KR20220105600A - 효율적인 충전 및 방전을 위한 재구성 가능한 배터리 시스템 - Google Patents

효율적인 충전 및 방전을 위한 재구성 가능한 배터리 시스템 Download PDF

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존 에이. 트렐라
글렌 엠. 브라운
성이 리우
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더 보잉 컴파니
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Abstract

재구성 가능한 배터리 시스템이 개시된다. 재구성 가능한 배터리 시스템은 재구성 가능한 배터리 셀 어레이, 제어기, 및 버스 스위치를 포함한다. 배터리 셀 어레이는 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드에서 동작하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이는 제2 배터리 단자와 제1 배터리 단자 사이에서 적어도 제1 열의 배터리 셀들로서 배열된 복수의 배터리 셀들, 및 제1 열의 배터리 셀들 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함한다. 버스 스위치는 제1 배터리 단자에서 배터리 셀 어레이와 신호 통신하고, 제1 배터리 단자와 정상 전압 버스를 전기적으로 연결하는 것 또는 제1 배터리 단자와 고전압 버스를 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성된다.

Description

효율적인 충전 및 방전을 위한 재구성 가능한 배터리 시스템{RECONFIGURABLE BATTERY SYSTEM FOR EFFICIENT CHARGING AND DISCHARGING}
[0001] 본 개시내용의 분야는 일반적으로 배터리 시스템들에 관한 것이고, 더 상세하게는, 효율적인 배터리 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 전기 자동차들, 트럭들, 선박들, 항공기와 같은 전기 차량들은 현대 사회에서 더 보편화되고 있다. 이러한 차량들 모두는, 석유 기반 차량들의 재급유 프로세스 시간들에 필적하는 빠른 충전 시간들이 필요한 배터리들을 포함한다. 불행하게도, 배터리들의 충전 속도는 주로 배터리 내의 전하 이동 프로세스(charge transportion process) 및 화학 반응 프로세스(즉, 산화-환원)에 의해 제한된다. 이러한 제한을 초과하는 급속 충전은, 배터리의 열 성능 저하를 유발할 수 있는 잠재적으로 과도한 발열로 인해 충전 용량이 감소되게 한다.
[0003] 게다가, 배터리들이 방전될 때, 그들의 배터리 전압들이 감소한다. 배터리의 방전 용량이 거의 다 되면, 배터리 전압은 완전히 충전된 상태에서 자신의 전압의 40%만큼 낮아질 수 있다. 이 낮은 전압에서, 배터리 전류는 일정한 전력 로드 하에서 커진다. 이 증가된 전류는, 배터리 전압이 더 높고 배터리가 완전히 충전된 상태에 가까울 때 생성되는 열에 비해, 배터리 및 배터리에 전기적으로 연결된 임의의 장비에서 훨씬 더 많은 열을 생성한다. 이러한 증가된 열 생성의 역효과들은, 예컨대, 에너지 손실(낮은 효율성), 시스템 냉각 로드 증가(더 많은 전력 소비), 장비 정격 전류 증가(더 대량 소비(heavier)), 장비 저하 가속화(짧은 사이클 수명)를 포함한다. 이로써, 이러한 문제들을 해결하는 시스템 및 방법이 필요하다.
[0004] 재구성 가능한 배터리 시스템(reconfigurable battery system)이 개시된다. 재구성 가능한 배터리 시스템은 배터리 셀 어레이 및 버스 스위치를 포함한다. 배터리 셀 어레이는 제1 방전 모드(discharge mode), 제2 방전 모드 및 충전 모드(charge mode)에서 동작하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이는 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열(column)로서 배열된 복수의 배터리 셀들, 및 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함한다. 버스 스위치는 제1 배터리 단자에서 배터리 셀 어레이와 신호 통신하고, 그리고 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 연결하는 것 또는 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이는 또한 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 배터리 셀들의 복수의 열들로서 배열된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있고, 스위치는 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각 배터리 셀 사이에 있을 수 있다.
[0005] 동작 예에서, 재구성 가능한 배터리 시스템은 동작을 수행할 수 있고, 방법은 배터리 셀 어레이가 제1 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결(electrical parallel connection)을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀은 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 병렬이다. 방법은 또한, 배터리 셀 어레이가 제2 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결(electrical series connection)을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함한다. 게다가, 방법은 또한, 배터리 셀 어레이가 충전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함한다.
[0006] 본 발명의 다른 디바이스들, 장치들, 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은, 다음 도면들 및 상세한 설명을 검토할 때, 당업자에게 명백할 것이거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가 디바이스들, 장치들, 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들이 본 설명에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있으며, 첨부된 청구항들에 의해 보호되도록 의도된다.
[0007] 본 발명은 다음의 도면들을 참조함으로써 더 양호하게 이해될 수 있다. 도면들 내의 컴포넌트들이 반드시 실척에 맞는 것은 아니며, 대신에, 본 발명의 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다. 도면들에서, 유사한 참조 부호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표기한다.
[0008] 도 1은 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템의 구현의 예의 시스템 블록도이다.
[0009] 도 2는 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템의 배터리 셀 어레이의 구현의 예의 시스템 블록도이다.
[0010] 도 3a는 본 개시내용에 따른, 제1 방전 모드의 재구성 가능한 배터리 시스템의 배터리 셀 어레이의 구현의 예의 시스템 블록도이다.
[0011] 도 3b는 본 개시내용에 따른, 충전 모드의 재구성 가능한 배터리 시스템의 배터리 셀 어레이의 구현의 예의 시스템 블록도이다.
[0012] 도 3c는 본 개시내용에 따른, 제2 방전 모드의 재구성 가능한 배터리 시스템의 배터리 셀 어레이의 구현의 예의 시스템 블록도이다.
[0013] 도 4는 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템의 동작 방법의 구현의 예의 흐름도이다.
[0014] 도 5는 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템의 다른 동작 방법의 구현의 예의 흐름도이다.
[0015] 재구성 가능한 배터리 시스템이 개시된다. 재구성 가능한 배터리 시스템은 배터리 셀 어레이 및 버스 스위치를 포함한다. 배터리 셀 어레이는 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 및 충전 모드에서 동작하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이는 (1) 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열로서 배열된 복수의 배터리 셀들, 및 (2) 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함한다. 버스 스위치는 제1 배터리 단자에서 배터리 셀 어레이와 신호 통신하고, 그리고 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 연결하는 것 또는 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이는 또한 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 배터리 셀들의 복수의 열들로서 배열된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있고, 스위치들은 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각 배터리 셀 사이에 있을 수 있다.
[0016] 동작 예에서, 재구성 가능한 배터리 시스템은 동작을 수행할 수 있고, 방법은 배터리 셀 어레이가 제1 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀은 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 병렬이다. 방법은 또한, 배터리 셀 어레이가 제2 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함한다. 게다가, 방법은 또한, 배터리 셀 어레이가 충전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고, 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함한다.
[0017] 도 1에서, 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 구현의 예의 시스템 블록도가 도시된다. 재구성 가능한 배터리 시스템(100)은, 예컨대, 전기 차량(101)의 일부일 수 있다. 재구성 가능한 배터리 시스템(100)은, 정상 전압 버스(106), 로드 버스(108), 고전압 버스(110) 및 음극 버스(111)를 포함하는 복수의 전기 연결들을 통해 전기 차량 로드(일반적으로 간단히 "로드"로 지칭됨)(102) 및 충전 스테이션(104)과 신호 통신하도록 구성된다. 재구성 가능한 배터리 시스템(100)은 배터리 셀 어레이(112), 제어기(114) 및 버스 스위치(116)를 포함할 수 있다. 제어기(114)는 배터리 셀 어레이(112) 및 버스 스위치(116)와 신호 통신한다. 버스 스위치(116)는 또한 제1 배터리 단자(118), 제2 배터리 단자(119), 정상 전압 버스(106), 로드 버스(108), 및 고전압 버스(110) 및 음극 버스(111)를 각각 통해 배터리 셀 어레이(112), 로드(102) 및 충전 스테이션(104)과 신호 통신한다. 이 예에서, 제1 배터리 단자(118)는 양극성 단자일 수 있고, 제2 배터리 단자(119)는 음극성 단자일 수 있다.
[0018] 이 예에서, 로드(102)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)에 대한 전기적 로드로서 작동하는 디바이스이다. 전기 차량(101)의 예들은 전기 또는 하이브리드 자동차, 트럭, 오토바이, 항공기, 선박 등을 포함할 수 있다. 이로써, 로드(102)의 예들은, 예컨대, 하나 이상의 전기 모터 드라이브들 또는 다른 전기 로드들을 포함할 수 있다. 또한, 차량 대신에, 로드(102)는, 전력을 이용하고 급속 충전 및 고효율 방전 배터리 시스템을 원하는 비차량 디바이스로 교체될 수 있다. 이러한 유형의 비차량 디바이스의 예들은, 예컨대, 건물 및/또는 가정의 태양열 발전 시스템 또는 휴대용 전기 및/또는 전자 로드들과 같은 고정식 로드들을 포함할 수 있다. 충전 스테이션(104)은 전력 공급기, 전기 차량들을 위한 충전 스테이션, 이를테면, 예컨대, 전기 자동차들을 위한 급속 충전기, 건물 및/또는 가정의 태양광 시스템, 또는 다른 유사한 전력 공급 디바이스들일 수 있다. 추가적으로, 충전 스테이션(104)은 또한, 예컨대, 항공기 시스템 상의 온보드 스테이션 또는 DC 버스일 수 있다.
[0019] 배터리 셀 어레이(112)는 복수의 배터리 셀들, 및 복수의 배터리 셀들 중 적어도 2개의 배터리 셀들 사이의 적어도 하나의 스위치를 포함하고, 여기서 복수의 배터리 셀들은 적어도 배터리 셀들의 제1 열에 배열된다. 일반적으로, 배터리 셀 어레이는 배터리 셀들의 하나의 열 또는 배터리 셀들의 복수의 열들에 배열된 NxM의 2배의 배터리 셀들을 포함하며, 여기서 N은 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 배터리 셀들의 수이고, M은 배터리 셀들의 열들의 수이다. 이 예에서, N 및 M 둘 모두는 적어도 1과 동일하여, 가장 작은 배터리 셀 어레이(112)는 배터리 셀들의 2x1 어레이이다.
[0020] 이로써, 배터리 셀 어레이(122)는 각각의 배터리 셀 사이 또는 배터리 셀들의 그룹 사이의 적어도 하나의 스위치를 갖는 복수의 배터리 셀들을 포함한다. 예로서, 스위치가 각각의 배터리 셀 사이에 있는 상황에서, 배터리 셀 어레이(112)가 배터리 셀들의 2x1 어레이로 구성되면, 배터리 셀 어레이(112)는 배터리 셀들의 단일 열로 배열된 2개의 배터리 셀들 사이에 단일 스위치를 포함한다. 대신에, 배터리 셀 어레이(112)가 배터리 셀들의 4x1 어레이로 구성되는 경우, 배터리 셀 어레이(112)는 배터리 셀들의 단일 열 내의 4개의 배터리 셀들 사이에 3개의 스위치들을 갖는 배터리 셀들의 단일 열로 배열된다. 또한, 대신에 배터리 셀 어레이(112)가 배터리 셀들의 2x3 어레이로 구성되는 경우, 배터리 셀 어레이(112)는 배터리 셀들의 3개의 열들로 배열되며, 여기서 배터리 셀들의 각각의 열은 열 내에 2개의 배터리 셀들을 갖는다. 이 예에서, 배터리 셀들의 각각의 열은 각각의 열 내의 2개의 배터리 셀들 사이에 단일 스위치를 가질 것이고, 결과적으로 배터리 셀 어레이(112)는 총 3개의 스위치들(즉, 배터리 셀들의 열당 하나)을 갖게 된다. 또한, 대신에 배터리 셀 어레이(112)가 배터리 셀들의 4x5 어레이로 구성되면, 배터리 셀 어레이(112)는 배터리 셀들의 5개의 열들로 배열되며, 여기서 배터리 셀들의 각각의 열은 열 내에 4개의 배터리 셀들을 갖는다. 이 예에서, 배터리 셀들의 각각의 열은 각각의 열 내의 4개의 배터리 셀들 사이에 3개의 스위치들을 가질 것이고, 결과적으로 배터리 셀 어레이(112)는 총 15개의 스위치들(즉, 배터리 셀들의 열당 3개)을 갖는다.
[0021] 대안적인 예에서, 적어도 하나의 스위치가 배터리 셀들의 그룹 사이에 있는 경우, 그러나 대신에, 동일한 이전 설명이 개별 배터리 셀들의 어레이에 적용될 것이다. 배터리 셀 어레이(122)는 배터리 셀들의 개별 그룹들의 어레이를 포함할 수 있고, 여기서 배터리 셀들의 각각의 그룹은 개별 배터리 셀보다 더 큰 전압을 가질 수 있는 단일 결합된 배터리 셀 모듈로서 작동한다. 본 출원에서 예시 및 설명의 편의를 위해, "배터리 셀"이라는 용어는 개별 배터리 셀(즉, 단일 배터리) 또는 개별 배터리 셀 모듈(즉, 배터리 셀 모듈 내에 다수의 단일 배터리들을 포함하는 단일 결합된 배터리 셀 모듈) 중 어느 하나를 나타내는 데 사용된다.
[0022] 이 예에서, 배터리 셀 어레이(112)의 적어도 하나의 스위치 및 버스 스위치(116)는, 예를 들면, 전자식, 전기기계식 또는 기계식 스위치들일 수 있다. 예로서, 버스 스위치는, 배터리 셀 어레이(112)를 정상 전압 버스(106) 또는 고전압 버스(110)에 연결하도록 구성된 SPDT(single-pole-double-throw) 스위치일 수 있다. 부가적으로, 배터리 셀 어레이(112) 내의 각각의 배터리 셀 사이의, 배터리 셀 어레이(112)의 각각의 스위치는, 예컨대, DPDT(double pole-double-throw) 스위치일 수 있다.
[0023] 버스 스위치(116)는, 배터리 셀 어레이(112)가 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드 중 하나로 구성될 때, 배터리 셀 어레이(112)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 이 예에서, 제1 방전 모드는, 재구성 가능한 배터리 시스템(100)이 정상적으로 전력을 로드(102)로 방전시키는 동작 모드이다. 또한, 제2 방전 모드는, 재구성 가능한 배터리 시스템(100)이 고효율 방전 모드에서 전력을 방전시키는 동작 모드이다.
[0024] 구체적으로, 버스 스위치(116)는, 대략 동시에 작동하는 제1 스위치(BS1) 및 제2 스위치(BS2)를 포함한다. 방전 시 동작의 예에서, 재구성 가능 배터리 시스템(100)은, 제1 스위치(BS1)가 제1 배터리 단자(118)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결하고, 제2 스위치(BS2)가 제2 배터리 단자(119)를 로드(102)의 로드 버스(108)에 전기적으로 연결할 때, 로드(102)에 전력을 전달한다. 충전 시 동작의 예로서, 재구성 가능한 배터리 시스템(100)은, 제1 스위치(BS1)가 제1 배터리 단자(118)를 고전압 버스(110)에 전기적으로 연결하고, 제2 스위치(BS2)가 제2 배터리 단자(119)를 충전 스테이션(104)의 음극 버스(111)에 전기적으로 연결할 때, 충전 스테이션(104)으로부터 전력을 수신한다.
[0025] 배터리들이 방전되고, 그들의 배터리 전압들이 감소하고, 배터리의 방전 용량이 거의 끝나갈 때, 배터리 전압은 완전 충전 상태에서 배터리 전압의 40%만큼 낮을 수 있다는 것을 당업자들은 인지한다. 이 낮은 전압에서, 배터리 전류는 일정한 전력 로드 하에서 커지게 되고, 이러한 증가된 전류는, 배터리 전압이 더 높고 배터리가 완전히 충전된 상태에 가까울 때 발생하는 열과 비교하여, 배터리 및 배터리에 전기적으로 연결된 임의의 장비에서 훨씬 더 많은 열을 생성한다.
[0026] 이러한 증가된 열 발생의 역효과들은, 예컨대, 에너지 손실로 인한 배터리 효율 저하, 더 많은 전력 소비를 필요로 하는 시스템 냉각에 대한 필요성 증가, 장비 정격 전류 증가, 및 장비 성능 저하 가속화로 인한 장비에 대한 사이클 수명 단축을 포함한다. 재구성 가능한 배터리 시스템(100)은 방전 동작을, 배터리 셀 어레이가 미리 결정된 값을 초과하는 충전 상태 레벨을 가질 때의 정상 방전 모드에서, 배터리 셀 어레이가 미리 결정된 값 미만인 충전 상태 레벨을 가질 때의 고효율 방전 모드로 스위칭함으로써 이러한 문제들을 해결한다.
[0027] 고효율 방전 모드는, 배터리 셀 어레이(112)가 동일한 로드(즉, 로드(102))에 대해 더 낮은 충전 상태 레벨에서 방전하면서 더 높은 전압 및 대응하는 더 낮은 전류를 생성하게 한다. 이것은, 배터리 셀 어레이(112)가 미리 결정된 값 미만인 충전 상태 레벨을 가질 때, 임의의 추가 열을 상응하게 생성하지 않고서, 로드(102)에 전달되는 동일한 양의 전력을 생성한다.
[0028] 이 예에서, 배터리 셀 어레이(112)가 제1 방전 모드(즉, 정상 방전 모드)로 구성될 때, 배터리 셀 어레이(112) 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 이 구성에서, 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀은 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에서 병렬이다. 부가적으로, 배터리 셀들의 다수의 열들이 있는 경우, 배터리 셀들의 열들 각각의 열의 각각의 배터리 셀은 또한 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 병렬이다.
[0029] 대신에, 배터리 셀 어레이(112)가 제2 방전 모드(즉, 고효율 모드)로 구성되는 경우, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 이 구성에서, 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열 내의 모든 배터리 셀들을 포함한다. 부가적으로, 배터리 셀들의 다수의 열들이 있는 경우, 배터리 셀들의 열들 각각의 열의 각각의 배터리 셀은 또한 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 직렬이다.
[0030] 이 예에서, 재구성 가능한 배터리 시스템(100)이 충전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 버스 스위치(116)는 배터리 셀 어레이(112)의 제1 배터리 단자(118)를 고전압 버스(110)에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이(112)가 충전 모드로 구성될 때, 제2 방전 모드의 배터리 셀 어레이(112)의 구성과 유사하게, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(120) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열 내의 모든 배터리 셀들을 포함한다. 부가적으로, 배터리 셀들의 다수의 열들이 있는 경우, 배터리 셀들의 열들 각각의 열의 각각의 배터리 셀은 또한 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 직렬이다.
[0031] 충전 모드 구성에서, 배터리 셀 어레이(112)는, 각각의 개별 배터리 셀이 개별적으로 개별 배터리 셀들의 정격 전압에서 충전되었다면 정상적으로 가능할 것보다 배터리 셀들의 열들이 더 높은 전압(즉, 고전압 값)에서 충전되는 것을 허용하도록 구성된다. 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀들의 단자들에 걸친 전압이 각각의 배터리 셀들의 개별 전압들의 결합의 총 전압과 동일하다는 것을 당업자들은 인지한다. 예컨대, 4개의 배터리 셀들이 전기적으로 직렬로 연결되고 각각의 배터리 셀이 5V의 전압을 갖는 경우, 직렬로 연결된 배터리 셀들의 결합에 의해 생성되는 총 전압은 20V이다. 결과적으로, 배터리 셀 어레이(112)는 개별 배터리 셀들의 정격 전압보다 높은 전압에서 충전될 수 있다. 전력이 전압과 전류의 곱과 동일하기 때문에, 동일한 양의 전력이 배터리 셀 어레이(112)에 전달(즉, 충전)될 수 있고, 충전 스테이션(104)으로부터 배터리 셀 어레이(112)로 더 높은 전압 및 더 낮은 전류 값이 전달된다. 동일한 양의 전력에 대해 전류가 더 낮기 때문에, 더 낮은 전류가 더 적은 열을 발생시키기 때문에, 배터리 셀 어레이(112)는 더 높은 효율성으로 충전될 수 있다. 이것은 또한, 충전 스테이션의 동일한 이용 가능한 충전 전류 제한이 적용된다고 가정할 때, 배터리 셀 어레이(112)가 종래의 접근법들에 의해 요구되는 시간보다 더 짧은 시간에(즉, 더 빨리) 충전되게 한다. 이 예에서, 배터리 셀들의 열들에 배열된 배터리 셀들의 수는, 배터리 셀 어레이(112)를 효율적이고 빠르게 충전시키는 데 사용될 수 있는 최대 충전 전압과 직접적으로 관련된다. 이 기법을 이용하여, 배터리 셀 어레이(112)는 개별 배터리 셀들의 정격 전압의 2배, 4배, 6배, 8배 등으로 충전시키도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 충전 전압은 배터리 셀들의 열 내의 배터리 셀들의 수의 2배만큼 증가될 수 있다. 이 기법은 또한, 배터리 셀 어레이(112)가 더 많은 양의 전력으로 충전되는 것을 허용하는 데, 왜냐하면 이 구성이 개별 배터리 셀들의 정격 전압보다 더 높은 전압을 사용하면서 정상 충전 프로세스에서 사용되는 것과 동일한 양의 전류를 사용할 수 있게 하기 때문이다.
[0032] 이 예에서, 제어기(114)는 마이크로프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), PGA(programmable gate array), 논리 회로, 또는 다른 유사한 디바이스와 같은 임의의 유형의 제어 디바이스일 수 있다. 제어기(114)는 배터리 셀 어레이(112) 내의 각각의 배터리 셀 사이의 적어도 하나의 스위치 및 버스 스위치(116)와 신호 통신한다. 제어기(114)는, 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드의 배터리 셀 어레이(112)의 동작에 기반하여, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치 및 버스 스위치(116)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기(114)는 또한 배터리 셀 어레이(112) 내의 충전 상태 레벨을 결정하고, 배터리 셀 어레이(112) 내의 충전 상태 레벨에 대한 응답으로 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드를 선택하도록 구성될 수 있다.
[0033] 제어기(114)는 또한 스위치 제어기(도시되지 않음), 배터리 시스템 제어기(도시되지 않음), 및 차량 제어기(도시되지 않음)를 포함하는 제어 시스템으로 구성될 수 있다. 이러한 제어기들은 제어기(114)의 개별 디바이스들, 모듈들 또는 컴포넌트들 또는 서브 컴포넌트들 또는 모듈들일 수 있다. 일반적으로, 제1 스위치(BS1), 제2 스위치(BS2), 및 배터리 셀 어레이(112) 내의 스위치들은 배터리 시스템 제어기의 제어기인 스위치 제어기에 의해 제어된다. 배터리 시스템 제어기는 재구성 가능한 배터리 시스템(100) 내부 또는 이와 관련된 다른 센서들 및 차량 제어기로부터 커맨드 신호들을 수신할 수 있다. 예로서, 배터리 시스템 제어기는, 재구성 가능한 배터리 시스템(100), 전기 차량(101) 및 로드(102)와 관련된 전압, 전류, 충전 상태, 온도, 압력 및 다른 정보를 포함하는 커맨드 신호들을 수신할 수 있다.
[0034] 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 또는 이와 연관된 회로들, 컴포넌트들, 모듈들, 및/또는 디바이스들이 서로 신호 통신하는 것으로 설명된다는 것을 당업자들이 인식하며, 여기서 신호 통신은 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 디바이스가 다른 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 디바이스로부터 신호들 및/또는 정보를 전달 및/또는 수신하는 것을 허용하는 회로들, 컴포넌트들, 모듈들 및/또는 디바이스들 사이의 임의의 유형의 통신 및/또는 연결을 지칭한다. 통신 및/또는 연결은, 신호들 및/또는 정보가 하나의 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 디바이스로부터 다른 것으로 전달되는 것을 허용하고 무선 또는 유선 신호 경로들을 포함하는, 회로들, 컴포넌트들, 모듈들 및/또는 디바이스들 사이의 임의의 신호 경로를 따를 수 있다. 신호 경로들은, 예컨대, 전도성 와이어들, 전자기 도파관들, 케이블들, 부착된 그리고/또는 전자기 또는 기계적으로 커플링된 단자들, 반도체 또는 유전체 재료들 또는 디바이스들, 또는 다른 유사한 물리적 연결들 또는 커플링들과 같이 물리적일 수 있다. 부가적으로, 신호 경로들은 자유 공간(전자기 전파의 경우) 또는 통신 정보가 직접적인 전자기 연결을 통하지 않고서 다양한 디지털 포맷들로 하나의 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 디바이스로부터 다른 것으로 전달되는, 디지털 컴포넌트들을 통한 정보 경로들과 같이, 비물리적일 수 있다.
[0035] 도 2에서, 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 배터리 셀 어레이(200)의 구현의 예의 시스템 블록도가 도시된다. 이 예에서, 배터리 셀 어레이(200)는 버스 스위치(116)와 신호 통신하며, 여기서 버스 스위치(116)는 정상 전압 버스(106)와 고전압 버스(110) 사이에서 선택하도록 구성된다. 배터리 셀 어레이(200)는 제1 배터리 단자(118) 및 제2 배터리 단자(119)를 포함한다. 이 예에서, 배터리 셀 어레이(200)는 20개의 배터리 셀들(B11, B12, B13, B14, B15, B21, B22, B23, B24, B25, B31, B32, B33, B34, B35, B41, B42, B43, B44 및 B45) 및 15개의 스위치들(S11, S12, S13, S14, S15, S21, S22, S23, S24, S25, S31, S32, S33, S34, 및 S35)을 포함하는 배터리 셀들의 4x5 어레이로 구성되고, 여기서 각각의 스위치는 열 내의 인접한 배터리 셀들 사이에 전기적으로 연결된다. 이 예에서, 배터리 셀 어레이(200)는 배터리 셀들의 5개의 열들을 포함한다. 배터리 셀들의 제1 열(202)은 배터리 셀들(B11, B21, B31 및 B41) 및 스위치들(S11, S21 및 S31)을 포함한다. 배터리 셀들의 제2 열(204)은 B12, B22, B32 및 B42 및 S12, S22 및 S32를 포함한다. 배터리 셀들의 제3 열(206)은 B13, B23, B33 및 B43 및 S13, S23 및 S33을 포함한다. 배터리 셀들의 제4 열(208)은 B14, B24, B34 및 B44 및 S14, S24 및 S34를 포함한다. 배터리 셀들의 제5 열(210)은 B15, B25, B35 및 B45 및 S15, S25 및 S35를 포함한다. 이 예에서, 배터리 셀들의 모든 열들(202, 204, 206, 208 및 210)은 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기적으로 연결된다. 앞서 논의한 바와 같이, 각각의 배터리 셀(B11, B12, B13, B14, B15, B21, B22, B23, B24, B25, B31, B32, B33, B34, B35, B41, B42, B43, B44 및 B45)은 개별 배터리 셀(즉, 개별 배터리) 또는 배터리 셀 모듈(즉, 모듈에 하나 초과의 배터리 셀을 포함하는 개별 배터리 셀 모듈)일 수 있다.
[0036] 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 다른 배터리 셀 어레이(300)의 구현의 예의 시스템 블록도가 도시된다. 앞서 논의된 바와 같이, 배터리 셀 어레이(300)는 임의의 수의 배터리 셀들 및 스위치들을 포함할 수 있으며, 여기서, 일반적으로, 배터리 셀 어레이(300)는 배터리 셀들의 하나의 열 또는 배터리 셀들의 복수의 열들에 배열된 NxM의 2배의 배터리 셀들을 포함하고, 여기서 N은 배터리 셀들의 복수의 열들 내의 각각의 열 내의 배터리 셀들의 수이고, M은 배터리 셀들의 열들의 수이다. N 및 M 둘 모두는, 최소 배터리 셀 어레이(112)가 배터리 셀들의 2x1 어레이가 되도록 적어도 1과 동일하다. 이 예에서, 예시의 편의를 위해, 배터리 셀 어레이(300)는 배터리 셀들(B11, B21, B12, B22, B13 및 B23)과 스위치들(S1, S2 및 S3)을 포함하는 배터리 셀들의 2x3 어레이이다. 배터리 셀들(B11 및 B21) 및 스위치(S1)는 배터리 셀들의 제1 열(302)에 배열되고, 배터리 셀들(B12 및 B22) 및 스위치(S2)는 배터리 셀들의 제2 열(304)에 배열되고, 배터리 셀들(B13 및 B23) 및 스위치(S3)는 배터리 셀들의 제3 열(306)에 배열된다. 이 예에서, 버스 스위치(116)는 SPDT 스위치이고, 배터리 셀 어레이(112)의 각각의 스위치들(S1, S2 및 S3)은 DPDT 스위치이다.
[0037] 도 3a에서, 배터리 셀 어레이(300)는 본 개시내용에 따라 제1 방전 모드로 구성된다. 앞서 논의된 바와 같이, 제1 방전 모드는, 배터리 셀 어레이(300)가 제2 배터리 단자(119)와 제1 배터리 단자(118) 양단의 전압과, 배터리 셀 어레이(300)에 의해 생성된 전류의 곱과 동일한 출력 전력 신호(308)를 생성하는 정상 방전 모드일 수 있다. 이 출력 전력 신호(308)는, 버스 스위치(116)가 제1 스위치(BS1)를 통해 제1 배터리 단자(118)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결하고 제2 스위치(BS2)를 통해 제2 배터리 단자(119)를 로드 버스(108)에 전기적으로 연결할 때, 정상 전압 버스(106)로 송신된다. 그런 다음, 출력 전력 신호(308)는 로드(102)로 송신된다.
[0038] 제1 방전 모드에서, 배터리 셀들(B11 및 B21) 사이의 스위치(S1)는 제1 열(302) 내의 각각의 배터리 셀(B11 및 B21)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 열(302)의 배터리 셀들(B11 및 B21)은 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에서 서로 병렬로 구성된다. 유사하게, 배터리 셀들(B12 및 B22) 사이의 제2 스위치(S2)는, 제2 열(304) 내의 각각의 배터리 셀(B12 및 B22)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 또한, 배터리 셀들(B13 및 B23) 사이의 제3 스위치(S3)는 제3 열(306) 내의 각각의 배터리 셀(B13 및 B23)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
[0039] 그 결과, 모든 각각의 배터리 셀(B11, B21, B12, B22, B13 및 B23)은 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 병렬로 구성된다. 이 예에서, 정상 전압 버스(106)에서의 방전 전압은 개별 배터리 셀들(B11, B21, B12, B22, B13 및 B23)의 정격 전압과 동일할 것이다.
[0040] 도 3b에서, 배터리 셀 어레이(300)는 본 개시내용에 따라 충전 모드로 구성된다. 앞서 논의한 바와 같이, 충전 모드는, 배터리 셀 어레이(300)의 개별 배터리 셀의 정격 전압보다 높은 전압을 이용하여, 배터리 셀 어레이(300)가 효율적이고 빠르게 충전되는 것을 허용하는 효율적인 충전 모드이다.
[0041] 충전 모드에서, 버스 스위치(116)는, 배터리 셀 어레이(300)가 고전압 값에서 충전시키도록 구성되는 경우, 배터리 셀 어레이(300)의 제1 배터리 단자(118)를 고전압 버스(110)에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 충전 모드에서, 배터리 셀 어레이(300)는, 버스 스위치(116)가 제1 배터리 단자(118)를 제1 스위치(BS1)를 통해 고전압 버스(110)에 그리고 제2 배터리 단자(119)를 제2 스위치(BS2)를 통해 음극 버스(111)에 전기적으로 연결할 때, 충전 스테이션(104)으로부터 전력 신호(310)를 수신한다.
[0042] 이 예에서, 배터리 셀들(B11 및 B21) 사이의 제1 스위치(S1)는 제1 열(302)의 배터리 셀들(B11 및 B21)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 유사하게, 배터리 셀들(B12 및 B22) 사이의 제2 스위치(S2)는 제2 열(304)의 배터리 셀들(B12 및 B22)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 또한, 배터리 셀들(B13 및 B23) 사이의 제3 스위치(S3)는 제3 열(306)의 배터리 셀들(B13 및 B23)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
[0043] 그 결과, 열의 모든 각각의 배터리 셀이 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에서 직렬로 구성된다. 이 예에서, 고전압 버스(110)로부터의 충전 전압은 개별 배터리 셀들(B11, B21, B12, B22, B13 및 B23)의 정격 전압의 2배일 수 있어서, 충전 스테이션(104)이 더 높은 전압의 충전 전력 신호(310)를 사용하는 것을 허용하여, 동일한 충전 스테이션 전류 제한에서 종래의 충전 방법들보다 짧은 시간에 배터리 셀 어레이(300)를 충전하게 한다.
[0044] 도 3c에서, 배터리 셀 어레이(300)는 본 개시내용에 따라 제2 방전 모드로 구성된다. 앞서 논의된 바와 같이, 제2 방전 모드는, 배터리 셀 어레이(300)가 제2 배터리 단자(119) 및 제1 배터리 단자(118) 양단의 전압과 배터리 셀 어레이(300)에 의해 생성된 전류의 곱과 다시 동일한 새로운 출력 전력 신호(312)를 생성하는 고효율 방전 모드이고, 여기서 제2 배터리 단자(119) 및 제1 배터리 단자(118) 양단의 전압은, 배터리 셀 어레이(300)가 미리 결정된 값 미만인 충전 상태 레벨을 가질 때, 도 3a와 관련하여 설명된 전압보다 높다. 이 새로운 출력 전력 신호(312)는, 버스 스위치(116)가 제1 배터리 단자(118)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결할 때, 정상 전압 버스(106)로 송신된다. 그런 다음, 새로운 출력 전력 신호(312)는 로드(102)로 송신된다.
[0045] 제1 방전 모드에서와 같이, 제2 방전 모드에서, 버스 스위치(116)는, 배터리 셀 어레이(300)가 고전압 값에서 충전시키도록 구성되는 경우, 배터리 셀 어레이(300)의 제1 배터리 단자(118)를 고전압 버스(110)에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 다시, 새로운 출력 전력 신호(312)는, 버스 스위치(116)가 제1 스위치(BS1)를 통해 제1 배터리 단자(118)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결하고 제2 스위치(BS2)를 통해 제2 배터리 단자(119)를 로드 버스(108)에 전기적으로 연결할 때, 정상 전압 버스(106)로 송신된다.
[0046] 제1 충전 모드와 유사하게, 이러한 예에서, 배터리 셀들(B11 및 B21) 사이의 제1 스위치(S1)는 제1 열(302)의 배터리 셀들(B11 및 B21)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 유사하게, 배터리 셀들(B12 및 B22) 사이의 제2 스위치(S2)는 제2 열(304)의 배터리 셀들(B12 및 B22)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다. 또한, 배터리 셀들(B13 및 B23) 사이의 제3 스위치(S3)는 제3 열(306)의 배터리 셀들(B13 및 B23)을, 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
[0047] 다시, 그 결과, 열의 모든 각각의 배터리 셀이 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에서 직렬로 구성된다. 이 예에서, 제1 배터리 단자(118)로부터의 출력 전압은 개별 배터리 셀들(B11, B21, B12, B22, B13 및 B23)의 가용 전압의 2배일 수 있어서, 배터리 셀 어레이(300)의 상태 충전 레벨이 미리 결정된 값 아래로 떨어질 때, 배터리 셀 어레이(300)가 비교적으로 일정한 새로운 출력 전력 신호(312)를 로드(102)에 제공하는 것을 허용한다.
[0048] 이러한 예들에서, 배터리 셀 어레이(300)의 충전 상태 레벨의 미리 결정된 값은 배터리 셀 어레이(300)의 완전 충전 상태의 퍼센티지 임계값일 수 있다. 이 퍼센티지 임계값은 배터리 셀들 및/또는 배터리 셀 어레이(300)의 설계에 기반하여 미리 정의될 수 있다.
[0049] 이러한 구성들에서, 제어기(114)는, 제1 방전 모드, 제2 방전 모드, 또는 충전 모드의 배터리 셀 어레이(300)의 동작에 기반하여, 각각의 열의 인접한 배터리 셀들의 각각의 쌍 사이의 스위치 및 버스 스위치(116)를 제어하도록 구성된다. 제어기(114)는 또한 배터리 셀 어레이(300) 내의 충전 상태 레벨을 결정하고, 배터리 셀 어레이(300) 내의 충전 상태 레벨에 대한 응답으로 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드를 선택하도록 구성된다.
[0050] 도 4를 참조하면, 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 동작 방법(400)의 구현의 예의 흐름도가 도시된다. 방법(400)은, 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)가 제1 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자(118)를 정상 전압 버스(106)에 전기적으로 연결하고, 그리고 대략 동시에, 배터리 셀들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀을 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결함으로써(402) 시작하고, 여기서 배터리 셀들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀은 제1 배터리 단자(118)와 제2 배터리 단자(119) 사이에 병렬이다. 그런 다음, 방법(400)은 출력 전력 신호(308)를 로드(102)에 송신하고(404), (결정 단계(406)를 통해) 충전 상태 레벨이 미리 결정된 값 아래로 떨어지는지를 결정하기 위해, 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)의 충전 상태 레벨을 모니터링한다. 충전 상태 레벨이 미리 결정된 값 아래로 떨어지면, 제2 방전 모드가 선택된다(408). 그런 다음, 방법(400)은 새로운 출력 전력 신호(312)를 로드(102)로 송신한다(410). 그런 다음, 방법(400)은 (결정 단계(412)를 통해) 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)가 충전을 필요로 하는지를 결정한다. 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)가 충전을 필요로 하는 경우, 방법(400)은 제1 배터리 단자를 고전압 버스(110)에 전기적으로 연결하고, 그리고 대략 동시에, 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하고(414), 여기서 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함한다. 재구성 가능한 배터리 시스템(100)이 이미 제2 방전 모드에 있는 경우, 배터리 셀 어레이(112, 200 또는 300)의 배터리 셀들이 이미 직렬 연결로 구성되기 때문에, 제1 배터리 단자(118)만이 고전압 버스(110)에 연결된다는 것을 당업자가 인식한다. 그런 다음, 방법(400)은 충전 스테이션(104)으로부터 충전 전력 신호(310)를 수신하고(416), 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)를 충전한다. 그런 다음, 방법(400)은 단계(402)로 돌아가고, 방법이 반복된다.
[0051] 판정 단계(412)에서, 배터리 셀 어레이(112, 200 또는 300)가 충전을 필요로 하지 않는 경우, 방법(400)은 단계(410)로 돌아가고, 새로운 출력 전력 신호(312)를 로드(102)에 계속해서 송신하고, 방법(400)이 반복된다. 판정 단계(406)에서, 충전 상태 레벨이 미리 결정된 값 아래로 떨어지지 않으면, 방법(400)은 단계(404)로 돌아가고, 출력 전력을 전기 로드에 계속해서 송신하고(404), 방법이 반복된다.
[0052] 도 5에서, 본 개시내용에 따른 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 다른 동작 방법(500)의 구현의 예의 흐름도가 도시된다. 방법(500)은 제어기(114)에 데이터를 로드함으로써(502) 시작한다. 로드된 데이터는, 예컨대, 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 재구성을 트리거하는 데 사용되는 기준 전압(Vref), 배터리 상한 전압 한계(VUL), 배터리 하한 전압 한계(VLL) 및 동작 모드(MODE)를 포함하고, 여기서 MODE는 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)를 충전시킬지 또는 방전시킬지를 지정한다. 그런 다음, 제어기(114)는, (판정 단계(504)에서) MODE가 방전 모드에 있는지 여부를 결정한다. MODE가 방전 모드인 경우, 제어기(114)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300) 및 버스 스위치(116)를, 도 3a에 도시된 예와 관련하여 앞서 설명된 제1 방전 모드로 설정한다(506). 그런 다음, 제어기(114)는 배터리 전압 센서로부터 측정된 배터리 전압(Vb)을 수신한다(508). 배터리 전압 센서는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 일부이거나 그와 연관될 수 있다. 그런 다음, 제어기(114)는 (판정 단계(510)에서) Vb가 VREF보다 작거나 동일한지를 결정하기 위해 Vb와 VREF를 비교한다. Vb가 VREF보다 크면, 제어기(114)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)을 제1 방전 모드에서 계속 유지하고, 방법은 Vb가 다시 측정되는 단계(508)로 복귀한다.
[0053] 대신에, Vb가 VREF보다 작거나 동일하면, 제어기(114)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300) 및 버스 스위치(116)를 제2 방전 모드로 재구성하여(512), 도 3b에 도시된 예에 관련하여 앞서 설명된 방전 전압을 증가시킨다. 그런 다음, 제어기(114)는 (판정 단계(514)에서) Vb가 VLL보다 작거나 동일한지를 결정하기 위해 Vb와 VLL를 비교한다. VLL은 차단(cutoff) 전압이며, Vb가 VLL보다 작거나 동일하면, 제어기(114)는 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)의 방전을 중지하고, 프로세스가 종료된다.
[0054] 대신에, 제어기(114)가 (판정 단계(504)에서) MODE가 방전 모드에 있지 않다고 결정하는 경우, 제어기(114)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300) 및 버스 스위치(116)를 충전 모드로 설정한다(516). 일단 충전 모드에 있으면, 제어기는 배터리 전압 센서로부터 Vb를 수신하고(518), (판정 단계(520)에서) Vb와 VUL을 비교한다. Vb가 VUL보다 작거나 동일하면, 제어기(114)는 재구성 가능한 배터리 시스템(100)의 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300) 및 버스 스위치(116)를, 도 3c에 도시된 예와 관련하여 앞서 설명된 바와 같이 고전압 충전으로 재구성한다(522). 충전 후, 방법이 종료된다.
[0055] 대신에, 제어기(114)가 (판정 단계(520)에서) Vb가 VUL보다 크다고 결정하면, 제어기(114)는 배터리 셀 어레이(112, 200, 또는 300)의 충전을 중지하고, 프로세스가 종료된다.
[0056] 본 개시내용의 다양한 양상들 또는 세부사항들이 본 개시내용의 범위에서 벗어나지 않고서 변경될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이것은 완전하지 않으며 청구된 본 개시 내용을 개시된 정확한 형태로 제한하지 않는다. 또한, 전술한 설명은 예시의 목적일 뿐이며 제한의 목적이 아니다. 수정들 또는 변형들이 위의 설명의 관점에서 가능하거나 또는 본 개시내용의 실시로부터 획득될 수 있다. 청구항들 및 그들의 등가물들은 본 개시내용의 범위를 정의한다. 더욱이, 그 기법들이 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 대해 특정 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들이 설명된 특정 특징들 또는 동작들로 반드시 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 특징들 및 동작들은 이러한 기법들의 예시적인 구현으로서 설명된다.
[0057] 또한, 본 개시내용은 다음의 조항들에 따른 예들을 포함한다.
제1 조항. 재구성 가능한 배터리 시스템은:
제1 방전 모드, 제2 방전 모드 및 충전 모드에서 동작하도록 구성된 배터리 셀 어레이 ― 배터리 셀 어레이는:
제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열로서 배열된 복수의 배터리 셀들; 및
배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함함 ― ; 및
제1 배터리 단자에서 배터리 셀 어레이와 신호 통신하는 버스 스위치를 포함하고, 버스 스위치는 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 연결하는 것 또는 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성된다.
제2 조항. 제1 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 버스 스위치는 SPDT(single-pole-double-throw) 스위치이다.
제3 조항. 제1 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 DPDT(Double pole-double-throw) 스위치이다.
제4 조항. 제1 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
각각의 배터리 셀 사이의 스위치 및 버스 스위치와 신호 통신하는 제어기를 더 포함하고,
제어기는:
제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드에서 배터리 셀 어레이의 동작에 기반하여, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치 및 버스 스위치를 제어하고;
배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨을 결정하고; 그리고
배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨에 대한 응답으로 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드를 선택하도록 구성된다.
제5 조항. 제1 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 버스 스위치는, 배터리 셀 어레이가 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드로 구성될 때, 배터리 셀 어레이를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
제6 조항. 제5 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
배터리 셀 어레이는 제1 방전 모드로 구성되고; 그리고
각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제7 조항. 제5 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
배터리 셀 어레이는 제2 방전 모드로 구성되고; 그리고
각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제8 조항. 제1 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 버스 스위치는, 배터리 셀 어레이가 고전압 값에서 충전되도록 구성될 때, 배터리 셀 어레이를 고전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
제9 조항. 제8 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제10 조항. 재구성 가능한 배터리 시스템은:
제1 방전 모드, 제2 방전 모드 및 충전 모드에서 동작하도록 구성된 배터리 셀 어레이 ― 배터리 셀 어레이는:
제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 배터리 셀들의 복수의 열들로서 배열된 복수의 배터리 셀들; 및
배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함함 ― ; 및
제1 배터리 단자에서 배터리 셀 어레이와 신호 통신하는 버스 스위치를 포함하고, 버스 스위치는 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 연결하는 것 또는 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성된다.
제11 조항. 제10 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
배터리 셀 어레이는 NxM의 2배의 배터리 셀들을 포함하고,
N은 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 배터리 셀들의 수이고, 그리고
M은 배터리 셀들의 열들의 수이다.
제12 조항. 제10 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치 및 버스 스위치와 신호 통신하는 제어기를 더 포함하고, 제어기는 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드에서 배터리 셀 어레이의 동작에 기반하여, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치 및 버스 스위치를 제어하도록 구성된다.
제13 조항. 제10 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 버스 스위치는, 배터리 셀 어레이가 제1 방전 모드 또는 제2 방전 모드로 구성될 때, 배터리 셀 어레이를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
제14 조항. 제13 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
배터리 셀 어레이는 제1 방전 모드로 구성되고; 그리고
각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제15 조항. 제13 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서,
배터리 셀 어레이는 제2 방전 모드로 구성되고;
각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 복수의 전기 직렬 연결들을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제16 조항. 제10 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 버스 스위치는, 배터리 셀 어레이가 고전압 값에서 충전되도록 구성될 때, 배터리 셀 어레이를 고전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성된다.
제17 조항. 제16 조항의 재구성 가능한 배터리 시스템에 있어서, 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 복수의 전기 직렬 연결들을 형성하는 구성에 전기적으로 연결한다.
제18 조항. 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드에서 동작하도록 구성된 배터리 셀 어레이를 갖는 재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법으로서, 배터리 셀 어레이는 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열로서 배열된 복수의 배터리 셀들을 갖고, 방법은:
배터리 셀 어레이가 제1 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀은 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 병렬임 ― ;
배터리 셀 어레이가 제2 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함함 ― ; 및
배터리 셀 어레이가 충전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 전기 직렬 연결은 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함함 ― 를 포함한다.
제19 조항. 제18 조항의 방법에 있어서, 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계는:
배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨을 결정하는 단계; 및
충전 상태 레벨이 미리 결정된 값 이하인 것에 대한 응답으로, 제2 방전 모드를 선택하는 단계를 포함한다.
제20 조항. 제19 조항의 방법에 있어서,
새로운 출력 전력 신호를 로드로 송신하는 단계를 더 포함하고,
제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계는:
배터리 셀 어레이가 충전을 필요로 하는지를 결정하는 단계; 및
배터리 셀 어레이가 충전을 필요로 한다는 결정에 대한 응답으로, 충전 모드를 선택하는 단계를 포함한다.
[0058] 용어들 "포함한다", "포함하는", "갖다", "보유한다" 및 그의 변형들이 본원에서 사용되는 한, 그러한 용어들은, 임의의 추가 또는 다른 엘리먼트들을 배제하지 않고서, 개방 접속어로서 용어 "구비하다"와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 조건어, 이를테면, 특히, "할 수 있다(can, could, might, 또는 may)"는, 특정 예들이 특정한 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들을 포함하지만, 다른 예들은 이들을 포함하지 않는다는 것을 제시하기 위한 맥락에서 이해된다. 따라서, 그러한 조건어는 일반적으로, 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 어쨌든 하나 이상의 예들을 위해 요구된다는 것, 또는 하나 이상의 예들이, 사용자 입력 또는 촉구를 사용하여 또는 이들을 사용하지 않고, 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 임의의 특정한 예에 포함되는지 아니면 이 임의의 특정 예에서 수행되는지를 판단하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하도록 의도되지 않는다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"라는 어구와 같은 연결어는, 아이템, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있다는 것을 제시하는 것으로 이해된다.

Claims (15)

  1. 재구성 가능한 배터리 시스템(reconfigurable battery system)으로서,
    제1 방전 모드(discharge mode), 제2 방전 모드 및 충전 모드(charge mode)에서 동작하도록 구성된 배터리 셀 어레이 ― 상기 배터리 셀 어레이는:
    제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열(column)로서 배열된 복수의 배터리 셀들; 및
    상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치를 포함함 ― ; 및
    상기 제1 배터리 단자에서 상기 배터리 셀 어레이와 신호 통신하는 버스 스위치를 포함하고,
    상기 버스 스위치는 상기 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 연결하는 것 또는 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 버스 스위치는 SPDT(single-pole-double-throw) 스위치인,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치는 DPDT(Double pole-double-throw) 스위치인,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치 및 상기 버스 스위치와 신호 통신하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 제1 방전 모드, 상기 제2 방전 모드 또는 상기 충전 모드에서 상기 배터리 셀 어레이의 동작에 기반하여, 각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치 및 상기 버스 스위치를 제어하고;
    상기 배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨을 결정하고; 그리고
    상기 배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨에 대한 응답으로 상기 제1 방전 모드 또는 상기 제2 방전 모드를 선택하도록 구성되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 버스 스위치는, 상기 배터리 셀 어레이가 상기 제1 방전 모드 또는 상기 제2 방전 모드로 구성될 때, 상기 배터리 셀 어레이를 상기 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어레이는 상기 제1 방전 모드로 구성되고; 그리고
    각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치는 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결(electrical parallel connection)을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어레이는 상기 제2 방전 모드로 구성되고; 그리고
    각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치는 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결(electrical series connection)을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 버스 스위치는, 상기 배터리 셀 어레이가 고전압 값에서 충전되도록 구성될 때, 상기 배터리 셀 어레이를 상기 고전압 버스에 전기적으로 연결하도록 구성되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    각각의 배터리 셀 사이의 상기 스위치는 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템.
  10. 제1 방전 모드, 제2 방전 모드 또는 충전 모드에서 동작하도록 구성된 배터리 셀 어레이를 갖는 재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법으로서,
    상기 배터리 셀 어레이는 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 적어도 배터리 셀들의 제1 열로서 배열된 복수의 배터리 셀들을 갖고,
    상기 방법은:
    상기 배터리 셀 어레이가 상기 제1 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 상기 제1 배터리 단자를 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀은 상기 제1 배터리 단자와 제2 배터리 단자 사이에 병렬임 ― ;
    상기 배터리 셀 어레이가 상기 제2 방전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 상기 제1 배터리 단자를 상기 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 상기 전기 직렬 연결은 상기 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함함 ― ; 및
    상기 배터리 셀 어레이가 상기 충전 모드에서 동작하도록 구성될 때, 상기 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계 ― 상기 전기 직렬 연결은 상기 배터리 셀들의 제1 열의 모든 배터리 셀들을 포함함 ― 를 포함하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계는:
    상기 배터리 셀 어레이 내의 충전 상태 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 충전 상태 레벨이 미리 결정된 값 이하인 것에 대한 응답으로, 상기 제2 방전 모드를 선택하는 단계를 포함하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    새로운 출력 전력 신호를 로드(load)로 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 배터리 단자를 고전압 버스에 전기적으로 연결하고, 그리고 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는 단계는:
    상기 배터리 셀 어레이가 충전을 필요로 하는지를 결정하는 단계; 및
    상기 배터리 셀 어레이가 충전을 필요로 한다는 결정에 대한 응답으로, 상기 충전 모드를 선택하는 단계를 포함하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 어레이는 상기 제1 배터리 단자에서 버스 스위치와 신호 통신하고, 상기 버스 스위치는 상기 제1 배터리 단자를 상기 정상 전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 또는 상기 고전압 버스에 전기적으로 연결하는 것 사이에서 선택하도록 구성되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들은 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 배터리 셀들의 복수의 열들로서 배열되는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 배터리 셀들의 복수의 열들의 각각의 열 내의 각각의 배터리 셀 사이의 스위치는 상기 배터리 셀들의 제1 열 내의 각각의 배터리 셀을, 상기 제1 배터리 단자와 상기 제2 배터리 단자 사이에 전기 직렬 연결 또는 전기 병렬 연결을 형성하는 구성에 전기적으로 연결하는,
    재구성 가능한 배터리 시스템을 충전 또는 방전시키는 방법.
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