KR20210042332A - 부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱 - Google Patents

부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱 Download PDF

Info

Publication number
KR20210042332A
KR20210042332A KR1020217005920A KR20217005920A KR20210042332A KR 20210042332 A KR20210042332 A KR 20210042332A KR 1020217005920 A KR1020217005920 A KR 1020217005920A KR 20217005920 A KR20217005920 A KR 20217005920A KR 20210042332 A KR20210042332 A KR 20210042332A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery sub
modules
module
battery
sub
Prior art date
Application number
KR1020217005920A
Other languages
English (en)
Inventor
스캇 퍼맨
루이스 로미오 홈
Original Assignee
위스크 에어로 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 위스크 에어로 엘엘씨 filed Critical 위스크 에어로 엘엘씨
Publication of KR20210042332A publication Critical patent/KR20210042332A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H02J7/0032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits disconnection of loads if battery is not under charge, e.g. in vehicle if engine is not running
    • 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]
    • 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
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • 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
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • 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
    • 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
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압이 수신되며, 여기에서 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함한다. 수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 배터리 서브-모듈이 선택되며 그리고 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않는 하나 이상의 부하들의 세트가 설정되어, 상기 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 한다.

Description

부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱
모두 전기로 작동하는 (all-electric) 새로운 유형의 항공기가 개발되고 있다. 배터리들이 설계되는 경향에서의 차이들 (예를 들면, 항공기 내의 배터리들은 미국 연방 항공국을 만족시켜야 하며, 이는 미국 고속도로 안전 관리국에 비하면 고장의 단일 포인트 및 중복의 정도에 관하여 더 많이 염려할 수 있다) 및/또는 탈것들이 어떻게 사용되는가에 있어서의 차이들로 인해서, 모두 전기로 작동하는 항공기가 개발될 때에 노출되는, 전기차들에서 이전에는 노출되지 않았던 일부 배터리-관련 문제점들이 존재할 수 있다. 모두 전기로 작동하는 항공기에서의 그런 배터리-관련 문제점들을 탐지, 완화, 및/또는 회피하기 위한 새로운 기술들이 소망 될 것이다.
본 발명은 위와 같은 새로운 기술들 중 일부를 제공하기 위한, 부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱 (inter-module battery balancing) 기법을 제공하려고 한다.
본 발명은 상기의 과제를 위한 시스템을 제공하며, 그 시스템은:
프로세서; 그리고
상기 프로세서와 연결된 메모리를 포함하며,
상기 메모리는 상기 프로세서에게 명령어들을 제공하도록 구성되며, 상기 명령어는 실행될 때에 상기 프로세서로 하여금:
복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하도록 하며, 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함하며;
수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하도록 하며; 그리고
하나 이상의 부하들의 세트를 설정하도록 하며,
상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 한다.
본 발명은 상기의 과제를 위한 방법을 제공하며, 그 방법은:
복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하는 단계로, 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함하는, 수신 단계;
수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하는 단계; 그리고
하나 이상의 부하들의 세트를 설정하도록 하는 단계로, 상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하는, 설정 단계를 포함한다.
본 발명은 상기의 과제를 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하며,
상기 컴퓨터 프로그램 제품은 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 구체화되며,
복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하기 위한 - 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함함-;
수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한; 그리고
하나 이상의 부하들의 세트를 설정하기 위한 컴퓨터 명령어들을 포함하며,
상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 한다.
본 발명의 효과는 본 명세서의 해당하는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.
본 발명의 다앙한 실시예들은 다음의 상세한 설명 및 동반 도면들에서 개시된다.
도 1은 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 각 배터리 서브-모듈이 함께 직렬로 연결된 셀들을 포함하는, 함께 직렬로 연결된 배터리 서브-모듈들을 포함한 배터리 시스템의 실시예를 도시한 도면이다.
도 3a는 리드를 구비하지 않은 배터리 서브-모듈의 실시예를 도시한 도면이다.
도 3b는 리드를 구비한 배터리 서브-모듈의 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 전자 장치를 턴 오프하는 것을 포함하는, 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5는 선택되지 않은 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오기 위해 전자 장치들의 세트를 설정하는 것을 포함하는, 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 6은 배터리 시스템 내 배터리 서브-모듈들 내 셀 전압들의 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 전압 임계를 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 전압 임계 및 최소 셀 전압들의 최대들을 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9는 전압 임계 및 최대 셀 전압들의 최대들을 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 10a는 충전 이전 및 이후에 밸런싱이 수행되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 10b는 충전 이후에만 밸런싱이 수행되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 충전 프로세스에 관련한 밸런싱을 언제 수행하는가를 결정하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
본 발명은 프로세스; 장치; 시스템; 물질 혼합; 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품; 및/또는 연결된 메모리에 저장 및/또는 메모리에 의해 제공된 명령어들을 실행하도록 구성된 프로세서와 같은 프로세서를 포함하는 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 이런 구현들 또는 본 발명이 취할 수 있을 어떤 다른 모습은 기술들로서 언급될 수 있다. 일반적으로, 개시된 프로세스들의 단계들의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다. 다르게 선언되지 않는다면, 태스크를 수행하도록 구성되어 있는 것으로 설명된 프로세서나 메모리와 같은 컴포넌트는 주어진 시점에 그 태스크를 수행하도록 일시적으로 구성된 범용 컴포넌트로서 또는 그 태스크를 수행하도록 제조된 특정 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 본원에서 사용되었듯이, '프로세서'의 용어는 컴퓨터 프로그램 명령어들과 같은 데이터를 프로세싱하도록 구성된 하나 이상의 디바이스들, 회로들, 및/또는 프로세싱 코어들을 언급하는 것이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들에 대한 상세한 설명은 본 발명의 원칙들을 예시하는 동반 도면들과 함께 아래에서 제공된다. 본 발명은 그런 실시예들에 관련되어 설명되지만, 본 발명은 어떤 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 청구항들에 의해서만 한정되며 그리고 본 발명은 수많은 대안들, 변형들 및 등가들을 포함한다. 본 발명에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해서 수많은 특정 상세 내용들이 다음의 설명엣 제시된다. 이 상세 내용들은 예시의 목적을 위해 제공되며 그리고 본 발명은 이런 특정 상세 내용들 일부 또는 모두가 없어도 청구항들에 따라 실행될 수 있다. 명료함을 위해, 본 발명에 관련된 기술 분야에서 알려진 기술적인 요소들은 본 발명이 불필요하게 모호해지지 않도록 하기 위해 상세하게 설명되지 않는다.
배터리 시스템 내 배터리 서브-모듈들 밸런싱 (balancing; 균형 잡기)을 위한 기술의 다양한 실시예들이 본원에서 설명된다. 몇몇 실시예들에서, (예를 들면, 함께 직렬로 연결된) 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함으로써 밸런싱이 수행되며, 여기에서 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 (예를 들면, 함께 직렬로 연결된) 복수의 셀들을 포함한다. 배터리 서브-모듈은 수신 전압에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 선택된다. 그 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않는 하나 이상의 부하들 (예를 들면, 전자 장치들 또는 전력의 다른 소비자들)의 세트가 설정되어, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 적어도 일시적으로 전력을 끌어오지 않도록 한다.
몇몇 애플리케이션들에서, 이 기술은 주된 부하 (예를 들면, 모두 전기로 작동하는 항공기 내 양력 팬들)가 배터리 시스템으로부터 전력을 끌어오지 않고 있을 때에, 어느 배터리가 해당 전자 장치들에게 대기 전력 또는 빨아들임 (vampire) 전력을 (예를 들면, 적어도 일시적으로) 공급하지 않는지를 선택하기 위해 사용된다. 결국에, 이 프로세스가 수행되면, 상기 배터리 서브-모듈들은 상기 프로세스가 수행되지 않았을 때 (예를 들면, 이 경우 더 균형이 잘 잡힌 배터리 서브-모듈들이 더 성능이 양호하다)보다 더 균형이 잡힐 것이며 그리고/또는 상기 배터리 서브-모듈들에 대한 영구적인 손상이 회피될 수 있다.
도 1은 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 몇몇 실시예들에서, 각 배터리 서브-모듈이 직렬로 함께 연결된 다수의 셀들을 차례로 포함하는, 직렬로 함께 연결된 다수의 서브-모듈들을 구비한 배터리 시스템에 의해 그리고/또는 그 배터리 시스템에서 상기 프로세스가 수행된다.
100에서, 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압이 수신되며, 여기에서 상기 복수의 배터리 서브-모듈 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함한다. 일 예에서, 배터리 시스템은 모두 전기로 작동하는 항공기에 전력을 공급하기 위해 사용된다. 다양한 이유에서, 항공기에 전력을 공급하는 배터리 시스템은, 직렬로 함께 연결된 다수의 배터리 서브-모듈들로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 전반적인 배터리 시스템을 형성하기 위해 다수의 배터리 서브-모듈들을 직렬로 함께 연결되도록 함으로써, 상기 배터리 서브-모듈들은 필요한 대로 쉽게 대체될 수 있으며, 그리고 상대적으로 높은 전압들 (예를 들면, 대략 수백 볼트로, 이는 양력 팬에 의해 필요하다) 그리고 더 낮은 전압들 (예를 들면, 대략 단일 볼트로, 이는 항공 전자 장치 및/또는 전자 장치들에 의해 필요하다)이 동시에 이용 가능하다. 대조적으로, 이런 바람직한 특성들 및/또는 특징들은 상기 배터리 시스템이 (더) 모놀리식한 (monolithic) 배터리를 포함할 때에는 존재하지 않는다. (직렬로 또한 함께 연결된) 셀들을 차례로 포함하는 (직렬로 함께 연결된) 배터리 서브-모듈들을 포함하는 예시적인 배터리 시스템이 아래에서 더 상세하게 설명된다.
102에서, 상기 수신된 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈이 선택된다. 예를 들면, 그 선택된 배터리 서브-모듈을 고갈시키는 하나 이상의 부하들 (예를 들면, 전자 장치, 모터, 솔레노이드 등)에 상기 선택된 배터리 서브-모듈이 전력을 공급하는 것을 계속하는 것이 바람직하지 않기 때문에, 상기 선택된 배터리 서브-모듈이 선택된 것일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 배터리 서브-모듈이 선택된다. 상기 선택이 어떻게 수행될 수 있는가의 몇몇 예들이 아래에서 더 상세하게 설명된다.
104에서, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않는 하나 이상의 부하들의 세트가 설정되어, 그 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 한다. 아래에서 더 상세하게 설명될 것처럼, 몇몇 실시예들에서, 상기 부하들은 전자 장치(들)를 포함하며, 그 전자 장치들은 턴 오프되어 상기 선택된 그리고/또는 연관된 배터리 서브-모듈로부터 더 이상 전력을 끌어오지 (예를 들면, 빨아드리지) 않도록 한다. 대안으로, 상기 선택된 배터리 서브-모듈과 연관된 전자 장치(들)는, 그것들이 상기 선택된 배터리 서브-모듈이 아니라 몇몇 다른 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오도록 설정될 수 있다.
개념적으로 그리고/또는 일반적으로 말하자면, 상기의 프로세스는, 예를 들면, 항공기 (또는 다른 부하)가 풍부한 양의 전력을 소비하지 않을 때인 정지 또는 휴지 상태 동안에 (모두는 아닌) 몇몇 배터리 서브-모듈들이 연관된 부하들에게 전력을 제공하는 것을 선택적으로 허용함으로써, 다양한 서브-모듈들 및/또는 셀들 내 전압 레벨들의 균형을 잡기 위해 시도한다. 이것은 (예를 들면, 전력을 공급하기 위해 더 양호하게 장비를 갖추며 그리고/또는 더 양호한 상태에 있는) 서브-모듈들 및/또는 셀들 내 전압 레벨들을 끌어 내려서 상기 선택된 서브-모듈들 및/또는 선택된 셀들 내 전압 레벨들이 보존될 수 있도록 한다.
왜 밸런싱이 중요하며 그리고/또는 유용한가의 일 예에서, (예를 들면, 도 1의 프로세스마다) 어떤 밸런싱도 수행되지 않는다면, 상기 배터리 시스템이 20일 정도 동안 홀로 남겨진다면 상기 배터리 시스템 내 몇몇 배터리 서브-모듈들은 영구적으로 고장날 것이다. 상기 배터리 시스템이 항공기 내에서 사용된다면, 이것은 전적으로 가능하다. 예를 들면, 조종사가 어떤 충전 스테이션도 구비하지 않은 원격인 어딘가에서 항공기를 비행할 수 있으며, 그곳에서 그 항공기가 20일 정도 동안 운항하지 않고 앉아 있으며 그 시간 동안 배터리가 충전되고 있지 않다. 또는, 항공기가 격납고 내에서 오랜 기간 동안 남아 있으며, 그러면 사람의 간섭을 필요로 하는 유지보수는 아주 불편할 것이다.
배터리 서브-모듈들이 균형이 잡히게 유지하는 것에 대한 다른 이점은, 직렬 서브-모듈들을 포함하는 배터리들에 대해 그 배터리의 용량이 최소 용량 셀에 의해 구동된다는 사실로 인해서, 배터리 서브-모듈들이 균형이 잡히게 유지하는 것이 상기 배터리의 용량을 증가시킨다는 것이다. 이는 배터리의 최소 용량 밑으로 배터리를 방전시키는 것이 그 배터리를 손상시킬 것이기 때문이다. 일부 특질에서, 서브-모듈들을 균형잡히게 유지하는 것은 충전하기 위해 필요한 시간을 감소시키며, 이는 균형 잡힌 상태에서, 셀들이, 불균형한 상태에 비해 균일하며 상대적으로 더 높은 전압에 있을 것이기 때문이다. 마지막으로, 균형잡힌 배터리를 유지하는 것은 그 배터리의 전반적인 수명을 증가시킬 수 있다. 낮아진 전압들을 가진 셀들은 자신들의 이웃 셀들보다 더 빠르게 성능이 저하될 수 있으며 그리고 상기 서브-모듈의 컴포넌트 셀들 중 하나가 성능 저하의 임계 포인트에 도달할 때에 그 서브-모듈은 교체되어야만 한다. 또한, 서브-모듈들이 병렬로 방전되도록 허용하는 실시예들에서, 상이한 전압들에 있는 서브-모듈들은 자신의 부하에서의 상이한 전류들의 원인이 될 것이며 그리고 과도 전류의 원인이 되는 서브-모듈들은 가속된 성능 저하를 겪을 것이다. 도 1의 프로세스는 소망되는 대로 반복될 수 있다. 예를 들면, 전력을 제공하는 것으로 선택되지 않은 배터리 서브-모듈들에서, 그 셀들 및/또는 배터리 서브-모듈들 내 저장된 전압 레벨들은 떨어질 것이며, 상이한 전압 레벨들의 결과로 귀결되며 그래서 상이한 정도의 불균형 및/또는 불균형 상태로 귀결된다. 일 예에서, 단계 102에서 선택된 배터리 서브-모듈들은 단계 104 동안에 (일 예로) 15분간 전력을 공급받지 않으며, 그 이후에 도 1의 프로세스는 갱신된 전압들을 이용하여 반복된다. 그 결과, 상이한 배터리 서브-모듈들이 단계 102에서 선택될 수 있으며, 자신들의 대응 전자 장치들에게 적어도 일시적으로 더 이상 전력을 공급하지 않는다.
몇몇 실시예들에서, 위에서 설명된 예시적인 밸런싱 프로세스는 주된 부하 (primary load) (예를 들면, 모두 전기로 작동하는 항공기 내 양력 팬들)가 전력을 끌어오지 않고 있을 때에 수행된다. 예를 들면, 배터리 시스템 상의 주된 부하에 의한 끌어들임은 매우 빠르게 변할 수 있으며 그래서 상기 주된 부하가 전력을 끌어오고 있을 때에 상기 배터리 시스템이 어떤 상태에 있는지를 정확하게 판별하기 위해서 충분하게 빠르게 상기 배터리 시스템을 샘플링하는 것이 어렵고 그리고/또는 비용이 많이 들 수 있다. 이 이유로 인해서, 주된 부하가 오프 (off)일 때에 밸런싱을 수행하는 것이 더 간단하며 그리고/또는 더 쉬울 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 위에서 설명된 예시의 밸런싱 프로세스는 상기 배터리 시스템 충전이 수행된 이전 및/또는 이후에 수행된다. 예를 들면, 배터리 시스템 충전이 발생하기 이전에 (예를 들면, 도 1의 프로세스마다) 상기 배터리 시스템의 균형을 잡는 것은 (예를 들면, 충전 프로세스 동안에 바람직하지 않을 수 있는) 배터리 서브-모듈들 사이의 ((더) 큰 불균형들이 있다면 그) (더) 큰 불균형들을 고치거나 또는 그렇지 않고 줄어들게 함으로써 상기 충전 프로세스 그 자체를 도울 수 있다. 상기 배터리 시스템이 충전된 이후에 (예를 들면, 도 1의 프로세스마다) 밸런싱이 수행되면, 상기 배터리 서브-모듈들 사이의 (더) 작은 뷸균형들이 고쳐지거나 또는 그렇지 않고 줄어들 수 있다.
도 1의 프로세스를 수행하는 예시적인 배터리 시스템을 설명하는 것이 유용할 수 있다. 다음의 도면은 하나의 그런 예시적인 배터리 시스템을 설명한다.
도 2는 각 배터리 서브-모듈이 함께 직렬로 연결된 셀들을 포함하는, 함께 직렬로 연결된 배터리 서브-모듈들을 포함한 배터리 시스템의 실시예를 도시한 도면이다. 이 예에서, 상기 배터리 서브 시스템은 모두 전기로 작동하는 항공기에 전력을 공급하기 위해 사용된다.
이 예에서, M개의 배터리 서브-모듈들: 제1 배터리 서브-모듈 (200a), 제2 배터리 서브-모듈 (200b), 및 M번째 배터리 서브-모듈 (200c)이 존재하며, 여기에서 상기 배터리 서브-모듈들은 직렬로 함께 연결된다. 이것은 항공기의 양력 팬들과 같은 고-전압 부하 (202)에게 전력을 공급하는 고전압 전력 소스 (예를 들면, 약 수백 볼트)를 산출한다.
각 배터리 서브-모듈은 차례로 N개의 셀들을 포함하며, 이 셀들은 함께 직렬로 연결된다. 예를 들어, 상기 제1 배터리 서브-모듈 (200a)은 제1 셀 (204a), 제2 셀 (204b), (N-1)번째 셀 (204c), 및 N번째 셀 (204d)을 포함한다. 이 예에서 각 배터리 서브-모듈 양단의 전압은 약 수십 볼트이다. 이 예에서, 36개의 배터리 서브-모듈들 그리고 배터리 서브-모듈 당 12개의 셀들이 존재한다. 다음의 도면들은 예시적인 배터리 서브-모듈을 보여준다.
도 3a는 리드를 구비하지 않은 배터리 서브-모듈의 실시예를 도시한 도면이다. 보이는 예에서, 상기 배터리 서브-모듈은 (예를 들면, 방화제) 절연체 (302)의 레이어들이 사이에 끼워진 셀들의 레이어들 (300)을 포함한다. 이 예에서, 상기 셀들은 압력이 인가될 때에 (예를 들면, ~3 - 5 PSI) 더 양호하게 수행되는 파우치 셀 (pouch cell)들이다. 더 상세하게는, 파우치 셀들의 사이클 수명은 그 파우치 셀들에게 압력을 인가함으로서 연장될 수 있다. 그처럼, 상기 배터리 서브-모듈은, 담고 있는 파우치 셀들 상에 압력을 인가하는 금속 캔 (304)에 넣어진다.
상기 셀들 각각은 그 셀로부터 상방으로 확장하는 두 개의 탭들 (306)인 포지티브 탭 및 네거티브 탭을 포함한다. 상기 탭들은 함께 연결되어, 그 셀들이 직렬로 전기적으로 함께 연결되도록 한다. 예를 들면, 도 2를 참조한다.
도 3b는 리드를 구비한 배터리 서브-모듈의 실시예를 도시한 도면이다. 이 예에서, 배터리 서브-모듈에 리드 (350)가 부착되어 있으며, 그래서 단일의 포지티브 연결 및 단일의 네거티브 연결만이 노출되도록 한다. 배터리 시스템이 항공기 내에 포함된 상기에서 설명된 예에서, 각 배터리 서브-모듈은 항공기 내에서 물리적으로 그리고 전기적으로 함께 연결될 수 있으며, 그래서 단일의 배터리 서브-모듈이 필요한 대로 교환되어 대체될 수 있도록 한다.
도 2로 돌아가면, 각 배터리 서브-모듈 (200a - 200c)은 전자 장치들 (206a - 206c)의 세트를 구비하며, 그 전자 장치들의 세트는 각 배터리 서브-모듈과 연관되며 (예를 들면, 심지어 항공기가 날고 있지 않으며 고-전압 부하 (202)가 전력을 소비하고 있지 않을 때에도) 그 배터리 서브-모듈에 의해 전력을 공급받는다. 예를 들어, 전자 장치들 (206a)의 제1 세트는 제1 배터리 서브-모듈 (200a)에 의해 전력을 공급받으며, 전자 장치들 (206b)의 제2 세트는 제2 배터리 서브-모듈 (200b)에 의해 전력을 공급받으며, 그리고 전자 장치들 (206c)의 M번째 세트는 M번째 배터리 서브-모듈 (200c)에 의해 전력을 공급받는다. 간략함을 위해 그리고 도면의 가독성을 보존하기 위해, (예를 들면, 배터리 서브-모듈들에 의해 생성된 전압을 상기 전자 장치들이 기대하는 전압 레벨로 스텝 다운시키는) 전압 컨버터들이 여기에서는 보이지 않지만 필요하다면 사용될 수 있다.
이 예에서 상기 전자 장치들 (206a - 206c)은 배터리 관리 시스템 (BMS)를 포함하며, 이는 시간이 지날 때에 연관된 배터리 서브-모듈 내 셀들과 연관된 메트릭 (metric)들 및/또는 측정치들을 모니터 및/또는 기록한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 배터리 관리 시스템은 시간이 지날 때에 연관된 배터리 서브-모듈들 내 셀들 각각의 전압들을 모니터 및/또는 추적한다. 전자 장치 제어기 (208)는 다양한 전자 장치들 (206a - 206c)을 아래에서 더 상세하게 설명되는 방식들로 제어한다.
이런 유형의 배터리 설비는, 자동차 응용분야보다는 항공기 응용분야를 위해 더 양호하게 적합할 수 있다. 예를 들면, 미국 연방 항공국은 고장의 잠재적인 단일 포인트들 및/또는 리던던시에 대해서는 매우 엄중한 요구사항들을 가질 수 있다. 다수의 배터리 서브-모듈들을 도시되지 않은 백업 연결들을 구비하여 직렬로 배치함으로써, 전체적인 배터리 시스템은 심지어 상기 배터리 서브-모듈들 중 하나아 고장난다고 하더라도 여전히 동작할 수 있으며 고-전압 부하 (202)를 위한 고-전압 신호를 출력할 수 있다. 대조적으로, 미국 고속도로 안전 관리국은 고장의 잠재적인 단일 포인트들 및/또는 리던던시에 관하여 그렇게 많이 주의하지 않을 수 있으며, 이는 배터리가 고장 난다면 항공기는 추락하지만 차량은 단지 관성으로 운행하여 갓길에 댈 수 있기 때문이다. 이런 그리고 다른 이유로 인해서, 전기 차의 배터리 시스템은 (예를 들면, 항공기들의 배터리 시스템들에 비해 배터리 서브-모듈 당 상대적으로 더 작은 개수의 배터리 서브-모듈들 및/또는 상대적으로 더 작은 개수의 셀들을 가진) 더욱 모놀리식 (monolithic)인 경향이 있다.
다양한 셀들 및 다양한 배터리 서브-모듈들 사이의 약간의 차이들로 인해서, 셀들 및 배터리 서브-모듈들 양단의 전압들은 항상 동일하지는 않다. 또한, 여기에서 보이는 구성으로 인해서, (예를 들어, 항공기가 파워 다운될 때에) 고-전압 부하 (202)는 오프 (off)이며 전자 장치들 (206a - 206c)은 온 (on)일 때에, (예를 들어, 도 1에서 일 예가 설명된 인터-모듈 밸런싱이 수행되지 않는다면) 더 작은 전하를 가진 배터리 서브-모듈들은 더 많은 전하를 가진 배터리 서브-모듈들보다 더 많은 전력을 공급하기 위해 사용될 것이다. 유추하면, 부자 (서브-모듈들)는 부자로 지내며 가난 (한 서브-모듈들)은 가난하게 지낸다. 이를 해결하기 위해, (예를 들면, BMS 제어기를 포함하는) 전자 장치 제어기 (208)는 도 1의 밸런싱 프로세스를 수행한다.
이 예시의 시스템의 환경에서, 도 1의 단계 100은 상기 전자 장치 제어기 (208)가 도 1의 프로세스를 수행하기로 결정할 때에 개시된다. 위에서 설명된 것처럼, 밸런싱은 충전 이전 및/또는 이후에 수행될 수 있지만 (예를 들면, 간략함을 위해 그리고/또는 비싼 샘플링 장비를 피하기 위해서) 고-전압 부하가 배터리 시스템으로부터 전력을 끌어오고 있을 때에 밸런싱은 수행되지 않는다.
일단 도 1의 프로세스가 시작하면, 전자 장치 제어기 (208)는 전자 장치들 (206a - 206c)의 각 세트에게 신호를 송신하여, 연관된 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 하나 이상의 전압들을 거꾸로 송신하도록 한다. 예를 들어, 상기 전자 장치 제어기로 거꾸로 송신된 전압은 그 배터리 서브-모듈 내 셀들 모두의 최소 (예를 들면, 가장 낮은) 전압일 수 있으며, 이는 여기에서는 (예를 들면, 주어진 배터리 서브-모듈에 대한) 최소 셀 전압으로 때때로 언급된다. 몇몇의 다른 실시예들에서, (예를 들면, 최대 셀 전압이나 중간 또는 평균 셀 전압으로서의) 일부 다른 유형의 셀 전압들이 최소 셀 전압에 추가로 그리고/또는 최소 셀 전압을 대체하여 상기 전자 장치 제어기로 송신된다. 상기 전자 장치들 (206a - 206c)로부터 수신된 전압들을 이용하여, 상기 전자 장치 제어기는 전자 장치들의 적어도 하나의 세트를 선택한다. 일 예에서, (예를 들면, 최소 셀 전압을 가진 셀이 몇몇의 임계 및/또는 복구 불능 셀 전압 레벨 밑으로 가면 그 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 것을 계속하는 것이 배터리 서브-모듈에 영구적으로 손상을 줄 수 있기 때문에) 전역적인 최소 셀 전압을 구비한 (예를 들면, 상기 제어기는 상기 최소 셀 전압들 중 최소를 골라 잡는다) 전자 장치들이 선택된다. 이것은 도 1 내 단계 102의 일 예이다.
이 예에서, 전자 장치들 (206a - 206c)의 각 세트 및 상기 전자 장치 제어기 (208) 사이에 두 개의 경로들이 존재한다. 하나의 경로는 통신 및/또는 제어를 위한 것이며 다른 경로는 전력을 위한 것이다. 후자인 전력을 위한 경로는 스위치를 통합하여, 주어진 배터리 서브-모듈 및/또는 전자 장치들의 세트로부터 상기 전자 장치 제어기로 전력을 공급하는 것을 차단한다. (예를 들면, 상기 제어기가 셀 전압들을 심문하는 것을 허용하기 위해 그리고 전압 측정들에 응답하여 상기 전술한 스위치의 상태를 제어하기 위해) 상기 제어 및/또는 통신 경로는 항상 연결되며 이용 가능하다.
상기 전자 장치 제어기는 그러면 상기 선택된 전자 장치들을 설정하여, 그것이 자신의 연관된 배터리 서브-모듈로부터 ("턴 오프"되었다고 하더라도 대기 전력 소비의 레벨은 보통은 존재하기 때문에 가능한 정도로) 전력을 끌어오지 않도록 한다. 몇몇 실시예들에서, 전자 장치 제어기는 이 목표를 달성하기 위해 상기 선택된 전자 장치들을 턴 오프한다. 대안으로, 상기 전자 장치 제어기는 몇몇 다른 실시예들에서 상기 선택된 전자 장치들 (및/또는 어떤 다른 컴포넌트들)을 설정하여, 주어진 배터리 서브-모듈로부터의 전력이 상기 전자 장치 제어기 (208)로 상향으로 송신되지 않도록 한다. 예를 들면, 전자 장치 (206a)가 전력 최소 모드에 있으며 어떤 전력도 상기 제어기 (208)로 제공하고 있지 않다고 하더라도, 상기 제어기 (208)는 자신의 전압 등을 위해 배터리 관리 시스템 (206a)을 여전히 심문할 수 있다. 이것은 상기 전자 장치들을 액세스 가능하게 유지하는 것이 소망되는 애플리케이션들에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 것처럼, 배터리 관리 시스템은 연관된 배터리 서브-모듈들 및/또는 그 내부의 셀들과 연관된 메트릭들을 추적 및/또는 모니터한다. 예를 들면 다른 배터리 서브-모듈로부터 전력을 획득함으로써 그런 메트릭들 및/또는 측정치들을 추적하는 것을 계속하는 것이 바람직할 수 있다. 이것들은 도 1 내 단계 104가 어떻게 수행될 수 있는가의 몇몇 예들이다.
밸런싱이 없으면, 상기 배터리 서브-모듈들 중 하나 이상은 20일이 되자마자 복구할 수 없게 손상될 수 있다. 예를 들면, 셀의 전압 레벨이 어떤 전압 레벨 밑으로 떨어지며 전력을 그 셀로부터 끌어오는 것이 계속되면, 그 셀은 복구할 수 없게 손상될 수 있으며 그리고 결국 전체 배터리 서브-모듈이 교체될 필요가 있을 것이다.
다음의 도면들은 위에서 설명된 예들 중 몇몇을 흐름도들 내에서 더 일반적으로 그리고/또는 정식으로 설명한다.
도 4는 전자 장치를 턴 오프하는 것을 포함하는, 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 4는 도 1과 관련되며 그리고 편이를 위해 관련된 단계들은 유사한 또는 동일한 참조 번호들을 사용하여 표시된다.
100에서, 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압이 수신되며, 여기에서 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함한다. 예를 들면, 도 2 내 전자 장치 제어기 (208)는 각 전자 장치 (206a - 206c)로부터 적어도 하나의 전압을 수신하며, 여기에서 각 수신된 전압은 대응하는 또는 연관된 배터리 서브-모듈 (200a - 200c) 내 셀과 연관된다.
102에서, 상기 수신된 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈이 선택된다. 상기 선택이 어떻게 수행될 수 있는가의 몇몇 에들이 아래에서 더 상세하게 설명된다. 몇몇 실시예들에서, 다수의 배터리 서브-모듈들이 선택된다.
104a에서, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않는 하나 이상의 부하들의 세트가 설정되어, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하며, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트가 오프 (off)되도록 설정하는 것을 포함한다. 예를 들면, 도 2 내 제1 배터리 서브-모듈 (200a)이 선택되면 부하 제어기 (208)는 부하들 (206a)의 제1 세트를 설정하여 그 부하들이 오프되고 상기 제1 배터리 서브-모듈 (200a)로부터 전력을 끌어오지 않도록 할 수 있다.
도 5는 선택되지 않은 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오기 위해 전자 장치들의 세트를 설정하는 것을 포함하는, 인터-모듈 밸런싱을 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 5는 도 1과 관련되며, 편이를위해 관련된 단계들은 유사한 또는 동일한 참조 번호들을 사용하여 표시된다.
100에서, 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압이 수신되며, 여기에서 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함한다.
102에서, 상기 수신된 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈이 선택된다. 위에서 설명된 것처럼, 몇몇 실시예들에서, 다수의 배터리 서브-모듈들이 선택된다 (예를 들면, 다수의 배터리 서브-모듈들이 전력을 공급하기에 빈약한 상태에 있으며 그리고/또는 계속해서 전력을 공급하면 회복 불가능하게 손상을 입을 수 있으며 그래서 선택된다)
104b에서, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않는 하나 이상의 부하들의 세트가 설정되어, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하며, 선택되지 않은 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오기 위해, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트를 설정하는 것을 포함한다.
몇몇 애플리케이션들에서, 상기 전자 장치들을 턴 오프하는 것은 바람직하지 않다. 도 2의 예에서, 상기 전자 장치들은 상기 배터리 서브-모듈들 및/또는 셀들의 건강 및/또는 다른 메트릭들을 추적 및/또는 모니터하는 배터리 관리 시스템들을 포함하며 그리고 그 정보를 항상 추적하는 것이 중요 및/또는 바람직하다. 예를 들면, 항공기의 경우, 그 항공기는 주중에는 전력이 내려지며 주말에만 비행할 수 있다. 배터리 관리 시스템들은 그 주 내내 동작해야만 하며, 그래서 어떤 불량한 배터리 서브-모듈들도 확인될 수 있도록 하며 그리고/또는 필요하다면 항공기가 비행하도록 허용하지 않도록 한다.
위에서 설명된 것처럼, 몇몇 실시예들에서, 배터리 서브-모듈은, 그 배터리 서브-모듈 내 셀들이 복구 불가능한 손상이 발생하는 전압 레벨까지 떨어지는 것을 방지하기 위해서, 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 선택된다 (예를 들면, 그리고 그 전체 배터리 서브-모듈은 교체되어야 한다). 다음의 도면들은 몇몇 예시의 셀 전압들 그리고 그 셀 전압들을 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 예시의 기술들을 설명한다.
도 6은 배터리 시스템 내 배터리 서브-모듈들 내 셀 전압의 실시예를 도시하는 도면이다. 이 예에서, 도 2의 예와 일치하기 위해 M개의 배터리 서브-모듈들 및 배터리 서브-모듈들 당 N개의 셀들이 존재한다. 보이는 그래프에서, x축은 셀 인덱스 (배터리 서브-모듈 번호 및 그 배터리 서브-모듈 내 셀 번호에 의해 정의됨)를 보여주며 y축은 대응 셀의 셀 전압을 보여준다. 그룹 600은 제1 배터리 서브-모듈 내 셀들에 대한 셀 전압들을 보여주며, 그룹 602는 제2 배터리 서브-모듈 내 셀들에 대한 셀 전압들을 보여주며, 그리고 그룹 604는 M번째 서브-모듈 내 셀들에 대한 셀 전압들을 보여준다.
설명의 용이함 및 간략함을 위해, Vthreshold (606)로 표현되는 전압 레벨이 존재하며, 상기 전압 레벨 밑에서 셀로부터 전력을 계속 끌어온다면 (예를 들면, 항공기가 파워 다운될 때의 대기 또는 빨아들임 전력) 그 셀은 영구적으로 손상을 받을 것이라고 가정한다. 예를 들면, 셀 2,1 (610) 및 셀 2,N (612)은 둘 모두 제2 배터리 서브-모듈 (602) 내에 있으며, Vthreshold (606)에 또는 그 밑에 있다. 그 배터리 서브-모듈로부터 더 이상 전력을 끌어오지 않는다는 것을 확실하게 하기 위해, 제2 배티러 서브-모듈이 선택될 것이며 (예를 들면, 도 1 내 단계 102에서) 그리고 대응하는 전자 장치들 (예를 들면, 도 2의 참조번호 206)의 세트가 설정되어, 그 전자 장치들이 상기 제2 배터리 서브-모듈 (예를 들면, 도 2의 참조번호 200b)로부터 더 이상 전력을 끌어오지 않도록 한다.
도 2로 돌아가서, 상기 전자 장치 제어기 (208)가 주어진 배터리 서브-모듈 내 모든 셀들에 대한 셀 전압들을 수신해야만 하기보다는 배터리 서브-모듈 당 몇몇의 셀들만에 대한 셀 전압들을 수신하는 것이 바람직할 것이다. 이것은, 예를 들면, 상기 전자 장치 제어기 (280) 및 하위 레벨 전자 장치들 (206a - 206c) 사이에서 교환되는 트래픽이나 통신의 양을 줄어들게 할 것이다.
일 예에서, 각 배터리 서브-모듈로부터의 최소 셀 전압이 전자 장치 제어기에게 또는 상기 선택을 하고 있는 다른 블록에게 송신된다. 예를 들면, 각자의 전자 장치 제어기 (예를 들면, 배터리 관리 시스템)는 이 선택을 하고 상기 최소 셀 전압만을 전자 장치 제어기 (예를 들면, BMS 제어기)에게 업로드할 수 있다. 도 6에서, 이것은 셀 1,(N - 1) (620)에 대한 셀 전압을 선택하여 그런 전자 장치 제어기에게 송신하는 것을 의미할 수 있으며, 이 셀 전압은 상기 제1 배터리 서브-모듈 (600) 내 최소 셀 전압이다. 제2 배터리 서브-모듈 (602)에 대해, 최소 셀 전압은 셀 2,1 (610)에 대한 셀 전압이며 그리고 그 셀 전압은 선택되어 상기 전자 장치 제어기에게 송신될 것이다. M번째 배터리 서브-모듈 (604)에 대해, 최소 셀 전압은 셀 M,N (622)에 대한 셀 전압이며 그리고 그 셀 전압이 선택되어 상기 전자 장치 제어기에게 송신될 것이다.
몇몇 실시예들에서, 임계 전압을 사용하여, 배터리 서브-모듈이 도 1 내 단계 102에서 선택된다. 예를 들면, 어떤 배터리 서브-모듈이 Vthreshold (606) 밑에 있는 최소 셀 전압을 구비하면, 그 배터리 서브-모듈이 선택되어, 그것의 대응 전자 장치가 그 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 것을 계속하지 않도록 한다. 도 6에서 보이는 예시의 셀 전압에 대해, 제2 배터리 서브-모듈 (602)만이 선택될 것이다. 그처럼, (예를 들면, 전자 장치들의 제2 세트를 턴 오프하거나 몇몇 다른 배터리 서브-모듈로부터 전력을 제공하는 것 중 어느 하나에 의해) 상기 제2 배터리 서브-모듈로부터 적어도 일시적으로 전력을 끌어오지 않도록 상기 대응 전자 장치가 설정될 것이다.
몇몇 실시예들에서, 상기 단계들이 우선 수행된다 (예를 들면, 여기에서 각 배터리 서브-모듈로부터의 최소 셀 전압이 Vthreshold (606)와 같은 몇몇 전압 임계와 비교된다). 그러면, Vthreshold 위에 있던 배터리 서브-모듈들의 집단 (pool)으로부터의, (남아있는) 최소 셀 전압들 중 n개의 최대들을 가진 n개의 배터리 서브-모듈들은 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하지 않는 다른 배터리 셀-모듈들 (Vthreshold 아래의 최소 셀 전압을 가진 것들을 포함함)에게 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하기 위해 사용된다. 이것은 상기 n개의 배터리 서브-모듈들을 끌어내리며, 이는 그 배터리 서브-모듈들이 다른 배터리 서브-모듈들에 비해 더 잘 균형이 잡히도록 만든다.
도 6에서, 예를 들면, M번째 배터리 서브-모듈 (604)은 상기 배터리 모듈들 나머지와 비교하면 대체적으로 아주 더 높은 셀 전압을 가진다. 상기 M번째 배터리 서브-모듈 (604)의 셀 전압들을 끌어내리면, 이것은 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)에 복구 불가능하게 손상을 주지 않으면서 (로우-엔드 아웃라이어) 상기 M번째 배터리 서브-모듈 (604)을 끌어내리는 것을 도울 수 있다 (하이-엔드 아웃라이어). 다르게 표현하면, (예를 들면, 최소 셀 전압들을 Vthreshold에 대해 비교하는) 제1 체크 또는 테스트는 어느 것도 불량이나 고장이 아니라는 것을 보장하며 그리고 (예를 들면, 최소 셀 전압들의 n개 최대들을 가진 n개의 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 끌어오는) 제2 체크 또는 테스트는 성능-지향 선택이다 (예를 들면, 그것은 일부 다른 선택 기술보다 균형 잡기에서 더 양호한 작업을 하며 그리고 균형 잡힌 배터리 서브-모듈들은 성능이 양호하다).
몇몇 실시예들에서, Vthreshold (606) 아래의 최소 셀 전압들을 가진 배터리 서브-모듈들이 존재하지 않는다. 몇몇의 그런 실시예들에서, 각 배터리 서브-모듈로부터의 최대 셀 전압이 획득되며 그리고 최대 셀 전압들 중 m개의 최대들을 구비한 m개 배터리 서브-모듈들은 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하며 상기 배터리 서브-모듈들의 나머지는 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하지 않는다. 이 상황에서, 전력 공급을 계속 공급하여 영구적으로 손상되는 위험에 빠지는 배터리 서브-모듈은 존재하지 않으며 그리고 각 셀로부터의 최대 셀 전압을 그렇게 사용하는 것은 상기 서브-모듈들의 균형을 잡기 위한 더욱 양호한 방식이다 (예를 들면, 최소 셀 전압들의 최대들을 사용하는 것보다 더욱 양호함). 이런 유형의 밸런싱의 환경에서, 저-전압 서브-모듈들보다는 고-전압 서브-모듈들로부터 전력을 끌어오는 것이 항상 유리하다.
이 예들은 아래의 흐름도들에서 더 일반적으로 그리고/또는 정식으로 설명된다. 다양한 애플리케이션들 및/또는 실시예들에서, 적절한 기술이 수행될 것이다.
도 7은 전압 임계를 사용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 몇몇 실시예들에서, 본원에서 설명된 예시의 프로세스를 사용하여 도 1의 단계 102에서 배터리 서브-모듈이 선택된다. 이 예에서, 도 1의 단계 100에서 전압들을 수신하는 것은, 직렬로 함께 연결된 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 최소 셀 전압을 수신하는 것을 포함하며, 그래서 복수의 최소 셀 전압들이 수신되도록 한다.
700에서, 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들이 전압 임계에 대해 비교된다. 예를 들면, 도 6에서, 셀 1,(N - 1) (620), 셀 2,1 (610), 및 셀 M,N (622)에 대한 최소 셀 전압들이 Vthreshold (606)에 대해 비교된다. 그 예에서, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 셀은 cell 2,1 (610)이다.
702에서, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 모든 배터리 서브-모듈들이 선택된다. 도 6으로부터의 예를 계속하기 위해, 제2 배터리 서브-모듈 (602)이 선택될 것이다. 그처럼, 대응 전자 장치는 설정되어, 그 전자 장치가 적어도 일시적으로 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)로부터 전력을 끌어오지 않도록 한다. 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)은 취약하며 전력을 계속 끌어간다면 영구적으로 손상될 수 있을 것이다.
설계 목적들 및/또는 강제들에 종속하여, 선택을 하기 위한 적절한 기술이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 7의 프로세스는 상대적으로 간단하다. 몇몇 애플리케이션들에서, 다른 더 복잡한 프로세스에 의해 제안된 성능 향상이 아주 근소하면, 도 7의 프로세스는 선택을 하기 위해 사용된다.
도 8은 전압 임계 및 최소 셀 전압들의 최대들을 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 몇몇 실시예들에서, 본원에서 설명된 예시의 프로세스를 사용하여 도 1의 단계 102에서 배터리 서브-모듈이 선택된다. 이 예에서, 도 1의 단계 100에서 전압들을 수신하는 것은, 직렬로 함께 연결된 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 최소 셀 전압을 수신하는 것을 포함하며, 그래서 복수의 최소 셀 전압들이 수신되도록 한다.
800에서, 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 임의 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들이 상기 전압 임계에 대해 비교된다. 예를 들면, 제2 배터리 서브-모듈 (602)이 상기 전압 임계 (606)를 초과하지 않는 최소 셀 전압 (610)을 가진 도 6을 참조한다.
802에서, 상기 최소 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해 상기 복수의 최소 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들이 선택된다. 예를 들면, 도 6에서, 최소 셀 전압들은 셀 1,(N - 1) (620), 셀 2,1 (610), 및 셀 M,N (622)을 포함하며 그리고 그것들 중 최대는 셀 M,N (622)에 대한 전압이다. 설명의 편이 및 간략함을 위해, 단계 802 및 이어지는 단계 804의 이 예에서 단 하나의 최대만이 선택되는 것으로 가정한다.
804에서, 상기 최소 셀 전압들의 최대들 중 하나에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들은 물론이며, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 배터리 서브-모듈들이 선택된다. 예를 들면, 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)이 상기 전압 임계 (606)를 초과하지 않는 최소 셀 전압 (610)을 가지기 때문에 그 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)이 선택될 것이다. 또한, 제1 배터리 서브-모듈 (600)은 상기 최소 셀 전압들의 최대에 대응하지 않으며, 그래서 상기 제1 배터리 서브-모듈이 또한 선택될 것이다. 다른 말로 하면, 상기 제1 배터리 서브-모듈 (600) 및 상기 제2 배터리 서브-모듈 (602)은 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하지 않아야 할 것이며, 반면에 상기 M번째 배터리 서브-모듈 (604)은 (예를 들면, 문제의 시간 동안에) 전력을 제공할 것이다. 직관적으로, 상기 M번째 배터리 서브-모듈 (604)이 다른 배터리 서브-모듈들에 비해 더 높은 전압들을 가지는 경향이 있기 때문에 이는 타당하다.
몇몇 애플리케이션들에서, 도 8의 프로세스는 도 7의 프로세스 대신에 사용되며, 이는 도 7에 비해서 도 8의 프로세스가 (예를 들면, 도 9 마다) 각 배터리 서브-모듈에 대해 추가의 셀 전압들을 획득할 필요 없이 더 양호한 그리고/또는 더 빠른 밸런싱을 가능하게 하기 때문이다.
도 9는 전압 임계 및 최대 셀 전압들의 최대들을 이용하여 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 몇몇 실시예들에서, 본원에서 설명된 예시의 프로세스를 사용하여 도 1의 단계 102에서 배터리 서브-모듈이 선택된다. 이 예에서, 도 1의 단계 100에서 전압들을 수신하는 것은, 직렬로 함께 연결된 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 최소 셀 전압 및 최대 셀 전압을 수신하는 것을 포함하며, 그래서 복수의 최소 셀 전압들 및 복수의 최대 셀 전압들이 수신되도록 한다.
900에서, 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들이 상기 전압 임계에 대해 비교된다. 예를 들면, 도 6을 참조한다.
902에서, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들이 존재하는가의 여부가 판별된다. 예를 들면, 도 6에서 보이는 셀 전압들에 대해, 셀 2,1 (610)에 대한 최소 셀 전압이 상기 전압 임계 (606)를 초과하지 않기 때문에 이 결정은 "Yes"일 것이다. 이 예에서, 상기 프로세스는 그러면 도 8 내 단계 802로 진행할 것이다.
그러나, (예를 들면, 최소 셀 전압들 모두가 전압 임계를 초과하기 때문에) 단계 902에서의 결정이 "No"라면, 904에서, 최대 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해서 상기 복수의 최대 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들이 된다. 예를 들면, 도 6 내 복수의 최대 셀 전압들은 셀 1,2 (630), 셀 2,(N-1) (632), 및 셀 M,1 (634)에 대한 셀 전압들을 포함한다. 단 하나의 최대만이 선택되면, 상기 최대 셀 전압들 중의 상기 최대는 M,1 (634)에 대한 셀 전압일 것이다.
906에서, 상기 최대 셀 전압들 중의 최대들 중 하나의 최대에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들이 선택된다. 다른 말로 하면, 상기 최대 셀 전압들 중의 최대에 대응하는 배터리 서브-모듈들은 일부 시간 구간 동안 (적어도 일시적으로) 전력을 제공할 것이다. 상기 예를 위에서부터 계속하기 위해, 상기 M번째 배터리 서브-모듈은 (적어도 일시적으로) 전력을 제공할 것이며, 반면에 다른 배터리 서브-모듈들은 (적어도 일시적으로) 전력을 제공하지 않을 것이다.
몇몇 애플리케이션들에서, 이 기술은 가장 양호한 그리고/또는 더 빠른 밸런싱을 가능하게 하지만 최소 셀 전압들 및 최대 셀 전압들 양자 모두를 사용할 것을 필요로 하며, 이는 더 많은 정보가 (로컬) 전자 장치들 (예를 들면, 배터리 관리 시스템) 및 전자 장치 제어기 (예를 들면, BMS 제어기) 사이에서 교환될 것을 필요로 한다. 특별한 설계 목적들 및/또는 특별한 애플리케이션의 한계들에 종속하여, 적절한 기술이 선택될 수 있다. 예를 들면, 성능이 중요하며 더 많은 그리고/또는 추가의 정보 교환이 수용 가능한 트레이드-오프라면, 도 9의 프로세스가 사용될 수 있다.
위에서 설명된 것처럼, 몇몇 실시예들에서, 충전 이전 및/또는 이후에 밸런싱이 수행된다. 다음의 도면들은 충전 이후만이 아니라 충전 이전 및 이후 둘 모두에서 밸런싱이 수행되는 몇몇 예시의 시나리오들을 설명한다.
도 10a는 충전 이전 및 이후 둘 모두에서 밸런싱이 수행되는 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 예에서, 배터리 시스템은 타임 0에서 다양한 배터리 서브-모듈들 및/또는 그것들의 기반 셀들 사이에서의 주된 불균형들을 가진다. 예를 들면, BMS 제어기가 상기 배터리 시스템 내 불균형의 정도나 양을 나타내는 불균형 메트릭을 계산하며 그리고 그 메트릭은 상대적으로 높으며 그리고/또는 몇몇 불균형 임계 위에 있다고 가정한다. 위에서 설명된 것처럼, 충전 이전에 상기 배터리 시스템이 (예를 들면, 충분하게) 균형이 잡히는 것이 중요하다. 그처럼, 이 예에서, 밸런싱의 제1 과정은 (예를 들면, 위에서 설명된 밸런싱 기술들 중 어느 하나 마다) 참조번호 1000에서 수행된다. 예를 들면, 몇몇 배터리 서브-모듈들은 그 시스템 내 다양한 전자 장치들에게 전력을 제공할 것이며, 반면에 다른 배터리 서브-모듈들은 몇몇의 미리 정의된 시간 동안 그리고/또는 몇몇의 소망된 불균형 메트릭에 도달할 때까지 전력을 제공하지 않는다.
그러면, 상기 제1 과정 이후에 또는 밸런싱의 반복이 1000에서 수행된 이후에, 상기 배터리 시스템은 1002에서 충전된다.
충전 (1002)이 완료된 이후에, 상기 배터리 시스템 내에 (예를 들면, 상기 제1 밸런싱 과정의 끝으로부터 이어진) 어느 정도의 불균형이 여전히 있을 수 있으며 그리고/또는 그 충전 프로세스에 의해 추가의 불균형들이 인입될 수 있다. 그처럼, 제2 과정 또는 (예를 들면, 위에서 설명된 기술들 중 어느 하나마다) 밸런싱의 반복이 1004에서 수행되지만, 이 시간은 상기 배터리 시스템 내 더 작은 그리고/또는 사소한 불균형을 해결하기 위한 것이다.
도 10b는 충전 이후에만 밸런싱이 수행되는 실시예를 도시한 도면이다. 이 예에서, 상기 배터리 시스템은 전반적인 프로세스가 시작할 때에 배터리 서브-모듈들 (및/또는 기반 셀들) 사이에 상대적으로 작은 양의 또는 작은 정도의 불균형을 가진다. 다르게 표현하면, 타임 0에서, 배터리 서브-모듈들은 충분하게 균형이 잡혔으며, 그래서 (예를 들면, 밸런싱 프로세스를 먼저 실행할 필요 없이) 충전이 즉시 수행될 수 있다. 이전처럼, 상기 배터리 시스템이 충전을 진행하기에 충분하게 균형이 잡혀 있다고 결론을 내리기 위해서, BMS 제어기는 불균형 메트릭을 결정하며 그리고 그 불균형 메트릭을 몇몇 임계에 대해 비교할 수 있다. 그처럼, 충전 (1050)은 타임 = 0에서 즉시 수행된다. 충전이 완료된 이후에, 그 시점에 배터리 시스템 내에 존재하는 상대적으로 작은 그리고/또는 사소한 (minor) 불균형들을 해결하기 위해 (예를 들면, 위에서 설명된 기술들 중 어느 하나 마다) 밸런싱 (1052)이 수행된다
제3의 가능한 시나리오 (간략함을 위해 여기에서는 도시되지 않음)는 충전 이전에 밸런싱을 수행하지만, 충전 이후에는 밸런싱을 수행하지 않는다. 다음 도면은 위의 예들을 흐름도에서 더 일반적으로 그리고/또는 정식으로 설명한다.
도 11은 충전 프로세스에 관련한 밸런싱을 언제 수행하는가를 결정하기 위한 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다. 몇몇 실시예들에서, 상기 프로세스는 도 2에 있는 BMS 제어기 (208)에 의해 수행된다.
1100에서, 복수의 배터리 서브-모듈들 내 배터리 서브-모듈들 사이의 불균형의 정도와 연관된 불균형 메트릭이 결정된다. 불균형 메트릭의 예는 배터리 내 충전의 최대 셀 상태 및 충전의 최소 셀 상태 사이의 차이이며, 여기에서는 RANGE(SOC)로 언급된다. 이 예에서의 다른 메트릭은 한 번의 충전 동안에 다루어질 수 있는 불균형의 양이며, 여기에서는 maxImbalance로 언급된다. 간단하게, RANGE(SOC) > maxImbalance이면, 충전 이전에 균형을 잡는 것이 유리할 것이다. 충전 이전에 균형이 이루어지지 않았다면, 배터리는 최대 전압 셀이 최대 셀 전압 임계에 도달할 때가지 충전될 것이다 (여기에서 이 임계를 넘어가는 것은 그 셀에 손상을 줄 것이다). 이 포인트에서, 배터리는 여전히 불균형일 것이며 그리고 모든 고 전압 셀들은 그 셀들이 최소 전압 셀과 동일한 전압에 도달할 때까지 드레인될 필요가 있을 것이다. 이 이후에, 이제-균형이 잡힌 배터리가 최대 셀 전압에 도달할 때까지 다른 충전이 수행될 것이다.
항공기가 매우 긴 시간 구간 동안에 충전기에 부착된 채로 있다면 이것은 실제로 문제는 아니다. 이 경우에, 배터리 그 자체가 균형을 잡을 때에 그 배터리는 소량-충전되며 재충전되는 것을 유지할 수 있을 것이다. 그러나, 항공기가 충전기 상에 최소의 시간을 소비할 필요가 있는 높은 처리량 환경에서 (예를 들면, 근거리 여객기 또는 공유 사용 애플리케이션), 그 배터리를 미리 균형 잡는 (pre-balance) 것이 유익하다 (예를 들면, 그 시간 동안에 배터리가 충전기에 연결되도록 할 필요가 없기 때문임).
maxImbalance는 실제로 변수이며 고정된 값이 아니라는 점에 유의한다. 항공기가 완전하게 방전되면, 그것은 충전하기 위해 1.25 시간이 공칭적으로 걸릴 수 있다. 충전 및 밸런싱이 세팅된 레이트로 발생하면서 밸런싱이 일어날 수 있기 때문에, 1.25 시간 미만에 상당하는 밸런싱이 필요하다면 충전은 계속 진행해야만 하며 또는 그렇지 않고 비가동 시간에 대한 어떤 두려움도 없이 충전이 수행되어야 한다는 논리가 이어진다. 그렇지 않고, 충전기 상에서의 시간을 최소하하는 것이 소망된다면 사전 밸런싱에는 이점이 존재할 것이다. 0.5 시간에 상당하는 충전이 필요하다면 (즉, 비행기가 부분적으로만 방전되었다), 상기 임계는 대응하여 더 작다.
1102에서, 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하는가의 여부가 판단된다. 이 예에서, 더 큰 값을 가진 불균형 메트릭은 배터리 시스템 내 더 큰 정도의 또는 더 많은 양의 분균형에 대응하며 그리고 더 작은 값을 가진 불균형 메트릭은 그 배터리 시스템 내 작은 큰 정도의 또는 더 적은 양의 분균형에 대응한다. 다른 말로 하면, 즉시 충전을 시작하기 위해 배터리 시스템이 충분하게 충전되었는가의 여부나 밸런싱이 먼저 수행될 필요가 있는지의 여부를 판단하기 위해 상기 불균형 임계가 사용된다.
1102에서 상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하면 (예를 들면, 배터리 시스템이 충전을 위해 충분하게 균형 잡히지 않음), 선-충전 밸런싱 (pre-charging balancing)이 1104에서 수행된다. 예를 들면, 위에서 설명된 밸런싱 기술들 중 하나 (예를 들면, 도 1)가 사용될 수 있다. 선-충전 밸런싱이 1104에서 수행된 이후에, 복수의 배터리 서브-모듈들이 1106에서 충전된다.
1102에서 상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하지 않는다면 (예를 들면, 배터리 시스템이 충전을 위해 충분하게 균형 잡혀 있음), (선-충전 밸런싱이 1104에서 우선 수행되지 않고) 복수의 배터리 서브-모듈들이 1106에서 충전된다.
몇몇 실시예들에서, 배터리 서브-모듈들이 1106에서 충전된 이후에, (예를 들면, 도 1과 같은 위에서 설명된 밸런싱 기술들 중 어느 하나를 사용하여) 후-충전 밸런싱이 1108에서 수행된다. 대안으로, (예를 들면, 충전 이후의 배터리 시스템 내 불균형의 정도나 양이 밸런싱의 반복을 보증하지 않기 때문에) 1008에서의 후-충전 밸런싱의 단계를 건너 뛸 수 있다.
비록 전술한 실시예들이 이해의 명료함의 목적들을 위해 일부 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 제공된 그 상세 내용들로 한정되지 않는다. 본 발명을 구현하는 많은 대안의 방식들이 존재한다. 상기 개시된 실시예들은 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다.

Claims (18)

  1. 시스템으로서:
    프로세서; 그리고
    상기 프로세서와 연결된 메모리를 포함하며,
    상기 메모리는 상기 프로세서에게 명령어들을 제공하도록 구성되며, 상기 명령어는 실행될 때에 상기 프로세서로 하여금:
    복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하도록 하며, 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함하며;
    수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하도록 하며; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정하도록 하며,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트를 설정하는 것은 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트가 오프 (off)되도록 설정하는 것을 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트를 설정하는 것은 선택되지 않은 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오기 위해, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트를 설정하는 것을 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 것은:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하며; 그리고
    상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 배터리 서브-모듈들을 선택하는 것을 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 것은:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하며;
    상기 최소 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해 상기 복수의 최소 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들을 선택하며; 그리고
    상기 최소 셀 전압들 중의 최대들 중 하나의 최대에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들은 물론이며, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 배터리 서브-모듈들을 선택하는 것을 포함하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 것은:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하며;
    상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들이 존재하지 않는다고 판별한 것에 응답하여:
    최대 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해서 상기 복수의 최대 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들을 선택하며; 그리고
    상기 최대 셀 전압들 중의 최대들 중 하나의 최대에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들을 선택하는 것을 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서에게 명령어들을 제공하도록 추가로 구성되며, 상기 명령어들은 실행될 때에 상기 프로세서로 하여금:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 배터리 서브-모듈들 사이에서의 불균형의 정도와 연관된 불균형 메트릭을 결정하도록 하며;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하는가의 여부를 판단하도록 하며;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과한다는 판단에 응답하여:
    선-충전 밸런싱 (pre-charging balancing)를 수행하도록 하며;
    선-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함하며,
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하도록 하며; 그리고
    상기 불균형 메트릭이 상기 불균형 임계를 초과하지 않는다는 판단에 응답하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하도록 하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 프로세서에게 명령어들을 제공하도록 추가로 구성되며, 상기 명령어들은 실행될 때에 상기 프로세서로 하여금:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 배터리 서브-모듈들 사이에서의 불균형의 정도와 연관된 불균형 메트릭을 결정하도록 하며;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하는가의 여부를 판단하도록 하며;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과한다는 판단에 응답하여:
    선-충전 밸런싱 (pre-charging balancing)를 수행하도록 하며;
    선-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함하며,
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하도록 하며;
    후-충전 밸런싱 (post-charging balancing)를 수행하도록 하며;
    후-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함하며,
    상기 불균형 메트릭이 상기 불균형 임계를 초과하지 않는다는 판단에 응답하여:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하도록 하며; 그리고
    후-충전 밸런싱을 수행하도록 하며
    후-충전 밸런싱을 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함하는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 및 상기 하나 이상의 부하들의 세트를 더 포함하는, 시스템.
  10. 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하는 단계로, 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함하는, 수신 단계;
    수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하는 단계; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정하도록 하는 단계로, 상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하는, 설정 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트를 설정하는 단계는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트가 오프되도록 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트를 설정하는 단계는 선택되지 않은 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오기 위해, 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오는 부하들의 세트를 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 단계는:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하는 단계; 그리고
    상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 배터리 서브-모듈들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 단계는:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하는 단계;
    상기 최소 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해 상기 복수의 최소 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들을 선택하는 단계; 그리고
    상기 최소 셀 전압들의 최대들 중 하나에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들은 물론이며, 상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 상기 식별된 배터리 서브-모듈들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 서브-모듈을 선택하는 단계는:
    전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들을 식별하기 위해서 복수의 최소 셀 전압들을 상기 전압 임계에 대해 비교하는 단계;
    상기 전압 임계를 초과하지 않는 최소 셀 전압을 가진 배터리 서브-모듈들이 존재하지 않는다고 판별한 것에 응답하여:
    최대 셀 전압들 중 하나 이상의 최대들을 획득하기 위해서 상기 복수의 최대 셀 전압들로부터 하나 이상의 최대들을 선택하는 단계; 그리고
    상기 최대 셀 전압들 중의 최대들 중 하나의 최대에 대응하지 않는 배터리 서브-모듈들을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 배터리 서브-모듈들 사이에서의 불균형의 정도와 연관된 불균형 메트릭을 결정하는 단계;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하는가의 여부를 판단하는 단계;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과한다는 판단에 응답하여:
    선-충전 밸런싱 (pre-charging balancing)를 수행하는 단계
    [선-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함];
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하는 단계; 그리고
    상기 불균형 메트릭이 상기 불균형 임계를 초과하지 않는다는 판단에 응답하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 배터리 서브-모듈들 사이에서의 불균형의 정도와 연관된 불균형 메트릭을 결정하는 단계;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과하는가의 여부를 판단하는 단계;
    상기 불균형 메트릭이 불균형 임계를 초과한다는 판단에 응답하여:
    선-충전 밸런싱 (pre-charging balancing)를 수행하는 단계
    [선-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함];
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하는 단계;
    후-충전 밸런싱 (post-charging balancing)를 수행하는 단계
    [후-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함];
    상기 불균형 메트릭이 상기 불균형 임계를 초과하지 않는다는 판단에 응답하여:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들을 충전하는 단계; 그리고
    후-충전 밸런싱를 수행하는 단계
    [후-충전 밸런싱를 수행하는 것은:
    상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신함;
    상기 배터리 서브-모듈을 선택함; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정함을 포함];를 포함하는, 방법.
  18. 컴퓨터 프로그램 제품으로,
    상기 컴퓨터 프로그램 제품은 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 구체화되며,
    복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈에 대해, 그 배터리 서브-모듈 내 셀과 연관된 전압을 수신하기 위한 - 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 각 배터리 서브-모듈은 복수의 셀들을 포함함-;
    수신한 전압들에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 복수의 배터리 서브-모듈들로부터 배터리 서브-모듈을 선택하기 위한; 그리고
    하나 이상의 부하들의 세트를 설정하기 위한 컴퓨터 명령어들을 포함하며,
    상기 하나 이상의 부하들의 세트는 상기 선택된 배터리 서브-모듈로부터 전력을 끌어오지만 상기 복수의 배터리 서브-모듈들 내 어떤 다른 배터리 서브-모듈에 의해서도 전력을 공급받지 않아서, 상기 하나 이상의 부하들의 세트가 상기 선택된 배터리 서브-모듈들로부터 전력을 적어도 일시적으로 끌어오지 않도록 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
KR1020217005920A 2018-07-26 2019-04-23 부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱 KR20210042332A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/046,312 2018-07-26
US16/046,312 US10355496B1 (en) 2018-07-26 2018-07-26 Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads
PCT/US2019/028715 WO2020023090A1 (en) 2018-07-26 2019-04-23 Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210042332A true KR20210042332A (ko) 2021-04-19

Family

ID=67220360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217005920A KR20210042332A (ko) 2018-07-26 2019-04-23 부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱

Country Status (8)

Country Link
US (3) US10355496B1 (ko)
EP (1) EP3827497A4 (ko)
JP (2) JP7332679B2 (ko)
KR (1) KR20210042332A (ko)
CN (1) CN112740505A (ko)
AU (1) AU2019310228A1 (ko)
CA (1) CA3106375A1 (ko)
WO (1) WO2020023090A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108702004B (zh) * 2016-03-01 2022-05-03 沃尔沃卡车集团 用于控制馈送到电池组的电流的方法和系统
US10355496B1 (en) 2018-07-26 2019-07-16 Kitty Hawk Corporation Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads
US11218005B2 (en) 2018-07-31 2022-01-04 Frederick Winters Battery management system
TWI757673B (zh) * 2019-12-25 2022-03-11 宏碁股份有限公司 平衡充電方法與充電裝置
US11480625B2 (en) * 2020-03-12 2022-10-25 Wisk Aero Llc Real-time battery fault detection and state-of-health monitoring

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6844704B2 (en) * 2001-10-04 2005-01-18 Ise Corp. Voltage threshold device and energy storage cell failure detection system for power supply
JP4374351B2 (ja) * 2006-04-12 2009-12-02 矢崎総業株式会社 充電状態調整装置
US7598706B2 (en) * 2007-01-26 2009-10-06 General Electric Company Cell balancing battery pack and method of balancing the cells of a battery
US20100121511A1 (en) * 2008-10-07 2010-05-13 Boston-Power, Inc. Li-ion battery array for vehicle and other large capacity applications
JP2011041452A (ja) * 2009-07-17 2011-02-24 Toshiba Corp 組電池装置及び車両
FR2951331B1 (fr) * 2009-10-09 2011-12-16 Saft Groupe Sa Systeme et procede de gestion de charge d'une batterie
JP4928618B2 (ja) * 2010-02-03 2012-05-09 日清紡ホールディングス株式会社 蓄電モジュール制御装置
JP5567956B2 (ja) * 2010-09-16 2014-08-06 矢崎総業株式会社 複数組電池のセル電圧均等化装置
US20120119709A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Tenergy Corporation Battery pack balancing circuit
US8598847B2 (en) * 2010-12-07 2013-12-03 Volkswagen Ag Balancing voltage for a multi-cell battery system
KR101293635B1 (ko) * 2010-12-29 2013-08-05 주식회사 엘지화학 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩
US8947048B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Infineon Technologies Ag Power supply system with charge balancing
JP2013048512A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Toshiba Corp 二次電池モジュール、二次電池装置、および、車両
US9728820B2 (en) * 2012-03-29 2017-08-08 Atieva, Inc. Margin-based battery charge balancing
US9172259B2 (en) * 2012-11-29 2015-10-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Apparatus for managing battery, and energy storage system
US9484604B2 (en) * 2013-02-25 2016-11-01 The Boeing Company Battery module system
KR101749447B1 (ko) * 2013-04-30 2017-06-20 알리스 에코 에이알케이(케이만) 코. 엘티디. 대형 전기차 전력 구조체 및 교번-하이버네이션 배터리 관리 및 제어 방법
KR101461895B1 (ko) * 2013-05-03 2014-11-13 현대자동차 주식회사 배터리 팩의 셀 밸런싱 시스템 및 셀 밸런싱 방법
JP5910889B2 (ja) * 2013-10-01 2016-04-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
DE102013220730A1 (de) * 2013-10-14 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur spannungsgesteuerten Selbstabschaltung von Elektronikkomponenten oder Batteriezellen
JP6056730B2 (ja) * 2013-10-16 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
CA2941106A1 (en) 2014-03-10 2015-09-17 Visible World Inc. Systems and methods for anonymous behavioral-based records identification
KR102157882B1 (ko) * 2017-07-19 2020-09-18 주식회사 엘지화학 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩
US10355496B1 (en) 2018-07-26 2019-07-16 Kitty Hawk Corporation Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads

Also Published As

Publication number Publication date
EP3827497A4 (en) 2022-03-23
US20200036195A1 (en) 2020-01-30
US10355496B1 (en) 2019-07-16
JP7332679B2 (ja) 2023-08-23
JP2023138825A (ja) 2023-10-02
US11128151B2 (en) 2021-09-21
CA3106375A1 (en) 2020-01-30
EP3827497A1 (en) 2021-06-02
CN112740505A (zh) 2021-04-30
US11817727B2 (en) 2023-11-14
US20220014028A1 (en) 2022-01-13
WO2020023090A1 (en) 2020-01-30
AU2019310228A1 (en) 2021-02-11
JP2021532718A (ja) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210042332A (ko) 부하들에게 전력을 공급하기 위해 배터리 서브-모듈들을 선택하기 위해서 최소 셀 전압들을 이용한 인터-모듈 배터리 밸런싱
KR102516355B1 (ko) 배터리 제어 방법, 배터리 제어 장치, 및 배터리 팩
CN112533788A (zh) 处于不同荷电状态(soc)的多个电池组的电池充电和放电
US11014470B2 (en) Battery system and method for controlling the same
US10279699B2 (en) On-board electrical system, and method for operating an on-board electrical system
US9496723B2 (en) Systems and methods for battery balancing
US20100264740A1 (en) Battery systems and operational methods
US20140361732A1 (en) Storage battery control device, storage battery control method, program, power storage system and power supply system
US10868430B1 (en) Multi-battery charging station which selectively connects battery sub-modules to a common power bus for charging
KR20180044750A (ko) 배터리 시스템 및 배터리 팩의 충방전 제어 방법
KR20170058124A (ko) 배터리 제어 방법, 배터리 제어 장치, 및 배터리 팩
JPWO2018056262A1 (ja) 電源システム
JPWO2017086349A1 (ja) 制御装置、蓄電装置及び蓄電システム
US9413037B2 (en) Cell capacity adjusting device
JP2012023802A (ja) エネルギー蓄積装置
US20130241502A1 (en) Regulating Generators Using Battery Charge Information
US6369546B1 (en) Distributed converter and method for equalizing lithium-ion batteries
US20230344246A1 (en) Discharge control method and charge control method of battery pack control system
KR20170022163A (ko) 멀티 배터리 팩 장치 및 그 충전 제어 방법
US20230275447A1 (en) Battery testing in operation
US11735930B2 (en) Energy hub for energy storage system racks based on SOC and SOH
JP5709827B2 (ja) 二次電池制御装置、二次電池回路、及び制御方法
CN113054709A (zh) 智能化电池包充电电路控制系统及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal