KR20210058660A - 배터리 시스템의 작동을 위한 방법 및 제어 디바이스와 배터리 시스템 - Google Patents

배터리 시스템의 작동을 위한 방법 및 제어 디바이스와 배터리 시스템 Download PDF

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모리츠 헨케
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만 에너지 솔루션즈 에스이
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Abstract

전기 에너지 시스템(11)에 연결되고, 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 병렬 연결된 배터리 시스템(10)의 작동 방법으로서, 배터리 스트링은 각각 배터리(15, 16, 17), 인버터(18, 19, 20) 및 변압기(21, 22, 23)를 포함하고, 각각의 배터리(15, 16, 17)는 배터리 시스템(10)의 작동 상태에 따라 충전 및 방전 가능하고, 배터리 시스템(10)에 전기 에너지를 저장하거나 배터리 시스템(10)으로부터 전기 에너지를 인출할 것이 요구되는 것인 배터리 시스템의 작동 방법이 제공된다. 각각의 배터리(15, 16, 17)는 설치 최대 충전 용량 및 현재 작동 상태에서의 가용 용량을 갖고, 방전 중에 현재 가용 용량은 각각이 배터리(15, 16, 17)의 충전 상태에 상응하고, 충전 중에 현재 가용 용량은 최대 충전 용량과 각각의 배터리의 충전 상태의 차이에 상응한다. 배터리 시스템(10)의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 및/또는 배터리 시스템(10)의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은 병렬 연결된 배터리 스트링(12, 13, 14)의 배터리15, 16, 17)의 현재 가용 용량에 따라 배터리 스트링에 대한 그리고 이에 따라 배터리(에 대한 부분 출력으로서 분배된다.

Description

배터리 시스템의 작동을 위한 방법 및 제어 디바이스와 배터리 시스템{METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING A BATTERY SYSTEM AND BATTERY SYSTEM}
본 발명은, 각각 배터리, 인버터 및 변압기를 포함하는 다수의 배터리 스트링이 병렬 연결된 배터리 시스템의 작동을 위한 방법 및 제어 디바이스에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 배터리 시스템에 관한 것이다.
US 10,141,753 B2로부터, 다수의 배터리 스트링이 병렬 연결된 배터리 시스템이 알려져 있다. 병렬 연결된 각각의 배터리 스트링은 각각 배터리, 인버터 및 변압기를 포함한다. 여기에서, US 10,141,753 B2는 효율적인 충방전을 가능하게 하는 상세에 관한 것이며, 이 종래기술에 따르면 병렬 연결된 배터리 스트링의 배터리의 최대 가용 충전 용량이 동일한 것이 아니라, 오히려 적어도 하나의 배터리가 다른 배터리와 구별되는 최대 충전 용량을 갖는 것이 전제 조건이다.
특히 병렬 연결된 배터리 스트링의 배터리들이 같거나 동일한 최대 충전 용량을 갖는 경우에도, 배터리, 인버터 및 변압기를 각각 포함하는 다수의 배터리 스트링이 병렬 연결된 배터리 시스템의 효율적인 충방전을 보장해야 할 필요가 있다. 따라서, 병렬 연결된 배터리 스트링의 배터리들의 최대 충전 용량에 상관 없이 효율적인 충전 프로세스 및 방전 프로세스를 가능하게 하고, 이에 따라 특히 모든 배터리가 동일한 최대 충전 용량을 갖는 경우에 그리고 또한 특히 배터리의 최대 충전 용량이 상이한 경우에 채용 가능한, 배터리 시스템의 작동을 위한 신규한 타입의 방법 및 제어 디바이스와 대응하는 배터리 시스템이 필요하다.
이것으로부터 시작하여, 본 발명은 배터리 시스템의 작동을 위한 신규한 타입의 방법 및 제어 디바이스와 배터리 시스템을 형성하고자 하는 목적에 기초한다.
이 목적은 청구항 1에 따른 방법을 통해 해결된다.
각각의 배터리는 설치 최대 충전 용량 및 현재 작동 상태에서의 가용 용량을 갖고, 방전 중에 현재 가용 용량은 각각의 배터리의 충전 상태에 상응하며, 충전 중에 현재 가용 용량은 최대 충전 용량과 각각의 배터리의 충전 상태 간의 차에 상응한다. 배터리 시스템의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 및/또는 배터리 시스템의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은 배터리 스트링에 대한 그리고 이에 따라 배터리에 대한 부분 출력으로서 분배되고, 이에 따라 병렬 연결된 배터리 스트링의 배터리의 현재 가용 용량에 따라 분할된다.
본 발명에 있어서, 배터리의 방전뿐만 아니라 충전의 경우에 충방전에 가용한, 병렬 연결된 배터리의 현재 가용 용량을 고려하고, 병렬 연결된 배터리 스트링의 배터리의 현재 가용 용량에 따라 요구되는 총 출력, 즉 요구되는 총 방전 출력이나 요구되는 총 충전 출력을 배터리 스트링에 대한 그리고 이에 따라 배터리 스트링의 배터리에 대한 부분 출력으로 분배하고 분할하는 것이 제안된다. 이로 인해, 병렬 연결된 배터리 스트링의 개별 배터리의 최대 충전 용량이 동일한지 서로 다른지와는 무관하게 비교적 간단한 수단으로 배터리 시스템의 충방전이 효율적으로 이루어진다.
바람직하게는, 배터리 시스템의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 또는 배터리 시스템의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은, 그 배터리가 낮은 가용 용량을 갖는 배터리 스트링에 비해 그 배터리가 높은 가용 용량을 갖는 배터리 스트링이 우선적으로 그리고 최초로 충전 및 방전을 위해 사용되고 대응하는 부분 출력으로 로딩되도록 하는 방식으로 배터리 스트링에 대해 부분 출력으로서 분배된다. 이것은, 병렬 연결된 배터리 시스템의 배터리 스트링의 배터리를 충전 요구 중에 효율적으로 충전하고, 방전 요구 중에 효율적으로 방전하기 위해 특히 바람직하다.
유리한 추가의 양태에 따르면, 다수의 배터리 스트링이 동시에 사용되고, 부분 출력으로, 즉 사용되는 각각의 배터리의 각각의 현재 가용 용량에 상응하는 서로에 대한 부분 출력을 통해 로딩된다. 여기에서, 배터리 스트링의 정해진 부분량 - 최대로 배터리 시스템의 배터리 스트링의 총량에 관한 정해진 부분에 상응함 - 이하가 동시에 사용되고, 부분 출력으로 로딩되는 것이 제공될 수 있다. 더욱이, 배터리 시스템의, 총 출력에서의 그 각각의 부분 출력의 각각의 부분이 정해진 제1 한계값보다 큰 배터리 스트링 만이 사용되고 부분 출력으로 로딩되는 것이 제공될 수 있다. 더욱이, 동시 사용되는 배터리 스트링의 양은, 요구된 총 충전 출력 또는 요구된 총 방전 출력과, 동시에 사용되는 배터리 스트링의 사용 가능한 부분 출력의 합의 비율이 정해진 제2 한계값보다 크고 1보다 작도록 결정되는 것이 제공될 수 있다. 본 발명의 이 추가의 양태가 특히 바람직하다. 단독으로 또는 서로 조합되어 채용될 수 있는 상기 기준에 따라, 다수의 배터리 스트링이 동시에 사용되고, 요구되는 총 충전 출력 또는 요구되는 총 방전 출력에 따라 부분 출력으로 로딩된다.
배터리 시스템의 작동을 위한 제어 디바이스는 청구항 10에 규정되어 있고, 배터리 시스템은 청구항 11에 규정되어 있다.
본 발명의 바람직한 다른 양태는 종속항 및 아래의 설명에서 얻어진다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 의해 보다 상세히 설명되지만, 도면으로 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명을 예시하기 위한 배터리 시스템의 개략도.
도 1은 에너지 시스템(11)에 연결되는 배터리 시스템(10)을 매우 개략적으로 보여준다. 에너지 시스템(11)은, 배터리 시스템(10)에 저장되는 전기 에너지를 공급하거나, 배터리 시스템(10)을 방전하면서 배터리 시스템(10)에 저장된 전기 에너지를 배터리 시스템(10)으로부터 인출하는 파워 시스템이다.
본 발명에 따른 배터리 시스템(10)은 병렬 연결된 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)을 포함한다. 각각의 배터리 스트링(12, 13, 14)은 배터리(15, 16 또는 17), 인버터(18, 19, 20)뿐만 아니라 변압기(21, 22, 23)를 포함한다.
더욱이, 배터리 시스템(10)은 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 병렬 연결된 배터리 시스템(10)을 작동시키는 기능을 하는 제어 디바이스 또는 조절 디바이스(24)를 포함한다. 도 1의 점선에 따르면, 제어 디바이스(24)는 에너지 시스템(11)과 같이 개별 배터리(15, 16, 17)뿐만 아니라 개별 인버터(18, 19, 20)와 데이터를 교환한다.
배터리 시스템(10)의 작동 상태에 따라, 각각의 배터리(15, 16, 17)가 충전 및 방전될 수 있다. 전기 에너지가 배터리 시스템(10)에 저장되는 경우, 배터리(15, 16, 17)는 더 많은 양으로 충전될 수 있다. 반대로 전기 에너지가 배터리 시스템(10)으로부터 인출되는 경우, 배터리(15, 16, 17)가 프로세스 시에 더 많이 방출될 수 있다.
각각의 배터리(15, 16, 17)는 설치 최대 충전 용량을 갖는다. 병렬 연결된 배터리 스트링(12, 13, 14)에 있는 배터리(15, 16, 17)의 설치 최대 충전 용량은 서로 동일하거나 다를 수 있다.
배터리 시스템(10)의 현재 작동 상태에 따라, 각각의 배터리(15, 16, 17)는 현재 가용 용량을 갖는다. 방전 중에, 이 현재 가용 용량은 소위 각각의 배터리의 충전 상태(State-Of-Charge; SOC)에 상응한다. 충전 중에, 현재 가용 용량은 각각의 배터리(15, 16, 17)의 최대 충전 용량과 충전 상태 간의 차이에 상응한다.
배터리(15, 16, 17)의 현재 작동 상태에서의 가용 용량은 입력량으로서 배터리(15, 16, 17)에 의해 제어 디바이스(24)에 제공된다. 이와 마찬가지로, 충전 작동 중에 요구되는 총 충전 출력 또는 방전 작동 중에 요구되는 총 방전 출력이 입력량으로서 제어 디바이스(24)에 제공된다. 이에 의존하여, 제어 디바이스(24)는 최적의 효율적인 충전 공정 또는 방전 공정을 제공하기 위해 인버터(18, 19, 20)를 활성화시킨다. 여기에서, 배터리 시스템(10)의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 및/또는 배터리 시스템(10)의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은 병렬 연결된 배터리 스트링(12, 13, 14)의 배터리의 현재 가용 용량에 따라 배터리 스트링(12, 13, 14)에 대한 그리고 이에 따라 배터리(15, 16, 17)에 대한 부분 출력으로서 분배된다.
여기에서, 요구되는 총 출력, 즉 충전 중에 요구되는 총 충전 출력뿐만 아니라 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은, 그 배터리(15, 16, 17)가 낮은 가용 용량을 갖는 배터리(12, 13, 14)보다, 그 배터리(15, 16, 17)가 높은 가용 용량을 갖는 배터리 스트링(12, 13, 14)이 우선적으로 그리고 이에 따라 최초로 충방전을 위해 사용되고, 상응하는 부분 출력으로 로딩되도록 하는 방식으로 배터리 스트링(12, 13, 14)에 대해 부분 출력으로서 분배된다.
여기에서, 배터리(15, 16, 17)의 에이징 상태 및/또는 암페어 시간 스루풋(ampere hour throughput) 및/또는 작동 시간 로딩은, 상기한 배터리 시스템(10)의 다른 배터리에 비해 그 배터리(15, 16, 17)가 높은 가용 용량뿐만 아니라 바람직하게 낮은 에이징 및/또는 바람직하게 낮은 작동 시간 및/또는 바람직하게 낮은 암페어 시간 스루풋을 갖는 배터리 스트링(12, 13, 14)이 우선적으로 그리고 이에 따라 최초로 요구되는 총 출력을 제공하기 위한 부분 출력으로 로딩되도록 하는 방식으로 추가로 고려될 수 있다.
본 발명의 제1의 추가의 양태에 따르면, 충전 공정 또는 방전 공정 중에 가능한 한 적은 개수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 동시에 사용되는 것이 가능하다. 이것은 주로, 개별 배터리 스트링이 그 부분 출력을 통해 단독으로 요구되는 총 출력을 제공할 수 없는 경우, 추가의 배터리 스트링이 사용되며 상응하는 부분 출력으로 로딩되기 전에, 최대 가용 용량을 각각 갖는 하나의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 그 각각의 부분 출력을 통해 완전히 로딩되도록 하는 방식으로 일어난다. 이 추가의 양태에 따르면, 이에 따라 추가의 배터리 스트링이 상응하는 부분 출력으로 로딩되기 전에 가능한 한 적은 개수의 배터리 스트링이 동시에, 가능하다면 단지 하나의 배터리 스트링이 작동된다. 여기에서, 최대 현재 가용 용량을 갖는 해당 배터리 스트링은 항시 우선적으로나 일차적으로 로딩되거나, 추가로 로딩된다.
이에 따라, 본 발명의 제1의 추가의 양태에 따라 배터리가 최대 가용 용량을 갖는 배터리 스트링의 로딩이 요구되는 총 출력을 제공하기에 충분치 않은 경우, 배터리가 제2의 최대 가용 용량을 갖는 배터리 스트링이 추가로 로딩된다. 후자의 가용 용량도 역시 충분치 않은 경우, 배터리가 제3의 최대 가용 용량을 갖는 배터리 스트링이 추가로 로딩된다.
본 발명의 제2의 추가의 양태에 따르면, 바람직하게는 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 항시 동시에 사용되고 부분 출력으로, 즉 배터리 스트링(12, 13, 14)의 배터리(15, 16, 17)의 각각의 현재 가용 용량에 대응하는, 서로 관계하는 부분 출력으로 또는 부분 출력을 통해 로딩되는 것이 제공된다.
여기에서, 모든 배터리 스트링(12, 13, 14)은 본 발명의 제2의 추가의 양태의 제1 형태에 따라 동시에 사용될 수 있고, 충전 출력으로, 즉 각각의 배터리 스트링(12, 13, 14)의 각각의 배터리(15, 16, 17)의 현재 가용 용량에 관하여 로딩될 수 있다.
본 발명의 제2의 추가의 양태의 제2 형태에 따르면, 병렬 연결된 배터리 스트링(15, 16, 17) 모두가 아니라 다수 개만 동시에 사용되고 부분 출력으로 로딩되며, 사용되는 배터리 스트링의 부분량의 양은, 최대로 배터리 시스템의 배터리 스트링의 총량의 정해진 부분에 대응하는 배터리 스트링의 정해진 부분량 이하가 동시에 활용되고 부분 출력으로 로딩되도록 결정될 수 있는 것이 제공된다. 이에 따라, 예컨대 배터리 스트링(12, 13, 14)의 총량의 50 % 이하 또는 75 % 이하가 부분 출력으로 동시에 로딩된다.
제2의 추가의 양태의 제2 형태에 추가하여 또는 대안으로서 사용될 수도 있는 제2의 추가의 양태에 제3 형태에 따르면, 동시에 사용되고 부분 출력으로 로딩되는 배터리 스트링(12, 13, 14)과 이에 따른 배터리(15, 16, 17) 개수도 또한, 현재 가용 용량에 좌우되는 총 출력에서의 각각의 부분 출력의 부분이 정해진 제1 제한값보다 큰, 배터리 시스템(10)의 배터리 스트링(12, 13, 14)만이 충전 공정 또는 방전 공정을 위해 사용되고, 부분 출력으로 로딩되는 것에 따라 결정될 수 있다. 이것은, 오로지 상기한 배터리 스트링만이 충전 빛 방전을 위해 사용되고, 그 배터리(15, 16, 17)가 설명한 바와 같이 배터리의 현재 가용 용량에 좌우되는 정해진 최소 출력으로 작동됨을 의미한다. 각각의 제1 한계값은 각각의 최소 출력에 대응한다. 충전 공정 또는 방전 공전 중에 배터리 스트링의 최소 로드가 언더슛되는 경우, 이 배터리 스트링이 스위치 오프되어, 충전 공정이나 방전 공정을 위해 사용되지 않고, 부분 출력으로 로딩되지 않는다. 각각의 부분 출력은 그 후 다른 배터리 스트링에 대해 분배된다. 충전 공정이나 방전 공정 중에 활용되고 동시에 사용되고 부분 출력으로 로딩되는 배터리 스트링의 개수는 동적으로 변한다.
더욱이, 충전 공정 또는 방전 공정을 위해 동시 사용되는 배터리 스트링과, 이에 따른 배터리의 개수는 제2의 추가의 양태의 제4 형태에 따라 결정될 수 있는데, 제2의 추가의 양태의 제4 형태는 제2의 추가의 양태의 제2 및/또는 제3 형태에 추가하여 또는 대안으로서 사용될 수 있고, 따라서 요구된 총 출력, 즉 요구된 총 충전 출력 또는 총 방전 출력과, 동시에 사용되는 배터리 스트링의 사용 가능한 부분 출력의 합의 비율이 정해진 제2 한계값보다 크고 1 이하이다. 따라서, 이 비율은, 예컨대 0.7(70 %) 내지 1(100 %) 또는 0.8(80 %) 내지 1(100 %)이다. 이들 값으 하한은 제2 한계값에 대응한다. 따라서, 부분 출력으로 동시에 로딩되는 배터리 스트링의 개수도 또한 동적으로 변할 수 있다.
모든 형태의 제2의 추가의 양태에서, 다른 배터리 스트링의 배터리보다 높은 가용 용량을 갖는 배터리(15, 16, 17) 그리고 이에 따라 배터리 스트링(12, 13, 14)이 최초로 그리고 이에 따라 우선적으로 부분 출력으로 로딩되고, 이에 따라 최초로 또는 우선적으로 각각의 충전 공정 또는 방전 공정을 위해 사용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 어느 배터리가 충전 공정 또는 방전 공정을 위해 우선적으로 처리되었는지를 결정하기 위해, 배터리(15, 16, 17)의 에이징 상태 및/또는 암페어 시간 스루풋 및/또는 작동 시간 로드도 또한 현재 가용 용량에 추가하여 고려될 수 있다.
본 발명에 있어서, 병렬 연결된 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)을 갖는 배터리 시스템(10)의 효율적인 충방전이 가능하고, 이 경우 각각의 배터리 스트링(12, 13, 14)은 각각 배터리(15, 16, 17), 인버터(18, 19, 20) 및 변압기(21, 22, 23)를 포함하고, 이들 배터리 스트링은 에너지 시스템(11)에 연결되며, 이 에너지 시스템은 배터리 시스템(10)을 충전하기 위한 출력을 제공하거나, 배터리 시스템(10)을 방전하기 위한 출력을 요구한다.
본 발명은 또한 전술한 방법을 수행하도록 제어측에 장착되는 제어 디바이스(24)에 관한 것이다. 이를 위해, 제어 디바이스(24)는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 연관된 조립체와 데이터를 교환하기 위해 데이터 인터페이스를 포함한다. 더욱이, 제어 디바이스(24)는 데이터 처리를 위한 프로세서와 데이터 저장을 위한 메모리를 포함한다. 더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른, 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 병렬 연결된 배터리 시스템(10)과 제어 디바이스(24)에 관한 것이다.
10 : 배터리 시스템 11 : 에너지 시스템
12 : 배터리 스트링 13 : 배터리 스트링
14 : 배터리 스트링 15 : 배터리
16 : 배터리 17 : 배터리
18 : 인버터 19 : 인버터
20 : 인버터 21 : 변압기
22 : 변압기 23 : 변압기
24 : 제어 디바이스

Claims (11)

  1. 전기 에너지 시스템(11)에 연결되고, 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 병렬 연결된 배터리 시스템(10)의 작동 방법으로서, 배터리 스트링은 각각 배터리(15, 16, 17), 인버터(18, 19, 20) 및 변압기(21, 22, 23)를 포함하고, 각각의 배터리(15, 16, 17)는 배터리 시스템(10)의 작동 상태에 따라 충전 및 방전 가능하며, 배터리 시스템(10)에 전기 에너지를 저장하거나 배터리 시스템(10)으로부터 전기 에너지를 인출할 것이 요구되는 것인 배터리 시스템의 작동 방법에 있어서,
    각각의 배터리(15, 16, 17)는 설치 최대 충전 용량 및 현재 작동 상태에서의 가용 용량을 갖고, 방전 중에 현재 가용 용량은 각각의 배터리(15, 16, 17)의 충전 상태(State-Of-Charge)에 상응하고, 충전 중에 현재 가용 용량은 각각의 배터리의 최대 충전 용량과 충전 상태의 차이에 상응하며,
    배터리 시스템의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 및/또는 배터리 시스템의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은 병렬 연결된 배터리 스트링(12, 13, 14)의 배터리(15, 16, 17)의 현재 가용 용량에 좌우되고, 배터리 스트링 그리고 이에 따라 배터리에 대한 부분 출력으로 분배되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 배터리 시스템의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력 또는 배터리 시스템의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력은, 그 배터리(15, 16, 17)가 낮은 가용 용량을 갖는 배터리 스트링에 비해 그 배터리(15, 16, 17)가 높은 가용 용량을 갖는 배터리 스트링이 우선적으로 그리고 이에 따라 최초로 충전 및 방전을 위해 사용되고 대응하는 부분 출력으로 로딩되도록 하는 방식으로 배터리 스트링(12, 13, 14)에 대해 부분 출력으로서 분배되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배터리 스트링(12, 13, 14)는 우선적으로 그리고 이에 따라 최초로 사용되고, 부분 출력으로 로딩되며, 그 배터리(15, 16, 17)는 추가로 더 낮은 에이징 및/또는 보다 적은 작동 시간 및/또는 낮은 암페어 시간 스루풋(ampere hour throughput)을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 하나의 배터리 스트링이 배터리 시스템의 충전 중에 요구되는 총 충전 출력이나 배터리 시스템의 방전 중에 요구되는 총 방전 출력을 단지 그 부분 출력을 통해서만 제공할 수 없는 경우, 추가의 배터리 스트링이 사용되고 부분 출력으로 로딩되기 전에, 각각 최대 가용 용량을 갖는 하나의 배터리 스트링이 각각의 부분 출력으로 완전히 로딩되도록 하는 방식으로, 바람직하게는 소수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 동시에 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 동시에 사용되고, 부분 출력으로, 즉 각각의 현재 가용 용량에 상응하는 서로에 대한 부분 출력을 통해 로딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  6. 제5항에 있어서, 부분 스트링(12, 13, 14)의 정해진 부분량 - 최대로 배터리 시스템(10)의 배터리 스트링(12, 13, 14)의 총 개수에 관한 정해진 부분에 상응함 - 이하가 동시에 사용되고, 부분 출력으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 배터리 시스템(10)의, 총 출력에서의 그 부분 출력의 각각의 부분이 정해진 제1 한계값보다 큰 상기 배터리 스트링(12, 13, 14)만이 사용되고 부분 출력으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 동시 사용되는 배터리 스트링의 개수는, 요구된 총 충전 출력 또는 요구된 총 방전 출력과, 동시에 사용되는 배터리 스트링(12, 13, 14)의 가용 부분 출력의 합계의 비율이 정해진 제2 한계값보다 크고 1 이하가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  9. 제5항에 있어서, 배터리 스트링(12, 13, 14) 전부가 동시에 사용되고 부분 출력으로 로딩되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템의 작동 방법.
  10. 배터리 시스템(10)의 작동을 위한 제어 디바이스(24)에 있어서,
    제어 디바이스는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 제어측에 장착되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스.
  11. 배터리(15, 16, 17), 인버터(18, 19, 20 및 변압기(21, 22, 23)를 각각 포함하는 다수의 배터리 스트링(12, 13, 14)이 병렬 연결된 배터리 시스템(10)에 있어서,
    제10항에 따른 제어 디바이스(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182628A1 (ko) * 2022-03-21 2023-09-28 주식회사 엘지에너지솔루션 신규 설치 배터리 랙의 최적 운영을 위한 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115833192A (zh) * 2021-09-16 2023-03-21 台达电子企业管理(上海)有限公司 储能系统
DE102022133173A1 (de) 2022-12-13 2024-06-13 Ads-tec Energy GmbH Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, Computerprogrammprodukt und Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5453288B2 (ja) * 2008-09-30 2014-03-26 日本碍子株式会社 ナトリウム−硫黄電池の制御方法
WO2012043134A1 (ja) * 2010-09-30 2012-04-05 三洋電機株式会社 蓄電池充放電制御装置および蓄電池充放電制御方法
JP5156112B2 (ja) 2011-07-28 2013-03-06 三菱重工業株式会社 電池システム
JP2013179729A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Omron Corp 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、プログラム、蓄電システム、および電源システム
DE102012207674A1 (de) * 2012-05-09 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen der Ladezustände einer Batterie
DE102013005974B8 (de) 2013-04-09 2015-03-12 Florian Ilmberger Batteriespeicheranlage und Verfahren zum Betrieb einer Batteriespeicheranlage
JP6238107B2 (ja) * 2013-04-12 2017-11-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電池の管理システム
DE102013211951A1 (de) 2013-06-24 2014-12-24 Younicos Ag Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie in elektrochemischen Energiespeichern
JP6327356B2 (ja) * 2014-10-21 2018-05-23 東芝三菱電機産業システム株式会社 蓄電池システム
JP2018509872A (ja) 2015-02-24 2018-04-05 ベイジン セイムヴォルト カンパニー リミテッドBeijing Samevolt Co.,Ltd. スマートバッテリー、電気エネルギー配分バスシステム、バッテリーの充放電方法及びその電気エネルギーの配分方法
US9812878B1 (en) * 2015-06-19 2017-11-07 Amazon Technologies, Inc. Dynamic current redistribution for portable electronic devices
KR101792395B1 (ko) 2016-02-15 2017-11-01 두산중공업 주식회사 에너지 저장 시스템 및 시스템 운용 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023182628A1 (ko) * 2022-03-21 2023-09-28 주식회사 엘지에너지솔루션 신규 설치 배터리 랙의 최적 운영을 위한 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법

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