KR101687433B1 - 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101687433B1
KR101687433B1 KR1020127000651A KR20127000651A KR101687433B1 KR 101687433 B1 KR101687433 B1 KR 101687433B1 KR 1020127000651 A KR1020127000651 A KR 1020127000651A KR 20127000651 A KR20127000651 A KR 20127000651A KR 101687433 B1 KR101687433 B1 KR 101687433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
battery pack
battery
signal
communication link
Prior art date
Application number
KR1020127000651A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120049224A (ko
Inventor
브라이언 디. 루트코우스키
브라이언 씨. 무어헤드
폴 더블유 파이어해머
존 더블유. 와그너
Original Assignee
에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨 filed Critical 에이일이삼 시스템즈, 엘엘씨
Publication of KR20120049224A publication Critical patent/KR20120049224A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101687433B1 publication Critical patent/KR101687433B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

배터리 팩 내의 배터리 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 하나의 예에서, 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위해 신호가 생성되고 배터리 팩의 모듈들 사이에 전달된다. 이 시스템 및 방법은 특히 분산된 배터리 모듈들을 갖는 배터리 팩에 유용할 수 있다.

Description

배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR COMMUNICATING NOTICE TO LIMIT DEGRADATION WITHIN A BATTERY PACK}
관련기술의 상호참조
이 출원은 2009년 6월 10일에 출원된, BATTERY NETWORK WITH HARDWARE WATCHDOG라는 표제가 붙은, 미국 가특허 출원 일련 번호 61/185,774의 우선권을 주장하며, 그 전체는 사실상 참고 문헌으로 이 문서에 통합된다.
본 설명은 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하는 것에 관한 것이다. 하나의 예에서, 배터리 팩은 차에 전력을 제공한다.
배터리 팩은 배터리 팩 내에서 상이한 기능들을 수행하는 복수의 전자 모듈들로 구성될 수 있다. 몇몇 모듈들은 배터리 셀들을 모니터하고 배터리 셀들의 밸런스를 맞출 수 있는 반면 다른 모듈들은 배터리 팩 내의 동작들을 감독하고 패터리 팩 조건들을 배터리 팩의 외부에 있는 컨트롤러에 전달할 수 있다. 몇 개의 모듈들 및 모듈 종류들로 이루어진 배터리 팩은 모든 배터리 기능들을 제공하는 단일 모듈로 구성되는 배터리 팩에 비하여 몇 개의 이점들을 갖는다. 구체적으로, 모듈 시스템(modular system)은 제조업자가 물리적 치수들 및 기능적 능력이 다른 다양한 배터리 팩들을 제조하는 한편 배터리 팩 컴포넌트들의 제한된 그룹으로부터 배터리 팩 컴포넌트들을 선택할 수 있게 한다.
그러나, 복수의 모듈들을 갖는 배터리 팩을 제조하는 것은 다른 어려운 문제들을 생성할 수 있다. 특히, 만약 배터리 팩 내의 하나 이상의 모듈들이 배터리 팩 내의 퇴화의 조건을 인지한다면, 퇴화된 조건을 다른 배터리 팩 모듈들에 전달하는 데 원하는 것보다 더 오래 걸릴 수 있다. 게다가, 만약 퇴화의 조건이 배터리 팩 모듈들 사이에 다양한 데이터를 전송하는 통신 링크를 통하여 브로드캐스트된다면, 만약 통신 시스템의 두절(disruption)이 있다면 퇴화의 조건은 전달되지 않을 수 있다.
본 발명자들은 이 문서에서 상기 문제들을 인지하였고 그것들을 다루는 접근법을 개발하였다. 하나의 접근법에서, 배터리 팩 내의 퇴화의 통지를 제공하기 위한 방법은 통신 링크를 통해 복수의 배터리 모듈들을 연결하는 단계; 제1 배터리 팩 모듈에서 신호를 생성하는 단계 - 상기 제1 배터리 팩 모듈은 상기 통신 링크의 제1 단부에 있음 -; 상기 통신 링크를 통해 상기 신호를 전송하는 단계; 및 상기 통신 링크의 제2 단부에 있는 제2 배터리 팩 모듈에서 상기 신호의 결핍에 응답하여 배터리 출력 접촉기(battery output contactor)를 오픈하는 단계를 포함한다.
배터리 모듈들을 데이지-체인 구성(daisy-chain configuration)으로 전기적으로 연결하는 것에 의해, 상기 데이지-체인의 하나의 단부로부터 하트비트 신호(heart beat signal)를 전송하고 상기 신호를 상기 데이지-체인의 다른 단부에서 수신하는 것이 가능하다. 만약 상기 데이지-체인 방식으로 연결된 모듈들의 단부들 사이에 위치하는 모듈이 퇴화의 조건을 경험한다면, 그 모듈은 상기 하트비트 신호를 중단(interrupting)하는 것에 의해 상기 퇴화의 조건을 나타낼 수 있다. 상기 데이지-체인의 수신 단부에 있는 모듈은 상기 신호의 부재가 있을 때 완화 액션들(mitigating actions)을 취할 수 있다. 예를 들면, 상기 데이지-체인의 단부에 있는 모듈은 만약 미리 결정된 시간 동안 상기 하트비트 신호가 존재하지 않는다면 배터리 출력 접촉기를 오픈할 수 있다. 이런 식으로, 복수의 모듈들이 배터리 팩 내의 퇴화를 나타내는 것이 가능하고 각각의 모듈이 상기 퇴화의 신호를 브로드캐스트할 필요가 없다.
본 설명은 몇 개의 이점들을 제공할 수 있다. 특히, 상기 접근법은 배터리 팩 모듈들 사이에 단일 데이지 체인 링크를 제공함으로써 시스템 복잡성을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 상기 접근법은 단순히 전기 연결을 따라서 어디에서나 하트비트 신호를 중단함으로써 빠르게 퇴화의 조건을 전달할 수 있다. 상기 모듈들은 퇴화의 조건을 나타내기 위해 통신 링크에 대한 우선권을 경쟁할 필요가 없다. 게다가, 만약 전기 연결에 두절이 있다면, 상기 시스템은 퇴화의 조건을 나타낼 수 있는데 그 이유는 상기 하트비트 신호를 중단하는 것이 퇴화의 조건을 나타내기 때문이다.
본 설명의 상기 이점들 및 다른 이점들은 하기의 상세한 설명만을 읽는 것으로부터 또는 첨부 도면들과 함께 읽는 것으로부터 즉시 명백할 것이다.
상기 개요는 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들 중 선택된 것을 간략화한 형태로 소개하기 위해 제공된다는 것을 이해해야 한다. 그것은 청구된 내용의 중요한 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위해 의도된 것이 아니며, 청구된 내용의 범위는 상세한 설명의 다음에 오는 청구항들에 의해 고유하게 정의된다. 더욱이, 청구된 내용은 위에서 또는 이 명세서의 임의의 부분에 기재되어 있는 임의의 단점들을 해결하는 구현들에 제한되지 않는다.
도 1은 배터리 팩 또는 어셈블리의 분해된 개략도를 나타낸다.
도 2는 대표적인 배터리 모듈의 개략도를 나타낸다.
도 3은 대표적인 배터리 셀 스택의 분해된 개략도를 나타낸다.
도 4는 배터리 팩에 대한 전기 개략도를 나타낸다.
도 5는 모듈 프로그래밍 시퀀스의 초기 단계 동안의 모듈 상태들의 예를 나타낸다.
도 6은 모듈 프로그래밍 시퀀스의 제2 단계 동안의 모듈 상태들의 예를 나타낸다.
도 7은 모듈 프로그래밍 시퀀스의 제3 단계 동안의 모듈 상태들의 예를 나타낸다.
도 8은 배터리 팩 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 방법의 순서도를 나타낸다.
도 9는 통신 링크를 통하여 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 방법의 순서도를 나타낸다.
도 10은 배터리 퇴화를 제한하는 표시를 제공하기 위한 방법의 순서도를 나타낸다.
본 설명은 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하는 것과 관련이 있다. 하나의 실시예에서, 도 2-3에서 도시된 것들과 같은 배터리 셀들(battery cells)은 도 1에서 도시된 것과 같이 하나의 배터리 팩에 결합될 수 있다. 도 1-3의 배터리 셀들로부터의 전력은 도 4에 도시된 것과 같이 접촉기를 통해 배터리 팩 외부의 부하에 선택적으로 전달될 수 있다. 도 9-10의 방법들에 의해 도시된 하나의 예에서, 배터리 팩 내의 통신 링크는 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하기 위해 배터리 팩 내에서 통지를 제공한다. 도 8의 방법에서 통신 링크는 배터리 팩 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 보조 기능을 제공한다.
도 1은 배터리 어셈블리(1)의 분해도를 나타낸다. 배터리 어셈블리는 커버(10), 연결 장치들(12), 제1 냉각 서브시스템(14)(예컨대, 콜드 플레이트(cold plate)), 복수의 배터리 셀 모듈들(16), 제2 냉각 서브시스템(18)(예컨대, 콜드 플레이트), 및 트레이(20)를 포함할 수 있다. 커버는 적당한 연결 장치(예컨대, 볼트들, 접착제 등)를 통해 트레이에 부착되어, 조립될 때, 연결 장치들, 냉각 서브시스템들, 및 배터리 모듈들을 둘러싸는 하우징을 형성할 수 있다.
배터리 셀 모듈들(16)은 에너지를 저장하도록 구성된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 비록 복수의 배터리 모듈들이 도시되어 있지만, 다른 예들에서 단일 배터리 모듈이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 배터리 셀 모듈들(16)은 제1 냉각 서브시스템(14)과 제2 냉각 서브시스템(18) 사이에 개재될 수 있고, 배터리 모듈들은 그들의 전기 단자들이 냉각 서브시스템들 사이에 밖으로 향하는 면(21)에 있는 상태로 배치된다.
각각의 배터리 모듈은 제1 면(23) 및 제2 면(25)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 면은 각각 상면(top side) 및 하면(bottom side)이라고 불릴 수 있다. 상면 및 하면은, 도 2-3에 관하여 이 문서에서 더 상세히 설명된, 전기 단자들의 측면에 있을 수 있다(flank). 이 예에서, 각각의 배터리 모듈의 상면은 배터리 어셈블리 내의 공통의 면에 배치된다. 마찬가지로, 각각의 배터리 모듈의 하면은 배터리 어셈블리 내의 다른 공통의 면에 배치된다. 그러나, 다른 예들에서는 각각의 배터리 모듈의 상면 또는 하면만이 공통의 면에 배치될 수 있다. 이런 식으로, 냉각 서브시스템들은, 이 문서에서 더 상세히 설명된 것과 같이, 배터리 모듈들의 상면들 및 하면들과 직접 접촉을 유지하여 열 전달을 증가시키고 냉각 능력을 개선할 수 있으며, 냉각 서브시스템 및 배터리 모듈들은 면공유 접촉(face-sharing contact)하고 있을 수 있다. 대표적인 배터리 모듈의 추가적인 상세가 도 2-3에 관하여 이 문서에서 설명된다. 대체 예들에서는, 상부 냉각 서브시스템(이 예에서는 서브시스템(14))과 같은, 냉각 서브시스템들 중 하나만이 배터리 어셈블리(1)에 포함될 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2 냉각 서브시스템들의 위치, 크기, 및 외형(geometry)은 사실상 대표적이다. 따라서, 제1 및/또는 제2 냉각 서브시스템들의 위치, 크기, 및 외형은 다른 예들에서 배터리 어셈블리의 다양한 설계 파라미터들에 기초하여 변경될 수 있다.
배터리 어셈블리(1)는 또한 전기 분배 모듈(33)(EDM), 모니터 및 밸런스 보드들(35)(MBB), 및 배터리 제어 모듈(37)(BCM)을 포함할 수 있다. 배터리 셀 모듈들(16) 내의 배터리 셀들의 전압은 배터리 셀 모듈들(16)에 통합되는 MBB들에 의해 모니터되고 밸런스가 맞추어질 수 있다. 배터리 셀들의 밸런스를 맞추는 것은 배터리 셀 스택 내의 복수의 배터리 셀들 사이에 전압들을 균등하게 하는 것을 나타낸다. 더욱이, 배터리 셀 스택들 사이의 배터리 셀 전압들이 균등하게 될 수 있다. MBB들은 복수의 전류, 전압, 및 다른 센서들을 포함할 수 있다. EDM은 배터리 팩으로부터 배터리 부하로의 전력의 분배를 제어한다. 특히, EDM은 인버터와 같은 외부 배터리 부하에 고전압 배터리 전력을 연결하기 위한 접촉기들을 포함한다. BCM은 배터리 팩 시스템들에 대한 감독 제어를 제공한다. 예를 들면, BCM은 EDM 및 셀 MBB와 같은 배터리 팩 내의 보조 모듈들을 제어할 수 있다. 더욱이, BCM은 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 입력 포트들, 실시간 클록, 출력 포트들, 및 배터리 팩의 외부의 시스템들에는 물론 MBB들 및 다른 배터리 팩 모듈들에 통신하기 위한 CAN(controller area network) 포트를 갖는 마이크로프로세서로 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1에서 도시된 복수의 배터리 셀 모듈들(16)에 포함될 수 있는 대표적인 배터리 모듈(200)을 나타낸다. 배터리 모듈(200)은 복수의 적층된 배터리 셀들 및 출력 단자들(201)을 갖는 배터리 셀 스택을 포함할 수 있다. 적층된 배열은 배터리 셀들이 배터리 모듈 내에 조밀하게 패킹될 수 있게 한다.
도 3은 대표적인 배터리 셀 스택(300)의 일부분의 분해도를 나타낸다. 도시된 것과 같이 배터리 셀 스택은 하우징 열 싱크(310), 배터리 셀(312), 유연 패드(compliant pad)(314), 배터리 셀(316) 등의 순서로 조립된다. 그러나, 다른 배열이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 배터리 셀 스택은 하우징 열 싱크, 배터리 셀, 하우징 열 싱크 등의 순서로 조립될 수 있다. 더욱이 몇몇 예들에서, 하우징 열 싱크는 배터리 셀들에 통합될 수 있다.
배터리 셀(312)은 버스 바(bus bar)(도시되지 않음)에 연결하기 위한 캐소드(318) 및 애노드(320)를 포함한다. 버스 바는 하나의 배터리로부터 다른 배터리로 전하를 라우팅한다. 배터리 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결되는 배터리 셀들로 구성될 수 있다. 버스 바들은 배터리 셀들이 병렬로 결합될 때 배터리 셀 단자들과 같이 연결된다. 예를 들면, 배터리 셀들을 병렬로 결합하기 위해 제1 배터리 셀의 양의 단자는 제2 배터리 셀의 양의 단자에 연결된다. 버스 바들은 또한 배터리 모듈의 전압을 증가시키는 것이 바람직할 때 배터리 셀 단자들의 양의 단자 및 음의 단자를 연결할 수 있다. 배터리 셀(312)은 전해 화합물들(electrolytic compounds)을 포함하는 프리즈매틱 셀(prismatic cell)(324)을 더 포함한다. 프리즈매틱 셀(324)은 셀 열 싱크(326)와 열 전달을 한다. 셀 열 싱크(326)는 플랜지드 에지(flanged edge)를 형성하도록 그 에지들이 하나 이상의 측면들에서 90도 구부러진 금속판으로 형성될 수 있다. 도 3의 예에서, 2개의 마주 보는 측면들이 플랜지드 에지를 포함한다. 그러나, 다른 외형들이 가능하다. 배터리 셀(312)은 배터리 셀(316)과 실질적으로 동일하다. 그러므로 유사한 부분들은 적절히 라벨 표시된다. 배터리 셀들(312 및 316)은 그들의 단자들이 정렬되고 노출된 상태로 배열된다. 도 2에서 도시된 배터리 모듈(200)에서 전기 단자들은 배터리 모듈 내의 각 셀로부터 에너지가 추출될 수 있도록 연결된다. 도 3으로 되돌아가서, 배터리 셀(312)과 배터리 셀(316) 사이에 유연 패드(314)가 개재된다. 그러나, 다른 예들에서 유연 패드는 배터리 셀 스택에 포함되지 않을 수 있다.
하우징 열 싱크(310)는 플랜지드 에지를 형성하도록 그 에지들이 하나 이상의 측면들에서 90도 구부러진 베이스(328)를 갖는 금속판에 의해 형성될 수 있다. 도 3에서 세로로 정렬된 에지(330) 및 수직으로 정렬된 에지들(332)은 구부러진 플랜지드 에지들이다. 도시된 것과 같이, 하우징 열 싱크는 하나 이상의 배터리 셀들을 수용하는 크기로 만들어진다. 즉, 하나 이상의 배터리 셀들이 베이스(328) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 배터리 셀들의 플랜지드 에지들은 하우징 열 싱크와 접촉할 수 있고 배터리 셀(312)의 밑면(329)은 하우징 열 싱크의 베이스와 접촉할 수 있어, 열 전달을 촉진한다.
하우징 열 싱크(310)의 세로로 정렬된 에지들(332) 중 하나는, 도 2에 도시된 것과 같이, 배터리 모듈(200)의 상면(top side)(202)의 일부분을 형성할 수 있다. 유사하게, 세로로 정렬된 에지들(332) 중 하나는 배터리 모듈의 하면(bottom side)의 일부분을 형성할 수 있다. 따라서, 하우징 열 싱크의 세로로 정렬된 에지들은 열 전달을 개선하기 위해 제1 및 제2 냉각 서브시스템들과 접촉할 수 있다. 이런 식으로, 배터리 셀들로부터 배터리 모듈의 외부로 열이 전달될 수 있다.
배터리 셀들은 밴드들(204 및 205)을 묶음으로써 함께 고정될 수 있다. 묶는 밴드들은 배터리 셀 스택 둘레에 감길 수 있고 또는 단순히 배터리 셀 스택의 정면으로부터 배터리 셀 스택의 뒷면으로 연장할 수 있다. 후자의 예에서, 묶는 밴드들은 배터리 커버에 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 묶는 밴드들은 단부들에서 볼트로 죄어지는 나사못들(threaded studs)(예컨대, 금속 나사못들)로 이루어질 수 있다. 더욱이, 셀들을 스택으로 함께 묶기 위해 다양한 다른 접근법들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 단부 판들(end plates)에 연결된 나사봉들(threaded rods)이 원하는 압축을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 셀들은 원하는 압축력을 제공하기 위해 셀들에 대해 앞뒤로 미끄러질 수 있는 한쪽 단부에 판이 있는 강성 프레임(rigid frame) 내에 적층될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 코터 핀들(cotter pins)에 의해 제자리에 유지된 봉들이 배터리 셀들을 제자리에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 셀 스택을 함께 유지하기 위해 다양한 묶는 메커니즘들이 사용될 수 있고, 응용은 금속 또는 플라스틱 밴드들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 커버(206)는 복수의 배터리 셀들로부터 배터리 모듈의 출력 단자들로 전하를 라우팅하는 배터리 버스 바들(도시되지 않음)에 대한 보호를 제공한다.
배터리 모듈은 또한 배터리 셀 스택에 연결된 프런트 엔드 커버(front end cover)(208) 및 리어 엔드 커버(rear end cover)(210)를 포함할 수 있다. 프런트 및 리어 엔드 커버들은 모듈 개구들(26)을 포함한다. 그러나, 다른 예들에서 모듈 개구들은 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈의 부분에 포함될 수 있다.
배터리 충전 상태(battery state of charge)를 결정하기 위해 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 배터리 셀의 충전 상태를 앎으로써 배터리 셀이 추가적인 전하를 수용할 수 있는지 여부를 결정하는 것이 가능하다. 더욱이, 배터리 셀의 충전 상태를 앎으로써 배터리 셀을 더 방전하는 것이 바람직하지 않은 때를 결정하는 것이 가능하다. 배터리 충전 상태를 결정하는 하나의 방법은 배터리 셀 전압을 결정하는 것을 포함한다.
이제 도 4를 참조하면, 배터리 팩 출력을 제어하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 이 예에서, 배터리 팩(400)은 대시 선들에 의해 표시된 것과 같이 2개의 배터리 셀 모듈들(402 및 414)을 포함한다. 더욱이, 전류 감지 모듈(444) 및 배터리 제어 모듈(438)이 도시되어 있다.
배터리 셀들(412 및 424)은 동일하게 구성된 것으로 도시되어 있고 직렬로 연결되어 있다. 그러나, 배터리 셀 모듈들은 상이한 수의 배터리 셀들로 구성될 수 있고, 배터리 셀들은 원한다면 다르게 구성될 수 있다. 예를 들면, 배터리 셀들(412 및 424)은 각각 8개의 배터리 셀들로 이루어진다. 배터리 셀들 중 4개는 직렬로 배열되어 있다. 더욱이, 그 4개의 배터리 셀들은 직렬로 배열되어 있는 4개의 다른 배터리 셀들과 병렬로 배열되어 있다. 이 구성에서, 각각의 배터리 모듈(402 및 414)은 각각의 배터리 셀의 개별 전압 출력뿐만 아니라 직렬로 연결된 배터리 셀들의 수와 관련된 전압을 출력한다. 그리고, 위에 설명된 것과 같이, 배터리 모듈의 전류 용량 또는 암페어-시간 정격(amp-hour rating)은 병렬로 연결된 배터리 셀들의 수와 관련될 수 있다. 병렬로 배열된 배터리 셀들의 수가 증가함에 따라, 배터리 모듈 암페어-시간 정격이 증가한다. 직렬로 배열된 배터리 셀들의 수가 증가함에 따라, 배터리 모듈의 출력 전압이 증가한다. 따라서, 배터리 팩의 전압 출력은 직렬 연결로 배열된 배터리 셀들의 수를 변경함으로써 증가되거나 감소될 수 있다. 마찬가지로, 배터리 팩 암페이-시 정격은 병렬로 배열된 배터리 셀들의 수를 변경함으로써 증가되거나 감소될 수 있다. 그러므로, 이 예에서, 배터리 팩 전압은 배터리 셀 모듈들(402 및 414)의 배터리 셀들과 직렬로 추가적인 배터리 셀들을 추가함으로써 증가될 수 있다. 대안적으로, 배터리 모듈 암페이-시 정격은 배터리 셀들(412 및 424)과 병렬로 더 많은 배터리 셀들을 추가함으로써 증가될 수 있다.
배터리 셀 모듈들(402)은 고전압 버스 및 저전압 버스를 포함하도록 구성될 수 있다. 고전압 버스는 배터리 팩 내의 접지 루프(ground loops) 및 전기 잡음을 줄이기 위해 저잡음 버스로부터 분리될 수 있다. 고전압 버스와 통신하는 배터리 셀들 및 전력 전자 회로들은 배터리 셀 모듈(402)의 부분에 포함될 수 있다. 저레벨 전자 회로들은 저전압 버스와 통신한다.
배터리 셀 모듈들(402 및 414)은 ADC들(406 및 418)을 각각 배터리 셀들(412 및 424)에 선택적으로 연결하기 위한 입력 스위치들(404 및 416)을 포함한다. MCU들(410 및 422)은 각각의 MCU들로부터의 디지털 출력들을 통하여 스위치들(404 및 416)의 상태를 제어한다. 입력 스위치들(404 및 416)은 ADC들(406 및 418)이 측정되고 있는 배터리 셀과 직렬로 배치될 수 있는 배터리 셀들의 전압에 의해 영향을 받지 않고 배터리 셀 전압을 측정하기 위해 개별 배터리 셀들에 연결될 수 있도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 각각의 MCU(410 및 422)는 각각의 직렬 연결된 배터리 셀을 각각의 ADC들(406 및 418)에 연결할 수 있다. 배터리 셀들이 병렬로 연결되어 있을 때, 입력 스위치들(404 및 416)은 ADC들(406 및 418)을 병렬로 연결되어 있는 배터리 모듈의 배터리 셀들에 연결한다. 따라서, 배터리 셀 스택에 연결된 각각의 ADC는 각각의 배터리 셀 스택 내에서 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리 셀들의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
ADC들(406 및 418)은 MCU들(410 및 418)의 외부에 있거나 오프 칩(off chip)인 고해상도(예컨대, 12 또는 16 비트 해상도 ADC들) 장치들로서 구성되지만 ADC들은 다른 실시예들에서 온 칩(on chip)일 수 있고 상이한 해상도들(예컨대, 8 비트 해상도)을 가질 수 있다. 하나의 예에서, ADC들(406 및 418)은 SPI 포트들을 통하여 각각 MCU들(410 및 422)과 통신한다. SPI 포트들은 개별 MCU들이 입력 스위치들(404 및 416)에게 각각 배터리 셀들(412 및 424)을 통하여 순환하도록 명령할 때 각각의 MCU에게 배터리 셀 전압들을 전달하기 위해 사용된다. 스위치들을 통하여 순환함으로써, 개별 직렬 배터리 셀들이 배터리 셀 전압들을 결정하기 위해 ADC들(406 및 418)에 연결된다.
ADC들(408 및 420)은 MCU들(410 및 422)에 통합되는 보다 낮은 해상도(예컨대, 8 비트 해상도) 장치들이다. 다른 실시예들에서, ADC들(408 및 420)은 보다 높은 해상도(예컨대, 12 또는 16 비트 해상도)이고 MCU들(410 및 422)의 외부에 있을 수 있다. ADC들(408 및 420)은 각각의 배터리 셀 스택들(402 및 414)에 대하여 배터리 셀들(412 및 424)에 의해 제공된 직렬 전압을 측정하도록 구성된다. 예를 들면, ADC(408)는 4개의 다른 배터리 셀들에 병렬로 연결된 4개의 배터리 셀들, 412에서 표시된 배터리 셀들의 직렬 결합에 의해 제공된 전압을 측정하도록 구성된다. 따라서, MBB의 ADC는 배터리 모듈의 배터리 셀들의 직렬 결합을 측정하도록 구성된다. 물론, 배터리 모듈에 연결된 MBB의 ADC는 도 4에서 도시된 4개의 배터리 셀들보다 추가적인 또는 더 적은 배터리 셀들의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 위에 설명된 것과 같이, 배터리 셀들(412)의 직렬 결합은 배터리 모듈(402)의 출력 전압을 증가시키도록 동작한다.
MCU들(410 및 422)은 입력 스위치들(404 및 416)은 물론 ADC들(406 및 408, 418, 및 420)을 제어한다. 더욱이, MCU들(410 및 422)은 각각의 배터리 전압들을 메모리에 저장하고 ADC들(406, 408, 418, 및 420)에 의해 캡처된 배터리 전압에 대해 산술 및 논리 연산들을 수행할 수 있다.
배터리 셀 모듈들(402 및 414)은 고전압 버스에 관하여 각각의 모듈의 위치에 따라서 번호들을 할당받는다. 특히, 고전압 버스의 가장 낮은 전기 전위를 갖는 단자를 갖는 배터리 셀 모듈은 모듈 번호 1로서 번호가 매겨진다. 고전압 버스의 다음으로 가장 낮은 전기 전위를 갖는 단자를 갖는 배터리 셀 모듈은 모듈 번호 2로서 번호가 매겨지고, 가장 높은 전위 배터리 셀 모듈이 번호가 매겨질 때까지 그렇게 계속된다. 따라서, 6개의 배터리 셀 모듈들을 갖는 시스템에서, 모듈들은 1에서 6까지 번호가 매겨진다. 그러나, 패키징 제약들이 다르게 지시할 수 있기 때문에 배터리 셀 모듈들은 배터리 셀 모듈들이 어떻게 번호가 매겨지는가에 따라서 배터리 팩 내에 배치될 필요는 없다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, 4개의 배터리 셀 모듈들을 갖는 배터리 팩에서, 모듈 1로서 식별된 배터리 셀 모듈은 배터리 셀 모듈 2의 가까이에 배치될 수 있고, 배터리 셀 모듈 2는 배터리 셀 모듈 4의 가까이에 배치될 수 있고, 배터리 셀 모듈 4는 배터리 셀 모듈 3의 가까이에 배치될 수 있다.
배터리 팩(400)은 또한 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 통신 링크(480)를 포함한다. 하나의 예에서, 통신 링크(480)는 하나의 배터리 팩 모듈로부터 다른 배터리 팩 모듈들로 연장하는 일련의 단일 전기 도체들로 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 통신 링크(480)는 광학 통신 링크일 수 있다.
통신 링크(480)는 CSM(444)에서 시작되고 그 후 배터리 셀 모듈(414)로 진행된다. 통신 링크(480)는 그 후 배터리 셀 모듈(402)로 계속된 다음 BCM(438)에서 끝난다. 따라서, 통신 링크(480)는 하나의 배터리 모듈로부터 다음 배터리 모듈로 이동하고 하나의 모듈 다음에 다른 모듈의 데이지-체인 구성(daisy-chain one module after the other configuration)으로 배터리 모듈들을 연결한다. 통신 링크(480)는 도 4에서 도시된 것과는 다른 순서로 모듈들 사이에 라우팅될 수 있다. 특히, 통신 링크(480)는 모듈들을 물리적으로 연결하기 위해 가장 효율적인 순서로 배터리 모듈들 사이에 라우팅될 수 있다. 하나의 예에서, CSM은 데이지-체인의 하나의 단부에 배치되고 BCM은 데이지-체인의 다른 단부에 배치된다.
통신 링크(480)의 하나의 단부에서(예컨대, CSM(444)에서) 신호가 생성되고 링크의 다른 단부에서(예컨대, BCM(438)에서) 감지된다. 통신 링크(480)의 하나의 단부(예컨대, CSM(444))로부터 통신 링크(480)의 다른 단부(예컨대, BCM(438))까지의 임의의 모듈이 통신 링크(480)를 따라서 그 신호를 중단함으로써 모듈 내의 퇴화의 조건을 나타낼 수 있다. 하나의 예에서, 그 신호는 트랜지스터 또는 스위치를 오픈 상태로 설정하고, 그것에 의해 통신 링크(480)를 따라서 그 신호의 전달을 중단함으로써 중단될 수 있다. 만약 그 신호가 미리 결정된 양의 시간보다 더 많은 시간 동안 중단된다면, BCM(438)은 접촉기들(450 및 448)을 오픈한다. 다른 구성들에서, BCM(438)은 오픈되는 접촉기와 직렬로 전류 제한 저항기를 갖는 접촉기를 오픈한다. 또 다른 구성들에서, BCM(438)은 배터리 셀들(412 및 424)의 고전위 측에 있는 2개의 접촉기들을 오픈할 수 있다.
하나의 예에서, 각각의 모듈은 통신 링크(480)에 대한 입력 및 출력을 갖는다. 이 라인의 목적은 하기에 의해 설명될 수 있다: LINK_OUT = (LINK_IN OR MICRO_INTERRUPT OR CELL_THRESHOLD), 여기서 LINK_OUT은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 전달하는 요청을 나타내고, LINK_IN은 이전의 전자 모듈로부터의 통신 링크가 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청을 전달할 때 어써트되고(asserted), MICRO_INTERRUPT는 모듈 마이크로컨트롤러가 배터리 팩 퇴화를 제한하는 조건 또는 어드레스의 부재를 전달하고자 할 때 어써트되고, CELL_THRESHOLD는 배터리 셀 전압이 지정된 배터리 셀 전압 범위보다 더 크거나 더 작을 때 어써트된다. 입력 측은 전류 제한 저항기 및 저전압 버스를 고전압 버스에 광학적으로 결합하기 위한 발광 다이오드를 포함한다. 저항기는 한쪽에서 저전압 버스 전원 및 다른 쪽에서 발광 다이오드의 애노드에 연결된다. 발광 다이오드는 LINK_IN에 연결되는 발광 다이오드의 캐소드가 접지로 풀링될(pulled) 때 그 광 결합기(optical coupler)의 출력 측의 트랜지스터를 활성화한다. 발광 다이오드는 LINK_IN이 플로팅하게 될 때 비활성화된다. 입력 광 결합기의 이미터 출력은 NAND 게이트와 통신한다. NAND 게이트는 3개의 입력을 갖는다. 제1 입력은 입력 광 결합기의 출력(LINK_IN)으로부터의 것인 반면 제2 입력은 마이크로컨트롤러 출력(MICRO_INTERRUPT)에 의해 구동되고 제3 입력은 하드웨어 전압 검출 회로(CELL_THRESHOLD)로부터의 것이다. NAND 게이트는 출력 광 결합기의 캐소드 측을 구동한다. 출력 광 결합기는 NAND 게이트가 로우 상태일 때 활성화되는데, 그 이유는 출력 광 결합기의 애노드가 풀업 저항기(pull-up resistor)를 통하여 5 볼트에 연결되기 때문이다. 광 결합기들은 저전압 버스를 고전압 버스와 분리한다. 입력 측이 로우 상태로 구동될 때 입력 광 결합기는 활성화되고 NAND 게이트의 제1 입력은 하이 레벨로 된다. 만약 마이크로컨트롤러가 제2 NAND 입력을 로우로 구동하지 않고 하드웨어 전압 회로가 제3 NAND 입력을 로우로 구동하지 않는다면, 출력 광 캐소드는 로우로 구동되고 그것에 의해 출력 광 결합기를 활성화하고 그것의 이미터 출력이 로우로 구동되게 한다. 로우로 구동되는 링크 출력은 이전의 모듈들의 어느 것에서도 퇴화가 존재하지 않는다는 다른 모듈의 입력으로의 표시이다. 데이지-체인 방식으로 연결되는 배터리 모듈들 중 제1 모듈에서 광 결합기에의 입력은 제1 모듈의 입력 광 결합기가 배터리 모듈들의 데이지-체인에서 바로 다음의 모듈에 하트비트 신호의 전송을 허용하는 상태에 있도록 로우에 연결된다. 제1 모듈은 마이크로컨트롤러로 NAND 게이트의 입력을 토글함으로써(toggling) 하트비트 신호를 제공한다. 하나의 예에서, 광 결합기는 100 ms 하이-시간과 900 ms 로우-시간을 갖는 1 Hz 신호에 의해 구동된다.
통신 링크(480)는 또한 모듈 프로그래밍 시스템의 일부로서 기능한다. 특히, 통신 링크(480)의 길이를 따라 각 모듈에 대한 입력 광 결합기는 CAN 링크(440)를 통해 BCM(438)으로부터의 어드레스 할당을 수락할지 여부를 결정하기 위한 입력이다. 모듈들은 광 입력이 어써트되는(예컨대, 로우로 구동되는) 때 및 모듈이 현재 할당된 어드레스가 없을 때에만 어드레스 할당을 수락하도록 구성된다.
BCM(438)은 CAN 버스(440)를 통하여 배터리 셀 모듈들(402 및 414)의 MCU들(410 및 422)과 통신하지만, 다른 종류의 통신 링크들도 가능하고 예기된다. BCM(438)은 배터리 셀 모듈들(402 및 414)로부터 배터리 전압들 및 상태 표시자들(status indicators)(예컨대, ADC, 배터리 셀, 또는 MCU의 퇴화를 나타내는 플래그들)을 획득할 수 있다. BCM(438)은 또한 접촉기들(450 및 448)을 오픈하고 클로즈하기 위해 하드와이어드(hardwired) 디지털 입력들 및 출력들을 통해 EDM(442)과 통신한다. 대안적인 실시예에서, BCM(438)은 배터리 셀 스택들(402 및 414)을 배터리 부하 또는 소스에 연결하는 것이 결정될 때 접촉기들(450 및 448)을 클로즈하는 명령을 송신하기 위해 CAN(440)을 통해 EDM(442)에 전달할 수 있다. 접촉기들(450 및 448)은 전기적으로 제어되는 스위치들로서 동작하고 BCM(438)로부터의 명령 없이는 단락 회로 전류(short circuit current)를 중단하지 않는다. 하나의 예에서, 접촉기들(450 및 448)은 통상적으로 오픈이고 클로징 코일(closing coil) 및 그 클로징 코일을 동작시킴으로써 금속 전류 운반 도체들(metallic current carrying conductors)과 연결되거나(engaged) 연결 해제될(disengaged) 수 있는 금속 콘택트들을 포함한다. 하나의 예에서, 접촉기들은 물리적으로 떨어져 이동함으로써 오픈한다. 배터리 팩에 의해 적은 전력이 제공되는 다른 예들에서, 출력 접촉기는, 예를 들면, FET 또는 바이폴러 트랜지스터와 같은 실리콘 기반 접촉기일 수 있다.
CSM(444)은 접촉기들(450 및 448)의 배터리 측에서 배터리 팩 전류를 측정하기 위한 ADC(446)를 포함한다. 전류 션트(current shunt)(472)는 배터리 팩에 들어가거나 배터리 팩에서 나오는 전류 흐름에 비례하는 전압을 CSM(444) 내의 마이크로컨트롤러에 제공한다. CSM 마이크로컨트롤러는 배터리 팩 전류를 ADC(446)를 통해 디지털 데이터로 변환한다. CSM 마이크로컨트롤러는 전류 데이터를 CAN 버스(440)를 통해 BCM(438)에 전송한다. BCM(438)은 또한 CAN 버스(460)를 통해 차 컨트롤러와 통신한다. BCM(438)은 CAN 버스(460)를 통해 차 컨트롤러에 다양한 배터리 관련 정보를 전달할 수 있다. 예를 들면, BCM(438)은 이용 가능한 배터리 전류 용량의 표시 및/또는 배터리 전류 싱킹(sinking) 또는 소싱(sourcing) 용량의 표시를 송신할 수 있다. 퓨즈(462)는 배터리 팩에 전류 제한 보호를 제공한다.
따라서, 도 4의 시스템은 복수의 배터리 팩 전자 모듈들에 어드레스를 할당하기 위한 시스템으로서, 제1 통신 링크; 제2 통신 링크; 및 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 제1 통신 링크로부터의 신호, 어드레스 할당의 부재, 및 상기 제2 통신 링크를 통하여 브로드캐스트된 어드레스에 응답하여 배터리 팩 전자 모듈에 대한 어드레스 할당을 수락하기 위한 명령들을 포함하는, 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 또한 상기 제1 통신 링크로부터의 상기 신호가 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청의 통지가 없음을 제공하는 신호이고, 상기 어드레스가 상기 배터리 팩 내의 배터리 제어 모듈에 의해 브로드캐스트되는 것을 포함한다. 하나의 예에서, 상기 시스템은 상기 복수의 배터리 팩 모듈들 중의 배터리 팩 모듈의 출력 회로를 더 포함하고, 상기 출력 회로는 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청의 통지를 나타내도록 구성된다. 상기 시스템은 또한 상기 제2 통신 링크가 CAN 링크이고, 상기 제2 통신 링크 상에서 브로드캐스트된 상기 어드레스 할당이 BCM을 통해 브로드캐스트되는 것을 포함한다.
더욱이, 도 4의 시스템은 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 시스템으로서, 배터리 팩 내의 복수의 전자 모듈들 중 제1 모듈 - 상기 제1 모듈은 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함함 -; 상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 제2 모듈 - 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터하도록 구성되고, 상기 제2 모듈은 상기 신호를 통과시키고 중단하도록 더 구성됨 -; 상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 제3 모듈 - 상기 제3 모듈은 신호 수신기를 포함하고, 상기 신호 수신기는 상기 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 제3 모듈은 상기 배터리 팩의 출력 접촉기를 제어하기 위한 출력을 더 포함함 - 을 포함하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 또한, 상기 제2 모듈이 상기 제2 모듈에 의해 인지된 퇴화의 조건 동안에 상기 신호를 중단하도록 구성되고, 상기 복수의 전자 모듈들 중 상기 제3 모듈이 상기 출력 접촉기를 제어하기 위한 하드웨어 회로를 포함하는 것을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 제2 모듈이 상기 제2 모듈에 의해 인지된 퇴화의 조건의 부재 동안에 상기 신호를 통과시키도록 구성되는 것을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 제3 모듈이 상기 복수의 전자 모듈들 내의 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 명령을 갖는 컨트롤러를 포함하는 것을 포함한다. 하나의 예에서, 상기 시스템은 상기 제3 모듈이 상기 신호가 상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 상기 제2 모듈에 의해 중단될 때 상기 배터리 팩 외부의 컨트롤러에 배터리 팩 퇴화의 조건을 전달하도록 구성된 배터리 팩 컨트롤러 모듈인 것을 포함한다. 다른 예에서, 상기 시스템은 상기 제1 모듈, 상기 제2 모듈, 및 상기 제3 모듈이 데이지-체인 방식으로 연결된 통신 링크를 통해 통신하는 것을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 데이지-체인 방식으로 연결된 통신 링크가 상기 배터리 팩 내의 저전압 버스와 통신하는 것을 제공한다.
도 4의 시스템은 또한, 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 시스템으로서, 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기; 배터리 팩의 임계 조건(threshold condition)을 검출하기 위한 제1 회로 - 상기 회로는 또한 상기 신호를 통과시키고 중단하도록 구성됨 -; 및 제2 회로 - 상기 제2 회로는 미리 결정된 양의 시간보다 더 많은 시간 동안 상기 제2 회로에서 상기 신호의 부재에 응답하여 상기 배터리 팩의 출력 접촉기를 오픈하도록 구성됨 - 를 포함하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 또한, 상기 신호 생성기가 통신 링크를 통해 상기 제2 회로에 연결되고, 상기 시스템이 상기 배터리 팩 외부의 컨트롤러에 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청을 전달하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 것을 포함한다. 상기 시스템은 상기 제1 회로가 복수의 전자 모듈들의 상기 임계 조건을 검출하기 위한 복수의 회로들 중 하나이고, 상기 통신 링크가 상기 복수의 전자 모듈들 사이에 데이지-체인 구성으로 배열되는 것을 포함한다. 상기 시스템은 상기 컨트롤러가 상기 복수의 전자 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 추가 명령을 포함하는 것을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 복수의 전자 모듈들 각각에 고유의 어드레스가 할당되는 것을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 어드레스들의 할당이 상기 복수의 전자 모듈들에 대해 동시에 하나의 어드레스에서 수행되는 것을 제공한다.
이제 도 5를 참조하면, 모듈 프로그래밍 시퀀스의 초기 단계 동안의 모듈 상태들의 예가 도시되어 있다. 프로그래밍 시퀀스는 배터리 모듈들을 프로그래밍하는 방법으로서 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 통신 링크를 사용하는 도 4의 480에서 도시된 것과 같은 시스템에 적용된다. 5개의 모듈들에 대한 표현들이 500-508에서 라벨 표시된다. 열 내의 제1 모듈은 CSM(500)이고, 그 뒤에 MBB들(1-3)(502-506)이 오고, 마지막으로 BCM(508)이 온다. 모듈들은 데이지-체인 구성으로 통신 링크에 의해 연결된다.
모듈 프로그래밍은 하트비트 신호를 비활성화하고 각각의 모듈로부터 모듈 어드레스를 클리어하는 것에 의해 시작된다. 모듈 어드레스들을 클리어하는 것은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 통신 링크의 출력 광 결합기들이 플로팅하게 하여 후속의 모듈들이 광 입력들이 하이 상태에 있게 한다. 데이지-체인 입력들이 하이 상태에 있는 동안에 통신 링크를 따라 신호의 전송은 억제된다.
도 5에서, 입력이 하이 상태로 설정된 모듈들은 504-508에서와 같이 크로스 해칭(cross hatching)으로 표시되어 있다. 모듈의 입력이 하이로 설정될 때, 그 모듈은 BCM으로부터의 어드레스 할당을 수락하지 않을 것이다. CSM(500)의 출력 광 결합기는 프로그래밍 전에 하트비트 어드레스가 클리어되었기 때문에 계속해서 로우 상태로 구동되고, 그것에 의해 MBB#1을 어드레스를 수락하도록 준비한다. BCM(508)은 번호 1의 어드레스에서 시작하여 MBB 모듈들(502-506)에 어드레싱 명령들을 송신하고 모든 MBB에 어드레스들이 할당될 때까지 증가한다(increments).
이제 도 6을 참조하면, 모듈 프로그래밍 시퀀스의 제2 단계 동안의 모듈 상태들의 예가 도시되어 있다. 도 5와 유사하게, 5개의 모듈들에 대한 표현들이 600-608에서 라벨 표시된다. 열 내의 제1 모듈은 CSM(600)이고, 그 뒤에 MBB들(1-3)(602-606)이 오고, 마지막으로 BCM(608)이 온다.
어드레스 프로그래밍의 제2 단계에서, MBB 번호 1은 CAN 버스를 통해 어드레스 번호 1을 수락한다. MBB 번호 1은 MBB 번호 1의 통신 링크 입력이 로우로 어써트될 때, 및 MBB 번호 1의 어드레스가 클리어된 때 어드레스 번호 1을 수락한다. 어드레스가 수락된 후에, MBB 번호 1의 출력은 로우로 어써트되고, 그것에 의해 MBB 번호 2를 어드레스 프로그래밍을 위해 셋업한다. 다시 도 5와 같이, 입력이 하이 상태로 설정된 모듈들은 606-608에서와 같이 크로스 해칭으로 표시된다. 위에 설명된 것과 같이, 모듈의 입력이 하이로 설정될 때, 그 모듈은 BCM으로부터의 어드레스 할당을 수락하지 않을 것이다.
이제 도 7을 참조하면, 모듈 프로그래밍 시퀀스의 제3 단계 동안의 모듈 상태들의 예가 도시되어 있다. 도 5-6과 유사하게, 5개의 모듈들에 대한 표현들이 700-708에서 라벨 표시된다. 열 내의 제1 모듈은 CSM(700)이고, 그 뒤에 MBB들(1-3)(702-706)이 오고, 마지막으로 BCM(708)이 온다.
어드레스 프로그래밍의 제3 단계에서, MBB 번호 2는 CAN 버스를 통해 어드레스 번호 2를 수락한다. MBB 번호 2는 MBB 번호 2의 통신 링크 입력이 로우로 어써트될 때, 및 MBB 번호 2의 어드레스가 클리어된 때 어드레스 번호 2를 수락한다. 어드레스가 수락된 후에, MBB 번호 2의 출력은 로우로 어써트되고, 그것에 의해 MBB 번호 3를 어드레스 프로그래밍을 위해 셋업한다. 다시 도 5-6과 같이, 입력이 하이 상태로 설정된 모듈들은 708에서와 같이 크로스 해칭으로 표시된다. 위에 설명된 것과 같이, 모듈의 입력이 하이로 설정될 때, 그 모듈은 BCM(708)으로부터의 어드레스 할당을 수락하지 않을 것이다.
따라서 제1 노드에서, 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 것인 통신 링크에 의해 모듈 프로그래밍이 촉진된다. 일단 각각의 MBB의 프로그래밍이 달성되면, BCM(708) 입력은 로우로 어써트되고 통신 링크는 CSM(700)으로부터 하트비트 신호를 전송하기 위해 준비된다.
이제 도 8을 참조하면, 배터리 팩 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 방법의 순서도가 도시되어 있다. 802에서, 루틴(800)은 모듈 어드레스들을 클리어함으로써 모듈 프로그래밍을 초기화한다. 모듈 어드레스들을 클리어하는 것은 또한 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 통신 링크를 통해 신호들의 전송을 중단한다. 또한 프로그래밍 시퀀스 동안에 하트비트 신호를 비활성화하기 위해 CAN 링크를 통하여 배터리 모듈에 명령이 발행된다. 루틴(800)은 프로그래밍이 초기화된 후에 804로 진행한다.
804에서, 루틴(800)은 현재의 모듈에 어드레스가 할당되었는지 여부를 판단한다. 하나의 예에서, BCM은 모듈 초기화 후에 CAN 링크를 통하여 제1 어드레스를 송출한다. 모듈이 어드레스를 수락한 후에 그 모듈은 CAN을 통하여 BCM에 어드레스 세트 ACK(address set acknowledgment)를 전송하고 그에 따라 BCM은 모듈 어드레스들을 증가시킬 수 있다. 만약 모듈 어드레스가 모듈에 의해 수락된다면 루틴(800)은 808로 진행한다. 그렇지 않다면, 루틴(800)은 810으로 진행한다.
808에서, 루틴(800)은 배터리 팩의 모든 모듈들에 어드레스가 할당되었는지 여부를 판단한다. 하나의 예에서, BCM은 내부 카운트 변수를 모듈 구성 파일 내의 변수와 비교하여 모든 모듈들에 할당되었는지를 결정한다. 루틴(800)은 만약 모든 모듈들에 어드레스가 할당되었다면 종료(exit)로 진행한다. 그렇지 않다면, 루틴(800)은 814로 진행한다.
814에서, 루틴(800)은 할당된 모듈 어드레스들을 계속 추적하기 위해 BCM 내의 내부 변수를 증가시킨다. 어드레스를 수락하는 각각의 모듈에 대해 내부 변수가 증가된다. 루틴(800)은 모듈 어드레스가 증가된 후에 804로 되돌아간다.
810에서, 루틴(800)은 할당된 모듈 어드레스들을 모듈에 송신한다. BCM은 데이지-체인 방식으로 연결된 통신(예컨대, 도 4에서 480 참조) 링크 내의 어느 모듈이 어드레스를 수신해야 하는지를 알지 못한다. BCM은 단지 구성 파일에 기초하여 할당할 어드레스들의 수를 알 뿐이다. 모듈 어드레스 번호는 데이지-체인 내의 모듈의 위치에 의해 결정된다. 각각의 모듈에 고유의 어드레스가 할당되는 것을 보증하기 위해 모듈은 그 모듈에의 데이지-체인 입력이 로우(예컨대, 접지)로 풀링될 때 및 모듈에 어드레스가 할당되지 않은 때에만 어드레스 할당을 수락할 수 있다. 따라서, BCM이 CAN 링크 상에서 어드레스 할당을 브로드캐스트할 때, 어드레스를 수락할 수 있는 유일한 모듈은 할당된 어드레스를 갖고 있지 않고 어드레스를 수락하는 마지막 모듈 뒤에 위치하는 모듈이다. 브로드캐스트된 어드레스를 수신하고 수락하는 모듈은 어드레스를 수락하는 이전의 모듈 뒤에 위치해야 하는데, 그 이유는 어드레스를 수락하는 이전의 모듈은 어드레스가 수락된 후에 후속의 모듈의 광 입력을 로우 상태로 설정하기 때문이다. 이런 식으로, 각각의 모듈은 적어도 부분적으로 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하는 데이지-체인 통신 링크의 상태에 응답하여 고유의 어드레스를 수신한다. 루틴(800)은 데이지-체인 통신 링크의 단부에 있는 BCM 또는 다른 모듈이 모듈 어드레스를 브로드캐스트한 후에 812로 진행한다. 만약 통신 링크의 길이를 따라서 퇴화의 표시가 있다면(예컨대, 만약 CELL_THRESHOLD가 어써트된다면) 모든 모듈들에 어드레스들이 할당되지 않을 것이라는 것에 주목해야 한다.
812에서, 루틴(800)은 가장 최근에 BCM 브로드캐스트 어드레스를 수락한 모듈의 데이지-체인 통신 링크 출력을 활성화한다. 하나의 예에서, 후속의 모듈의 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 데이지-체인 통신 링크 내의 다음의 모듈의 입력이 로우로 어써트되도록 광 결합기 출력이 클로즈된다. 이 액션은 데이지-체인 통신 링크 내의 후속의 모듈의 입력 광 결합기를 활성화하여 후속의 모듈을 BCM에 의해 브로드캐스트된 다음 어드레스를 수신하도록 준비한다.
따라서, 도 8의 방법은 배터리 팩의 모듈들을 어드레싱하기 위한 방법으로서, 상기 배터리 팩 모듈에서의 어드레스의 부재, 상기 배터리 팩 모듈에서의 제1 통신 링크로부터의 제1 신호, 및 제2 통신 링크 상에서 브로드캐스트된 어드레스 할당에 응답하여 배터리 팩 전자 모듈에 대한 어드레스 할당을 수락하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 또한 상기 제1 신호가 이전의 배터리 팩 전자 모듈에서 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청의 통지가 없음을 나타내는 신호이고, 상기 제1 통신 링크가 데이지-체인 방식으로 연결된 통신 링크인 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 어드레스 할당을 수락한 후에 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청의 통지가 없음을 나타내는 출력을 더 어써트하는 단계를 포함한다. 하나의 예에서, 방법은 상기 제2 통신 링크가 CAN 링크이고 상기 제2 통신 링크 상에서 브로드캐스트된 상기 어드레스 할당이 BCM을 통해 브로드캐스트되는 것을 포함한다.
이제 도 9를 참조하면, 통신 링크(예컨대, 도 4의 480을 참조)를 통하여 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 방법의 순서도가 도시되어 있다. 902에서, 루틴(900)은 데이지-체인 통신 링크 내의 제1 모듈에서 하트비트 신호를 생성하기 시작한다. 하나의 예에서, 상기 하트비트 신호는 데이지-체인 통신 링크 내의 광 결합기를 활성화하고 비활성화할 수 있는 마이크로컨트롤러의 출력을 토글링함으로써 생성된다. 하트비트 신호는 응용에 적당한 주파수 및 듀티 사이클로 생성된다(예컨대, 100 ms 하이 상태를 갖는 1 Hz 주기). 루틴(900)은 하트비트 신호가 활성화된 후에 904로 진행한다.
904에서, 루틴(900)은 하트비트 신호를 전송한다. 하나의 예에서, 루틴(900)은 광 결합기를 온 및 오프로 구동함으로써 하트비트 신호를 전송한다. 광 결합기를 온 및 오프로 구동함으로써, 데이지-체인 통신 링크 내의 다른 모듈들 내의 후속의 광 결합기들의 상태도 스위칭된다. 이런 식으로, 데이지-체인 통신 링크 내의 제1 모듈에서 생성된 신호는 그 신호가 모듈에서 모듈로 캐스케이딩되게(cascade) 한다.
906에서, 루틴(900)은 각각의 모듈에서 동작 조건들을 체크하여 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지가 제공되어야 하는지를 결정한다. 루틴은 배터리 셀 전압, 배터리 모듈 전류, 배터리 모듈 전압, 배터리 셀 온도, 배터리 출력 접촉기 온도, 배터리 팩 전압, 배터리 팩 전류, 및 버스 전압 분리 검출과 같은(그러나 이에 제한되지 않는) 조건들을 평가할 수 있다. 루틴(900)은 만약 이러한 조건들이 결정된다면 적당한 모듈의 광 결합기를 비활성 상태로 설정한다. 루틴(900)은 퇴화의 조건들이 체크된 후에 908로 진행한다.
908에서, 루틴(900)은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 데이지-체인 통신 링크 내의 마지막 모듈의 광 결합기 입력의 상태를 모니터한다. 만약 그 광 입력이 하트비트 신호가 활성화된 후에 미리 결정된 양의 시간 내에 상태를 변경하지 않는다면, 루틴(900)은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 통지가 존재한다고 결정한다. 루틴(900)은 데이지-체인 내의 마지막 모듈의 데이지-체인 통신 링크 입력을 모니터한 후에 910으로 진행한다.
910에서, 루틴은 하트비트 신호의 부재가 있는지 여부를 판단한다. 하나의 예에서, 루틴(900)은 만약 광 분리기의 상태가 미리 정해진 양의 시간 내에 변화하지 않는다면 하트비트 신호의 부재를 판단한다. 루틴(900)은 하트비트 신호의 부재가 있다고 판단될 때 912로 진행한다. 그렇지 않다면, 루틴(900)은 종료로 진행한다.
912에서, 루틴(900)은 배터리 팩 퇴화를 제한하도록 내부 플래그를 설정한다. BCM은 플래그가 설정될 때 차 컨트롤러 또는 시스템 컨트롤러(예컨대, 고정된 전력 컨트롤러)에 신호를 브로드캐스트한다. 이런 식으로, BCM은 BCM이 배터리 팩 퇴화를 제한하는 액션들을 취하고 있다는 통지를 외부 시스템들에 제공할 수 있다. 루틴(900)은 플래그가 설정된 후에 및 배터리 팩 퇴화의 제한을 나타내는 메시지가 송신된 후에 914로 진행한다.
914에서, 루틴(900)은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 액션들을 취한다. 하나의 예에서, 루틴(900)은 배터리 팩 출력 접촉기를 오픈하는 신호를 송신한다. 더욱이, 루틴(900)은 하트비트 신호가 수신되고 미리 결정된 제어 시퀀스가 결정될 때까지 출력 접촉기들을 오픈 상태에 유지할 수 있다. 예를 들면, 일단 배터리 출력 접촉기가 오픈되면, 루틴(900)은 하트비트 신호가 검출될 때까지 및 외부 컨트롤러로부터의 접촉기 오프닝 신호가 검출될 때까지 출력 접촉기를 오픈 상태로 유지할 수 있다. 루틴(900)은 배터리 팩 퇴화를 제한하는 액션들을 취한 후에 종료한다.
이제 도 10을 참조하면, 배터리 퇴화를 제한하는 표시를 제공하기 위한 루틴이 도시되어 있다. 1002에서, 루틴(1000)은 모듈 조건들을 결정한다. 모듈 조건들은 배터리 셀 전압, 배터리 모듈 전류, 배터리 모듈 전압, 배터리 셀 온도, 배터리 출력 접촉기 온도, 배터리 팩 전압, 배터리 팩 전류, 및 버스 전압 분리 검출을 포함할 수 있지만 이들에 제한되지 않는다. 루틴(1000)은 동작 조건들이 결정된 후에 1004로 진행한다.
1004에서, 루틴(1000)은 하나 이상의 모듈 조건들이 지정된 임계값보다 크거나 작은지 여부를 판단한다. 예를 들면, 만약 배터리 셀 전압이 제1 임계 레벨보다 작고 제2 임계 레벨보다 크다면, 루틴(1000)은 1006으로 진행한다. 하나의 예에서, 모듈들 내의 하드웨어 회로는 배터리 셀 전압을 모니터하고 제어하는 소프트웨어를 지원하는 여분의 전압 체크를 제공한다. 1002에서 설명된 것들과 같은 다른 모듈 조건들에 유사한 테스트들이 적용될 수 있다. 만약 모든 모듈 동작 조건들이 바람직한 범위 내에 있다면, 루틴(1000)은 종료로 진행한다.
1006에서, 루틴(1000)은 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 데이지-체인 통신 링크 내의 제1 모듈에 의해 생성된 신호를 중단한다. 하나의 예에서, 광 결합기를 포함하는 모듈 출력이 플로팅 상태로 설정되고 그에 따라서 후속의 모듈의 입력에 있는 풀업 저항기(pull-up resistor)가 입력을 저전압 버스에 관하여 하이 상태로 유지한다. 이런 식으로, 통신 링크 내의 제1 모듈에 의해 생성된 신호가 중단된다. 다른 예들에서, FET들과 같은 다른 스위치들이 신호를 중단하기 위해 사용될 수 있다. 신호를 중단함으로써, 데이지-체인 시퀀스 내의 후속의 모듈들의 입력들이 미리 정해진 상태에 유지될 수 있고 그에 따라서 데이지-체인 통신 링크 내의 단부 모듈이 하트비트 신호를 검출하지 않는다. 루틴(1000)은 데이지-체인 하트비트 신호가 중단된 후에 종료한다.
따라서, 도 9-10의 방법들은 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 방법으로서, 통신 링크를 통해 복수의 배터리 팩 전자 모듈들을 연결하는 단계; 제1 배터리 팩 전자 모듈에서 신호를 생성하는 단계 - 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈은 상기 통신 링크의 제1 단부에 있음 -; 상기 신호를 상기 통신 링크를 통해 전송하는 단계; 및 상기 통신 링크의 제2 단부에 있는 제2 배터리 팩 전자 모듈에서 상기 신호의 부재에 응답하여 배터리 출력 접촉기를 오픈하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 배터리 출력 접촉기가 상기 신호의 부재 후에 미리 결정된 양의 시간에 오픈되고, 상기 통신 링크가 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들을 데이지-체인 구성으로 연결하는 것을 포함한다. 상기 방법은 상기 신호가 미리 결정된 타이밍에서 출력된 일련의 펄스들인 것을 포함한다. 하나의 예에서 상기 방법은 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈이 배터리 전류 감지 모듈이고, 상기 제2 배터리 팩 전자 모듈이 배터리 제어 모듈이고, 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈과 상기 제2 배터리 팩 전자 모듈 사이에 적어도 하나의 MBB가 위치하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들 중 적어도 하나에 상기 데이지-체인 구성 내의 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들 중 상기 적어도 하나의 위치에 따라 상기 제2 배터리 팩 모듈과 통신하기 위한 어드레스가 할당되는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 통신 링크가 단일 전기 도체로 이루어지는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 통신 링크가 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들로부터 광 결합기들을 통해 적어도 부분적으로 분리되는 것을 포함한다.
본 명세서의 내용은 이 문서에서 개시된 다양한 시스템들 및 구성들, 및 다른 특징들, 기능들, 및/또는 특성들의 모든 신규하고 자명하지 않은 조합들 및 부분 조합들을 포함한다.
이 기술의 통상의 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이, 도 8-10에서 설명된 루틴들은 컨트롤러를 위한 명령들에 의해 표현될 수 있고 이벤트 구동, 인터럽트 구동, 멀티태스킹, 멀티스레딩 등과 같은 임의의 수의 처리 전략들 중 하나 이상에 의해 표현될 수 있다. 따라서, 도시된 다양한 단계들 또는 기능들은 도시된 시퀀스로, 병행하여 수행될 수 있고, 또는 몇몇 경우에 생략될 수 있다. 마찬가지로, 처리의 순서는 이 문서에서 설명된 목적들, 특징들, 및 이점들을 달성하기 위해 반드시 요구되는 것은 아니고, 도시 및 설명의 편리함을 위해 제공된다. 비록 명시적으로 도시되지는 않았지만, 이 기술의 통상의 숙련자는 사용되고 있는 특정한 전략에 따라서 도시된 단계들 또는 기능들 중 하나 이상이 반복하여 수행될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
하기의 청구항들은 신규하고 자명하지 않은 것으로 간주되는 특정한 조합들 및 부분 조합들을 특히 지시한다. 이러한 청구항들은 "하나의" 요소 또는 "제1" 요소 또는 그것의 등가물을 나타낼 수 있다. 그러한 청구항들은 하나 이상의 그러한 요소들의 통합을 포함하고, 둘 이상의 그러한 요소들을 요구하지도 배재하지도 않는 것으로 이해되어야 한다. 개시된 특징들, 기능들, 요소들, 및/또는 특성들의 다른 조합들 및 부분 조합들이 본 청구항들의 보정을 통하여 또는 이 출원 또는 관련 출원에서의 새로운 청구항들의 제시를 통하여 청구될 수 있다. 그러한 청구항들은, 최초의 청구항들에 대하여 범위가 더 넓거나, 더 좁거나, 같거나, 다르거나 간에, 또한 본 명세서의 내용 내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 배터리 팩 내의 퇴화(degradation)를 제한하는 통지를 제공하기 위한 방법으로서,
    통신 링크를 통해 복수의 배터리 팩 전자 모듈들을 연결하는 단계;
    제1 배터리 팩 전자 모듈에서 신호를 생성하는 단계 - 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈은 상기 통신 링크의 제1 단부에 있음 -;
    상기 신호를 상기 통신 링크를 통해 전송하는 단계; 및
    상기 통신 링크의 제2 단부에 있는 제2 배터리 팩 전자 모듈에서의 상기 신호의 부재에 응답하여 배터리 출력 접촉기(battery output contactor)를 오픈하는 단계
    를 포함하는 통지 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 출력 접촉기가 상기 신호의 부재 후에 미리 결정된 양의 시간 동안 오픈되고, 상기 통신 링크가 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들을 데이지-체인 구성(daisy-chain configuration)으로 연결하는 통지 제공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호는 미리 결정된 타이밍에서 출력된 일련의 펄스들인 통지 제공 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈이 배터리 전류 감지 모듈이고, 상기 제2 배터리 팩 전자 모듈이 배터리 제어 모듈이고, 상기 제1 배터리 팩 전자 모듈과 상기 제2 배터리 팩 전자 모듈 사이에 적어도 하나의 MBB가 위치하는 통지 제공 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들 중 적어도 하나에는, 데이지-체인 구성으로 되어 있는 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들 중 상기 적어도 하나의 위치에 따라, 상기 제2 배터리 팩 전자 모듈과 통신하기 위한 어드레스가 할당되는 통지 제공 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 통신 링크가 단일 전기 도체로 이루어지는 통지 제공 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 통신 링크가 상기 복수의 배터리 팩 전자 모듈들로부터 광 결합기들을 통해 적어도 부분적으로 분리되는 통지 제공 방법.
  8. 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 시스템으로서,
    배터리 팩 내의 복수의 전자 모듈들 중 제1 모듈 - 상기 제1 모듈은 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함함 -;
    상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 제2 모듈 - 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀(battery cell)을 모니터하도록 구성되고, 상기 제2 모듈은 또한 상기 신호를 통과시키고 중단하도록 구성됨 -;
    상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 제3 모듈 - 상기 제3 모듈은 신호 수신기를 포함하고, 상기 신호 수신기는 상기 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 제3 모듈은 또한 상기 배터리 팩의 출력 접촉기를 제어하기 위한 출력을 포함함 -
    을 포함하는 통지 제공 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 모듈이 상기 제2 모듈에 의해 인지된 퇴화의 조건 동안에 상기 신호를 중단하도록 구성되고, 상기 복수의 전자 모듈들 중 상기 제3 모듈이 상기 출력 접촉기를 제어하기 위한 하드웨어 회로를 포함하는 통지 제공 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 모듈이 상기 제2 모듈에 의해 인지된 퇴화의 조건의 부재 동안에 상기 신호를 통과시키도록 구성되는 통지 제공 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제3 모듈이 상기 복수의 전자 모듈들 내의 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 명령들을 갖는 컨트롤러를 포함하는 통지 제공 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제3 모듈은, 상기 신호가 상기 배터리 팩 내의 상기 복수의 전자 모듈들 중 상기 제2 모듈에 의해 중단될 때 상기 배터리 팩 외부의 컨트롤러에 배터리 팩 퇴화의 조건을 전달하도록 구성된 배터리 팩 컨트롤러 모듈인 통지 제공 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제1 모듈, 상기 제2 모듈, 및 상기 제3 모듈이 데이지-체인 방식으로 연결된 통신 링크를 통해 통신하는 통지 제공 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 데이지-체인 방식으로 연결된 통신 링크가 상기 배터리 팩 내의 저전압 버스와 통신하는 통지 제공 시스템.
  15. 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 제공하기 위한 시스템으로서,
    신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기;
    배터리 팩의 임계 조건(threshold condition)을 검출하기 위한 제1 회로 - 상기 제1 회로는 또한 상기 신호를 통과시키고 중단하도록 구성됨 -; 및
    제2 회로 - 상기 제2 회로는 미리 결정된 시간보다 긴 시간 동안 상기 제2 회로에서의 상기 신호의 부재에 응답하여 상기 배터리 팩의 출력 접촉기를 오픈하도록 구성됨 -
    를 포함하는 통지 제공 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 신호 생성기가 통신 링크를 통해 상기 제2 회로에 연결되고, 상기 시스템이 상기 배터리 팩 외부의 컨트롤러에 배터리 팩 퇴화를 제한하는 요청을 전달하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 통지 제공 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 회로가 복수의 전자 모듈들의 상기 임계 조건을 검출하기 위한 복수의 회로들 중 하나이고, 상기 통신 링크가 상기 복수의 전자 모듈들 사이에 데이지-체인 구성으로 배열되는 통지 제공 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컨트롤러가 상기 복수의 전자 모듈들에 어드레스들을 할당하기 위한 추가 명령들을 포함하는 통지 제공 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 전자 모듈들 각각에 고유의 어드레스(unique address)가 할당되는 통지 제공 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 어드레스들의 할당이 상기 복수의 전자 모듈들에 대해 한번에(at a time) 하나의 어드레스에서 수행되는 통지 제공 시스템.
KR1020127000651A 2009-06-10 2010-06-09 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법 KR101687433B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18577409P 2009-06-10 2009-06-10
US61/185,774 2009-06-10
PCT/US2010/037895 WO2010144524A2 (en) 2009-06-10 2010-06-09 System and method for communicating notice to limit degradation within a battery pack

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120049224A KR20120049224A (ko) 2012-05-16
KR101687433B1 true KR101687433B1 (ko) 2016-12-16

Family

ID=43305820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127000651A KR101687433B1 (ko) 2009-06-10 2010-06-09 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8629581B2 (ko)
KR (1) KR101687433B1 (ko)
WO (1) WO2010144524A2 (ko)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6850037B2 (en) 1997-11-03 2005-02-01 Midtronics, Inc. In-vehicle battery monitor
US8872517B2 (en) 1996-07-29 2014-10-28 Midtronics, Inc. Electronic battery tester with battery age input
US6566883B1 (en) 1999-11-01 2003-05-20 Midtronics, Inc. Electronic battery tester
US8198900B2 (en) 1996-07-29 2012-06-12 Midtronics, Inc. Automotive battery charging system tester
US8958998B2 (en) 1997-11-03 2015-02-17 Midtronics, Inc. Electronic battery tester with network communication
US7705602B2 (en) 1997-11-03 2010-04-27 Midtronics, Inc. Automotive vehicle electrical system diagnostic device
US8513949B2 (en) 2000-03-27 2013-08-20 Midtronics, Inc. Electronic battery tester or charger with databus connection
US7446536B2 (en) 2000-03-27 2008-11-04 Midtronics, Inc. Scan tool for electronic battery tester
US7398176B2 (en) 2000-03-27 2008-07-08 Midtronics, Inc. Battery testers with secondary functionality
US8164343B2 (en) 2003-09-05 2012-04-24 Midtronics, Inc. Method and apparatus for measuring a parameter of a vehicle electrical system
US7154276B2 (en) 2003-09-05 2006-12-26 Midtronics, Inc. Method and apparatus for measuring a parameter of a vehicle electrical system
US9255955B2 (en) 2003-09-05 2016-02-09 Midtronics, Inc. Method and apparatus for measuring a parameter of a vehicle electrical system
US9018958B2 (en) 2003-09-05 2015-04-28 Midtronics, Inc. Method and apparatus for measuring a parameter of a vehicle electrical system
US8436619B2 (en) 2004-08-20 2013-05-07 Midtronics, Inc. Integrated tag reader and environment sensor
US8442877B2 (en) 2004-08-20 2013-05-14 Midtronics, Inc. Simplification of inventory management
US9496720B2 (en) 2004-08-20 2016-11-15 Midtronics, Inc. System for automatically gathering battery information
US8344685B2 (en) 2004-08-20 2013-01-01 Midtronics, Inc. System for automatically gathering battery information
GB2491304B (en) 2007-07-17 2013-01-09 Midtronics Inc Battery tester and electric vehicle
US9274157B2 (en) 2007-07-17 2016-03-01 Midtronics, Inc. Battery tester for electric vehicle
CN101515023A (zh) 2007-12-06 2009-08-26 密特电子公司 蓄电池和电池测试器
CN101509960A (zh) * 2008-11-20 2009-08-19 奇瑞汽车股份有限公司 一种电池电压和温度监测装置
US9588185B2 (en) 2010-02-25 2017-03-07 Keith S. Champlin Method and apparatus for detecting cell deterioration in an electrochemical cell or battery
US9425487B2 (en) 2010-03-03 2016-08-23 Midtronics, Inc. Monitor for front terminal batteries
US9229062B2 (en) 2010-05-27 2016-01-05 Midtronics, Inc. Electronic storage battery diagnostic system
US11740294B2 (en) 2010-06-03 2023-08-29 Midtronics, Inc. High use battery pack maintenance
KR20130030766A (ko) 2010-06-03 2013-03-27 미드트로닉스, 인크. 전기차를 위한 배터리팩 유지보수
WO2011153055A2 (en) * 2010-06-03 2011-12-08 A123 Systems, Inc. System and method for monitoring battery bus bars within a battery pack
US10046649B2 (en) 2012-06-28 2018-08-14 Midtronics, Inc. Hybrid and electric vehicle battery pack maintenance device
US8738309B2 (en) 2010-09-30 2014-05-27 Midtronics, Inc. Battery pack maintenance for electric vehicles
US9419311B2 (en) 2010-06-18 2016-08-16 Midtronics, Inc. Battery maintenance device with thermal buffer
US9201120B2 (en) 2010-08-12 2015-12-01 Midtronics, Inc. Electronic battery tester for testing storage battery
IT1404312B1 (it) * 2011-02-24 2013-11-22 Ferrari Spa Sistema di accumulo di energia elettrica a ridotto spessore per un veicolo con propulsione elettrica.
US8935450B2 (en) * 2011-09-16 2015-01-13 Nxp B.V. Network communications circuit, system and method
DE112012004706T5 (de) 2011-11-10 2014-08-21 Midtronics, Inc. Batteriepack-Testvorrichtung
CN102582462B (zh) * 2012-02-28 2014-03-26 华霆（合肥）动力技术有限公司 一种电动汽车电池管理系统
US9851411B2 (en) 2012-06-28 2017-12-26 Keith S. Champlin Suppressing HF cable oscillations during dynamic measurements of cells and batteries
US11325479B2 (en) 2012-06-28 2022-05-10 Midtronics, Inc. Hybrid and electric vehicle battery maintenance device
US9502893B2 (en) 2012-09-20 2016-11-22 Nova Greentech, Inc. Distributed power supply system and method
US10381691B1 (en) 2012-11-15 2019-08-13 Nova Greentech, Inc. Modular battery network systems and methods for managing modular battery network systems
US9244100B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Midtronics, Inc. Current clamp with jaw closure detection
US9312575B2 (en) 2013-05-16 2016-04-12 Midtronics, Inc. Battery testing system and method
JP5900431B2 (ja) * 2013-07-18 2016-04-06 トヨタ自動車株式会社 電池監視装置、及び、電池ユニット
CN103676833B (zh) * 2013-09-25 2016-04-13 江苏峰谷源储能技术研究院有限公司 一种电池电子部件通讯地址的自动配置和修正方法
US10843574B2 (en) 2013-12-12 2020-11-24 Midtronics, Inc. Calibration and programming of in-vehicle battery sensors
US9923289B2 (en) 2014-01-16 2018-03-20 Midtronics, Inc. Battery clamp with endoskeleton design
US10473555B2 (en) 2014-07-14 2019-11-12 Midtronics, Inc. Automotive maintenance system
US10222397B2 (en) 2014-09-26 2019-03-05 Midtronics, Inc. Cable connector for electronic battery tester
US9947497B2 (en) 2014-09-30 2018-04-17 Johnson Controls Technology Company Integrated connector having sense and switching conductors for a relay used in a battery module
WO2016123075A1 (en) 2015-01-26 2016-08-04 Midtronics, Inc. Alternator tester
CN104636974B (zh) * 2015-02-13 2018-01-09 吴凡 一种信息单元集合的实时处理系统及其方法
US9966676B2 (en) 2015-09-28 2018-05-08 Midtronics, Inc. Kelvin connector adapter for storage battery
US10343545B2 (en) * 2016-01-15 2019-07-09 Trumpet Holdings, Inc. Systems and methods for separating batteries
US10608353B2 (en) 2016-06-28 2020-03-31 Midtronics, Inc. Battery clamp
US11054480B2 (en) 2016-10-25 2021-07-06 Midtronics, Inc. Electrical load for electronic battery tester and electronic battery tester including such electrical load
KR102261635B1 (ko) 2016-11-30 2021-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 병렬 연결된 Pack의 능동 제어를 통한 수명향상 방법
KR102331156B1 (ko) * 2016-11-30 2021-11-26 주식회사 엘지에너지솔루션 Hbd를 이용한 배터리 시스템의 통신 품질 분석 방법 및 시스템
CN106828155B (zh) * 2017-01-14 2018-12-21 张化锴 一种动力电池系统组间均衡电路及均衡方法
DE102017006678A1 (de) * 2017-07-14 2019-01-17 Drägerwerk AG & Co. KGaA Kaskadierbarer Mehrfachlader und Verfahren zu dessen Betrieb
KR102565347B1 (ko) * 2017-12-18 2023-08-16 현대자동차주식회사 셀 전압센싱 회로
US11513160B2 (en) 2018-11-29 2022-11-29 Midtronics, Inc. Vehicle battery maintenance device
US11566972B2 (en) 2019-07-31 2023-01-31 Midtronics, Inc. Tire tread gauge using visual indicator
US11545839B2 (en) 2019-11-05 2023-01-03 Midtronics, Inc. System for charging a series of connected batteries
US11668779B2 (en) 2019-11-11 2023-06-06 Midtronics, Inc. Hybrid and electric vehicle battery pack maintenance device
US11474153B2 (en) 2019-11-12 2022-10-18 Midtronics, Inc. Battery pack maintenance system
US11973202B2 (en) 2019-12-31 2024-04-30 Midtronics, Inc. Intelligent module interface for battery maintenance device
US11486930B2 (en) 2020-01-23 2022-11-01 Midtronics, Inc. Electronic battery tester with battery clamp storage holsters
KR20210103299A (ko) * 2020-02-13 2021-08-23 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 제어 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 상기 배터리 제어 시스템을 위한 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003143765A (ja) * 2001-11-01 2003-05-16 Hitachi Ltd バッテリーパックおよびその制御方法
JP2005321983A (ja) 2004-05-07 2005-11-17 Sony Corp 電子機器、バッテリーパック、電子機器の電源制御方法及びそのプログラム
JP2006136101A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Panasonic Ev Energy Co Ltd 電源制御装置、電動車両および電池制御ユニット

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274950B1 (en) * 1994-03-03 2001-08-14 American Power Conversion Battery communication system
US6184656B1 (en) * 1995-06-28 2001-02-06 Aevt, Inc. Radio frequency energy management system
KR100471230B1 (ko) * 2002-06-25 2005-03-10 현대자동차주식회사 전기자동차의 방전 전류 제한방법
KR100686794B1 (ko) * 2005-01-25 2007-02-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리팩의 모니터링 장치 및 그 방법
KR100786838B1 (ko) * 2005-09-05 2007-12-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템
KR100749422B1 (ko) 2006-01-20 2007-08-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
JP5048963B2 (ja) * 2006-04-06 2012-10-17 パナソニック株式会社 電池システム
KR101069104B1 (ko) * 2007-01-15 2011-09-30 주식회사 엘지화학 안정성이 향상된 멀티 전지 팩 시스템 및 그 제어방법, 및이를 이용한 전지 팩
KR101377321B1 (ko) 2007-08-07 2014-03-24 엘지전자 주식회사 배터리셀을 선택하여 충방전 가능한 배터리팩과 휴대용전자기기, 배터리의 방전 제어방법 그리고 배터리의 충전제어방법
US8324868B2 (en) * 2007-08-24 2012-12-04 Valence Technology, Inc. Power source with temperature sensing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003143765A (ja) * 2001-11-01 2003-05-16 Hitachi Ltd バッテリーパックおよびその制御方法
JP2005321983A (ja) 2004-05-07 2005-11-17 Sony Corp 電子機器、バッテリーパック、電子機器の電源制御方法及びそのプログラム
JP2006136101A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Panasonic Ev Energy Co Ltd 電源制御装置、電動車両および電池制御ユニット

Also Published As

Publication number Publication date
US20100314950A1 (en) 2010-12-16
US8629581B2 (en) 2014-01-14
WO2010144524A3 (en) 2011-03-31
KR20120049224A (ko) 2012-05-16
WO2010144524A2 (en) 2010-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101687433B1 (ko) 배터리 팩 내의 퇴화를 제한하는 통지를 전달하기 위한 시스템 및 방법
KR101681351B1 (ko) 배터리 팩 출력 접촉기를 위한 시스템 및 방법
US9923399B2 (en) Battery stack with distributed control of cells driving events
KR101681352B1 (ko) 배터리 팩의 출력을 제어하기 위한 시스템 및 방법
JP6677252B2 (ja) 制御装置、蓄電装置、及び、制御方法
US7911179B2 (en) Charging/discharging apparatus
EP2677566B1 (en) Battery pack
US9711977B2 (en) Battery management system for transmitting secondary protection signal and diagnosis signal using a small number of insulation elements
KR101456552B1 (ko) 셀 밸런싱을 이용하는 배터리
JP2006081390A (ja) 二次電池パック用保護回路
CN109116262B (zh) 电池监视系统、信号传输方法以及半导体装置
JP6581706B2 (ja) 電池管理装置
US9142987B2 (en) Battery module with converter and decoupling switch
KR20210022418A (ko) 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 운용 방법
US9207262B2 (en) Voltage detection device
US20080290837A1 (en) Electronic system for a battery
JP2010243156A (ja) 組電池の状態監視装置
JP6034031B2 (ja) 二次電池装置
US20180248230A1 (en) Battery control apparatus and battery system
KR20230006166A (ko) 배터리 모듈
KR20240020761A (ko) 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈
KR20240020760A (ko) 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant