KR20160093595A - 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스 및 연관된 방법 - Google Patents
부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스 및 연관된 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160093595A KR20160093595A KR1020167011386A KR20167011386A KR20160093595A KR 20160093595 A KR20160093595 A KR 20160093595A KR 1020167011386 A KR1020167011386 A KR 1020167011386A KR 20167011386 A KR20167011386 A KR 20167011386A KR 20160093595 A KR20160093595 A KR 20160093595A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- energy storage
- storage element
- power
- maximum
- max
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 118
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 241000134253 Lanka Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
-
- H02J2007/0067—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
- H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 부하(11)의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스(10)에 관한 것이며, 디바이스(10)는, 적어도 2개의 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14), 상기 부하(11)의 전력 수요를 결정하기 위한 수단, 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 최대 순시 전력에 관한 정보를 제공할 수 있는 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)를 모니터링하기 위한 수단(16, 17), 테브난 모델의 기전력(Ebat(t)) 및 저항(Rbat(t)), 최대 특정 전류 및 최대 특정 전압에 따라 최대 보존 전력을 결정하기 위한 계산 바디(19), 및 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)를 제어하기 위한 수단(Cbat(t), Csc(t))을 포함하고, 상기 수단은 상기 부하(11)의 전력 수요 및 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 최대 보존 전력에 따라 시간 경과에 따라 조정된다.
Description
이 발명은 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스에 관한 것이다. 이 발명은 또한 연관된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 더 구체적으로는 "하이브리드 전력 서플라이(hybrid power supply)"로도 알려진 몇몇 에너지 저장 소스(energy storage source)를 포함하는 전기 전력 서플라이 디바이스들에 관한 것이다.
"하이브리드 전력 서플라이"에 의해, 수퍼커패시터의 팩과 연관된 배터리 또는 심지어 연료 전지와 연관된 배터리와 같은 몇몇 에너지 저장 소스들을 포함하는 전력 서플라이가 이해된다.
본 발명은 많은 영역에서 응용예들을 찾으며, 항공기, 위성 또는 심지어 우주선에서도 이용될 수 있다.
부하에 전력을 공급하는 몇몇 에너지 저장 소스들을 이용하는 몇몇 공지된 디바이스들이 존재한다. 이러한 디바이스들은 특히 전기 버스들, 전차들 또는 전기 또는 하이브리드 자동차들에서 존재한다. 이러한 디바이스들은 배터리 및 수퍼커패시터들의 팩과 같은 상보적 에너지 저장 소스들을 구현한다. 종래 기술은 특히 이러한 타입의 디바이스를 기재하는 특허 제FR 2 947 006호를 공지한다.
일반적으로, 소스들의 상보성의 구현은 단순히 에너지 저장 기술들을 병렬로 또는 직렬로 배치함으로써 달성된다. 그러나, 이러한 기술적 해법은 에너지 저장 소스들의 효율적인 이용을 허용하지 않는다. 부하의 전력 수요는 시간 경과에 따라 변경한다. 이 발명의 목적들 중 하나는 상이한 에너지 저장 소스들 사이에서 이러한 전력 수요들을 공유하는 것이다.
또한, 항공기 또는 우주선의 프레임워크 내에서의 하이브리드 전력 서플라이의 이용은 에너지 저장 소스들의 노화(ageing)의 방지에 관련하여 추가적인 문제점을 부과한다. 실제로, 에너지 저장 소스들의 노화는 시스템의 수명 사양, 통상적으로 십년 정도를 준수하도록 제어되어야 한다.
종래 기술은 "Fourth International Conference on Industrial and Information Systems, ICIIS 2009, 28 - 31 December 2009, Sri Lanka"에서 공개된 "An Energy Management System for a Battery Ultracapacitor Hybrid Electric Vehicle"라는 명칭의 과학 공보, 및 "IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 61, NO. 4, MAY 2012" 저널에 공개된 "Optimizing for Efficiency or Battery Life in a Battery/Supercapacitor Electric Vehicle"라는 명칭의 과학 공보를 공지한다. 이러한 문서들은 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력이 정적 방식으로 고정되며, 저장 엘리먼트의 내부 상태 및 열화 상태의 변경들을 고려하지 않는 제어 및 명령 법칙(control and command laws)을 기술한다.
제1 양태에 따르면, 이 발명은, 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스를 제안함으로써 에너지 저장 소스들의 노화 및 이용의 최적화에 대한 문제점들에 대응하는 것을 목적으로 한다.
이를 실행하기 위해, 이 발명은 상기 부하에 접속된 적어도 2개의 에너지 저장 엘리먼트들 ― 상기 에너지 저장 엘리먼트들은 상기 에너지 저장 엘리먼트들의 수명을 보장하는 최대 특정 방전 전류 및 최소 특정 전압을 포함함 ―, 상기 부하의 전력 수요를 결정하기 위한 수단, 상기 에너지 저장 엘리먼트에 의해 전달되는 전력을 정의할 수 있는 각각의 에너지 저장 엘리먼트를 제어하기 위한 수단, 및 상기 에너지 저장 엘리먼트의 요청될 수 있는 최대 순시 전력(maximum instantaneous power)에 관한 정보를 제공할 수 있는 각각의 에너지 저장 엘리먼트를 모니터링하기 위한 수단을 포함하는 디바이스에 관한 것이며, 상기 모니터링 수단은 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 상태 및 노화 상태(state of health)를 반영하는 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델(Thevenin equivalent model)의 기전력 및 저항에 관한 정보를 제공할 수 있고, 디바이스는, 각각의 에너지 저장 엘리먼트에 대해, 기전력 및 저항에 따라, 최대 특정 전류 및 최소 특정 전압에 따라, 최대 보존 전력을 결정할 수 있는 계산 바디(calculation body)를 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 부하의 전력 수요 및 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력에 따라 시간 경과에 따라 조정된다.
따라서, 발명은 에너지 저장 엘리먼트들의 이용을 제조자에 의해 특정된 전류 및 전압 파라미터들의 범위로 제한함으로써 에너지 저장 엘리먼트들의 과도한 사용이 시간 경과에 따라 제한될 수 있도록 한다. 이러한 파라미터 범위들은 에너지 저장 엘리먼트들의 수명, 통상적으로 10년 정도를 보장한다. 따라서, 발명은 시간 경과에 따른 상기 에너지 저장 엘리먼트들의 손상을 감소시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 에너지 저장 엘리먼트들이 상기 에너지 저장 엘리먼트들의 수명을 보장하는 최대 특정 재충전 전류 및 최대 특정 재충전 전압을 포함하기 때문에, 계산 바디는, 각각의 에너지 저장 엘리먼트에 대해, 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 상태 및 노화 상태를 반영하는 기전력 및 저항에 따라, 최대 특정 재충전 전류 및 최대 특정 재충전 전압에 따라, 최대 보존 재충전 전력을 결정할 수 있고, 상기 제어 수단은 상기 부하의 전력 수요, 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력 및 최대 보존 재충전 전력에 따라 시간 경과에 따라 조정된다. 이 실시예는, 예를 들어, 부하의 전력 수요가 제1 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력보다 더 낮을 때 제2 에너지 저장 엘리먼트를 재충전 하기 위해 제1 에너지 저장 엘리먼트가 이용될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 에너지 저장 엘리먼트는 배터리, 수퍼커패시터들의 세트 또는 연료 전지이다. 이 실시예는, 수퍼커패시터들의 세트와 같이 빠른 충전 및 방전 속도를 가지는 제1 에너지 저장 엘리먼트가, 배터리와 같이 충전 및 방전 속도가 더 느린 제2 에너지 저장 엘리먼트와 함께 조립될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델의 기전력은 에너지 저장 엘리먼트의 이용에 따라 표현되는 거동의 법칙(law of behavior)에 의해 결정된다. 이 실시예는 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 상태 및 노화 상태가 시간에 따라 알려질 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 수단은 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 상태에 관한 정보를 제공할 수 있고, 계산 바디는 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 상태에 따라 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델의 기전력 및 저항을 결정할 수 있고, 상기 제어 수단은 기전력 및 저항에 따라 시간 경과에 따라 조정된다. 이 실시예는 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 내부 변동(fluctuation)들의 포함을 허용한다. 예를 들어, 이 실시예는 에너지 저장 엘리먼트의 온도 변동들의 포함을 허용하고, 에너지 저장 엘리먼트의 이용을 그것의 수명을 보장하는 온도 값들의 범위로 제한한다.
일 실시예에 따르면, 기전력 및 저항은 시간 경과에 따라 가변적이다. 이 실시예는 테브난 등가 모델의 기전력 및 저항의 정확한 추정을 허용한다.
일 실시예에 따르면, 상기 최대 보존 전력은 다음 방정식
에 의해 결정된다.
일 실시예에 따르면, 상기 최대 보존 재충전 전력은 다음 방정식:
에 의해 결정된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계들: 제1 에너지 저장 엘리먼트의 상기 최대 보존 전력을 시간 경과에 따라 결정하는 단계, 상기 부하의 전력 수요를 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력과 비교하는 단계, 및 부하의 전력 수요가 제1 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력보다 더 클 때 제2 에너지 저장 엘리먼트를 이용하기 위해 제어 수단을 조정하는 단계를 포함하는, 전기 전력 서플라이 디바이스를 제어하고 명령하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 실시예는 제1 에너지 저장 엘리먼트가 보존되고 제2 에너지 저장 엘리먼트의 이용이 감소될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 방법은 다음 단계들: 부하의 전력 수요가 제1 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 전력보다 더 낮을 때 시간에 따라 가용 전력을 결정하는 단계, 제1 에너지 저장 엘리먼트의 가용 전력을 제2 에너지 저장 엘리먼트의 최대 보존 재충전 전력과 비교하는 단계, 및 제1 에너지 저장 엘리먼트의 가용 전력을 이용하여 제2 에너지 저장 엘리먼트를 재충전하기 위해 제어 수단을 조정하는 단계를 포함한다. 이 실시예는 부하의 요구가 높을 때 제2 에너지 저장 엘리먼트가 백업 소스로서 이용될 수 있게 한다. 이러한 백업 소스는, 부하의 수요가 그것의 수명을 보장하는 메인 소스의 생산 용량보다 더 낮을 때 메인 소스에 의해 후속적으로 재충전된다.
발명은, 도면들과 관련하여 발명의 실시예들에 대한, 순수하게 설명적인 견지로 하기에 주어진, 기재를 통해 더 잘 이해될 것이다.
● 도 1은 발명의 실시예에 따른 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스의 전력들의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 2는 도 1의 제1 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 3은 도 1의 디바이스의 제어 및 모니터링 수단의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 4는 도 1에 예시된 디바이스의 제어 및 명령 알고리즘을 예시하는 흐름도이다.
● 도 1은 발명의 실시예에 따른 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스의 전력들의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 2는 도 1의 제1 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 3은 도 1의 디바이스의 제어 및 모니터링 수단의 개략적 표현을 예시한다.
● 도 4는 도 1에 예시된 디바이스의 제어 및 명령 알고리즘을 예시하는 흐름도이다.
도 1은 부하(11)의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스(10)를 예시한다. 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))는 2개의 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)에 의해 시간 경과에 따라 충족된다. 이 실시예에서, 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)는 전력(Pbat(t))을 전달하는 배터리들의 세트에 대응하고, 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)는 전력(Psc(t))을 전달하는 수퍼커패시터들의 세트에 대응한다. 변형으로서, 이러한 에너지 저장 엘리먼트들은 발명을 변경하지 않고도 달라질 수 있다. 부하(11)는 서보-액추에이터와 같은 주어진 액추에이터에 대응한다.
각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)는 테브난 등가 모델에 의해 모델링된다. 이 모델은 제1 저장 엘리먼트(13)에 대해 도 2에 도시된다. 등가 모델은 저항기(Rbat(t))와 직렬인 전압원(Ebat(t))을 포함한다. 전압원(Ebat(t))은 소스의 열화 및 소스의 내부 상태의 법칙에 기반하여 추정된 시간(t)에서의 소스의 기전력을 나타낸다. 저항기(Rbat(t))는 또한 소스의 내부 상태에 따라 추정된다. 이러한 등가 모델은 소스 방전 전류(Ibat(t)) 및 전압(Vbat(t))이 시간(t)에서 소스 단자들에서 모델링될 수 있게 한다.
테브난 등가 모델의 이러한 컴포넌트들(Ebat(t) 및 Rbat(t))은 소스의 요청될 수 있는 최대 순시 전력(Pbat.max(t))이 방정식:
에 따라 계산될 수 있게 한다.
또한, 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)는 그것의 수명을 보장하는 특정 조건들에서 기능하도록 구현된다. 이용의 방전 조건들은 최대 특정 방전 전류(Ibat.max), 최소 특정 허용가능 전압(Vbat.min) 또는 심지어 특정 동작 온도 범위에 의해 정의된다. 마찬가지로, 이용의 충전 조건들은 최대 특정 재충전 전류(Ibat.rech.max), 최대 특정 재충전 전압(Vbat.rech.max) 또는 심지어 특정 동작 온도 범위에 의해 정의된다.
이 정보는, 소스에 적용가능한 사양들 모두를 준수한다는 제약 하에, 소스의 요청될 수 있는 최대 순시 방전 전력(Pbat.max.spec(t))이 계산될 수 있게 한다. 이러한 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))은 아래의 방정식:
에 따라 결정될 수 있다.
이 정보는 또한, 소스에 적용가능한 사양들 모두를 준수한다는 제약 하에, 소스의 요청될 수 있는 최대 순시 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))이 계산되도록 한다. 이러한 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))은 아래 방정식:
에 따라 결정될 수 있다.
바람직하게는, 이러한 전력들(Pbat.max.spec(t) 및 Pbat.max.rech.spec(t))은 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)에 대해 결정된다. 이러한 전력들(Pbat.max.spec(t) 및 Pbat.max.rech.spec(t))은 도 3에 도시된 계산 바디(19)에 의해 추정된다. 계산 바디(19)는 또한, 2개의 제어 수단(Cbat(t) 및 Csc(t))을 통해 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)에 의해 전달되는 전력(Pbat(t) 및 Psc(t))을 정의할 수 있는 2개의 컨버터들(30, 31)을 제어한다. 제어 수단(Cbat(t) 및 Csc(t))은 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t)) 및 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))에 따라 시간(t) 경과에 따라 조정된다.
도 4는 계산 바디(19)의 기능을 도시하는 흐름도이다. 제1 단계(21)에서, 계산 바디(19)는 제1 저장 엘리먼트(13)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))을 결정한다. 이러한 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))은 이후 제2 단계(22)에서 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))와 비교된다.
부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))가 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))보다 더 클 때, 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)는 제약들을 준수하면서 부하(11)에 의해 요구되는 전력을 자체적으로 공급할 수 없으며, 계산 바디(19)는, 단계(23) 동안, 그에 따라 제어 수단(Cbat(t) 및 Csc(t))을 조정한다. 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)는 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))의 최댓값을 전달하고, 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)는 요구되는 전력의 나머지, 즉, 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t)) 빼기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))을 전달한다.
부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))가 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))보다 더 낮을 때, 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)는 부하(11)에 의해 요구되는 전력을 자체적으로 공급할 수 있다. 계산 바디(19)는, 단계(25) 동안, 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))과 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t)) 간의 차이에 대응하는 가용 전력(Pbat.disp(t))을 결정한다. 이러한 가용 전력(Pbat.disp(t))은 이후, 단계(26) 동안, 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)의 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))과 비교된다.
가용 전력(Pbat.disp(t))이 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)의 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))보다 더 낮을 때, 계산 바디는, 단계(28) 동안, 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))를 충족시키고 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)를 재충전시키기 위해, 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)가 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))을 공급하도록 제어 수단(Cbat(t) 및 Csc(t))을 조정한다.
가용 전력(Pbat.disp(t))이 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)의 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))보다 더 클 때, 계산 바디는, 단계(27) 동안, 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)가, 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))를 충족시키고, 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)를 그것의 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))에 따라 재충전시킬 수 있는 전력을 공급하도록, 제어 수단(Cbat(t) 및 Csc(t))을 조정한다.
따라서, 본 발명은 2개의 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)의 가용 전력의 효율적인 분배를 허용한다. 변형으로서, 본 발명의 디바이스는 2개 초과의 에너지 저장 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 몇몇 에너지 저장 엘리먼트들에 걸친 전기 전력 서플라이의 분배는 항공기 또는 우주선에 설치된 에너지 저장 엘리먼트들의 무게가 감소하거나 최적화될 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 에너지 저장 엘리먼트들의 이용을 특정 이용 조건들로 제한함으로써 에너지 저장 엘리먼트들의 노화가 방지될 수 있게 한다.
본 발명은 항공우주 분야에 대한 하이브리드 전력 서플라이들의 수명의 견지에서의 자격부여(qualification)에 대한 구체적이고 중요한 해법을 가져온다. 이는 모두, 하이브리드 전력 서플라이 개념이 항공우주 분야에서 더욱더 많은 응용예들을 찾음에 따라 더욱 중요하다. 언급하자면, 특히, 다음과 같다:
- 우주선 상의 전자기계식 서보드라이브들에 전기 전력을 공급하기 위한, 특히, 우주 발사선 상에 노즐들을 배향하기 위한, 하이브리드 전력 서플라이들;
- 온 보드(on board) 위성에 대한 전력 요구를 관리하기 위한, 특히, 레이저 원격 검출 시스템에 대한, 하이브리드 전력 서플라이들;
- 항공기 상에서 비상 발전기를 구동시키는 윈드 터빈의 하이브리드 전력 서플라이들; 및
- 헬리콥터 터빈들의 시동기들에 전기 전력을 공급하기 위한 하이브리드 전력 서플라이들.
Claims (10)
- 부하(11)의 전기 전력 서플라이(electric power supply)(10)를 위한 디바이스로서,
- 상기 부하(11)에 접속된 적어도 2개의 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14) ― 상기 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)은 상기 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)의 수명을 보장하는 최대 특정 방전 전류(maximum specified discharge current)(Ibat.max) 및 최소 특정 전압(minimum specified voltage)(Vbat.min)을 포함함 ―,
- 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))를 결정하기 위한 수단,
- 상기 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)에 의해 전달되는 전력(Pbat(t), Psc(t))을 정의할 수 있는 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)를 제어하기 위한 수단(Cbat(t), Csc(t)), 및
- 상기 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 요청될 수 있는 최대 순시 전력(maximum instantaneous power)(Pbat.max(t))에 관한 정보를 제공할 수 있는 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)를 모니터링하기 위한 수단(16, 17)
을 포함하고,
- 상기 모니터링 수단(16, 17)은 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 내부 상태 및 노화 상태(state of health)를 반영하는 각각의 에너지 저장 엘리먼트의 테브난 등가 모델(Thevenin equivalent model)의 기전력(Ebat(t)) 및 저항(Rbat(t))에 관한 정보를 제공할 수 있고,
- 상기 디바이스는, 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)에 대해, 상기 기전력(Ebat(t)) 및 상기 저항(Rbat(t))에 따라, 상기 최대 특정 전류(Ibat.max) 및 상기 최소 특정 전압(Vbat.min)에 따라, 최대 보존 전력(maximum secured power)(Pbat.max.spec(t))을 결정할 수 있는 계산 바디(calculation body)(19)를 포함하고,
- 상기 제어 수단(Cbat(t), Csc(t))은 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))에 따라 그리고 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 상기 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))에 따라서, 시간(t) 경과에 따라(over time (t)) 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)은 상기 에너지 저장 엘리먼트들(13, 14)의 수명을 보장하는 최대 특정 재충전 전류(Ibat.max.rech) 및 최대 특정 재충전 전압(Vbat.max.rech)을 포함하고, 상기 계산 바디(19)는 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)에 대해, 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 내부 상태 및 노화 상태를 반영하는 기전력(Ebat(t)) 및 저항(Rbat(t))에 따라, 상기 최대 특정 재충전 전류(Ibat.rech.max) 및 상기 최대 특정 재충전 전압(Vbat.rech.max)에 따라 상기 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))을 결정할 수 있고, 상기 제어 수단(Cbat(t), Csc(t))은 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t)), 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 상기 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t)) 및 상기 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))에 따라서, 시간(t) 경과에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)는 배터리, 수퍼커패시터들의 세트(a set of supercapacitors) 또는 연료 전지(fuel cell)인 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 테브난 등가 모델의 기전력(Ebat(t))은 상기 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 이용에 따라 표현되는 거동의 법칙(law of behavior)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 수단(16, 17)은 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 내부 상태에 관한 정보를 제공할 수 있고, 상기 계산 바디(19)는 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 내부 상태에 따라 각각의 에너지 저장 엘리먼트(13, 14)의 테브난 등가 모델의 기전력(Ebat(t)) 및 저항(Rbat(t))을 결정할 수 있고, 상기 제어 수단(Cbat(t), Csc(t))은 상기 기전력(Ebat(t)) 및 상기 저항(Rbat(t))에 따라서, 시간(t) 경과에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제5항에 있어서, 기전력(Ebat(t)) 및 상기 저항(Rbat(t))은 시간(t) 경과에 따라 가변적인 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))은 다음 방정식:
에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스. - 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))은 다음 방정식:
에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전기 전력 서플라이 디바이스를 제어하고 명령(commanding)하기 위한 방법으로서,
- 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 상기 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))을 시간(t) 경과에 따라 결정하는 단계(21),
- 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))를 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))과 비교하는 단계(22), 및
- 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))가 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))보다 더 클 때 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)를 이용하기 위해 상기 제어 수단(Cbat(t), Csc(t))을 조정하는 단계(23)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제9항에 있어서,
- 상기 부하(11)의 전력 수요(Pchg(t))가 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 최대 보존 전력(Pbat.max.spec(t))보다 더 낮을 때 시간(t)에 따라 가용 전력(Pbat.disp(t))을 결정하는 단계(25),
- 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 가용 전력(Pbat.disp(t))을 상기 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)의 최대 보존 재충전 전력(Pbat.max.rech.spec(t))과 비교하는 단계(26), 및
- 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)의 가용 전력(Pbat.disp(t))을 가지는 상기 제1 에너지 저장 엘리먼트(13)를 이용하여 상기 제2 에너지 저장 엘리먼트(14)를 재충전하기 위해 상기 제어 수단(Cbat(t), Csc(t))을 조정하는 단계(27)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1359454A FR3011399B1 (fr) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Dispositif d'alimentation electrique d'une charge et procede associe |
| FR1359454 | 2013-09-30 | ||
| PCT/EP2014/070869 WO2015044438A1 (fr) | 2013-09-30 | 2014-09-30 | Dispositif d'alimentation electrique d'une charge et procede associe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160093595A true KR20160093595A (ko) | 2016-08-08 |
Family
ID=50231257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020167011386A KR20160093595A (ko) | 2013-09-30 | 2014-09-30 | 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스 및 연관된 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10050439B2 (ko) |
| EP (1) | EP3053244B1 (ko) |
| JP (1) | JP2016535568A (ko) |
| KR (1) | KR20160093595A (ko) |
| CN (1) | CN106030958A (ko) |
| ES (1) | ES2637971T3 (ko) |
| FR (1) | FR3011399B1 (ko) |
| WO (1) | WO2015044438A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106160117B (zh) * | 2016-08-23 | 2018-07-24 | 四川长虹电源有限责任公司 | 一种用于直升机的动力电源***及其控制方法 |
| CN107294166B (zh) * | 2017-07-12 | 2019-10-08 | 长沙天仪空间科技研究院有限公司 | 一种星箭分离热刀解锁***与方法 |
| CN110562223B (zh) * | 2019-09-09 | 2023-06-30 | 西安航空制动科技有限公司 | 具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11234915A (ja) * | 1998-02-20 | 1999-08-27 | Fujitsu Ltd | 充電可能な電池を備えた電源装置、および複数の電池の充電／放電方法 |
| US20050151513A1 (en) * | 2004-01-14 | 2005-07-14 | Alexander Cook | Vehicle power and battery management system |
| JP2008154392A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源システム、電源システムの電力供給制御方法及び電源システムの電力供給制御プログラム |
| JP5132158B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2013-01-30 | パナソニック株式会社 | 電源システム、電源システムの電力供給制御方法及びその電力供給制御プログラム |
| JP5544923B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2014-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 保護回路および電子機器 |
| CN102157985B (zh) * | 2011-04-20 | 2014-03-12 | 中国电力科学研究院 | 多类型大容量兆瓦级电池储能电站的电池功率控制方法 |
| CN102790407B (zh) * | 2011-05-16 | 2015-08-19 | 上海汽车集团股份有限公司 | 双蓄电池汽车供电***中的充放电控制方法 |
| US20120319653A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Ajith Kuttannair Kumar | System and method for rechargeable battery |
| CN103036244B (zh) * | 2012-12-07 | 2014-09-10 | 重庆大学 | 大容量风电场用全钒液流电池储能功率优化分配控制方法 |
-
2013
- 2013-09-30 FR FR1359454A patent/FR3011399B1/fr active Active
-
2014
- 2014-09-30 EP EP14777592.8A patent/EP3053244B1/fr active Active
- 2014-09-30 JP JP2016518705A patent/JP2016535568A/ja not_active Withdrawn
- 2014-09-30 KR KR1020167011386A patent/KR20160093595A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-09-30 WO PCT/EP2014/070869 patent/WO2015044438A1/fr active Application Filing
- 2014-09-30 ES ES14777592.8T patent/ES2637971T3/es active Active
- 2014-09-30 CN CN201480065115.7A patent/CN106030958A/zh active Pending
- 2014-09-30 US US15/025,317 patent/US10050439B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10050439B2 (en) | 2018-08-14 |
| WO2015044438A1 (fr) | 2015-04-02 |
| FR3011399A1 (fr) | 2015-04-03 |
| ES2637971T3 (es) | 2017-10-18 |
| EP3053244A1 (fr) | 2016-08-10 |
| JP2016535568A (ja) | 2016-11-10 |
| CN106030958A (zh) | 2016-10-12 |
| EP3053244B1 (fr) | 2017-07-05 |
| FR3011399B1 (fr) | 2015-11-06 |
| US20160233672A1 (en) | 2016-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107592952B (zh) | 用于配电的***和方法 | |
| CN107521441B (zh) | 车辆的电池管理*** | |
| US7755329B2 (en) | Battery charging time optimization system based on battery temperature, cooling system power demand, and availability of surplus external power | |
| CN106926718B (zh) | 用于对多个能量存储装置充电的方法和设备 | |
| US9227524B2 (en) | Electric-powered vehicle | |
| US9774193B2 (en) | Battery cell charge balancing | |
| KR101860706B1 (ko) | 배터리 충전상태 관리 방법 | |
| EP2367261A2 (en) | Direct-current power source apparatus | |
| EP3110652B1 (en) | Electrical storage system for a vehicle and method for controlling said system | |
| US8638063B2 (en) | AC current control of mobile battery chargers | |
| CN110970885B (zh) | 用于维护电源的***和方法 | |
| US20170120773A1 (en) | Optimization of cruising voltage for life and fuel economy performance in advanced start-stop systems | |
| GB2547077A (en) | Battery charge equalization system | |
| CN103069683B (zh) | 蓄电*** | |
| CN104347897A (zh) | 用于调整蓄电池电压限值的方法和*** | |
| CN102379060B (zh) | 燃料电池***和配备有该燃料电池***的车辆 | |
| KR20160093595A (ko) | 부하의 전기 전력 서플라이를 위한 디바이스 및 연관된 방법 | |
| JP5861063B2 (ja) | 蓄電装置及び電力供給システム | |
| US9796291B1 (en) | Low charge acceptance mitigation using a traction battery | |
| RU2520180C2 (ru) | Система электропитания транспортного средства | |
| US11201488B2 (en) | Method and device for operating an energy store | |
| US20190225108A1 (en) | Method and system of smart management of electrochemical batteries for an electric vehicle | |
| CN114765262A (zh) | 用于控制具有超级电容器的级联电池组和燃料电池的发电***和方法 | |
| Alzyod et al. | A Multi-Phase Energy Management System for Hybrid Fuel Cell Drones | |
| Duan | An Electrified Vehicle Onboard Microgrid with PV for Battery Module Balancing and V2G Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |