KR102566901B1 - 배터리 시스템 - Google Patents

배터리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102566901B1
KR102566901B1 KR1020187012288A KR20187012288A KR102566901B1 KR 102566901 B1 KR102566901 B1 KR 102566901B1 KR 1020187012288 A KR1020187012288 A KR 1020187012288A KR 20187012288 A KR20187012288 A KR 20187012288A KR 102566901 B1 KR102566901 B1 KR 102566901B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
cell unit
terminal
battery
circuit module
Prior art date
Application number
KR1020187012288A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180063218A (ko
Inventor
장 발렌틴 무엔젤
다니엘 크라울리
Original Assignee
렐렉트리파이 피티와이 엘티디
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
Priority claimed from AU2015903990A external-priority patent/AU2015903990A0/en
Application filed by 렐렉트리파이 피티와이 엘티디 filed Critical 렐렉트리파이 피티와이 엘티디
Publication of KR20180063218A publication Critical patent/KR20180063218A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102566901B1 publication Critical patent/KR102566901B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • 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
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • 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
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 결합하기 위한 회로 모듈에 관한 것이다. 상기 회로 모듈은, 제1 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제1 단자 세트, 및 제2 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제2 단자 세트를 포함한다. 상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 직접 또는 하나 이상의 수동 구성요소들을 통해 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합되고, 상기 제1 단자 세트의 음(-) 단자 및 상기 제2 단자 세트의 양(*) 단자는 각각 스위칭 조립체에 결합된다. 상기 스위칭 조립체는 상기 배터리 셀 유닛들 중 각각의 배터리 셀 유닛을 선택적으로 연결하거나 바이패스하도록 동작 가능하게 구성된다. 본 발명은 또한 상기 회로 모듈 및 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.

Description

배터리 시스템
본원 명세서에 기재된 발명은 일반적으로 배터리 시스템들과 같은 에너지 저장 시스템들에 관한 것이다.
완전 전기 자동차들, 하이브리드 전기 자동차들 및 그리드 연결 또는 오프 그리드 애플리케이션들의 고정 에너지 저장과 같은 애플리케이션들을 위한 에너지 저장 시스템들은 종종 여러 에너지 저장 셀 유닛들의 배열을 포함한다. 각각의 셀 유닛은 자신의 충전 상태 및 작동 조건들에 따라 특정 범위 내에서 출력 전압을 제공하도록 자신의 기능적 메커니즘 및 설계로 한정된다. 각각의 셀 유닛은 상기 작동 조건들에 따라 특정의 최대 전하 저장 능력을 제공하도록 자신의 기능적 메카니즘 및 설계로 한정된다. 직렬로 셀 유닛들을 전기 연결하면 달성 가능한 최대 출력 전압이 증가하고 그럼으로써 주어진 전원 출력을 공급하는 데 필요한 전류의 크기는 감소한다. 이는 오믹 손실이 전류 크기에 따라 증가함에 따라 시스템 효율을 증가시킨다. 병렬로 셀 유닛들을 전기 연결하면 주어진 셀 유닛 용량에 대해 달성 가능한 최대 저장 용량이 증가한다.
개별 셀 유닛들은 필연적으로 전하 저장 용량, 내부 저항 및 기타 성능 관련 요인들에 따라 약간의 차이를 나타낸다. 그들의 작동 수명에 진입하기 전에도 조차 셀 유닛들은 필연적으로 제조 공차에 의해 야기되는 차이를 갖는데, 상기 제조 공차는 심지어 제조 과정 중 가장 진보된 제조 공정을 사용해서 제조하는 동안 셀 유닛들의 특정 변화를 허용하는 것이다. 작동 수명 전반에 걸쳐 셀 유닛 성능 저하 조건들 또는 프로파일들의 변화들이 이러한 차이에 기여한다. 사용된 셀 유닛들이 재사용을 위해 재활용되는 애플리케이션들에서, 상기 셀 유닛들은, 특히 상기 셀 유닛들이 다른 사용 프로파일들에 노출된 경우 현저한 성능 차이와 관련이 있을 수 있다. 상이한 사양을 갖는 셀 유닛들을 사용하는 것은 또한 셀 유닛의 차이에 기여할 수 있다.
여러 에너지 저장 유닛을 포함하는 에너지 저장 시스템들에서, 셀 유닛들 간의 이러한 차이는 전체 에너지 저장 시스템이 관리되고 수행되는 방식에 영향을 줄 수 있다. 병렬로 전기 연결된 셀 유닛들에서, 낮은 성능의 셀 유닛들은 방전 또는 충전 프로세스 동안 낮은 전류를 제공하거나 수용한다. 이는 각각 방전 또는 충전 프로세스 중에 높은 전류를 제공하거나 수용하는 높은 성능의 셀 유닛들을 유도한다. 이러한 레이트의 증가는 시스템 효율을 감소시키고, 셀 유닛 성능저하를 증가시키며 잠재적으로 안전 위험을 초래할 수 있다. 그러므로, 전체 시스템을 낮은 전력 입력 또는 출력 레벨로 제한할 필요가 종종 있다. 직렬로 전기 연결된 셀 유닛들에서, 낮은 충전 용량 셀 유닛들은 방전 또는 충전 프로세스 중에 각각 적은 충전을 제공하거나 수용할 수 있다. 직렬 배열로 인해, 높은 충전 용량 셀 유닛들은 최저 충전 용량 셀 유닛과 동일한 양의 충전만을 제공하도록 한정된다. 이것이 의미하는 것은 가장 낮은 충전 용량을 가진 셀 유닛이가 전체 에너지 저장 시스템의 전하 저장 용량을 제한함을 의미한다.
기존의 배터리 관리 시스템들은 일반적으로 스위치드 저항기들을 사용해 높은 충전 용량의 셀 유닛들, 또는 스위치드 커패시터들 또는 스위치드 인덕터들로부터 과도한 에너지를 방출하여 높은 충전 용량의 셀 유닛들로부터 낮은 충전 용량의 셀 유닛들로 에너지를 전달한다. 이러한 시스템들의 주된 역할은 충전 방전 사이클의 특정 지점에서, 예를 들면 충전 종료시 직렬 연결된 셀 유닛들의 충전 상태 차이들을 균등하게 하는 것이다. 그러한 사이클의 특정 지점에서 충전 상태를 균등하게 하면 직렬 배열의 가장 낮은 용량의 셀 유닛이 완전히 사용될 수 있다. 그러나 이는 높은 용량의 셀 유닛들이 출력에 많은 에너지를 제공하는 것을 허용하지 않는다.
예를 들면, 직렬 배열로 연결된 2개의 완전히 충전된 배터리 셀 유닛이 각각 1Ah 및 10Ah의 용량을 갖는다고 가정하자. 이러한 시스템이 1A의 레이트로 방전되면, 방전 중에 균등화가 없다고 가정하면, 전체 시스템은 1시간의 방전 시간을 가지며, 이때 상기 전체 시스템은 낮은 성능의 셀 유닛으로부터의 1Ah 및 높은 성능의 셀 유닛으로부터의 1Ah로 이루어진 2Ah를 제공하게 된다.
직렬로 연결된 다수의 셀 유닛을 포함하는 에너지 저장 시스템에서 가장 낮은 용량의 셀 유닛에 의해 제기된 한계들을 극복하기 위해, 진보된 수법이 요구된다. 스위치드 커패시터 또는 스위치드 인덕터 밸런싱 시스템은 연속적으로 에너지를 전달하도록 작동될 수 있는데, 예를 들면 방전 프로세스의 일부 또는 전부에 걸쳐 높은 충전 용량의 셀 유닛으로부터 낮은 충전 용량의 셀 유닛으로 에너지를 전달하도록 작동될 수 있다. 그러나 셀 유닛들을 균등화하는 데 사용되는 전기 경로들과 구성요소들은 일반적으로 전체 에너지 저장 시스템의 정격 출력(rating)의 일부에 불과한 에너지 처리량으로 정격 출력된다. 이 때문에, 상기 시스템은 일반적으로 상기 셀 유닛들 간의 차이의 일부만을 점유할 수 있다.
예를 들면, 직렬 배열로 연결된 2개의 완전히 충전된 배터리 셀 유닛이 각각 1Ah 및 10Ah의 용량을 갖는다고 가정하기로 한다. 이러한 시스템이 1A의 레이트로 방전되고 낮은 충전 용량의 셀 유닛으로부터 0.1A의 레이트로 높은 충전 용량의 셀 유닛으로 에너지를 추가로 전달하면, 상기 시스템은 1시간 후에 2Ah의 용량을 제공한다. 이 시점에서, 에너지 전달로 인해, 낮은 충전 용량의 셀 유닛은 여전히 0.1Ah를 유지하고 높은 충전 용량의 셀 유닛은 여전히 8.9Ah를 유지하며, 그럼으로써 방전이 약 0.1 시간 더 길게 계속되는 것을 허용하여 전체 에너지 저장 시스템 용량은 어떠한 균등화 시스템이 없는 것보다 0.2Ah 정도 큰 결과를 초래한다. 높은 충전 용량의 셀 유닛들로부터 유지될 수 있는 추가 방전 시간 및 에너지는 균등화 등화 시스템의 에너지 정격 출력에 따라 증가하며, 이는 다른 요인들 중에서 비용 및 공간 요건들을 증가시킬 수 있다. 이는 그러한 배터리 관리 수법들이 동일한 사양들을 갖는 이전에 사용되지 않은 셀 유닛들을 기반으로 하는 에너지 저장 시스템들과 같이 상대적으로 작은 차이만을 갖는 에너지 저장 시스템들에 주로 유용하게 한다. 더욱이, 스위치드 커패시터들 또는 스위치드 인덕터들을 사용하려면 커패시터들 또는 인덕터들과 같은 중간 저장 기기들을 통해 에너지가 각각 전달될 필요가 있으며, 이는 전체 에너지 저장 시스템 효율에 부정적인 영향을 주는 손실들과 관련이 있을 수 있다.
직렬로 연결된 셀 유닛들 간의 차이들에 의해 제기된 한정들을 해결하기 위한 부가적인 방법은 전압 변환기들을 사용하는 것입니다. 전형적으로, 각각의 셀 유닛은 하나의 전압 변환기에 연결되고, 상기 전압 변환기들은 병렬로 연결되어 직류 측 결합을 이루게 된다. 이는 직접 또는 인버터에 연결된 부가적인 전압 변환기를 통해 이루어질 수 있다. 다른 한 옵션은 각각의 셀 유닛을 하나의 전압 변환기에 연결하고 각각의 전압 변환기를 인버터에 연결하고 상기 인버터들을 병렬로 연결하여 상기 셀 유닛들로부터의 에너지가 교류 측에 연결되도록 하는 것이다. 부가적인 옵션은 출력이 직렬로 연결된 전압 변환기들을 사용하는 것이다. 전압 변환기들을 사용하는 단점들에는 변환기들의 상당한 구성요소 비용, 제어기 타입 및 레이아웃에 따른 셀 충전 및 방전 제어 가능성에 대한 잠재적 한정들 및 인덕터들 및/또는 커패시터들과 같은 전압 변환에 사용되는 저장 요소의 에너지 손실로 인한 부분적인 전압 변환기들의 한정된 효율이 있다.
스위치들은 또한 셀 유닛들을 연결하고 바이패스(bypass)(즉, 연결해제)하는데 사용될 수 있다. 낮은 성능의 셀 유닛들을 연결해제함으로써, 나머지 셀 유닛들로부터 추가의 충전 및 방전 용량을 잠금해제될 수 있다. 이러한 수법을 사용하는 현재 시스템의 단점들 중 일부는 직렬로 연결된 각각의 셀 유닛에 대해 추가 스위치가 임의의 주어진 전류 경로에 배치되어 관련된 온 저항 및 에너지 손실을 제공하게 된다는 점이다.
본 발명의 한 목적은 전술한 단점들 또는 문제점들 중 하나 이상을 극복 또는 개선하거나 적어도 소비자에게 유용한 선택을 제공하는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 결합하기 위한 회로 모듈이 제공되며, 상기 회로 모듈은,
제1 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제1 단자 세트,
제2 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제2 단자 세트, 및
제3 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제3 단자 세트
를 포함하며,
상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 직접 또는 하나 이상의 수동 구성요소들을 통해 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합되고,
상기 제1 단자 세트의 음(-) 단자, 상기 제2 단자 세트의 양(+) 단자 및 상기 제3 단자 세트의 단자들 중 적어도 하나의 단자는 각각 스위칭 조립체에 결합되며,
상기 스위칭 조립체는 상기 배터리 셀 유닛들 중 각각의 배터리 셀 유닛을 선택적으로 연결하거나 연결해제하도록 동작 가능하게 구성되고, 그리고
상기 스위칭 조립체는,
상기 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제2 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제3 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제1 상태의 동작,
상기 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제3 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제2 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제2 상태의 동작, 및
상기 제2 배터리 셀 유닛 및 상기 제3 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제1 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제3 상태의 동작
을 선택적으로 허용하도록 동작 가능하게 구성된다.
그러므로, 상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 직접 결합될 수 있거나, 상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 도체들, 퓨즈들, 저항기들, 인덕터들 또는 기타 유사한 부품과 같은 하나 이상의 수동 구성요소들을 통해 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합될 수 있다. 본원 명세서에서, 수동 구성요소들은 도체들, 퓨즈들, 저항기들, 인덕터들 또는 비-스위칭 방식으로 동작하는 임의의 다른 것들과 같은 임의의 회로 구성요소들을 언급한다.
실제로, 상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자가 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 직접 결합되거나 수동 구성요소(들)를 통해 결합되는 방식으로 회로를 배열하면 유리하게 모든 스위칭 조립체들이 상기 회로 모듈의 단일 측 상에 위치되어 상기 회로 모듈의 구성을 매우 간소화하는 것이 허용될 수 있다. 이와 같은 회로 모듈을 포함하는 배터리 시스템에서, 이는 모든 회로 구성요소들(예컨대, 상기 스위칭 조립체들을 지니는 PCB 회로 보드들 등등)이 상기 단자 세트의 단일 측(예컨대, 일단 상기 회로 모듈에 연결되면 상기 배터리 셀 유닛들의 단일 측) 상에 배치되는 것을 허용한다. 이러한 방식으로 전체 회로 구성요소 수가 최소화될 수 있고 상기 회로 구성요소들의 배치 또는 구성이 단순화될 수 있으며, 그럼으로써 전체 배터리 시스템의 임피던스 및 손실들을 줄이고 또한 제조 시간 및 비용을 절감하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 배터리 시스템의 전체적인 중량 및 크기가 최소화될 수 있다. 이는 특히 공간 및 중량 제한들이 적용되는 애플리케이션들에 유리할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 조립체들의 임의의 스위칭 상태에서, 최대한 하나의 스위치는 상기 회로 모듈의 동작 동안 인접한 배터리 셀 유닛들 간의 전류 경로에서 폐쇄된다.
일 실시 예에서, 모든 배터리 셀 유닛들이 상기 회로 모듈에 연결될 때, 최대 하나의 스위치는 인접한 배터리 셀 유닛들 간의 전류 경로에서 폐쇄된다.
일 실시 예에서, 상기 스위칭 조립체들의 임의의 스위칭 상태에서, 배터리 셀 유닛들에 대한 폐쇄 스위치들의 비율은 상기 회로 모듈의 동작 동안 1보다 작다.
일 실시 예에서, 모든 배터리 셀 유닛들이 상기 회로 모듈에 연결될 때, 배터리 셀 유닛들에 대한 폐쇄된 스위치의 비율은 1보다 작다.
능동 배터리 셀 유닛들 간의 전류 경로에서 폐쇄된 스위치들의 수를 감소시키는 것은 스위칭 저항으로 인한 손실을 유리하게 감소시킴으로써 상기 배터리 시스템의 전체 성능을 향상시킨다.
각각의 스위칭 조립체는 관련된 배터리 셀 유닛을 연결하기 위한 제1 스위치 및 관련된 배터리 셀 유닛을 연결해제하기 위한 제2 스위치를 포함할 수 있다.
제1 실시 예에서, 상기 제1 단자 세트에 대해, 관련된 스위칭 조립체의 제1 스위치는 제1 측상의 제1 단자 세트의 음(-) 단자 및 제2 측상의 제2 스위치에 결합되고; 관련된 스위칭 조립체의 제2 스위치는 제1 측상의 제1 스위치, 및 제2 측상의 제1 단자 세트의 양(+) 단자에 결합된다. 이러한 실시 예에서, 제2 단자 세트에 대해, 관련된 스위칭 조립체의 제1 스위치는 제1 측상의 제2 단자 세트의 양(+) 단자, 및 제 2 측상의 제2 스위치에 결합되고, 관련된 스위칭 조립체의 제2 스위치는 제1 측상의 제1 스위치, 및 제2 측상의 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합된다.
제1 및 제2 단자 세트는 이들에 관련된 스위칭 조립체들과 함께 상기 회로 모듈의 하나의 유닛을 형성 할 수 있다. 상기 회로 모듈은 서로 결합된 복수의 유닛들을 포함할 수 있다.
임의의 적절한 스위칭 기기들이 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 스위칭 조립체들은 하나 이상의 전기 기계 릴레이들을 포함할 수 있다. 상기 스위칭 조립체들은 하나 이상의 트랜지스터들을 포함 할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시형태에 의하면,
전술 한 회로 모듈, 및
상기 회로 모듈에 결합된 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 포함하는 배터리 시스템이 제공된다.
일 실시 예에서, 상기 배터리 셀 유닛들은 사용된 배터리 셀 유닛들이다. 특히, 상기 배터리 셀 유닛들은 하이브리드-전기 또는 순수 전기 자동차들을 위한 배터리들로서 사용될 수 있다.
하나의 애플리케이션에서, 상기 회로 모듈은 사용된 자동차 배터리들의 용도 변경을 위해 사용될 수 있다. 특히, 사용된 자동차 배터리들은 회로 모듈에 직렬로 결합되어 전기 에너지 저장을 위한 배터리 시스템을 제공하게 될 수 있다. 상기 배터리 시스템은 가정용 또는 상업용 전기 에너지 저장소를 제공할 수 있다.
상기 배터리 시스템은 하나 이상의 배터리 셀 유닛들이 상기 회로 모듈에 결합하기 위해 장착되는 것을 허용하도록 구성된 배터리 장착부를 부가적으로 포함할 수 있으며, 상기 회로 모듈의 모든 스위칭 조립체들은 상기 배터리 장착부의 일측에 위치한다.
상기 배터리 장착부는 하나 이상의 배터리 셀 유닛들이 동작 수명 중 언제든지 상기 배터리 시스템에 개조되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 이는 바람직하게는 상기 배터리 셀 유닛들이 편리하게 추가, 제거 및/또는 교체되는 것을 허용한다.
상기 배터리 시스템은 상기 회로 모듈의 스위칭 조립체들을 제어하기 위한 제어기를 부가적으로 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 배터리 셀 유닛들의 충전 및 방전 거동에 기초하여 상기 스위칭 조립체들을 제어할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 제어기는 충전 및/또는 방전 동안 상기 배터리 셀 유닛의 전압, 전류 및/또는 온도에 기초하여 각각의 배터리 셀 유닛의 충전 및 방전 거동을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어기는,
제1 배터리 셀 유닛의 측정된 전압, 전류 및/또는 온도를 제2 배터리 셀 유닛의 측정된 전압, 전류 및/또는 온도 범위 또는 사전에 결정된 전압, 전류 및/또는 온도 범위와 비교할 수 있고,
연결 및/또는 연결해제할 배터리 셀 유닛들을 결정할 수 있으며, 그리고
각각의 배터리 셀 유닛을 연결하거나 바이패스하도록 상기 스위칭 조립체들을 제어할 수 있다.
더욱이, 상기 제어기는 고주파수에서 상기 스위칭 조립체들을 작동시킬 수 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 복수의 배터리 셀 유닛들은 개별 배터리 셀 유닛들 및 병렬 연결된 셀들의 블록들의 조합을 포함할 수 있다. 본원 명세서에서, 용어 "배터리 셀 유닛" 또는 "셀 유닛"은 개별 배터리 셀 또는 병렬로 연결된 셀 블록을 언급할 수 있으며, 복수 개와 같은 그러한 용어들의 변형에 유사한 추론이 적용된다. 이는 또한 퓨즈들, 저항기들 또는 인덕터들과 같은 하나 이상의 회로 구성요소들이 개별 셀들과 직렬로 그리고/또는 병렬로 연결된 병렬로 연결된 셀 블록을 언급할 수 있다.
상기 배터리 셀 유닛들은 예를 들면 수퍼커패시터(supercapacitor)들 등등을 포함하는 임의의 적합한 에너지 저장 요소들일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시형태에 의하면, 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 결합하기 위한 회로 모듈이 제공되며, 상기 회로 모듈은 제1 서브모듈 및 제2 서브모듈을 포함하며, 각각의 서브모듈은,
제1 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제1 단자 세트, 및
제2 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제2 단자 세트
를 포함하며,
상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 직접 또는 하나 이상의 수동 구성요소들에 의해 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합되고,
상기 제1 단자 세트의 음(-) 단자 및 상기 제2 단자 세트의 양(+) 단자는 각각 스위칭 조립체에 결합되며,
상기 스위칭 조립체들은 상기 배터리 셀 유닛들 중 임의의 하나 이상의 배터리 셀 유닛들을 선택적으로 연결 또는 연결해제하도록 동작 가능하게 구성될 수 있고, 그리고
상기 스위칭 조립체들은,
상기 제1 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제1 서브모듈의 제2 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제2 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제1 상태의 동작,
상기 제1 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제2 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제1 서브모듈의 제2 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제2 상태의 동작, 및
상기 제1 서브모듈의 제2 배터리 셀 유닛 및 상기 제2 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되며 상기 제1 서브모듈의 제1 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제3 상태의 동작
을 선택적으로 허용하도록 동작 가능하게 구성된다.
상기 스위칭 조립체들은 상기 복수 개의 배터리 셀 유닛들로부터의 전체 전압 출력을 변화시키도록 상기 배터리 셀 유닛들 중 임의의 하나 이상의 배터리 셀 유닛들을 선택적으로 연결 또는 연결해제하도록 동작 가능하게 구성될 수 있다.
본원 명세서에서, "스위치"라는 용어는 전류 흐름의 경로를 변경하는 방식으로 제어될 수 있는 하나 또는 복수 개의 회로 요소들을 언급한다. 일부 실시 예들에서, 스위치는 하나 또는 복수 개의 전기 기계 릴레이들을 포함한다. 일부 다른 실시 예들에서, 스위치는 하나 또는 복수 개의 트랜지스터들을 포함한다.
본 발명이 보다 쉽게 이해되고 실시될 수 있게 하기 위해, 지금부터 본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시 예들이 첨부도면들을 참조하여 단지 예로써 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 배터리 시스템의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 배터리 시스템의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 배터리 시스템의 하우징의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 배터리 시스템의 배터리 팩의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 배터리 시스템의 스위치 조립체들을 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 시스템(100)이 도 1에 도시되어 있다. 상기 배터리 시스템(100)은 복수 개의 배터리 셀 유닛들(104)에 결합하기 위한 회로 모듈(102)을 포함한다. 예시적인 목적으로, 상기 배터리 시스템(100)은 6개의 배터리 셀 유닛(104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104e, 104f)을 포함한다. 그러나 임의의 적절한 개수의 배터리 셀 유닛들(104)이 상기 배터리 시스템(100)에 사용될 수 있다. 상기 배터리 시스템(100)은 외부 부하에 전기 에너지를 제공하거나 외부 전원(도시되지 않음)으로부터 전기 에너지를 수용하기 위한 배터리 팩 단자들(101, 103)을 포함한다.
상기 회로 모듈(102)은 상기 배터리 셀 유닛들(104)과 결합하기 위한 6개의 단자 세트를 포함하며, 각각의 단자 세트는 양(+) 단자(106a, 108a, 110a, 112a, 114a, 116a) 및 대응되는 음(-) 단자(106b, 108b, 110b, 112b, 114b, 116b)를 갖는다. 각각의 단자 세트(106-116)는 배터리 셀 유닛(104)(본원 명세서에서 관련된 배터리 셀 유닛(104)이라 언급됨)에 결합하기 위해 구성된다. 그러나 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의 개수의 단자 및 배터리 셀 유닛이 상기 배터리 시스템(100) 또는 본원 명세서에 설명된 임의의 배터리 시스템에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 배터리 시스템(100)에서, 회로 모듈(102)의 구성요소들은 한 세트의 단자들(106a, 110a, 114a)의 양(+) 단자가 도체(118a-118c)에 의해 인접한 세트의 단자들(108b, 118b, 116b)의 음(-) 단자에 직접 결합되는 방식으로 구성된다.
제1 단자 세트(106)의 음(-) 단자(106b)는 스위칭 조립체(120a)에 결합된다. 스위칭 조립체(120a)는 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(104a)을 상기 회로 모듈(102)에 연결하기 위한 제1 스위치(122), 및 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(104a)을 연결해제하기 위한 제2 스위치(124)를 포함한다. 더 구체적으로는, 배터리 셀 유닛(104a)은 상기 제1 스위치(122)가 폐쇄되고 상기 제2 스위치(124)가 개방될 때 활성 상태로 되거나 상기 회로 모듈(102)에 연결되고, 상기 배터리 셀 유닛(104a)는 상기 제1 스위치(122)가 개방되며 상기 제2 스위치(124)가 폐쇄될 때 비활성 상태로 되거나 상기 회로 모듈(102)로부터 연결해제된다.
마찬가지로, 제2 단자 세트(108)의 양(+) 단자(108a)는 제2 스위칭 조립체(120b)에 결합된다. 스위칭 조립체(120b)는 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(104b)을 상기 회로 모듈(102)에 연결하기 위한 제1 스위치(126) 및 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(104b)을 연결해제하기 위한 제2 스위치(128)를 포함한다. 더 구체적으로는, 배터리 셀 유닛(104b)은 상기 제1 스위치(126)가 폐쇄되고 상기 제2 스위치(128)가 개방될 때 상기 회로 모듈(102)에 연결되고, 상기 배터리 셀 유닛(104b)은 상기 제1 스위치(126)가 개방되고 상기 제2 스위치(128)가 폐쇄될때 상기 회로 모듈(102)로부터 연결해제된다.
따라서, 상기 스위치들(122, 124)에 의해 배터리 셀 유닛(104a)을 통해 흐르는 전류가 제어된다. 스위치(122)가 폐쇄되고 스위치(124)가 개방되면, 팩 단자들(101, 103) 간에 흐르는 임의의 전류는 스위치(124) 및 배터리 셀 유닛(104a)를 통해 흐른다. 스위치(122)가 개방되고 스위치(124)가 폐쇄되면, 팩 단자들(101, 103) 간에 흐르는 임의의 전류는 스위치(124)를 통해 흐르지만 배터리 셀 유닛(104a)을 통해 흐르지 않는다. 다른 배터리 셀 유닛들(104b-104f)은 이들에 관련된 스위치 조립체들에 의해 유사한 방식으로 제어된다.
2개의 단자 세트(106, 108) 및 이들에 관련된 스위칭 조립체들(120a, 120b)을 각각 포함하는 회로 레이아웃은 상기 배터리 시스템(100)의 단일 회로 유닛 블록(131a)을 형성한다. 상기 배터리 시스템(100)은 2개의 회로 유닛 블록(131b, 131c)을 부가적으로 포함하며, 상기 2개의 회로 유닛 블록(131b, 131c)은 유닛 블록(131a)과 동일한 방식으로 배열된다. 3개의 회로 유닛(131a, 131b, 131c)은 전체 시스템(100)을 형성하도록 함께 결합된다. 그러나 여기서 이해할 점은 상기 시스템(100)이 당면한 특정 애플리케이션의 에너지 저장 요건들을 충족시키도록 임의의 적절한 개수의 유닛 블록(131)을 포함할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 배터리 셀 유닛(104a)의 양(+) 단자(106a)는 배터리 셀 유닛(104b)의 음(-) 단자(108b)에 직접 연결된다. 이러한 방식으로 상기 회로를 배열함으로써, 스위치들(122, 124, 126, 128)은 배터리 셀 유닛들(104) 및 상기 스위치들(122, 124, 126, 128) 간의 전류 경로 길이의 길이 연장에 대한 필요 없이 상기 배터리 셀 유닛들(104a, 104b)의 일 측에 물리적으로 가까운 부근에 배치되는 것이 허용된다. 이는 유리하게 제조 비용들을 감소시키고, 공간 요건을 줄이며, 부가적인 저항, 결과적으로는 증가된 전류 경로 길이에 기인한 에너지 손실들을 회피한다.
그러나 배터리 시스템(100)에서, 배터리 셀 유닛들(104b, 104c)을 통해 배터리 셀 유닛(104a)의 양(+) 단자(106a)를 배터리 셀 유닛(104d)의 음(-) 단자(112b)에 연결하기 위해 전류는 2개의 스위치(126, 130)를 통과한다. 이러한 실시 예에서, 6개의 배터리 셀 유닛(104a-104f)이 전류를 전달해야 한다면, 전류는 또한 스위치들(122, 126, 130, 134, 138 및 142)를 통과해야 한다. 이는 셀 유닛 당 하나의 스위치를 통과하는 전류에 해당하고, 이들 각각은 온 저항 및 이에 관련된 에너지 손실을 지닌다.
도 2에 도시된 바와 같은 배터리 시스템(200)은 이하에서 부연 설명되겠지만 이러한 스위칭 상태에서 전류 경로 내에 폐쇄된 스위치들의 총 개수를 줄임으로써 모든 배터리 셀 유닛들(204)이 상기 회로 모듈(202)에 연결될 때 상기 배터리 시스템의 온 저항 및 이에 관련된 에너지 손실을 부가적으로 감소시킨다.
상기 배터리 시스템(200)은 회로 모듈(202)을 포함하며, 상기 회로 모듈(202)은 이에 결합된 6개의 배터리 셀 유닛(204a-204f)을 수용하도록 구성된다. 그러나 임의의 적절한 개수의 배터리 셀 유닛(204)은 상기 배터리 시스템9200)에 사용될 수 있다. 상기 배터리 시스템(100)은 외부 부하에 전기 에너지를 제공하거나 외부 전원(도시되지 않음)으로부터 전기 에너지를 수용하기 위한 배터리 팩 단자들(201, 203)을 포함한다.
상기 회로 모듈(202)은 상기 배터리 셀 유닛들(204)과 결합하기위한 6개의 단자 세트를 포함하며, 각각의 단자 세트는 양(+) 단자(206a, 208a, 210a, 212a, 214a, 216a), 및 대응되는 음(-) 단자(206b, 208b, 210b, 212b, 214b, 216b)를 포함한다. 각각의 단자 세트(206 내지 216)는 배터리 셀 유닛(204)에 결합하기 위해 구성된다.
상기 배터리 시스템(200)에서, 회로 모듈(202)의 구성요소는 또한 한 세트의 단자들(206a, 210a, 214a)의 양(+) 단자가 도체(218a-218c)에 의해 인접 세트의 단자들(208b, 212b, 2016b)의 음(-) 단자에 직접 결합된다.
제1 단자 세트(206)의 음(-) 단자(206b)는 스위칭 조립체(220a)에 결합된다. 스위칭 조립체(220a)는 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(204a)을 상기 회로 모듈(202)에 연결하기 위한 제1 스위치(222)와, 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(204a)을 연결해제하기 위한 제2 스위치(224)를 포함한다. 더 구체적으로는, 배터리 셀 유닛(204a)은 상기 제1 스위치(222)가 폐쇄되고 상기 제2 스위치(224)가 개방될 때 상기 회로 모듈(202)에 연결되고, 상기 배터리 셀 유닛(204a)은 상기 제1 스위치(222)가 개방되고 상기 제2 스위치(224)가 폐쇄될 때 상기 회로 모듈(202)로부터 연결해제된다. 상기 세트의 단자들(206a, 206b) 및 상기 스위칭 조립체(220a)를 포함하는 회로 레이아웃은 제1 종단 회로 유닛 블록(231a)을 형성한다.
마찬가지로, 상기 회로 모듈(202)의 반대편 종단 상에서, 단자 세트(216)의 양(+) 단자(216a)는 스위칭 조립체(220b)에 결합된다. 스위칭 조립체(220a)와 유사한 방식으로, 스위칭 조립체(220b)는 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(204f)을 상기 회로 모듈(202)에 연결하기 위한 제1 스위치(242) 및 폐쇄될 때 배터리 셀 유닛(204f)을 연결해제하기 위한 제2 스위치(244)를 포함한다. 상기 세트의 단자들(216a, 216b) 및 상기 스위칭 조립체(220b)를 포함하는 회로 레이아웃은 제2 종단 회로 유닛 블록(231d)을 형성한다.
상기 종단 회로 유닛 블록들(231a, 231d) 사이에는 2개의 부가적인 회로 유닛 블록(231b, 231c)이 결합된다. 유닛 블록(231b)에 대해, 배터리 셀 유닛(204b)의 양(+) 단자(208a) 및 배터리 셀 유닛(204c)의 음(-) 단자(210b)는 스위치들(226, 228, 230, 232)을 포함하는 스위칭 조립체에 결합된다. 특히, 셀 유닛(204b)의 양(+) 단자(208a)는 스위치들(226, 228)의 일 측에 연결되고; 음(-) 단자(208b)는 스위치들(230, 232)의 일 측에 연결되며; 셀(204c)의 음(-) 단자(210b)는 스위치들(226, 230)의 타 측에 연결되고; 양(+) 단자(210a)는 스위치들(228, 232)의 타 측에 연결된다. 배터리 셀 유닛들(204b, 204c)은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스위치들(226 내지 232)의 스위칭 상태들에 따라 각각 연결 및/또는 연결해제될 수 있다.
셀 유닛(204b) 셀 유닛(204c) 스위치(226) 스위치(228) 스위치(230) 스위치(232)
연결/활성 연결/활성 폐쇄 개방 개방 개방
연결/활성 연결해제/비활성 개방 폐쇄 개방 개방
연결해제/비활성 연결해제/활성 개방 개방 폐쇄 개방
연결해제/비활성 연결해제/비활성 개방 개방 개방 폐쇄

배터리 셀 유닛들(204b, 204c)은 양자 모두 스위치(226)가 폐쇄되고 스위치들(228, 230, 232)이 개방될 때 상기 회로 모듈(202)에 연결되며; 셀 유닛(204b)은 스위치(228)가 폐쇄되고 스위치들(226, 230, 232)이 개방될 때 상기 회로 모듈(202)에 연결되며 셀 유닛(204c)은 스위치(228)가 폐쇄되고 스위치들(226, 230, 232)이 개방될 때 상기 회로 유닛(202)로부터 연결해제되며; 셀 유닛(204b)은 스위치(230)가 폐쇄되고 스위치들(226, 228, 232)이 개방될 때 상기 회로 모듈(202)로부터 연결해제되며 셀 유닛(204c)은 스위치(230)가 폐쇄되고 스위치들(226, 228, 232)이 개방될 때 상기 회로 모듈(202)에 연결되며; 그리고 셀 유닛들(204b, 204c)은 스위치(232)가 폐쇄되고 스위치들(226, 228, 230)이 개방될 때 상기 회로 모듈(202)로부터 연결해제된다. 회로 유닛 블록(231c)은 회로 유닛 블록(231b)과 동일한 방식으로 동작한다.
삭제
배터리 시스템(200)에서 셀 유닛들(204)의 총 개수를 줄이기 위해, 하나 이상의 중간 회로 유닛 블록들(231b, 231c)이 제거될 수도 있고 종단 회로 유닛 블록들(231a, 231b) 간의 회로에 추가될 수도 있다.
배터리 시스템(200)에서, 상기 스위치들(222 내지 244)은 적어도 하나의 스위칭 상태에 대해, 배터리 셀 유닛(204)이 인접한 배터리 셀 유닛(204)에 결합될 수 있는 방식으로 배열되며 전류 경로 내 최대 하나의 폐쇄된 스위치는 2개의 인접한 배터리 셀 유닛(204)을 연결한다. 추가로, 상기 시스템(200)은 배터리 셀 유닛이 전류 경로 내 최대 하나의 폐쇄된 스위치를 가지고 인접하거나 인접하지 않은 셀 유닛(204)에 연결되는 것을 허용한다. 예를 들면, 배터리 셀 유닛(204a)은 도체(218a)에 의해 그리고 스위치들 없이 인접한 배터리 셀 유닛(204b)에 결합될 수 있으며; 배터리 셀 유닛(204a)은 도체들 및 단일의 폐쇄된 스위치(230)에 의해 인접하지 않은 배터리 셀 유닛(204c)에 직접 결합될 수 있으며; 그리고 배터리 셀 유닛(204a)은 도체들 및 단일의 폐쇄된 스위치(232)에 의해 인접하지 않은 배터리 셀 유닛(204d)에 직접 결합될 수 있다. 회로 구성요소들의 이러한 구성은 동작 동안 전류 경로에서 스위치들의 총 개수를 유리하게 감소시켜 스위치들의 온 저항(on resistance)에 기인하는 오옴 에너지 손실을 감소시키고, 그리고 전체 배터리 시스템(200)의 에너지 효율을 증가시킨다.
따라서, 배터리 셀 유닛(204a)의 양(+) 단자 (206a)를 배터리 셀 유닛(204d)의 음(-) 단자(212b)에 접속하고, 중간 배터리 셀 유닛(204b, 204c)을 접속하기 위해서는, 전류는 단지 단일의 스위치(226)를 통과하여야만 한다. 이러한 배터리 시스템(200)에서, 6개의 배터리 셀 유닛들(204a 내지 204f) 모두가 전류를 전달할 때, 단지 4개의 스위치(222, 226, 234, 242)만이 폐쇄되고 다른 모든 스위치들은 개방된다. 이러한 스위칭 상태에서, 전류가 4개의 스위치(222, 226, 234, 242)만을 통해 흐르기 때문에, 1 미만의 스위치 대 활성 배터리 셀 유닛 비율이 달성된다. 그러므로 배터리 시스템(200)은 스위치 관련 에너지 손실을 감소시킨다.
도 1과 마찬가지로, 도 2의 시스템(200)은 서로 근접하여 상기 배터리 셀 유닛들(204)의 단일 측 상에 위치되는 복수 개의 스위치들을 가질 수 있으며, 이는 실제로 제조 비용 및 공간 제약을 감소시킬 수 있다.
여러 부분이 대형 배터리 시스템(도시되지 않음)을 형성하도록 반복될 수 있는 배터리 시스템(300)이 도 3에 제공되어 있다. 상기 배터리 시스템(300)은 회로 모듈(302)을 포함하며 상기 회로 모듈(302)은 상기 회로 모듈(302)에 결합된 4개의 배터리 셀 유닛(304a-304d)을 수용하도록 구성된다.
상기 회로 모듈(302)은 상기 배터리 셀 유닛들(304)과 결합하기 위한 4개의 단자 세트(306 내지 312)를 포함하며, 각각의 단자 세트는 양(+) 단자(306a, 308a, 310a, 312a) 및 대응되는 음(-) 단자(306b, 308b, 310b, 312b)를 갖는다. 각각의 단자 세트(306-312)는 배터리 셀 유닛(304)과 결합하기 위해 구성된다.
배터리 시스템(300)에서, 회로 모듈(302)의 구성요소들은 또한, 한 세트의 양(+) 단자(308a, 312a)가 도체(318a)에 의해 인접한 세트의 단자들(306b, 310b)의 음(-) 단자에 직접 결합된다.
제1 단자 세트(306)의 양(+) 단자(306a)는 스위치들(322, 326)을 포함하는 스위칭 조립체에 결합된다. 배터리 셀 유닛(304a)은 스위치(322)가 폐쇄되고 스위치(324)가 개방될 때 상기 회로 모듈(302)에 연결되고, 상기 배터리 셀 유닛(304a)은 스위치(322)가 개방되고 상기 제2 스위치(324)가 폐쇄될 때 상기 회로 모듈(302)로부터 연결해제된다.
마찬가지로, 제2 단자 세트(308)의 음(-) 단자(308b)는 스위치들(328, 330)을 포함하는 제2 스위칭 조립체에 결합된다. 배터리 셀 유닛(304b)은 스위치(330)가 폐쇄되고 스위치(328)가 개방될 때 상기 회로 모듈(302)에 연결되고, 배터리 셀 유닛(304b)은 스위치(330)가 개방되고 상기 제2 스위치(328)가 폐쇄될 때 상기 회로 모듈(302)로부터 연결해제된다. 단자들(310, 312)에 관련된 스위칭 조립체들은 유사한 방식으로 동작한다.
따라서, 배터리 시스템(300)은 도 1의 배터리 시스템(100)과 유사한 방식으로 작동한다. 추가 스위치(326)는 스위치들(324, 328) 양자 모두가 폐쇄될 필요가 있는 스위칭 시퀀스에서 폐쇄된다. 2개의 스위치(324, 328)보다는 오히려 단일의 스위치(326)를 사용하는 것은 스위치 저항에 의해 생성된 손실을 감소시킨다. 스위치들(321, 333, 338)은 스위치(326)와 유사한 기능을 한다.
시스템(300)에서, 모든 셀 유닛들(304a 내지 304d)이 전류 경로 내에 연결될 때, 전류는 2개의 스위치들(321, 333)에만 흐르게 된다. 이러한 스위칭 상태에서, 전류는 1 미만인 스위치 대 활성 배터리 셀 유닛(304)을 통해 흐르고, 이는 또한 스위치 대 활성 배터리 셀 유닛 비율이 1 미만인 결과를 초래한다.
배터리 시스템을 위한 배터리 팩 하우징(400)은 도 4에 도시되어 있다. 상기 하우징(400)은 상기 회로 모듈(102, 202, 302)에 결합하기 위한 개별 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)을 장착 및 분리하는 배터리 장착부(402)를 제공한다. 특히, 상기 배터리 장착부(402)는 복수 개의 인클로저(enclosure)들(404)을 포함하며, 각각의 인클로저는 내부에 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)을 수용하기 위해 구성된다. 상기 배터리 장착부(402)는 상기 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)이 쉽게 제거 가능하고 교체 가능하게 하는 것을 허용한다.
상기 하우징(400)은 상기 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)을 상기 회로 모듈(102, 202, 302)에 결합하기 위한 도체들을 포함하는 도어(door; 406)를 포함한다. 상기 도어(406)가 예를 들면 유지보수를 위해 개방될 때, 상기 하우징(400) 내상기 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)은 연결해제된다. 각각의 배터리 팩이 하우징(400)을 포함하는 다수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 시스템에서, 상기 하우징들(400) 중 어느 하나의 하우징 내 상기 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)은 개별 하우징(400)을 각각 지니는 인접한 배터리 팩들의 동작에 영향을 주지 않으면서 도어(406)에 의해 유지보수될 수 있다.
더욱이, 상기 스위칭 조립체들을 포함하는 집적 회로 보드들은 소형화, 도체 저항으로 인한 손실 감소 및 제조 비용을 위해 상기 배터리 팩 하우징(400)의 단일 측(408) 상에 배치된다.
배터리 시스템의 변형적인 배터리 팩(500)은 도 5에 도시되어 있다. 상기 배터리 팩(500)은 도 4에 도시된 것과 유사한 배터리 장착부(502)를 갖는다. 그러나 상기 배터리 팩(500)의 하우징은 각각의 개별 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)이 상기 배터리 팩(500) 내의 다른 연결된 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)의 동작을 방해함이 없이 제거, 교체/유지보수될 수 있게 하도록 자기 자신의 개별 접속 인터페이스(504)를 각각의 배터리 셀 유닛에 제공한다.
구동 회로를 포함하는 제어기는 전술한 스위칭 조립체의 적절한 스위칭 시퀀스를 결정하기 위해 제공된다. 일부 실시 예들에서, 상기 제어기는 모든 스위칭 조립체를 중앙 제어하기 위한 중앙 집중식 제어기이다. 다른 실시 예들에서, 상기 제어기는 하나 이상의 분산식 제어기를 포함할 수 있으며, 각각의 분산식 제어기는 상기 스위칭 조립체들의 서브세트를 제어한다.
도 6을 지금부터 참조하면, 상기 스위칭 조립체들을 제어하는 방법(600)이 설명되어 있다.
단계 602에서, 각각의 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)의 충전 및 방전 용량은 상기 배터리 전압 및/또는 배터리 전류의 측정치들, 전압 및/또는 전류에 대한 임계치들, 및/또는 이력 배터리 측정 데이터에 기초하여 결정된다.
단계 604에서, 상기 제어기는 각각의 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)의 용량을 최고로부터 최저로 또는 그 역으로 순위를 매기고, 최대 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량과 최저 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량의 합을 1/2로 하여 임계 용량을 결정한다.
질의 단계 606에서, 상기 제어기는 주어진 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)의 충전 및 방전 용량이 단계 604에서 결정된 임계치보다 높거나 낮은 지를 결정한다. 특정 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)의 용량이 상기 임계치보다 높다면, 상기 방법(600)은 단계 608로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 방법(600)은 단계 610으로 진행한다.
단계 608에서, 상기 특정 배터리 셀 유닛은 관련된 스위칭 조립체 내의 적절한 스위치들을 개방 및 폐쇄함으로써 활성 상태로 되거나 상기 회로 모듈에 연결된다.
단계 610에서, 상기 특정 배터리 셀 유닛은 관련된 스위칭 조립체 내의 적절한 스위치들을 개방 및 폐쇄함으로써 비활성 상태로 되거나 상기 회로 모듈로부터 연결해제된다.
상기 방법(100)은 대응하는 회로 모듈(100, 200, 300)에 연결된 배터리 셀 유닛들(104, 204, 304)이 완전히 충전되거나 방전될 때까지 반복된다.
일부 실시 예들에서, 2개 이상의 임계 용량이 결정될 수 있고 애플리케이션 요건들에 기초하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 하한 임계치(최고 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량 및 최저 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량의 합에 1/3을 곱하여 계산됨) 및 상한 임계치(최고 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량 및 최저 용량을 갖는 셀 유닛에 대한 용량의 합에 2/3을 곱하여 계산됨)를 결정할 수 있으며; 그리고 상기 배수의 1/3인 하한 임계치 미만의 용량을 갖는 배터리 셀 유닛들을 활성화하고, 상기 하한 임계치보다 높고 상기 배수의 2/3인 상한 임계치보다 낮은 용량을 갖는 배터리 셀 유닛을 활성화하며, 그리고 완전 배수(full time)에 대한 상한 임계치보다 높은 용량을 갖는 배터리 셀 유닛들을 활성화한다. 이러한 방법은 마찬가지로 예를 들면 많은 개수의 배터리 셀 유닛을 갖는 배터리 팩들에 대해 3개 이상의 임계치를 갖도록 수정될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 제어기는 배터리 시스템 성능을 최적화하기 위한 유지보수 요건들에 기초하여 각각의 배터리 셀 유닛(104, 204, 304)을 모니터링할 수 있다. 이러한 최적화는 하나 이상의 전압들, 전류들 및/또는 온도들의 현재 및/또는 과거 측정치들, 셀 유닛 충전 상태 및/또는 건강 상태의 현재 및/또는 과거 계산들을 포함할 수 있는 배터리 셀 유닛 거동에 관한 입력들을 고려한다. 이는 또한 배터리 유지보수 요구사항들에 대한 입력들을 고려할 수 있는 데, 상기 배터리 유지보수 요구사항들은 배터리 유지보수에 관련된 재정적 비용들, 배터리 유지보수가 다음 작동 면에서 실현 가능하거나 유리할 때의 스케줄을 포함할 수 있다.
다음의 유지보수 기회가 잠시 떨어져 있는 한 시나리오에서, 이러한 최적화는 다음의 유지보수 기회까지 낮은 성능의 배터리 셀 유닛들의 수명을 연장시키기 위해 낮은 성능의 배터리 셀 유닛의 이용, 결과적으로는 노화를 감소시킬 수 있다.
다음의 유지보수가 임박한 다른 시나리오에서, 이러한 최적화는 더 약한 배터리 셀 유닛들이 상기 유지보수의 일부로서 교체되기 전에 그들의 이용을 최대화하기 위해 그들의 이용을 증가시킬 수 있다.
다른 한 실시 예에서, 상기 제어기는 배터리 셀 유닛 특성의 자동 식별을 수행한다. 성능이 변화하는 배터리 셀 유닛을 사용할 때, 배터리 셀 유닛의 사용 최적화를 위한 입력들을 제공하기 위해 특성을 식별할 가치가 종종 있다. 현존하는 최첨단 방법들은 배터리 셀 유닛들에 라벨을 붙이는 경우에 배터리 데이터를 수동으로 입력해야 한다. 이는 시간이 많이 걸리거나 오류가 발생하기 쉽다. 일 실시 예에서, 자동 식별은 전압, 전류 및/또는 온도의 측정치들을 포함하지만 이들에 국한되지 않는 하나 이상의 배터리 셀 유닛들의 충전 및 방전 거동을 모니터링함으로써 수행될 수 있다. 그리고 나서, 상기 시스템은 관찰된 거동을 셀 유닛 타입들 및/또는 화학 물질에 대한 정보 데이터베이스와 비교할 수 있다. 이러한 데이터베이스는 상한 및/또는 하한 전압 한도, 전류 한도, 온도 한계 및/또는 특정 이용 요인의 노화 영향에 관련될 수있는 배터리의 화학적 성질을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는 특성을 제공할 수 있다.
해석
청구범위를 포함하는 본원 명세서는 다음과 같이 해석되어야 한다.
본원 명세서에 기재된 실시 예들 또는 예들은 본 발명의 범위를 한정하지 않고, 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 본 발명은 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수있는 다양한 수정 및 부가로 실시 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명되거나 예시된 정확한 구성 및 동작에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에 의해서만 한정됨을 이해해야 한다.
본원 명세서에서 방법 단계 또는 제품 요소의 단순한 개시는 청구범위에 그러한 방식으로 명시적으로 언급되거나 또는 명시적으로 기재된 경우를 제외하고는 청구범위에 청구된 발명에 필수적인 것으로 해석되어서는 안된다.
청구 범위의 용어들은 관련 일자에 통상의 기술자에 의해 주어졌을 의미의 가장 넓은 범위를 갖는다.
용어 "한" 및 "어떤"은 달리 명시되지 않는 한 "하나 이상"을 의미한다.
본원 출원의 제목이나 요약은 청구된 발명의 범위를 어떤 식으로든 한정하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
한 청구항의 전제부가 청구된 발명의 목적, 이점 또는 가능한 용도를 기재하는 경우, 이는 청구된 발명을 단지 그러한 목적, 이점 또는 가능한 용도만 갖는 것으로 한정하지 않는다.
청구 범위를 포함하는 본원 명세서에서, 용어 "(복수 형의 주체가) 포함한다", 및 "(단수 형의 주체가) 포함한다" 또는 "(어떤 것을) 포함하는"과 같은 해당 용어의 변형은 달리 명시되지 않는 한 또는 문맥 또는 용도에서 상기 용어의 독점적 해석이 요구되지 않는 한 "어떤 것을 포함하지만 그에 국한되지 않음"을 의미하도록 사용된다.
본원 명세서에 언급된 임의의 문헌의 개시는 본원의 개시내용의 일부로서, 그러나 단지 기재된 설명 및 실시의 목적을 위해서만 인용에 의해 본 특허 출원에 보완되며, 본원 출원의 임의의 용어를 한정, 정의 또는 달리 해석하지 않아야 하는데, 이 경우에 본원 출원은 인용에 의한 그러한 보완 없이 확실한 의미를 제공하지 못하지는 않을 것이다. 인용에 의한 임의의 보완은 그 자체로 그리고 저절로 임의의 보완된 문헌에 포함된 임의의 진술, 의견 또는 논증의 임의의 보증 또는 비준을 이루지 않는다.
본원 명세서에서 임의의 배경기술 또는 선행기술에 대한 인용은 그러한 배경기술 또는 선행기술이 관련 분야에서 일반적인 상식을 구성하거나 이와는 달리 청구범위의 유효성과 관련하여 선행기술로 인정될 수 있음을 인정하지 않는다.

Claims (20)

  1. 복수 개의 배터리 셀 유닛들을 결합하기 위한 회로 모듈에 있어서,
    상기 회로 모듈은,
    제1 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제1 단자 세트,
    제2 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제2 단자 세트,
    제3 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제3 단자 세트, 및
    제4 배터리 셀 유닛에 결합하기 위한 양(+) 단자 및 음(-) 단자를 갖는 제4 단자 세트
    를 포함하며,
    상기 제1 단자 세트의 양(+) 단자는 직접 또는 하나 이상의 수동 구성요소들을 통해 상기 제2 단자 세트의 음(-) 단자에 결합되고,
    상기 제3 단자 세트의 양(+) 단자는 직접 또는 하나 이상의 수동 구성요소들을 통해 상기 제4 단자 세트의 음(-) 단자에 결합되며,
    상기 제1 단자 세트의 음(-) 단자, 상기 제2 단자 세트의 양(+) 단자, 상기 제3 단자 세트의 단자들 중 적어도 하나의 단자 및 상기 제4 단자 세트의 단자들 중 적어도 하나의 단자는 각각 스위칭 조립체에 결합되고,
    상기 스위칭 조립체들은 상기 배터리 셀 유닛들 중 각각의 배터리 셀 유닛을 선택적으로 연결하거나 연결해제하도록 동작 가능하게 구성되며, 각각의 스위칭 조립체는 하나 이상의 스위칭 기기들을 포함하고, 각각의 스위칭 기기는 폐쇄 상태 및 개방 상태로 동작 가능하며,
    상기 스위칭 조립체들은 임의의 2개 이상의 배터리 셀 유닛이 직렬로 연결된 복수 개의 상태들에서 선택적으로 동작 가능하도록 동작 가능하게 구성되며, 각각의 상태는 직렬로 연결된 상기 배터리 셀 유닛들의 충전 사이클 및 방전 사이클을 포함하고, 상기 복수 개의 상태들은,
    상기 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제2 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제3 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제1 상태,
    상기 제1 배터리 셀 유닛 및 상기 제3 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제2 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제2 상태,
    상기 제2 배터리 셀 유닛 및 상기 제3 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제1 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제3 상태,
    상기 제1 배터리 셀 유닛, 상기 제2 배터리 셀 유닛 및 상기 제4 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되고 상기 제3 배터리 셀 유닛이 연결해제되는 제4 상태, 및
    상기 제1 배터리 셀 유닛, 상기 제2 배터리 셀 유닛, 상기 제3 배터리 셀 유닛 및 상기 제4 배터리 셀 유닛이 직렬로 전기 연결되는 제5 상태
    를 포함하며,
    상기 제1 배터리 셀 유닛, 상기 제2 배터리 셀 유닛, 상기 제3 배터리 셀 유닛 및 제4 배터리 셀 유닛은 상기 제5 상태가 상기 회로 모듈 내에서 최소 개수의 폐쇄된 스위칭 기기들을 갖는 연결 경로를 통해 달성되도록 서로 인접 배치되고,
    상기 제2 배터리 셀 유닛과 상기 제3 배터리 셀 유닛이 직렬로 연결될 때, 상기 제2 배터리 셀 유닛과 상기 제3 배터리 셀 유닛 사이의 직렬 연결 경로는 폐쇄 상태로 동작하는 최대 2개의 스위칭 기기를 포함하는, 회로 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 모듈은 배터리 셀 유닛이 전류 경로 내 최대 하나의 폐쇄된 스위칭 기기를 사이에 가지고 인접한 배터리 셀에 연결되는 것을 허용하는, 회로 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로 모듈은 배터리 셀 유닛이 전류 경로 내 최대 하나의 폐쇄된 스위칭 기기를 사이에 가지고 인접하지 않은 배터리 셀 유닛에 연결되는 것을 허용하는, 회로 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 조립체들의 임의 스위칭 상태에서, 폐쇄된 스위칭 기기들 대 배터리 셀 유닛들의 비율이 상기 회로 모듈의 동작 동안 1 미만인, 회로 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 스위칭 조립체는 관련된 배터리 셀 유닛을 연결하기 위한 제1 스위칭 기기, 및 상기 관련된 배터리 셀 유닛을 연결해제하기 위한 제2 스위칭 기기를 포함하는, 회로 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 조립체들은 하나 이상의 전기기계 릴레이들을 포함하는, 회로 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 조립체들은 하나 이상의 트랜지스터들을 포함하는, 회로 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 조립체들은 임의의 하나 이상의 배터리 셀 유닛들을 상기 회로 모듈에 선택적으로 연결하도록 동작 가능하게 구성될 수 있는, 회로 모듈.
  9. 배터리 시스템에 있어서,
    상기 배터리 시스템은,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 회로 모듈들; 및
    상기 회로 모듈에 결합된 복수 개의 배터리 셀 유닛들;
    을 포함하는, 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀 유닛들은 사용된 배터리 셀 유닛들인, 배터리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀 유닛들은 사용된 자동차 배터리들인, 배터리 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 시스템은,
    하나 이상의 배터리 셀 유닛들이 상기 회로 모듈에 결합하기 위해 장착되는 것을 허용하도록 구성된 배터리 장착부를 부가적으로 포함하며, 상기 회로 모듈의 모든 스위칭 조립체들은 상기 배터리 장착부의 일 측에 위치하는, 배터리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 장착부는 하나 이상의 배터리 셀 유닛들이 동작 수명 중 언제든지 상기 배터리 시스템에 개조되는 것을 허용하도록 구성되는, 배터리 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 시스템은 상기 회로 모듈의 스위칭 조립체들을 제어하기 위한 제어기를 부가적으로 포함하는, 배터리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 배터리 셀 유닛들의 충전 및 방전 거동에 기초하여 상기 스위칭 조립체들을 제어하는, 배터리 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 충전 또는 방전 동안 상기 배터리 셀 유닛의 전압, 전류 또는 온도에 기초하여 각각의 배터리 셀 유닛의 충전 및 방전 거동을 결정하는, 배터리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 배터리 셀 유닛의 측정된 전압, 전류 또는 온도를 사전에 결정된 전압, 전류 또는 온도 범위와 비교하고,
    연결 또는 연결해제할 배터리 셀 유닛들을 결정하며, 그리고
    각각의 배터리 셀 유닛을 연결하거나 연결해제하도록 상기 스위칭 조립체들을 제어하는, 배터리 시스템.
  18. 삭제
  19. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 조립체들은 상기 복수 개의 배터리 셀 유닛들로부터의 전체 전압 출력을 변화시키도록 상기 배터리 셀 유닛들 중 임의의 하나 이상의 배터리 셀 유닛들을 선택적으로 연결 또는 연결해제하도록 동작 가능하게 구성될 수 있는, 회로 모듈.
  20. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 조립체들은 상기 복수 개의 배터리 셀 유닛들로부터의 전체 전압 출력을 변화시키도록 상기 배터리 셀 유닛들 중 임의의 하나 이상의 배터리 셀 유닛들을 선택적으로 연결 또는 연결해제하도록 동작 가능하게 구성될 수 있는, 배터리 시스템.
KR1020187012288A 2015-09-30 2016-09-29 배터리 시스템 KR102566901B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2015903990A AU2015903990A0 (en) 2015-09-30 Battery management system and method
AU2015903990 2015-09-30
PCT/AU2016/050917 WO2017054049A1 (en) 2015-09-30 2016-09-29 Battery system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180063218A KR20180063218A (ko) 2018-06-11
KR102566901B1 true KR102566901B1 (ko) 2023-08-14

Family

ID=58422504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187012288A KR102566901B1 (ko) 2015-09-30 2016-09-29 배터리 시스템

Country Status (12)

Country Link
US (2) US10573935B2 (ko)
EP (1) EP3356188B1 (ko)
JP (1) JP6903060B2 (ko)
KR (1) KR102566901B1 (ko)
CN (1) CN108136985B (ko)
AU (1) AU2016331659B2 (ko)
DK (1) DK3356188T3 (ko)
ES (1) ES2832532T3 (ko)
HU (1) HUE051624T2 (ko)
PL (1) PL3356188T3 (ko)
PT (1) PT3356188T (ko)
WO (1) WO2017054049A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10897145B2 (en) * 2015-12-29 2021-01-19 Vito Nv Device and method for the reconfiguration of a rechargeable energy storage device into separate battery connection strings
CN210092893U (zh) * 2016-05-25 2020-02-18 米沃奇电动工具公司 串联连接的电池包、系统
EP3333008B1 (en) * 2016-12-12 2022-06-15 Honeywell International Inc. Adaptive balancing for battery management
GB2559793B (en) * 2017-02-20 2020-07-08 Ge Aviat Systems Ltd Battery pack with reduced voltage variance
EP3741019A1 (en) * 2018-01-18 2020-11-25 Signify Holding B.V. Input voltage adapted power conversion
GB201811536D0 (en) * 2018-07-13 2018-08-29 Ge Aviat Systems Ltd Battery power source
KR102589023B1 (ko) * 2018-10-10 2023-10-16 현대자동차주식회사 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법
FR3099647B1 (fr) * 2019-07-29 2022-02-25 Commissariat Energie Atomique Système d'alimentation électrique à modules Li/MnO2
CN114902465A (zh) * 2019-10-16 2022-08-12 循环充电控股有限公司 电子组件
JP7303088B2 (ja) * 2019-10-22 2023-07-04 ラピスセミコンダクタ株式会社 セル数判定装置、充電器、電池パック、及び充電システム
DK201970832A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-26 Kk Wind Solutions As Monitoring system for an energy storage
GB2592249B (en) * 2020-02-21 2023-11-01 Dyson Technology Ltd Reconfigurable battery pack
GB2592250B (en) * 2020-02-21 2023-10-25 Dyson Technology Ltd Reconfigurable battery pack
US11708008B2 (en) * 2020-09-29 2023-07-25 GM Global Technology Operations LLC Electric powertrain with multi-pack battery system and mutually-exclusive 3-way contactor
WO2022098799A2 (en) * 2020-11-03 2022-05-12 Royal Precision Products, Llc Vehicle battery pack with a boltless connector system
GB2601017B (en) * 2020-11-17 2023-09-27 Golubev Ilia Reconfigurable electric batteries
WO2024016059A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 Relectrify Holdings Pty Ltd Electrical line selector system having multiple sources

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070062744A1 (en) 2003-07-31 2007-03-22 Weidenheimer Douglas M Modular electronically reconfigurable battery system
US20090128158A1 (en) 2005-08-09 2009-05-21 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Voltage detection device and electric vehicle including voltage detection device
US20100261048A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 The Regents Of The University Of Michigan Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system
WO2014012794A1 (de) 2012-07-19 2014-01-23 Robert Bosch Gmbh Batterie und kraftfahrzeug mit batterie

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3923116A (en) * 1974-01-02 1975-12-02 Westinghouse Electric Corp Electric vehicle having improved battery reconnect
JPH088116B2 (ja) * 1988-07-01 1996-01-29 トヨタ自動車株式会社 金属・ハロゲン電池の均等化のための完全放電方法およびこれに用いられる金属・ハロゲン電池
FR2758666B1 (fr) 1997-01-23 1999-02-12 Alsthom Cge Alcatel Procede de regie pour ensemble accumulateur d'energie electrique et agencement de commande pour l'application de ce procede
JP2000014023A (ja) * 1998-06-24 2000-01-14 Denso Corp 組電池
US6430692B1 (en) * 1998-09-25 2002-08-06 International Business Machines, Corporation Series-parallel battery array conversion
JP3950263B2 (ja) * 1999-06-09 2007-07-25 中国電力株式会社 モータ駆動用電力変換装置
US6140799A (en) 1999-06-29 2000-10-31 Thomasson; Mark J. Switched battery-bank assembly for providing incremental voltage control
JP2001292532A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Nissin Electric Co Ltd 電池電力貯蔵システム
CN100386941C (zh) 2001-03-30 2008-05-07 运输设计有限公司 蓄电池管理单元、系统和方法
US6599655B2 (en) * 2001-04-06 2003-07-29 The Boeing Company Procedure for performing battery reconditioning on a space vehicle designed with one battery
JP2002354692A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Toyota Motor Corp 車両用二次電池制御装置
AT5577U1 (de) 2001-07-02 2002-08-26 Plansee Tizit Ag Bohrer zum bohren von gestein
US20070275593A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Morris Lucian Barwick Battery bypassing contact
KR100966024B1 (ko) 2007-04-24 2010-06-24 주식회사 엘지화학 이종의 세퍼레이터를 구비한 전기화학소자
JP2010220280A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Panasonic Corp 充放電制御回路、電源装置、及び電源装置の制御方法
US8816613B2 (en) 2009-07-02 2014-08-26 Chong Uk Lee Reconfigurable battery
US8471529B2 (en) * 2010-10-14 2013-06-25 GM Global Technology Operations LLC Battery fault tolerant architecture for cell failure modes parallel bypass circuit
US9024586B2 (en) 2010-10-14 2015-05-05 GM Global Technology Operations LLC Battery fault tolerant architecture for cell failure modes series bypass circuit
US8957543B2 (en) * 2010-10-15 2015-02-17 Nextek Power Systems, Inc. Arrangement for and method of dynamically managing electrical power between an electrical power source and an electrical load
FR2972304A1 (fr) * 2011-03-02 2012-09-07 Commissariat Energie Atomique Batterie avec gestion individuelle des cellules
CN103066633B (zh) * 2011-10-18 2015-11-18 丁景信 电源管理系统
JP5605401B2 (ja) * 2012-07-20 2014-10-15 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび制御方法
WO2015058165A1 (en) 2013-10-17 2015-04-23 Ambri Inc. Battery management systems for energy storage devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070062744A1 (en) 2003-07-31 2007-03-22 Weidenheimer Douglas M Modular electronically reconfigurable battery system
US20090128158A1 (en) 2005-08-09 2009-05-21 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Voltage detection device and electric vehicle including voltage detection device
US20100261048A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 The Regents Of The University Of Michigan Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system
WO2014012794A1 (de) 2012-07-19 2014-01-23 Robert Bosch Gmbh Batterie und kraftfahrzeug mit batterie

Also Published As

Publication number Publication date
CN108136985A (zh) 2018-06-08
NZ740981A (en) 2020-09-25
EP3356188A4 (en) 2019-06-05
AU2016331659A1 (en) 2018-04-12
US20200144830A1 (en) 2020-05-07
PT3356188T (pt) 2020-11-23
PL3356188T3 (pl) 2021-03-08
EP3356188A1 (en) 2018-08-08
KR20180063218A (ko) 2018-06-11
US10573935B2 (en) 2020-02-25
AU2016331659B2 (en) 2020-07-16
CN108136985B (zh) 2021-07-27
US20180269542A1 (en) 2018-09-20
ES2832532T3 (es) 2021-06-10
JP2018537947A (ja) 2018-12-20
DK3356188T3 (da) 2020-11-16
JP6903060B2 (ja) 2021-07-14
EP3356188B1 (en) 2020-09-02
WO2017054049A1 (en) 2017-04-06
US11264812B2 (en) 2022-03-01
HUE051624T2 (hu) 2021-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102566901B1 (ko) 배터리 시스템
US20210265710A1 (en) Battery system
US8796992B2 (en) Basic unit of lithium-ion battery, battery pack comprising the same, and charge/discharge equalizing method thereof
US10840714B2 (en) Energy storage element
US9263887B2 (en) Battery system and method for providing an intermediate voltage
US20150372279A1 (en) Active battery stack system and method
CN113949111A (zh) 储能系统
JP6353062B2 (ja) 電気化学的なエネルギー貯蔵器、及び、平衡化のための方法
CN107968446B (zh) 分布式电池包供电系统及充放电控制方法
EP3316440B1 (en) Battery system with integrated balancing and method for balancing a battery system
JP2014512788A (ja) バッテリのための充電均等化システム
EP3314718B1 (en) Battery balancing circuit
CN107612054B (zh) 用于给电网供应电能的电池组系统
CN110999008B (zh) 具有汇流排矩阵的电气供能设备及其运行方法
US20160285283A1 (en) Balancing of a battery having two branches, with bridging of differential numbers of storage elements
NZ740981B2 (en) Battery system
US20230369870A1 (en) Systems and methods for balancing batteries
CN215870848U (zh) 电池主动均衡装置、芯片、电池管理系统及用电设备
TWI792793B (zh) 電池平衡電路及其操作方法
EP4358348A1 (en) System for balancing battery modules
CN113675924A (zh) 电池主动均衡装置、芯片、电池管理系统及用电设备
Yildirim Design and control of bidirectional DC-DC converters for modular battery energy storage systems
JP2023026313A (ja) 電池バランス回路及びその動作方法
CN117937556A (zh) 一种功率变换设备、储能系统及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant