KR20200003809A - 전기 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템은 선박, 차량 또는 항공기 상의 하나 이상의 에너지 저장 모듈들(97); 펄스 정류기(105); 컨버터(106); 및 전압 제어 변압기(91)를 포함한다. 하나 이상의 에너지 저장 모듈들(97)은 펄스 정류기의 출력들에 연결된다. 전압 제어 변압기(88)는 펄스 정류기(105)의 입력들에 연결된다. 전압 제어 변압기는 직렬로 함께 연결된 복수의 쌍들의 변압기 권선들을 갖는 직렬 변압기(91)를 포함하고, 각각의 쌍의 하나의 권선(103)은 펄스 정류기(105)와 에너지 소스로부터의 입력 사이에 연결되도록 적응되고, 다른 권선(104)은 컨버터(106)에 연결된다.

Description

전기 충전 시스템 및 방법
본 발명은 특히 선박, 이를테면 전기 페리(ferry), 또는 차량(vehicle) 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템(system) 및 방법에 관한 것이다.
전기 페리들은 오로지 선박에 전력을 공급하도록 온 보드(on board)된 배터리(battery)들만을 이용하여 또는 디젤(diesel) 발전기들과 배터리들의 하이브리드(hybrid)를 이용하여 동작할 수 있다. 어느 경우이든, 배터리들은, 정박될 때 해안 공급부로부터의 충전을 필요로 한다. 일부 위치들에서, 해안 전력 그리드(grid)는, 직접적으로 선박 상의 배터리들을 충전하기 위한 고전류 요건을 지원하기에는 충분히 강력하지 않으며, 따라서 선박이 정박되어 있는 동안, 로컬(local) 해안 전력 그리드로부터 더욱 느리게 충전할 수 있고 선박에 고전류 충전을 제공할 수 있는 중간 해안 기반 에너지(energy) 저장 시스템이 제공된다. 해안 기반 에너지 저장 시스템의 충전조차도 로컬 그리드에 대한 문제들을 유발할 수 있으며, 이는 해결될 필요가 있다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 선박, 차량 또는 항공기 상의 하나 이상의 에너지 저장 모듈(module)들; 펄스(pulse) 정류기; 컨버터(converter); 및 전압 제어 변압기를 포함하며, 하나 이상의 에너지 저장 모듈들은 펄스 정류기의 출력들에 연결되고, 전압 제어 변압기는 펄스 정류기의 입력들에 연결되고, 전압 제어 변압기는 직렬로 함께 연결된 복수의 쌍들의 변압기 권선들을 갖는 직렬 변압기를 포함하고, 각각의 쌍의 하나의 권선은 펄스 정류기와 에너지 소스(source)로부터의 입력 사이에 연결되도록 적응되며, 그리고 다른 권선은 컨버터에 연결된다.
컨버터는 제어식 AC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.
컨버터는 AC-DC 컨버터의 출력과 DC 버스(bus) 사이에 초퍼(chopper)를 더 포함할 수 있다.
에너지 저장 모듈들은 배터리 또는 커패시터 뱅크(capacitor bank) 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템은, 선박, 차량 또는 항공기 상의 하나 이상의 에너지 저장 모듈들; 1차 인덕턴스(inductance)들 및 2차 인덕턴스들 그리고 펄스 정류기를 포함하는 변압기 ―하나 이상의 에너지 저장 모듈들은 2차 인덕턴스들에 연결됨―; 1차 인덕턴스들에 연결된 전압 제어 변압기; 및 컨버터를 포함하며, 전압 제어 변압기는 직렬로 함께 연결된 복수의 쌍들의 변압기 권선들을 포함하는 직렬 변압기를 포함하고, 각각의 쌍의 하나의 권선은 1차 인덕턴스들 중 하나의 1차 인덕턴스와 에너지 소스로부터의 입력 사이에 연결되도록 적응되며, 다른 권선은 컨버터에 연결된다.
시스템은 무효 전력 생성을 회피하기 위해 AC 전압을 직접적으로 레귤레이팅(regulate)하여서, 재충전을 위한 다음 차례의 전기 동력 디바이스(device)의 도달에 대비하여, 에너지 저장 시스템이 충전되는 것을 가능하게 한다.
에너지 소스 입력은 다상 전력 공급부의 상(phase)들을 포함할 수 있다.
전압 제어 변압기는 다상 전력 공급부의 상들이 있는 것과 동일한 수의 쌍들의 변압기 권선들을 포함할 수 있다.
에너지 소스 입력은 3상 AC 공급부로의 연결들을 포함할 수 있다.
컨버터는 DC-AC 컨버터를 포함할 수 있다.
컨버터는 AC-DC 컨버터, 또는 DC-AC 컨버터와 직렬인 다이오드(diode) 정류기를 더 포함할 수 있다.
시스템은 에너지 소스 입력들로부터 AC-DC 컨버터로의 탭(tap)들을 더 포함할 수 있다.
AC-DC 컨버터와, 에너지 소스 입력으로의 탭들 사이에 변압기가 연결될 수 있다.
시스템은 선박, 차량 또는 항공기 상의 에너지 저장 모듈들로 또는 이 에너지 저장 모듈들로부터 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류 검출기를 더 포함할 수 있다.
시스템은 에너지 소스로의 연결에서의 전류 또는 전압의 표시를 제공하기 위한 전류 검출기 또는 전압 검출기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
전력 공급부, 특히 다상 전력 공급부는 선박 전력 공급부를 포함할 수 있고, 원격 충전 스테이션(station)은 해안 기반 충전 스테이션을 포함할 수 있다. 대안적으로, 충전 스테이션은 선박에 통합되고, 에너지 소스로서 AC 그리드에 직접적으로 연결된다.
하나 이상의 에너지 저장 모듈들이 컨버터에 연결될 수 있다.
충전 스테이션은, 선박, 차량 또는 항공기에 온보드(onboard)된 에너지 저장 모듈들을 충전하기 위해, 충전 스테이션 에너지 저장 모듈들을 이 온보드된 저장 모듈에 전기적으로 연결하기 위한, 선박, 차량 또는 항공기에 제거가능하게 연결가능한 연결기를 더 포함할 수 있다.
선박, 차량 또는 항공기 상의 온보드 그리드(onboard grid) 컨버터 및 사전-자화(pre-magnetising) 변압기를 포함할 수 있는 온보드 그리드 제어기가, 온보드된 에너지 저장 모듈을 에너지 소스에 연결할 때의 돌입 전류를 방지하기 위한 전압원을 제공한다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 선박, 차량 또는 항공기는 제2 양상에 따른 시스템; 및 에너지 저장 모듈들에 연결되는, 선박, 차량 또는 항공기에 온보드된 적어도 하나의 컨슈머(consumer)를 포함한다.
본 발명의 제4 양상에 따르면, 전기 에너지 저장 시스템을 충전하는 방법은, AC 공급부로부터의 연결을 폐쇄함으로써, 선박, 차량 또는 항공기의 에너지 저장 시스템을 충전하기 위해 이 AC 공급부로의 연결을 개시하는 단계; 및 복수의 직렬 연결된 변압기들을 포함하는 전압 제어 변압기 및 DC-AC 컨버터에 의하여, AC 공급부로부터 정류기 변압기로의 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 단계를 포함한다.
전압 제어 변압기는 정류기 변압기와 AC 공급부 사이에 연결된다. AC 공급부로부터의 연결은 충전 스테이션에 있을 수 있다. 충전 스테이션은 DC-AC 컨버터 및 전압 제어 변압기 및 AC-DC 컨버터, 또는 다이오드(diode) 정류기를 포함할 수 있다.
방법은, 서로 연결하도록 차단기를 폐쇄하기 전에, 전압 제어 변압기의 출력에서의 전압과 정류기 변압기로의 입력에서의 전압을 동기화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은, 전압 제어 변압기와 정류기 변압기를 연결하도록 차단기가 폐쇄될 때까지, 전압원을 정류기 변압기의 2차 측에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은, 정류기 변압기로의 전압을 증가시키기 위해 DC-AC 컨버터 전압을 램핑(ramping)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 전기 충전 시스템의 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 이 도면들에서:
도 1은 본 발명에 따른 전기 충전 시스템에 대한 사용 예를 예시하고;
도 2는 선박을 위한 종래의 충전 시스템을 예시하고;
도 3은 본 발명에 따른 전기 충전 시스템의 제1 예를 예시하고;
도 4는 본 발명에 따른 전기 충전 시스템의 제2 예를 예시하고;
도 5는 본 발명에 따른 전기 충전 시스템의 제3 예를 예시하고;
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 종래의 충전 시스템 및 본 발명의 2 개의 예들 각각에 대한 전력 및 리액턴스(reactance) 흐름들을 약술하고;
도 7은 전압 벡터(vector)들을 갖는 레귤레이팅된(regulated) 전력 흐름을 예시하며; 그리고
도 8은 본 발명에 따른 선박 전기 전력 공급부의 충전을 제어하는 방법을 예시하는 흐름 다이어그램(diagram)이고;
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 이중 컨버터 시스템을 예시하고;
도 10은 도 9의 시스템과 함께 사용하기 위한, 본 발명에 따른 전기 에너지 충전 시스템의 제4 예를 예시하고;
도 11은 본 발명에 따른 전기 충전 시스템의 제5 예를 예시하며; 그리고
도 12는 저전압 시스템들에서 사용하기 위한 본 발명의 예를 예시한다.
선박들, 항공기 또는 차량들과 같이, 여행의 끝에 재충전할 필요가 있을 수 있는, 전기 에너지의 다수의 상이한 최종 사용자들이 있다. 본원에서 주어진 예들은 선박들에 대한 것이지만, 본 발명은 이들로 제한되지 않으며, 전기 동력 항공기 또는 전기 동력 차량들에 동일하게 적용가능하다.
저장된 에너지를 이용하는 전기 동력 선박에 대한 통상적인 상황이 도 1에서 도시된다. 각각의 항구에 충전 스테이션들(A, B)이 있는 항구들 사이에서 운행되는 선박, 예컨대 페리(1)는 자신의 여행을 출발하기 전에 충전 스테이션(A)에서 충전한다. 스테이션(B)에서, 선박은 재충전하고, 그런 다음, 자신의 출발 지점으로 복귀하여 스테이션(A)에서 다시 재충전한다. 다단계 여행 중인 선박의 경우, 자신의 모항으로 복귀하기 전에 방문하는 여러 개의 추가 항구들이 있을 수 있는데, 이 항구들 각각은 자신만의 충전 스테이션이 있다. 각각의 항구에 정박될 때, 페리는 다음 차례의 여행을 위해 준비되도록 배터리들을 충전하기 위해 공급부, 통상적으로 해안 기반 AC 공급부에 연결된다. 원격 위치들에서, 이 해안 기반 AC 공급부는, 페리가 다시 떠나야 하기 전에 비교적 짧은 타임스케일(timescale) 내에 충전하는 데 요구되는 직접적인 연결 및 고전류 충전을 가능하게 하기에는 충분하지 않을 수 있으며, 따라서 원격 에너지 저장 시스템이 제공될 수 있다. 주어진 예들에서, 원격 에너지 저장 시스템은 해안 기반 에너지 저장 시스템이며, 이 해안 기반 에너지 저장 시스템은 AC 전력 그리드로부터 더욱 느리게 충전되고, 그런 다음, 선박이 원격 충전 스테이션에 연결될 때, 선박에 제공하기 위해 이용가능한 에너지를 저장한다. 대안적으로, 원격 에너지 저장 시스템은 오프쇼어 플랫폼(offshore platform), 예컨대, 조석 에너지 생성 시스템 또는 풍력 발전단지의 일부에 있을 수 있거나 또는 생산 공정으로부터의 폐가스(waste gas) 또는 폐열을 사용하는 것일 수 있다.
해안 기반 충전 시스템의 경우, 선박을 충전하기 위해 이용가능한 시간은, 선박이 다시 출발하기 전에 선박을 하역 및 적재하는 데 걸리는 시간에 의해 제한될 수 있으며, 이 시간은, 더 큰 장거리 선박들의 경우 더 긴 시간이지만, 짧은 물 구간들을 횡단하는 로컬 페리들의 경우 몇 분만큼 적은 시간일 수 있다. 전기 또는 하이브리드 선박들이 여전히 비교적 드물지만, 그 수가 증가할 것으로 예상되며, 미래에, 해안 기반 충전 시스템들은 다수의 선박들 사이에 공유되어야 해서 수요가 증가할 수 있다. 이것이 로컬 그리드에 대한 부하를 증가시켜서, 충전 동안 로컬 그리드를 과도하게 중단시키지 않는 것이 훨씬 더 중요하게 된다. 그리드를 개선시킴으로써 충전에 대한 선박으로부터의 요구를 해결하는 것은 그리드 운영자에게 상당한 비용을 수반할 것이며, 따라서 다른 방식으로 문제를 해결하는 것이 바람직하다. 기존의 해안 기반 충전 시스템들 및 에너지 저장소는 충전 동안 여전히 로컬 그리드에 문제들을 유발할 수 있는데, 그 이유는 이들 시스템들이 통상적으로, 제어식 브리지 전류 정류기(controlled bridge commutating rectifier), 이를테면 6-펄스 사이리스터(thyristor) 정류기 또는 이들의 다른 여러 배수들을 사용하여, 정류기에 의해 적용되는 위상 변이로 인해 무효 전력의 생성을 야기하는, 컨버터를 통해 에너지의 100%를 변환(transforming)하기 때문이다.
기본 원리는 도 6a에서 예시된다. 그리드(5)로부터의 전력(Pgrid)이, 선박(1)이 연결기(12)를 통해 연결되는 충전 스테이션(10)에서 변압기(11)에 의해 변환되어서, 전력(Pferry)이 선박에 이용가능하다. 충전할 때, 무효 전력(Qgrid) 및 무효 전력(Qferry)이 그리드 주파수, 통상적으로 50 Hz로 사이클링(cycling)하면서 생성된다. 에너지 저장소를 포함하는 해안 기반 충전 시스템(10)이 제공되는, 도 6b에서 예시된 더욱 복잡한 예에서, 그리드로부터의 전력(Pgrid)은, 충전 스테이션의 변압기(11)에서 그리고 재충전을 위해 연결기(12)에 연결된 페리가 있을 때 변환되며, 그 전력(Ppeak)은 직접적으로 페리에 전달된다. 부가하여, 전력(Pboost)이 페리에 공급될 수 있는데, 그 이유는 이 예가 에너지 저장 시스템을 포함하기 때문이다. 선박을 충전하기 위한 직접적인 연결이 없을 때, 부하 전력(PL)이 에너지 저장 시스템에 피딩된다(fed). 이 목적을 위해, 이 수신된 전력(PL)은 다른 변압기(15) 및 컨버터(14)를 통과하고 ―컨버터(14)는 인버터(inverter)로서 작용함―, 여기서 배터리(13)로서 예시된 에너지 저장 시스템에 저장된다. 다른 유형들의 에너지 저장소, 이를테면 커패시터 뱅크, 플라이휠(flywheel) 저장소, 또는 화학물질 저장소가 사용될 수 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템으로부터의 부스트(boost) 전력(Pboost)과 함께 그리드로부터의 피크(peak) 전력(Ppeak)이 해안 기반 에너지 저장 시스템(13, 14, 15)의 도움으로 충전 스테이션(10)으로부터 페리(1)로 제공될 수 있다. 해안 그리드에서 생성된 무효 전력(Qgrid) 및 선박 그리드에서 생성된 무효 전력(Qferry)은 충전 스테이션(10)의 에너지 저장 시스템으로부터 이들 그리드들로 복귀되는 무효 전력에 의해 보상된다.
도 6c는 충전 스테이션(10)에 충전 제어를 제공하는 것이 선박 그리드(1)에서의 무효 전력을 회피하는 방법을 도시한다. 도 6b에서와 같이, 그리드로부터의 전력(Pgrid)은 충전 스테이션의 변압기(11)에서 그리고 재충전을 위해 연결된 페리가 있을 때 변환되며, 그 전력(Ppeak)은 연결기(12)를 통해 직접적으로 페리에 전달된다. 부가하여, 전력(Pboost)은 에너지 저장 시스템(13)으로부터 페리로 공급될 수 있다. 선박을 충전하기 위한 직접적인 연결이 없을 때, 부하 전력(PL)이 에너지 저장 시스템을 충전한다. 전력(PL)은, 이 경우 인버터로서 동작하는 컨버터(14)를 통해 배터리(13)로 이동하고, 또한, 충전 스테이션(10)에서의 다른 변압기(17) 및 인버터(16)를 통해 저장되고 배터리(11)에 저장될 수 있다. 따라서, 에너지 저장 시스템으로부터의 부스트 전력(Pboost)과 함께 그리드로부터의 피크 전력(Ppeak)이 해안 기반 에너지 저장 시스템(13)의 도움으로 충전 스테이션(10)으로부터 페리(1)로 제공될 수 있다. 그러나, 이 경우, 해안 그리드에서 생성된 무효 전력(Qgrid)이 충전 스테이션(10)의 에너지 저장 시스템(13)으로부터 해안 그리드로 복귀되는 무효 전력에 의해 보상되지만, 선박에서 생성되는 무효 전력은 없으며, 따라서 무효 전력을 복귀시킬 필요가 없다. 대신에, 이에 따라 인버터 또는 정류기로서 동작하는 제2 컨버터(16), 및 충전 제어 전력이 생성되는 변압기(17)가 있다. 전압(U)이 충전 플러그(plug)(12)의 앞쪽에서 레귤레이팅되어, 레귤레이팅된 전압이 정류기 변압기(23)의 앞쪽에서 야기되어서, 음의 전압을 이용한 제어가 여전히 가능하지만, 바람직하게는 루프(loop)를 형성하는 것을 회피하기 위해 양의 전압으로서 정류기 전류가 제어될 수 있다.
로컬 그리드(5) 또는 해안 기반 에너지 저장소(13)로부터의 선박(1) 상의 에너지 저장소(4)의 충전은 통상적으로, 제어식 그리드 전류식 정류기(controlled grid commutated rectifier), 이를테면 사이리스터(6, 12, 18 또는 24) 펄스 정류기를 사용하여 수행되었다. 온보드 에너지 저장소를 위한 종래의 사이리스터 정류기 충전기의 예가 도 2에서 예시된다. 이 예에서, 사이리스터들(3)이 12 펄스 사이리스터 정류기를 형성하도록 연결된 정류기 변압기(2)가 선박(1)에 제공된다. 변압기(2)는 온보드 에너지 저장소(4), 예컨대 배터리들과 해안 그리드(5) 사이에 연결된다. 3-상 AC 전압(L1, L2, L3)이 해안 그리드(5)로부터 그리드 임피던스(impedance)(Xg)를 통해 페리 변압기(2)에 대한 입력에서 1차 리액턴스 소스(6)로 공급된다. 그런 다음, 전압은 2차 리액턴스(Xs1 및 Xs2)를 통해 브리지의 상이한 레그(leg)들에 공급된다. Xs1이 스타 토폴로지(star topology)로 있고 Xs2가 델타(delta) 토폴로지로 있는 스타 델타 어레인지먼트(arrangement)가 사용된다. 사이리스터 정류기들 및 인덕턴스의 사용은 지연이 전도에 적용되어서, 평균 DC 전압이 감소될 수 있게 한다. 그러나, 이 지연은 소스 전압에 도입되는 30°의 위상 변이에 의하여 달성되어, 해안 그리드에서의 무효 전력과 동등한 영향이 있게 되어, 전류가 인출되고 공급 주파수로 사이클링(cycling)되어서, 해안 그리드에 손실들 및 전압 강하들이 유발된다. 따라서, 종래의 해결책은 여전히, 다른 사용자들에게 약간의 불편함 그리고 그리드 운영자에 대해 문제들을 유발한다.
로컬 AC 전력 그리드(5)가 빠른 충전을 위해 필요한 고전류 공급을 선박(1)에 제공할 수 없을 때, 충전 시스템(10)은 복수의 에너지 저장 모듈들(13)을 포함하며, 이 복수의 에너지 저장 모듈들(13)은 선박에 직접적인 연결 시 요구되는 것보다 더욱 느리게 AC 전력 그리드로부터 충전된다. 이때, AC 전력 그리드로부터 인출되는 최대 전류는 비교적 낮게 선정될 수 있다. 선박(1)이 충전 스테이션(10)에 플러그 인될(plugged in) 때, 고전류 충전이 가능하며, 따라서 선박 상의 배터리들(4)은 AC 전력 그리드(5)를 단독으로 이용하여 가능할 것과 비교하여 비교적 빠르게 충전될 수 있다. 이러한 방식으로 공급받는 선박들은 수백 킬로와트(kilowatt) 이상으로 출력을 갖는 전기 모터(motor)들을 가질 수 있다. 또한, 하룻밤 동안 정박될 때와 같이 충전의 속도 및 전력 측면에서 선박으로부터의 수요가, 로컬 그리드에 직접적으로 연결할 만큼 충분히 낮은 상황들이 있을 수 있지만, 무효 전력 생성 이슈(issue)는 이를 비현실적으로 만든다.
본 발명은, 종래의 사이리스터 제어식 정류기가 아니라, 선박(1)에 공급되는 전압을 조절할 수 있고 이에 따라 선박 상에 수동 정류기를 사용할 수 있도록, AC 그리드(5)에 대한 직렬 변압기와 함께, 충전 시스템(10)에 제어식 AC-DC 컨버터 및 제어식 DC-AC 컨버터를 제공함으로써, 이 문제를 해결한다. 이는 선박에서 공간이 절약될 수 있게 한다. 그러나, 해안 기반 충전 시스템을 갖는 것이 아니라, AC 메인(main) 그리드(5)에 연결되는 장비 전부를 선박에 제공하는 옵션(option)이 또한 있으며, 따라서 해안 기반 충전 스테이션이 임의의 원격 위치에 설치되었을 필요 없이, 선박은 임의의 원격 위치에서 메인즈(mains)로부터 직접적으로 충전할 수 있다. 그 경우, 선택적인 에너지 저장 시스템(13)은 배제될 수 있다. 도 3 및 도 4의 예들은 장비가 해안에 있는 경우 ―수동 정류기는 선박 상에 있음― 를 도시하고, 도 5의 예는 장비 전부가 선박 상에 있는 경우 ―해안 상의 AC 충전기로 직접적인 연결이 됨― 를 도시한다. 그러나, 이들 예들은 제한적이지 않으며, 도 3 및 도 4의 어레인지먼트들을 갖는 실시예들은, 도 5에서 예시된 유형의 실시예들과 같이 충전 스테이션(10)의 구성요소들 전부가 선박에 위치되는 것이 가능하지만, 단지 수동 정류기 및 선박 배터리가 선박에 있는 상태로 충전 스테이션(10)의 구성요소들이 주로 해안에 위치되고 그 외에는 도 5에서 예시된 것과 동일한 회로인 것이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제1 예를 예시하며, 이 예의 경우, 정류기 변압기 회로의 사이리스터들(3)은, 12 펄스 정류기 변압기(23)를 형성하도록 변압기(18)에서의 인덕턴스들(21, 22)에 연결된, 정류기(19)에서의 수동 다이오드들(20)로 대체된다. 실제로, 사이리스터 기반 시스템이 이미 존재하는 경우, 사이리스터들은, 대체되어야 하는 것이 아니라, 마치 이 사이리스터들이 다이오드들인 것처럼 동작될 수 있다. 새로운 설치의 경우, 수동 정류기는, 사이리스터들 대신에 다이오드들을 사용하여 구축될 수 있다. 페리(1) 상의 브리지 정류기(23)는 도 2에서 예시된 것과 동일한 스타 델타 토폴로지를 갖는다. 그러나, AC 메인즈 공급부(5)로의 직접적인 연결 대신에, 변압기의 입력 측의 인덕턴스들(24) 각각은, 한 쌍의 직렬 연결된 변압기 권선들(26, 27, 28) 중 하나를 통해, 전압 제어 변압기(32)에서의 개개의 AC 그리드 연결들(29, 30, 31)에 커플링된다(coupled). AC 그리드 연결들로의 각각의 라인(line)에서 벗어나는 탭(33, 34, 35)은, 델타 스타 토폴로지로, 제어식 AC/DC 컨버터(37)로의 입력에서 변압기(36)에 연결된다. 각각의 경우, 한 쌍의 변압기 권선들(26, 27, 28) 중 다른 하나는 제어식 DC/AC 컨버터(38)에 연결된다. 배터리로의 정류기 전류에 대한 전류 센서(sensor)(T1)가 제공된다. 정류기 전류는 AC 전류로부터 간접적으로 또는 직접적으로 측정될 수 있지만, 일반적으로, 간접적인 측정은, 선박을 가로질러 해안 연결로 가야 하는 신호를 생성할 필요가 있는 것보다 더 간단하다.
컨버터들(37, 38)은, 이 컨버터들(37, 38)이 DC로부터 AC로 또는 그 반대로 변환하고 있는지에 따라 인버터들 또는 정류기들로서 동작한다. 요구된다면, AC/DC 컨버터(37)와 DC/AC 컨버터(38) 사이에 걸쳐서 연결되는 선택적인 DC 에너지 저장 유닛(unit)(13)이 제공된다. 에너지 저장 디바이스들(50)의 스트링(string)의 각각의 단부에, 결함의 경우 전기적 격리를 위한 퓨즈(fuse)(F1, F2) 그리고 갈바닉(galvanic) 격리를 위한 스위치(switch)들(39)이 제공될 수 있다. AC/DC 컨버터(37) 및 DC/AC 컨버터(38)는 임의의 적절한 형태, 예컨대, 다이오드가 트랜지스터(transistor)(Q1 내지 Q6)와 병렬인 기본 유닛(51)을 취할 수 있으며, 한 쌍의 그러한 유닛들은 직렬로 연결되며 그리고 각각의 변압기 권선(26, 27, 28)은 한 쌍의 유닛들(51) 사이에 연결된다. 이러한 쌍들의 유닛들(52)과 병렬로 필터(filter) 커패시터(52)가 제공될 수 있다. 컨버터 인덕턴스와 결합하여, 이 커패시터는 컨버터로부터의 변조된 전압을 갖는 펄스로부터 전압의 정현파를 형성한다.
도 4의 회로는, 도 3의 AC/DC 컨버터(37)가 다이오드 또는 사이리스터 정류기(41)에 의해 대체된다는 점을 제외하고는, 도 3과 동일하다. 정류기의 사용은, 전력이 한 방향으로만 흐를 수 있고 이에 따라 변압기(32)에 대한 전압이 양의 방향으로만 레귤레이팅될 수 있음을 의미한다. 이 토폴로지는, 충전 스테이션에 선택적인 에너지 저장 배터리들이 존재하지 않는 경우 가장 적절하다. 다이오드 정류기(40)는 변압기(36)를 통해 연결된 AC 전압 입력들 각각에 대한 한 쌍의 다이오드들(53)을 포함할 수 있고, 변압기(36)로부터의 각각의 입력(54, 55, 56)은 한 쌍의 다이오드들(53) 사이에 연결된다. 그렇지 않으면 이 회로는 도 3의 실시예와 동일하고 이와 동일한 방식으로 동작한다. 이 토폴로지에 대한 대안은, 배터리 DC 링크(link)(71)로부터 DC/AC 컨버터(38)를 위한 DC 링크(70)를 공급하고 장비 전부를 배에 온보드된 섹션(section)들(10 및 1)에 두는 것이다.
도 5의 회로는, T2의 Q3 측에 단락이 발생하면, Q1이 시스템으로부터 AC 공급부를 연결해제할 때까지, 크로바가 전류의 흐름을 정지시키도록, 커패시터 및 인덕턴스(43)를 포함하는 공통 LC 필터를 통해 변압기(36)로부터의 입력들이 연결되는 제어식 AC/DC 컨버터(41), 그리고 크로바(crowbar)(A5)를 통해, 그런 다음, 커패시터 및 인덕턴스(44)를 포함하는 공통 LC 필터를 통해, 직렬 연결된 전압 제어식 변압기(32)로부터의 입력들이 연결되는 제어식 DC/AC 컨버터(42)를 사용하는 예를 도시한다. 크로바는 전류들이 컨버터(41)에서의 프리휠링(freewheeling) 다이오드들에 손상을 유발하는 것을 회피한다. 전압 제어식 변압기(32) 임피던스는 단락의 경우 전류를 제한한다. 변압기의 양측 사이에 비(ratio) 차이만이 있는 상태로, 변압기의 1차 측의 동일한 전류가 변압기(32)의 2차 측에 반영될 것이다. 크로 바(crow bar)가 전류 측정에 의해 단락을 검출할 때, 크로 바는 변압기의 2차 측을 쇼트(short)시키며, 회로 차단기(Q1)가 쇼트(short)를 개방할 때까지, 컨버터(41) 프리휠링 다이오드들 대신에, 단락 전류는 크로 바에서 흐른다.
변압기(36)로의 라인들에 차단기들(Q2)을 갖는 탭들(33, 34, 35)에 의해, 그리고 또한, 자신의 직접적인 직렬 권선들을 갖는 전압 제어 변압기(32) 사이의 Q3에서 차단기의 기능을 수행하는 콘택터(contactor)의 사용에 의해, 부가적인 보호가 제공될 수 있다. 해안 그리드 연결과 전압 제어식 변압기(32) 사이에 전압 및 전류 센서들(57, 58)이 제공될 수 있고, 감지된 데이터(data)는 컨버터들(41 및 42)에 공급되며, 이 컨버터들(41 및 42)은 그런 다음, 변압기(32)의 양측에서의 전력 그리고 이에 따라 선박 배터리(4)로의 그리드 전력의 공급을 상응하게 제어한다.
페리 자체에서, 그리드 제어기(GC; grid controller) ―미도시― 가 사전-자화(pre-magnetisation) 변압기(59)를 통해 다이오드 브리지의 레그들에 연결된다. 전압을 그리드(5)에 대한 수용가능 수준으로 유지하기 위해 선박 변압기(2)에 사이리스터들을 사용하는 것이 아니라, 위에서 설명된 바와 같이 선박에 통합되거나 또는 해안에 있을 수 있는 충전 스테이션(10)에서의 Q3 측에서 전압은 조정된다. 무효 전력 생산을 회피하기 위해 AC 전압은 직접적으로 레귤레이팅된다. 실제로, 컨버터들(41 및 42) 사이에 연결된 배터리 또는 에너지 저장소(13)는 요구되는 레이트(rate)로 선박이 충전되는 것을 가능하게 하는 데 종종 필요하다. 해안 배터리 팩(pack)은, 7 MW의 충전 용량에 대해, 훨씬 더 낮은 전력, 예컨대 2 MW로 연속적으로 충전될 수 있고, 이는 그런 다음, 선박이 재충전하기 위해 연결될 때 이 선박에 이용가능하다.
수정된 충전기 설계는 전력 전자장치에 요구되는 정격을 최소로 유지하는 효과를 갖는다. 토폴로지는 제어된 전력의 일부만이 전력 전자장치를 통해 전송되는 것을 가능하게 한다. 전력의 나머지는 전력 전자장치와 병렬로 작동하며, 따라서 전력 전자장치는 총 전력의 작은 부분에 대해서만 치수화될 필요가 있다. 전압 제어 또는 캐스케이드(cascade) 변압기(32)의 직렬 연결된 변압기 권선들의 전압 레귤레이션(regulation)은 시스템 최대 전압 변동(variation)들로 제한될 수 있다. 이렇게 함으로써, 정류기로의 전력의 일부만이 캐스케이드 컨버터에 전송된다. 예컨대, 그리드의 전압은 약 230 V로부터 24 kV까지 변할 수 있는 진폭을 가질 수 있는데, 예컨대, 페리의 경우, 이는 9.9 kV 내지 12.1 kV의 범위에 있을 수 있다. 전압 범위는 크기 및 애플리케이션(application)에 따라 좌우된다. 예컨대, 페리 DC 전압은 온보드 에너지 저장소(4)의 충전 전력 및 충전 상태에 따라 변한다. 이들 변동들은, 배터리 전력을 제어할 수 있도록 캐스케이드 변압기(32)에 의해 레귤레이팅될 필요가 있다.
도 7은 벡터들의 측면에서 양의 방향 및 음의 방향 둘 모두로 그리드 전압과 동상(in phase)이 되도록 페리의 전압의 레귤레이션을 예시한다. 양의 방향으로의 컨버전(conversion) 전압은 Uconv_pos이고, 음의 방향으로의 컨버전 전압은 Uconv_neg이다. 그러면, 전압 레귤레이션(dUreg)은 이들 벡터들(Uconv_pos 및 Uconv_neg)의 합이다. 그리드 전압은 Ugrid 벡터에 의해 표현된다. ac 전류는 대개, 1의 역률을 보장하기 위해 (Ugrid + Uconv)과 동상이 될 것이다.
저장 전기 에너지 전력 공급 시스템에서 충전하는 방법의 예가 도 8의 흐름 다이어그램에 도시된다. 차단기들(Q3)이 처음에 개방됨에 따라, 해안에 위치되거나 또는 선박에 위치될 수 있는 충전 스테이션을 통한 AC 공급부로의 선박의 초기 연결(60)이 이루어진다. Q1에서의 차단기들을 폐쇄함으로써, AC 공급부는 시스템에 연결된다. 이는 3상 AC의 공급(61)을 가능하게 한다. Q3에서의 차단기들을 폐쇄(61)하기 전에, 인버터(42)는 Q3에서의 콘택터를 초과하게, 즉, 모든 위상들 사이에서 차단기의 좌우로 전압들을 동기화(62)한다. 작은 사전-자화 변압기(59)를 통해 페리 상의 정류기 변압기(23)의 2차 측(21, 22)에 연결되는 전압원으로서, 배에 온보드된 그리드 컨버터가 사용(63)된다. 전압원은 통상적으로, 소스가 얼마나 길게 연결되어야 하는지에 따라 6 kVA 내지 20 kVA의 전압을 공급한다. 사전-자화 변압기(59) 또는 싱크(sync) 변압기는, 그리드로부터 나오는, 정류기 변압기(23)에서의 큰 돌입 전류들을 회피하기 위해 설치된다.
Q3가 폐쇄(64)될 때, GC 페리 싱크 변압기(59)는 연결해제되고, 그런 다음, 컨버터(42) 전압이 Uconv_pos으로부터 램핑(ramp)(65)되어서, 정류기 변압기로의 전압이 증가하게 된다. 정류기 변압기(23)에 대한 전압비는, 캐스케이드 변압기(32)가 자신의 양단에 제로(zero) 전압을 가질 때까지, 정류기(23)에서 흐르는 어떤 전류도 없거나 또는 전류가 거의 없음을 보장해야 한다. Uconv_pos가 제로보다 더 높을 때, 정류기(23)에서의 전류는 흐르기 시작할 수 있다. 전류가 흐르기 시작하는 전압 수준은 그리드 전압 및 배터리 충전 상태에 따라 좌우된다. 정류기 변압기(23)에서의 비를 고려하여 동기화 전압은 Ugrid 전압 미만의 전압을 가져야 하며, 따라서 캐스케이드 컨버터(32)는 Uconv_neg 구역에서 작동해야 한다.
선박을 충전하는 동작 동안, 인버터(42)가 정류기 변압기에 대한 일정한 전력을 제어해야 하는 동안, 인버터(들)(41)는, 최대 허용 수준을 초과하여 올라가지 않도록, 그리드로부터의 전력을 레귤레이팅(66)한다. 앞서 언급된 바와 같이, 페리에 온보드된 정류기는, 정류기가 사이리스터 정류기일 경우에도, 다이오드 정류기로서 작동한다. 사이리스터는 장애들의 경우 보호 디바이스로서 계속 사용될 수 있지만, 충전 스테이션의 어레인지먼트는, 그리드로부터의 무효 전력 소비를 회피하기 위한, 사이리스터 정류기들에 의한 전력 레귤레이션이 없음을 의미한다.
선박(1) 상의 회로가 본 발명의 회로와 표면적으로 유사하지만, 온보드 전류 용량이 상당히 증가되고 온보드 변압기, 특히 전력 전자장치에 대한 정격 요건들이 감소되는 것 ―그 이유는 그 변압기가 무효 전력에 대처할 필요가 없기 때문임― 을 포함하여, 사이리스터들을 다이오드들로 교환하거나 또는 기존의 사이리스터들을 다이오드들로서 동작시킬 때 많은 이점들이 있다. 변압기는 20%의 VA-정격으로 감소될 수 있고, 사이리스터들로부터 다이오드들로 변화시키는 것은 약 1.5 배 내지 1.7 배만큼 동일한 모듈에 대한 전력 정격을 증가시킨다. 수정된 설계는 더 적은 인터페이스(interface)들을 갖는, 물리적으로 더 작은 전체 시스템을 야기한다. 부가하여, 엔지니어링(engineering) 측면에서, 사이리스터 기반 시스템의 회로에서의 어딘가에서의 변화는 시스템에서의 다른 곳에서의 대응하는 변화에 대한 필요가 생기게 할 것이며, 이는 수동 반도체 디바이스들, 통상적으로 다이오드들이 사용되는 경우는 아니다. 이들은 또한, 공간 및 비용을 절약하는 이점을 갖는다.
도 9는 전기 추진 시스템을 위한 3-상 컨버터 시스템을 예시하는 단일 라인 다이어그램을 도시한다. 도시된 시스템은 병렬 입력들을 통해 단일 모터(90)에 피딩(feeding)하는 이중 컨버터 시스템이다. 제1 버스(80)는 버스 타이(tie)들(82, 83)에 의하여 제2 버스(81)에 연결된다. 스위치들(84, 85)은 제1 버스(80) 또는 제2 버스(81)를 변압기(88)에 연결하며, 이 변압기(88)의 출력들은, 각각의 라인으로부터 모터(90)로 AC 전압을 공급하기 위해, 정류기(99)를 통해 DC-AC 컨버터(89)에 연결된다. 변압기들(88) 각각은 예비 버스(86, 87)로의 연결을 가질 수 있다. 그러한 시스템에서는, 변압기(88)의 1차 측의 버스 타이(82, 83)가 개방될 때에도, 모터(90)가 계속해서 동작하는 것이 바람직하다.
각각의 측으로부터 동일한 DC 전압을 유지할 수 있기 위하여, 변압기(88)의 1차 측의 버스 타이가 개방되면, 도 9와 동일한 토폴로지 ―그러나, 구동부들 중 하나에 대해 부가적인 회로가 제공됨― 가 제1 버스(80) 또는 제2 버스(81)와, 그 라인에서의 전압 제어 변압기(32) 사이에 사용된다. 이는 도 10에서 볼 수 있다. 부가적인 회로는 직렬 변압기(91)를 포함하는데, 이 변압기(91)의 2차 측의 컨버터(92, 93)는 예비 버스(86)에 연결된다. 이는, 버스 타이(82, 83)가 개방되더라도, 각각의 측으로부터의 DC 전압이 계속 동일함을 보장한다. 따라서, DC 전압이 동일한 DC 전압 수준으로 레귤레이팅될 때, 심지어 제1 버스(80)와 제2 버스(81) 사이의 버스 타이가 개방되더라도, 병렬 구동부들은 모터에 계속 연결될 수 있다.
도 11은 점선(95) 내의 도 10의 섹션을 예시한다. 3상 공급부와 제1 버스(80) 사이의 스위치들(84)은 상시 폐쇄이다. 변압기(91)의 권선들은 제어식 AC-DC 컨버터(92) 및 제어식 DC-AC 컨버터(93)로의 입력이고, 그 출력은 부가적인 2차 권선(96)을 통해 펄스 정류기 변압기 회로(88, 99)에 연결될 수 있다. 도시된 예에서, 690 V의 예비 버스에 대해, 통상적인 버스 전압은 11 kV이지만, 본 발명은 이들 전압들로 제한되지 않는다. 에너지 저장소(97)는 배터리 또는 커패시터 뱅크(97)의 형태일 수 있다.
도 12에서 예시된 바와 같이, 저전압 애플리케이션(application)들에 대한 추가적인 수정이 제안된다. 여기서, 전압 제어를 제공하기 위해 단일 변압기(101)만이 요구되며, 중간 전압 애플리케이션들에 사용되는 정류기 변압기의 변압기는 생략될 수 있다. 각각의 쌍의 전압 제어 변압기 권선들 중 하나의 권선(103)은 펄스 정류기(105)에 직접적으로 연결되고, 펄스 정류기(105)의 출력은 에너지 저장 모듈(111)에 연결되며, 그리고 다른 권선(104)은 제어식 AC-DC 컨버터(106)에 연결된다. 선택적으로, 컨버터(106)로의 연결들은 필터(107)를 통해 이루어지며, 컨버터의 출력은 초퍼(108) 및 격리기들, 차단기들 또는 분리기들(110)을 통해 DC 버스(109)에 연결될 수 있다. 다른 예들에 대해서와 같이, 에너지 저장 모듈은 배터리 또는 커패시터 뱅크, 또는 다른 적절한 저장 디바이스일 수 있다.
본 발명은, 선박에 요구되는 장비의 체적, 크기, 비용 및 복잡성을 감소시킬 뿐만 아니라 내륙에 필요한 장비의 크기를 감소시킬 가능성을 포함하여, 다수의 장점들을 갖는다.
본 발명은 전기 또는 하이브리드 전기 선박에 대하여 설명되었지만, 육상 기반 전기 또는 하이브리드 전기 차량 또는 전기 항공기가 자신의 여행을 완료하는 것을 가능하게 하기 위해, 예컨대 AC 전력 그리드가 빠른 DC 충전을 지원할 수 없는 원격 위치들에서, 충분한 고전류 충전의 이용가능성에 관한 확실성을 갖기를 바라면서, 이러한 육상 기반 전기 또는 하이브리드 전기 차량들 또는 전기 항공기에 동일하게 적용가능하다. 해안 기반 충전 스테이션이 원격 공급부인 예에 대한 참조는, 다른 유형들의 원격 충전 스테이션 또는 오프-그리드(off-grid) 공급부, 이를테면 오프쇼어 풍력 발전단지, 오프쇼어 플랫폼, 오프쇼어 생산 설비, 또는 원격 공급부로서 작용하도록 적응된 다른 선박, 차량 또는 항공기를 배제하지 않는다.

Claims (20)

  1. 선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템(system)으로서, 상기 시스템은,
    상기 선박, 차량 또는 항공기 상의 하나 이상의 에너지(energy) 저장 모듈(module)들;
    펄스(pulse) 정류기;
    컨버터(converter); 및
    전압 제어 변압기
    를 포함하며,
    상기 하나 이상의 에너지 저장 모듈들은 상기 펄스 정류기의 출력들에 연결되고, 상기 전압 제어 변압기는 상기 펄스 정류기의 입력들에 연결되고, 상기 전압 제어 변압기는 직렬로 함께 연결된 복수의 쌍들의 변압기 권선들을 갖는 직렬 변압기를 포함하고, 각각의 쌍의 하나의 권선은 상기 펄스 정류기와 에너지 소스(source)로부터의 입력 사이에 연결되도록 적응되며, 그리고 다른 권선은 상기 컨버터에 연결되는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 컨버터는 제어식 AC-DC 컨버터를 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 컨버터는 AC-DC 컨버터의 출력과 DC 버스(bus) 사이에 초퍼(chopper)를 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 모듈들은 배터리(battery) 또는 커패시터 뱅크(capacitor bank) 중 하나를 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  5. 선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템으로서, 상기 시스템은,
    상기 선박, 차량 또는 항공기 상의 하나 이상의 에너지 저장 모듈들;
    1차 인덕턴스(inductance)들 및 2차 인덕턴스들 그리고 펄스 정류기를 포함하는 변압기 ―상기 하나 이상의 에너지 저장 모듈들은 상기 2차 인덕턴스들에 연결됨―;
    상기 1차 인덕턴스들에 연결된 전압 제어 변압기; 및
    컨버터
    를 포함하며,
    상기 전압 제어 변압기는 직렬로 함께 연결된 복수의 쌍들의 변압기 권선들을 갖는 직렬 변압기를 포함하고, 각각의 쌍의 하나의 권선은 상기 1차 인덕턴스들 중 하나의 1차 인덕턴스와 에너지 소스로부터의 입력 사이에 연결되도록 적응되며, 다른 권선은 상기 컨버터에 연결되는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 에너지 소스 입력은 다상 전력 공급부의 상(phase)들을 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전압 제어 변압기는 상기 다상 전력 공급부의 상들이 있는 것과 동일한 수의 쌍들의 변압기 권선들을 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 소스 입력은 3상 AC 공급부로의 연결들을 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터는 DC-AC 컨버터를 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 컨버터는 AC-DC 컨버터, 또는 상기 DC-AC 컨버터와 직렬인 다이오드(diode) 정류기를 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 에너지 소스 입력들로부터 상기 AC-DC 컨버터로의 탭(tap)들을 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 AC-DC 컨버터와, 상기 에너지 소스 입력으로의 상기 탭들 사이에 변압기가 연결되는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 선박, 차량 또는 항공기 상의 에너지 저장 모듈들로 또는 상기 에너지 저장 모듈들로부터 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류 검출기를 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 에너지 소스로의 연결에서의 전류 또는 전압의 표시를 제공하기 위한 전류 검출기 또는 전압 검출기 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  15. 제6 항에 있어서,
    상기 다상 전력 공급부는 선박 전력 공급부를 포함하고, 원격 충전 스테이션(station)은 해안 기반 충전 스테이션을 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 에너지 저장 모듈들은 상기 컨버터에 연결되는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    충전 스테이션은, 상기 선박, 차량 또는 항공기에 온보드(onboard)된 에너지 저장 모듈들을 충전하기 위해, 충전 스테이션 에너지 저장 모듈들을 상기 온보드된 저장 모듈에 전기적으로 연결하기 위한, 상기 선박, 차량 또는 항공기에 제거가능하게 연결가능한 연결기를 더 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선박, 차량 또는 항공기 상의 온보드 그리드(onboard grid) 컨버터 및 사전-자화(pre-magnetising) 변압기를 포함하는 온보드 그리드 제어기가 온보드된 에너지 저장 모듈을 상기 에너지 소스에 연결할 때의 돌입 전류를 방지하기 위한 전압원을 제공하는,
    선박, 차량 또는 항공기를 위한 전기 충전 시스템.
  19. 선박, 차량 또는 항공기로서,
    제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따른 시스템; 및 상기 에너지 저장 모듈들에 연결되는, 상기 선박, 차량 또는 항공기에 온보드된 적어도 하나의 컨슈머(consumer)를 포함하는,
    선박, 차량 또는 항공기.
  20. 전기 에너지 저장 시스템을 충전하는 방법으로서, 상기 방법은,
    AC 공급부로부터의 연결을 폐쇄함으로써, 선박, 차량 또는 항공기의 에너지 저장 시스템을 충전하기 위해 상기 AC 공급부로의 연결을 개시하는 단계; 및
    복수의 직렬 연결된 변압기들을 포함하는 전압 제어 변압기 및 DC-AC 컨버터에 의하여, 상기 AC 공급부로부터 정류기 변압기로의 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 단계
    를 포함하는,
    전기 에너지 저장 시스템을 충전하는 방법.
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