维持二次电池充电量的装置及方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于维持二次电池充电量的装置及方法，特别涉及用于控制充电量或放电量以维持二次电池的适当充电量的技术。
[0002]本申请针对韩国专利申请KR10-2013-0122081(提交日2013年10月14日)和KR10-2014-0003525(提交日2014年I月10日)要求优先权，其内容并入此处供参考。
【背景技术】
[0003]由于可容易地适用于各种产品的特征及诸如高能量密度的电特征，二次电池不只一般应用于手持装置，且同时普遍地应用于电动马达所推动的电动车(EV)或混合动力车(HV)。由于显著减少化石燃料的使用及不因能量的使用而产生副产物的主要优点，使其成为新的环境友好及节能的能源，二次电池正得到关注。
[0004]近来，随着对智慧电网(smart grid)兴趣的增加，需要存储过剩能量的能量存储系统。这种智慧电网描述在韩国专利公开第10-2011-0134803及10-2012-0016767号中。该能量存储系统基于输电网络的能量需求而反复地执行充电及放电。特别地是，因为该输电网络的能量需求随时间变化不定，所以其难以估计该能量存储系统将开始充电或放电以存储过剩能量或以该输电网络所需要的能量消耗量对该输电网络提供能量的时间点。如此，该能量存储系统需要维持适当的充电量，以使其可准备好随时充电或放电。
[0005]更明确地，实际环境中的能量存储系统的操作的叙述将经过说明图被提供。
[0006]图1是说明能量存储系统的充电量及放电量随时间变化的曲线图。
[0007]图1显示在某一时区供给能量存储系统的充电功率量及由该能量存储系统所输出的放电功率量的例子。在图1中，纵轴指示功率量，且在中间“O”值以上的上部代表供给该能量存储系统的充电功率量，及下部代表从该能量存储系统输出的放电功率量。据此，该能量存储系统的充电时期为在该期间所消耗的功率量是少于由发电机所产生的功率量的时期，且该能量存储系统执行放电的放电时期是在该期间所消耗的功率量超过由该发电机所产生的功率量的时期。
[0008]如在图1的说明图中所示，该能量存储系统连续地重复充电及放电。如于该前文中所叙述，原因是输电网络所需要的耗电量及该输电网络中的过剩功率量(amount ofexcess power)随时间不可预料地变动。在如图1的说明图中所示输电网络的变动条件之下，假设能量存储系统操作而没有分开的充电/放电控制。然而，为了更好理解，能量存储系统的整个操作状态将通过该能量存储系统包括的任一个二次电池中充电的功率量的变化而被叙述。
[0009]图2是曲线图，说明能量存储系统包括的二次电池随时间所充电的功率量。
[0010]参考图2，纵轴指示该二次电池的电压。该二次电池是示例性二次电池，当完全放电时具有3.7V的电压值、及当完全充电时具有4.2V的电压值。如此，充电状态(SOC)在4.2V对应于100%及在3.7V对应于0%。而且，为方便理解，该二次电池的适当充电量被假设为在4.0V对应于50% SOCo
[0011]由图2，可发现该二次电池中充电的功率量随时间逐渐地减少。据此，可以分析图1所示的示例状态对应于一条件，在该条件下消耗的功率量大于该能量存储系统所连接的输电网络中的过剩功率量。
[0012]虽然如此，如于该前文中所叙述，为着操作的目的，该能量存储系统需要维持适当的充电量，使得可准备好随时充电或放电。由此观点，该二次电池(或该能量存储系统)不会保持适当的充电量。特别地是，进入图3中的时间点t’，可看见该二次电池到达对应于0% SOC的3.7V的电压。在此时间点，如果该输电网络中所消耗的功率量增加且该能量存储系统被请求供给能量，该能量存储系统不能响应该能量供给请求。
[0013]同时，为满足该输电网络在尖峰负荷期间(耗电量为最高的时期)需要的耗电量，被连接至该输电网络的能量存储系统需要足够用于充电大过剩功率量的大规模系统，以满足响应于该尖峰负荷的耗电量。然而，该输电网络的尖峰负荷具有季节性及暂时性特征。据此，以提供充分电源供给用以于特别季节中或在特别时间(相当短的时间)满足尖峰负荷期间所需要的耗电量为目标，增加能量存储系统的规模可能是相当可观的成本负担。
[0014]因此，为解决该问题，需要维持能量存储系统中所包括的二次电池的充电量的装置及方法。
【发明内容】
[0015]技术问题
[0016]本公开被设计来解决该相关技术领域的问题，且因此本公开是针对提供用于适当地维持二次电池的充电量的装置及方法。
[0017]技术方案
[0018]为实现上述目的，根据本公开用于维持二次电池的充电量的装置包括:感测单元，用于测量该二次电池的电特征值；存储器单元，用于基于该二次电池的电特征值存储充电功率量减少区段与充电功率量增加区段；及控制单元，当基于该感测单元所测量的电特征值该二次电池的状态对应于该充电功率量减少区段时，输出用于减少该二次电池中充电的功率量的控制信号，且当基于该感测单元所测量的电特征值该二次电池的状态对应于该充电功率量增加区段时，输出用于增加该二次电池中充电的功率量的控制信号。
[0019]该充电功率量减少区段是该二次电池中充电的功率量超出所需的充电量维持区段的区段，及该充电功率量增加区段是该二次电池中充电的功率量低于所需的充电量维持区段的区段。
[0020]根据示范实施例，该感测单元对应于电压测量传感器。在此情况下，该充电功率量减少区段及该充电功率量增加区段可基于该二次电池的电压值来设定。
[0021]根据本公开的另一示范实施例，该感测单元另包括电流测量传感器。在此情况下，该充电功率量减少区段及该充电功率量增加区段可基于该二次电池的充电状态(SOC)来设定。
[0022]根据本公开的示范实施例，用于减少该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于减少供应给该二次电池的充电功率量的信号。
[0023]根据本公开的另一示范实施例，用于减少该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于增加由该二次电池输出的放电功率量的信号。
[0024]根据本公开的又另一示范实施例，用于减少该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于减少供应给该二次电池的充电功率量及增加由该二次电池所输出的放电功率量的信号。
[0025]根据本公开的示范实施例，用于增加该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于减少由该二次电池输出的放电功率量的信号。
[0026]根据本公开的另一示范实施例，用于增加该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于增加供应给该二次电池的充电功率量的信号。
[0027]根据本公开的又另一示范实施例，用于增加该二次电池中充电的功率量的控制信号是用于减少由该二次电池输出的放电功率量、及增加供应给该二次电池的充电功率量的信号。
[0028]在根据本公开用于维持该二次电池的充电量的装置中，该存储器单元另存储充电停止区段，在此充电停止区段该二次电池中充电的功率量代表比该充电功率量减少区段较大的功率量，及当基于该感测单元所测量的电特征值该二次电池的状态对应于该充电停止区段时，该控制单元可输出用于停止该二次电池的充电的控制信号。
[0029]在根据本公开用于维持该二次电池的充电量的装置中，该存储器单元另存储放电停止区段，在此放电停止区段该二次电池中充电的功率量代表比该充电功率量增加区段较小的功率量，及当基于该感测单元所测量的电特征值该二次电池的状态对应于该放电停止区段时，该控制单元可输出用于停止该二次电池的放电的控制信号。
[0030]在根据本公开用于维持该二次电池的充电量的装置中，当基于该感测单元所测量的电特征值该二次电池的状态对应于所需的充电量维持区段时，该控制单元可使用该感测单元在该二次电池的放电期间所测量的二次电池的电特征值来计算该二次电池的放电功率量，并且当充电该二次电池时，可输出利用一充电功率量来充电该二次电池的控制信号，该充电功率量是通过增加补偿功率量至所计算的放电功率量而获得。
[0031]根据本公开用于维持二次电池的充电量的装置可为能量存储系统的部件，包括:多个二次电池；如权利要求1至39项的任一项的用于维持二次电池充电量的装置；及功率逆变器单元，以响应于该用于维持二次电池充电量的装置中所包括的控制单元输出的控制信号，对该二次电池提供充电功率或从该二次电池至外部提供放电功率。
[0032]为实现上述目的，根据本公开用于维持该二次电池充电量的方法是通过用于维持该二次电池充电量的装置供维持二次电池充电量的方法，该装置包括:感测单元，以测量该二次电池的电特征值；存储器单元，以基于该二次电池的电特征值存储充电功率量减少区段与充电功率量增加区段；及控制单元，以输出用于减少或增加该二次电池中所充电的功率量的控制信号，且该方法包括(a)利用该控制单元，由该感测单元接收用于该二次电池的电特征值的信号；(b)利用该控制单元，基于该二次电池的电特征值确定该二次电池的状态是对应于该充电功率量减少区段还是对应于该充电功率量增加区段；及(C)利用该控制单元，当该二次电池的状态对应于该充电功率量减少区段时，输出用于减少该二次电池中充电的功率量的控制信号，并当该二次电池的状态对应于该充电功率量增加区段时，输出用于增加该二次电池中充电的功率量的控制信号。
[0033]有利的效果
[0034]根据本公开的一方面，在改变中的外部环境中、尤其在充电及放电时常改变的环境中，二次电池可维持适当的充电量。
[0035]根据本公开的另一方面，二次电池可通过适当地维持该二次电池充电量来保有可用的充电容量及可用的放电容量。
[0036]根据本公开的又另一方面，被连接至输电网络的能量存储系统可在输电网络的尖峰负荷期间对充电或放电状态更弹性地作出反应。
[0037]根据本公开的又另一方面，能量存储系统不会响应所有峰值能量需求，因此在能量存储系统的操作期间能以较小规模的系统获得高操作效果。
【附图说明】
[0038]附图及前面的说明示出本公开的较佳实施例，具有提供本公开技术精神的进一步了解的作用。然而，本公开不被解释为受限于附图。其中
[0039]图1是说明能量存储系统随时间变化的充电量及放电量的曲线图；
[0040]图2是说明能量存储系统中所包括的二次电池随时间变化的充电的功率量；
[0041]图3是曲线图，说明二次电池的充电及放电，在此充电功率量减少区段及充电功率量增加区段根据本公开来设定；
[0042]图4是曲线图，说明二次电池的充电及放电，在此充电停止区段及放电停止区段进一步根据本公开所设定；
[0043]图5是示出分布的曲线图，其中当二次电池的充电及放电利用一般充电算法所控制时，电压下降现象发生；
[0044]图6是方块图，概要地说明根据本公开的示范实施例用于维持二次电池充电量的装置的构造。
【具体实施方式】
[0045]在下文，本公开的较佳实施例将参考附图被详细叙述。于该叙述之前，应理解该说明书及权利要求书中所使用的术语将不被解释为受限于一般及辞典意义，而应基于发明人被允许适当界定术语以供最佳说明的原则，基于对应于本公开的技术方面的意义及概念被解释。因此，在本文中所提出的叙述仅用于说明的目的的较佳例子，而不意欲限制该揭露的范围，故应了解可对其作出其他等效及修改，而不悖离本