KR20190020744A - 전지 결함 시 전력 공급 설비의 전기화학 전지 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

전지 결함 시 전력 공급 설비의 전기화학 전지 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬 배열되어 있는, 전력 공급 설비의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈을 관리하는 방법(300)에 관한 것으로, 상기 방법(300)은, - 상기 모듈들(106)을 적어도 두 개의 그룹으로 분리하는 단계(302); 및 - 상기 그룹들 중의 하나를 이용하여 동시에 공급하는 단계(304)를 구비하며, 상기 방법(300)은, 가용 그룹으로 불리는 다른 그룹 내의 가용 모듈에 의해 공급받으면서 능동 그룹으로 불리는 한 그룹 내의 결함 모듈을 대체하는 단계(314)를 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 방법을 구현하는 시스템 및 이러한 방법 또는 시스템을 구현하는 전력 공급 설비에 관한 것이다.

Description

전지 결함 시 전력 공급 설비의 전기화학 전지 관리 방법 및 시스템
본 발명은 전지 결함 시 전기 공급 설비의 전기화학 전지를 관리하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 방법을 구현하는 시스템, 및 이러한 방법 또는 이러한 시스템을 구현하는 전기 공급 설비에 관한 것이다.
본 발명의 분야는 전기 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 에너지를 저장하고 그리고 고전압 신호를 생성할 수 있다.
소정의 고정식 전기 공급 설비는, 예를 들면 상기 모듈을 재충전할 목적으로 하는, 전기 에너지 저장 모듈을 구비하는 태양열 패널 또는 풍력 터빈과 같은, 자율 및 커플형(autonomous and couple) 에너지 생성 수단이다.
공급측면에서의 충분한 자율성을 제공하기 위해서, 각 설비에는, 재충전될 전기 차량과 같은 공급받을 개체 또는 공급받을 복합 단지 또는 건물에 연속으로 전기 에너지를 전달하기 위해서, 요구되는 자율성에 필요한 전기 에너지를 저장할 수 있는 수개의 전지를 장착할 필요가 있다. 공급에 요구되는 전력 및 각 전지로부터 얻을 수 있는 전력에 따라서, 공급을 위한 병렬 상태의 수개의 전지를 사용하는 것이 필요할 수도 있다.
동시에, 전기화학 전지는 느린 방전에 적합하지 않은 것으로 알려져 있다.
한편, 고정식 전기 공급 설비 내에서 병렬로 배치되어 있는 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈을 관리하되, 상기 설비 기능성을 유지하면서 상기 모듈의 수명을 최적화할 수 있는 방법은 현재에는 없다.
본 발명의 목적은 이 결점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전기 공급 설비에 병렬로 장착되어 있는 전기 에너지 저장 모듈들 중의 적어도 하나의 모듈에 결함이 발생할 경우에, 상기 모듈을 보다 잘 관리할 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 전기 공급 설비에 병렬로 장착되어 있는 전기 에너지 저장 모듈들 중의 적어도 하나의 모듈에 결함이 발생할 경우에 상기 설비가 정상 으로 작동하게 하면서 상기 모듈들의 수명을 최적화하는 방법 및 시스템을 제안하는 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 가능하게하며, 상기 모듈 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기화학 전지, 특히 LMP®형의 전지를 구비하고 그리고 상호 병렬 배열되어 있고,
상기 방법은,
- 상기 모듈들을 적어도 두 개의 그룹으로 분리하는 단계; 및
- 상기 그룹들 중의 하나로부터 동시에(at once), 특별하게는 차례차례로, 그리고 더욱 특별하게는 교대로 공급하는 단계를 구비하며,
상기 방법은, 상기 공급 과장에서, 능동 그룹으로 불리는 그룹 내의 결함 모듈을 가용 그룹으로 불리는 다른 그룹 내의 가용 모듈로 대체하는 단계를 구비한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 재충전 가능한 전기 에너지 저장 모듈을, 결국에는 공급, 특히 전기 차량을 재충전하기 위한 공급, 건물로의 공급, 복합 단지로의 공급, 전기/전자 장치, 특히 Wifi 핫스폿(hotspot) 또는 안테나와 같은 통신 장치로의 공급에 사용되는, 수개의 그룹, 특히 두 개의 그룹으로 가상 분리할 것을 제안한다. 따라서, 각 그룹에 신속한 방전 사이클을 적용할 수 있고 그리고 각 모듈의 수명을 최적화할 수 있다.
동시에, 하나 또는 그 이상의 모듈에 결함이 발생한 경우에, 본 발명에 따른 방법은 상기 그룹들의 적어도 하나를 "가상" 관리하는 것을 제안한다. 특히, 제1 그룹의 일부를 초기에 형성하는 모듈이 결함이 있는 경우, 상기 방법은 그것을 특히 온더플라이(on the fly)방식으로, 다른 그룹의 일부를 초기에 형성하는 모듈로 대체할 것을 제안하다. 따라서, 전기 에너지 저장 모듈의 성능 저하없이 하나 또는 그 이상의 모듈에 결함이 있는 경우에도 요구된 전력을 계속 생성하여 설비를 정상 작동시킬 수 있다.
본 명세서에서, "분리"는 그들의 물리적 배열과는 독립적으로 모듈들의 가상 분류화를 의미한다.
본 명세서에서는 저장 모듈이, -오동작, 특히 비정상 온도 또는 그의 단자에서 비정상 전압을 보이거나; 또는 - 0 또는 매우 낮은 잔여 충전 수준(RCL)을 보일 때, 상기 모듈이 결함인 것으로 고려된다.
잔여 충전 수준은 충전백분율 또는 저장 모듈에 남아있는 충전량을 나타내는 게이지 수준과 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 형태에 따르면, 상기 대체 단계는 상기 그룹이 결함 모듈을 포함하는 즉시 수행될 수 있다.
환언하면, 제1 실시예에 있어서, 그룹 중의 어느 하나에서 제1 모듈에 고장이 있을 때는, 다른 그룹에서 모듈 고장이 없더라도 대체 단계가 수행된다. 그리고 상기 그룹의 결함 모듈은 다른 그룹의 가용 모듈에 의해 대체된다.
상기 능동 그룹의 결함 모듈을 대체하는 모듈은 다른 모듈들 각각에서 차례차례로 선택될 수 있다.
또, 가용 그룹 자체 내에서, 능동 그룹의 결함 모듈을 대체하기 위해 사용된 모듈이 상기 가용 그룹의 모듈에서 차례차례로 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 형태, 바람직한 형태에 따르면, 상기 대체 단계는 각 그룹이 결함 모듈을 포함할 때에만, 즉 그의 모든 모듈이 운전가능한 그룹이 더 이상 없을 경우에만, 수행될 수 있다.
이 경우에 있어서, 제1 능동 그룹이 결함 모듈을 포함할 때, 공급은 어떤 결함 모듈도 포함하지 않는 다른 그룹으로 전환되며, 이때 이 다른 그룹은 능동 그룹이 된다.
모든 모듈이 운전가능한 즉 결함이 없는 다른 그룹이 존재하는 반면 결함 모듈을 포함하는 그룹은 공급에 더 이상 사용되지 않는다. 모듈에 결함이 있는 그룹을 사용하지 않고, 모든 모듈이 운전가능한 그룹에만, 공급되고, 특히 차례차례로 공급된다.
선택적으로는, 그의 모든 모듈이 운전가능한 상태인 그룹이 완전히 방전될 때, 결함 모듈을 가진 그룹은 저하된 동작 모드(degraded operation mode)에서 저하된 전원 공급을 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 형태에 있어서, 상기 대체 단계는, 상기 능동 그룹 내의 전체 모듈의 수가 일정하게 유지되고 그리고 소정의 수와 동일하도록, 수행될 수 있다.
환원하면, 상기 대체 단계는, 공급이 이루어지는 동안에 생성된 전력이 일정하게 유지되고 그리고 소정 값과 동일하도록, 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 상기 능동 그룹에 의해 공급된 전력을 유지하게 하여, 성능 저하 없이, 정상 동작 모드를 유지할 수 있도록 한다.
비한정적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 어느 한 그룹에서 다른 그룹으로의 공급을 전환하는 단계를 포함하며, 이는 상기 그룹들의 잔여 충전 수준의 함수로써 수행된다.
더욱 특별하게는, 한 그룹에서 다른 그룹으로의 전환은, 상기 능동 그룹의 잔여 충전 수준이 적어도 하나의 가용 그룹의 잔여 충전 수준 이하, 특별하게는 소정 설정값일 때에, 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 설정값은 상기 그룹들 중 적어도 하나 그룹의 최대 충전 용량 (MCC) 또는 잔여 충전 레벨(RCL)의 백분율에 대응할 수 있다.
제1 실시예에 따르면, 상기 설정값은 일정할 수 있다.
예를 들면, 상기 설정값은 한 그룹의 MCC의 5% 와 동일할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 설정값은 가변할 수 있다.
더욱 특별하게는, 상기 설정값은 각 그룹의 가용가능한 전체 충전 수준의 함수일 수 있다.
특히, 상기 설정값은, 각 그룹의 전체 충전 수준이 감소할 때에, 감소할 수 있다.
비한정적 실시예에 따르면, 상기 설정값은,
- 모든 그룹들이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 10%와 동일할 수 있고;
- 최소 전하를 갖는 그룹이 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 8%와 동일할 수 있고;
- 최소 전하를 갖는 그룹이 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 5%와 동일할 수 있고; 그리고
- 최소 전하를 갖는 그룹이 30% 보다 작은RCL을 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 동일하며 각각이 하나의 동일한 공칭 전력을 생성한다.
본 발명에 따른 방법은 또한 저장 모듈의 고장, 특히 오작동을 - 상기 모듈의 온도, 및/또는 - 상기 모듈의 단자에서의 전압의 함수로써, 감지하는 것을 포함할 수 있다.
특히, 모듈은, -그의 잔여 충전 수준이 0 또는 소정 설정값 이하, 예를 들면 상기 모듈의 MCC의 0.1% 이하일 때; - 그의 온도가 소정의 온도 범위, 예를 들면 50 ℃ 내지 120 ℃의 범위에 포함되지 않을 때; 및/또는 -그의 단자에서의 전압이 소정 설정 전압 범위, 예를 들면 190V 내지 470V 내에 포함되지 않을 때, 결함일 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한, 각 모듈에 있어서, 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 매개 변수의 적어도 하나는 상기 모듈에 결함이 있는지 아닌지를 결정하는데 사용될 수 있다.
다른 방법으로, 또는 추가로, 이들 파라미터들 중 적어도 하나, 예를 들면 잔여 충전 수준(RCL)은, 다른 그룹으로의 전환이 수행되야 하는지 아닌지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
동일 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 전기화학 전지, 특히 LMP® 형 전지를 포함하고 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
상기 시스템은, - 각 모듈에 있어서, 개별 연결/차단을 하여 상기 모듈을 다른 모듈과는 독립적으로 방전 상태에 놓이게 하는 수단, 그리고 - 상기 연결/차단 수단을 직접 제어 또는 간접 제어하기 위한 적어도 하나의 제어기를 구비하며,
상기 적어도 하나의 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 포함하고 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;
-도 4는 본 발명에 따른 비한정 제2 실시예를 흐름도 형태로 개략적으로 도시한다; 그리고
-도 5a-5f는 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 구조에 대한 상세 내역이 없는, 또는 일부 구성만으로 종래기술과 대비하여 본 발명에 기술 이점을 부여하거나 또는 본 발명을 차별하도록 하기에 충분하다면, 이런 특징만을 선택하여 이루어지는 본 발명의 변형예를 예상하는 것은 가능하다. 이 선택은, 구조에 대한 세부 사항이 없는 적어도 하나의 특성, 바람직하게는 기능적인 특성을 포함하거나, 또는 선행 기술의 상태와 관련하여 본 발명에 기술 이점을 부여하거나 본 발명을 구별하기에 충분한 일부 요소에 대한 구조에 대한 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 전기 버스 또는 전기차와 같은 전기 차량용의 전기 재충전소, 건물, 복합 단지, 와이파이 핫스폿(Wifi hotspot) 또는 안테나와 같은 통신 장비용의 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 제1그룹(102)에는 저장 모듈(1061-1064)이, 제2 그룹(104)에는 저장 모듈(1065-1068)이 구비되어 있다.
재충전 가능한 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 방법으로 또는 추가로, 각 모듈(106)은 110으로 대표되는 라인에 의해 도시된 전기 에너지 배전망(electric energy distribution grid)으로부터 재충전될 수 있다.
상기 설비(100)는 112으로 대표되는 라인에 의해 도시된 전기 망(electrical network)을 거쳐서, 재충전 터미널, 복합 단지 그리고 더욱 일반적으로는 임의의 개체(entity)로의 전기 공급을 가능하게 한다. 하나 또는 그 이상의 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 제어기로 불리는 관리 모듈(2021)에 연결되고 그리고 상기(104)의 모듈들(1065-1068)은 그룹 제어기로 불리는 관리 모듈(2022)에 연결된다.
상기 그룹 제어기(2021 및 2022)는 차례차례로 중앙 제어기(204)에 연결되고, 중앙 제어기는 그 자체가 직접적으로 또는 간접적으로, "E"로 대표되는 공급받을 개체(208)에 연결되며, 상기 개체는 전기 차량, 또는 건물 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 상태 또는 상기 모듈(106i)에 의해 제공된 전류의 통과를 막는 개방 상태에 놓이도록, 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 전류 또는 잔여 충전 수준을 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 작동 가능한지를 결정하기 위해서, 각 모듈에서 측정된 값 각각을 하나 또는 그 이상의 설정값(predetermined value)과 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)에 의해서 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 제어기들(2021 및 2022)를 제외하고 도 2a의 예의 모든 구성 요소를 구비한다,
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 않을 수도 있다.
단계(304) 도중에는, 상기 방법(300)은 차례차례로 그룹 각각으로부터 번갈아 가면서 교호 공급원(alternate supply)을 생성한다. 이를 수행하기 위해서, 단계(3041)에서 그룹 중의 어느 하나로부터 공급을 수행한다. 공급 과정에 있는 그룹은 능동 그룹(active group)이라 불리며 그리고 다른 그룹들은 가용 그룹(available group)이라 불린다. 상기 능동 그룹의 잔여 충전 수준(RCL)은 공급 단계(3041)도중에 추적 검사된다. 다음으로, 선결(predetermined) 규칙의 함수로써, 단계(3042)는 다른 가용 그룹 등으로 공급 전환을 수행한다.
단계(3042) 도중에서, 하나의 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 가용 그룹으로의 전환은 상기 능동 그룹의 RCL이, 소정 설정값에 의해 가용 그룹의 RCL이하일 때 수행되며, 상기 설정값은,
- 모든 그룹들이 MCC의 70%보다 큰 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 10%와 동일하고;
- 최소 전하를 가지는 그룹이 MCC의 50%와 70% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 8%에 동일하고;
- 최소 전하를 가지는 그룹이 MCC의 30%와 50% 사이의 RCL을 가질 때에, 한 그룹의 MCC의 5%와 동일하고; 그리고
- 최소 전하를 가지는 그룹이MCC의 30% 미만의 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 할 수 있다.
단계(306) 도중에, 하기의 이유들 중의 적어도 하나에 의해, 상기 능동 그룹의 충전 모듈에서 고장이 감지되는데, 하기의 이유들은 -모듈이 불충분한 RCL을 가지는 것, -모듈이 그의 단자에서 비정상 전압을 가지는 것, 및/또는 모듈의 온도가 비정상인 것이다.
결함 모듈의 검출 이후에, 새로운 능동 그룹이 되는 가용 그룹으로 공급을 전환하는 단계(308)가 수행된다.
단계(308) 이후에, 그의 모든 모듈이 작동가능한 상태에 있는 적어도 하나의 다른 가용 그룹이 여전히 있을 경우에는, 상기 새로운 능동 그룹에 추가로, 단계(304)에서 상기 방법(300)은 상기 결함 그룹을 고려하지 않고 번갈아 가면서 공급을 재개한다.
상기 단계(308) 이후에, 모든 모듈이 작동가능한 상태에 있는 가용 모듈이 더 이상 없다면, 상기 방법은 능동 그룹만으로부터의 공급을 수행하는 단계(310)로 계속 진행한다. 더 이상의 공급 전환은 없다.
단계(310) 이후에, 하기의 이유들 중의 어느 하나에 의해서, 단계(312) 도중에 능동 그룹의 모듈내에서 고장이 감지되며, 하기의 이유들은: - 상기 모듈이 불충분한 RCL을 가지는 것, - 상기 모듈이 단자에서 비정상 전압을 가지는 것, 및/또는 - 상기 모듈의 온도가 비정상인 것이다.
상기 능동 그룹내의 결함 모듈의 검출 이후에 그리고 모든 모듈에 고장이 있는 다른 그룹이 더 이상 없으므로, 상기 방법(300)은 능동 그룹내의 결함 모듈을 다른 그룹으로부터 결함 없는 모듈로 대체하는 단계(314)를 포함한다. 그리고 상기 능동 그룹은 다른 그룹의 모듈로 가상적으로 재구성된다.
상기 방법(300)은 재구성된 능동 그룹으로 단계(310)를 재개한다.
도 3의 방법(300)에서, 각 그룹이 결함 모듈을 포함할 때에만 한 그룹의 결함 모듈이 대체된다. 물론, 본 발명은 상기 발명에 대한 이와 같은 설명에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명에 따른 관리 방법의 비한정적 제2 일예의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 도 3의 방법(300)의 단계들(302-306)를 포함한다.
그러나, 도 4의 방법(400)에 있어서는, 능동 그룹내의 결함 모듈을 검출하는 단계(306) 이후에, 모든 모듈이 작동가능한 상태에 있는 적어도 하나의 다른 그룹이 남아 있더라도 능동 그룹내의 결함 모듈을 대체하는 단계(314)가 수행된다.
환언하면, 도 4의 방법(400)에서, 능동 그룹의 결함 모듈 대체는 제 1 결함 모듈이 검출되자 마자 바로 수행된다.
상기 방법(400)에 있어서, 대체 단계(314) 도중에, 능동 그룹의 결함 모듈을 대체하는데 사용되는 작동 가능한 모듈은 다른 가용 모듈로부터 차례차례로, 번갈아 가면서 선택될 수 있다.
다른 방법으로 또는 추가로, 상기 방법(400)에 있어서, 상기 대체 단계(314) 동안에, 능동 그룹의 결함 모듈을 대체하기 위한 작동가능한 모듈은 다른 그룹의 작동가능한 모듈로부터 차례차례로, 번갈아 가면서 선택될 수 있다.
도 5a-5f는 도 1의 설비를 사용하는 경우에 있어서 도 3의 방법(300)을 적용한 예의 원리를 개략적으로 나타낸다.
도 5a -5c는 그룹(102 및 104)으로부터 개체 "E"로 교대로 공급되는 것을 도시한다. 예를 들어:
-도 5a에서: 상기 그룹(102)은 개체 "E"에 공급하기 위해 사용되는 능동 그룹이며 그리고 그룹(104)는 가용 그룹이며;
- 도 5b에서: 개체 "E"의 공급은 그룹(104)으로 전환되며, 그룹(104)은 능동 그룹이 되고 그리고 그룹(102)이 가용 그룹이 되고; 그리고,
- 도 5c에서: 개체 "E"의 공급은 다시 그룹(102)으로 전환되며, 그룹(102)은 다시 능동 그룹이 되고 그리고 그룹(104)는 가용 그룹이 된다.
도 5d는 그룹(102)의 모듈(1061)이 고장인 경우를 도시한다. 상기 공급은 결함 모듈(1061)를 대체함 없이, 그룹(104)으로 전환된다. 완전히 작동하는 다른 그룹이 없으므로, 상기 공급은 그룹(104)에 의해 연속 제공된다.
도 5e는 모듈, 즉 그룹(104)의 모듈(1066)이 고장인 경우를 도시한다. 완전하게 작동하는 다른 그룹이 없으므로, 결함 모듈(1066)은 그룹(102)의 작동 가능한 모듈(1062-1064)의 어느 하나, 즉 도 5e의 모듈(1064)에 의해 대체된다. 그리고 그룹(104)은 가상적으로 재구성되어 모듈들(1064, 1065, 1067및 1068)을 포함한다.
도 5f는 다른 모듈, 즉 (가상적으로 재구성된) 그룹(104)의 모듈(1067)이 고장인 경우를 도시한다. 완전히 작동하는 다른 그룹이 없으므로, 결함 모듈(1067)은 그룹(102)의 작동 모듈(1062 또는1063)의 어느 하나, 즉 도 5f의 모듈(1063)에 의해 대체된다. 그리고 그룹(104)은 재구성되고 그리고 모듈들(1063, 1064, 1065및 1068)을 포함한다.
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 모듈(1061-1068)을 관리하는 방법(300;400)에 있어서, 상기 모듈들(106) 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기화학 전지를 구비하고 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
    상기 방법(300;400)이,
    - 상기 모듈들(106)을 적어도 두 개의 그룹(102, 104)으로 분리하는 단계(302); 및
    - 상기 그룹들(102, 104) 중의 하나로부터 동시에 공급하는 단계(304)를 구비하며,
    상기 방법(300;400)은, 상기 공급 과정에서, 능동 그룹으로 불리는 그룹(104) 내의 결함 모듈(1066, 1067)을 가용 그룹으로 불리는 다른 그룹(102) 내의 가용 모듈(1063, 1064)로 대체하는 단계(314)를 구비하는 것을, 특징으로 하는 관리 방법.
  2. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 대체 단계(314)는 상기 그룹들의 하나가 결함 모듈을 포함하자 마자 수행되는 것을, 특징으로 하는 방법(400).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 대체 단계(314)는 각 그룹(102, 104)이 결함 모듈을 포함할 때에 수행되는 것을, 특징으로 하는 방법(300).
  4. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 상기 대체 단계(314)는 상기 능동 그룹(102, 104)내의 일정 수의 모듈(106)을 유지하도록 수행되는 것을, 특징으로 방법(300;400).
  5. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 상기 방법이, 상기 능동 그룹의 잔여 충전 수준이, 소정의 설정값인, 적어도 하나의 가용 그룹의 잔여 충전 수준 이하일 때 수행된 공급을 하나의 그룹(102, 104)으로부터 다른 하나의 그룹(104, 102)으로 전환(3042)하는 것을 구비하는 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 설정값은 상기 그룹들(102, 104)의 적어도 하나의 최대 충전 용량 또는 잔여 충전 수준의 백분율에 대응하는 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  7. 청구항 5 또는 6의 어느 하나에 있어서, 상기 설정값은 각 그룹(102, 104)의 가용가능한 전체 충전 수준의 함수로써 가변되는 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  8. 선행하는 청구항들 중의 어느 하나에 있어서, 각 그룹(102, 104)은 동일 수의 모듈을 구비하는 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  9. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이, - 상기 모듈의 잔여 충전 수준, - 상기 모듈의 온도, 및/또는 - 상기 모듈의 단자에서의 전압의 함수로써 저장 모듈의 결함을 감지하는 단계(306,312)를 구비하는 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  10. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 각 모듈에 있어서, 하기의 매개변수들 중의 적어도 하나를 측정하는 단계를 구비하며, 상기 매개변수들은 -상기 모듈의 잔여 충전 수준, - 상기 모듈의 온도, 및/또는 - 그의 단자에서의 전압인 것을, 특징으로 하는 방법(300;400).
  11. 전기 공급 설비의 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들(1061-1068)을 관리하기 위한 시스템이 제안되며, 상기 모듈(1061-1068) 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 화학 전기를 포함하고 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며,
    상기 시스템은,
    - 각 모듈(1061-1068)에 있어서, 개별 연결/차단을 하여 상기 모듈을 다른 모듈과는 독립적으로 방전 상태에 놓이게 하는 수단(2061-2068), 그리고
    - 상기 연결/차단 수단(2061-2068)의 각각을 직접적으로 또는 간접적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 제어기(2021-2022, 204)를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 제어기(2021-2022, 204)는 선행하는 청구항들의 어느 하나에 따른 방법(300;400)의 모든 단계들을 구현하기 위해 구성되는 것을, 특징으로 하는 시스템.
  12. 재충전 가능한 복수의 전기 에너지 저장 모듈들(106)을 구비한 전기 공급 설비(100)에 있어서, 상기 모듈(106) 각각은 적어도 하나의 재충전 가능한 전기 화학 전지를 포함하고 그리고 상호 병렬 배열되어 있으며, 상기 모듈은 - 청구항 1 내지 10의 어느 하나에 따른 방법(300;400)에 따라서, 또는 - 청구항 11에 따른 시스템에 의해서 관리되는 것을, 특징으로 하는 전기 공급 설비(100).
  13. 선행하는 청구항에 있어서, 상기 설비는, 적어도 하나의 태양열 패널(1081) 및/또는 적어도 하나의 풍력 터빈(1082)과 같은, 재생가능한 소스로부터 전기 에너지를 생산하기 위한 수단(1081, 1082)을 구비하는 것을, 특징으로 하는 설비(100).
  14. 청구항 12 또는 13의 어느 하나에 있어서, 이것은 - 전기 차량용 전기 재충전 스테이션, 또는 - 건축물, 복합 단지, 또는 전기/전자 통신 장치를 위한 전기 공급 설비인 것을, 특징으로 하는일 설비(100).
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