KR20080091480A - 배터리의 충전 상태(ｓｏｃ) 및 건강 상태(ｓｏｈ)를 수정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

배터리의 충전 상태(ｓｏｃ) 및 건강 상태(ｓｏｈ)를 수정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

배터리는 높게 충전될 때, 덜 빠르게 에이징되고 마모된다. 덧붙이자면, 전해질에 가해지는 중력의 영향 하에서 산성 층이 배터리 상에 형성되고, 이로 인해서, 상기 배터리의 용량의 감소가 초래된다. 본 발명은 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 수정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 이때, 상기 배터리 내에서, 개별적인 전기 전류(i)가 멀티셀 배터리(1)의 하나 이상의 셀(Z)에게 개별적으로 적용되고, 상기 전류가 상기 하나 이상의 셀(Z) 상에서 동작하여 상기 셀(Z)을 충전, 또는 방전하는 동안, 상기 전류(i)는 동작 전류(iA)와 중첩된다.

Description

배터리의 충전 상태(ＳＯＣ) 및 건강 상태(ＳＯＨ)를 수정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND ARRANGEMENT FOR MODIFYING THE STATE OF CHARGE (SOC) AND STATE OF HEALTH (SOH) OF A BATTERY}
본 발명은 멀티셀 재충전가능한 배터리(multicell rechargeable battery)의 충전 상태(SOC: state of charge) 및 건강 상태(SOH: state of health)를 변화시키기 위한 방법과, 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
충전 상태 개선은 무엇보다도, 재충전가능한 배터리에서 에너지 비축량의 증가를 야기한다. 그러나 충전 상태가 더 높아지거나, 충전 상태가 더 높게 유지됨에 따라서, 에이징과 마모를 감소시키는 2차 효과가 존재하게 된다. 이는, 알려진 바와 같이, 낮은 충전 상태가 황화(sulphating)를 초래하며, 이는 비축을 어렵게 하고, 재충전가능한 배터리의 황화된 영역은 더 잘 마모된다. 한편으로는, 마찬가지로 재충전가능한 배터리의 더 나은 건강 상태(state of health)가 충전 상태의 개선에 대한 2차 효과로서 여겨질 수 있다. 그러나 또 다른 한편으로는, 이른바 산의 층화현상(acid stratification)의 해소에 의해 건강 상태의 개선이 야기될 수 있다.
재충전가능한 배터리에서 사용되는 전해질은 희석 산인 것이 일반적이며, 예 를 들어, 황산이 있다. 주로 수평으로 정렬되는, 전해질, 즉 산의 층화현상은 주로 재충전가능한 배터리, 예를 들어, 납축 재충전가능한 배터리에서, 전해질에 미치는 중력의 영향에 의해, 발생된다. 기본적으로, 이러한 층화현상은 항상 발생하며, 공장에서 막 생산된 배터리조차, 제조 완료 후에, 산의 층화현상을 보여준다. 원칙적으로, 여러 다른 기계적인 형태(예를 들어, 겔, 또는 AGM(absorbent glass mat))로 전해질을 결합하기 위한 그 밖의 다른 기술을 이용하는 재충전가능한 배터리뿐 아니라, 배터리, 또는 배터리 셀의 여러 다른 기계적 형태의 배터리 실시예조차, 더 적은 범위까지뿐이라고 하더라도, 이에 영향을 받는다.
배터리의 적용 분야에서 사용되는 동안, 산 층화현상은 차례로 악화된다. 특히, 배터리의 재충전을 완료하지 않은 채의 방전 프로세스의 결과로서 악화된다. 산 층화 현상의 발생에 의해, 우선, 재충전가능한 배터리의 성능의 상당한 감소가 초래된다. 둘째로, 배터리의 플레이트의 균일하지 못한 마모와 에이징을 초래하는데, 이는 배터리의 개별 셀의 상부 영역에서의 감소되는 산 밀도와, 하부 영역에서의 높아지는 산 밀도로 인해 초래된다. 결과적 손상, 예를 들어, 부식, 불순물 형성 및 황화(sulphating)뿐 아니라, 이들 현상과 연관되는 배터리의 더 빠른 에이징은 배터리의 산이 층화되는 것으로부터 초래된다.
몇 가지 이유로, 재충전가능한 납축 배터리 등의 재충전가능한 배터리에서, 특히 이들 배터리가 자동차에서 사용될 때(스타터 배터리, 로컬 전력 서플라이 시스템 배터리), 그리고 발전소 설비(UPS 설비, 태양력 설비)에서 사용되는 배터리에서, 산 층화현상은 많이 발생한다. 그러나 특히,
- 주기적 하중(cyclic load),
- 불충분한 재충전 작업, 그리고
- 플레이트의 고정된 기계적 설치
의 증가의 결과로서 발생한다.
불충분한 충전 전압, 또는 과도히 짧은 충전 시간, 또는 (예를 들어, 낮은 온도에 의해 초래되는) 약한 이온 이동성의 결과로서, 형성되는 방전 산물(예를 들어, 묽은 황산이 전해질로서 사용될 때의 황산납)이 완전하게 원래대로 돌아가지 않았을 때, 또는, 그 밖의 다른 조건에서 전해질을 혼합하여, 발생되는 화학적 프로세스(특히 기체발생(gassing))에 의해 산 층화 현상을 극복하기에 충전 프로세스가 충분하지 않을 때, 충전 프로세스가 “불충분한 재충전”으로서 지정될 수 있다. 재충전가능한 배터리의 셀에서의 기포 형성에 의한 산의 완전한 혼합은, 전해질이 개별 기포의 상향 이동에 의해 움직이도록(완전히 혼합되도록) 종래에 알려진 방식대로 작용된다. 셀의 상부 영역에서의 기포의 농도 때문에, 더 높은 곳에서 위치하는 전해질의 부분이 우선적으로 이동된다. 기체발생 프로세스가 상대적으로 긴 시간 주기에 걸쳐 계속될 경우에만, 낮은 곳에 위치하는 셀의 이러한 영역도 완전하게 혼합된다.
산의 층화현상(acid stratification)을 해소하기 위한 알려진 방법은 종래의 배터리 충전을 기반으로 하거나, 또는 전해질의 이동(순환)을 이루기 위해 개별적으로 발생되는 방법을 기반으로 하는 것이다.
종래의 충전의 알려진 방법은, 사용되는 배터리 기술의 각각의 기체발생 한 계 이상의 전압으로, 때때로, 또는 연속적으로 충전되는 더 크거나 더 작은 셀 영역을 기반으로 한다. 이러한 방법은, 예를 들어, DE 103 54 055 A1에서 공개되어 있다. 이로 인해 형성되는 반응 산물(주로 기포)이, 결국에는 전해질의 층리현상을 해소할 흐름 프로파일(flow profile)을 도출한다. 충전 방법, 예를 들어, 직류, 교류 및 혼합류 충전 방법이 오랜 시간 동안 다양한 형태로 알려져 왔다. 그러나, 특히, 자동차에서 사용될 때, 또는 발전소 시설에서 사용될 때, 발생하는 한 가지 문제는, 지정된 충전 전압 한계 때문에, 완전한 충전이 가능하지 않다는 것이다. 단일-전지 충전 방법, 예를 들어, 리튬 이온 재충전가능한 배터리의 경우의 충전 방법은 종래의 방법처럼 여겨지고, 사용되며, 과전압(폭발 위험)을 피하기 위해, 충전 전압을 모니터링하고 제한할 수 있다.
덧붙이자면, 이른바 “이퀄라이저(equalizer)”라는, 직렬로, 또는 병렬로 연결되는 배터리를 위한 전류 및 전압 스플리팅(splitting)을 위한 회로(예를 들어, US 6 801 014 B의 회로)가 알려져 있다. 이러한 이퀄라이저는, 모든 배터리들 간에서 가능한 균일하게 충전 전류, 또는 충전 전압을 스플리팅(splitting)함으로써, 충전 전류의 균형을 유지한다. 그러나 이퀄라이저 회로가 개별적으로 형성된 전지, 또는 배터리 어셈블리(battery assembly) 내의 개별 배터리의 충전 상태를 변화시키는 것이 바람직한데, 왜냐하면 실제로 모든 셀, 또는 배터리에 걸친 이퀄라이제이션(equalization)이 목표이기 때문이다.
다음의 방법은 전해질 층리현상의 해소를 위한 흐름 프로파일을 형성하기 위한 개별적으로 발생되는 방법으로서 알려져 있다.
- 보조 전극의 사용
예를 들어, US 20030148170 A1, 또는 JP 62139248 A2에서 설명된 바와 같이, 추가적인 전극(보조 전극)을 사용함으로써, 재충전가능한 배터리에서 일반적으로 발생하는 전극 반응에 추가로, 기포를 형성하는 것이 가능하다. 이 방법의 단점은 재충전가능한 배터리의 개별 셀에 추가적인 전극이 삽입되어야 하고, 상기 추가적인 전극은 전기화학적 프로세스와의 상호작용에 있어서 비활성이거나, 전기화학적 프로세스에 어떠한 (부정적) 영향도 미치지 말아야 한다는 것이다.
- 기체 주입
적정한 오프닝 및 기체 관(튜브)을 통해 기체(주로 대기 공기)가 셀로 주입된다. 이 경우, EP 620 605 A2에서 기재된 바와 같이, 기체 배출구 위치는 셀의 하부 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 그러나 예를 들어, JP 57-208 065 AA에서 나타나는 바와 같이, 또한 전체 배출 영역이 덮이는 것이 가능하다. 이러한 모든 방법은, 유입되는 기체가 유발하는 전해질의 순환에 의해서 완전한 혼합이 이뤄지는 공통적인 특징을 갖는다.
이러한 방법의 단점은, 결과적으로 기계적 복잡도가 추가되고, 에어 펌프(압축기) 및 유연한 공기 튜브를 사용하는 것이 추가적인 고장의 원인이 된다는 것이다. 덧붙이자면, 주입된 기체가 다시 빠져나갈 수 있는 적정한 배출 오프닝이 요구된다. 이들 오프닝은 배터리에서의 잠재적인 누출 지점으로 대표된다. 빠져나가는 공기 흐름은 비교적 높은 온도에서 추가적으로 배터리로부터 수분을 취하며, 따라서 배터리의 물 소비를 증가시킨다.
- 전해질 펌프의 사용
US 20040067410 A1을 참조하면, 적정한 튜브 시스템을 사용하여, 전해질이 산 농도가 상대적으로 높은 영역으로부터 펌핑되어져서, 상대적으로 낮은 산 농도를 갖는 영역으로 다시 유입된다. 프로세스는 또한 반대일 수 있다. 이것이 기반으로 하는 공통적인 기능적 원리는, 특정 물리적 간격을 두는 유입 오프닝과 배출 오프닝을 배열함으로써, 전해질의 인공적인 움직임을 발생시킴으로써, 흐름 프로파일을 생산하는 것이다. 또한 역시, 추가적인 기계적 복잡도 및 고장을 일으키기 쉬운 특성이 이 방법의 단점으로서 여겨질 수 있다.
- 내부 기계적 교반 소자의 사용
전해질을 완전히 교반시키고, 따라서 순환시키는, 배터리의 내부에서 사용되는 기계적 교반 소자가 또한 알려져 있다(예를 들어, JP 63-055852 AA를 참조). 교반 소자의 설치를 위한 추가적인 기계적 복잡성에 추가로, 이 방법은 이러한 유닛은 고장나기 쉽다는 단점을 갖는다.
- 전해질의 완전한 혼합을 위한 그 밖의 다른 내부 장치의 사용
덧붙이자면, 흐름 프로파일을 형성하기 위해, 배터리 내에 기계적 장치가 제공될 수 있으며, 이때, 기본적인 운동 에너지는 외부 운동(예를 들어, 모바일 애플리케이션, 또는 자동차에서의 사용 동안의 운동)으로부터 취해진다. 그러나 알려진 바와 같이, 일반적으로 모바일 애플리케이션에서, 배터리의 경우에서의 자연스러운 운동은 다소 낮기 때문에, 이러한 추가적인 내부 장치는, 특정한 흐름 프로파일의 형성에 매우 작은 도움만 될 뿐이다.
- 전해질의 완전한 혼합을 위한 외부 기계적 장치의 사용
원리적으로, 배터리의 외부 운동(예를 들어, 좌우 움직임(shaking), 상하 움직임(tilting))을 발생하기 위한 장치에 의해 전해질의 더 나은 완전한 혼합이 이뤄질 수 있다. 그러나 장치를 제공하기 위한 복잡도는 구현하기 어려운데, 특히, 모바일 애플리케이션(주로, 자동차)의 분야에서 그렇다.
이러한 전해질 운동 그룹은, 모바일 애플리케이션에서 배터리가 사용될 때의 자연스러운 주행 운동으로부터 야기되는 완전한 혼합을 포함한다.
요컨대, 공지 기술에 따르는 모든 방법의 경우에서, 기계적 복잡도가 비교적 높고, 그 메커니즘에 의해, 추가로 더 고장나기 쉬워지거나, 또는 이에 따라 방법의 유용성이 낮다.
본 발명의 목적은 재충전가능한 배터리의 충전 상태를 변화, 바람직하게는 개선시키는, 즉 높게 유지하는 것이며, 추가로는, 발생하는 임의의 전해질 층리현상을 해소하거나, 이러한 층리현상의 발생을 감소시키는 것이며, 이에 따라서 낮은 충전 상태 및 전해질 층리현상과 결부되는 알려진 모든 단점을 감소시키는 것이다.
본 발명에 따라서, 멀티셀 재충전가능한 배터리의 하나 이상의 셀이, 자신에게 적용되는 별도의 전기 전류를 가지며, 이때, 이 전류는 재충전가능한 배터리의 동작 전류와 중첩되고, 이 전류는 하나 이상의 셀 상에서 동작되어, 이 셀을 충전, 또는 방전할 수 있다는 목적이 성취된다. 본 발명에 따르는 장치의 경우, 다중셀 재충전가능한 배터리의 하나 이상의 셀에게 별도의 전기적 연결이 제공되고, 상기 별도의 전기적 연결은 재충전가능한 배터리의 외부로 통과되며, 상기 별도의 전기적 연결을 통해, 적용될 전류가 동작 전류와 중첩될 수 있다.
본 발명이 사용되어, 단일 셀의 충전 상태에 특정하게 영향을 미칠 수 있으며, 결과적으로, 가령 증가시키거나, 감소시킴으로써, 전체 재충전가능한 배터리의 충전 상태에 영향을 줄 수 있으며, 앞서 언급된 재충전가능한 배터리에서의 전해질의 층리현상의 해소에 대한 공지된 방법의 단점을 수용할 필요 없이, 재충전가능한 배터리의 전해질 층리현상이 감소될 수 있으며, 심지어는 완전히 방지될 수 있다. 이는 산의 층리현상 없이 재충전가능한 배터리의 성능이 복구될 수 있으며, 이로 인해서, 낮은 충전 상태와 산의 층리현상으로부터 초래되는 2차 손상이 피해질 수 있음을 의미한다. 따라서 무엇보다도, 재충전가능한 배터리의 신뢰성이 증가하며, 제품의 수명 사이클이 연장될 수 있다.
공지 기술에 따르는 방법과 비교할 때, 본 발명에 따르는 방법은, 다른 셀의 충전 상태와는 다른 충전 상태가 얻어지도록 하나 이상의 정의된 셀을 변화시켜서, 재충전가능한 배터리의 충전 상태를 증가시키고, 전해질 층리현상을 효과적으로, 그리고 재충전가능한 배터리가 동작되는 전력 공급 시스템과의 상호작용 없이 해소시킬 수 있다는 주 이점을 갖는다. 이는 배터리 응용분야에서, 전체 배터리에 대한 적절한 충전(완전한 혼합을 위해 충분히 긴 시간 주기에 걸쳐 기체발생 전압 이상으로의 충전)의 제공이 전혀 제공될 수 없거나, 또는 제공되기에 어려운 경우에서 특히 중요하다.
덧붙이자면 이 경우에서, 상기 방법은 동작 전류(부하, 또는 충전 전류)에 독립적으로 수행될 수 있으며, 이때, 적용될 전류는 재충전가능한 배터리의 동작 전류와 간단하게 중첩된다.
다중셀 재충전가능한 배터리의 셀이 둘 이상의 서브유닛으로 분할되는 것이 특히 바람직하다. 상기 둘 이상의 서브유닛은 각각 하나 이상의 셀을 포함하며, 이때, 하나 이상의 서브유닛은 자신이 포함하는 하나 이상의 셀을 충전, 또는 방전하도록, 자신에게 적용되는 전기 전류를 갖는다. 이로 인해서, 재충전가능한 배터리가 분할되어, 각각의 목적에 따라서 각각에게 전류가 적용됨이 보장될 수 있다. 이 경우, 동일한 원리가, 직렬로, 또는 병렬로 연결되는 다수의 개별 재충전가능한 배터리 소자를 포함하는 조합 회로로부터 형성되는 재충전가능한 배터리에게 적용될 수 있다.
전해질의 순환을 발생시킴으로써, 또는 하나 이상의 셀에서의 기체발생을 야기시키는 전기 전류를 상기 하나 이상의 셀, 또는 하나 이상의 서브유닛에 적용시킴으로써, 재충전가능한 배터리에서의 전해질 층리현상이 해소된다.
경우에 따라서, 모든 셀, 또는 모든 서브유닛에게 전류를 적용하는 것, 또는 서로 다른 전기 전류를 서로 다른 셀, 또는 서브유닛에게 적용하는 것, 또는 셀, 또는 서브유닛에게 교대로 전류를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 경우에 따라서, 적용되는 전기 전류는 직류, 교류, 또는 혼합류를 포함할 수 있다.
특정 시간 주기 동안, 어떠한 외부 전력 공급기도 이용가능하지 않을 때, 적용될 하나 이상의 전류를 생산하기 위한 에너지를 재충전가능한 배터리로부터 추출함으로써, 본 발명에 따르는 방법이 사용될 수 있다. 이 경우, 이 에너지를 제공하기 위해 요구되는 전류는 동작 전류이다. 이를 대체하여, 또는 이에 추가하여, 외부 전압 공급기를 통해 에너지가 공급될 수 있다.
셀, 또는 서브유닛을 위한 추가적인 전기적 연결이 제공되어, 배터리 상태(SOC, SOH)의 모니터링, 또는 이들 셀이나 서브유닛의 에너지 관리가 수행될 수 있다.
전기 전류가 셀이나 보조유닛으로 적용되는 동안, 재충전가능한 배터리를 기계적으로 운동시킴으로써, 또는 추가적인 기계적인 전해질 순환을 제공함으로써, 추가적인 전해질의 층리현상의 해소가 보조될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 분할되어, 2개의 서브유닛으로 그룹지워지는 셀을 갖는 재충전가능한 배터리를 도시한다.
도 2는 배터리의 충전 상태를 개선시키기 위한 본 발명에 따르는 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따르는, 전기적 서브유닛(TE1, TE2)으로 나눠지는 재충전가능한 배터리(1)를 도시한다. 이 경우에서, 재충전가능한 배터리, 즉 배터리(1)는, 공지 기술에서 알려진 바와 같이, 셀 파티션(cell partition)에 의해 다수의 셀들(이 경우, 6개의 셀(Z1-Z6))로 분할되는 배터리 박스(2)를 포함한다. 각각의 셀(Z1-Z6)은 플레이트 세트(plate set, 3), 예를 들어, 납 플레이트를 포함하며, 이때, 상기 플레이트 세트(3)는 셀 커넥터(cell connector, 6)에 의해 서로 전기적 으로 연결된다. 이 경우에서 상기 배터리 박스(2)는 전해질(7), 예를 들어, 묽은 황산으로 채워지며, 상기 전해질은 플레이트 세트(3)의 플레이트들을 둘러싼다. 2개의 극(5a, 5b)이 전기 연결로서 배터리 박스(2)의 밖으로 빼내어진다. 작동 전류(iA)가 재충전가능한 배터리(1)를 통과하여 흐르는데, 이는 부하(load)에 의해 재충전가능한 배터리(1)로부터 추출된 전류, 또는 충전 동안 재충전가능한 배터리(1)로 유입되는 전류 중 하나이다. 배터리(1)의 것과 같은 설계도는 오랫동안 알려져 왔으며, 따라서 여기서는 더 이상 상세히 설명되지 않을 것이다.
기존의 셀(Z1-Zn)의 의미 내에서, 재충전가능한 배터리(1) 전체가 전기적 서브유닛(TE1-TEn)으로 분할(subdivided)된다. 전기적 분할(electrical subdivision)의 최대 가능한 개수는 재충전가능한 배터리(1) 내의 셀의 개수에 대응한다. 따라서 하나의 서브유닛(TE)이 하나 이상의 셀(Z)을 포함한다. 예를 들어, 12V 스타터 배터리(starter battery)는, 6개의 개별 셀(Z1-Z6) 중 존재하는 개수에 대응하여, 6개의 전기적 서브유닛(TE1-TE6) 중 최대치로 분할될 수 있다. 도 1에서 나타나는 예에서와 같이, 최소 분할 개수는 1이며, 이때, 배터리(1)는 1회 분할되어, 2개의 서브유닛(TE1, TE2)을 형성하고, 상기 서브유닛 각각은 3개의 셀(Z1-Z3) 및 셀(Z4-Z6)을 갖는다.
재충전가능한 배터리(1)에서 각각의 분할된 전기적 서브유닛(TE1, TE2)은, 서브유닛(TE1)과 서브유닛(TE2)을 연결하는 셀 커넥터(cell connector, 6)에서, 재충전가능한 배터리(1)의 밖으로 통과되는 별도의 전기적 연결(8)을 제공받는데, 이 때, 상기 전기적 연결(8)에 의해서, 개별적인 전기 전류(i)가 각각의 전기적 서브유닛(TE1, TE2) 및 상기 서브 유닛(TE1, TE2) 내의 각각의 셀(Z)로 적용될 수 있다. 이 경우에서, 상기 전류(i)는 작동 전류(iA)와 중첩된다. 이 경우에서, 재충전가능한 배터리의 주요 연결 소자, 예를 들어, 셀 커넥터(6)와 극(5a, 5b)의 배열과 기능이 수정될 필요가 없으며, 물론 동일한 것도 가능할 것이다.
이러한 목적을 위해 정의된 개별적인 전기적 서브유닛(TE1, TE2)은, 적정한 전기 전류, 또는 전압원을 이용하여 자신에게 적용되는 전기적 전류(i)를 가질 수 있다. 이 경우에서, 상기 전류(i)는 직류, 또는 교류, 또는 혼합된 전류일 수 있다. 따라서 정의된 서브유닛(TE1, TE2) 중 전류(i)가 적용되는 하나 이상에서 전기화학적 프로세스가 유발되며, 이때, 이러한 전기화학적 프로세스는 상기 정의된 서브유닛(TE1, TE2) 중 하나 이상에서 배타적으로 발생하며, 전류가 상기 정의된 서브유닛(TE1, TE2) 중 하나 이상에게 적용될 때, 전류가 적용되지 않는 서브유닛에게 영향을 미치지 않거나, 상기 전류가 적용되지 않는 서브유닛을 변경시키지 않는다. 이 경우에서, 전류는 다양한 방식으로 적용될 수 있으며, 상세히는,
- 전류 흐름(i)이 제공되는 단지 하나의 전기적 서브유닛(TE1, 또는 TE2)만 정의되도록, 전류가 적용될 수 있다
- 모든 전기적 서브유닛(TE1, TE2)이 정의되고, 전류 흐름(i)이 제공되도록, 전류가 적용될 수 있다.
- 정의된 전기적 서브유닛(TE1, TE2)이, 자신에게 적용되는 개별적이고 서로 다른 전류 흐름(i)을 갖도록, 전류가 적용될 수 있다. 정의된 전기적 서브유닛(TE1, TE2)이 서로 다를 때, 원칙적으로, 전류(i)의 방향이 또한 서로 다를 수 있다. 즉, 예를 들어, 하나의 셀(Z1)이 충전되는 동안, 동시에 또 다른 셀(Z6)이 방전될 수 있다.
- 정의된 전기적 서브유닛(TE1, TE2)이, 자신들에게 교대로(alternately) 적용되는 전류(i)를 갖도록, 전류가 적용될 수 있다.
- 서브 유닛(TE1, TE2) 중 단 하나, 또는 그 이상이 측정 목적을 위해 사용되도록 전류가 적용될 수 있다. 즉, 일시적으로, 또는 영구적으로, 어떠한 전류 흐름도 이들에게 적용되지 않는다.
- 전류 흐름(i)(흐름 방향에 관계없이)이, 하나 이상의 정의된 셀(Z1-Z6)을 통해 외부 소자(부하, 또는 충전원)에 의해 적용되는 동작 전류에 중첩되어, 그 효과를 증대시키거나 감소시키도록, 전류가 적용될 수 있다.
앞서 설명된 방법의 목적은, 적용 중인 전류 흐름(i)의 결과로서, 재충전가능한 배터리(1)의 다른 셀과 비교할 때, 하나 이상의 정의된 셀(Z1-Z6)에서의 서로 다른 충전 상태를 야기하는 것이다. 즉, 서브유닛(TE1, TE2), 또는 개별 셀에서 개개의 반응을 야기하기 위함이다. 따라서 전체 재충전가능한 배터리(1)의 전기화학적 상태에 독립적으로, 개별 셀(Z), 또는 셀들의 그룹(서브유닛(TE1, TE2))을 충전하는 것, 또는 과-충전(overcharge)하는 것, 또는 방전하는 것이 가능하다.
그러나 또한 서브유닛(TE1, TE2), 또는 개별 셀(Z1-Z6)의 관찰(모니터링)(예를 들어, 전압 모니터링)을 제공하기 위한 전기적 연결(8)이 사용될 수 있으며, 이 러한 관찰은 서브유닛(TE1, TE2), 또는 개별 셀(Z1-Z6)의 개개의 반응에 직접 관련된다(예를 들어, 충전 상태, 충전 상태 프로파일, 충전/방전 프로파일 등의 판단). 덧붙이자면, 또한 본 발명에 따르는 방법은, 개별적인 정의된 셀, 또는 서브유닛(단일 셀 관리)의 레벨에서, 충전 및 방전 전류와 기록된 전압으로부터의 평가치를 에너지 관리의 형태로 이용하기 위한 기능을 제공한다.
셀 표면의 넓은 영역에 걸쳐 (배터리의 서브유닛(TE1, TE2)으로의 분할에 따라서) 하나 이상의 정의된 셀을 기체발생 전압(gassing voltage)의 영역으로, 또는 그 이상의 전압 범위로 가져가기 위해, 설명된 방법이 사용되는 경우, 상기 방법에 의해, 정의된 셀의 주요 기체 발생이 나머지 셀에 비교할 때, 더 적거나 더 많을 수 있다. 특히, 이로 인해서, 산의 완전한 혼합을 야기하고, 따라서 산의 층리현상을 해소하는 기체 발생 반응이 발생될 수 있다. 정의된 셀에서 이러한 방식으로 성취될 수 있는 높은 충전 상태는 동시에, 플레이트 상에 존재할 수 있는 임의의 황산납 층으로부터 다시 통과되는 방전 산물인 높은 정도의 황산납(PbSO4)이 도출될 수 있으며, 본 발명은 이러한 목적에 적합하다.
앞서 설명된 방법은 다수의 상호연결된(직렬로, 또는 병렬로 연결된) 배터리가 사용되는 경우에 동일하게 적용될 수 있다. 설비의 전체 전압을 특정 한계 이상으로 동작시키는 것은, 특히, 영구적으로 동작시키는 것은 가능하지 않다. 그러나 실제로, 하나 이상의 셀, 또는 개별적 배터리, 또는 복수개의 배터리(이들 배터리 내의 모든 셀이 정의된 셀이 된다)를 더 높은 전압에서 (교대로, 또는 영구적으로) 동작시키는 것이 가능하다.
이 경우, 각각의 재충전가능한 배터리의 기본적인 동작에 대한 지식과 더불어, 개별적인 정의된 셀의 상태(전압 레벨, 충전 상태(SOC))에 대한 정보를 알고, 개별적인 셀, 또는 복수개의 셀로의 전류의 적용을 제어하기 위한 절차 프로그램을 발생시키며, 배터리에게 상기 프로그램을 제공하는 것이 유용하다.
앞서 언급된 방법을 수행하기 위한 장치가 도 2의 예를 통해 도시된다. 여기서 도시된 장치는, 2개의 별도의 전기적 연결(8)에 의해 3개의 서브유닛(TE1, TE2 및 TE3)으로 분할되는 배터리(1)를 갖는다. 각각의 서브유닛은 하나 이상의 셀을 포함한다. 덧붙이자면, 제어 유닛(10)이 제공되어, 전기적 연결(8)로 연결되고, 극 연결(pole connection, 11)을 통해, 배터리(1)의 2개의 극(5a, 5b)으로 연결된다. 따라서 적정한 전기 회로에 의해, 제어 유닛(10)은 각각의 서브유닛(TE1, TE2 및 TE3)에게 전류(i)를 따로 따로, 또는 (부분적으로) 제공할 수 있으며, 이때, 적정한 전류, 또는 전압원이 이러한 목적을 갖고 제어 유닛(10) 내에 제공된다. 이 전류(i)는, 외부 주 전력에 의해 공급되는 전압 서플라이(9)뿐 아니라, 자동차 전력 공급 시스템으로 연결된 전압 서플라이(9)(예를 들어, 자동차의 교류기(alternator))를 이용하여, 또는 재충전가능한 배터리(1) 자체에 의해 내부적으로 발생될 수 있다.
외부 전압 공급기, 또는 자동차 전력 공급 시스템으로 링크되는 전압 공급기가 이용가능할 때, 이는 (전류 및 전압원의) 충전 상태와 건강 상태를 개선하기 위한 본 발명에 따르는 방법을 수행하기 위해, 정의된 하나 이상의 셀, 또는 서브유 닛(TE1, TE2 및 TE3)으로의 전류 흐름(i)을 생성하도록 사용되는 것이 바람직하다.
그러나 또한 본 발명에 따르는 방법은 외부의 주 전력 전압 공급기, 또는 차량 전력 공급 시스템으로 링크되는 전압 공급기 없이, 때때로, 또는 영구적으로, 사용될 수 있다. 자동차 적용예를 위한 용도는 이 경우에서 특히 중요한 것이다. 이는 자동차나 그 밖의 다른 차량의 스타터 배터리 및 차량 전력 공급 시스템 배터리 분야, 또는 그 밖에도 차량 전력 공급 시스템의 구성, 또는 사용 중인 배터리의 서로 다른 에이징(ageing)으로 인해 비대칭적 부하(asymmetric load)가 발생하는 적용예 등의 재충전가능한 배터리의 사용의 모든 분야에 주요하게 관련되어 있다.
외부 전압 공급기를 포함하지 않는 시스템에서, 개별 셀들에게 영향을 주기 위한 전류 흐름을 생성하기 위한, 본 발명에 따르는 하나의 가능한 방법은, 적합한 전압 컨버터 회로(예를 들어, 내부(또는 외부) AC 전압 중계 회로, 전압 곱(multiplication), 또는 전압 나눔(division)을 위한 회로를 포함하거나, 포함하지 않는 DC 전압 컨버터 회로)를 이용하여, 기존의 전압(차량 전력 공급 시스템 전압, 전기식 차량에서의 동작 전압 등)으로부터, 정의된 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)으로의 적용을 위해 요구되는 전류(i)를 생성하는 것이다.
마찬가지로, 외부 전압 공급기를 사용하거나, 사용하지 않고, 개별 셀에 영향을 미치기 위한 본 발명에 따르는 전류 흐름을 생산하기 위해, 정의된 하나 이상의 셀(Z), 또는 하나 이상의 서브유닛(TE)이 포함되는 공진 회로를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 공진 회로의 동작은 정의된 하나 이상의 셀(Z), 또는 하나 이상의 서브유닛(TE)에서 중첩 효과(superposition effect)(증가, 감소)의 발생을 포함할 수 있다. 상기 중첩 효과는, 상기 중첩 효과가 적용되는 기능 유닛에서 (1차 충전, 또는 방전에 추가로) 2차 효과를 야기하여, 예를 들어, 바람직하지 않은 전기기계적 프로세스를 방지하거나, 바람직한 전기화학적 프로세스가 이뤄질 수 있도록, 또는 열 프로세스(가열)를 일으킬 수 있다.
자동차용 12V 스타터 배터리가 본 발명에 따르는 방법의 구현예의 하나의 예시로서 인용될 수 있다. 예를 들어, 차량 전력 공급 시스템으로부터 공급을 받는 입력 전압 측을 갖는 DC/AC 컨버터에 의해, 전압 나눔 회로(voltage division circuit)가 제공될 수 있다. 출력 측에서, 상기 컨버터는 하나 이상의 정의된 셀, 또는 서브유닛 상에서 조작을 위해 요구되는 전류 및 전압을 생성한다. 반대 절차, 특히, 하나 이상의 정의된 셀, 또는 서브유닛으로부터 에너지를 추출하는 절차 및 이 에너지가 차량 전력 공급 시스템으로 유입되는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 한 가지 특정한 이점은, 외부 공급기(9)의 존재 여부에 관계없이, 배터리(1)에서의 하나 이상의 정의된 셀에게 전압 및 전류 흐름(i)을 제공하여, 상기 셀에서 기체를 발생하고, 상기 기체가 전해질(7)의 층리현상을 해소하게 하기 위한 기술적 성능을 제공한다는 것이다. 이로 인해서, 전해질(7)의 층리현상의 모든 결과가 처음부터 모두 방지될 수 있다. 개별적인 셀, 또는 다수의 셀들 상에서의 무-부하 전압(no-load voltage)과 임의의 전압 이동(voltage shift)의 합이 차량 전력 공급 시스템 전압 이상으로 상승할 경우에만, 차량, 또는 차량 전력 공급 시스템과의 상호작용이 발생할 수 있다. 예를 들어, 심하게 방전된 배터리를 이용하는 경우, 또는 차량이 충분히 충전되지 않은 모드(undercharging mode)로 동작하 는 경우(차량 전력 공급 시스템 발생기가 모든 부하에 대한 총 전력 소모분을 제공할 수 없는 경우), 또는 그 밖에 발생기 시스템에 결함이 존재하는 경우에 발생하는 것과 마찬가지이다. 그러나 이러한 상황들 중 하나에서의 유일한 결과는, 하나 이상의 개별적인 정의된 셀 상에서 충전 프로세스를 수행할 때, 상기 정의된 하나 이상의 셀, 또는 하나 이상의 서브유닛을 충전하는 방향으로의 전류 흐름은, 제어 유닛(10)에 의한 총 범위까지로 배터리(방전 전류)로부터 추출되는 총 방전 전류에 대한 보상 후에야, 얻어질 수 있다는 것이다. 그러나 이러한 상황에서, 차량 전력 공급 시스템에 미쳐지는 어떠한 부정적인 영향도 존재하지 않는다. 특정 전압 한계 이하에서, 제어 유닛(10)의 동작을 중단하는 것이 바람직하지만, 본원 발명에 따르는 방법, 또는 상기 방법을 수행하기 위한 장치는 이에 제한받지 않는다.
전류 흐름(i)을 생성하기 위해, 제어 유닛(10)의 공급이 재충전가능한 배터리(1)의 에너지로부터 배타적으로 이뤄질 때, 본원 발명에 따르는 방법, 또는 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 대한 어떠한 제한도 존재하지 않는다. 그러나 실전에서는, 이러한 변형이 부차적인 중요성을 갖는 경향이 있다.

Claims (29)

  1. 다중셀(multicell) 재충전가능한 배터리(1)의 충전 상태(SOC: state of charge) 및 건강 상태(SOH: state of health)를 변화시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 다중셀 재충전가능한 배터리(1)의 하나의 셀(Z)은 자신에게 적용되는 개별 전기 전류(i)를 가지며, 이때, 이 전류(i)는 재충전가능한 배터리의 동작 전류(iA)와 중첩되고, 이 전류(i)는 상기 하나의 셀(Z) 상에서 동작하여, 상기 셀(Z)을 충전, 또는 방전시키는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 다중셀 재충전가능한 배터리(1)의 셀들(Z)은 둘 이상의 서브유닛(TE1, TE2)으로 분할되며, 각각은 하나 이상의 셀(Z)을 포함하고, 하나 이상의 서브유닛(TE1, TE2)은, 자신이 포함하는 하나 이상의 셀을 충전, 또는 방전하기 위해 자신에게 적용되는 전기 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재충전가능한 배터리(1)는, 직렬로, 또는 병렬로 연결되는 다수의 개별적인 재충전가능한 배터리 소자를 포함하는 조합 회로(combination circuit)로부터 형성되고, 상기 재충전가능한 배터리(1)의 셀(Z) 은 둘 이상의 서브유닛(TE1, TE2)으로 분할되며, 각각은 재충전가능한 배터리의 하나 이상의 셀(Z)을 포함하고, 하나 이상의 서브유닛(TE1, TE2)은, 자신이 포함하는 하나 이상의 셀(Z)을 충전, 또는 방전하기 위해, 자신에게 적용되는 전기 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 다수의 재충전가능한 배터리 소자는, 하나 이상의 셀(Z)을 포함하는 둘 이상의 서브유닛(TE1, TE2)으로 분할되며, 하나 이상의 서브유닛(TE1, TE2)은, 자신이 포함하는 하나 이상의 셀(Z)을 충전, 또는 방전하기 위해 자신에게 적용되는 전기 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 셀(Z), 또는 하나 이상의 서브유닛(TE1, TE2)의 셀은, 상기 하나 이상의 셀(Z)의 기체발생(gassing)을 야기하는, 자신에게 적용되는 전기 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 셀(Z), 또는 모든 서브유닛(TE)이 자신들에게 적용되는 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충 전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 다른 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)은 자신들에게 적용되는 서로 다른 전기 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 서로 다른 전기 전류(i) 중 일부, 또는 전부가 서로 다른 방향으로 적용되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 셀(Z), 또는 둘 이상의 서브유닛(TE)은 자신들에게 교대로(alternately) 적용되는 전류(i)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 적용되는 전기 전류(i)는 직류, 또는 교류, 또는 혼합류(mixed current)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 적용되도록 의도되는 하나 이상의 전류(i)를 생산하기 위한 에너지가 상기 재충전가능한 배터리(1)로부터 취해지는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 흐르도록 의도된 하나 이상의 전류(i)를 생산하기 위한 에너지는, 외부 전압 공급기를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 적용되도록 의도된 하나 이상의 전류(i)는 공진 회로 장치에서 생산되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)으로 적용되는 전기 전류(i)에 추가로, 이들 셀, 또는 서브유닛에 대하여, 배터리 상태(SOC, SOH)가 모니터링되거나, 에너지 관리가 수행되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전류(i)가 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)으로 적용되는 동안, 재충전가능한 배터리(1)는 기계적으로 운동되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전류(i)가 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)에 적용되는 동안, 상기 재충전가능한 배터리(1)에서, 기계적으로, 또는 전자기적으로 유발되는 추가적인 전해질 순환이 수행되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법.
  17. 다중셀(multicell) 재충전가능한 배터리(1)의 충전 상태(SOC: state of charge) 및 건강 상태(SOH: state of health)를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치에 있어서,
    다중셀 재충전가능한 배터리(1)의 하나 이상의 셀(Z) 상에 개별적인 전기적 연결(8)이 제공되며, 상기 개별적인 전기적 연결(8)은 상기 재충전가능한 배터리(1)의 외부로 통과되며, 상기 개별적인 전기적 연결(8)을 통해, 동작 전류(iA)와 중첩되는 개별적인 전기 전류(i)가 셀(Z)로 적용될 수 있으며, 상기 전류(i)는 하나 이상의 셀(Z) 상에서 동작하여, 이 셀(Z)을 충전, 또는 방전하는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 다중셀 재충전 배터리가 둘 이상의 서브유닛으로 분할되며, 각각은 재충전가능한 배터리의 하나 이상의 셀을 포함하고, 개별적인 전기적 연결이 상기 서브유닛들 중 하나 이상 상에서 제공되며, 상기 개별적인 전기적 연결은 재충전가능한 배터리의 외부로 통과되며, 상기 개별적인 전기적 연결을 통해, 개별적인 전기 전류가 셀에게 적용되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 다수의 개별적인 재충전가능한 배터리 소자는 재충전가능한 배터리와 직렬로, 또는 병렬로 연결되며, 상기 재충전가능한 배터리는 둘 이상의 서브유닛으로 분할되고, 각각은 재충전가능한 배터리의 하나 이상의 셀을 포함하며, 개별적인 전기적 연결이 상기 서브유닛들 중 하나 이상 상에서 제공되며, 상기 개별적인 전기적 연결은 재충전가능한 배터리의 외부로 통과되며, 상기 개별적인 전기적 연결을 통해, 개별적인 전기 전류가 셀에게 적용되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 다수의 재충전가능한 배터리 소자는, 하나 이상의 셀을 포함하는 둘 이상의 서브유닛으로 분할되며, 개별적인 전기적 연결이 상기 서브유닛들 중 하나 이상 상에서 제공되며, 상기 개별적인 전기적 연결은 재충전가능한 배터리의 외부로 통과되며, 상기 개별적인 전기적 연결을 통해, 개별적인 전기 전류가 셀에게 적용되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 개별적인 전기적 연결이 각각의 셀, 또는 각각의 서브유닛 상에 제공되며, 상기 개별적인 전기적 연결은 재충전가능한 배터리의 외부로 통과되며, 상기 개별적인 전기적 연결을 통해, 개별적인 전기 전류가 각각의 개별 셀, 또는 각각의 개별 서브유닛에게 적용되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전류가 적용될 하나 이상의 셀, 또는 하나 이상의 서브유닛이 포함되는 공진 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 적용될 전기 전류를 생성하기 위한 제어 유닛이 제공되며, 상기 제어 유닛은 개별적인 하나 이상의 전기 연결로 연결되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 재충전가능한 배터리의 2개의 극으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 재충전가능한 배터리로부터, 적용될 하나 이상의 전기 전류를 생산하기 위한 에너지를 취하는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  26. 제 23 항, 또는 제 24 항, 또는 제 25 항에 있어서, 외부 전압 공급기를 위한 연결이 상기 제어 유닛 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  27. 제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 모니터링 유닛, 또는 에너지 관리 유닛, 또는 둘 모두가 제공되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  28. 제 17 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전류(i)가 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)에게 적용되는 동안, 재충전가능한 배터리(1)의 기계적 운동을 위 한 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
  29. 제 17 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기적 전류(i)가 셀(Z), 또는 서브유닛(TE)으로 적용되는 동안, 기계적, 또는 전자기적으로 발생되는 전해질 순환을 위한 순환 장치가, 재충전가능한 배터리, 또는 재충전가능한 배터리 소자에서 제공되는 것을 특징으로 하는 다중셀 재충전가능한 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 변화시키기 위한 방법을 수행하는 장치.
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