KR20190076964A - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하기 위한 장치 및 방법 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하기 위한 장치 및 방법 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트에 저장된 에너지를 제공하기 위해, 제1 에너지 저장 단자, 제2 에너지 저장 연결부, 다른 단자, 공통 자기 흐름 도체, 제1 커플링 메커니즘, 제2 커플링 메커니즘, 및 다른 커플링 메커니즘을 포함하는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명에 따른 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트에 제공하기 위한 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 일 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 제공하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트에 제공하기 위한 장치를 포함하며, 제1 및 제2 에너지 저장 컴포넌트는 직렬로 전기적으로 연결되는, 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 전기 자동차의 배터리 시스템뿐만 아니라 고정 에너지 저장 컴포넌트(예를 들어, 대기 배터리 전력 공급기)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다른 실시예는 디커플링된 배터리 셀 전압을 포함하는 양방향 저장 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 저장 전자기기뿐만 아니라 저장 시스템을 포함한다.
지금까지 전기 에너지를 저장하고 제공하기 위한 다양한 개념이 존재해왔다. 예를 들어, 이 목적을 위해 재충전 가능한 배터리 셀이 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 예를 들어 소비자를 위해 충분한 전류 또는 충분한 전압을 생성하기 위해 여러 배터리 셀을 서로 적절하게 연결하는 것이 필요하다.
WO 2015071045는 온보드 전력 제어 회로를 기술한다.
US 6,172,505는 저장 배터리의 상태를 전자적으로 테스트 또는 모니터링하기 위한 장치가 기술한다.
US 2005007797은 배터리용 정적 인버터가 기술한다.
US 5,994,793은 비중단식 전력 시스템을 기술한다.
US 2010283433은 일반적으로 배터리에 대한 부하 보상 장치에 관한 발명을 기술한다.
AT 514385는 스퀘어 벅 컨버터(square buck converter)를 기술한다.
US 6100663은 배터리를 유도 충전하기 위한 충전기를 기술한다.
US 2007029965는 배터리 충전 회로 및 평면 유도 충전 플랫폼과의 호환성을 위한 구조를 기술한다.
WO 11144509는 감소된 회로 비용을 갖는 유도 배터리 밸런싱(= 배터리 충전 등화)을 기술한다.
US 2005040711은 모든 포트가 고주파 변압기(transformer)의 상이한 권선에 의해 커플링되는 멀티 포트 전력 컨버터를 기술한다.
US 4742441은 고주파 스위칭 전력 컨버터를 기술한다.
US 3517300은 주파수 링크를 포함하는 전력 컨버터 회로를 기술한다.
US20030141843은 배터리로 동작되는 장치를 위한 전압 밸런싱 장치를 기술한다.
US20050077879는 직렬로 연결된 에너지 소스 수단 및 저장 수단을 위한 에너지 전달 장치를 기술한다.
US20050140335는 일련의 링크된 배터리 팩을 위한 밸런싱 장치를 기술한다.
따라서, 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 것을 용이하게 하는 유연한 개념이 필요하다.
본 발명에 따른 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치를 제공한다. 장치는 에너지를 공급 및/또는 제공하기 위한 추가 단자뿐만 아니라, 제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 연결하기 위한 제1 에너지 저장 단자(포트) 및 제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제2 에너지 저장 단자를 포함한다. 또한, 장치는 공유 자속 가이드를 포함한다. 또한, 장치는 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속 가이드(또는 일반적으로 공유 자속)에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘, 제2 에너지 저장 단자를 공유 자속 가이드(또는 일반적으로 공유 자속)에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘, 뿐만 아니라 추가 단자를 공유 자속 가이드(또는 일반적으로 공유 자속)에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘을 포함한다. 장치는 추가 단자뿐만 아니라 제1 에너지 저장 단자와 제2 에너지 저장 단자의 갈바니(galvanic) 분리를 더 포함한다. 이러한 방식으로 구성된 장치는 에너지 저장 컴포넌트로부터 그리고 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 유연하게 제공 및 공급하는 것을 용이하게 한다.
본 발명에 따른 이 실시예는 전기 에너지가 바람직하게는 자속 가이드를 형성하거나 자속 가이드 교번 자기장(alternating magnetic field)에 의해 효율적으로 양방향으로 송신, 결합, 또는 분할될 수 있거나 또는 자속 가이드(공유 자속 가이드는 의무적이지는 않음) 내에서 집중되고, 에너지 저장 컴포넌트를 서로 커플링하기 위한 이러한 자기장 기반 커플링 메커니즘의 이용은 에너지 플럭스 방향 및 에너지 플럭스 양을 개별적으로 특정함에 있어 큰 자유도를 용이하게 한다는 발견에 기초한다. 또한, 자기장 기반 커플링 메커니즘은 고전압 및/또는 큰 전류를 회피할 수 있으므로, 에너지 저장 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 구현은 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 갈바니 분리에 의해 사용자에게 위험할 수 있는 전류 또는 전압의 추가가 회피될 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 또한, 갈바니 분리에 의해, 에너지 저장 컴포넌트를 연결하거나 제거하는 것이 더 쉬워질 것이므로 개선된 모듈성이 달성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상이한 노화 상태를 갖는 에너지 저장 컴포넌트는 간략화된 방식으로 에너지 저장 단자에 연결될 수 있다. 요약하면, 기술된 실시예는 높은 유연성으로 에너지를 공급하고 제공하기 위한 장치를 가능하게 한다.
일반적으로, 전술한 공유 자속 가이드는 또한 공유 자속 또는 공유 자속을 달성하는 임의의 유형의(단일 피스 또는 다중 피스) 장치로 대체될 수 있다. 예를 들어, 커플링 메커니즘이 커플링되는 자기장(또는 자속)이 공유되기에 충분하다. 그러나, 코일(들)의 철심(또는 일반적으로 자속 가이드)은 (예를 들어, 각각의 커플링 메커니즘이 그와 연관된 자속 가이드의 일부분을 갖도록) 별도로 형성될 수 있다.
여기에서 공유 자속 가이드에 대한 커플링이 언급되는 한, 상기 커플링은 공유 자속 또는 공유 자기장에 대한 커플링으로 대체될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제1 에너지 저장 단자, 제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제2 에너지 저장 단자, 에너지를 공급 및/또는 제공하기 위한 추가 단자, 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘, 제2 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘, 및 추가 단자를 공유 자속에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘을 포함하는, 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치에 관한 것으로, 장치는 추가 단자뿐만 아니라 제1 에너지 저장 단자와 제2 에너지 저장 단자의 갈바니 분리를 포함한다.
이 장치는 먼저 설명된 장치와 동일한 고려 사항을 기반으로 하며 먼저 설명한 장치와 동일한 피처 및 기능으로 보완될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 장치는 변압기를 포함하며, 제1 커플링 메커니즘, 제2 커플링 메커니즘, 및 추가 커플링 메커니즘은 변압기의 공유 자속 가이드 상에 배치된 코일을 포함한다. 이러한 실시예에서, 바람직한 전압 비는 예를 들어 코일의 권수의 적절한 치수에 의해 단자에서 유리하게 생성될 수 있다.
이러한 바람직한 실시예에서, 장치는 추가 에너지 저장 단자뿐만 아니라 추가 에너지 저장 단자를 양방향으로 커플링하기 위한 추가 커플링 메커니즘을 포함한다. 추가 에너지 저장 단자는 추가 에너지 저장 컴포넌트를 연결하도록 구성되며, 변압기는 다상 변압기의 형태로 구성된다. 이러한 실시예는 예를 들어 이미 존재하거나 생성될 3상 공급 네트워크에 커플링을 가능하게 하기에 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 제1 커플링 메커니즘 및/또는 제2 커플링 메커니즘 및/또는 추가 커플링 메커니즘 및/또는 추가 커플링 메커니즘들은 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단을 포함한다. 상기 DC 전압 회로/ AC 전압 커플링 수단은 각각의 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트를, 공유 자속 가이드 상에 배치되고 그 내부에 유도된 교류 전압을 가지거나, 동작 중에 교류 전압이 흐르는 각각의 코일에 커플링하도록 구성된다. 본 실시예에서 설명된 바와 같은 장치의 구성은 (예를 들어, 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지에 기초하여 교번 자기장에 기여를 생성함으로써) 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지에 기초하여 교류 전압을 생성하고, 및/또는(예를 들어, 교류 장에 의해 생성된 AC 전압에 기초하여 에너지 저장 컴포넌트 내에 에너지를 저장하기 위한 직류를 생성함으로써) 예를 들어 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트를 교번 자기장에 커플링한다는 면에서 유리하다.
바람직한 실시예에서, 장치는 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단에 대한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 제어 신호에 의해 제1 커플링 메커니즘 또는 제2 커플링 메커니즘 내의 에너지 흐름의 방향을 각각의 에너지 저장 컴포넌트로부터 자속 가이드 쪽으로 또는 그 반대로 특정하도록 구성된다. 또한, 제어 유닛은 제어 신호를 자속 가이드 내에 생성되거나 생성될 교번 자기장의 주파수에 적응시키도록 구성된다. 이와 같이 구현된 장치는 예를 들어 서로 상이한 주파수를 갖는 에너지 저장 컴포넌트 및 소스 및/또는 소비자를 상호 조절하는 측면에서 유리하다. 여기서, 예를 들어, 고정된 동작 주파수를 갖는 소스 또는 부하가 교번 자기장의 주파수를 결정한다. 예를 들어, 제어 유닛은 목표 주파수 정보, 즉 교번 자기장의 주파수에 관한 정보를 결정할 수 있으며, 그것을 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단으로 전달할 수 있다. 획득된 목표 주파수 정보에 따라, 양방향 커플링 메커니즘은 예를 들어 DC 전압 회로/ AC 전압 회로 커플링 수단에 의해 자속 가이드의 교번 자기장에 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트를 커플링할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 제어 유닛에 의해 배터리 관리를 구현하도록 구성된다. 이와 같이 구현된 장치는 예를 들어 액티브 밸런싱을 수행할 수 있다는 측면에서 유리하다.
바람직한 실시예에서, 장치는 복수의 분산 제어 유닛을 포함하며, 각각의 제어 유닛은 커플링 메커니즘 중 개별적인 것을 제어하거나 커플링 메커니즘의 그룹을 제어하도록 구성된다. 또한, 장치는 분산 제어 유닛의 기능을 조정하도록 구성된 중앙 제어 유닛을 포함한다. 또한, 분산 제어 유닛은 중앙 제어 유닛에 무선으로 커플링된다. 본 실시예에 대응하는 장치는 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트의 단순한 디커플링을 가능하게 한다는 점에서 유리하다. 또한, 이러한 장치는 예를 들어 새로 추가된 분산 제어 유닛이 케이블 링크를 통해 중앙 제어 유닛에 연결될 필요가 없으므로, 확장성에 관한 이점을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 장치는 공유 자속 가이드를 통한 자기 유도에 의한 제어 유닛의 커플링을 포함한다. 전술한 커플에 의해, 신호는 중앙 제어 유닛과 분산 제어 유닛 사이에서 송신된다. 실시예에 따른 장치는 예를 들어 추가적인 전송 경로가 확립될 필요가 없기 때문에 에너지적으로 유리한 신호 송신에 유리하다. 또한, 기술 =된 실시예는 예를 들어 장치의 더 소형화된 설계를 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예에서, 장치는 그 에너지 요구가 자속 가이드를 통해 송신되는 전력에 의해 커버되도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 이러한 장치의 구현은 제어 유닛이 추가적인 에너지 공급을 필요로 하지 않기 때문에 유리하다.
바람직한 실시예에서, 장치는 동작 중에 제1 에너지 저장 단자, 제2 에너지 저장 단자, 또는 추가 에너지 저장 단자에서의 에너지 저장 컴포넌트의 연결 및 제거가 가능하도록 구성된다. 이러한 실시예는 에너지 저장 컴포넌트의 갈바니 분리에 의해, 즉 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트가 전기적으로 직렬로 연결되지 않는다는 점에서 보다 유리해진다. 이러한 장치의 구현은 에너지의 교환이 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트와 자속 가이드 내에 존재하는 교번 자기장 사이에서 계속 진행될 수 있는 동안 연결 또는 제거가 발생할 수 있기 때문에 유리하다.
바람직한 실시예에서, 제1 또는 제2 커플링 메커니즘은 에너지 저장 컴포넌트의 전압 또는 전류를 감지하도록 구성된 센서를 포함한다. 이러한 센서는 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트에 작용하는 전압 또는 전류를 감지하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 동작 중에 에너지 저장 컴포넌트 중 하나를 일시적으로 디커플링하도록 구성되며, 즉 (예를 들어, 에너지 에너지 단자와 자속 가이드에 배치된 코일 사이의 반도체 스위치를 개방함으로써) 제1 커플링 메커니즘 또는 제2 커플링 메커니즘에 의해 하나 이상의 다른 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 에너지의 교환이 계속 존재하는 동안, 디커플링된 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 존재하는 에너지 교환이 없다. 또한, 장치는 예를 들어 예컨대 에너지 저장 컴포넌트가 장치로부터 제거되거나 연결해제될 필요가 없는 에너지 저장 컴포넌트의 부하 전압 또는 내부 저항이 없음을 측정함으로써, 예를 들어 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 컴포넌트의 디커플링 상태 동안 그리고 동작 동안, 즉 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 에너지의 교환이 계속적으로 존재하는 동안, 디커플링된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 또는 보존 상태 및/또는 노화 상태를 결정하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 상기 장치는 에너지 저장 컴포넌트를 특징짓기 위해, 동작 중에, 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 에너지의 교환이 계속 존재하는 동안, 그리고 미리 정의된 전력이 부하 프로파일에 따라 장치의 부분 상의 부하에 출력되는 동안, 제1 커플링 메커니즘 또는 제2 커플링 메커니즘에 의해 에너지 저장 컴포넌트의 로딩 상태를 변경시키도록 구성된다.
(에너지 저장 컴포넌트의) 내부 저항을 결정하기 위해, 배터리(또는 일반적으로 에너지 저장 컴포넌트)에 짧은 정의된 부하를 공급하는 것이 필요할 수 있고(그러나 반드시 필요한 것은 아니다), 또한 무부하 전압을 측정하는 것(이 측정은 일반적으로 에너지 저장 컴포넌트가 디커플링될 때 영향을 받을 수 있음)이 필요할 수 있다.
일 양태에 따르면, 예를 들어 전압 차이(과전압)는 개방 회로 전압과 부하 상태(정의된 전류가 있을 때)에 존재하는 전압 사이의 차이로부터 계산되며, 이 전압 차이는 그런 다음 옴(Ohm)의 법칙에 따라 전류와 함께 내부 저항을 초래한다.
본 발명에 따른 설계(각각의 커플링 메커니즘을 통해 공유 자기 플럭스 및/또는 공유 자기 플럭스 가이드에 갈바니 분리 방식으로 커플링되는 개별 에너지 저장 컴포넌트를 구비함)를 고려하면, (예를 들어, 전기 자동차를 구동하기 위한) 상위 부하 프로파일을 제공하면서 개별 컴포넌트(예를 들어, 일반적으로 에너지 저장 컴포넌트)에 대한 다양한 부하(예컨대 진단 프로파일/측정치)를 재생하는 것이 가능하다.
연결해제 전에 전류가 알려졌다면 내부 저항을 측정하기 위해 (예를 들어, 동작 중에)(에너지 저장 컴포넌트의) 단순한 연결해제가 또한 사용될 수 있다. 따라서, 이는 부하가 인가되는 동안의 전압 및 전류, 및 유휴 상태 동안의 전압을 생성할 것이다(그리고 상기 양은 예를 들어 추가 계산에 사용될 수 있다).
그러나, (예를 들어 연결 해제 전의) 전류 로딩은 정의되지 않을 수 있다. 따라서, 장치는 예를 들어 주어진 설계로, 잔류 에너지의 공급과 무관하며 내부 저항의 계산을 가능하게 하는 디커플링 및/또는 정의된 부하(전류 펄스)가 가능하다는 점에서 장치는 임의적으로 보완될 수 있다. 충전 상태 이외에도, 내부 저항이 배터리의 노화 및 성능에 대한 결론을 도출하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기술된 장치는 내부 저항을 측정하기 위한 정의된 부하(예를 들어, 통상 동작 중에 전류 펄스)의 가능성이 제공되도록 (임의적으로) 구성될 수 있다(이는 에너지 저장 컴포넌트의 특성화를 가능하게 한다).
바람직한 실시예에서, 장치는 에너지 저장 컴포넌트가 에너지 저장 단자에 커플링되는 극성에 관계없이, 에너지 저장 컴포넌트의 충전 또는 에너지 저장 컴포넌트로부터 자속 플럭스를 통한 에너지 저장 컴포넌트로의 에너지의 커플링을 가능하게 하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 설명된 실시예에 따른 장치는 예를 들어 적절하게 극성되지 않은 에너지 저장 컴포넌트를 연결함으로써 야기될 수 있는 사용자의 건강에 대한 위험을 방지하는 측면에서 유리하다.
바람직한 실시예에서, 장치는 제1 에너지 저장 단자에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 및 제2 에너지 저장 단자에 연결된 제2 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성된다. 이와 같이 구현된 실시예는 예를 들어 상이한 충전 내용물을 포함하는 에너지 저장 컴포넌트를 이용하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 상기 에너지 저장 컴포넌트를 선택적으로 충전 또는 방전시킴으로써 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트에 연결된 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 장치에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성된다. 선택적 충전 또는 방전은 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트 내에 제공된 전하의 효율적인 이용을 제공하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 상이한 에너지 저장 단자에 연결된 방전 에너지 저장 컴포넌트의 상이한 속도를 사용함으로써 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성된다. 실시예에 기술된 장치는 예를 들어 충전 상태가 조절되었을 때, 에너지 저장 컴포넌트의 효율적인 충전 또는 방전이 가능하기 때문에, 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트의 충전 내용물을 효율적으로 이용하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트를 사용함으로써, 에너지 저장 컴포넌트의 최종 방전 한계, 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트가 방전될 수 있는 제한치까지의 에너지 방전 후 에너지의 제공을 계속할 수 있도록 구성된다. 여기서, 예를 들어, 에너지를 더 충전하면 바람직하지 극단적인 방전을 야기할 수도 있기 때문에, 최종 방전 한계에 도달한 에너지 저장 컴포넌트로부터 더 이상의 에너지가 인출되지 않는다. 다시 말해, 예를 들어 추가 방전을 방지함으로써 에너지 저장 컴포넌트에 대한 비가역적인 손상을 방지할 수 있다. 여기서 유리한 점은 다른 에너지 저장 컴포넌트로부터 에너지를 제거함으로써 지속적인 동작이 보장될 수 있다는 것이다. 이러한 동작, 예를 들어 에너지 공급은 특정 기간 동안 보다 적은 전체 전력으로 수행될 수 있거나, 모든 에너지 저장 컴포넌트가 방전에 이용 가능한 상태와 비교하여 보다 짧은 기간에 걸쳐 동일한 전체 전력으로 수행될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제1 커플링 메커니즘 및/또는 제2 커플링 메커니즘은 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함한다. 이러한 온도 검출은 배터리 관리를 구현하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 온도 센서에 의해 감지된 온도에 의해 에너지 저장 컴포넌트의 신뢰성 있는 동작 상태를 보장하도록 구성된다. 예를 들어, 이렇게 획득된 온도 정보는 과열로부터 에너지 저장 컴포넌트를 보호하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 추가 소스 또는 소비자를 커플링시키기 위한 추가 유도 커플링 메커니즘을 포함한다. 이러한 방식으로 구현된 장치는 예를 들어 장치의 확장성을 보장하는 측면에서 유리하다.
바람직한 실시예는 에너지 저장 시스템을 기술한다. 에너지 저장 시스템은 상기 실시예에서 설명된 바와 같이, 복수의 에너지 저장 컴포넌트들에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치를 포함한다. 또한, 에너지 저장 시스템은 제1 에너지 저장 컴포넌트뿐만 아니라 제2 에너지 저장 컴포넌트를 포함하며, 에너지 저장 컴포넌트는 재충전 가능한 배터리에 의해 구현된다. 이러한 방식으로 구현되는 실시예는 예를 들어 예컨대 상업적으로 이용 가능한 배터리를 사용하는 에너지 저장 시스템의 저비용 구현에 유리하게 적합하다. 또한, 기술된 시스템은 특히 에너지 저장 컴포넌트의 부분 상에서의 큰 전류 및/또는 고전압을 피하기 위해 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 제1 에너지 저장 단자에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트가 제2 에너지 저장 단자에 연결된 제2 에너지 저장 컴포넌트와 상이하도록 구성된다. 제1 및 제2 에너지 저장 컴포넌트는 예를 들어 각각의 용량, 단자 전압, 셀의 수, 보존 상태 및/또는 노화 상태, 또는 배터리 기술의 면에서 상이할 수 있다. 이와 같이 구성된 시스템은 예를 들어 예컨대 이미 존재하는 이종 에너지 저장 컴포넌트를 사용함으로써 비용을 절감하는 측면에서 유리할 수 있으며, 그 결과 새로운 컴포넌트의 구매가 회피될 수 있다. 또한, 이 시스템은 이용된 에너지 저장 컴포넌트와 관련하여 유연한 방식으로 구성될 수 있다; 예를 들어, 원하는 목표 전압은 상이한 용량의 상이한 수의 에너지 저장 컴포넌트로 생성될 수 있다. 종래의 시스템에서, 대부분의 경우 높은 목표 전압(예를 들어, 전기 자동차의 경우 400볼트)은 낮은 셀 전압(약 4볼트)을 직렬로 연결함으로써 생성될 수 있다. 그러나, 결과적으로, 셀의 수가 또한 한정되고, 상기 셀의 수는 병렬 연결, 즉 2배, 3배 등으로만 곱해질 수 있다. 그러나, 설명된 실시예에 따르면, 2.5배도 가능하다. 즉, 예를 들어, 100개의 직렬 셀 및 2개의 병렬 셀 대신에, 10개의 에너지 저장 컴포넌트가 각각의 경우에 25개의 직렬 셀과 함께 커플링된다. 따라서, 상이한 수의 셀을 사용함으로써 전압을 획득할 수 있고, 상기 셀은 또한 부가 적으로 상이한 용량을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 시스템은 자속 가이드를 통해 자기적으로 커플링되는 몇몇 갈바니 분리된 에너지 저장 컴포넌트를 포함한다. 이러한 방식으로 구성된 시스템은 예를 들어 결과적으로 사용자에게 위험할 수 있는 큰 직류 또는 높은 직류 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있기 때문에 유리하다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 방법을 제공한다. 여기서, 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트는 공유 자속 가이드에 커플링된다. 또한, 방법은 공유 자속 가이드 내에서 교번 자기장을 생성하거나, 강화시키거나, 그에 기여하기 위해, 그리고 자속 가이드에 커플링된 소비자에게 에너지를 제공하기 위해, 제1 에너지 저장 컴포넌트의 에너지의 적어도 일시적인 이용을 포함한다. 또한, 방법은 자속 가이드 내에 존재하며 자속 가이드에 커플링된 에너지 소스에 의해 생성되는 교번 자기장에 기초하여 제1 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 적어도 일시적으로 공급하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 공유 자속 가이드 내에서 교번 자기장을 생성하거나, 강화하거나, 기여시키기 위해 제2 에너지 저장 컴포넌트의 에너지의 적어도 일시적인 이용을 포함한다. 또한, 방법은 자속 가이드 내에 존재하는 교번 자기장에 기초하여 제2 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 적어도 일시적으로 공급하는 단계를 포함한다. 실시예에서 설명된 방법은 유연한 방식으로 에너지 저장 컴포넌트를 충전 또는 방전하는 데 유리하게 사용될 수 있다. 방법은 본 발명의 장치를 참조하여 본 명세서에 설명된 모든 특징 및 기능에 의해 확장될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치를 제공한다. 장치는 제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제1 에너지 저장 단자, 제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제2 에너지 저장 단자, 에너지를 공급 및/또는 제공하기 위한 추가 단자, 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘, 제2 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘, 및 추가 단자를 공유 자속 가이드에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘을 포함한다. 또한, 제1 에너지 저장 단자 및 제2 에너지 저장 단자는 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트의 직렬 연결을 달성하도록 구성된다. 또한, 장치는 제1 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 선택적으로 충전 또는 방전시킴으로써 제1 및/또는 제2 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 밸런싱하도록 구성된다. 이러한 장치는 에너지 저장 컴포넌트에 전하를 공급하거나 에너지 저장 컴포넌트로부터 전하를 끌어 오는 점에서 유리하며, 이는 예를 들어 직렬 연결에 의해 또는 공유 자속 가이드를 통한 커플링에 의해 유리하게 달성될 수 있다. 예를 들어, 직렬 연결은 전기 소비자에게 전류를 공급하는 한편, 에너지는 자기 커플링을 통해 에너지 저장 컴포넌트에 공급될 수 있다. 일반적으로 말하면, 장치는 직렬 연결을 사용하는 동안 예를 들어 제1 기능(예를 들어, 에너지 저장 컴포넌트의 충전 또는 제1 소비자에게의 에너지 공급)을 달성할 수 있다. 장치의 제2 기능(예를 들어, 충전 밸런싱, 제1 기능과는 상이한 에너지 소스로부터의 충전, 또는 제1 기능과는 상이한 소비자를 위한 에너지 제공)은 예를 들어 자기 커플링을 통해 달성될 수 있다. 제1 및 제2 기능은 예를 들어 차례로 또는 동시에 사용될 수 있다. 또한, 선택적 충전 또는 방전은 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트 내에 제공된 전하의 효율적인 이용을 가능하게 하는 데 유리하게 사용될 수 있으며, 증가된 이용 효율은 예를 들어 에너지의 저장 컴포넌트의 충전이 밸런싱을 달성할 필요가 없다는 사실에 기초한다. 충전에 필요한 에너지 흐름은 예를 들어 이송 또는 인출 또는 재저장(re-storage) 중 추가 손실을 초래할 수 있다. 에너지 저장 컴포넌트의 충전이 노화를 가속시킬 수 있기 때문에, 이미 약한 에너지 저장 컴포넌트를 불필요하게 충전하는 것을 방지하고, 및/또는 진행된 노화 상태를 나타내며, 선택적 방전에 의해 다른 에너지 저장 컴포넌트에 대한 충전을 적응시키는 것을 가능하게 하는 것이 유리하다.
바람직한 실시예에서, 장치는 공유 충전 전류를 사용하면서 직렬로 전기적으로 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 충전하여 공유 충전 전류가 직렬 연결을 통해 흐르게 구성되어, 공유 충전 전류는 직렬 연결을 통해 흐르고, 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트는 예를 들어, 하나의 에너지 저장 컴포넌트로서 충전 전류 소스의 관점에서 효과적으로 작용하며, 그 단자 전압은 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 개별 단자 전압의 합과 동일하다. 이러한 장치는 공유 자속 가이드를 통해 부하에 에너지를 제공하는 면에서 유리한데, 예를 들어, 예컨대 전기 직렬 연결을 통해 에너지 저장 장치 컴포넌트에 에너지를 공급할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 장치는 직렬로 연결된 전체 에너지 저장 컴포넌트를 통해 공유 부하를 연결하도록 구성되어, 공유 부하 전류가 직렬 연결을 통해 흐르고, 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트는 하나의 에너지 저장 컴포넌트로서, 예를 들어 부하 및/또는 부하의 관점에서 효율적으로 작용하며, 그 단자 전압은 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 개별 단자 전압의 합과 동일하다. 이와 같이 구현된 장치는 자속 가이드를 통해 에너지 저장 컴포넌트를 충전하는 면에서 유리하다; 예를 들어, 에너지 저장 컴포넌트로부터의 에너지는 직렬 연결 내에 위치한 부하를 공급하기 위해 동시에 사용된다.
바람직한 실시예에서, 장치는 제1 커플링 메커니즘 및/또는 제2 커플링 메커니즘을 통해 자속 가이드의 교번 자기장로부터 개별적으로 에너지를 인출함으로써, 제1 에너지 저장 단자에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트의 개별적인 충전을 가능하게 하고, 및/또는 제2 에너지 저장 단자에 연결된 제2 에너지 저장 컴포넌트의 개별적인 충전을 가능하게 하도록 구성된다. 이와 같이 구현된 장치는 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트의 상이한 충전 상태 또는 상이한 용량을 고려하는 측면에서 유리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 에너지 저장 시스템을 기술한다. 에너지 저장 시스템은 복수의 에너지 저장 컴포넌트들에 에너지를 공급하고 및/또는 전술한 바와 같은 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치를 포함한다. 또한, 시스템은 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트를 포함하며, 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트는 전기적으로 직렬로 연결된다. 이러한 방식으로 구성된 시스템은 예를 들어 에너지 저장 시스템의 에너지 저장 컴포넌트(예를 들어, 배터리)로부터 에너지를 동시에 공급하고 에너지를 공급하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예가 첨부된 도면과 관련하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이며, 여기서:
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 표현을 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 표현을 도시한다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 표현을 도시한다;
도 5 및 도 6a-c는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 표현을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 표현을 도시한다;
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다; 그리고
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 표현을 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 표현을 도시한다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 표현을 도시한다;
도 5 및 도 6a-c는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 표현을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 표현을 도시한다;
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다; 그리고
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
1. 도 1의
실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 표현을 도시한다.
장치(100)는 자속 가이드(110), 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a) 및 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b), 제1 에너지 저장 단자(130a) 및 제2 에너지 저장 단자(130b)를 포함한다. 또한, 장치(100)는 커플링 메커니즘(140) 및 추가 단자(150)를 포함한다.
장치(100)의 에너지 저장 단자(130a-b)는 에너지 저장 컴포넌트의 연결을 가능하게 하도록 구성된다. 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a) 및 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b)는 각각 제1 에너지 저장 단지(130a) 및 제2 에너지 저장 단지(130b)에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 컴포넌트를 자속 가이드(110)에 커플링하도록 구성된다. 여기서, 에너지는 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a) 또는 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b)를 통해 자속 가이드에 커플링되거나 자속 가이드(110)로부터 디커플링될 수 있다. 자속 가이드(110) 외부에서 커플링된 에너지는 예를 들어 에너지 저장 단자(130a-b)를 통해 제1 또는 제2 에너지 저장 컴포넌트에 제공될 수 있다.
부수적으로, 자속 가이드(110)에 커플링된 에너지는 제1 에너지 저장 단자(130a) 및 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a)를 통해 자속 가이드(110)에 링크된 제1 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출될 수 있다. 또한, 예를 들어, 자속 가이드(110)에 커플링된 자기 에너지는 제2 에너지 저장 단자(130b) 및 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b)을 통해 자속 가이드(110)에 링크된 제2 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출될 수 있다. 또한, 자속 가이드(110)에 커플링된 에너지는 에너지 저장 단자, 예를 들어 에너지 저장 단자(130a 및 130b), 및 양방향 커플링 메커니즘, 예를 들어 커플링 메커니즘(120a 및 120b)을 통해 자속 가이드(110)에 커플링되는 복수의 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출될 수 있다.
또한, 예를 들어, 단자(150)에서 에너지를 제공하기 위해 추가 커플링 메커니즘(140)이 사용될 수 있다. 또한, 추가 커플링 메커니즘(140)는 예를 들어 단자(150)를 통해 자속 가이드에 소스를 연결하여, 에너지가 자속 가이드에 커플링될 수 있도록 할 수 있으며, 에너지는 예를 들어 에너지 저장 단자(130a-130b) 중 하나에 연결되는 에너지 저장 컴포넌트에 제공된다.
요약하면, 내부에 교류 자기가 형성된 자속 가이드(110)를 통한 에너지 전달에 의해, 단자(150)에서 소비자가 공급될 수 있다고 할 수 있다. 이를 위해, 에너지 저장 단자(130a-b) 및 양방향 커플링 메커니즘(120a-b)을 통해 자속 가이드(110)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출되는 에너지에 의해 교번 자기장이 형성될 수 있다. 또한, 자속 가이드(110)의 교번 자기장으로부터의 에너지는 제1 에너지 저장 단자(130a) 또는 제2 에너지 저장 단자(130b)에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 컴포넌트에 공급될 수 있으며, 여기서 예를 들어 소스는 추가 단자(150)에서 자속 가이드(110) 내의 교번 자기장을 공급한다, 즉 교번 자기장을 형성하는 데 기여한다. 또한, 에너지 저장 단자(130a 및 130b)는 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 갈바니 분리하도록 구성된다.
임의적으로, 장치(100)는 후술될 구조적 피처 및/또는 기능 중 하나 또는 모두에 의해 보충될 수 있다.
2. 도 2의
실시예
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 표현을 도시한다.
장치(200)는 자속 가이드(110), 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a), 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b), 및 추가 양방향 커플링 메커니즘(120c), 뿐만 아니라 제1 에너지 저장 단자(130a), 제2 에너지 저장 단자(130b), 및 추가 에너지 저장 단자(130c)를 포함한다. 또한, 장치(200)는 추가 커플링 메커니즘(140) 및 추가 단자(150)를 포함한다. 또한, 장치(200)는 예를 들어 무선 방식으로 또는 자속 가이드를 통해 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)에 유도 적으로 커플링된 중앙 제어 유닛(210)을 포함한다. 그밖에, 장치(200)는 추가적인 임의적 유도 커플링 메커니즘(220)을 포함한다. 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)은 각각의 유도 코일(220a-c)을 포함하여, 자속 가이드(110) 내에서 교번 자기장의 커플링이 가능해진다. 또한, 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)는 각각의 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단(224a-c)을 포함하며, 예를 들어 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트가 자속 가이드(110) 내의 교번 자기장에 커플링될 수 있다. 또한, 양방향 커플링 메커니즘(120)는 분산 제어 유닛(226a-c)을 각각 포함할 수 있으며, 분산 제어 유닛(226a-c) 각각은 중앙 제어 유닛(210)에 연결된다. 또한, 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)은 온도 센서(228a) 또는 전압 또는 전류 센서(228b)를 포함할 수 있다. 또한, 중앙 제어 유닛에는 자속 가이드(110)를 통한 유도 커플링의 경우에 코일(212)이 구비될 수 있다. 또한, 추가 커플링 메커니즘(140)은 코일(242)을 포함하고, 이에 의해 추가 단자(150)는 자속 가이드(110)에 연결될 수 있다. 또한, 자속 가이드(110) 상의 코일(222a-c, 212, 및 242)의 배치는 변압기(230)를 형성한다.
양방향 커플링 메커니즘(120a-c)은 예를 들어 과열의 경우에 에너지 저장 컴포넌트의 스위치를 끄거나 그것을 냉각시키는 것과 같은 적절한 대책을 도입하기 위해, 예를 들어 온도 센서(228a)에 의해 에너지 저장 단자(130a-c)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 신뢰성 있는 동작을 보장할 수 있다. 또한, 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)는 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트를 효율적으로 동작시키는 것이 필요할 경우 적절한 조치를 취하기 위해, 전류 또는 전압 센서(228b)에 의해, 에너지 저장 단지(130a-c)에 연결된 각각의 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 또는 보존 상태를 결정할 수 있으며, 여기서 예를 들어 각각의 에너지 저장 컴포넌트로부터의 또는 각각의 에너지 저장 컴포넌트로의 개별적으로 조절 가능한 에너지 인출 또는 에너지 공급이 구현된다. 이러한 전압 또는 전류의 결정은 예를 들어 충전 상태 또는 노화 상태를 결정하기 위해, 예를 들어 단자(150)에서 에너지를 제공하거나 공급하는 것을 계속하면서 에너지 저장 컴포넌트를 일시적으로 디커플링함으로써 수행될 수 있다.
요약하면, 장치(200)가 예를 들어 에너지 저장 단자(130a-c)에 연결될 수 있는 에너지 저장 컴포넌트의 유연한 충전 및 방전을 가능하게 한다고 할 수 있다. 그들의 충전 상태에 따라, 그들은 개별적으로 에너지가 인출되거나 에너지를 공급받을 수 있다. 상기 에너지의 개별적인 인출 또는 제공은 특히 양방향 커플링 메커니즘(120a-c)에 의해 가능하게 된다. 커플링 메커니즘(120a-c)는 자속 가이드(110)의 교번 자기장 내외로 에너지를 개별적으로 커플링시킬 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 단자뿐만 아니라 추가 양방향 커플링 메커니즘을 제공함으로써, 장치(200)는 개별적으로 확장될 수 있다. 또한, 장치(200)는 예를 들어 추가 단자(150) 및 추가 커플링 메커니즘(140)에 의해 자속 가이드(110)의 교번 자기장에 에너지를 공급하거나 그로부터 에너지를 인출할 수 있다. 예를 들어, 추가 단자(150)는 추가 커플링 메커니즘(140)을 통해 자속 가이드(110) 내의 교번 자기장에 에너지를 공급하는, 추가 단자에 연결된 소스를 가질 수 있다. 또한, 추가 단자(150)는 추가 단자에 연결된, 예를 들어 추가 커플링 메커니즘을 통해 자속 가이드(110)의 교번 자기장로부터 인출된 에너지에 의해 공급되는 부하를 가질 수 있다.
3. 도 3의 에너지 저장 시스템
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(300)의 개략적인 표현을 도시한다.
에너지 저장 시스템(300)은 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(310), 뿐만 아니라 제1 에너지 저장 컴포넌트(320a), 제2 에너지 저장 컴포넌트(320b), 및 추가 에너지 저장 컴포넌트(320c)를 포함한다. 에너지 저장 컴포넌트(320a-c)는 충전 가능한 배터리 또는 축전지와 같은 전기 에너지 저장부를 포함할 수 있다. 또한, 에너지 저장 컴포넌트(320a-c)는 서로 개별적으로 상이할 수 있다; 예를 들어, 제1 에너지 저장 컴포넌트(320a)는 제2 에너지 저장 컴포넌트(320b)보다 많은 수의 개별 셀 또는 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 개별 에너지 저장 컴포넌트(320a-c)는 예를 들어 각각의 용량, 보존 상태, 노화 상태, 또는 기초 기술의 관점에서 개별적으로 상이한, 각각 하나의 배터리로 구성될 수 있다. 또한, 에너지 저장 컴포넌트(320a-c)는 예를 들어 개별 셀 또는 배터리의 직렬 또는 병렬 연결의 형태로 복수의 배터리를 포함할 수 있다.
요약하면, 에너지 저장 시스템(300)이 저비용으로 유연한 방식으로 이미 존재하는 에너지 저장 컴포넌트를 이용할 수 있으므로, 예를 들어 기존의 에너지 저장부가 사용될 수 있기 때문에, 새로운 컴포넌트의 구매가 요구되지 않는다고 할 수 있다.
4. 도 4의
실시예
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(400)의 개략적인 표현을 도시한다.
장치(400)는 자속 가이드(110), 제1 커플링 메커니즘(140a), 제2 커플링 메커니즘(140b), 추가 커플링 메커니즘(140c), 뿐만 아니라 제1 에너지 저장 단자(130a), 제2 에너지 저장 단자(130b), 및 추가 에너지 저장 단자(150)를 포함한다. 또한, 장치(400)는 제1 에너지 저장 단자(130a) 및 제2 에너지 저장 단자(130b)의 직렬 링크(410)를 포함한다.
제1 커플링 메커니즘(140a) 또는 제2 커플링 메커니즘(140b) 또는 추가 커플링 메커니즘(140c)는 자속 가이드(110) 내에 형성될 수 있는 교번 자기장으로부터 에너지를 인출하거나 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 따라서, 에너지 저장 단자(130a 및 130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 유연한 충전 또는 방전이 가능할 수 있다. 추가 단자(150)는 예를 들어 자속 가이드(110)를 통해 에너지 저장 단자(130a-130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하는 데 사용될 수 있는 소스를 연결하게 할 수 있다. 또한, 부하는 예를 들어 자속 가이드(110)를 통해, 제1 에너지 저장 단자(130a) 또는 제2 에너지 저장 단자(130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트로부터, 부하가 에너지를 공급받을 수 있는 추가 단자(150)에 연결될 수 있다. 직렬 링크(410)에 의해, 에너지 저장 단자(130a 및 130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트는 직렬 연결로 사용될 수 있다. 예를 들어, 공유 충전 전류가 에너지 저장 단자(130a 및 130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트에 인가될 수 있다. 대안적으로, 공유 부하 전류가 에너지 저장 단자(130a 및 130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 통해 흐를 수 있다.
요약하면, 여기에 기술된 장치(400)는 제1 에너지 저장 단자(130a) 또는 제2 에너지 저장 단자(130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트 컴포넌트에 에너지, 예를 들어 추가 단자(150)에 연결된 소스로부터의 에너지를 개별적으로 공급하기에 적합하다고 할 수 있을 것이다. 또한, 추가 단자(150)에 연결된 부하는 제1 에너지 저장 단자(130a) 또는 제2 에너지 저장 단자(130b)에서 인출되는 에너지 저장 컴포넌트로부터 에너지를 공급받을 수 있다. 여기서, 에너지 저장 단자(130a 및 130b)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 선택적으로 방전시켜 에너지 저장 컴포넌트를 조절하거나 밸런싱할 수 있게 함으로써 공동 충전을 방지할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 재충전 동안 발생하는 손실을 피할 수 있거나, 충전 프로세스가 노화 및 에너지 저장 컴포넌트의 약화를 초래할 수 있기 때문에, 약한 에너지 저장 컴포넌트를 아낄 수 있다.
5. 도 5의
실시예
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(500)의 개략적인 표현을 도시한다.
에너지 저장 시스템(500)은 자속 가이드(110), 몇 개의 커플링 메커니즘(520a-e), 제1 에너지 저장 단자(530a), 제2 에너지 저장 단자(530b), 추가 에너지 저장 단자(530c), 뿐만 아니라 2개의 추가 단자(530d 및 530e)를 포함한다. 에너지 저장 단자(530a-c)는 에너지 저장 단자(530a-c)에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 직렬 연결이 가능하게 되도록 구성된다.
지금까지 기술된 에너지 저장 시스템(500)의 요소는 도 4에 설명된 장치(400)의 요소에 상당 부분 대응한다. 에너지 저장 시스템(500)은 제1 에너지 저장 컴포넌트(540a), 제2 에너지 저장 컴포넌트(540b), 뿐만 아니라 추가 에너지 저장 컴포넌트(540c)를 더 포함하며, 이들은 에너지 저장 단자(530a-c)에 연결되어 직렬로 연결된다. 직렬 연결은 예를 들어 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하기 위해 에너지 저장 컴포넌트에 직렬로 전기적으로 연결되는 공유 소스(550a)의 이용을 가능하게 할 수 있다. 또한, 직렬 연결은 에너지 저장 컴포넌트에 직렬로 연결된 공유 부하에 공유 부하 전류를 공급하는 역할을 할 수 있으며, 상기 부하 전류는 에너지 저장 컴포넌트로부터 에너지를 인출함으로써 공급된다. 상기 소스 또는 부하(550a)는 예를 들어 전기 소비자 또는 전기 발생기의 특성을 때때로 나타내는 전기 드라이브일 수 있다. 또한, 예를 들어, 추가 소스 또는 부하(550b 및 550c)가 공유 자속 가이드(110)를 통해 링크될 수 있다. 이를 위해, 추가 소스, 예를 들어 550b 및 550c는 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하는 역할을 할 수 있다. 또한, 추가 부하, 예를 들어 550b 및 550c는 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출된 에너지를 공급받을 수 있다.
6. 도 6a-c의
실시예
도 6a-c는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 표현을 도시한다.
장치(600)는 3개의 에너지 저장 컴포넌트(640a-c)를 포함하며, 에너지 저장 컴포넌트(640)는 단일 배터리 셀을 포함하고, 에너지 저장 컴포넌트(640b)는 병렬 연결된 2개의 배터리 셀을 포함하고, 에너지 저장 컴포넌트(640c)는 직렬 연결된 2개의 배터리 셀을 포함한다. 에너지 저장 컴포넌트(640a-c)는 에너지 저장 단자(630a-c)를 통해 각각의 양방향 커플링 메커니즘(620a-c)에 연결된다. 공유 자속 가이드(110)를 통한 코일에 의해, 양방향 커플링 메커니즘(620a-c)은 에너지 저장 컴포넌트(640a-c)를 서로 링크할뿐만 아니라 소스 또는 부하를 연결하기에 적합한 추가 단자(650)에 링크한다. 양방향 커플링 메커니즘(620a-c)은 각각 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단(624a-c)을 포함한다. 또한, 양방향 커플링 메커니즘(620a-c)은 각각 분산 제어 유닛(226a-c)을 갖는다. 또한, 장치(600)는 추가 제어 유닛(210)을 포함한다. 도 6은 장치(600)의 일 실시예를 기술하며, 여기서 중앙 제어 유닛(210)은 예를 들어 유선 연결을 통해 분산 제어 유닛(226a-c)과 통신한다.
대조적으로, 도 6b는 장치(600)와 매우 유사한 장치(600')의 일 실시예를 기술하며, 여기서 중앙 제어 유닛(210)과 분산 제어 유닛 사이의 통신은 예를 들어 무선 링크를 통해 구현된다. 장치(600 및 600')에서의 대응하는 특징은 동일한 참조 번호에 의해 표시되고 여기서 다시 설명되지는 않을 것이다. 오히려, 독자는 장치(600)에 대해 주어진 설명을 참조한다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(600')에서, 에너지 저장 컴포넌트(640a) 및 연관된 에너지 저장 단자(630a) 및 대응하는 커플링 메커니즘(620)을 추가 또는 제거하는 것이 가능함을 도시한다. 이는 분산 제어 유닛(226a-c)과 중앙 제어 유닛(210)의, 도 6b에 설명된 무선 연결에 의해 가능하거나 용이하게 된다. 따라서, 여기서 기술된 장치(600 및 600')는 확장 가능한 에너지 저장 시스템을 구현하는 측면에서 특히 유리하다.
7. 도 7의
실시예
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시한다. 도 7에 도시된 방법에서는 에너지를 공급하고 사용하는 가능한 일시적인 원인이 도시되어 있다. 여기서, 에너지는 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트로부터 동시에 또는 시간적 순서대로 인출되어 공유 플럭스 가이드 내에 교번 자기장을 생성할 수 있다. 또한, 자속 가이드 내의 교번 자기장에 기초하여 에너지가 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 제2 에너지 저장 컴포넌트에 동시에 또는 시간적 순서대로 공급 될 수 있다. 설명된 단계의 순서는 여기에 설명된 방법과 관련이 없으므로, 방법은 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하거나 에너지 저장 컴포넌트로부터 에너지를 인출하는 것과 관련하여 특히 높은 수준의 유연성을 제공한다.
8. 도 8의
실시예
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
도 8의 장치(800)는 도 1의 장치(100)와 단지 약간 차이가 있다. 따라서, 동일한 피처는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1의 장치(100)와의 본질적 차이는 도 8의 장치(800)에서는 반드시 공유 자속 가이드가 있는 것이 아니라는 것에 있다. 오히려, 일반적으로 에너지 저장 단자(130a, 130b) 및 추가 단자(150)가 대응하는 커플링 메커니즘에 의해 공유 자속(810)에 커플링되는 것으로 충분하다. 공유 자속 가이드는 이러한 목적을 위해 필수적인 것은 아니다. 오히려, 예를 들어 커플링 메커니즘의 일부를 형성할 수 있는 대응하는 커플링 코일이 자유장(free field)을 통해 공유 자속에 커플링될 수 있다.
대안적으로, 예를 들어, 다양한 에너지 저장 단자가 각각의 커플링 메커니즘을 통해 각각의 플럭스 가이드 부분에 커플링될 수 있다. 이에 대한 세부 사항은 도 9와 관련하여 설명될 것이다.
9. 도 9의
실시예
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 표현을 도시한다.
도 9의 장치(900)는 도 1의 장치(100)와 단지 약간 차이가 있다. 따라서, 동일한 피처는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 9의 장치(900)에서, 제1 에너지 저장 단자(130a)는 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a)를 통해 제1 플럭스 가이드 부분(920a)(또는 제1 플럭스 가이드 부분 상에 권선된 제1 커플링 인덕턴스)에 커플링된다. 제2 에너지 저장 단자(130b)는 제2 양방향 커플링 메커니즘(120b)를 통해 제2 플럭스 가이드 부분(920b)(또는 제2 플럭스 가이드 부분 상에 권선된 제2 커플링 인덕턴스)에 커플링된다. 추가 단자(150)는 추가 커플링 메커니즘(140)을 통해 제 3 플럭스 가이드 부분(920c)(또는 제 3 플럭스 가이드 부분 상에 권선된 제 3 커플링 인덕턴스)에 커플링된다.
동작 상태에서, 플럭스 가이드 부분(920a, 920b, 930c)은 공유 자속 가이드를 형성할 수 있다; 그러나, 플럭스 가이드 부분 사이에 갭(924a, 924b)이 존재할 수 있다. 그러나, 여기서 "공유" 자속 가이드는 하나의 피스로 제조되지 않고 몇 개의 분리 가능한 부분으로 구성된다.
예를 들어, 장치(900)의 동작 중에(즉, 공유 자속이 있는 동안에), 연관된 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a) 및 연관된 제1 에너지 저장 단자(130)와 함께, 그리고 바람직하게는 제1 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장부도와도 함께, 제1 플럭스 가이드 부분(920a)을 제거할 수 있다. 이러한 맥락에서, 예를 들어 제1 플럭스 가이드 부분(920a), 제1 양방향 커플링 메커니즘(120a), 제1 에너지 저장 단자(130a), 및 제1 에너지 저장부(미도시)를 포함하는 전체 블록이 공유 자속을 통해서만 장치(900)의 다른 유닛에 커플링되기 때문에, 예를 들어 케이블 연결을 연결해제할 필요가 없다. 이를 위해, 장치(900)는 또한 안전 관련 커버를 제거하지 않고 동작 중에 언급된 블록이 제거되거나 대체될 수 있도록 기계적으로 구현될 수 있다. 따라서, 연관된 커플링 메커니즘 및 연관된 플럭스 가이드 부분과 함께 에너지 저장부를 교환하는 것이 가능하다.
따라서, 일 실시예는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하기 위한 장치(900)를 포함하며, 장치는 제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 1 에너지 저장 단자, 제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하기 위한 제2 에너지 저장 단자, 및 에너지를 공급 및/또는 제공하기 위한 추가 단자(150)를 포함한다. 장치는 또한 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a), 제2 에너지 저장 단자를 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b), 및 추가 단자를 공유 자속에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140)을 포함한다. 장치는 추가 단자뿐만 아니라 제1 에너지 저장 단자와 제2 에너지 저장 단자의 갈바니 분리를 더 포함한다. 장치는 동작 중에 공유 자속으로/으로부터 에너지 저장 컴포넌트와 연관된 커플링 메커니즘의 커플링 및 제거가 가능하도록 구성된다. 장치는 공유 자속을 통해 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트 사이에 에너지의 교환이 계속 존재하는 동안 커플링 또는 제거가 수행될 수 있도록 구성된다. 커플링은 예를 들어 (예를 들어, 각각의 커플링 메커니즘 및 각각의 에너지 저장 컴포넌트와 함께 기계적으로) 자속 가이드의 대응하는 부분이 공유 자속이 존재하는 영역으로 유도된다는 점에서 달성될 수 있다. 제거는 예를 들어 (예를 들어, 각각의 커플링 메커니즘 및 각각의 에너지 저장 컴포넌트와 함께 기계적으로) 자속 가이드의 대응하는 부분이 공유 자속이 존재하는 영역으로부터 떨어지게 이동된다는 점에서 이행될 수 있다.
따라서, 임의의 전기적 접촉을 연결해제하지 않고 메모리 모듈(에너지 저장 컴포넌트)을 제거하는 것이 상기 설계에 의해 (임의적으로) 가능하다. 이를 위해, 코어는 공유 코어 상에 위치하지는 않지만 (예를 들어, 공유 자속 내에 있는) 나머지 구조의 자기장(유도 커플링) 내에 위치한다. 따라서, 기계적인 연결(케이블 등)이 전혀 없었기 때문에 언제든지 시스템에서 제거 될 수 있다.
대체로, 본 명세서에서 설명된 다른 실시예에서, 공유 자속이 전술한 공유 자속 가이드를 대체할 수 있다. 예를 들어, 커플링 메커니즘이 커플링되는 자기장을 공유하는 것으로 충분하다. 그러나, 코일(들)의 철심은 개별적으로 구현될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 설명된 실시예에서, 전술한 공유 자속 가이드 대신에 별도의 자성 코어를 이용할 수도 있다. 따라서, (임의적으로)(예를 들어, 커플링 메커니즘 및 경우에 따라 자속 가이드의 일부분으로)(즉, 전기 접촉을 방해하지 않고) 코일과 전기적으로 연결해제할 수 있을뿐만 아니라 모듈과 함께 코일을 제거할 수도 있다.
이것은 예를 들어 나머지 구조(920a, 120a, 130a, 940)와 함께 코일(922a)이 제거/추가되는 도 9에서 볼 수 있다.
10. 다른 양태 및 결론
다음에서는 본 발명의 개념을 개발할 시에 고려된 몇 가지 고려 사항과 발견 사항을 설명할 것이다.
전기 에너지를 저장하기 위해, 갈바니 셀(배터리 셀)이 사용될 수 있다. 그러나, 그러한 셀은 통상적으로 저전압 및 때로는 저전류를 갖는다. 이것은 더 높은 전압 또는 더 큰 전류를 생성하기 위해 여러 셀을 결합하여 배터리를 형성할 수 있음을 의미한다.
개별 배터리 셀을 연결하기 위해 여러 가지 방법이 적용되었다. 그러나, 이들 중 상당수는 많은 지출로만 달성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 일부 실시예와는 달리, 하나의 직렬 요소만이 고장 나면, 저장 시스템은 기능을 중지한다.
간단한 스위칭 소자(예를 들어, MOSFET(metal-oxide-semiconductor-field effect transistor))로 큰 전류를 더 이상 스위칭할 수 없으며, 고전압을 고려하면, 충분한 절연을 보장해야 한다. 이 두 가지 점은 전기 컴포넌트에 대한 비용을 증가시킬 수 있다.
큰 직류 및/또는 높은 직류 전압은 안전의 면에서 중요하다고 간주될 수 있다. 한편, 직류가 존재할 때 아크가 쉽게 찢어지지 않는 문제가 있다. 한편, 특정 규범과 규제는 특정 경계 값을 준수해야 한다.
배터리의 충전 상태는 개방 회로 전압의 양에 의해 결정될 수 있다. 배터리가 동작 중이면, 즉 전류가 흐르면, 이 전압 값은 변화할 것이다. 결과적으로, 충전 상태에 대한 정보를 획득하기 위해 값비싼 배터리 셀 모델을 개발해야 한다.
일련의 전기 연결로 인해 일련의 셀은 가장 열악한 셀의 용량으로 제한된다. 이것은 본 발명에 따른 일부 실시예와는 대조적으로, 가장 열악한 셀이 더 이상의 전하를 제공하지 못하면 전체 시스템은 더 이상의 전력을 출력할 수 없다는 것을 의미한다.
몇몇 비교 예가 이하에서 설명될 것이다.
작은 갈바니 셀을 강력한 배터리 시스템에 연결하는 것은 몇몇 비교 예에서 전기 도체(구리 케이블)를 사용하여 직렬, 가능하게는 병렬의 전기 배선을 통해 이루어진다.
양호한 연결을 달성하기 위해, 배터리 셀은 몇몇 경우 용접되거나 납땜된다. 따라서, 교체에는 많은 비용이 소요된다. 일부 비교 예에서, 배터리는 더 이상 동작하지 않거나 배터리 셀 또는 배터리 세그먼트가 제거되는 경우에만 매우 제한된 정도로 동작할 것이다.
일부 비교 예에서는 특정 컴포넌트가 배선에 사용되는 경우가 있으며 높은 수준의 절연을 보장하기 위해 주의를 기울인다. 표준에 명시된 안전 제한이 적용될 수 있다. 충전 상태는 전류 센서와 함께, 충전 상태를 검출할 수 있는 복잡한 배터리 모델을 통해 결정된다.
소위 액티브 밸런싱에 의해, 가장 열악한 셀의 전력 또는 용량이 나머지 배터리 시스템과 관련하여 보상될 수 있다. 그러나, 종래의 배터리 시스템에서는 이러한 밸런싱 변형이 패시브 밸런싱이라는 대안보다 훨씬 더 비싸고 많은 시간을 필요로 하기 때문에 거의 사용되지 않는다. 원칙적으로 패시브 밸런싱에 의해 불균형이 동작 중에 누적되는 것이 방지된다. 그러나, 배터리 시스템의 전력은 가장 열악한 셀의 전력으로 제한된다.
개별적으로 또는 본 명세서에서 설명된 실시예와 조합하여 추가될 수 있는 다른 실시예 또는 특징 또는 양태가 아래에서 설명될 것이다.
본 발명에 따른 실시예는 여러 개의 코일에 의한 철심(또는 일반적으로 자속 가이드) 상의 자기 커플링에 의해 (예를 들어, 여러 에너지 저장 컴포넌트의) 전력의 조합을 달성한다. 또한, 본 발명에 따른 일부 실시예는 변압기 상의 전용 단자에 의해 배터리 전압 레벨의 세분화를 달성한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 자동차 애플리케이션의 온보드 공급에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 공유 변압기를 포함하는 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 일부 실시예는 자기 커플링을 통해 배터리의 많은 개별 셀을 조합 할 수 있게 하여, 몇몇 경우에는 불필요한 액티브 또는 패시브 밸런싱을 제공하고, 그에 의해 큰 직류 또는 높은 직류 전압을 피할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 일부 실시예는 배터리를 충전 및 방전할 수 있도록 하여, 몇몇 경우에는 밸런싱을 불필요로 하는 양방향 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 일부 실시예는 셀이 직렬로 전기적으로 커플링되지 않은 시스템을 기술한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 배터리의 유리한 세분을 기술한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 자기 커플링을 통해 배터리의 많은 셀을 결합하는 시스템을 기술하며, 이는 몇몇 경우에는 불필요한 액티브 또는 패시브 밸런싱을 제공하고, 이에 의해 큰 직류 또는 높은 직류 전압이 회피될 수 있게 한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 저장부를 제공하는 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 실시예는 셀 또는 셀 어레이가 전기적으로 연결되지 않고 변압기에 의해 자기적으로 연결된다는 점에서 상기 언급된 문제점 중 적어도 일부를 회피하는 배터리 저장부를 기술한다. 개개의 배터리의 에너지의 자기 커플링은 바람직하게는 변화하는 전류로 가능하기 때문에, 예를 들어 (예를 들어, 에너지 저장 단자와 자속 가이드 사이에) 제어 유닛이 개재될 수 있다. 이것은 더 많은 비용을 수반한다는 인상을 주지만, 단점을 훨씬 능가할 수 있는 많은 이점을 제공한다.
몇몇 실시예에서 개별적으로 또는 조합하여 구현될 수 있는 이러한 이점은 다음과 같다:
주파수(예를 들어, 자속 가이드 내의 교번 자기장의 주파수)는 가변적일 수 있지만, 또한 목표 값으로 설정될 수 있다. 상기 목표 값은 메인 주파수(50Hz)에 대응할 수도 있거나, 그보다 높을 수 있고, 개재된 폐루프 제어/배선에 의해 메인 주파수로 감소될 수 있다.
변압기는 1상 변압기 또는 3상 변압기일 수 있으며, 3상 변압기를 사용하여 개별 배터리 유도 코일을 여러 위치에 통합할 수 있다.
연결된 배터리의 전압 및 유도(예를 들어, 코일 내에 유도된 전압)에 부가하여, 제어 유닛은 본 발명의 일 실시예에 따라, 또한 하나 이상의 센서를 통해 배터리 셀(들)의 온도를 모니터링하고 전력을 제한하거나 세그먼트를 스위치 오프하여 온도에 반응할 수 있다.
배터리 유도 코일의 제어 유닛(예를 들어, 분산 제어 유닛)은 본 발명의 일 실시예에 따라, 동시에 배터리 관리 작업을 수행할 수 있다. 그러나, 별도의 로컬 또는 중앙 배터리 관리 유닛(제어 유닛)을 이용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 그들의 에너지 요구가 유도된 전력 및/또는 배터리에 의해 커버되도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전류 센서는 필수는 아니지만 제어 유닛을 보충할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 배터리 장치와 병렬로 커패시터를 사용함으로써 및/또는 고주파를 사용함으로써 최적화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 유닛이 위상 응답을 감지할 수 있는 유도 전압을 측정함으로써 이들의 스위칭 거동을 적응시킬 수 있다. 대안적으로, 스위치에 대한 신호는 에너지 관리부에 의해 통신되며, 에너지 관리부는 또한 전압을 측정하고 및/또는 위상을 측정하기 위한 센서를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 명세서에서 제시된 배터리 시스템은 또한 1상 변압기 이외에도, 배터리 셀을 포함하는 여러 유도 회로가 연결된 다상 변압기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예는 배터리 관리 시스템 및 제어 유닛(역 정류기)가 결합될 수 있다는 것을 달성한다.
본 발명에 따른 실시예에서, 통신은 케이블 연결, 예를 들어, SPI(serial-peripheral interface), CAN(controller area network, 예를 들어 자동차 분야에서 사용됨) 등을 통해, 또는 WLAN(wireless local area network), 블루투스, NFC(near-field communication) 등에 의해 무선 방식으로 일어날 수 있다. 또한, 유도 전압 자체를 통해 통신이 일어날 수 있다. 이를 위해, 중앙 에너지 관리 시스템은 또한 전용 코일을 통해 자기 코어에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서, 리튬 이온 배터리 이외에 다른 저장 시스템(납산, NiMH(nickel metal hydride), 커패시터 등)이 또한 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 저장 시스템은 개개의 코일이 (동작 중에도) 제거되거나 추가될 수 있도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 기술적 특징으로서 배터리 저장 시스템의 개별 세그먼트의 자기 연결 및 그에 따라 갈바니 분리를 포함한다. 특히, 예를 들어, 배터리 셀은 자기 코어 상에 위치된 코일에 의해 스위칭 및/또는 제어 수단을 통해 서로 연결될 수 있고, 교번 자기장을 통해 전류 소스/전류 싱크에 연결될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 덜 비싸고, 보다 신뢰성 있고, 보다 용이하게 교체 가능하고, 액티브하게 밸런싱된 배터리 저장 시스템이 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예는 에너지 저장 컴포넌트의 선택적 충전 또는 방전을 가능하게 하여, 그 결과, 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태가 조절될 수 있게 한다. 여기서, 예를 들어, 조절(밸런싱)을 달성하기 위해 에너지가 하나의 에너지 저장 컴포넌트로부터 다른 에너지 저장 컴포넌트로 유도되어야 한다는 것이 특히 유리하다. 특히, 종래의 액티브 밸런싱(높은 충전 상태를 갖는 셀로부터 더 낮은 충전 상태를 갖는 셀로의 에너지 전달)이 이로써 불필요하게 될 수 있다. 설명된 시스템으로, 이전 단락에서 강조한 바와 같이 선택적 충전으로 인해 액티브 밸런싱이 구체적으로 발생한다. 그러나, 이것은 시스템을 균질화하기 위해 저장된 에너지가 재분배될 필요가 없다는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치는 에너지 저장 컴포넌트로부터 에너지를 인출할 때 에너지 저장 컴포넌트의 노화 상태를 고려하는 것을 가능하게 하여, 노화 상태에 적응된 방전 전류가 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출된다. 예를 들어, 소량의 방전 전류가 노화의 심한 징후를 갖는 에너지 저장 컴포넌트로부터 인출될 수 있다. 또한, 장치는 노화 상태에 적응되도록 에너지 저장 컴포넌트의 충전을 가능하게 한다; 예를 들어, 더 적은 양의 충전 전류가 이미 강한 노후 징후를 나타내는 에너지 저장 컴포넌트에 공급될 수 있다.
Claims (35)
- 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(100; 200; 310; 400; 500; 600; 600')에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자(130a; 530a; 630a);
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자(130b; 530b; 630b);
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자(150; 530d-e; 650);
공유 자속 가이드(110);
상기 제1 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a);
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b); 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140; 520d-e);을 포함하고,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자뿐만 아니라 상기 추가 단자의 갈바니 분리를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는 변압기(230)를 포함하고, 상기 제1 커플링 메커니즘, 상기 제2 커플링 메커니즘, 및 상기 추가 커플링 메커니즘은 상기 변압기의 공유 자속 가이드 상에 배치된 코일(222a-b, 242)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제2항에 있어서,
상기 장치는 추가 에너지 저장 단자(130c, 630c)뿐만 아니라 추가 에너지 저장 단자를 양방향으로 커플링하는 추가 커플링 메커니즘(120c; 620c)을 포함하고;
상기 추가 에너지 저장 단자는 추가 에너지 저장 컴포넌트를 연결하도록 구성되고;
상기 변압기는 다상 변압기의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 커플링 메커니즘 및/또는 상기 제2 커플링 메커니즘 및/또는 상기 추가 커플링 메커니즘은 각각의 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트를, 상기 공유 자속 가이드 상에 배치되고, 내부에 유도된 교류 전압을 가지거나 또는 동작 중에 교류 전류가 흐르는 각각의 코일에 커플링하도록 구성된 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단(224a-c; 624a-c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제4항에 있어서,
상기 장치는 상기 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단에 대한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어 유닛(210)을 포함하고,
상기 제어 유닛은
상기 제어 신호에 의해, 상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘 내의 에너지 흐름의 방향을 각각의 에너지 저장 컴포넌트로부터 자속 가이드 쪽으로 또는 그 반대로 지정하고;
상기 제어 신호를 상기 자속 가이드 내에 생성되었거나 생성될 교번 자기장의 주파수에 적응시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제5항에 있어서,
상기 장치는 상기 제어 유닛에 의해 배터리 관리를 구현하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 장치는 복수의 분산 제어 유닛(226a-c)을 포함하며, 상기 복수의 분산 제어 유닛(226a-c) 각각은 상기 커플링 메커니즘 중 개별적인 커플링 메커니즘을 제어하거나 또는 커플링 메커니즘의 그룹을 제어하도록 구성되고;
상기 장치는 상기 분산 제어 유닛의 기능을 조정하도록 구성된 중앙 제어 유닛을 포함하고;
상기 분산 제어 유닛은 상기 중앙 제어 유닛에 무선으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제7항에 있어서,
상기 장치는 상기 중앙 제어 유닛과 상기 분산 제어 유닛 사이에서 제어 신호를 송신하기 위해, 상기 공유 자속 가이드를 통한 자기 유도에 의한 상기 제어 유닛의 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 그 에너지 요구가 상기 자속 가이드를 통해 송신되는 전력에 의해 커버되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 동작 중에 상기 제1 에너지 저장 단자, 상기 제2 에너지 저장 단자, 또는 추가 에너지 저장 단자에서의 에너지 저장 컴포넌트의 연결 및 제거가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘은 에너지 저장 컴포넌트의 전압 또는 전류를 감지하도록 구성된 센서(228a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제11항에 있어서,
상기 장치는
상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘에 의해 동작 중에 상기 에너지 저장 컴포넌트 중 하나를 일시적으로 디커플링하고,
상기 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 디커플링된 상태 동안 그리고 동작 중에, 디커플링된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 또는 보존 상태를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 에너지 저장 컴포넌트가 에너지 저장 단자에 커플링되는 극성에 관계없이, 상기 에너지 저장 컴포넌트의 충전 또는 상기 자속 가이드를 통한 상기 에너지 저장 컴포넌트로부터 자기장으로의 에너지의 커플링을 가능하게 하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 및 상기 제2 에너지 저장 단자에 연결된 제2 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제14항에 있어서,
상기 장치는 상기 에너지 저장 컴포넌트를 선택적으로 충전 또는 방전시킴으로써 상기 제1 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트 또는 상기 제2 에너지 저장 단자에 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 장치는 상이한 에너지 저장 단자에 연결된 상이한 방전 속도의 에너지 저장 컴포넌트를 사용함으로써 상기 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 하나 이상의 다른 에너지 저장 컴포넌트를 사용함으로써 최종 방전 한계까지 에너지 저장 컴포넌트의 방전 후에 에너지의 공급을 계속 가능하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 커플링 메커니즘 및/또는 상기 제2 커플링 메커니즘은 연결된 에너지 저장 컴포넌트의 온도를 감지하는 온도 센서(228b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제18항에 있어서,
상기 장치는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 의해 상기 에너지 저장 컴포넌트의 신뢰성 있는 동작 상태를 보장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 추가 소스 또는 소비자를 커플링하도록 추가 유도 커플링 메커니즘(220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 에너지 저장 시스템(300)에 있어서,
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른, 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 상기 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치;
제1 에너지 저장 컴포넌트(320a); 및
제2 에너지 저장 컴포넌트(320b);를 포함하고,
에너지 저장 컴포넌트는 재충전 가능한 배터리에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 시스템은 제1 에너지 저장 단자에 연결된 제1 에너지 저장 컴포넌트가 제2 에너지 저장 단자에 연결된 제2 에너지 저장 컴포넌트와 상이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 시스템은 여러 개의 갈바니 분리된 에너지 저장 컴포넌트를 포함하며, 상기 여러 개의 갈바니 분리된 에너지 저장 컴포넌트 모두는 자속 가이드를 통해 자기적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 방법에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트 및 제2 에너지 저장 컴포넌트는 공유 자속 가이드에 커플링되고;
적어도 어느 시간에, 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트의 에너지는 공유 자속 가이드 내에서 교번 자기장을 생성하고 자속 가이드에 커플링된 소비자에게 에너지를 제공하는 데 사용되고;
에너지는 상기 자속 가이드 내에 존재하고 상기 자속 가이드에 커플링된 에너지 소스에 의해 생성되는 교번 자기장에 기초하여 적어도 어느 시간에 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트에 공급되고;
적어도 어느 시간에, 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 에너지는 상기 공유 자속 가이드 내에서 교번 자기장을 생성하는 데 사용되고;
에너지는 상기 자속 가이드 내에 존재하는 교번 자기장에 기초하여 적어도 어느 시간에 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트에 공급되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 방법. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(400)에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자;
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자;
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자;
공유 자속 가이드;
상기 제1 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드에 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘;
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드를 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘; 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘;을 포함하고,
상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자는 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 직렬 연결을 달성하도록 구성되고,
상기 장치는 상이한 에너지 저장 단자에 연결된 상이한 방전 속도의 에너지 저장 컴포넌트를 사용함으로써 상기 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제25항에 있어서,
상기 장치는 공유 충전 전류를 사용하면서 전기적으로 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 함께 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제25항 또는 제26항에 있어서,
상기 장치는 상기 직렬로 연결된 에너지 저장 컴포넌트를 통해 공유 부하를 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 제1 커플링 메커니즘 및/또는 상기 제2 커플링 메커니즘을 통해 자속 가이드의 교번 자기장 내로 에너지를 개별적으로 출력함으로써 상기 제1 에너지 저장 단자에 연결된 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트의 개별 방전 및/또는 상기 제2 에너지 저장 단자에 연결된 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 개별 방전을 가능하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 제1 커플링 메커니즘 및/또는 상기 제2 커플링 메커니즘을 통해 자속 가이드의 교번 자기장로부터 에너지를 개별적으로 인출함으로써 상기 제1 에너지 저장 단자에 연결된 상기 제1 에너지 저장 컴포넌트의 개별 충전 및/또는 상기 제2 에너지 저장 단자에 연결된 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 개별 충전을 가능하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 에너지 저장 시스템(500)에 있어서,
제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 청구된, 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 및/또는 상기 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치;
제1 에너지 저장 컴포넌트; 및
제2 에너지 저장 컴포넌트;를 포함하고,
상기 제1 에너지 저장 컴포넌트 및 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트는 전기적으로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(100; 200; 310; 400; 500; 600; 600')에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자(130a; 530a; 630a);
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자(130b; 530b; 630b);
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자(150; 530d-e; 650);
상기 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a);
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b); 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 연결하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140; 520d-e);을 포함하고,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자뿐만 아니라 상기 추가 단자의 갈바니 분리를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 제31항에 있어서,
상기 장치는 상기 에너지 저장 컴포넌트를 특징짓기 위해, 하나 이상의 다른 에너지 저장 컴포넌트 및 교번 자기장을 통해 에너지의 교환이 계속 일어나는 동안, 그리고 미리 정의된 전력이 부하 프로파일에 따라 상기 장치에 의해 부하에 출력되는 동안, 동작 중에 상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘을 통해 에너지 저장 컴포넌트의 부하 상태를 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(100; 200; 310; 400; 500; 600; 600')에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자(130a; 530a; 630a);
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자(130b; 530b; 630b);
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자(150; 530d-e; 650);
공유 자속 가이드(110);
상기 제1 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a);
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속 가이드를 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b); 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 연결하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140; 520d-e);을 포함하고,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자뿐만 아니라 상기 추가 단자의 갈바니 분리를 포함하고,
상기 제1 커플링 메커니즘 및/또는 상기 제2 커플링 메커니즘 및/또는 상기 추가 커플링 메커니즘은 각각의 DC 전압 에너지 저장 컴포넌트를, 상기 공유 자속 가이드 상에 배치되고, 내부에 유도된 교류 전압을 가지거나 또는 동작 중에 교류 전류가 흐르는 각각의 코일에 커플링하도록 구성된 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단(224a-c; 624a-c)을 포함하고,
상기 장치는 상기 DC 전압 회로/AC 전압 회로 커플링 수단에 대한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은
상기 제어 신호에 의해, 상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘 내의 에너지 흐름의 방향을 각각의 에너지 저장 컴포넌트로부터 자속 가이드 쪽으로 또는 그 반대로 지정하고;
상기 제어 신호를 상기 자속 가이드 내에 생성되었거나 생성될 교번 자기장의 주파수에 적응시키도록 구성되고,
상기 장치는 각각이 상기 커플링 메커니즘 중 개별적인 커플링 메커니즘을 제어하거나 커플링 메커니즘의 그룹을 제어하도록 구성된 복수의 분산 제어 유닛(226a-c)을 포함하고,
상기 장치는 상기 분산 제어 유닛의 기능을 조정하도록 구성된 중앙 제어 유닛을 포함하고,
상기 장치는 상기 중앙 제어 유닛과 상기 분산 제어 유닛 사이에서 제어 신호를 송신하기 위해, 상기 공유 자속 가이드를 통한 자기 유도에 의한 상기 제어 유닛의 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(100; 200; 310; 400; 500; 600; 600')에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자(130a; 530a; 630a);
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자(130b; 530b; 630b);
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자(150; 530d-e; 650);
상기 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a);
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b); 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 커플링하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140; 520d-e);을 포함하고,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자뿐만 아니라 상기 추가 단자의 갈바니 분리를 포함하고,
상기 장치는 동작 중에 연관된 커플링 메커니즘과 함께 공유 자속에 대한 에너지 저장 컴포넌트의 커플링 및 제거가 가능하도록 구성되고,
상기 장치는 상기 공유 자속을 통해 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트 사이에서 에너지의 교환이 계속 일어나는 동안 커플링 또는 제거가 수행될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치. - 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치(100; 200; 310; 400; 500; 600; 600')에 있어서,
제1 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제1 에너지 저장 단자(130a; 530a; 630a);
제2 에너지 저장 컴포넌트를 연결하는 제2 에너지 저장 단자(130b; 530b; 630b);
에너지를 공급 및/또는 제공하는 추가 단자(150; 530d-e; 650);
상기 제1 에너지 저장 단자를 공유 자속 가이드에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제1 커플링 메커니즘(120a);
상기 제2 에너지 저장 단자를 상기 공유 자속에 양방향으로 커플링하도록 구성된 제2 커플링 메커니즘(120b); 및
상기 추가 단자를 상기 공유 자속 가이드에 연결하도록 구성된 추가 커플링 메커니즘(140; 520d-e);을 포함하고,
상기 장치는 상기 제1 에너지 저장 단자 및 상기 제2 에너지 저장 단자뿐만 아니라 상기 추가 단자의 갈바니 분리를 포함하고,
상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘은 에너지 저장 컴포넌트의 전압 또는 전류를 감지하도록 구성된 센서(228a)를 포함하고,
상기 장치는
상기 제1 커플링 메커니즘 또는 상기 제2 커플링 메커니즘에 의해 동작 중에 상기 에너지 저장 컴포넌트 중 하나를 일시적으로 디커플링하고;
상기 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 디커플링된 상태 동안, 그리고 동작 중에, 하나 이상의 다른 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 에너지의 교환이 계속 존재하는 동안, 상기 에너지 저장 컴포넌트의 개방 회로 전압 및/또는 내부 저항을 측정하고, 상기 측정에 기초하여, 디커플링된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 또는 보존 상태를 결정하고; 또는
상기 제1 에너지 저장 컴포넌트 또는 상기 제2 에너지 저장 컴포넌트의 디커플링 동안, 그리고 동작 중에, 하나 이상의 다른 에너지 저장 컴포넌트와 교번 자기장 사이에 에너지의 교환이 계속 존재하는 동안, 상기 에너지 저장 컴포넌트의 개방 회로 전압 및/또는 내부 저항을 측정하고, 상기 측정에 기초하여, 디커플링된 에너지 저장 컴포넌트의 충전 상태 또는 보존 상태를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 에너지 저장 컴포넌트에 에너지를 공급하고 에너지 저장 컴포넌트 내에 저장된 에너지를 제공하는 장치.
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