KR20190018169A - 전력 공급 설비의 전기화학 전지를 지능적으로 관리하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

전력 공급 설비의 전기화학 전지를 지능적으로 관리하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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이반 아뉴스
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토니 떵
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Abstract

본 발명은 전기 공급 설비의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들을 관리하는 방법(300)에 관한 것으로, 상기 모듈 각각은 재충전 가능한 적어도 하나의 전기화학 전지를 구비하며 그리고 상호 병렬 배열되며, 상기 방법(300)은: - 상기 모듈들을 적어도 두 개의 그룹들로 분리하는 단계(302), 그리고 - 상기 그룹들의 하나로부터 동시에 공급하는 단계(304)를 구비하며; 상기 방법(300)은, 능동 그룹으로 불리는 한 그룹에 의한 공급 과정 도중에, 상기 능동 그룹이외의, 수동 그룹으로 불리는 적어도 하나의 그룹 내에서, 조정 단계로 불리는 단계(306)을 구비하며, 상기 조정 단계(306)가 상기 수동 그룹의, 운전 모듈로 불리는, 적어도 하나의 다른 모듈에 의한 상기 수동 그룹의, 수동 모듈로 불리는, 적어도 하나의 모듈에서의 공급(306)을 포함한다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 구현하는 시스템 및 이러한 방법 또는 시스템을 구현하는 전력 공급 설비에 관한 것이다.

Description

전력 공급 설비의 전기화학 전지를 지능적으로 관리하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 전기 공급 설비의 전기화학 전지를 지능적으로 관리하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 방법을 구현하는 시스템, 및 이러한 방법 또는 이러한 시스템을 구현하는 전기 공급 설비에 관한 것이다.
본 발명의 분야는 공급 신호를 제공하기 위해서, 병렬로 설치된, 수개의 전기화학 전지, 특히 LMP® ("리튬 금속 폴리머(Lithium Metal Polymer)")형의 전지를 구비한 전기 공급 설비 분야이다.
병렬로 설치되며 그리고 각각이 하나 또는 그 이상의 전기화학 전지, 특히 LMP® 형의 전지를 포함하는 수개의 전기 저장 모듈을 구비하는 고정식 전기 공급 설비(stationary electrical supply installations)가 공지되어 있다. 각 모듈은 예를 들어 전기 차량을 재충전하거나 또는 건물에 전기를 공급하기 위해서, 전기 에너지 저장 및 고전압 신호 생성을 가능하게 한다.
소정의 고정식 전기 공급 설비는, 상기 모듈들을 재충전할 목적으로 하는, 예를 들면 태양열 패널 또는 풍력 터빈과 같은, 전기 에너지 저장 모듈을 구비하는 자율형 결합(autonomous and couple) 에너지 생성 수단이다.
그와 동시에, 전기화학 전지는 더딘 방전에 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 게다가, LMP®형의 전지의 경우에 있어서는, 모든 전지를 최소 작동 온도, 일반적으로 80 ℃ 이상으로 유지해야할 필요가 있다. 덧붙여, 수개의 전지가 동시에 사용될 때는, 이들 전지 각각이 동일한 잔여 충전 수준을 가지는 것이 바람직하다.
그러나 현재는 이들 모든 요건을 지능적으로 충족시킬 수 있는 전기 공급 설비의 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈을 관리하는 방법이 존재하지 않는다.
본 발명의 목적은 이들 결점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 병렬 설치된 전력 공급 설비내에 있는 병렬 설치되는 전기 에너지 저장 모듈을 지능적으로 관리하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 병렬 설치되는, 전력 공급 설비의 전기 에너지 저장 모듈을 관리하는 방법을 제공하여, 임의의 순간에 상기 모듈을 사용할 수 있게 유지하면서 상기 모듈의 수명을 최적화할 수 있게 하는 것이다.
본 발명은 전기 공급 설비, 특히 고정식 전기 공급 설비의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈을 관리하는 방법에 의해서 이들 목적 중 적어도 하나를 달성하는 것을 가능하게 하며, 상기 모듈 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기화학 전지, 특히 LMP®형의 전지를 구비하며 그리고 상호 병렬 배치되어 있고, 상기 방법은,
- 상기 모듈들은 적어도 두 개의 모듈들로 분리하는 단계; 및
- 상기 그룹들 중의 어느 하나에서부터 동시에(at once), 특별히 차례차례로, 그리고 더욱 특별히 교대로 전기를 공급하는 단계를 구비하며;
상기 방법은, 능동(active) 그룹으로 불리는 한 그룹에 의한 공급 단계 도중에, 상기 능동 그룹이 아닌 소위 수동(passive) 그룹으로 불리는 적어도 하나의 그룹 내에서, 조정 단계(regulation phase)로 불리는 단계(phase)를 포함하며, 상기 조정 단계는, 상기 수동 그룹 내의 운전 모듈(operational module)로 불리는 적어도 하나의 다른 모듈에 의해 상기 수동 그룹 내의 적어도 하나의 모듈에 공급하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈을 수개의 그룹으로 가상 분리하고, 그리고 특히 전기 차량을 재충전하고, 건물에 전기를 공급하고, 복합 단지에 전기를 공급하고, 전기/전자 장치에 전기를 공급하며, 특히 Wifi 핫스폿(hotspot) 또는 안테나와 같은 통신 장치에 전기를 공급하기 위해, 한 그룹을 동시에 사용하는 것을 제안한다. 따라서, 각 그룹에 신속한 방전 사이클을 적용할 수 있고 그리고 각 모듈의 수명을 최적화할 수 있다.
게다가, 수동 그룹으로 불리는 그룹이 사용되지 않을 때에는, 상기 수동 그룹의 일부를 구성하는 것으로서 운전 모듈로 불리는 모듈이, 다른 모듈을 사용상태로 유지하도록 이들을 조정하기 위해서 이 수동 그룹의 다른 모듈에 전기를 공급하기 위해 사용된다.
본 발명에서, "분리(separation)"은 상기 모듈들의 물리적 배열과는 독립적으로 그들을 가상적으로 그룹화하는 것을 의미한다.
바람직하게는, 수동 그룹의 상기 조정 단계에서 상기 수동 그룹 내의 적어도 하나의, 특히 각 모듈의 잔여 충전 수준의 균형 맞춤이 실시될 수 있다.
예를 들면, 상기 조정 단계에서는 운전 모듈의 잔여 충전 수준을 상기 수동그룹 내의 적어도 하나의 다른 모듈의 잔여 충전 수준에 균형맞추기 위해서, 상기 운전 모듈의 방전이 실시된다. 이 경우에 있어서, 상기 운전 모듈은 예를 들면 차량의 보조 장치, 특히 상기 수동 그룹의 외부에 있는 보조 장치에 공급하기 위해서 사용될 수 있다.
다른 방법으로서 또는 추가로, 상기 수동 그룹의 상기 운전 모듈은, 예를 들면 상기 수동 그룹의 적어도 하나의 다른 모듈에 공급함으로써, 상기 수동 그룹 내의 모듈들의 잔여 충전 수준의 균형을 맞추기 위해서 사용될 수 있다. 이 예에 있어서, 상기 운전 모듈은 수동 그룹의 상기 적어도 하나의 다른 모듈을 재충전하기 위해서 상기 수동 그룹의 적어도 하나의 다른 모듈로 방전한다.
다른 방법으로서 또는 추가로, 수동 그룹의 상기 조정 단계는 상기 수동 그룹 내에 있는 적어도 하나의 모듈, 특별하게는 각 모듈의 온도 유지를 실행할 수 있다.
환언하면, 상기 수동 그룹의 상기 운전 모듈은, 상기 수동 그룹 내의 적어도 하나의 모듈, 특히 자신을 포함하여 모든 모듈들이 미리 설정된(predetermined) 온도 이상에서 가열된 상태를 유지시키기 위해 사용될 수 있다.
수동 그룹의 상기 조정 단계에서 온도 유지를 실행할 때는, 수동 그룹의 상기 운전 모듈은 상기 수동 그룹 내의 적어도 하나의 모듈, 특별하게는 자신을 포함하여 모든 모듈의, 발열 저항체(heating resistor)와 같은 발열 수단의 공급을 위해 사용된다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 형태에 따르면, 적어도 하나의 수동 그룹에 있어서, 상기 조정 단계는 상기 수동 그룹에 있는 상기 운전 모듈의 전환(change-over), 특히 차례차례로의 전환을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 수동 그룹의 모듈들을 보다 잘 관리할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 전환은 상기 수동 그룹의 각 모듈의 잔여 충전 수준 (RCL)의 함수로써 수행될 수 있다.
특히, 상기 전환은, 상기 운전 모듈의 잔여 충전 수준이 제1 설정값인, 상기 수동 그룹의 다른 모듈의 잔여 충전 수준 이하일 때, 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 설정값은 상기 수동 그룹의 모듈들 중 적어도 하나의 모듈의 최대 충전 용량(MCC) 또는 잔여 충전 수준(RCL)의 백분율에 대응할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 상기 제1 설정값은 일정할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 설정값은 한 모듈의 MCC의 5%와 동일할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제1 설정값은 가변할 수 있다.
더욱 상세하게는, 상기 제1 설정값은 상기 수동 그룹의 각 모듈의 수준에서의 잔여 충전 수준(RCL)의 함수일 수 있다.
특별하게는, 상기 설정값은, 상기 수동 그룹의 각 모듈의 잔여 충전 수준(RCL)이 감소할 때, 감소할 수 있다.
비한정적 실시예에 따르면, 상기 제1 설정값은,
-상기 수동 그룹 내의 모든 모듈이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에는, 상기 수동 그룹 내의 한 모듈의 MCC의 5%와 동일할 수 있으며;
- 상기 수동 그룹내의 적어도 하나의 모듈이 상기 MCC의 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에는, 상기 수동 그룹의 한 모듈의 MCC의 4%와 동일할 수 있으며;
- 상기 수동 그룹내의 적어도 하나의 모듈이 MCC의 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에는, 상기 수동 그룹의 한 모듈의 MCC의 3%와 동일할 수 있으며; 그리고
- 상기 수동 그룹내의 적어도 하나의 모듈이 MCC의 30% 미만의 RCL을 가질 때에는 상기 수동 그룹의 한 모듈의 MCC의 2%와 동일할 수 있다.
비한정적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 한 그룹에서 다른 그룹으로의 공급을 전환하는 단계를 포함하며, 이는 상기 그룹들의 잔여 충전 수준의 함수로써 수행된다.
더욱 특별하게는, 한 그룹에서 다른 그룹으로의 전환은, 능동 그룹의 잔여 충전 수준이 수동 그룹의 잔여 충전 수준 이하, 특별하게는 제2 설정값일 때에, 수행될 수 있다.
전기 공급 설비로부터 마이크로 전력의 정전없는 지속적 공급을 필요로 하는 경우에는, 상기 전환은 지속 공급을 확보하도록 수행될 수 있다.
이러한 전환은 다른 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 제1 그룹에서 제2 그룹으로의 전환은 상기 제1 그룹의 연결을 끊기 이전에 상기 제2 그룹을 연결함으로써 수행되며, 이 경우에서 1 및 제2 그룹에 의해 공급이 보장되는 매우 짧은 기간이 존재한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 그룹에서 제2 그룹으로의 전환은 상기 공급의 지속성을 확보하기 위해서 상기 전환 도중에 오직 공급만을 위해 사용되는 제3 그룹에 의해 수행된다.
물론 다른 실시예도 가능하다.
바람직하게는, 상기 제2 설정값은 상기 그룹들 중 적어도 하나의 그룹의 최대 충전 용량(MCC) 또는 잔여 충전 레벨(RCL)의 백분율에 대응할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 상기 제2 설정값은 일정할 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 설정값은 한 그룹의 MCC의 5% 와 동일할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제2 설정값은 가변할 수 있다.
더욱 특별하게는, 상기 제2 설정값은 각 그룹의 RCL의 함수일 수 있다.
특히, 상기 제2 설정값은, 각 그룹의 RCL이 감소할 때에, 감소할 수 있다.
비한정적 실시예에 따르면, 상기 제2 설정값은,
- 모든 그룹들이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 10%와 동일할 수 있고;
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 8%와 동일할 수 있고;
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 5%와 동일할 수 있고; 그리고
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 30% 미만의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 3%와 동일할 수 있다.
바람직한 예에서는, 각 그룹은 동일한 수의 모듈을 포함할 수 있다.
모듈의 수는 공급 단계 동안 요구되는 전체 전력 및 각 모듈에 의해 전달될 수 있는 전력의 함수로써 결정될 수 있다.
바람직한 예에서는, 모든 모듈은 동일하고 각각이 하나의 동일한 공칭 전력을 전달한다.
바람직하게는, 상기 수동 그룹의 운전 모듈은 더욱이 수동 그룹의 내부 또는 외부의 전기 공급 설비 내의 보조 장치의 공급에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한, 각 모듈별로, 하기의 매개 변수들 중의 적어도 하나, 특별하게는 각각의 변수를 측정하는 것을 포함한다:
- 예를 들면 전지 연료 게이지에 의한 상기 모듈의 잔여 충전 수준(RCL);
- 예를 들면 온도계 또는 열전대(thermocouple)에 의한 상기 모듈의 온도; 및/또는
- 예를 들면 전압계에 의한 상기 모듈의 단자에서의 전압.
이들 매개변수들 중 적어도 하나는, 다른 그룹으로의 각각의 전환, 수동 그룹의 다른 모듈로의 각각의 전환이 수행되야 하는지 아닌지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 전기 공급 설비, 특히 고정식 전기 공급 설비의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들을 관리하기 위한 시스템이 제안되며, 상기 모듈 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 화학 전기, 특히 LMP®형 전지를 포함하며, 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
상기 시스템은, - 각 모듈별로, 개별 연결/차단을 하여 상기 모듈을 다른 모듈과는 독립적으로 방전 상태에 놓이게 하는 수단, 그리고 - 상기 연결/차단 수단을 직접적으로 또는 간접적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 그룹 제어기를 구비하며, 상기 그룹 제어기는 본 발명에 따른 방법의 모든 단계들을 구현하도록 구성된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈을 구비한 전기 공급 설비, 특히 고정식 전기 공급 설비가 제안되며, 상기 모듈 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 화학 전기, 특히 LMP®형 전지를 포함하며, 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
상기 모듈은 본 발명에 따른 방법에 따라서, 또는 본 발명에 따른 시스템에 의해서 관리된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 설비는 적어도 하나의 태양열 패널 및/또는 적어도 하나의 풍력 터빈과 같은, 재생가능한 소스로부터 전기 에너지를 생산하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
이러한 수단에 의해 생성된 에너지는 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈을 재충전하는데 사용될 수 있다.
다른 방법으로 또는 추가로, 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈은 전력망으로부터 재충전될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 공급 설비는 전기 차량용 전기 재충전 스테이션일 수 있다.
다른 방법으로, 본 발명에 따른 전기 공급 설비는 영화관과 같은 건축물, 스포츠 경기장과 같은 복합 단지, 또는 Wifi 핫스팟 또는 안테나 등과 같은 전기/전자 통신 장치 등을 위한 전기 공급 설비일 수 있다.
본 발명의 다른 이점 및 특징들은 발명을 제한하지 않는 실시예의 상세한 설명의 검토와 하기 첨부 도면에 의해 명확해질 것이며, 그리고 도면에서,
- 도 1은 본 발명에 따른 전기 공급 설비의 비제한적 예를 개략적으로 도시한다;
- 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 전기 공급 설비 특히 도 1의 설비의 전기 에너지 저장 모듈의 비한정적 병렬 연결예를 개략적으로 도시한다;
-도 3은 본 발명에 따른 비한정 실시예를 흐름도 형태로 개략적으로 도시한다; 그리고
-도 4a-4f는 도 1의 설비의 경우에 있어서 도 3의 방법을 적용한 예를 도시한다.
이하에 설명될 실시예는 결코 발명을 제한하는 것이 아님을 당연히 알게 될 것이다. 서술되는 다른 특징들과는 별개로, 이후에 서술되는 본 발명의 특징이 구조적인 상세 설명이 없어도, 또는 일부 구성만으로 종래기술과 대비하여 본 발명에 기술적 이점을 부여하거나 또는 본 발명을 차별하도록 하기에 충분하다면, 이런 특징만을 선택하여 이루어지는 본 발명의 변형예를 예상할 수 있다. 이 선택은, 구조적 세부 사항에 대한 설명이 없는 적어도 하나의 특성, 바람직하게는 기능적인 특성을 포함하거나, 또는 선행 기술의 상태와 관련하여 본 발명에 기술 이점을 부여하거나 본 발명을 구별하기에 충분한 일부 구성 요소에 대한 구조적 세부 사항을 가지는 적어도 하나의 특징, 바람직하게는 기능적 특징을 포함한다.
도면에서, 수개의 도면에서 공통으로 사용되는 구성 요소는 동일한 참조번호가 계속 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 공급 설비의 비제한적 예를 개략적으로 도시한다.
도 1에 표현된 전기 공급 설비(100)는 전기버스 또는 전기차와 같은 전기 차량용 전기 재충전소, 건물, 축구장과 같은 복합 단지, 와이파이 핫스폿(Wifi hotspot) 또는 안테나와 같은 통신 장비용 공급 설비 등일 수 있다.
상기 설비(100)는 제1 그룹(102)과 제2 그룹(104)을 포함하며, 이들 각각에는 4개의 재충전 전기 에너지 저장 모듈, 즉 상기 제1 그룹(102)에는 저장 모듈(1061-1064)이, 제2 그룹(104)에는 저장 모듈(1065-1068)이 구비되어 있다.
재충전 전기 에너지 저장 모듈(106) 각각은 하나 또는 그 이상의 LMP® ("리튬 금속 폴리머(Lithium Metal Polymer)")형의 전지를 구비한다. 상기 모듈들(106)은 모두 동일하며 그리고 동일한 공칭 전력을 제공한다.
예를 들면 태양열 패널들(1081) 또는 풍력 터빈들(1082)과 같은, 재충전 소스로부터 전기 에너지를 생성하는 하나 또는 그 이상의 수단(108)은 상기 모듈들(106)을 재충전하기 위해 사용될 수 있다. 상기 생성 수단(108)은 상기 설비(100)의 일부를 구성하거나 또는 구성하지 않을 수 있다.
다른 방법으로서 또는 추가로, 각 모듈(106)은 110으로 표시된 라인에 의해 도시된 전기 에너지 배전망(electric energy distribution grid)으로부터 재충전될 수 있다.
상기 설비(100)는 112으로 표시되는 라인에 의해 도시된 전기 망(electricity grid)을 거쳐서, 충전 터미널, 복합 단지 그리고 더욱 일반적으로는 임의의 개체(entity)로의 전기 공급을 가능하게 한다. 하나 또는 그 이상의 그룹 제어기는 상기 설비(100)의 동작을 제어할 수 있게 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 전기 공급 설비 특히 도 1의 설비(100)의 전기 에너지 저장 모듈의 비한정적 병렬 연결예를 개략적으로 도시한다.
도 2a에 나타난 예에 있어서, 상기 그룹(102)의 모듈들(1061-1064)은 그룹 제어 프로그램으로 불리는 관리 모듈(2021)에 연결되고 그리고 상기(104)의 모듈들(1065-1068)은 그룹 제어기로 불리는 관리 모듈(2022)에 연결된다.
상기 그룹 제어기들(2021 및 2022)은, 그 자체가 "E"로 대표되는 공급받을 개체(208)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 중앙 제어기(204)에 차례차례로 연결되며, 상기 개체는 전기 차량, 건물, 전기/전자 장치, 와이파이핫스팟, 안테나 등이 될 수 있다.
특히, 상기 그룹(102)의 각 모듈(1061-1064)은 각각의 콘택터(2061-2064)를 거쳐서 상기 그룹 제어기(2021)에 연결되며, 상기 콘택터들은 상기 그룹 제어기(2021) 또는 상기 중앙 제어기(204)에 의해 제어될 수 있다. 유사하게, 상기 그룹(104)의 각 모듈(1065-1068)은 각각의 콘택터(2065-2068)를 거쳐서 상기 그룹 제어기(2022)에 연결되며, 상기 콘택터들은 상기 그룹 제어기(2022) 또는 상기 중앙 제어기(204)에 의해 제어될 수 있다.
각 콘택터(206i)는, 상기 모듈(106i)에 의해 제공된 전류가 통과할 수 있게 하는 폐쇄 상태와 상기 모듈(106i)에 의해 제공된 전류가 통과하지 못하게 하는 개방 상태 중의 어느 하나로 설정되도록, 직접적으로 또는 상기 그룹 제어기(2021-2022)를 거쳐서, 상기 중앙 제어기(204)에 의해 개별 제어된다.
상기 중앙 제어기(204)는,
- 각 모듈(106)의 잔여 충전 수준(remaining charge level(RCL))을 개별 측정하기 위한 수단(미도시),
- 각 모듈(106)의 온도를 개별 측정하기 위한 수단(미도시), 및/또는
- 각 모듈(106)의 단자에서의 전압을 개별 측정하기 위한 수단(미도시)를 구비한다.
게다가 상기 중앙 제어기(204)는 상기 모듈이 결함이 있는지 또는 작동가능한지를 결정하기 위해서, 각 모듈에서 측정된 값 각각을 하나 또는 그 이상의 설정값(predetermined value) 또는 설정값의 범위와 비교하도록 구성된다.
물론, 다른 방법으로는 이들 매개 변수의 측정 및 비교는 상기 중앙 제어기(204)가 아닌 다른 유니트, 예를 들면 각 그룹 제어기(2021-2022)와 같은 유니트에 의해 수행될 수 있다.
도 2b는 본 발명에 따른 전기 공급 설비 특히 도 1의 설비(100)의 전기 에너지 저장 모듈의 비한정적 병렬 연결의 다른 예를 개략적으로 도시한다.
도 2b에 도시된 예는 상기 그룹 제어기(202)를 제외하고 도 2a의 예의 모든 구성 요소를 포함한다.
도 2b에 도시된 예에 있어서, 상기 모듈들(1061-1068)은 상기 그룹 제어기들(2021 및 2022)를 사용하지 않고, 콘택터들(2061-2068)에 의해 상기 중앙 제어기(204)에 직접적으로 연결된다. 그리고 상기 모듈(106i)은 모두 상호 병렬 배열된다.
도 3은 본 발명에 따른 관리 방법의 비한정적 제1 일예의 흐름도이다.
도 3에 도시된 상기 방법(300)은 상기 모듈들을 수개의 그룹, 예를 들면 그룹들(102 및 104)과 같이, 정확히 두 개의 그룹으로 분리하는 단계(302)를 포함한다.
분리 단계(302) 도중에, 예를 들면 도 2a에 도시된 것과 같은, 그룹 구성을 위해 모듈의 물리적 배치를 고려할 수 있다. 다른 방법으로는 예를 들면 도 2b에 도시된 것과 같은, 모듈의 물리적 배치를 고려하지 않는 것이 가능하지 않다.
단계(304) 도중에, 상기 방법(300)은 그룹 각각으로부터 차례차례로 교호 공급원(alternate supply)을 생성한다. 이를 수행하기 위해서, 단계(3041)에서 그룹 중의 어느 하나로부터 공급원이 생성된다. 공급 과정에 있는 그룹은 능동 그룹(active group)이라 불리며 그리고 다른 그룹들은 수동 그룹(passive group)이라 불린다. 상기 능동 그룹의 잔여 충전 수준(RCL)은 공급 단계(3041)도중에 모니터링된다. 다음으로, 설정된 규칙의 함수로써, 단계(3042)는 다른 수동 그룹 등으로 공급 전환을 수행한다.
단계(304) 도중에서, 한 그룹에서 다른 그룹으로의 전환은 각 그룹의 잔여 충전 수준(RCL) 및 그룹들의 최대 충전 용량(maximum charge capacity(MCC))의 함수로써 수행될 수 있다.
특히, 상기 능동 그룹으로부터 수동 그룹으로의 전환은 상기 능동 그룹의 RCL이, 설정값인 수동 그룹의 RCL 이하일때 수행되며, 상기 설정값은,
- 모든 그룹들이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 10%와 동일하고;
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 8%에 동일하고;
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 5%와 동일하고; 그리고
- 적어도 하나의 그룹이 MCC의 30% 보다 작은 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 3%와 동일하다.
이러한 전환은 모든 모듈의 방전을 최적화하고 그리고 각 모듈에 대해서 거의 동일한 잔여 충전 수준을 가지도록 하게 할 수 있다.
능동 그룹에 의한 공급이 이루어지는 동안에, 상기 방법(300)은 각각의 수동 그룹내에서 수행되는 조정 단계(306)를 포함한다.
이를 수행하기 위해서, 각각의 수동 그룹에 있어서, 단계(3061)는 상기 수동 그룹의 모듈로부터,
- 상기 수동 그룹의 각 모듈의 발열 저항체로의 공급,
- 그리고 선택적으로, 디스플레이 패널, 공기 조화 장치 등과 같은, 설비의 보조 장치로의 공급을 수행한다.
상기 수동 그룹에 공급하는 공정 중에 있는 모듈은 운전 모듈로 불리며 상기 수동 그룹의 그 밖의 다른 모든 모듈은 수동 모듈로 불린다.
상기 수동 그룹의 운전 모듈의 잔여 충전 수준(RCL)은 공급 단계(3061) 과정 중에 모니터링된다. 이후, 설정된 규칙의 함수로써, 단계(3062)에서 상기 수동 그룹 내에서의 상기 운전 모듈의 전환이 일어난다.
단계(3062) 동안에, 상기 운전 모듈의 전환은 상기 수동 그룹의 각 모듈의 잔여 충전 수준(RCL) 그리고 상기 수동 그룹의 모듈의 최대 충전 용량(MCC)의 함수로써 수행된다.
특히, 상기 수동 그룹 내에서의 상기 운전 모듈의 전환은 상기 운전 모듈의 RCL이, 설정값인 모듈의 RCL 이하로 될 때 수행되며, 상기 설정값은,
- 수동 그룹의 모든 모듈이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에는, 한 모듈의 MCC의 5%와 동일하며;
- 상기 수동 그룹의 적어도 하나의 모듈이 MCC의 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에는, 한 모듈의 MCC의 4%와 동일하며;
-상기 수동 그룹의 적어도 하나의 모듈이 MCC의 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에는, 한 모듈의 MCC의 3%와 동일하며; 그리고
- 상기 수동 그룹의 적어도 하나의 모듈이 MCC의 30% 보다 작은 RCL을 가질 때에는, 한 모듈의 MCC의 2%와 동일하다.
상기 조정 단계(306)는 예를 들면 80℃와 같은, 설정값 보다 큰 상기 수동 그룹의 모듈의 온도를 유지하기 위해서 수행될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 조정 단계(306) 도중에서, 상기 운전 모듈은 자신을 포함하여 상기 수동 그룹의 각 모듈의 발열 저항체에 공급한다.
추가로 또는 다른 방법으로, 상기 조정 단계(306)는 상기 수동 그룹의 모듈들의 잔여 충전 수준(RCL)의 균형을 맞추기 위해서 수행될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 조정 단계(306) 도중에, 상기 운전 모듈은 수동 그룹의 각 모듈의 발열 저항체 및/또는 수동 그룹 외부의 보조 장치에 공급할 수 있다.
도 4a-4f는 도 1의 설비(100)를 사용하는 경우에 있어서 도 3의 방법(300)의 실시예를 나타낸다.
상기 개체 "E" 에는 그룹(102 및 104)에 의해서 교대로 전기가 공급된다. 요컨대, -도 4a-4c에서는, 개체 "E"로 상기 그룹(102)에 의해 전기가 공급되고, 그리고, - 도 4d-4e에서는, 상기 개체 "E"로 상기 그룹(104)에 의해서 전기가 공급되고, 그리고 -도 4f에서는, 상기 개체 "E"로 다시 상기 그룹(102)에 의해서 전기가 공급된다.
도 4a-4c를 참조하면, 상기 개체 "E"에 전기를 공급하는 상기 능동 그룹은 상기 그룹(102)이며 상기 그룹(104)은 수동 그룹이다. 조정(regulation)은 상기 수동 그룹(104) 내에서 수행된다. 조정이 이루어지는 동안에, 상기 수동 그룹(104)의 모든 모듈들(1065-1068), 그리고 선택적으로 "A"로 표시되는 보조 장치는 수동 그룹(104) 내에서 선택된, 소위 운전 모듈로 불리는 모듈에 의해 전기 공급을 받는다. 상기 운전 모듈에 관해서는, -도 4a에서는 상기 수동 그룹(104)의 운전 모듈은 모듈(1065)이며, -도 4b에서는 상기 수동 그룹(104)의 운전 모듈은 모듈(1066)이며, -도 4c에서는 상기 수동 그룹(104)의 운전 모듈은 모듈(1067)이 되도록, 운전 모듈이 전환될 수 있다.
도 4d-4e를 참조하면, 상기 개체 "E"에 공급하는 상기 능동 그룹은 상기 그룹(104)이며 상기 그룹(102)은 수동 그룹이다. 조정은 상기 수동 그룹(102) 내에서 수행된다. 조정이 이루어지는 동안에, 상기 수동 그룹(102)의 모든 모듈들(1061-1064), 그리고 선택적으로 "A"로 표시되는 보조 장치는 수동 그룹(102) 내에서 선택된, 소위 운전 모듈로 불리는 모듈에 의해 공급받는다. 상기 운전 모듈에 관해서는, -도 4d에서는 상기 수동 그룹(102)의 운전 모듈은 모듈(1061)이며, -도 4e에서는 상기 수동 그룹(102)의 운전 모듈은 모듈(1064)이 되도록 운전 모듈이 전환될 수 있다.
도 4f를 참조하면, 상기 개체"E"에 공급하는 상기 능동 그룹은 다시 그룹(102)이며 그룹(104)는 다시 수동 그룹이다. 조정은 수동 그룹(104) 내에서 수행된다. 이 조정 동안에, 상기 수동 그룹(104)의 모든 모듈들(1065-1068)과 선택적으로"A"로 표시되는 보조 장치는 수동 그룹(104)내에서 선택된 소위 운전 모듈로 불리는 한 모듈에 의해 공급받는다. 도 4f에서 이 운전 모듈은 모듈(1068)이다.
물론, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 특히, 저장 모듈의 수, 모듈의 그룹의 수 및 각 그룹에서의 모듈의 수는 전술한 실시예에서 주어진 것들에 한정되지 않으며 이들은 특히 전지 수명에 따른 에너지 저장 모듈의 최대값 그리고 설비의 수준에서 요구되는 전력에 대응한다.
본 발명은 이러한 설비를 필요로 하는 고정식 응용장치를 위한 것이다.

Claims (14)

  1. 전기 공급 설비(100)의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들(1061-1068)을 관리하는 방법(300)으로, 상기 모듈(1061-1068) 각각이 재충전 가능한 적어도 하나의 전기화학 전지를 구비하며 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
    상기 방법(300)이:
    - 상기 모듈들(1061-1068)을 적어도 두 개의 그룹들(102, 104)로 분리하는 단계(302), 그리고
    - 상기 그룹들(102, 104)의 하나로부터 동시에 공급하는 단계(304)를 구비하며;
    상기 방법(300)은, 능동 그룹으로 불리는 한 그룹(102, 104)에 의한 공급 과정 도중에, 상기 능동 그룹(102, 104)이외의, 수동 그룹으로 불리는 적어도 하나의 그룹(104, 102) 내에서, 조정 단계로 불리는 단계(phase;306)를 포함하며, 상기 조정 단계(306)가 상기 수동 그룹(104, 102) 내의, 운전 모듈로 불리는, 적어도 하나의 모듈에 의한 상기 수동 그룹(104, 102) 내의, 수동 모듈로 불리는, 적어도 하나의 다른 모듈에서의 공급(3061)을 포함하는 것인,
    전기 에너지 저장 모듈의 관리 방법(300).
  2. 선행하는 청구항에 있어서, 수동 그룹의 상기 조정 단계(306)가 상기 수동 그룹의 모듈들 중의 적어도 하나의 모듈에서 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  3. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 수동 그룹의 상기 조정 단계(306)가 상기 수동 그룹의 모듈들 중의 적어도 하나의 모듈의 잔여 충전 수준을 균형 맞춤하는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  4. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 수동 그룹에 있어서, 상기 조정 단계(306)가 상기 수동 그룹 내에서 상기 운전 모듈을 전환하는 것(3062)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  5. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 전환(3062)은 상기 수동 그룹의 모듈들 각각의 잔여 충전 수준의 함수로써 수행되는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법 (300).
  6. 청구항 4 또는 5의 어느 하나에 있어서, 상기 전환(3062)이, 상기 운전 모듈의 상기 잔여 충전 수준이 제1 설정값인, 상기 수동 그룹의 상기 잔여 충전 수준 이하로 될때 수행되는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  7. 선행하는 청구항들의 어느 하나에 있어서, 상기 방법이, 상기 능동 그룹의 상기 잔여 충전 수준이 제2 설정값인, 수동 그룹의 상기 잔여 충전 수준 이하로 될 때 수행되는, 한 그룹에서 다른 그룹으로의 공급의 전환(3042)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  8. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 제2 설정값은 각 그룹(102, 104)의 상기 잔여 충전 수준의 함수로써 가변하는 것임을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  9. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 각 그룹(102, 104)이 하나의 동일한 수의 모듈(106)을 구비함을 특징으로 하는 것인, 상기 방법(300).
  10. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 수동 그룹의 상기 운전 모듈이 상기 설비내의 보조 장치에 공급하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 것인, 방법(300).
  11. 전기 공급 설비(100)의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들(1061-1068)을 관리하기 위한 시스템으로, 상기 모듈(1061-1068) 각각은 재충전 가능한 적어도 하나의 전기화학 전지를 구비하며 그리고 상호 병렬 배열되며,
    상기 시스템이,
    - 각 모듈(1061-1068)에 있어서, 개별 연결/차단을 하여 상기 모듈(1061-1068)을 다른 모듈(1061-1068)과는 독립적으로 방전할 수 있게 하는 수단(2061-2068), 그리고
    - 상기 연결/차단 수단(2061-2068)의 각각을 직접적으로 또는 간접적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 그룹 제어기 (2021, 2022, 204)를 구비하며,
    상기 그룹 제어기(2021, 2022, 204)는 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 따른 상기 방법(300)의 모든 단계들을 구현하도록 구성되는 것인,
    상기 시스템.
  12. 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈(106)을 구비하는 전기 공급 설비(100)로, 상기 모듈들(106) 각각은 재충전 가능한 적어도 하나의 전기화학 전지를 구비하며 그리고 상호 병렬 배열되며,
    상기 모듈들(106)은, 청구항 1-10의 어느 하나에 따른 방법(300)에 따라서; 또는, 청구항 11에 따른 시스템에 의해서 관리되는 것인,
    전기 공급 설비(100).
  13. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 설비가 적어도 하나의 태양열 패널(1081) 및/또는 풍력 터빈(1082)과 같은, 재생 가능한 소스로부터 전기 에너지를 생산하는 수단(1081, 1082)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인, 상기 전기 공급 설비(100).
  14. 청구항 12 또는 13의 어느 하나에 있어서, 상기 설비가
    - 전기 차량의 전기적 재충전을 위한 스테이션, 또는
    - 건물, 복합 단지 또는 전기/전자 통신 장치를 위한 전기 공급 설비인 것을 특징으로 하는 것인, 상기 전기 공급 설비(100).
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