維持二次電池充電量的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及用于維持二次電池充電量的裝置及方法，特別涉及用于控制充電量或放電量以維持二次電池的適當充電量的技術。
[0002]本申請針對韓國專利申請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)要求優(yōu)先權，其內(nèi)容并入此處供參考。
【背景技術】
[0003]由于可容易地適用于各種產(chǎn)品的特征及諸如高能量密度的電特征，二次電池不只一般應用于手持裝置，且同時普遍地應用于電動馬達所推動的電動車(EV)或混合動力車(HV)。由于顯著減少化石燃料的使用及不因能量的使用而產(chǎn)生副產(chǎn)物的主要優(yōu)點，使其成為新的環(huán)境友好及節(jié)能的能源，二次電池正得到關注。
[0004]近來，隨著對智慧電網(wǎng)(smart grid)興趣的增加，需要存儲過剩能量的能量存儲系統(tǒng)。這種智慧電網(wǎng)描述在韓國專利公開第10-2011-0134803及10-2012-0016767號中。該能量存儲系統(tǒng)基于輸電網(wǎng)絡的能量需求而反復地執(zhí)行充電及放電。特別地是，因為該輸電網(wǎng)絡的能量需求隨時間變化不定，所以其難以估計該能量存儲系統(tǒng)將開始充電或放電以存儲過剩能量或以該輸電網(wǎng)絡所需要的能量消耗量對該輸電網(wǎng)絡提供能量的時間點。如此，該能量存儲系統(tǒng)需要維持適當?shù)某潆娏?，以使其可準備好隨時充電或放電。
[0005]更明確地，實際環(huán)境中的能量存儲系統(tǒng)的操作的敘述將經(jīng)過說明圖被提供。
[0006]圖1是說明能量存儲系統(tǒng)的充電量及放電量隨時間變化的曲線圖。
[0007]圖1顯示在某一時區(qū)供給能量存儲系統(tǒng)的充電功率量及由該能量存儲系統(tǒng)所輸出的放電功率量的例子。在圖1中，縱軸指示功率量，且在中間“O”值以上的上部代表供給該能量存儲系統(tǒng)的充電功率量，及下部代表從該能量存儲系統(tǒng)輸出的放電功率量。據(jù)此，該能量存儲系統(tǒng)的充電時期為在該期間所消耗的功率量是少于由發(fā)電機所產(chǎn)生的功率量的時期，且該能量存儲系統(tǒng)執(zhí)行放電的放電時期是在該期間所消耗的功率量超過由該發(fā)電機所產(chǎn)生的功率量的時期。
[0008]如在圖1的說明圖中所示，該能量存儲系統(tǒng)連續(xù)地重復充電及放電。如于該前文中所敘述，原因是輸電網(wǎng)絡所需要的耗電量及該輸電網(wǎng)絡中的過剩功率量(amount ofexcess power)隨時間不可預料地變動。在如圖1的說明圖中所示輸電網(wǎng)絡的變動條件之下，假設能量存儲系統(tǒng)操作而沒有分開的充電/放電控制。然而，為了更好理解，能量存儲系統(tǒng)的整個操作狀態(tài)將通過該能量存儲系統(tǒng)包括的任一個二次電池中充電的功率量的變化而被敘述。
[0009]圖2是曲線圖，說明能量存儲系統(tǒng)包括的二次電池隨時間所充電的功率量。
[0010]參考圖2，縱軸指示該二次電池的電壓。該二次電池是示例性二次電池，當完全放電時具有3.7V的電壓值、及當完全充電時具有4.2V的電壓值。如此，充電狀態(tài)(SOC)在4.2V對應于100%及在3.7V對應于0%。而且，為方便理解，該二次電池的適當充電量被假設為在4.0V對應于50% SOCo
[0011]由圖2，可發(fā)現(xiàn)該二次電池中充電的功率量隨時間逐漸地減少。據(jù)此，可以分析圖1所示的示例狀態(tài)對應于一條件，在該條件下消耗的功率量大于該能量存儲系統(tǒng)所連接的輸電網(wǎng)絡中的過剩功率量。
[0012]雖然如此，如于該前文中所敘述，為著操作的目的，該能量存儲系統(tǒng)需要維持適當?shù)某潆娏?，使得可準備好隨時充電或放電。由此觀點，該二次電池(或該能量存儲系統(tǒng))不會保持適當?shù)某潆娏?。特別地是，進入圖3中的時間點t’，可看見該二次電池到達對應于0% SOC的3.7V的電壓。在此時間點，如果該輸電網(wǎng)絡中所消耗的功率量增加且該能量存儲系統(tǒng)被請求供給能量，該能量存儲系統(tǒng)不能響應該能量供給請求。
[0013]同時，為滿足該輸電網(wǎng)絡在尖峰負荷期間(耗電量為最高的時期)需要的耗電量，被連接至該輸電網(wǎng)絡的能量存儲系統(tǒng)需要足夠用于充電大過剩功率量的大規(guī)模系統(tǒng)，以滿足響應于該尖峰負荷的耗電量。然而，該輸電網(wǎng)絡的尖峰負荷具有季節(jié)性及暫時性特征。據(jù)此，以提供充分電源供給用以于特別季節(jié)中或在特別時間(相當短的時間)滿足尖峰負荷期間所需要的耗電量為目標，增加能量存儲系統(tǒng)的規(guī)?？赡苁窍喈斂捎^的成本負擔。
[0014]因此，為解決該問題，需要維持能量存儲系統(tǒng)中所包括的二次電池的充電量的裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]技術問題
[0016]本公開被設計來解決該相關技術領域的問題，且因此本公開是針對提供用于適當?shù)鼐S持二次電池的充電量的裝置及方法。
[0017]技術方案
[0018]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開用于維持二次電池的充電量的裝置包括:感測單元，用于測量該二次電池的電特征值；存儲器單元，用于基于該二次電池的電特征值存儲充電功率量減少區(qū)段與充電功率量增加區(qū)段；及控制單元，當基于該感測單元所測量的電特征值該二次電池的狀態(tài)對應于該充電功率量減少區(qū)段時，輸出用于減少該二次電池中充電的功率量的控制信號，且當基于該感測單元所測量的電特征值該二次電池的狀態(tài)對應于該充電功率量增加區(qū)段時，輸出用于增加該二次電池中充電的功率量的控制信號。
[0019]該充電功率量減少區(qū)段是該二次電池中充電的功率量超出所需的充電量維持區(qū)段的區(qū)段，及該充電功率量增加區(qū)段是該二次電池中充電的功率量低于所需的充電量維持區(qū)段的區(qū)段。
[0020]根據(jù)示范實施例，該感測單元對應于電壓測量傳感器。在此情況下，該充電功率量減少區(qū)段及該充電功率量增加區(qū)段可基于該二次電池的電壓值來設定。
[0021]根據(jù)本公開的另一示范實施例，該感測單元另包括電流測量傳感器。在此情況下，該充電功率量減少區(qū)段及該充電功率量增加區(qū)段可基于該二次電池的充電狀態(tài)(SOC)來設定。
[0022]根據(jù)本公開的示范實施例，用于減少該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于減少供應給該二次電池的充電功率量的信號。
[0023]根據(jù)本公開的另一示范實施例，用于減少該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于增加由該二次電池輸出的放電功率量的信號。
[0024]根據(jù)本公開的又另一示范實施例，用于減少該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于減少供應給該二次電池的充電功率量及增加由該二次電池所輸出的放電功率量的信號。
[0025]根據(jù)本公開的示范實施例，用于增加該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于減少由該二次電池輸出的放電功率量的信號。
[0026]根據(jù)本公開的另一示范實施例，用于增加該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于增加供應給該二次電池的充電功率量的信號。
[0027]根據(jù)本公開的又另一示范實施例，用于增加該二次電池中充電的功率量的控制信號是用于減少由該二次電池輸出的放電功率量、及增加供應給該二次電池的充電功率量的信號。
[0028]在根據(jù)本公開用于維持該二次電池的充電量的裝置中，該存儲器單元另存儲充電停止區(qū)段，在此充電停止區(qū)段該二次電池中充電的功率量代表比該充電功率量減少區(qū)段較大的功率量，及當基于該感測單元所測量的電特征值該二次電池的狀態(tài)對應于該充電停止區(qū)段時，該控制單元可輸出用于停止該二次電池的充電的控制信號。
[0029]在根據(jù)本公開用于維持該二次電池的充電量的裝置中，該存儲器單元另存儲放電停止區(qū)段，在此放電停止區(qū)段該二次電池中充電的功率量代表比該充電功率量增加區(qū)段較小的功率量，及當基于該感測單元所測量的電特征值該二次電池的狀態(tài)對應于該放電停止區(qū)段時，該控制單元可輸出用于停止該二次電池的放電的控制信號。
[0030]在根據(jù)本公開用于維持該二次電池的充電量的裝置中，當基于該感測單元所測量的電特征值該二次電池的狀態(tài)對應于所需的充電量維持區(qū)段時，該控制單元可使用該感測單元在該二次電池的放電期間所測量的二次電池的電特征值來計算該二次電池的放電功率量，并且當充電該二次電池時，可輸出利用一充電功率量來充電該二次電池的控制信號，該充電功率量是通過增加補償功率量至所計算的放電功率量而獲得。
[0031]根據(jù)本公開用于維持二次電池的充電量的裝置可為能量存儲系統(tǒng)的部件，包括:多個二次電池；如權利要求1至39項的任一項的用于維持二次電池充電量的裝置；及功率逆變器單元，以響應于該用于維持二次電池充電量的裝置中所包括的控制單元輸出的控制信號，對該二次電池提供充電功率或從該二次電池至外部提供放電功率。
[0032]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開用于維持該二次電池充電量的方法是通過用于維持該二次電池充電量的裝置供維持二次電池充電量的方法，該裝置包括:感測單元，以測量該二次電池的電特征值；存儲器單元，以基于該二次電池的電特征值存儲充電功率量減少區(qū)段與充電功率量增加區(qū)段；及控制單元，以輸出用于減少或增加該二次電池中所充電的功率量的控制信號，且該方法包括(a)利用該控制單元，由該感測單元接收用于該二次電池的電特征值的信號；(b)利用該控制單元，基于該二次電池的電特征值確定該二次電池的狀態(tài)是對應于該充電功率量減少區(qū)段還是對應于該充電功率量增加區(qū)段；及(C)利用該控制單元，當該二次電池的狀態(tài)對應于該充電功率量減少區(qū)段時，輸出用于減少該二次電池中充電的功率量的控制信號，并當該二次電池的狀態(tài)對應于該充電功率量增加區(qū)段時，輸出用于增加該二次電池中充電的功率量的控制信號。
[0033]有利的效果
[0034]根據(jù)本公開的一方面，在改變中的外部環(huán)境中、尤其在充電及放電時常改變的環(huán)境中，二次電池可維持適當?shù)某潆娏俊?br>[0035]根據(jù)本公開的另一方面，二次電池可通過適當?shù)鼐S持該二次電池充電量來保有可用的充電容量及可用的放電容量。
[0036]根據(jù)本公開的又另一方面，被連接至輸電網(wǎng)絡的能量存儲系統(tǒng)可在輸電網(wǎng)絡的尖峰負荷期間對充電或放電狀態(tài)更彈性地作出反應。
[0037]根據(jù)本公開的又另一方面，能量存儲系統(tǒng)不會響應所有峰值能量需求，因此在能量存儲系統(tǒng)的操作期間能以較小規(guī)模的系統(tǒng)獲得高操作效果。
【附圖說明】
[0038]附圖及前面的說明示出本公開的較佳實施例，具有提供本公開技術精神的進一步了解的作用。然而，本公開不被解釋為受限于附圖。其中
[0039]圖1是說明能量存儲系統(tǒng)隨時間變化的充電量及放電量的曲線圖；
[0040]圖2是說明能量存儲系統(tǒng)中所包括的二次電池隨時間變化的充電的功率量；
[0041]圖3是曲線圖，說明二次電池的充電及放電，在此充電功率量減少區(qū)段及充電功率量增加區(qū)段根據(jù)本公開來設定；
[0042]圖4是曲線圖，說明二次電池的充電及放電，在此充電停止區(qū)段及放電停止區(qū)段進一步根據(jù)本公開所設定；
[0043]圖5是示出分布的曲線圖，其中當二次電池的充電及放電利用一般充電算法所控制時，電壓下降現(xiàn)象發(fā)生；
[0044]圖6是方塊圖，概要地說明根據(jù)本公開的示范實施例用于維持二次電池充電量的裝置的構造。
【具體實施方式】
[0045]在下文，本公開的較佳實施例將參考附圖被詳細敘述。于該敘述之前，應理解該說明書及權利要求書中所使用的術語將不被解釋為受限于一般及辭典意義，而應基于發(fā)明人被允許適當界定術語以供最佳說明的原則，基于對應于本公開的技術方面的意義及概念被解釋。因此，在本文中所提出的敘述僅用于說明的目的的較佳例子，而不意欲限制該揭露的范圍，故應了解可對其作出其他等效及修改，而不悖離本