KR20240021119A - 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법 및 시스템 - Google Patents

모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20240021119A
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에두아르트 슈페히트
다니엘 시몬
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법 및 시스템에 관한 것으로, 이 모듈형 멀티레벨 컨버터는 하나의 중앙 제어기 및 복수의 배터리 모듈을 포함한다. 각각의 배터리 모듈에는 중앙 제어기에 의해 각각의 스위칭 사이클에서 각각의 스위칭 상태가 부여되며, 이를 통해 각각의 에너지 저장 장치가 각각 인접한 배터리 모듈의 각각의 에너지 저장 장치와 연결된다. 각각의 스위칭 상태는 적어도 직렬 회로 또는 병렬 회로 또는 바이패스 회로를 포함하는 그룹에서 선택된다. 모듈 모니터링을 통해, 각각 결함 있는 에너지 저장 장치가 중앙 제어기에 보고된다. 결함 있는 에너지 저장 장치를 갖는 각각의 배터리 모듈의 경우, 각각의 추가 스위칭 사이클에서 바이패스 스위칭 상태(210, 220)가 결정된다. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 작동을 위해 허용 가능한, 지정된 수의 결함 있는 에너지 저장 장치에 의해 정의되는 임계값을 초과하면, 적어도 아래 단계를 포함하는 비상 작동 모드가 개시된다:
"작동 모드"에서 "수리 모드"로 작동 상태가 변경되는 단계;
사용자 디스플레이에 "수리 모드"로의 변경이 표시되는 단계;
수리 시작 시까지 추가 작동 지속시간이 제한되는 단계.

Description

모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AN EMERGENCY OPERATION FOR A MODULAR MULTILEVEL CONVERTER}
본 발명은, 예를 들어 차량의 전기 트랙션 기계를 구동하는, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법 및 시스템에 관한 것이다.
구성 요소로서 고전압(HV) DC 배터리/인버터/트랙션 모터를 갖는 전기차의 고전적인 전기 구동 트레인에서 HV 배터리의 문제는, 안전 요건에 따라 모든 모터 접촉기가 개방되어 트랙션 급전이 차단되기 때문에, 불가피하게 전기차의 고장으로 이어진다. 따라서, 트랙션 배터리에 문제가 있는 전기 차량도, 아직 안전하게 자체적으로 적어도 하나의 정비소에 도달할 수 있는, 영어로 "림프 홈(Limp Home)"이라 지칭되는 일종의 비상 작동 모드 또는 비상 실행 특성을 갖는 것이 바람직할 것이다.
공보 US 2012/0274140 A1호는, 잔여 전력 공급의 지속적인 중단 없이, MOSFET을 통해 개별 결함 배터리 셀의 분리가 지원되는 배터리 팩 모듈 시스템을 개시하고 있다. 상기 조치는, 각각의 결함 배터리 셀을 검출하고 필요에 따라 스위칭 방식을 조정하는 중앙 프로세서에 의해 제어된다. 그러나 도시된 회로 구조는 개별 배터리 셀 상호 간의 배선 옵션을 거의 갖지 않으므로, 예를 들어 작동 중에 개별 배터리 셀들 사이의 전하 균형이 불가능하다.
유사한 접근법이 공보 DE 10 2014 004 234 A1호에 기술되어 있다. 그러나 여기서는 문제의 배터리 셀의 고장을 어떻게 인식하는지 그리고 상기 셀을 우회하는 데 필요한 스위칭 상태를 어떻게 계산하는지는 추론할 수 없다.
독일 공보 DE 10 2011 089 309 A1호는 또한, 개별 분기를 선택적으로 해제하거나 연결하는, 풀 브리지 회로 내 커플링 요소를 구비한 AC 트랙션 배터리를 제안한다. 그러나 오류 인식에 관한 세부사항은 개시되지 않는다.
미국 공보 US 2010/0127661 A1호는 국소적 오류 인식 기능이 있는 트랙션 배터리에 대해 설명한다. 여기서는 결함이 있는 모듈이 배터리 총합 부하(battery-integrated load)를 이용하여 제어기에 의해 강제 방전된다.
전술한 바를 고려할 때, 본 발명의 과제는, 결함이 있는 에너지 저장 장치로 인한 제한에도 불구하고 추가 에너지 공급을 보장하는 트랙션 배터리의 작동을 유지하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 이로써, 차후에 가능한 수리 시까지 작동 지속을 보장하는 적어도 하나의 비상 실행 특성이 제공되어야 한다. 또한, 상기 방법이 수행되는 시스템이 제공되어야 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법이 제안되며, 여기서 모듈형 멀티레벨 컨버터는 하나의 중앙 제어기 및 복수의 배터리 모듈을 포함한다. 각각의 배터리 모듈은 하나의 에너지 저장 장치 및 복수의 반도체 스위치를 포함한다. 각각의 배터리 모듈에는 중앙 제어기에 의해 각각의 스위칭 사이클에서 각각의 스위칭 상태가 부여되며, 이를 통해 각각의 에너지 저장 장치는 각각의 인접한 배터리 모듈의 각각의 에너지 저장 장치와 연결된다. 각각의 스위칭 상태는 적어도 직렬 회로, 병렬 회로, 바이패스 회로를 포함하는 그룹에서 선택된다. 중앙 제어기에 의해, 적어도 하나의 스트링 내에 배열되는 복수의 배터리 모듈에 대한 적합한 스위칭 상태를 이용하여, 교류의 적어도 하나의 위상이 형성되며, 이 경우, 모듈 모니터링에 의해 각각의 결함이 있는 에너지 저장 장치가 중앙 제어기에 보고된다. 결함이 있는 에너지 저장 장치를 갖는 각각의 배터리 모듈의 경우, 각각의 추가 스위칭 사이클에서 바이패스 스위칭 상태가 결정된다. 모든 배터리 모듈의 스위칭 상태를 계산할 때, 상기 결정된 바이패스 스위칭 상태를 갖는 배터리 모듈이 고려된다. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 작동을 위해 허용 가능한, 지정된 수의 결함 있는 에너지 저장 장치에 의해 정의되는 임계값을 초과하면, 비상 작동 모드가 개시된다. 비상 작동 모드는 적어도 아래 단계를 포함한다:
Figure pat00001
"작동 모드"에서 "수리 모드"로 작동 상태가 변경되는 단계;
사용자 디스플레이에 "수리 모드"로의 변경이 표시되는 단계;
수리 시작 시까지 추가 작동 지속시간이 제한되는 단계.
모듈형 멀티레벨 컨버터는 예를 들어, MMSPC 또는 M2SPC로도 약칭되는, 직렬 및 병렬 연결을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터에 의해 형성되고, 예를 들어 "Goetz, S.M.; Peterchev, A.V.; Weyh, T. 공저, "Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity"(Topology and Control, "Power Electronics, IEEE Transactions, vol.30, no.1, pp.203,215, 2015. doi: 10.1109/TPEL.2014.2310225)에 기술되어 있다. 이러한 모듈형 멀티레벨 컨버터 시스템은, 중앙 제어기에 의해 구현된, 배터리 모듈의 에너지 저장 장치의 전기 회로의 구성을 통해 그리고 원하는 중간 상태를 형성하기 위해 스케줄러에 의해 계산된 스위칭 상태들 간의 스위칭 변조를 통해, 예를 들어 전기차의 전력 그리드 또는 트랙션 시스템의 2개의 연결 단자 사이에 전압차를 발생시킨다. 모든 배터리 모듈의 논리적 스위칭 상태를 계산하는 스케줄러는 본 발명에 따라, 결함 있는 에너지 저장 장치로 인한 배터리 모듈의 고장 보고 이후, 추가 계산 시 더 이상 직렬 또는 병렬 회로를 위해 상기 배터리 모듈을 고려하지 않으며, 결함 있는 배터리 모듈에서 그리고 경우에 따라 추가로 인접한 배터리 모듈에서 자신에 의해 계산된 여전히 가능한 스위칭 상태를 통해 결함 있는 에너지 저장 장치를 우회하는 전류 경로를 구현한다.
각각의 에너지 저장 장치는 배터리 관리 시스템에 의해 모니터링되며, 이 배터리 관리 시스템은 예를 들어 방전 주기 및 사용 수명도 기록한다. 각각의 배터리 모듈은, 각각의 에너지 저장 장치의 고장 시 중앙 제어기에 고장을 보고하는 자체의 각각의 배터리 관리 시스템도 가질 수 있다. 각각의 에너지 저장 장치에 기록된 데이터로부터 고장 확률을 계산하고, 이미 고장 확률이 높은 경우에도, 특히 동시에 복수의 에너지 저장 장치의 고장 확률이 매우 높은 경우에도 비상 작동 모드를 개시하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 각각의 배터리 모듈 내에서, 비상 작동 모드의 트리거 시 각각의 배터리 모듈의 전류 기여가 불가능하게 하는 추가 결함 원인을 고려하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 결함 원인은 예를 들어, 각각의 전력 전자 장치의 고장 또는 각각의 배터리 모듈의 냉각 문제이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 바람직하게는, 에너지 저장 장치의 고장 시에도 모듈형 멀티레벨 컨버터를 계속 작동할 수 있다. 적어도 하나의 에너지 저장 장치의 고장으로 인해 성능이 저하되거나, 모듈형 멀티레벨 컨버터를 전기차의 트랙션 배터리로서 사용하는 경우에는 주행 거리가 감소하긴 하나, 적어도 후자의 예에서는 이제 운전자가 고장을 방지하고 자동으로 적절한 정비소로 운전해갈 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 바이패스 스위칭 상태는 바이패스 플러스 또는 "바이패스+"에 의해 구현되거나, 바이패스 마이너스 또는 "바이패스-"에 의해 구현된다. 두 스위칭 상태 모두 도 2에서도, 하나의 에너지 저장 장치 및 여기에 병렬로 연결된 4개의 하프 브리지를 갖는 배터리 모듈에 기초하여 설명된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 상기 지정된 수는 1과 동일하게 설정된다. 이로써 에너지 저장 장치의 최초 고장 시 이미 비상 작동 모드가 개시된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서는, 수리 모드에서 제1 조치는, 모듈형 멀티레벨 컨버터가 전기 차량의 트랙션 배터리로서 사용될 때, 에너지 저장 장치의 수리를 위해 설계된 정비소로의 접근에 의해 형성된다. 이를 위해, 전기차의 내비게이션 시스템용 중앙 제어기에 의해, 에너지 저장 장치를 수리하도록 설계된 가장 가까운 정비소가 목적지로 지정된다. 대안적으로, 모듈형 멀티레벨 컨버터가 정지 모드에서 사용될 때, 수리 모드에서 제1 조치는 수리 서비스의 개시에 의해 형성된다. 이를 위해, 중앙 제어기에 의해 시간상 다음번에 이용 가능한 수리 날짜가 온라인으로 예약된다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에서, 비상 작동 모드에서 배터리 모듈의 전력 출력의 제한에 의해 추가 단계가 형성된다. 이를 통해, 과부하로 인한 잔여 에너지 저장 장치의 추가 고장이 방지되거나, 적어도 고장 가능성이 감소한다.
또한, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동을 위한 시스템이 청구되며, 이 시스템은 중앙 제어기, 스케줄러, 배터리 관리 시스템 및 복수의 배터리 모듈을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터를 포함한다. 각각의 배터리 모듈은 하나의 에너지 저장 장치 및 복수의 반도체 스위치를 포함한다. 중앙 제어기는, 각각의 배터리 모듈에 각각의 스위칭 사이클에서, 각각의 배터리 모듈의 에너지 저장 장치를 각각의 인접한 배터리 모듈의 에너지 저장 장치와 연결하는 각각의 스위칭 상태를 부여하도록 구성되고, 상기 각각의 스위칭 상태는 적어도 직렬 회로, 병렬 회로 또는 바이패스 회로를 포함하는 그룹에서 선택된다. 배터리 관리 시스템은, 모듈 모니터링을 통해 각각의 결함 있는 에너지 저장 장치를 중앙 제어기에 보고하고, 결함 있는 에너지 저장 장치를 갖는 각각의 배터리 모듈에 대해, 모든 추가 스위칭 사이클에 대해 바이패스 스위칭 상태를 결정하도록 구성된다. 스케줄러는, 모든 배터리 모듈에 대한 스위칭 상태의 계산 시, 상기 결정된 바이패스 스위칭 상태를 갖는 배터리 모듈을 고려하도록 구성된다. 중앙 제어기는, 모듈형 멀티레벨 컨버터의 작동을 위해 허용 가능한, 지정된 수의 결함 있는 에너지 저장 장치에 의해 정의되는 임계값을 초과하면 비상 작동 모드를 개시하도록 구성된다. 비상 작동 모드는 적어도 아래 단계를 포함한다:
"작동 모드"에서 "수리 모드"로 작동 상태가 변경되는 단계;
사용자 디스플레이에 "수리 모드"로의 변경이 표시되는 단계;
수리 시작 시까지 추가 작동 지속시간이 제한되는 단계.
본 발명에 따른 시스템의 일 실시예에서, 바이패스 스위칭 상태는 바이패스 플러스 또는 "바이패스+"에 의해 구현되거나, 바이패스 마이너스 또는 "바이패스-"에 의해 구현된다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 실시예에서, 상기 지정된 수는 1이다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 실시예에서는 수리 모드에서, 모듈형 멀티레벨 컨버터가 전기 차량의 트랙션 배터리로서 사용될 때, 에너지 저장 장치의 수리를 위해 설계된 정비소로의 접근에 의해 제1 조치가 형성된다. 대안적으로, 수리 모드에서, 모듈형 멀티레벨 컨버터가 정지 모드에서 사용될 때, 제1 조치는 수리 서비스의 개시에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 시스템의 추가 실시예에서는, 비상 작동 모드에서 배터리 모듈의 전력 출력의 제한에 의해 추가 단계가 형성된다. 이를 통해, 과부하로 인한 잔여 에너지 저장 장치의 추가 고장이 방지되거나, 적어도 고장 가능성이 감소한다.
본 발명의 추가 장점 및 구성은 설명부 및 첨부된 도면을 참조한다.
전술한 특징들 및 하기에 추가로 설명될 특징들은 여기에 각각 명시된 조합뿐만 아니라 다른 방식으로 조합된 형태로 또는 단독으로도 본 발명의 범주 내에서 적용될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 모듈형 멀티레벨 컨버터의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서의 2개의 바이패스 스위칭 상태를 도시한 도면이다.
도 1에는 종래 기술의 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 개략적으로 도시된다. 배터리 모듈(111, 112 내지 119)을 갖는 제1 스트링, 배터리 모듈(121, 122 내지 129)을 갖는 제2 스트링, 및 배터리 모듈(131, 132 내지 139)을 갖는 제3 스트링은 예를 들어 전기 기계(109)에 각각의 위상의 교류를 공급한다. 그러나 참조 번호 "109"로 표시된 부하가 전력 그리드인 것도 생각할 수 있으며, 이 전력 그리드를 통해 한편으로는 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139) 내의 에너지 저장 장치가 충전될 수 있고, 다른 한편으로는 모듈형 멀티레벨 컨버터에 의해 상기 전력 그리드 내로 전력이 공급될 수도 있다. 이중 중성점(neutral point)(102, 103)에는, 차량의 예를 들어 12V 또는 48V의 보조 전압 네트워크용 보조 급전 탭이 있다. 이 경우, 전압 레벨은 변할 수도 있으며, 이는 다시 각각의 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139)의 전압 레벨에 좌우된다. 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139)은 적어도 하나의 에너지 저장 장치 및 하프 브리지로 배열될 수 있는 복수의 반도체 스위치(예: MOSFET)를 포함한다. 도시된 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139)은 각각 2개의 입력 단자 및 2개의 출력 단자를 가지며, 여기서 각각의 반도체 스위치는, 중앙 제어기에 의해 제어되어, 인접한 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139)의 각각의 에너지 저장 장치와 직렬로 또는 병렬로 또는 우회(바이패스)하여 결선될 수 있다. 이를 위해, 2개의 모듈 토폴로지(191, 192)는, 본 명세서에 예시로서 도시된 바와 같이 하나의 에너지 저장 장치 및 4개의 하프 브리지를 포함하는 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139)의 회로 구조를 위한 가능한 구성을 도시한다. 제1 모듈 토폴로지(191)는 이른바 비대칭 토폴로지이며, 여기서는 에너지 저장 장치가 입력측에 배치되고, 배터리 모듈(191)의 4개의 하프 브리지를 통해 예를 들어 바이패스 스위칭 상태와 같은 논리 상태가 형성된다. 제2 모듈 토폴로지(192)에서는 에너지 저장 장치가 이른바 대칭형 토폴로지가 되도록 중앙에 배치된다. 이는, 예를 들어 제어 기술 측면에서, 2개의 인접한 비대칭 모듈(191)의 각각 2개의 하프 브리지를 통해 형성될 수 있다. 상기 두 모듈 토폴로지(191, 192) 모두에 의해, 결함 있는 에너지 저장 장치가 우회될 수 있게 하는 각각의 바이패스 스위칭 상태를 구현하는 것이 가능하다.
도 2에는 본 발명에 따른 방법의 실시예에서의 2개의 바이패스 스위칭 상태(210, 220)가 도시되어 있다. 두 바이패스 스위칭 상태(210, 220)는, 비대칭 토폴로지를 갖는 2개의 인접한 모듈이 각각의 MOSFET을 통해 각각의 바이패스 스위칭 상태(210, 220)의 구현을 제어해야 하는 대칭형의 제2 모듈 토폴로지(도 1의 참조 번호 "192")를 예로 들어 도시된다. 이는 일 모듈의 (여기에는 도시되지 않은) 비대칭 토폴로지의 경우에는 해당되지 않을 것이며, 각각의 (비대칭) 모듈이 예를 들어 바이패스와 같은 완전한 논리 상태를 단독으로 제어한다. 바이패스 스위칭 상태(210)는, 전류 경로가 그의 양극 단자에서 에너지 저장 장치를 우회하기 때문에, "바이패스 플러스" 또는 "바이패스+"로 지칭된다. 이와 유사하게 바이패스 스위칭 상태(220)는, 전류 경로가 그의 음극에서 에너지 저장 장치를 우회하기 때문에, "바이패스 마이너스" 또는 "바이패스-"로 지칭된다.
100 모듈형 멀티레벨 컨버터의 배열도
101 보조 급전 탭
102 제1 중성점
103 제2 중성점
109 전기 기계
111 제1 배터리 모듈, 제1 스트링
112 제2 배터리 모듈, 제1 스트링
119 마지막 배터리 모듈, 제1 스트링
121 제1 배터리 모듈, 제2 스트링
122 제2 배터리 모듈, 제2 스트링
129 마지막 배터리 모듈, 제2 스트링
131 제1 배터리 모듈, 제3 스트링
132 제2 배터리 모듈, 제3 스트링
139 마지막 배터리 모듈, 제3 스트링
191 제1 모듈 토폴로지
192 제2 모듈 토폴로지
210 바이패스+ 스위칭 상태
220 바이패스- 스위칭 상태

Claims (10)

  1. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 방법이며,
    상기 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)는 하나의 중앙 제어기 및 복수의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)을 포함하고, 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)은 하나의 에너지 저장 장치 및 복수의 반도체 스위치를 포함하며, 상기 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)에는 상기 중앙 제어기에 의해 각각의 스위칭 사이클에서 각각의 스위칭 상태가 부여되며, 이를 통해 상기 각각의 에너지 저장 장치가 각각 인접한 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 각각의 에너지 저장 장치와 연결되고, 상기 각각의 스위칭 상태는 적어도 직렬 회로, 병렬 회로 또는 바이패스 회로(210, 220)를 포함하는 그룹에서 선택되며, 모듈 모니터링을 통해, 각각 결함 있는 에너지 저장 장치가 중앙 제어기에 보고되고, 결함 있는 에너지 저장 장치를 갖는 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 경우, 각각의 추가 스위칭 사이클에서 바이패스 스위칭 상태(210, 220)가 결정되며, 모든 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 스위칭 상태의 계산 시, 결정된 바이패스 스위칭 상태(210, 220)를 갖는 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)이 고려되고, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 작동을 위해 허용 가능한, 지정된 수의 결함 있는 에너지 저장 장치에 의해 정의되는 임계값이 초과되면, 적어도 아래 단계:
    "작동 모드"에서 "수리 모드"로 작동 상태가 변경되는 단계;
    사용자 디스플레이에 "수리 모드"로의 변경이 표시되는 단계;
    수리 시작 시까지 추가 작동 지속시간이 제한되는 단계;를 포함하는 비상 작동 모드가 개시되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 바이패스 스위칭 상태(210, 220)는 바이패스 플러스(210) 또는 바이패스 마이너스(220)에 의해 구현되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 임계값에서 상기 지정된 수는 1과 동일하게 설정되는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수리 모드에서 제1 조치는,
    모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 전기차의 트랙션 배터리로서 사용될 때, 에너지 저장 장치의 수리를 위해 설계된 정비소로의 접근에 의해 형성되거나,
    모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 정지 모드에서 사용될 때, 수리 서비스의 개시에 의해 형성되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 비상 작동 모드에서 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 전력 출력의 제한에 의해 추가 단계가 형성되며, 그로 인해 과부하로 인한 잔여 에너지 저장 장치의 추가 고장이 방지되는, 방법.
  6. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 비상 작동 모드를 위한 시스템이며,
    상기 시스템은 중앙 제어기, 스케줄러, 배터리 관리 시스템 및 복수의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)을 갖는 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)를 포함하고, 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)은 에너지 저장 장치 및 복수의 반도체 스위치를 포함하며, 상기 중앙 제어기는, 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)에 각각의 스위칭 사이클에서, 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 에너지 저장 장치를 각각 인접한 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 각각의 에너지 저장 장치와 연결하는 각각의 스위칭 상태를 부여하도록 구성되고, 상기 각각의 스위칭 상태는 적어도 직렬 회로, 병렬 회로 또는 바이패스 회로(210, 220)를 포함하는 그룹에서 선택되며, 상기 배터리 관리 시스템은, 모듈 모니터링을 통해 각각의 결함 있는 에너지 저장 장치를 상기 중앙 제어기에 보고하고, 결함 있는 에너지 저장 장치를 갖는 각각의 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)에 대해, 모든 추가 스위칭 사이클에 대해 바이패스 스위칭 상태(210, 220)를 결정하도록 구성되며, 상기 스케줄러는, 모든 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)에 대한 스위칭 상태의 계산 시, 결정된 바이패스 스위칭 상태(210, 220)를 갖는 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)을 고려하도록 구성되며, 상기 중앙 제어기는, 모듈형 멀티레벨 컨버터(100)의 작동을 위해 허용 가능한, 지정된 수의 결함 있는 에너지 저장 장치에 의해 정의되는 임계값을 초과하면, 적어도 아래 단계:
    "작동 모드"에서 "수리 모드"로 작동 상태가 변경되는 단계;
    사용자 디스플레이에 "수리 모드"로의 변경이 표시되는 단계;
    수리 시작 시까지 추가 작동 지속시간이 제한되는 단계;를 포함하는 비상 작동 모드를 개시하도록 설계되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 바이패스 스위칭 상태(210, 220)는 바이패스 플러스(210) 또는 바이패스 마이너스(220)에 의해 구현되는, 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 임계값에서 상기 지정된 수는 1인, 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수리 모드에서 제1 조치는,
    Figure pat00015
    모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 전기차의 트랙션 배터리로서 사용될 때, 에너지 저장 장치의 수리를 위해 설계된 정비소로의 접근에 의해 형성되거나,
    모듈형 멀티레벨 컨버터(100)가 정지 모드에서 사용될 때, 수리 서비스의 개시에 의해 형성되는, 시스템.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 비상 작동에서 배터리 모듈(111, 112, 119, 121, 122, 129, 131, 132, 139, 191, 192)의 전력 출력의 제한에 의해 추가 단계가 형성되며, 그로 인해 과부하로 인한 잔여 에너지 저장 장치의 추가 고장이 방지되는, 시스템.
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