KR20130140647A - 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법 - Google Patents

전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법 Download PDF

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Abstract

전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하기 위한 방법에서, 시간적으로 일정한 전력 출력을 갖고 전기화학 에너지 저장 장치의 수 회의 방전이 이루어지는 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치에서 사전에 실시되어 디지털 메모리 장치에 저장된, 시간에 의존하는 전지 전압의 다수의 측정들 중 적어도 하나의 측정은 정보 기술적으로 처리된다.

Description

전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법{METHOD FOR PREDICTING THE ELECTRICAL POWER AN ELECTROCHEMICAL ENERGYY STORE CAN OUTPUT TO A CONSUMER}
본 발명은 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법에 관한 것이다.
전기화학 에너지 저장 장치의 몇몇 적용 분야에서, 특히 전기 자동차에서, 전기화학 에너지 저장 장치가 정해진 시간에 걸쳐 출력할 수 있는 가용 전력은 매우 중요한 역할을 한다. 예를 들어 전기 자동차의 운전자는 추월을 시작하기 전에, 차량 구동 배터리가 각각의 상태에서 차량을 필수적으로 가속하는데 필요한 전력을 준비하여 구동 유닛으로 출력할 수 있고 따라서 추월이 안전하게 실시될 수 있다고 신뢰할 수 있어야 한다.
DE 10 107 583 A1호에는 고전류 부하 시 전압 강하의 시간에 따른 변화를 평가함으로써 축전지의 출력 용량을 측정하는 방법이 공지되어 있다. 고전류 부하의 활성화 후에 축전지의 전압 응답으로부터 전압 값이 선택되고, 전압 값과 배터리 온도 및 충전 상태로부터 함수 연산에 의해 상태값이 형성된다. 이러한 상태값은 적어도 축전지의 관련 온도 및 관련 충전 상태에 의존하는 설정값과 비교된다.
DE 102 03 810 A1호에는 추정을 근거로 전하 저장 장치의 충전 상태 및/또는 출력 용량을 측정하기 위한 방법이 공지되어 있고, 이 경우 에너지 저장 장치의 적어도 2개의 상이한 작동점들 또는 작동 조건들로부터 얻어진 추정과 정보가 고려된다. 이러한 추정은 전하 저장 장치의 현재 및/또는 추후의 충전 상태 및/또는 현재 및/또는 추후의 출력 용량과 관련해서 이루어진다.
DE 10 2005 050 563 A1호에는 전기 에너지 저장 장치의 출력 용량을 예측하기 위한 방법이 공지되어 있다. 전기화학 에너지 저장 장치의 출력 용량을 예측하기 위한 상기 방법 및 관련 장치에서 에너지 저장 장치를 위한 수학 모델을 이용하여 상기 에너지 저장 장치의 상태 변수 및 매개변수가 계속해서 조정되고, 이로써 충전 및 방전 출력 용량이 정해지고 예측된다.
본 발명의 과제는, 공지된 방법의 단점 또는 제한이 가능한 한 극복될 수 있도록 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하기 위한 기술적 교리를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른, 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법에 의해 해결된다.
본 발명은 전기화학 에너지 저장 장치가 특히 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법을 제공하고, 상기 방법에서 시간적으로 일정한 전력 출력을 갖고 전기화학 에너지 저장 장치의 수 회의 방전이 이루어지는 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치에서 사전에 실시되어 바람직하게 디지털 메모리 장치에 저장된, 시간에 의존하는 전지 전압의 다수의 측정들 중 적어도 하나의 측정은 바람직하게 프로세서 장치에 의해 정보 기술적으로 처리된다. 바람직하게, 즉 프로세서 장치에 의해 하나 이상의 측정이 정보 기술적으로 처리되고, 이 경우 시간적으로 일정한 전력 출력을 갖는 전기화학 에너지 저장 장치의 수 회의 방전시 사전에 수집되어 저장된 다수의 상기 측정(들)은 동일한 구조의 전기화학 에너지 장치에서 얻어지고, 이 경우 상기 측정(들)은 시간에 의존하는 전압에 해당한다.
본 발명의 상세한 설명과 관련해서 전기화학 에너지 저장 장치가 특히 컨슈머로 출력할 수 있는 전력의 예측이란, 시간적으로 예측 시점에 후속하는 시간 범위 내에서 전기화학 에너지 저장 장치에 의한 전력의 출력 가능성과 관련된 정보의 생성을 의미한다.
예측은 바람직하게 정보 처리 시스템의 조회에 대한 응답으로서 제공되고, 상기 시스템은 바람직하게 전력이 출력되는 컨슈머의 제어장치의 구성 부분이다. 조회는 바람직하게 사전 설정된 전력 및 사전 설정된 전력이 출력되는 시간 간격의 정보를 포함한다.
이와 관련해서 전기화학 에너지 저장 장치란 에너지를 화학적 형태로 저장하고 전기 형태로 출력할 수 있는 장치이다. 바람직하게 갈바니 전지 또는 병렬 및/또는 직렬 접속된 다수의 갈바니 전지들로 이루어진 어셈블리 또는 연료 전지이다. 전기화학 에너지 저장 장치의 특히 바람직한 예들은 소위 2차 전지들이고, 상기 2차 전지들은 에너지를 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지를 전기 형태로 회수하고 화학적 형태로 저장할 수도 있다. 이러한 2차 전지의 중요한 예는 리튬 이온 전지이다.
이와 관련해서 컨슈머로 출력할 수 있는 전력이란, 에너지 흐름, 즉 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 단위 시간당 에너지이다. 컨슈머는 바람직하게 전기 모터이거나 또는 바람직하게 모터에 출력된 전력을 기계적 시스템, 바람직하게는 차량의 구동 장치에 제공하여, 상기 시스템이 이용할 수 있게 하는 전기 모터를 포함한다.
이와 관련해서 프로세서 장치란 데이터의 정보 기술적 처리가 가능한 모든 장치이다. 따라서 이 용어는 좁은 의미의 프로세서에 제한되지 않고, 특히 전자 회로, 특히 모든 논리 회로, 메모리 회로 및/또는 상기 회로들의 조합, 예컨대 어드레스 디코더(address decoder), 반도체 메모리 또는 이와 유사한 회로들을 포함하고, 상기 회로들에 의해 적어도 하나의 측정의 정보 기술적 처리가 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전력 출력의 예측은 정보 기술 시스템의 조회에 대한 응답으로서 이루어진다. 이러한 조회가 예를 들어 필요한 전력 및 상기 전력을 필요로 하는 시간 간격이 제시되는 형태로 실시되는 경우에, 프로세서 장치는 예를 들어 논리 회로일 수 있고, 상기 논리 회로는 상기 조회로부터 하나 이상의 메모리 어드레스를 생성하고, 상기 어드레스를 이용하여 디지털 메모리 장치로부터 출력될 전력에 대한 예측 또는 출력될 전력에 대한 예측을 결정할 수 있는 다른 변수들에 대한 예측이 문의될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 보간이 제안되고, 상기 보간의 실행을 위해 프로세서 장치는 바람직하게 좁은 의미의 프로세서, 특히 수치 계산에 적합한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서의 기술적 장치들에 의해 보간이 바람직하게 실시될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 프로세서 장치의 적절한 형성은 본 발명에 따른 방법의 각각의 이용 실시예에 의존한다.
이와 관련해서 정보 기술적 처리란 전술한 의미의 프로세서 장치를 이용하여 출력 가능한 전력에 대한 예측을 제공하기에 적합한, 데이터의 모든 처리를 의미한다. 본 발명에 따른 정보 기술적 처리는 수치적 의미의 산술 연산을 포함할 수 있다. 그러나 이것은 필수적인 경우는 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 정보 기술적 처리는 간단한 논리 연산으로 제한될 수도 있다.
본 발명의 상세한 설명과 관련해서 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치란 출력 가능한 전력이 예측될 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치와 실질적으로 동일한 관련 물리적 특성을 갖는 전기화학 에너지 장치이다. 본 발명에 따라, 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치에서 측정이 실시되고, 상기 측정은 전기화학 에너지 저장 장치의 출력 가능한 전력에 대한 예측을 생성하는데 이용된다.
측정의 실시에 이용되는 전기화학 에너지 저장 장치는 바람직하게 출력 용량이 예측되는 전기화학 에너지 저장 장치와 동일할 수 있다. 본 발명의 해당 실시예에서, 전기화학 에너지 저장 장치가 생산적으로 이용되지 않고 전력 출력이 일정한 측정의 실시를 위해 상기 에너지 저장 장치가 이용되는 특수한 작동 단계에서 측정값들이 수집된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 전력 출력이 실질적으로 일정하게 유지될 수 있거나 또는 실질적으로 일정한 생산적 작동 단계 동안 측정이 실시된다.
또한, 바람직하게 측정에 이용되는 전기화학 에너지 저장 장치의 수 회의 방전 과정에서 시간에 의존하는 전지 전압의 변화가 측정된다. 이러한 측정시 측정 시간 동안 전력 출력은 일정하게 유지된다. 이로써 측정 곡선들의 세트가 얻어지고, 이 경우 특정 값을 갖는 일정한 전력 출력은 상기 각각의 곡선에 해당하고, 상기 각각의 곡선은 상기 각각의 전력에서 방전 과정시 시간에 의존하는 전지 전압의 거동을 나타낸다.
이러한 측정은 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치에서 먼저 실시되어 바람직하게 디지털 메모리 장치에 저장된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 시간에 의존하는 전지 전압의 측정은 전기화학 에너지 저장 장치의 작동 온도에 따라 매개변수화 된다. 즉, 시간에 의존하는 전지 전압의 측정들은 전기화학 에너지 저장 장치의 일련의 다양한 작동 온도마다 별도로 실시되고, 상기 각각의 온도마다 측정 데이터 세트가 저장된다. 이로 인해 이용 가능한 전력의 예측시 적절한 방식으로 상이한 온도에서 전기화학 저장 장치의 상이한 물리적 거동이 고려될 수 있다.
특정 전력을 추후에 예측하는 경우에, 바람직하게 문의는 출력될 전력 및 전력이 출력되는 동안의 시간 간격을 포함할 뿐만 아니라, 상기 전력을 출력하는 전기화학 에너지 저장 장치의 현재 작동 온도도 포함한다. 해당 예측을 생성하기 위해 상기 문의를 정보 기술적으로 처리하는 프로세서 장치는 이러한 경우에 조회에 포함된 전기화학 에너지 저장 장치의 현재 작동 온도에서 저장된 측정 데이터를 평가한다. 이로써 예측은 예측의 실행 시점에 전기화학 에너지 저장 장치의 실제 작동 온도에 상응한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서 전기화학 에너지 저장 장치의 출력 가능한 전력 예측은 전기화학 에너지 저장 장치의 프로세서 장치에 조회에 대한 컨슈머 또는 컨슈머의 제어장치의 정보 기술적 조회에 대한 응답이고, 상기 조회는 출력될 전력 및 전기화학 에너지 저장 장치가 상기 출력될 전력을 컨슈머로 출력하는 동안의 시간 간격과 관련된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 문의는 다른 정보들, 예컨대 작동 온도 또는 다른 물리적 변수들 또는 영향 요인들을 포함할 수 있고, 이들은 특정한 전력의 가용성에 영향을 미칠 수 있다. 컨슈머 또는 그 제어장치는 조회에 응답하는 프로세서 장치에 조회를 생성하여 전송하는데 이용되고, 바람직하게는 예컨대 데이터 버스 또는 이와 유사한 일반적인 장치의 이용과 같은 통상적인 통신 기술에 이용된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 출력될 전력이 측정이 실시된 전력값들 중 하나와 일치하지 않는 경우에, 예측이 출력될 전력에 인접한 전력값들에 대한 측정들 간의 보간에 의해 얻어지는 방법이 제안된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 출력 가능한 전력의 예측이 예상되고, 즉 바람직하게는 문의되고, 상기 전력의 경우에 디지털 메모리 장치에 측정 곡선이 저장되지 않는데, 그 이유는 이러한 전력값 또는 전력값들에 대해 측정이 실시되지 않았기 때문이다. 그럼에도 불구하고 출력 가능한 전력의 예측을 본 발명에 따른 방법에 의해 가능하도록 하기 위해, 본 발명은 이 실시예에서 출력 가능한 전력이 보간에 의해 결정되는 것을 제안하고, 상기 보간은 예측을 필요로 하는 전력에 인접한 타당한 전력값들에 대해 수집된 측정 데이터에 의존한다.
본 발명의 상기와 같은 제 1 실시예에서, 예를 들어 상이한 매개변수, 예컨대 전기화학 에너지 저장 장치의 온도에 대한 보간된 측정 곡선 또는 다수의 보간 측정 곡선들을 인접한 전력값들에 대한 측정 곡선으로부터 보간함으로써 검출하고, 후속해서 보간에 의해 그렇게 검출된 특성 곡선을, 마치 실제 연속 측정에 근거한 것처럼 다루는 것이 제안된다. 측정 곡선의 보간은 바람직하게 인접한 전력값들에 대한 측정 곡선의 측정값들로부터 산술 평균화에 의해 결정된다. 이러한 산술 평균화시 평균화될 측정값들은 바람직하게 가중 계수에 의해 가중되어 산정되고, 상기 가중 계수는 예측에 기초가 되는 전력과 보간에 기초가 되는 측정이 실시된 전력값들 사이의 차이, 즉 간격에 상응한다.
보간에 대한 제 2 실시예에서, 예측값, 예를 들어 요구되는 전력을 출력할 수 있을 확률을 인접한 전력값들에 대한 예측값들의 보간에 의해 조사하는 것이 제안된다. 다른 실시예에서, 예측의 시간 간격은 조회된 전력값에 인접한 전력값이 컨슈머로 출력될 수 있는 동안의 시간 간격들의 보간에 의해 검출된다. 당업자는 전반적인 지식을 이용하여 보간을 위한 다른 수치 및 비수치 계산법, 예컨대 소위 퍼지 수법을 찾아낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 시간 간격 Δt동안 출력될 전력 P가 컨슈머에 출력될 수 있는지 조회에 대한 응답은 확률 형태로 이루어진다. 이러한 확률 표시에서는 바람직하게 0과 1 사이의 실수 형태의 정량적 확률 표시일 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 확률 표시는 정성적 표시 형태로 이루어지고, 바람직하게는 시간 간격 Δt동안 출력될 전력 P가 컨슈머에 출력될 수 있을 확률, 신뢰도 또는 확신을 보증하는 다수의 가능한 응답 형식으로부터 하나의 응답 형식을 선택하는 형태로 이루어진다.
본 발명에 따른 방법의 실시예의 출력되는 전력을 예측하기 위해 바람직하게 하기 단계들이 실시된다:
a) 출력될 전력 P에 대한 측정 곡선 MK(P)에서 제 1 측정 시점 MP1을 결정하는 단계로서, 상기 측정 시점의 전지 전압 U1은 전기화학 에너지 저장 장치의 현재 전지 전압에 가능한 가장 가까운 단계;
b) 출력될 전력 P에 대한 측정 곡선 MK(P)에서 제 2 측정 시점에 포함되는 전지 전압 U2를 결정하는 단계로서, 상기 제 2 시점의 시간 좌표 t2= t1 + Δt는 제 1 측정 시점 MP1의 시간 좌표 t1로부터 시간 간격 Δt만큼 이동되는 단계; 및
c) 전지 전압 U2에 의존하여 응답을 결정하는 단계.
방전 과정 종료시 전지 전압 U2와 미달 되어서는 안 되는 취소 전지 전압 Umin 사이의 간격이 작으면 작을수록, 응답은 보류 처리되고, 이 경우 전기화학 에너지 저장 장치에 지속적인 손상이 발생하지 않는다. U2가 Umin보다 작으면, 응답은 거부되거나 또는 요구되는 전력은 경우에 따라 비상시 제공되어야 한다는 적어도 하나의 경고가 제공된다. U2가 Umin보다 큰 경우에, 방전 과정의 종료시 전지 전압 U2와 최소 전지 전압 Umin 사이의 차이가 작으면 작을수록, 응답은 바람직하게 그만큼 더 보류된다.
전지 전압이 Umin과 동일한 시점 tmax가 시점 t2에 가까우면 가까울수록, 응답은 그만큼 더 보류 처리된다. tmax가 t2보다 작은 경우에, 응답은 거부되거나 또는 요구되는 전력이 필요에 따라 비상시 제공되어야 한다는 적어도 하나의 경고가 제공된다.
응답 또는 예측에 제시된, 요구되는 전력을 조달하는, 즉 컨슈머에 출력할 수 있는 확률, 신뢰도 또는 확신이 낮으면 낮을수록, 또는 상기 응답 또는 예측에 의해 정보 기술 시스템에 다시 조회가 진행되는, 전력 출력에 결정적인 시간 간격이 짧으면 짧아질수록, 응답 또는 예측은 그만큼 더 보류된다.
다른 바람직한 실시예에 따라, 응답의 생성 또는 계산 전에 검출된 전지 전압 U2이 값 ΔU만큼 보정되고, 상기 값은 전기화학 에너지 저장 장치의 작동 시작부터, 특히 전기화학 에너지 저장 장치의 노후화에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 내부 저항의 가능한 또는 실제 변동을 고려한다. 보정값 ΔU는 바람직하게 보정값 표에 제시되고, 상기 표는 바람직하게 디지털 메모리 매체에 저장되고, 동일한 종류의 전기화학 에너지 저장 장치들에서 측정된, 상기 에너지 저장 장치들의 노후화에 의존하는, 즉 특히 전력 제공에 의한 상기 전기화학 에너지 저장 장치들의 부하와 관련한 이력에 의존하는 보정값들을 포함한다. 바람직하게 보정값 ΔU의 계산을 위해 예컨대 매개변수화된 곡선 형태의 수치로 저장된 배터리 모델이 사용되고, 상기 배터리 모델은 측정 가능한 배터리 매개변수를 이용한 보정값의 계산을 가능하게 한다.
바람직하게 출력될 전력은 다수의 전지들로 이루어질 수 있는 배터리 전체의, 현재 요구되는 기본 부하에 대한 추가 전력으로서 파악된다. 바람직하게 각각의 개별 전지들의 부하가 계산된다. 이로 인해 배터리 전체의 출력 용량에서 제한이 고려될 수 있고, 이러한 제한은 예컨대 다양한 전지들의 내부 저항의 심한 온도 의존성에 의해 생기고, 이 경우 전지들은 상이한 온도를 가질 수 있으므로, 소수의 전지들의 경우에는 다른 전지들에서보다 먼저 최소 전지 전압이 미달될 수 있다.
바람직하게, 출력될 전력과 전력이 출력되는 시간 간격의 적이 전지 전압과 전지 전류의 적의 시간 적분 이하여야 한다는 기준이 사용된다. 이러한 조건은, 전지 전압 및 전력 출력시 흐르는 전류의 시간 거동이 공지된 경우에, 수치적 예측을 위해 이용될 수 있다. 이러한 데이터는 바람직하게 동일한 종류의 전기화학 에너지 저장 장치에서 측정에 의해 먼저 수집되어 디지털 메모리에 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 조회된 전력의 출력 후의 전지 전압과최소 허용 전지 전압 사이의 차이가 크면 클수록, 시간 간격 Δt에 대해 조회된 전력 P는 그만큼 더 일찍 수락된다.
본 발명의 다양한 실시예들의 특징들은 바람직하게 서로 조합될 수 있다.
도면에서 본 발명은 바람직한 실시예 및 첨부된 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 각각의 측정 곡선은 특정 전력에서 전기화학 에너지 저장 장치의 방전 과정시 전지 전압의 시간에 따른 변화에 해당하는, 측정 곡선들의 세트를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 제 1 전력에서 실시예를 참고로 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 제 2 전력에서 실시예를 참고로 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 제 3 전력에서 실시예를 참고로 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 1에 도시된 측정 곡선들은 다양한 전력 P1, P2 또는 P3에서, 전기화학 에너지 저장 장치들에서 측정된 전지 전압 U의 시간 t에 따른 특징적인 변화를 나타낸다. 도시된 4개의 측정 곡선들은 실질적으로 전지 전압이 동일할 때 시간 좌표의 원점에서 시작하고, 상기 전지 전압은 전기화학 에너지 저장 장치의 최대 충전에 상응한다. 방전 과정 동안 일정하게 출력되는 전력 P1, P2 또는 P3이 크면 클수록, 일반적으로 시간 t에 따른 전지 전압 U의 강하는 그만큼 더 급격해진다. 따라서 전력 P3에 해당하는 곡선은 명확하게 더 큰 전력값에 해당하는 다른 모든 측정 곡선보다 완만한 곡선을 갖는다. 특히 전력 P1에 해당하는 측정 곡선은 전력 P3에 해당하는 측정 곡선보다 급격하게 기울어지지만, 전력 P1에 해당하는 측정 곡선보다 완만하다. 즉, 해당하는 측정 곡선의 기울기가 급격하면 급격할수록, 일반적으로 전압 U는 허용 가능한 최소 전지 전압 Umin과 더 일찍 동일해진다.
도 1에 도시된 측정 곡선들이 계속해서 연장되더라도, 바람직하게 이산 시간값에 대해서만 실제로 수집된 측정 곡선들이 저장되므로, 실제로 전압값 연속체 대신 시점 연속체에 출력 용량 예측을 위한 측정값들의 최종 세트만이 제공된다. 바람직하게 측정값들의 상기 최종 개수로부터 적절한 곡선 형태들이 조정됨으로써 측정값들의 연속체가 이용될 수 있고, 이로써 조정된 곡선 형태들로부터 임의의 시점 t에 실제로 측정되지 않은 해당 전압값 U(t)이 계산될 수 있다.
도 2에 도시된 전력 예측의 실시예는, 미리 주어진, 예를 들어 문의에 기초가 되는 전력 P1에서 시작되고, 상기 전력의 해당 측정 곡선 U(t;P1)은 도 2에 강조하여 도시된다. 이 실시예에서, 전력 예측 시점에, 즉 출력될 전력의 가용성 예측 시점에 출력이 예측될 수 있는 전지는 전압 U1을 갖는 것이 가정된다. 전력 P1에 해당하는 측정 곡선은 시간 t1에 전압값 U1을 갖는다. 또한, 시간 간격 Δt동안 전력 P1이 필요하다는 것이 가정된다. 도 2에 도시된 측정 곡선으로부터, 일정한 전력 P1 출력시 시간 t2 = t1 + Δt에 전지 전압은 값 U2를 가질 것이라는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2로부터 전압값 U2는 최소 전지 전압 Umin보다 확실히 더 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 측정 곡선 U(t;P1)이 전압값 Umin을 갖는 시점 tmax는 본 발명에 따라 방전 과정이 종료될 시점 t2로부터 떨어져 있다.
도 2에 도시된 측정 곡선 형태를 보면, 측정 곡선 U(t;P1)의 형태에 의해 도 2에 표시된 전기화학 특성을 갖고, 해당 방전 과정의 시작시 전압 U1을 갖는 전기화학 전지는 방전 과정 후에 약간의 확률로써 전력 P1에서 최소 전지 전압값 Umin과 상당히 차이가 있는 전압값 U2를 가질 것이라고 설명할 수 있고, 따라서 해당 전기화학 에너지 저장 장치가 요구되는 시간 간격 Δt동안 요구되는 전력 P1을 출력할 수 있음이 충분한 확률, 신뢰도 또는 확신으로 추정될 수 있다.
따라서, 전기화학 에너지 저장 장치가 시간 간격 Δt동안 전력 P1을 출력할 수 있는지의 질문에 정성적 응답이 필요한 경우에, 상기 질문에 대한 응답은 정성적으로 "예" 또는 "충분히 가능성 있음" 또는 이와 유사한 것일 수 있다. 예컨대 수치적 확률 형태로 정량적 응답이 제공될 수 있도록 하기 위해, 해당 전기화학 에너지 저장 장치 또는 동일한 종류의 전기화학 에너지 저장 장치에서 실시되고, 해당하는 상황이 여러 번 차례로 실시되는 연속 측정이 필요할 수 있다.
이 경우, 바람직하게 전기화학 에너지 저장 장치의 노후화, 상기 에너지 저장 장치의 온도 또는 이력, 예컨대 이미 실행된 심방전 횟수, 즉 최소 전지 전압 Umin의 미달 횟수가 고려될 수 있다. 바람직하게 U2와 Umin사이의 차이 및/또는 t2와 tmax사이의 차이에 의존하여 예측의 타당성의 확률을 고려하는 확률 분포 모델이 기초가 될 수도 있다. 상기 확률 분포 모델의 자유 매개변수는 바람직하게 연속 측정으로 검출된다.
도 3에 도시된 예는 시간 간격 Δt동안 전력 P2을 필요로 하는 경우에 관한 것이다. 전기화학 에너지 저장 장치의 순시 전지 전압 U1은 전력 P2에 해당하는 도 3의 측정 곡선에서 시점 t1에 해당한다. 시점 t2 = t1 + Δt에 전력 P2으로 방전 과정시 전지 전압은 전압 U2으로 강하하고, 상기 전압은 최소 전지 전압 Umin보다 확실히 낮다. 따라서 상기 전력 P2로 방전 과정은 불가능하거나 또는 해당 전지의 손상 또는 적어도 현저한 노후화 과정의 감수하에서만 가능하다. 따라서 시간 간격 Δt동안 전력 P2의 가용성에 대한 예측은 거부 처리되거나 또는 적어도 상기 시간 간격 동안 상기 전력은 전지의 손상을 감수한 상태에서만 공급될 수 있다는 경고와 함께 제공되어야 한다. 사전 설정된 시간Δt보다 작은 시간 tmax - t1 동안 전력 P2을 예측하는 문의에 대해 다른 가능한 응답도 있을 수 있다.
도 4는 전력 P3의 공급시 전지 전압이 값 Umin으로 강하하는 시간 tmax가 시간 t2 = t1 + Δ1과 확실히 떨어져 있는 다른 실시예를 도시하고, 이 경우 시간 t1은 전력 P3에 해당하는 측정 곡선이 전압값 U1을 갖는 시간에 상응하고, 상기 전압값은 전기화학 에너지 저장 장치의 순시 전지 전압에 상응한다. 이러한 상황에서 조회된 시간 간격 Δt동안 조회된 전력 P3은 더 큰 확률, 신뢰도 또는 확신에 따라 수락될 수 있다. 따라서 해당 예측은 상응하게 긍정적인 결과가 된다.
P1, P2, P3 전력
Δt 시간 간격, 시간
U(t) 전압값

Claims (10)

  1. 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법으로서, 시간적으로 일정한 전력 출력을 갖고 전기화학 에너지 저장 장치의 수 회의 방전이 이루어지는 동일한 구조의 전기화학 에너지 저장 장치에서 사전에 실시되어 디지털 메모리 장치에 저장된, 시간에 의존하는 전지 전압의 다수의 측정들 중 적어도 하나의 측정이 정보 기술적으로 처리되는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기화학 에너지 저장 장치의 작동 온도에 따라 매개변수화된, 시간에 의존하는 전지 전압의 다수의 측정들 중 적어도 하나의 측정이 정보 기술적으로 처리되는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 예측은 컨슈머 또는 컨슈머의 제어장치의 정보 기술적 조회에 대한 응답이고, 상기 조회는 출력될 전력(P) 및 전기화학 에너지 저장 장치가 컨슈머로 상기 출력될 전력을 출력하는 동안의 시간 간격(Δt)과 관련되는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 출력될 전력이 측정이 실시된 전력값들 중 하나와 일치하지 않는 경우에, 상기 예측은 출력될 전력에 인접한 전력값들에 대한 측정들 간의 보간에 의해 얻어지는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 시간 간격(Δt)동안 출력될 전력(P)가 출력될 수 있는지 조회에 대한 응답은 확률 형태로 이루어지는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 시간 간격(Δt)동안 출력될 전력(P)이 출력될 수 있는지 조회에 대한 응답은 각각 확률, 신뢰도 또는 확신을 나타내는 다수의 응답 형식으로부터 하나의 응답 형식을 선택하는 형태로 이루어지고, 상기 응답에 따라 시간 간격(Δt)동안 출력될 전력(P)이 출력될 수 있는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 예측을 위해 하기 단계들, 즉
    a) 출력될 전력(P)에 대한 측정 곡선[MK(P)]에서 제 1 측정 시점(MP1)을 결정하는 단계로서, 상기 측정 시점의 전지 전압(U1)은 전기화학 에너지 저장 장치의 현재 전지 전압에 가능한 가장 가까운 단계;
    b) 출력될 전력(P)에 대한 측정 곡선[MK(P)]에서 제 2 측정 시점에 포함되는 전지 전압(U2)를 결정하는 단계로서, 상기 제 2 시점의 시간 좌표(t2= t1 + Δt)는 제 1 측정 시점(MP1)의 시간 좌표(t1)로부터 시간 간격(Δt)만큼 이동되는 단계; 및
    c) 전지 전압(U2)에 의존하여 응답을 결정하는 단계가 실시되는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 응답 생성 전에 검출된 전지 전압(U2)은 값(ΔU) 만큼 보정되고, 상기 값은 전기화학 에너지 저장 장치의 작동 시작부터, 특히 전기화학 에너지 저장 장치의 노후화에 따른 상기 전기화학 에너지 저장 장치의 내부 저항의 가능한 또는 실제 변동을 고려하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 조회된 전력(P)의 출력 후의 전지 전압과 최소 허용 전지 전압 사이의 차이가 크면 클수록, 시간 간격(Δt)에 대해 조회된 전력(P)가 더 일찍 수락되는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른, 전기화학 에너지 저장 장치가 출력할 수 있는 전력을 예측하는 방법을 실시하기 위해 구성되는 전기화학 에너지 저장 장치용 제어장치.
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