이클을 가리킨다. 제어 회로(330)는 스위치(382)를 위한 폐쇄 듀티 사이클(1-()을 정의한다. 그 자체로 알려진 바와 같이, 제어 회로는 스위치(381)를 개방 상태로 유지하는 동시에 스위치(382)를 폐쇄 상태로 유지하고, 그 반대로도 마찬가지이다. 제어 회로(330)는 배터리(3)의 원하는 출력 전압에 따라 듀티 사이클(()의 값을 정의한다.

그러므로, 컨버터(380)는 축전지(302) 방전 모드에서 강압 전압 조정기, 및 축전지(302) 충전 모드에서 승압 전압 조정기 역할을 한다.

컨버터(380)의 스위치들(381, 382)은 바람직하게는 상시 개방형이다.

회로-차단기(5)는 예컨대 열자기 회로-차단기 또는 전자 회로-차단기이다. 전자 회로-차단기에는:

- 이를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류계;

- 회로-차단기의 단자들 사이의 회로가 개방되게 하는 전기기계 부재; 및

- 전류계의 전류 측정을 처리하며 전류 측정에 따라 전기기계 부재를 개방하는 명령을 발생시키는 전자 회로가 장착되어 있다.

도 10은 이와 같은 전자 회로-차단기에 대한 예시적인 트립 곡선을 도시한다. 여기서, 전자 회로-차단기는 3개의 트립 임계치를 포함한다:

- 제1 트립 임계치(In)는 (통상적으로 수십 초 내지 수 분의) 긴 지속기간의 제한된 전류 과부하를 위한 것이다. 이러한 트립 임계치는 열자기 회로-차단기의 열 트립 임계치와 유사하다;

- 제2 트립 임계치(Icr)는 (통상적으로 100 ms 내지 수 초의) 평균 지속기간의 비교적 높은 전류 과부하를 위한 것이다. 이러한 트립 임계치는 열자기 회로-차단기의 자기 트립 임계치와 유사하다; 및

- 제3 트립 임계치(Isi)는 거의 순간적인 검출 및 상기 검출 후의 100 ms 이내의 개방을 갖는 완전 단락(dead short-circuit)을 위한 것이다.

전기 회로의 선택성을 보장하기 위해, 회로-차단기(5)의 제3 트립 임계치는 더 낮은 등급의 회로-차단기들이 하류 암들을 개방하게 하도록 지연될 수 있다.

상기에 상세히 기술된 예들에서, 전류계(320)는 유도 부품(350)을 통과하는 일련의 전류를 측정한다. 그러나, 제1 암을 통과하는 전류의 측정을 고려하는 것도 가능하지만, 이러한 측정은 스위치(310)의 개방 중에 유도 부품(350)을 통과하는 전류값을 전달하지 않는다.

도 11은 직렬로 복수의 단을 포함하되, 각각의 단은 병렬 연결되는 복수의 배터리를 포함하는 DC 전압원의 예를 도시한다. 여기서, DC 전압원은 직렬 연결되는 제1 단(Et1) 및 제2 단(Et2)을 포함한다. 간략함을 위해, 각각의 단에서 병렬 연결되는 배터리들 중 단 하나만을 도시하였다. 이러한 배터리들은 도 1을 참조하여 상세히 기술된 것과 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 단(Et1)을 위해 도시된 배터리는 전기화학 축전지들의 세트(303), 스위치(311), 전류계(321), 제어 회로(331), 다이오드(341), 및 유도 부품(351)을 포함한다. 그러므로, 단(Et2)을 위해 도시된 배터리는 전기화학 축전지들의 세트(304), 스위치(312), 전류계(322), 제어 회로(332), 다이오드(342), 및 유도 부품(352)을 포함한다.

유리하게는, 단들(Et1, Et2)은 상이한 단락 검출 임계치를 갖거나 상이하게 조정되는 단락 전류를 갖도록 구성된다.

It1 및 It2는 단들(Et1, Et2) 내의 각각의 조정된 단락 전류들이며, Ib1 및 Ib2는 단락의 검출을 위한 전류 임계치들인데, It1 > It2이며 Ib1 > Ib2이다. 단락의 출현 시에, 단(Et2)의 각각의 배터리에서 임계치(Ib2)에 도달하면, 단락은 단(Et2)에서 더 일찍 검출된다. 스위치들(312)은 스위치들(311) 전에 개방된다. 이후, 단(Et1)에 의해 전달되는 단락 전류가 단(Et2)의 플라이백 다이오드들(342)을 통과한다. 플라이백 다이오드들을 통해 전달되는 단락 전류가 조정 임계치(It2)를 초과하기 때문에, 스위치들(312)은 개방 상태로 유지된다. 단락 전류가 단(Et1)의 각각의 배터리에서 Ib1에 도달할 때, 스위치들(311)이 또한 개방된다. 이후, 단(Et1)에서 조정이 실제로 수행된다.

제어 회로들(332)이 스위치들(312)을 제어하기 위해 히스테리시스 제어를 채용하는 특별한 경우, 스위치들(312)은 주기적으로 폐쇄될 수 있지만, 이를 통과하는 전류가 임계치(Ib2)보다 높기 때문에 즉시 재개방된다.

상이한 조정 단락 전류를 갖거나 상이한 단락 검출 임계치를 갖도록 구성되는 단들(Et1, Et2)을 갖는 이와 같은 설계는 특히 단들 사이의 있을 수 있는 진동을 방지하는 것을 가능하게 한다.

이후, 플라이백 다이오드들(342)은 단(Et1)의 단락 전류를 견디도록 명시되어야 한다.

Claims (14)

1. - 차단 용량(PdC) 및 트립 전류(Is)를 갖는 회로-차단기(5); 및
   - 병렬 연결되는 적어도 2개의 전기화학 축전지 배터리(3)를 포함하며 상기 회로-차단기와 직렬 연결되는 DC 전압원을 포함하는 전기 설비(1)에 있어서,
   병렬 연결되는 상기 배터리들의 단락 전류들의 총합은 상기 회로-차단기(5)의 상기 차단 용량(PdC)보다 크고,
   각각의 상기 배터리는:
   - 상기 배터리의 전기화학 축전지들(300) 및 스위치(310)를 포함하는 제1 암으로, 상기 축전지들 및 스위치는 직렬 연결되는 것인 제1 암;
   - 상기 제1 암과 병렬 연결되며 플라이백 다이오드(340)를 포함하는 제2 암;
   - 이러한 배터리에 의해 전달되는 전류를 측정하는 전류계(320); 및
   - 배터리에 의해 전달되는 전류가 임계치보다 높을 때 단락을 검출하도록 구성되는 제어 회로(330)를 포함하며,
   상기 제어 회로들은, 단락이 검출된 후에, 상기 트립 전류(Is)보다 높고 상기 차단 용량(PdC)보다 낮은 상기 회로-차단기(5)를 통과하는 전류를 인가하기 위해 상기 스위치들(310) 중 적어도 대부분을 동시에 개방 상태로 유지하고 상기 스위치들 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 설비(1).
2. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 배터리(3)는, 이러한 배터리의 제1 및 제2 출력 단자 사이에 직렬 연결되며 상기 제1 및 제2 암과 직렬 연결되는 유도 부품(350)을 포함하는, 전기 설비(1).
3. 제2항에 있어서,
   상기 전류계들(320)은 상기 유도 부품(350)을 통과하는 전류를 측정하는, 전기 설비(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 상기 제어 회로(330)는 단락의 검출에 대해 시간적 시프트를 가지고 상기 스위치(310)의 폐쇄를 제어하되, 이러한 시간적 시프트는 각각의 상기 제어 회로마다 상이한, 전기 설비(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회로-차단기(5)의 상기 트립 전류(Is)는 100 ms 미만의 지속기간의 단락을 위한 트립 전류인, 전기 설비(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   병렬 연결되는 적어도 10개의 배터리(3)를 포함하는, 전기 설비(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   병렬 연결되는 다수(n)의 배터리(3)를 포함하고, 각각의 이러한 배터리는 단락 전류(Icc_i)를 가지며, 상기 회로-차단기(5)의 상기 차단 용량(PdC)은 이러한 배터리들의 단락 전류들의 총합(

   

   )보다 적어도 3배 더 낮은, 전기 설비(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회로-차단기는 적어도 5 kA에 상응하는 차단 용량(PdC)을 가지는, 전기 설비.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 DC 전압원에 직렬 연결되며 상기 회로-차단기(5)를 포함하는 전기 네트워크를 포함하되, 상기 전기 네트워크는 이를 통과하는 전류가 상기 회로-차단기(5)의 상기 차단 용량(PdC)에 상응할 때 적어도 2000 J에 상응하는 유도 에너지를 저장하는, 전기 설비(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 배터리(3)는 직렬 연결되는 전기화학 축전지들의 제1 세트(301), 및 직렬 연결되는 전기화학 축전지들의 제2 세트(302)를 포함하고, 상기 전기 설비는 추가로 상기 전기화학 축전지들의 제1 세트(301)와 직렬 연결되는 출력 전압을 갖는 DC/DC 컨버터(380)를 포함하고, 상기 전기화학 축전지들의 제2 세트(302)는 상기 컨버터(380)의 입력 인터페이스에 전위차를 인가하는, 전기 설비(1).
11. 제10항에 있어서,
    각각의 상기 배터리의 상기 컨버터(380)는 상기 전기화학 축전지들의 제2 세트(302)의 방전 중에 강압 전압 조정기 구조를 가지는, 전기 설비(1).
12. 제11항에 있어서,
    각각의 상기 배터리에 대해:
    - 상기 강압 전압 조정기 구조는 직렬 연결되는 2개의 제어식 스위치(381, 382)를 포함하는 스위치-모드 강압 전압 조정기를 포함하되, 상기 전기화학 축전지들의 제2 세트(302)의 전위차가 그 단자들에 인가되고;
    - 상기 유도 부품(350) 및 상기 플라이백 다이오드(360)는 상기 스위치-모드 강압 전압 조정기 구조에 속하며;
    - 상기 스위치(310)는 상기 강압 조정기의 상기 제어식 스위치들(321, 322) 간의 연결 노드와 상기 유도 부품(350) 사이에 연결되는, 전기 설비(1).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 배터리의 상기 제2 암은 직렬 연결되는 2개의 플라이백 다이오드(341, 342)를 포함하는, 전기 설비(1).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(330)는 단락의 검출 후에 상기 스위치들(310) 중 단 하나만이 동시에 폐쇄 상태로 유지되도록 구성되는, 전기 설비(1).

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