KR20180100176A - 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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KR20180100176A
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KR
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battery
controller
cells
management system
scaffold
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Application number
KR1020187022079A
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스티븐 아이리시
로빈 쇼
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하이퍼드라이브 이노베이션 리미티드
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Publication date
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Abstract

재충전 가능한 배터리 충전용 배터리 관리 시스템이 개시된다.
배터리 관리 시스템은 제1 전원 공급 장치로부터 전력을 공급받는 컨트롤러, 재충전 가능한 배터리의 적어도 하나의 파라미터에 관한 센서 신호를 컨트롤러에 공급하는 적어도 하나의 센서, 및 데이터 저장소를 포함한다.
컨트롤러는 센서 신호에 기초하여 데이터를 데이터 저장소에 기록하도록 구성된다.
데이터 저장소는 데이터 리더기에 결합된다.
데이터 리더기는 데이터 저장소에 의해 보관되는 데이터를 판독하기 위해, 보조 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되도록 동작한다.

Description

배터리 관리 시스템
본 발명은 배터리 관리 시스템, 예컨대 재충전 가능한 배터리를 위한 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템을 이용하는 배터리를 위한 인클로저(enclosure)에 관한 것이다.
재충전 가능한 배터리들은 보통 많은 기술분야에서 사용되는데, 예를 들면 고속도로와 비 고속도로에서 모두 사용하기 위한 전기 차량 또는 하이브리드 차량과 같은 경우이다. 예를 들어, 재충전 가능한 배터리들은 주로 자동차 어플리케이션(고속도로용), 연안 어플리케이션(비 고속도로용), 창고 환경(예를 들어, WO 98/49075에 기술된 바와 같이, 지게차 및 자율 안내 차량들과 같은 기계 핸들링 장비와 함께 사용하기 위한 - 비고속도로용) 뿐만 아니라 에너지 저장 장치(가정용 및 상업용 - 비고속도로용)에서도 사용된다.
이러한 어플리케이션에서 재충전 가능한 배터리들의 성능을 모니터링하고 제어하기 위해, 배터리 관리 시스템(BMS)가 사용될 수 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로 재충전 가능한 배터리의 충전을 관리하기 위한 기술을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 양태들은 독립항에 기재되어 있는 바와 같으며, 선택적인 특징들은 종속항들에 기재되어 있다. 본 발명의 양태들은 서로 결합되어 제공될 수 있으며, 일 양태의 특징들이 다른 양태들에 적용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 배터리 관리 시스템은 재충전 가능한 배터리를 효과적으로 관리할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예는 단지 예로서만 기술될 것이다.
도1은 예시적인 배터리 관리 시스템을 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩의 개략도이다.
도2는 예시적인 배터리 관리 시스템을 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩의 개략도이다.
도3은 예시적인 배터리 관리 시스템을 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩의 개략도이다.
도4는 예시적인 배터리 관리 시스템을 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩의 개략도이다.
도5는 배터리 관리 시스템 예를 위한 배터리 셀들의 더미의 조감도이다
도6은 도5의 배터리 셀들의 더미의 정면도이다
도7은 도5의 재충전 가능한 배터리 팩의 배터리 셀들의 더미의 측면도이다
도8은 도5내지 도7의 재충전 가능한 배터리의 예시적인 인클로저(enclosure)의 분해된 조감도이다.
도9는 도8의 인클로저를 포함하는 컨테이너의 조감도이다.
도10은 배터리 어셈블리의 조감도이다.
도11은 도10의 배터리 어셈블리의 다른 조감도이다.
도12는 도10 및 도11의 배터리 어셈블리의 측면도이다.
도13은 도10, 도11 및 도12의 배터리 어셈블리의 정면도이다
도14는 도9의 컨테이너와 같은 컨테이너 내의, 도10 내지 도13의 배터리 어셈블리와 같은, 배터리 어셈블리의 조감도이다.
도15는 배터리 팩을 제조하는 방법을 보여준다.
본 발명의 실시예는 배터리 관리 시스템(BMS)에 관한 것이다. 이러한 실시예에서, BMS는 배터리와 같은 주 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되는 컨트롤러를 갖는다. 컨트롤러는 데이터 저장소에 데이터를 기록한다. BMS는 데이터 저장소가 보유한 데이터를 읽는 데이터 리더기도 가진다. 데이터 리더기는 주 전원 공급 장치를 바이패스(bypass) 하는 보조 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되도록 동작이 가능하다.
본 발명의 어떤 실시예에 따른 BMS 예가 도1에 도시되어 있다. 도1은 BMS(101) 및 재충전 가능한 배터리(105)를 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩(100)을 보여준다. 이러한 BMS(101)는 센서(109) 및 데이터 저장소(107)에 결합된 컨트롤러(103)를 포함할 수 있다. 데이터 저장소(107) 및 센서(109)는 데이터 리더기(111)에 결합되지만, 일부 예에서 데이터 저장소(107)는 데이터 리더기(111)를 포함한다. 데이터 리더기(111)는 무선 인터페이스(113)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(103)는 재충전 가능한 배터리(105)와 같은 제1 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급된다. 데이터 저장소(107)는 주 전원 공급 장치로부터 분리된 보조 전원 장치에 의해 전력이 공급되고 컨트롤러(103)를 바이패스하는 동작이 가능하다. 보조 전원 공급 장치는, 예를 들어 RFID 또는 NFC 인터페이스와 같은 근거리 RF 통신기와 같은 무선 인터페이스(113)에 의해 유도성 또는 용량성 커플링(coupling)에 의한 전자기 신호에 의해 제공될 수 있다.
데이터 저장소(107)는 센서(109)에 의해 측정된 충전 사이클 횟수, 온도, 배터리 셀 전압 또는 충전 전류와 같은 재충전 가능한 배터리(105)의 파라미터들에 관한 정보를 저장할 수 있다. 재충전 가능한 배터리(105)가 소모되거나 손상되면, 예를 들어, 데이터 저장 장치(111)가 보조 전원 공급 장치에 의해 전력 공급될 수 있기 때문에, 데이터 저장소(107)에 저장된 파라미터들이 여전히 판독될 수 있다. 이것은 예를 들어 재충전 가능한 배터리(105)의 손상 원인을 결정하는데 유용할 수 있다.
도1은 BMS(101)를 갖는 배터리 팩(100)을 보여준다. BMS(101)는 주 전원 공급 장치의 역할을 하는 재충전 배터리(105)에 결합된 인쇄 회로 기판 상에 배치된다. 재충전 배터리(105)는 적어도 하나의 LiFeP04 셀을 포함한다. 도1에 도시된 BMS(101)는 컨트롤러(103)에 결합된 센서(109) 및 데이터 저장소(107)를 포함한다. 도시된 예에서 다른 유형의 비 휘발성 메모리가 사용될 수도 있지만, 데이터 저장소는 전기적으로 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EEPROM)이다.
센서(109)는 예를 들어 전류 센서 전압 센서 또는 온도 센서를 포함할 수 있다. 무선 인터페이스(113)를 포함하는 데이터 리더기(113)는 데이터 저장소(107)에 결합된다. 도1에 도시된 예에서, 무선 인터페이스(113)는 RFID 인터페이스를 포함하지만, 상기 전술한 바와 같지만, 다른 예들에서 무선 인터페이스(113)는 유도성 커플러, 용량성 커플러 또는 NFC와 같은 다른 유형의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)와 분리된 인쇄 회로 기판 상에 제공되기 때문에, 데이터 리더기(111), 무선 인터페이스(113) 및 데이터 저장소(107)는 재충전 가능한 배터리(105)로부터 물리적으로 격리된다. 도1에 도시되지는 않았지만, 일부 예에서 컨트롤러(103)는 데이터 저장소(107), 데이터 리더기(111) 및 무선 인터페이스(113)에 대해 인쇄 회로 기판의 상이한 부분에 위치될 수 있어서, 이 구성요소들은 컨트롤러(103)로부터 물리적으로 격리된다. BMS(101)의 이들 구성요소들은 컨트롤러(103)로부터 물리적으로 격리되기 때문에, 컨트롤러가 손상되거나 오작동을 하더라도 데이터 저장소(107)로부터 데이터를 여전히 판독할 수 있다.
컨트롤러(103)는 재충전 가능한 배터리(105)에 의해 전력이 공급되도록 동작이 가능하고, 데이터 리더기(111)는 보조 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되도록 동작이 가능하다. 데이터 리더기(111)는 데이터 저장소(107)에 의해 보관된 데이터를 판독할 수 있다. 센서(109)는 재충전 가능한 배터리(105)의 적어도 하나의 파라미터에 관한 센서 신호를 제공하도록 구성된다. BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)의 양태, 예를 들어 재충전 가능한 배터리(105)로의 및/또는 이로부터의 전류를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(103)는 센서 신호에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록하도록 구성된다.
예를 들어, 컨트롤러(103)는 배터리(105)의 온도, 배터리(105)의 충전 레벨의 표시, 배터리(105)로의 충전 전류 및 배터리(105)로의 충전 전압 중 적어도 하나에 관한 정보를 센서 신호에 기초하여 데이터 저장소(107)에 기록하도록 구성된다.
도1의 도시된 예에서, 무선 인터페이스(113)는 보조 전원 공급 장치를 데이터 리더기(111)에 제공하기 위한 보조 전력 커플링(coupling)을 제공한다. 보조 전원 공급 장치는 컨트롤러(103)를 바이패스한다.
사용 시, 컨트롤러(103)는 센서(109)로부터 센서 신호들을 수신한다. 컨트롤러(103)는 센서 신호들에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록한다.
데이터 저장소(107)로부터 데이터를 판독하기 위해, 사용자는 전자기 신호를 통해 무선 인터페이스(113)와 통신한다. 전자기 신호는 예를 들어 핸드헬드(handheld) NFC 장치에 의해 생성될 수 있다. 전자기 신호는 데이터 리더기(111)에 전력을 공급한다. 데이터 리더기(111)는 데이터 저장소(107)에 의해 보관된 데이터를 판독하고, 핸드헬드 NFC 장치에 신호를 전달하여, 사용자가 데이터 저장소(107)에 저장된 재충전 가능한 배터리(105)의 파라미터를 읽을 수 있다.
도1에 도시된 예에서, 데이터 리더기(111)는 무선 인터페이스(113)를 포함하지만, 다른 예들에서 무선 인터페이스(113)는 데이터 리더기(111)와 분리된 것일 수 있다. 무선 인터페이스(113)는 무선 인터페이스(113)에 결합된 안테나를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나는 BMS(101)의 상이한 부분에 위치될 수 있다.
BMS(101)는 또한 전력 회로, 예를 들어 (도3과 관련하여 아래에 설명되는 바와 같이) 전계 효과 트랜지스터(FET)를 포함하는 전력 컨트롤러(115), 배터리(105)에 대한 전력 커플링, 배터리(105)를 충전하기 위한 전기 단자들 및/또는 컨트롤러(103)를 포함할 수 있다. 전력 회로는 재충전 가능한 배터리(105) 및/또는 컨트롤러(103)로의 및/또는 이로부터의 전류 및/또는 전압을 제어하도록 구성될 수 있다.
일 예(미도시)에서, BMS(101)는 인쇄 회로 기판 상에 배치되고, 무선 인터페이스 (113) 및 (EEPROM과 같은) 선택적 데이터 저장소(107)를 포함하며, 이들은 BMS(101)의 인쇄 회로 기판의 한 영역, 예컨대 인쇄 회로 기판의 일 모서리에 배치된다. BMS(101)는 또한 BMS(101)의 인쇄 회로 기판의 반대 영역 예컨대, PCB의 반대 모서리에 위치된 전력 컨트롤러(115) 및 CAN 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 하나의 영역 내의 전력 컨트롤러(115) 및 CAN 인터페이스와 다른 영역 내의 무선 인터페이스(113)와 데이터 저장소(107) 사이에 위치되고 전기적으로 결합된다.
이 구성요소들을 인쇄 회로 기판의 다른 영역에 배치하여 서로 물리적으로 격리시킬 수 있으며, 예를 들어 전력 회로로부터 무선 인터페이스(113)에 의해 경험되는 간섭(interference)을 방지할 수 있다. 일부 예들에서, BMS(101)의 구성요소는 갈바니 전류에 대해(galvanically) 서로 절연될 수 있다. 예를 들어, CAN 인터페이스는 고전압에서 동작할 수 있고, 따라서 컨트롤러(103), 전력 컨트롤러(115), 데이터 저장소(107), 데이터 리더기(111) 및/또는 무선 인터페이스(113)으로부터 갈바닉 절연될 수 있다.
일부 예들에서, BMS(101)의 다른 구성요소들은 다른 회로 기판 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 무선 인터페이스(113) 및/또는 무선 인터페이스(113)의 안테나와 다른 회로 기판 상에 있을 수 있다. 일부 예들에서, BMS(101)의 구성요소들은 회로 기판의 상이한 표면상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 무선 인터페이스(113)는 전력 회로와는 상이한 표면에 배치될 수 있다. 상이한 회로 기판 또는 회로기판의 상이한 표면상에 BMS(101)의 구성요소들을 배치함으로써, 이들이 물리적으로 격리되도록 하여, 전력 회로에 의해 야기되는 전기적 간섭을 줄이는데 도움을 줄 수 있다.
일부 예에서, (만약 존재한다면) 무선 인터페이스(113) 의 안테나, 데이터 저장소(107) 및/또는 데이터 리더기(111)는 BMS(101) 이외의 다른 곳에 배치될 수 있다. 안테나, 데이터 저장소(107) 및/또는 데이터 리더기(111)를 BMS(101) 이외의 다른 곳에 배치하여, 재충전 가능한 배터리(105) 및 배터리(105)를 충전하는데 사용되는 관련 전력 회로로부터 더 물리적으로 격리시킬 수 있고, 전력 회로로 인한 어느 잠재적 전기 간섭을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 또한 문턱 조건과의 비교에 기초하여 데이터 저장소에 데이터를 기록하는 BMS에 관한 것이다.
본 발명의 어떤 실시예에 따른 예시적인 BMS가 도2에 도시된다. 도2는 BMS(101) 및 재충전 가능한 배터리(105)를 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩(100)을 보여준다. 이러한 BMS(101)는 센서(109) 및 데이터 저장소(107)에 결합된 컨트롤러(103)를 포함할 수 있다. 센서(109)는 예를 들어 전류 센서, 전압 센서 또는 온도 센서일 수 있다. 컨트롤러(103)는 센서(109)로부터 센서 신호들을 수신하고 문턱 조건과의 비교에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정하도록 구성된다. 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정함에 있어서, 컨트롤러(103)는 메모리로부터 레퍼런스를 판독하고 레퍼런스와 센서 신호를 비교한다. 예를 들어 센서 신호가 선택된 값보다 작거나 큰 경우, 예를 들어 온도, 셀 전압 또는 전류가 선택된 값보다 작거나 큰 경우, 컨트롤러(103)는 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할 수 있다. 따라서 컨트롤러(103)는 이전에 기록된 값보다 크거나 작은 경우에만 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할 수 있다.
도2는 인쇄 회로 기판에 배치된 BMS(101)를 포함하는 배터리 팩(100)을 보여준다. BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)에 결합된다. 재충전 가능한 배터리(105)는 적어도 하나의 LiFePO4　셀을 포함한다. BMS는(101) 센서(109) 및 데이터 저장소(107)를 포함한다. 센서(109) 및 데이터 저장소(107)는 컨트롤러(103)에 결합된다. 센서(109)는 예를 들어 전류 센서, 전압 센서 또는 온도 센서일 수 있다.
BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)의 양태, 예를 들어 재충전 가능한 배터리(105)의 셀들로의 및/또는 이로부터의 전류를 제어하도록 구성된다. 센서(109)는 재충전 가능한 배터리(105)의 적어도 하나의 파라미터에 관한 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 컨트롤러(103)는 센서 신호를 문턱 조건과 비교하도록 구성되며, 문턱 조건과의 비교에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정하도록 구성된다.
사용 시, 컨트롤러(103)는 센서(109)로부터 센서 신호들을 수신한다. 컨트롤러(103)는 수신된 센서 신호들을 문턱 조건과 비교하고 문턱 조건과의 비교에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정한다.
도2의 도시된 예에서, 문턱 조건은 배터리의 충전 상태가 문턱값 아래로 떨어지는 것을 포함한다. 다른 예들에서, 또는 문턱값 아래로 떨어지는 배터리의 충전 상태를 포함하는 문턱 조건에 부가하여, 문턱 조건은: 3.6V이상의 셀 전압, 3.0V 미만의 셀 전압, 14.6V 이상의 배터리 전압, 12.0V 미만의 배터리 전압, 45 ° C 이상의 예컨대, 50도 이상의 충전 온도, 0 ° C 미만의 충전 온도, 45 ° C 이상 예컨대 50도 이상의 방전 온도 , -15 ° C 미만의 방전 온도, 45 ° C 이상의 저장 온도, -30 ° C 미만의 저장 온도, 100A 이상의 충전 전류 및 100A 이상의 방전 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 문턱 조건 온도는 배터리(105)의 셀 화합물에 따라 다를 수 있다.
일부 예들에서, BMS(101)는 복수의 센서(109)들을 포함하고, 각각의 센서(109)는 예를 들어 재충전 가능한 배터리(105)의 상이한 파라미터에 관련된 응답하는 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 컨트롤러(103)는 하나의 센서 신호와 문턱 조건과의 비교에 기초하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정하는 컨트롤러(103)에 응답하여, 컨트롤러(103)는 모든 파라미터에 관한 데이터를 데이터 저장소(107)에 기록하도록 구성된다.
일부 예들에서, BMS(101)는 예를 들어 EEPROM과 같은 비 휘발성 메모리와 같은 메모리를 포함한다. 일부 예들에서, 데이터 저장소(107)는 메모리를 포함할 수 있다. 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할지 여부를 결정함에 있어서, 컨트롤러(103)는 메모리로부터 레퍼런스를 판독하고 센서 신호를 레퍼런스와 비교할 수 있다.
일부 예들에서, 데이터 저장소(107)에 기록된 센서 신호의 이전 값은 문턱 조건을 제공한다. 예를 들어, 데이터 저장소(107)에 기록된 적어도 하나의 파라미터의 이전에 기록된 값은 문턱 조건을 제공할 수 있다.
데이터 저장소(107)에 데이터를 기록하는 것은 데이터 저장소(107)에 저장될 수 있는 적어도 하나의 파라미터의 이전 값을 덮어 쓰는 것을 포함 할 수 있다.
컨트롤러(103)는 (i) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 충전 중인지 여부, (ii) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 방전 중인지 여부, (iii) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 저장되는 중인지 여부 중 적어도 하나에 따라 문턱 조건을 선택하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(103)는 가능한 배터리(105)의 셀로의 및/또는 이로부터의 전류를 나타내는 센서 신호에 따라 재충전 가능한 배터리 팩(100)이 충전, 방전 또는 저장 중인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 예를 들면 선택된 시간 간격 동안 재충전 가능한 배터리(105)의 셀과 같은 재충전 가능한 배터리(105)로의 및/또는 이로부터의 전류 흐름이 없음에 기초하여 재충전 가능한 배터리(105)가 저장되고 있다고 판단할 수 있을 것이다. 부가적으로 또는 대안적으로, 재충전 가능한 배터리(105)로 공급되는 및/또는 이로부터 인출된 전류 및/또는 전압이 선택된 시간 간격 이상 동안 선택된 문턱 레벨보다 낮은 경우 컨트롤러(103)는 재충전 가능한 배터리(105)가 저장되는 중이라고 판단할 수 있다.
일부 예들에서, 배터리 팩(100)은 BMS(101)에 결합된 CAN(Controller Area Network) 인터페이스를 포함한다. 컨트롤러(103)는 CAN을 통해 통신하도록 구성될 수 있으며, 컨트롤러(103)는 CAN을 통해 수신된 정보에 기초하여 문턱 조건을 설정하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 문턱 조건은 무선 인터페이스(113)를 통해 프로그램밍 될 수 있고, 컨트롤러(103)는 무선 인터페이스(113)를 통해 수신된 정보에 기초하여 문턱 조건을 설정하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 문턱 조건은 배터리 팩을 선적하기 전에 사용자 또는 제조자에 의해 프로그래밍 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 예를 들어, 도3에 도시된 바와 같이, 상이한 조건들의 세트들이 충족되는지 여부에 따라 다른 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 하는 BMS와도 관련이 있다.
이러한 실시예에 따른 BMS 예는 도3에 도시되어 있다. 이러한 BMS(101)는 적어도 하나의 센서에 결합된 컨트롤러(103)를 포함한다. 적어도 하나의 센서는 컨트롤러(103)에 센서 신호들을 제공한다. 컨트롤러(103)는 센서 신호들을 모니터링 하고, 제1 임계 조건에 도달 및/또는 초과하는 센서 신호들에 응답하여, 예컨대 무선 인터페이스(113)와 같은 BMS(101)의 제1 구성요소 세트의 전력을 감소시키고, 제2 문턱 조건에 도달 및/또는 초과하는 센서 신호들에 응답하여, (도3과 관련하여 아래에 설명되는 바와 같이) 전력 컨트롤러(115)와 같은 제2 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성된다.
도3은 인쇄 회로 기판 상에 배치된 BMS(101)를 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩(100)을 보여준다. BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)에 결합된다. 재충전 가능한 배터리(105)는 적어도 하나의 LiFePO4 셀을 포함한다. BMS(101)는 센서(109)에 결합된 컨트롤러(103)를 포함한다. 컨트롤러(103)는 또한 CAN 인터페이스와 같은 네트워크 인터페이스(113) 및 전력 컨트롤러(115)에 결합된다. 센서(109)는 예를 들어 전류 센서, 전압 센서 또는 온도 센서일 수 있다.
센서(109)는 센서 신호를 컨트롤러(103)에 제공하도록 구성된다. 컨트롤러(103)는 네트워크 인터페이스(113)를 통해 네트워크를 통해 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 네트워크 인터페이스(113)를 통한 네트워크를 통해 명령들을 전송 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 네트워크 인터페이스(113)를 통해 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(103)는 또한 전력 컨트롤러(115)를 동작 시키도록 구성된다. 전력 컨트롤러(115)는 배터리(105)의 양태를 제어하기 위해 컨트롤러(103)에 의해 동작이 가능하다. 예를 들어, 전력 컨트롤러(105)는 재충전 가능한 배터리(105)의 셀로부터 인출된 전류를 제어하도록 동작이 가능하다.
제1 조건을 충족시키는 센서 신호에 응답하여, 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제1 구성요소의 전력을 감소시키도록 구성되고, 제2 조건을 충족시키는 센서 신호에 응답하여, 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제2 구성요소의 전력을 감소시키도록 구성된다. 도3에 도시된 예에서, 제1 구성요소 세트는 네트워크 인터페이스(113)를 포함하고, 제2 구성요소 세트는 전력 컨트롤러(115)를 포함한다.
일부 예에서, 다른 컨트롤러가 BMS(101)의 제1 및 제2 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 아날로그 프런트 엔드(analogue front end)와 같은 아날로그 로직은 제1 조건을 충족시키는 센서 신호에 응답하여, BMS(101)의 제1 구성요소 세트의 전력을 감소시키고, 제2 조건을 충족시키는 센서 신호에 응답하여, BMS(101)의 제2 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다. 이러한 예들에서, BMS(101)의 제1 및/또는 제2 구성요소 세트는 컨트롤러(103)를 포함할 수 있다. 이러한 아날로그 프런트 엔드는 안전한 기능들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 프런트 엔드는 셀 전압 측정을 수행하고, 과전류, 과전압 및 저전압 상황에서 전류 및/또는 전압을 감소 또는 차단할 수 있다. 아날로그 프론트 엔드는 마이크로 컨트롤러와 같은 컨트롤러를 포함할 수 있다.
사용 시, 컨트롤러(103)는 센서(109)로부터 재충전 가능한 배터리(105)의 파라미터 또는 파라미터들에 관련된 센서 신호들을 수신한다. 컨트롤러(103)는 센서 신호를 모니터링하고, 제1 조건을 충족하는 센서 신호에 응답하여, 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제1 구성요소 세트(이 예에서는, 네트워크 인터페이스를 포함하는 제1 구성요소 세트)의 전력을 감소시킬 수 있다. 제2 조건을 충족하는 센서 신호에 응답하여, 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제2 구성요소 세트(이 예에서는, 전력 컨트롤러(115)를 포함하는 제2 구성요소 세트)의 전력을 감소시키도록 구성된다.
일부 예에서, 제1 구성요소 세트는 네트워크 인터페이스(113) 이외의 또는 추가된 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소 세트는 (EEPROM과 같은) 데이터 저장소(107) 또는 (예컨대, BMS(101)가 아날로그 프론트 엔드를 포함하는 경우) 컨트롤러(103)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제2 구성요소 세트는 전력 컨트롤러(115) 이외의 또는 추가된 구성요소들을 포함할 수 있다.
도1 및 도2와 관련하여 상기 설명된 예들에서와 같이, 일부 예들에서 배터리 팩(100)은 BMS(101)에 결합된 CAN(Controller Area Network) 인터페이스를 포함한다. 네트워크 인터페이스(113)는 CAN 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(103)는 CAN을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 적어도 하나의 파라미터와 관련된 데이터를 CAN을 통해 데이터 저장소(107)에 기록하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 컨트롤러(103)는 레퍼런스와의 비교에 기초하여 센서 신호가 제1 및/또는 제2 조건을 충족시키는지 여부를 결정하기 위해 센서 신호를 레퍼런스와 비교하도록 구성된다.
상기 조건은 도 2와 관련하여 상기 기술된 문턱 조건일 수 있다. 예를 들어, 조건은 배터리(105)의 충전 상태(예를 들어, 배터리(105)의 셀의 전압)가 문턱값 아래로 떨어지는 것을 포함할 수 있다. 조건은: 3.6V이상의 셀 전압, 3.0V 미만의 셀 전압, 14.6V 이상의 배터리 전압, 12.0V 미만의 배터리 전압, 45 ° C 이상의 예컨대 50도 이사의 충전 온도, 0 ° C 미만의 충전 온도, 45 ° C 이상의 예컨대 50도 이상의 방전 온도, -15 ° C 미만의 방전 온도, 45 ° C 이상의 예컨대 50도 이상의 저장 온도, -30 ° C 미만의 저장 온도, 100A 이상의 충전 전류 및 100A 이상의 방전 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 문턱 상태 온도는 배터리(105)의 셀 화합물에 따라 달라질 수 있다.
도2와 관련하여 상기 기술된 예와 같이, 컨트롤러(103)는 (i) 재충전 가능한 배터리 팩(100)이 충전 중인지 여부, (ii) 재충전 가능한 배터리 팩(100)이 방전 중인지 여부, (iii) 재충전 가능한 배터리 팩이 저장되는 중인지 여부 중 적어도 하나에 따라 문턱 조건을 선택하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 또한 도4에 도시된 바와 같이 배터리가 잠시 동안 사용되지 않은 경우 저전력 모드(또는”저장 모드”)로 동작하는 BMS에 관한 것이다.
본 발명의 어떤 실시예들에 따른 BMS 예는 도4에 도시되어 있다. 이러한 BMS(101)는 적어도 하나의 센서에 결합된 컨트롤러(103)를 포함한다. 적어도 하나의 센서는 센서 신호를 컨트롤러(103)에 제공한다. 컨트롤러(103)는 센서 신호들을 모니터링 하거나 전류 또는 전압과 같은 배터리(105)에 관한 특정 파라미터가 선택된 간격 사이에서 변경되지 않았음을 나타내는 센서 신호에 응답하여, 무선 인터페이스(113) 또는 전력 컨트롤러(115)와 같은 BMS(101)의 구성요소들의 전력을 감소시키도록 구성된다.
도4는 재충전 가능한 배터리(105)에 결합된 BMS(101)를 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩(100)을 보여준다. BMS(101)는 전류 센서(109) 및 전압 센서(111)에 결합된 컨트롤러(103)를 포함한다. 다른 예들에서는, BMS(101)가 전류 센서(109) 또는 전압 센서(111)만을 포함할 수도 있다.
BMS(101)는 재충전 가능한 배터리(105)에 의해 전력이 공급되도록 구성된다. BMS(101)는 예를 들어, 재충전 가능한 배터리의 셀들로 및/또는 이로부터 이동하는 전류와 같이 재충전 가능한 배터리(105)의 양태를 제어하도록 구성된다.
전류 센서(109)는 재충전 가능한 배터리(105)로 공급되는 및/또는 이로부터 인출되는 전류와 관련된 전류 센서 신호를 컨트롤러(103)에 제공하도록 구성된다. 전압 센서(111)는 재충전 가능한 배터리(105)로 및/또는 이로부터 공급되는 전압과 관련된 전압 센서 신호를 컨트롤러(113)에 제공하도록 구성된다.
컨트롤러(103)는 전류 및/또는 전압이 선택된 시간 간격 이상 동안 선택된 문턱 레벨보다 낮은 경우 저전력 모드에서 BMS(101)를 동작하도록 구성된다.
사용 시 컨트롤러(103)는 센서(109)로부터 재충전 가능한 배터리(105)의 파라미터 또는 파라미터들에 관련된 센서 신호들을 수신한다. 컨트롤러(103)는 센서 신호를 모니터링하고, 일정한 간격으로 센서 신호를 레퍼런스와 비교한다. 컨트롤러(103)는 배터리(105)로의 및/또는 이로부터의 전류 및/또는 전압이 간격들 사이에서 변하지 않았음을 나타내는 센서 신호에 응답하여 레퍼런스와의 비교에 기초하여 BMS(101)를 저전력 모드에서 동작할지 여부를 결정한다. 간격 예는 1분일 수 있지만, 다른 예들에서는 30초, 10분, 30분, 1시간, 2시간 이상이 포함될 수 있다.
저전력 모드는 BMS(101)의 적어도 하나의 구성요소에 공급되는 전력을 감소시키는 것을 포함한다. 예를 들면, 저전력 모드는 BMS(101)의 적어도 하나의 구성요소의 전력을 감소시키는 것을 포함한다. 전력이 낮아진 구성요소들은 도3과 관련하여 기술된 요소들일 수 있다. 예를 들어, BMS는 무선 인터페이스(113) 및/또는 전력 컨트롤러(115)를 포함할 수 있으며, 컨트롤러는 무선 인터페이스(113) 및/또는 전력 컨트롤러(115)를 저전력 모드에서 전력을 감소시킬 수 있다.
배터리(105)로부터 전류를 인출하는 BMS(101)에 응답하여, 컨트롤러(103)는 저전력 모드를 종료하도록 구성된다. 저전력 모드를 종료하는 것은 전력이 감소되었던 BMS(101)의 모든 구성요소에 전력을 공급하는 것을 포함한다.
도4에 도시된 예에서, 배터리(105)로의 및/또는 이로부터의 전류 및/또는 전압이 제2 선택 시간 동안 문턱값에 의해 변경되지 않았음을 나타내는 수신된 전류 및/또는 전압 신호들에 응답하여, 컨트롤러(103)는 제2 저전력 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 도4에 도시된 예에서, 제2 저전력 모드는 컨트롤러(103)의 전력을 감소시키는 것을 포함한다. 제2 저전력 모드는 또한 배터리(105)로 공급되는 및/또는 이로부터 인출되는 전류 및/또는 전압의 변화를 듣기 위해 간격을 두고 컨트롤러(103)의 전력을 올리는 것을 포함한다.
일부 예들에서, 재충전 가능한 배터리(105)는 복수의 셀들 및 적어도 2개의 단자들을 포함하고, 저전력 모드는 적어도 2개의 단자로부터 복수의 셀들 중 적어도 하나의 연결을 끊는 것을 포함한다.
일부 예들에서, 저전력 모드는 보조 전원 공급 장치에 의해 컨트롤러(103)에 전력을 공급하는 것을 포함한다.
일부 예들에서, 적어도 하나의 구성요소는 적어도 하나의 센서(109,111), 컨트롤러(103), 전력 집적 컨트롤러와 같은 전력 컨트롤러(115), IC, 배터리(105)의 셀 내 전하를 밸런싱하기 위한 밸런싱 구성요소, 및 타이머 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 예들에서, 저전력 모드 및/또는 제2 저전력 모드는 예컨대 FET와 같은 전력 컨트롤러(115)의 스위치를 끄는 것을 포함한다. 제2 저전력 모드는 적어도 하나의 풀 다운 저항(pull-down resistor)을 사용하는 것을 포함할 수 있어서, 전력이 없는 경우, 전력 컨트롤러(115)의 FET들의 게이트와 같은 전력 회로망(power circuitry)이 높은 저항을 제공하도록 자동적으로 풀다운 될 수 있다.
도3과 관련하여 상기 기술된 바와 같이, 일부 예들에서, 상이한 컨트롤러는 컨트롤러(103)보다 BMS(101)의 구성요소들의 전력을 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드와 같은 아날로그 로직은 BMS(101)의 구성요소들의 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 재충전 가능한 배터리를 위한 인클로저, 예컨대 도5 내지 도9에 도시된 바와 같은 BMS를 포함하는 재충전 가능한 배터리를 위한 인클로저에 관한 것이다. 이러한 인클로저는 (도5 내지 도7에 도시된 바와 같은) 재충전 가능한 배터리(105)를 포함할 수 있고, 조립될 때 배터리 팩을 형성한다. 배터리(105)는 다수의 셀(900)들을 포함할 수 있고, 인클로저(200)는 셀(900)들 사이로 대류 공기 흐름이 흐를 수 있도록 충분한 간격이 되도록 구성되어, 예를 들어 충전 또는 방전 중에 셀(900)들이 과열될 가능성을 줄일 수 있다.
인클로저(200)는 또한 배터리 팩이 조립될 때, 셀(900)들이 제 위치에 단단하게 유지되도록 구성되고, 그리하여 배터리(105)에 결합된 BMS(101)와 인클로저(200) 사이에서 움직임이 발생될 수 있더라도 그 움직임이 셀(900)들과 BMS(101) 사이에서 금지되도록 구성될 수 있다.
도5 내지 도9는 재충전 가능한 배터리 (105)에 결합된 BMS(101)를 포함하는 재충전 가능한 배터리 팩(100)을 제공하는 인클로저(200)를 보여준다. 배터리(105)는 BMS(101)를 통해 직렬로 함께 결합된 복수의 LiFePO4 셀(900)들을 포함한다. 다른 실시예에서는 배터리(105)는 더 많은 셀(900), 예를 들어 6개의 셀(900), 또는 더 적은 셀, 예를 들어 3개의 셀(900)을 포함할 수 있지만, 도5 내지 도9에 도시된 예에서는, 배터리(105)는 4개의 셀(900)을 포함한다.
도5, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 배터리(105)의 셀(900)들은 적층 구조로 배열된다. 복수의 셀(900)들 중 각각의 셀(900)은 각각의 트레이(910)에 의해 지지된다. 트레이(910)는 다른 열전도성 물질이 적합할 수 있더라도, 경량이지만 열전도성인 알루미늄으로 만들어진다. 다른 예들에서 각각의 셀(900)은 종래의 접착제 또는 초음파 용접과 같은 다른 수단을 사용하여 트레이(910)에 결합될 수도 있지만, 각각의 셀(900)은 열전도성 접착제로 각각의 트레이(910)에 접착된다.
각각의 셀(900)은 셀(900)에 전기적으로 결합하기 위한, 2개의 이격된 탭(901a, 901b)을 동일한 말단에 갖는다. 각각의 셀(900)은 양극 탭(901a)과 음극 탭(901b)를 갖는다. 각각의 셀(900)의 각각의 탭(901a, 901b)은, 다른 전도성 물질이 적절할 수 있지만, 구리 도체(153)를 통해 인접한 셀(900)의 반대 극의 탭(901a, 901b)에 결합된다. 셀(900)들의 적층 배열로 인해, 하나의 셀(900)의 탭(901a, 901b)을 또다른 셀(900)의 탭(901a, 901b)에 결합시키는 구리 도체(153)가 접이식(concertina) 패턴으로 배열된다.
각각의 셀(900)은 선택적으로 BMS(101)에 결합된 선택적 커플링(106)을 더 가진다. 적층의 양쪽 끝에 있는 셀(900)은 각각 151 a 및 151 b 단자를 가진다. 도시된 예에서, 단자(151a, 151b)들은 셀(900)들의 적층 말단을 넘어서 돌출한다. 일 단자(151a)는 양극 탭(901a)에 결합되고, 일 단자(151b)는 음극 탭(901b)에 결합된다. 적층 배열로 인해, 단자(151a, 151b)들이 서로 대각선으로 가로지르는 셀(900) 적층의 반대 측들에 있으며, 배터리(105)를 따라 폭 방향으로 상이한 지점에 있다.
도8에 도시된 바와 같이, 인클로저(200)는 컨테이너(205) 및 덮개(lid)(950)을 포함한다. 컨테이너(205)는 일반적으로 직육면체 버킷의 형태로 형성되고, 2개의 대항 면들(207a, 207b) 을 가지고, 이 면들은 각각 이격된 복수의 슬롯(210) 각각을 포함한다. 2개의 대항 면들을 갖는 다른 형태의 컨테이너(205)도 적합할 수 있다고 이해될 수도 있다. 컨테이너(205) 및 덮개(950)는 배터리(105) 및 BMS(101)를 보호하고 슬롯(210)들 사이에 견고한 간격을 제공하기 위해 견고하다. 각각의 대항 면(207a, 207b)의 각각의 슬롯(210)은 적어도 20mm 이격될 수 있고, 도5 내지 도9에 도시된 예에서 (피치(pitch)로도 알려진) 간격은 약 119mm이다. 컨테이너(205)는 또한 덮개가 컨테이너(205)에 결합될 때 덮개(950)를 씰링하기 위해 단부 주위에 유연한 실(seal)을 포함한다. 각각의 슬롯(210)의 바닥은 대응하는 트레이(210)의 말단을 수용하기 위한 연질 또는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
덮개(950)는 복수의 탭(960)을 포함한다. 탭(960)들은 덮개(950)로부터의 돌출부이다. 다른 절연(insulated) 또는 비절연(non-insulated)의 고정 수단이 덮개(950)를 컨테이너(250)에 고정하기 위해 사용될 수도 있지만, 덮개(950)는 또한 컨테이너(250)에 덮개(950)를 견고하게 고정하기 위해 컨테이너(250)의 대응하는 암 부분과 짝을 이루는 나사들을 포함한다.
BMS(101)는 트레이(910)에 의해 지지되는 회로 기판 상에 제공된다. 도5 내지 도9에 도시된 예에서, BMS(101)는 단자(151a, 151b)를 통해 트레이(910)에 견고하게 결합되어 BMS(101)의 이동이 방지된다. 배터리(105)와 BMS(101) 사이에는 선택적으로 마일라(mylar) 필름(175)이 있지만, 다른 예들에서 어느 다른 절연 필름이 사용될 수 있거나 또는 절연 필름이 사용되지 않을 수 있다.
BMS(101)는 또한 (도1과 관련하여 기술된 바와 같은 RFID 인터페이스와 같은) 무선 인터페이스(113)를 포함한다. 도5 내지 도9에서 도시한 예에서, 무선 인터페이스(113)은 RFID 인터페이스이고, 이 예에서 EEPROM인 데이터 저장소(107)의 일부이다. 무선 인터페이스(113)는 또한 데이터 저장소(107)를 넘어 연장되는 안테나(미도시)를 포함하고, 이 예에서 인쇄 회로 기판 상에 식각(etch)되어 BMS(101)의 일부분을 형성한다. 덮개(950)가 인클로저(200)에 부착되고 배터리 팩이 조립될 때, 덮개(950)는 무선 인터페이스(113) 위에 있도록 구성되는 외부 표면 상에 마커(예컨대 NFC 로고와 같은 로고)를 포함한다. 이러한 방식으로, 사용자는 예를 들어 무선 인터페이스(113)와 효과적으로 통신하기 위해, NFC 디바이스와 같은 무선 디바이스를 어디에 고정해야 하는지를 안다.
덮개(950)는 또한 BMS(101)에 결합된 선택적 CAN 인터페이스(117)를 포함한다. CAN 인터페이스(117)는 덮개(950) 안에 우묵 들어가게 된다. 일부 예들에서, 덮개는 상이한 네트워크, 예를 들어 RS485 인터페이스 또는 RS 422 또는 232 인터페이스와 같은 직렬 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 예들에서 무선 인터페이스(113)은 CAN 인터페이스(117)을 포함할 수 있다.
또한, 덮개(950)는 2개의 배터리 단자(970a, 970b)를 위한 홀을 포함한다. 인클로저(200)가 조립될 때, 단자(970a, 970b)는 홀을 통해 돌출되지만, 단자(970a, 970b)는 덮개(950)의 외부면(980)을 넘어서 돌출되지 않도록 덮개(950) 안에 우묵 들어가게 된다. 덮개(950)는 또한 캐비티(cavity)를 포함한다.
도8은 슬롯(210)에 삽입된 복수의 트레이(910)들을 포함하는 인클로저(200)를 보여준다. 각각의 트레이(910)는 배터리(105)의 각각의 셀(900)을 포함한다. 도9는 컨테이너(205)에 고정된 덮개(950)를 갖는 인클로저(200)를 보여준다.
컨테이너(205)의 일면(207a, 207b)의 각각의 슬롯은 대항 면(207a, 207b)의 대응하는 슬롯(210)과 함께 트레이(910)를 수용하도록 되어 있다. 이러한 방식으로 인클로저(200)는 복수의 셀(900)들 사이에 견고한 간격을 제공하도록 구성된다.
복수의 슬롯(210)들의 간격은 각각의 트레이(910)의 각각의 셀(900) 사이에 공기 공간이 충분히 형성되어 그 사이에서 대류 공기 흐름이 흐르도록 구성된다.
덮개(950)는 컨테이너(205)와 결합되도록 구성된다. 복수의 탭(960) 각각은 덮개(950)가 컨테이너(205)와 결합될 때 컨테이너(205)의 각각의 대항 면(207a, 207b)에 대응하는 슬롯(910)과 결합되도록 되어 있다. 복수의 탭(960) 각각은 덮개(950)가 컨테이너(250)와 결합될 때 각각의 슬롯(210)에서 각각의 트레이(910)의 이동을 방지하도록 구성된다. 유연한 기밀 부재(seal)는 덮개(950)가 컨테이너(250)와 결합될 때 덮개(950)와 함께 방수 기밀을 생성하도록 구성된다. 덮개(950)의 캐비티는 BMS(101)를 수용하도록 되어 있다.
덮개(950) 내 단자(970a, 970b)들은 배터리(105)를 전원 또는 트레인에 전기적으로 결합하도록 동작될 수 있다. 선택적 커플링(106)은 BMS(101)가 개별 셀(900)로의 및/또는 이로부터의 전류를 제어할 수 있도록, 예를 들어 셀(900)들을 밸런싱할 수 있도록 배열된다.
인클로저(200)를 조립하기 위해, 셀(900)들은 트레이(910)에 우선 열적으로 결합되고 적층 패턴으로 배열된다. 셀(900)들은 이어서 그들의 탭(901a,901b) 및 전도체(153)를 통해 전기적으로 결합된다. 단자(151a, 151b)들은 연속된 셀(900)들 중 첫 번째 및 마지막 셀에 결합된다. 셀(900)들의 적층은 컨테이너(205) 내에 삽입되고, 각각의 트레이(910)는 컨테이너(205) 내 대응하는 슬롯(910) 쌍 내에 삽입된다.
일단 트레이(910)가 슬롯(210)들에 삽입되면, 마일라 필름(175)은 셀(900)들로부터 BMS(101)를 전기적으로 절연하도록 각 셀(900)들의 노출된 말단 위에 놓인다. BMS(101)는 마일라 필름(175) 위에 놓이고 배터리(105)의 단자(151a, 151b)에 결합된다. BMS(101)는 이어서 셀(900) 및 트레이(910)에 대해 고정된다. BMS(101)는 퓨즈(180)를 통해 단자(970a, 970b)에 결합된다.
덮개(950)는 BMS(101) 위에 위치되어, BMS(101)는 덮개(950) 내 캐비티에 끼워지고 탭(960)이 컨테이너(205) 내 슬롯(910)들에 의해 수용되며, 따라서 트레이(910)를 제 위치에 유지시키고 슬롯 내 트레이(910)들의 이동을 방지할 수 있다. 덮개(950)가 컨테이너(205)에 고정될 때, 도9에 도시된 바와 같이, BMS(101)에 결합된 단자(970a, 970b)는 덮개(950)를 통해 돌출한다. 유연한 기밀부재는 컨테이너(205)와 덮개(950) 사이에 방수 기밀을 생성한다. 도시된 예에서, 방수 기밀(seal)은 IP 65를 준수한다.
일부 예에서, BMS(101)는 BMS(101)와 배터리 단자(970a, 970b) 사이에 유연한 커플링을 포함한다. 유연한 커플링은 단자와 BMS (101) 사이의 전기적 연결을 유지하는 동안 인클로저(200)에 대해 BMS(101)의 이동을 허용하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 셀(900)들을 포함하는 재충전 가능한 배터리(105)를 위한 인클로저에 관한 것이다. 인클로저는 예를 들어 도8 및 도9에 도시된 인클로저(200), 컨테이너(205) 및 덮개(950)와 유사한 컨테이너 및 덮개를 포함한다. 컨테이너는 BMS(101)를 통해 서로 견고하게 결합된 복수의 셀(900)들을 수용하도록 되어 있고, BMS(101)와 덮개상의 배터리 단자(970a, 970b) 사이의 유연한 연결체(flexible connection)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 셀(900)들을 포함하는 재충전 가능한 배터리(105)를 위한 인클로저에 관한 것이다. 인클로저는 예를 들어 도8 및 도9에 도시된 인클로저(200)와 유사한, 배터리 단자(970a, 970b) 사이의 견고한 간격을 제공하는 견고한 상자를 포함한다. 인클로저는 배터리 셀(900)들과 배터리 단자(970a, 970b) 사이에 유연한 커플링을 제공한다. 유연한 커플링은 BMS(101)를 운반한다.
상기 설명된 예들에서와 같이, 배터리 셀(900)들과 BMS(101)를 사이의 연결은 BMS(101)와 배터리 단자(970a, 970b) 사이의 연결보다 더 큰 견고함을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 배터리 셀들을 수용하기 위한 배터리 어셈블리에 관한 것이다. 어셈블리는 복수의 트레이들을 포함하고, 각각의 트레이는 각각의 셀을 지지하도록 구성되고, 각각의 트레이를 견고하게 연결하는 스캐폴드(scaffold)를 포함하고, 상기 스캐폴드는 복수의 버스 바(bus bar)를 운반하고, 각각의 버스 바는 각각의 셀들의 쌍에 전기적으로 결합하도록 구성되고, 각각의 셀과 각각의 버스 바 사이에 유연한 연결체를 포함한다. 셀 및 트레이들은 상기 설명된 셀(900) 및 트레이(910) 일 수 있다. 배터리 어셈블리는 배터리 어셈블리를 포함하는 배터리 팩의 강도를 향상시키고 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스캐폴드는 트레이(910) 또는, 배터리 어셈블리를 운반하는 도9 또는 도14에 도시된 컨테이너(205)와 같은, 컨테이너(205)에 전단력(shear force)이 인가되는 경우, 셀들이 상대적으로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 배터리 어셈블리는 또한 상기 설명된 인클로저와 같은 인클로저에서, 상기 설명된 BMS와 같은 BMS를 보다 안전하게 고정하고 지지할 수 있다.
예시적인 배터리 어셈블리(400)가 도10 내지 도14에 도시되어 있다. 어셈블리(400)는 각각의 트레이(910)에 각각 결합된 복수의 배터리 셀(900)을 포함한다. 트레이(910)들은 도5, 도6 및 도7와 관련하여 상기 설명되고 사용된 트레이들일 수 있다. 예를 들어, 트레이들은 알루미늄으로 만들어져, 경량이고 열적 전도성을 띌 수 있다. 각각의 셀(900)은 수압 프레스(hydraulic press)의 어플리케이션을 통해 각각의 트레이(910)에 결합된다. 각 셀(900)은 예를 들어 열전도성 접착제로 각각의 트레이(910)에 결합될 수 있다.
각각의 트레이(910)는 스캐폴드(410)에 연결하기 위해 트레이(910)의 동일한 말단에 한 쌍의 플랜지(415)를 포함한다. 플랜지(415)는 트레이(910)의 각도에 수직 한 각도로 돌출하도록 둥글게 된다. 스캐폴드(410)는 트레이(910)의 평면에 수직인 면에 있고, 따라서 스캐폴드는 각각의 트레이 (910)의 상부를 가로 질러 연장된다. 트레이들(910)이 충분히 이격 구성되어, 그 사이에서 대류 공기 흐름이 흐를 수 있도록 스캐폴드(410)는 적층으로 트레이(910)를 고정한다.
도10 내지 도14에 도시된 예에서의 스캐폴드(410)는 일반적으로 직사각형 평판이다. 그것은 전기 절연성이 있고, 예를 들어 Tufnol®과 같은 라미네이트된 플라스틱으로 만들어진다. 스캐폴드(410)는 배터리 셀(900)로부터 연장하는 탭들(901a, 901b)을 수용하기 위한 구멍들뿐 아니라, 도9에 도시된 컨테이너(205)와 같은 컨테이너에 및/또는 각각의 트레이들(910) 각각에 스캐폴드(410)를 고정하기 위한 나사 및 실 또는 너트 및 볼트와 같은 고정장치를 포함한다. 고정 장치는 진동에 견딜 수 있도록 적용된다. 스캐폴드(410)는 또한 각각의 셀(900)에 결합된 열적 하네스 (thermal harness)을 수용하기 위한 구멍을 포함할 수 있다. 스캐폴드(410)는 복수의 셀(900)을 마주보는 하나의 면과, 셀(900)들로부터 반대를 향하는 또 다른 면을 갖는다. 스캐폴드(410)는 셀(900)들로부터 반대를 향하는 면 상에 복수의 전도성 버스 바(420)를 운반한다.
상기 설명한 셀(900)들과 같이, 각각의 셀(900)은 셀(900)에 전기적으로 결합하기 위해 동일한 말단에 2개의 탭(901a, 901b)을 갖는다. 각각의 셀(900)은 양극 탭(901a)과 음극 탭 (901b)을 갖는다. 하나의 셀(900)의 탭(901a, 901b)은 스캐폴드(410)에 의해 운반된 버스 바(420)를 통해, 다른 적절한 도전성 물질이 있을 수도 있지만, 인접한 셀(900)의 반대 극성의 탭(901a, 901b)에 결합된다. 셀(900)의 적층 배열로 인해, 하나의 셀(900)의 탭(901a, 901b)을 다른 셀 (900)의 탭(901a, 901b)에 결합하는 버스 바(420)는 접이식의(concertina) 패턴 또는 도그-레그(dog-leg) 패턴으로 배열된다.
스캐폴드(410)는 각각의 셀(900)을 버스 바(420)에 결합하기 위한 유연한 연결체를 더 포함한다. 도10 내지 도14에 도시된 예에서, 스캐폴드(410)는 셀(900)의 탭(901a, 901b)을 버스 바(420)에 고정하기 위한 복수의 클램프(430)를 운반한다. 클램프(430)는 각각의 트레이(910)의 평면에 가로지르는 평면에서, 도10 내지 도14에 도시된 바와 같이, 예를 들어 각각의 트레이(910)에 수직이고 스캐폴드(410)의 면에 평행인 면에서, 탭(901a, 901b)을 고정시킨다. 도10 내지 도14에 도시된 바와 같이, 클램프(430)는 제1 셀(900)의 일 극의 탭(910a)이 버스 바(420)를 통해 제2 셀(900)의 반대 극의 탭(901b)에 연결되도록 배치된다. 따라서 클램프(43)는 버스 바(42)의 일부를 포함할 수 있다.
도14에 도시된 바와 같이, 배터리 어셈블리(400)의 스캐폴드(410)는 스캐폴드(410)로부터 이격된 인쇄 회로 기판(440)을 지지하도록 구성되고, 버스 바들(420)에 전기적으로 결합된다. 도14에 도시된 인쇄 회로 기판(440)은 도9에 도시된 인클로저(200)와 같은 인클로저의 덮개(950) 안에 맞춰지도록 적응되고, 스캐폴드(410)의 풋프린트와 같은 또는 작은 풋프린트를 갖는다. 인쇄 회로 기판(440)은 셀들(900)로부터의 전력을 공급하기 위한 컨테이너 외측의 단자들(970a, 970b) 각각에 전기적으로 각각 결합하는 2개의 암(450)을 포함한다. 적어도 하나의 퓨즈가 암(450)에 직렬로 결합된다. 인쇄 회로 기반(440)은 전술한 BMS(101)와 같은 BMS를 포함한다.
도14에 개시된 예에서, 버스 바(420)의 일부는 스캐폴드(410)로부터 이격된 인쇄 회로 기판(440)을 지지하도록 구성된다. 제1 버스 바(420)의 일부 및 제2 버스 바(420)의 일부가 스캐폴드(410)로부터 이격된 인쇄 회로 기판(440)을 지지하기 위한 U-형태를 제공하기 위해 둥글게 된다(rounded). 버스 바(420)를 둥글게 함에 따라 배터리 어셈블리(400)에 인가되는 강한 전단력 발생시 부러짐이 방지될 수 있다. 스캐폴드(410)는 스캐폴드(410)로부터 이격된 인쇄 회로 기판(440)을 더욱더 지지하기 위한 추가의 고정 포인트들을 더 포함할 수 있다.
실시예의 다른 양태는 전술한 배터리 팩(400)과 같은 배터리 팩을 제조하는 방법에 관한 것이다. 도15에 도시된 바와 같이, 그 방법은 복수의 배터리 트레이들(910) 각각에 복수의 배터리 셀들(910)을 커플링하는 단계(500), 스택 상의 스캐폴드(410)에 각각의 트레이(910)를 견고하게 고정하는 단계(502), 유연한 연결체(504)를 통해 스캐폴드(410) 상에 운반되는 버스 바들(420) 각각에 셀들(900)의 쌍들을 전기적으로 결합하는 단계(504), BMS(101)가 스캐폴드(410)로부터 이격되어 지지되도록 스캐폴드(410) 위에 마련되는 버스 바들(420)에 BMS(101)를 결합하는 단계(506), 및 복수의 배터리 셀들(900), 각각의 트레이들(910), 스캐폴드(410) 및 BMS(101)를 컨테이너(205)에 안에 설치하는 단계(508)를 포함한다.
몇몇 예들에서, 복수의 배터리 셀들(900)을 복수의 배터리 트레이들(910) 각각에 결합하는 것은 각각의 셀들을 열적인(thermally) 도전성 접착제로 각각의 트레이 위에 접착하는 것을 포함한다. 몇몇 예들에서, 복수의 배터리 셀들(900)을 복수의 배터리 트레이들(910) 각각에 결합하는 것은 각각의 셀들을 수압으로 각각의 셀(900)을 각각의 트레이(910) 위에 프레싱하는 것을 포함한다.
복수의 배터리 셀들(900), 각각의 트레이들(910), 스캐폴드(410) 및 BMS(101)를 컨테이너(205)에 안에 설치하는 단계는 컨테이너(205) 내부의 한 쌍의 슬롯들(210) 각각의 안으로 각 트레이(910)를 삽입하고, 컨테이너(205)의 외측 상의 한 쌍의 단자들(970a, 970b)에 BMS(101)를 커플링하는 것을 포함할 수 있다. 트레이들(910)은 실리콘과 같은 접착제를 통해 슬롯들(210) 안에 고정될 수 있다.
스캐폴드(410) 위의 버스 바들(420)에 각각의 셀(900)을 전기적으로 결합하는 단계는 각각의 셀(900)로부터 버스 바(420)를 향해 뻗은 탭(901a, 901b)을 각각의 트레이(910)의 방향에 가로지르는 방향으로, 예를 들어 각각의 트레이(910)에 수직한 방향으로 클램핑하는 것을 포함할 수 있다. 이 방식으로 탭들(901a, 901b)을 클램핑하는 것은 배터리 어셈블리(400)에 전단력이 인가되는 이벤트 발생시에 강도를 더 제공할 수 있다.
특정 도면과 관련하여 설명된 배터리 팩(100) 또는 BMS(101)는 다른 예의 상황에서 이용된 특징들을 포함할 수 있다는 것을 본 명세서의 문맥에서 이해될 수 있다. BMS(101)는 도1, 2, 3, 또는 4와 연관하여 전술된 BMS(101)의 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들어, BMS(101)는 컨트롤러(103), 센서(109), 및/또는 데이터 저장소(107)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(103)는 CAN을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 CAN을 통해 적어도 하나의 파라미터에 관한 데이터를 데이터 저장소(107)에 기록하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도2 내지 9와 연관하여 설명된 BMS(101)는 무선 인터페이스(113), 데이터 리더기(111), 데이터 저장소(107), 센서(109) 및 컨트롤러를 포함할 수 있고, 배터리(105)와 같은 주 전원 공급장치를 이용하여 데이터 저장소(107)에 데이터를 기록할 수 있고, 무선 인터페이스(113)를 통해 공급되는 보조 전원 공급장치를 이용하여 데이터 저장소(107)로부터 데이터를 판독할 수 있다.
다른 예들에서, 도1 및 3 내지 9 와 관련하여 전술된 BMS(101)는 도2와 연관하여 설명된 바와 같이 문턱 조건에 기초하여 데이터 저장소에 데이터를 기록할 수 있다.
다른 예들에서, 도1 내지 2 및 4 내지 9와 관련하여 전술된 BMS(101)는 도3과 관련하여 전술된 바와 같이, 다른 조건들의 세트들이 충족되었는지에 따라 다른 구성요소들의 세트들의 전력을 감소시킬 수 있다. BMS(101)는 네트워크 인터페이스(113) 및 전력 컨트롤러(115)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 조건을 만족하는 센서 신호에 응답하여, 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제1 구성요소 세트(예컨대 네트워크 인터페이스(113))의 전력을 감소시키도록 구성되고, 제2 조건을 만족하는 센서 신호에 응답하여 컨트롤러(103)는 BMS(101)의 제2 구성요소 세트(예컨대 전력 컨트롤러(115))의 전력을 감소시키도록 구성된다.
다른 예들에서, 도 1 내지 3 및 5 내지 9와 관련하여 전술된 BMS(101)는 도4와 관련하여 전술된 바와 같이, 배터리(105)가 잠시 이용되지 않았다면 저전력 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(103)는 전류 및/또는 전압이 선택된 문턱 레벨보다 작은 경우, 예컨대, 선택된 시간 간격보다 더 오랫동안 선택된 문턱 레벨보다 작은 경우 저전력 모드에서 BMS(101)을 동작하도록 구성된다. BMS(101)는 무선 인터페이스(113) 및/또는 전력 컨트롤러(115)를 포함할 수 있고, 저전력 모드는 무선 인터페이스(113) 및/또는 전력 컨트롤러(115)에 공급되는 전력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
BMS(101)는 네트워크를 통해 통신하기 위한 무선 인터페이스(113)를 포함할 수 있다. BMS(101)는 또한 CAN 버스 또는 RS485 버스를 통해 통신하기 위한 CAN 또는 RS485 포트와 같은 물리적인 인터페이스를 포함할 수 있다. 컨트롤러(103)는 무선 인터페이스(113) 또는 물리적인 인터페이스를 통해 배터리(105)에 관한 정보를 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 CAN을 통해 충전 스테이션(300)에 배터리의 충전 및 방전에 관한 정보를 송수신하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(103)는 배터리의 온도, 배터리의 충전 레벨 표시, 배터리의 충전 전류 및 배터리 전압 중 적어도 하나를 통신하도록 구성될 수 있다.
LiFePO4 셀들이 앞서 설명되었지만, 어떤 리튬 셀 화합물 예컨대, LiCoO2, 또는 LiMn2O4, 리튬 티타늄(titanate), 리튬 황, 리튬 폴리머 또는 리튬-이온 폴리머가 이용될 수 있다. 다른 셀 화합물이 또한 이용될 수 있다.
전술된 모든 실시예들 및 각각 및 모든 청구된 특징은 고속도로용 및/또는 비고속도로용 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 실시예들 및 각각의 및 모든 청구된 특징은 오직 고속도로용 또는 비고속도로용 어플리케이션에서 사용될 수 있다. 전술된 실시예들 및 각각의 및 모든 청구된 특징은 고속도로용 또는 비고속도로용 전동 기계, 또는 고속도로용 또는 비고속도로용 전자 장치에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 실시예들 및 각각의 및 모든 청구된 특징은 고속도로용 및/또는 비고속도로용 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 여기에서 설명된 재충전 가능한 배터리 팩들(100)이 예컨대, 고속도로용 또는 비고속도로용 전기 또는 하이브리드 차량에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 실시예들 및 각각의 및 모든 청구된 특징은 자동차 어플리케이션(고속도로용), 연안 어플리케이션(비고속도로용), 창고 환경(예를 들어, WO 98/49075에 기술된 바와 같이, 지게차 및 자율 안내 차량들과 같은 기계 핸들링 장비와 함께 사용하기 위한 - 비고속도로용) 뿐만 아니라 에너지 저장 장치(가정용 및 상업용 - 비고속도로용)에서도 사용될 수 있다.
몇몇 예들에서, 하나 이상의 메모리 구성요소들이 여기에 설명된 기능들을 실행하는데 사용되는 프로그램 명령들 및/또는 데이터를 저장할 수 있다. 본 명세서의 실시예들은 여기에서 설명된 및/또는 청구된 어느 하나 이상의 방법들을 실행하기 위한 프로세서를 프로그램하는데, 및/또는 여기에서 설명된 및/또는 청구된 데이터 프로세싱 장치를 제공하는데 동작할 수 있는 프로그램 명령들을 포함하는 유형의 비-일시적인 저장 매체를 제공한다.
여기에서 강조된 방법들 및 장치는 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 명령들 및/또는 소프트웨어와 같은 프로그래머블 로직 또는 로직 게이트들의 어셈블들과 같은 고정된 로직에 의해 제공될 수 있는 컨트롤러들 및/또는 프로세서들을 이용하여 구현될 수 있다. 다른 종류의 프로그래머블 로직은 프로그래머블 프로세서들, 프로그래머블 디지털 로직(예컨대, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), EPROM(erasable programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), ASIC, 또는 어느 다른 종류의 디지털 로직, 소프트웨어, 코드, 전자 명령들, 플래시 메모리, 광학 디스크들, CD-ROM, DVD ROM, 마그네틱 또는 광학 카드들, 전자 명령들에 적합한 다른 타입의 기계 판독 매체 또는 이들의 어느 적정한 조합을 포함한다.
본 명세서의 실시예들은 여기에 설명된 어느 하나 이상의 방법들을 수행하는 프로세서를 프로그램하기 위한 명령들을 저장하는 유형의 비-일시적인 매체와 같은 컴퓨터 판독 가능한 매체 및 컴퓨터 프로그램 제품들을 제공한다. 장치의 다른 변형 및 수정은 본 발명의 범위 내에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이할 수 있다.
프로세서 또는 다른 프로그래머블 구성요소의 구성이 설명된 부분에서, 이것은 절차적(procedural) 또는 객체 지향 프로그래밍에 의해 또는 절차적 및 객체 지향적 접근법의 혼합을 포함하는 스크립터의 사용에 의해 달성될 수 있다. 어떤 경우에는, FGPA 또는 ASIC이 이러한 구성들을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
여기에서 설명된 데이터 저장소들은 휘발성 또는 비휘발성 메모리 저장장치 예컨대, RAM, EEPROM, 플래시 메모리, 또는 어느 다른 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체에 의해 제공될 수 있다.
일반적으로 도면을 참조하여, 개략적인 기능적인 블록 다이아그램들이 여기에 설명된 시스템들 및 장치의 기능성을 나타내는데 이용되는 것이 이해될 수 있을 것이다. 그러나 그 기능들은 이 방식으로 세분화될 필요는 없고, 이하 청구되고 설명된 것들과 다른 하드웨어의 어느 특정 구조를 암시하는데 이용되지 않음이 이해될 수 있다. 도면들에 나타난 하나 이상의 구성요소들의 기능은 더 세분화될 수 있고 및/또는 명세서의 장치를 통해 배분될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 도면들에 나타난 하나 이상의 구성요소들의 기능은 하나의 기능적인 단위로 통합될 수 있다.
여기에서 설명된 예들 중 어느 하나의 어느 특징이 여기에서 설명된 다른 예들의 어느 것의 어느 선택된 특징들과 결합될 수 있다는 것이 암시된다. 예를 들어, 방법들의 특징들이 적정하게 구성된 하드웨어로 구현될 수 있고, 여기에서 설명된 특정 하드웨어의 구성이 다른 하드웨어를 이용하여 구현되는 방법들에서 채용될 수 있다.

Claims (81)

  1. 재충전 가능한 배터리를 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    제1 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되는 컨트롤러;
    상기 재충전 가능한 배터리의 적어도 하나의 파라미터에 관한 센서 신호를 상기 컨트롤러에 제공하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
    데이터 저장소를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 센서 신호에 기초하여 상기 데이터 저장소에 데이터를 기록하도록 구성되며,
    상기 데이터 저장소는 상기 데이터 저장소에 의해 보관된 데이터를 판독하기 위해 보조 전원 공급 장치에 의해 전력이 공급되도록 동작 가능한 데이터 리더기를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전원 공급 장치를 상기 데이터 리더기에 제공하고 상기 컨트롤러를 바이패스 시키기 위한 보조 전원 커플링(coupling)을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 데이터 리더기는 무선 인터페이스를 포함하며, 예컨대 상기 보조 전원 공급 장치는 상기 무선 인터페이스를 통해 제공되는 배터리 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 리더기는 상기 무선 인터페이스를 통해 수신된 전자기 신호에 의해 전력이 공급되도록 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 무선 인터페이스는 상기 데이터 리더기에 전력을 제공하기 위해 H 필드와 결합하기 위한 유도성 커플러(coupler)를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 무선 인터페이스는 상기 데이터 리더기에 전력을 공급하기 위한 전기장과 결합하기 위한 용량성 커플러를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 인터페이스는 RFID 또는 NFC와 같은 근거리 무선 통신 인터페이스를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 상기 어느 청구항들에 있어서,
    상기 데이터 저장소는 상기 보조 전원 공급 장치에 의해 전력을 공급받는 배터리 관리 시스템.
  9. 상기 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 전원 공급 장치는 상기 재충전 가능한 배터리에 의해 제공되는 배터리 관리 시스템.
  10. 상기 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 센서 신호를 문턱 조건과 비교하고, 상기 문턱 조건과의 비교에 기초하여 상기 데이터 저장소에 데이터를 기록할지 여부를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  11. 재충전 가능한 배터리를 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    컨트롤러;
    상기 재충전 가능한 배터리의 적어도 하나의 파라미터에 관한 센서 신호를 상기 컨트롤러에 제공하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
    데이터 저장소를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 센서 신호를 문턱 조건과 비교하고 상기 문턱 조건과의 비교에 기초하여 상기 데이터 저장소에 데이터를 기록할지 여부를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 센서 신호를 문턱 조건과 비교하는 것은 메모리로부터 레퍼런스를 판독하는 것 및 상기 센서 신호를 상기 레퍼런스와 비교하는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제10항, 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 복수의 센서들을 포함하고,
    각각의 센서는 대응하는 센서 신호를 제공하도록 구성되며,
    상기 컨트롤러는 상기 문턱 조건과의 비교에 기초하여 상기 데이터 저장소에 데이터를 기록하도록 결정하는 상기 컨트롤러에 응답하여 복수의 파라미터와 관련된 데이터를 상기 데이터 저장소에 기록하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  14. 상기 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터의 이전에 기록된 값은 상기 문턱 조건을 제공하는 배터리 관리 시스템.
  15. 제10항 또는 제11항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 데이터 저장소에 데이터를 기록하는 것은 상기 데이터 저장소에 저장될 수 있는 적어도 하나의 파라미터의 이전 값을 덮어쓰는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제10항 또는 제11항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 문턱 조건은 문턱값 이하로 감소하는 상기 배터리의 충전 상태를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  17. 제10항 또는 제11항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 (i) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 충전 중인지 여부, (ii) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 방전 중인지 여부, (iii) 상기 재충전 가능한 배터리 팩이 저장되는 중인지 여부 중 적어도 하나에 따라 문턱 조건을 선택하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  18. 제10항 또는 제11항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 문턱 조건은: 3.6V 이상의 셀 전압, 3.0V 미만의 셀 전압, 14.6V 이상의 배터리 전압, 12.0V 미만의 배터리 전압, 45 ° C 이상의 충전 온도, 0 ° C 미만의 충전 온도, 45 ° C 이상의 방전 온도, -15 ° C 미만의 방전 온도, 45 ° C 이상의 저장 온도, -30 ° C 미만의 저장 온도, 100A 이상의 충전 전류 및 100A 이상의 방전 전류 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  19. 상기 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 데이터 저장소 및 상기 무선 인터페이스 중 적어도 하나는 상기 주 전원 공급 장치로부터 물리적으로 격리되는(isolate) 배터리 관리 시스템.
  20. 제3항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 무선 인터페이스를 통해 수신된 데이터를 상기 데이터 저장소에 기록하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  21. 상기 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 신호가 제1 문턱 조건에 도달 및/또는 초과하는 것에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 관리 시스템의 제1 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록(power down) 구성되고,
    상기 적어도 하나의 파라미터 중 적어도 하나를 나타내는 신호가 제2 문턱 조건에 도달 및/또는 초과하는 것에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 관리 시스템의 제2 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  22. 재충전 가능한 배터리를 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    재충전 가능한 배터리의 파라미터에 관한 센서 신호를 상기 컨트롤러에 제공하는 센서를 포함하고,
    제1 조건을 충족시키는 상기 센서 신호에 응답하여, 상기 배터리 관리 시스템은 제1 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성되고,
    제2 조건을 충족시키는 상기 센서 신호에 응답하여, 상기 배터리 관리 시스템은 제2 구성요소 세트의 전력을 감소시키도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 센서 신호를 레퍼런스와 비교하고; 상기 레퍼런스와의 비교에 기초하여 상기 센서 신호가 제1 및/또는 제2 조건을 충족시키는지 여부를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  24. 제21항, 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 제1 구성요소 세트는 상기 재충전 가능한 배터리로의 및/또는 이로부터의 전력을 제어하기 위한 전력 컨트롤러를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  25. 제21항, 제22항, 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 세트는 네트워크 인터페이스, 예를 들면 CAN 인터페이스, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 컨트롤러 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조건 및/또는 상기 제2 조건은 제18항의 상기 문턱 조건을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  27. 장치에 있어서,
    재충전 가능한 배터리를 위한 배터리 관리 시스템;
    컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러에 센서 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    상기 센서 신호는 상기 재충전 가능한 배터리로 공급되는 및/또는 이로부터 인출되는 전류 및 전압 중 적어도 하나에 관한 것이고,
    상기 컨트롤러는 상기 전류 및/또는 전압이 선택된 문턱 레벨보다 낮은 경우 저전력 모드에서 상기 배터리 관리 시스템을 동작하도록 구성되는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 간격을 두고 상기 센서 신호를 레퍼런스와 비교하고; 상기 배터리로의 및/또는 이로부터의 전류 및/또는 전압이 간격들 사이에서 변하지 않았음을 나타내는 상기 센서 신호에 응답하여, 상기 레퍼런스와의 비교에 기초하여 저전력 모드로 동작할지 여부를 결정하도록 구성되는 장치.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 저전력 모드는 상기 배터리 관리 시스템의 적어도 하나의 구성요소의 전력을 감소시키는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  30. 제27항, 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 저전력 모드는 상기 배터리 관리 시스템의 적어도 하나의 구성요소에 공급되는 상기 전력을 감소시키는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구성요소는 상기 적어도 하나의 센서, 상기 컨트롤러, 전원 통합 컨트롤러, IC, 상기 배터리의 셀 내 전하를 밸런싱하기 위한 밸런싱 구성요소들 및 타이머 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  32. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재충전 가능한 배터리는 복수의 셀 및 적어도 2개의 단자(terminal)를 포함하고,
    상기 저전력 모드는 상기 적어도 2개의 단자로부터 복수의 셀들 중 적어도 하나의 연결을 끊는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  33. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저전력 모드는 보조 전원 공급 장치에 의해 상기 컨트롤러에 전력을 공급하는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  34. 제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리로의 및/또는 이로부터의 전류의 흐름; 및 무선 인터페이스, 직렬 인터페이스 및 CAN 인터페이스 중 적어도 하나를 통해 수신되는 신호 중 적어도 하나에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 저전력 모드를 종료하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  35. 제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리로의 및/또는 이로부터의 전류 및/또는 전압이 상기 타이머에 의해 결정되는 제2 선택된 시간 동안 문턱값에 의해 변하지 않았음을 나타내는 상기 수신된 신호에 응답하여, 상기 컨트롤러는 제2 저전력 모드에서 동작하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제2 저전력 모드는 상기 컨트롤러의 전력을 감소시키는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 제2 저전력 모드는 상기 배터리로 공급된 및/또는 상기 배터리로부터 인출된 전류 및/또는 전압의 변화를 듣기 위해 간격을 두고 상기 컨트롤러의 전력을 증가시키는 것을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  38. 복수의 셀들 중 각각의 셀이 각각의 트레이에 의해 지지되는, 상기 복수의 셀들을 포함하는 배터리를 위한 인클로저(enclosure)에 있어서, ,
    적어도 2개의 대항 면들(opposing faces)을 포함하는 컨테이너를 포함하고,
    각각의 대항면은 각각의 복수의 슬롯을 포함하고,
    한 면의 각각의 슬롯은 상기 대항면의 대응하는 슬롯과 함께 트레이를 수용하며,
    트레이 각각의 셀 각각의 사이에 공간이 충분히 형성되어 그 사이로 대류 공기 흐름이 흐를 수 있도록 상기 복수의 슬롯들의 간격이 구성되는 인클로저.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 컨테이너와 결합하도록 구성된 덮개를 포함하고,
    상기 덮개는 복수의 탭들을 포함하고,
    상기 복수의 탭 각각은 상기 덮개가 상기 컨테이너와 결합될 때 상기 컨테이너에 대항 면들 각각의 대응하는 슬롯과 결합되는 인클로저.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 복수의 탭들 각각은 상기 덮개가 상기 컨테이너와 결합될 때 각각의 슬롯 내에서 각각의 트레이의 움직임을 금지하도록 구성된 인클로저.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀들은 서로 전기적으로 직렬로 연결되는 인클로저.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 셀들 및/또는 상기 트레이들에 의해 지지 되는 회로 기판 상에 제공되는 인클로저.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 회로 기판의 이동을 금지하기 위해 상기 셀들 및/또는 상기 트레이들에 견고하게 결합되는 인클로저.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은
    상기 배터리 관리 시스템과 배터리 단자 사이에 유연한 커플러(a flexible coupling)를 포함하고,
    상기 유연한 커플러는 상기 단자와 상기 배터리 관리 시스템 사이의 전기적 연결체를 유지하면서 상기 인클로저에 대해 상기 배터리 관리 시스템의 이동을 허용하도록 구성되는 인클로저.
  45. 제39항에 종속되는 제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 배터리 관리 시스템을 수용하기에 적합한 캐비티를 포함하는 인클로저.
  46. 제39항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 배터리를 전원 또는 드레인에 전기적으로 결합하기 위한 적어도 2개의 배터리 단자를 포함하는 인클로저.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 단자들은 상기 덮개의 외측 면을 넘어서 돌출하지 않도록 상기 덮개상에 배치되는 인클로저.
  48. 제38항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개가 상기 컨테이너에 결합될 때 덮개와 함께 방수 밀폐가 형성되도록 상기 컨테이너는 유연한 실(flexible seal)을 포함하는 인클로저.
  49. 제38항 내지 제48항에 중 어느 한 항에 있어서,
    대항면들 각각의 슬롯들 각각은 적어도 20mm 간격으로 떨어진 인클로저.
  50. 제38항 내지 제49항에 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인클로저는 상기 슬롯들에 삽입되는 복수의 트레이들을 포함하고,
    상기 트레이 각각은 상기 배터리의 셀들 각각을 포함하는 인클로저.
  51. 복수의 셀들을 포함하는 배터리를 위한 인클로저에 있어서,
    컨테이너, 덮개, 및 상기 배터리 관리 시스템과 상기 덮개 위 배터리 단자 사이에 유연한 연결체(flexible connection)를 포함하며,
    상기 컨테이너는 상기 복수의 셀들을 수용하고,
    상기 복수의 셀들은 배터리 관리 시스템에 견고하게 결합되는 인클로저.
  52. 복수의 셀들을 포함하는 배터리를 위한 인클로저에 있어서,
    배터리 단자들 사이에 견고한 간격 및 상기 셀들과 상기 단자들 사이의 유연한 결합체를 제공하는 견고한 상자를 포함하고,
    상기 유연한 결합체는 배터리 관리 시스템을 운반하는 인클로저.
  53. 제51항 또는 제52항에 있어서,
    상기 복수의 셀들 사이에 견고한 공간을 제공하도록 구성된 인클로저.
  54. 제44항 또는 이에 관한 어느 종속된 청구항 또는 제51항, 제52항, 또는 제53항에 있어서,
    상기 셀들과 상기 배터리 관리 시스템 사이의 연결은 상기 배터리 관리 시스템과 상기 단자들 사이의 연결보다 큰 강도를 갖는 인클로저.
  55. 제38항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인클로저는 각각의 셀에 대해 각각의 트레이들 각각을 견고하게 연결하는 스캐폴드(scaffold)를 포함하고,
    상기 스캐폴드는 각각의 셀에 전기적으로 결합되고 상기 컨테이너의 상기 외측에 있는 단자와 결합되기 위한 각각의 단자를 운반하고,
    상기 인클로저는 각각의 셀과 각각의 단자 사이의 유연한 연결체를 포함하는 인클로저.
  56. 복수의 배터리 셀들을 수용하기 위한 배터리 어셈블리(assembly)에 있어서,
    각각의 트레이가 각각의 셀을 지지하도록 구성된 복수의 트레이;
    각각의 트레이를 견고하게 연결하는 스캐폴드; 및
    유연한 연결체를 포함하고,
    상기 스캐폴드는 복수의 버스 바(bus bar)를 운반하고, 각각의 버스 바는 셀들의 쌍 각각에 전기적으로 결합하도록 구성되며;
    상기 유연한 연결체는 각각의 셀과 각각의 버스 바 사이를 연결하는 배터리 어셈블리.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 유연한 연결체는 각각의 트레이의 평면을 횡단하는 평면에서 각각의 셀로부터 신장되는 탭을 클램핑하기 위한 클램프를 포함하는 배터리 어셈블리.
  58. 제56항 또는 제57항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 상기 트레이들을 적층으로 고정하도록 구성된 판(plate)을 포함하는 배터리 어셈블리.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 판은 각각의 트레이의 방향에 수직 방향으로 신장되도록 구성되는 배터리 어셈블리.
  60. 복수의 셀들을 수용하기 위한 배터리 어셈블리에 있어서,
    각각의 셀을 지지하도록 각각 구성된 복수의 트레이들; 및
    판에 수직한 방향으로 상기 트레이들을 적층 유지하도록 구성된 상기 판을 포함하는 스캐폴드를 포함하고;
    상기 스캐폴드는 셀들의 쌍 각각에 결합되도록 각각이 구성된 복수의 버스 바들을 운반하는 배터리 어셈블리.
  61. 제56항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 각각의 트레이가 충분한 간격으로 유지되도록 하여, 그 사이에 대류 공기 흐름이 흐르흐를 수 있도록 구성되는 배터리 어셈블리.
  62. 제56항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 상기 트레이들에 대한 전단력(shear force)의 인가에 대응하여 상기 셀들이 상대적으로 이동하지 못하도록 구성되는 배터리 어셈블리.
  63. 제56항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 트레이는 각각의 트레이를 상기 스캐폴드에 연결하기 위한 플랜지(flange)를 포함하는 배터리 어셈블리.
  64. 제63항에 있어서,
    각각의 플랜지는 각각의 트레이의 횡 방향을 횡단하는 방향으로 연장되도록 둥글게 되는 배터리 어셈블리.
  65. 제56항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 상기 스캐폴드로부터 간격을 두고 상기 버스 바들에 전기적으로 결합된 인쇄 회로 기판을 지지하도록 구성되고,
    상기 회로 기판은 상기 배터리를 위한 컨테이너의 외부에 있는 한 쌍의 단자에 연결되도록 구성되는 배터리 어셈블리.
  66. 제65항에 있어서,
    버스 바의 적어도 일부분은 상기 스캐폴드로부터 간격을 둔 상기 인쇄 회로 기판을 지지하도록 구성되는 배터리 어셈블리.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 버스바의 상기 부분은 상기 스캐폴드로부터 간격을 둔 상기 인쇄 회로 기판을 지지하기 위해 U자형을 제공하도록 둥글게 된 배터리 어셈블리.
  68. 제58항에 종속되는 제65항 또는 이에 관한 어느 종속항에 있어서,
    상기 클램프는 상기 복수의 버스 바들 각각의 일부를 포함하는 배터리 어셈블리.
  69. 제56항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 전기적으로 절연성이 있는 배터리 어셈블리.
  70. 제56항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐폴드는 투프놀(Tufnol)과 같은 라미네이트된 플라스틱으로 제조되는 배터리 어셈블리.
  71. 제56항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 셀들은 열적 하네스(a thermal harness)를 통해 결합되고, 상기 열적 하네스의 적어도 일부는 상기 스캐폴드 내 구멍들을 통해 연장되는 배터리 어셈블리.
  72. 제56항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 어셈블리.
  73. 배터리 팩을 제조하는 방법에 있어서,
    각각의 복수의 트레이들 위에 복수의 배터리 셀을 결합하는 단계;
    각각의 트레이를 적층으로 스캐폴드에 견고하게 고정시키는 단계;
    유연한 연결체를 통해 상기 스캐폴드 상에 운반된 각각의 버스 바들에 셀들의 쌍을 전기적으로 결합하는 단계;
    상기 배터리 관리 시스템이 상기 스캐폴드로부터 간격이 띄어져 지지되도록 상기 스캐폴드에 운반된 버스 바들에 배터리 관리 시스템을 결합하는 단계; 및
    컨테이너 안에 상기 복수의 배터리 셀들, 각각의 트레이들, 스캐폴드 및 배터리 관리 시스템을 설치하는(encapsulating) 단계를 포함하는 배터리 팩을 제조하는 방법.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀을 각각의 복수의 트레이들 상에 결합시키는 단계는
    열 전도성 접착제로 각각의 트레이 상에 각각의 셀을 결합하는(bonding) 것을 포함하는 배터리 팩을 제조하는 방법.
  75. 제73항에 또는 제74항에 있어서,
    각각의 복수의 배터리 트레이들 상에 상기 복수의 배터리 셀들을 결합하는 단계는 각각의 트레이 상에 수압으로(hydraulically) 누르는(pressing) 것을 포함하는 배터리 팩을 제조하는 방법.
  76. 제73항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨테이너 내의 상기 복수의 배터리 셀들, 각각의 트레이들, 스캐폴드 및 배터리 관리 시스템을 설치하는 단계는,
    각각의 트레이를 컨테이너 내 슬롯들의 각각의 쌍에 삽입하는 것; 및
    상기 배터리 관리 시스템을 상기 컨테이너 외측의 한 쌍의 단자에 결합하는 것을 포함하는 방법.
  77. 제73항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 셀을 상기 스캐폴드 위의 버스 바들에 전기적으로 결합시키는 단계는 각각의 트레이의 방향을 가로지르는 방향으로 각 셀부터 상기 버스 바까지 연장되는 탭을 클램핑하는 것을 포함하는 방법.
  78. 제38항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1항 내지 제37항 중 어느 한 항의 상기 배터리 시스템을 포함하고 및/또는 제56항 내지 제72항 중 어느 한 항의 배터리 어셈블리를 포함하는 인클로저.
  79. 상기 도면들을 참고하여 본 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 배터리 관리 시스템.
  80. 상기 도면들을 참고하여 본 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 인클로저.
  81. 상기 도면들을 참고하여 본 명세서에서 실질적으로 설명된 바와 같은 배터리 팩.
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