KR20150110427A - 배터리팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체 - Google Patents

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Abstract

배터리팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체가 개시된다. 여기서, 배터리팩은 적어도 하나의 셀 모듈, 그리고 상기 적어도 하나의 셀 모듈과 연결되어 외부 장비와 유선으로 통신하기 위한 통신 커넥터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 셀 모듈은, 상기 통신 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하며, 상기 외부 장비는, 상기 제어 명령을 전송하는 배터리 관리 시스템이 구현된 외부 하드웨어 장치이거나 또는 상기 배터리 관리 시스템을 구현하는 소프트웨어가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

배터리팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체{BATTRERY PACK, CELL MODULE AND CELL MODULE ASSEMBLY}
본 발명은 배터리팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체에 관한 것이다.
노트북과 휴대폰 등의 전자 기기와 자동차는 배터리를 통해 필요한 에너지를 공급받는다. 이러한 배터리는 배터리 셀(cell)과 각종 회로를 포함하는 배터리 팩(battery pack)으로 제작될 수 있다.
배터리팩은 복수개의 배터리셀이 직렬 또는 병렬로 연결되는데, 이때, 배터리팩은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 'BMS'라 통칭함)에 의해 제어된다. BMS는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 된 하드웨어 및 BMS 소프트웨어(Software)로 구성되어 있으며 이러한 하드웨어와 소프트웨어를 합하여 BMS라 부른다.
이때, 종래에 배터리팩은 BMS 하드웨어를 내장해야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 하드웨어를 포함하지 않는 배터리 팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 배터리팩은 적어도 하나의 셀 모듈, 그리고 상기 적어도 하나의 셀 모듈과 연결되어 외부 장비와 유선으로 통신하기 위한 통신 커넥터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 셀 모듈은, 상기 통신 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하며, 상기 외부 장비는, 상기 제어 명령을 전송하는 배터리 관리 시스템이 구현된 외부 하드웨어 장치이거나 또는 상기 배터리 관리 시스템을 구현하는 소프트웨어가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
상기 통신 커넥터와 유선으로 연결되어 상기 제어 명령을 수신하기 위한 유선 통신 단자 및 유선 통신 모듈, 그리고 상기 유선 통신 단자 및 상기 유선 통신 모듈을 통하여 수신되는 제어 명령에 따라 상기 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 더 포함하는 유선 통신형 셀 모듈을 포함하고, 복수의 유선 통신형 셀 모듈 간에 상기 유선 통신 단자를 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
무선 안테나 및 무선 통신 모듈, 그리고 상기 무선 안테나 및 상기 무선 통신 모듈을 통하여 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 무선 통신형 셀 모듈과, 상기 통신 커넥터 및 상기 유선 통신형 셀 모듈과 유선으로 연결되는 유선 통신 단자 및 유선 통신 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈과 무선으로 통신하는 무선 안테나 및 상기 무선 안테나와 연결되는 무선 통신 모듈, 그리고 상기 유선 통신 단자 및 상기 유선 통신 모듈을 통하여 상기 외부 장비로부터 제어 명령을 수신하고 상기 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하고, 상기 무선 안테나를 통해 연결된 상기 무선 통신형 셀 모듈에게 상기 제어 명령을 전달하는 중앙 처리 장치를 포함하는 혼합 통신형 셀 모듈을 포함할 수 있다.
배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 그리고 상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터를 더 포함하고,
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀, 상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되어 배터리 전압을 공급받기 위한 직류 전원 단자, 그리고 상기 셀 및 상기 직류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 직류 전원 단자로부터 공급받은 직류 전원을 상기 셀에 충전하는 직류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고, 복수의 제1 셀 모듈 간에 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결될 수 있다.
상기 무선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되고,상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되며, 상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결될 수 있다.
배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터, 그리고 외부 전원 단자를 더 포함하고,
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀, 상기 외부 전원 단자와 연결되어 외부 교류 전압을 공급받는 교류 전원 단자, 그리고 상기 셀 및 상기 교류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 교류 전원 단자로부터 공급받은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 셀에 충전하는 교류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 무선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되고,상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되며, 상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 배터리팩은, 적어도 하나의 셀 모듈을 포함하고, 상기 적어도 하나의 셀 모듈은, 유선 통신을 통해 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 유선 통신형 셀 모듈, 무선 통신을 통해 외부 장비로부터 수신되는 상기 제어 명령에 따라 상기 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 무선 통신형 셀 모듈, 그리고 상기 무선 통신을 통해 상기 외부 장비로부터 수신되는 상기 제어 명령에 따라 상기 셀의 충전 및 방전을 제어하고, 상기 제어 명령을 상기 유선 통신을 통해 상기 유선 통신형 셀 모듈로 전달하는 중앙 처리 장치를 포함하는 혼합 통신형 셀 모듈을 포함하고, 상기 외부 장비는, 상기 제어 명령을 전송하는 배터리 관리 시스템이 구현된 외부 하드웨어 장치이거나 또는 상기 배터리 관리 시스템을 구현하는 소프트웨어가 설치된 것을 특징으로 한다.
배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 그리고 상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터를 더 포함하고,
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자로부터 공급받은 배터리 전압으로 셀을 충전하고, 상기 전원 커넥터로부터 공급받은 전원으로 상기 중앙 처리 장치의 전원을 공급할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀, 상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되어 배터리 전압을 공급받기 위한 직류 전원 단자, 그리고 상기 셀 및 상기 직류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 직류 전원 단자로부터 공급받은 직류 전원을 상기 셀에 충전하는 직류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈은
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 무선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하며,
상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되고,상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되며, 상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결될 수 있다.
배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터, 그리고 외부 전원 단자를 더 포함하고,
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 외부 전원 단자로부터 공급받은 배터리 전압으로 셀을 충전하고, 상기 전원 커넥터로부터 공급받은 전원으로 상기 중앙 처리 장치의 전원을 공급할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀, 상기 외부 전원 단자와 연결되어 외부 교류 전압을 공급받는 교류 전원 단자, 그리고 상기 셀 및 상기 교류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 교류 전원 단자로부터 공급받은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 셀에 충전하는 교류-직류 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 유선 통신형 셀 모듈은
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 무선 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하며, 상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되고, 상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되며, 상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 셀 모듈은 셀 모듈 양극 단자 및 셀 모듈 음극 단자를 구비하고, 충전 및 방전되는 셀, 상기 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템 소프트웨어를 실행하는 중앙 처리 장치, 그리고 상기 배터리 관리 시스템 소프트웨어를 유선 또는 무선으로 다운로드하여 상기 중앙 처리 장치로 전달하는 통신 모듈 및 통신 단자를 포함한다.
상기 통신 모듈 및 상기 통신 단자는,
다른 셀 모듈과 유선 또는 무선으로 통신하여 상기 제어 명령을 송수신할 수 있다.
외부로부터 전원이 인가되는 전원 단자, 상기 전원을 변환하여 상기 셀에 충전하는 컨버터, 상기 셀과 상기 컨버터 사이에 위치하여 상기 중앙 처리 장치의 제어에 따라 온오프되는 스위치, 상기 셀과 상기 컨버터 사이에 위치하여 측정한 전류를 상기 중앙 처리 장치로 출력하는 전류 센서, 그리고 상기 셀의 온도를 측정하여 상기 중앙 처리 장치로 출력하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 셀 모듈 조립체는 셀 모듈 양극 단자와 셀 모듈 음극 단자를 구비하고, 소정의 형상을 가지는 배터리 셀, 그리고 상기 배터리 셀의 일면에 상기 배터리 셀과 결합되고, 상기 배터리셀을 충전 및 방전하기 위한 회로부가 포함된 인쇄회로기판을 포함하는 셀 모듈이 두 개 이상 셀 트레이에 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 육면체 형상을 가지고,
상기 인쇄회로기판은, 상기 배터리 셀의 4개의 좌우 측면 또는 전후 측면에 결합될 수 있다.
상기 셀 모듈 양극 단자 및 상기 셀 모듈 음극 단자는 상기 인쇄회로기판과 다른 면에 위치할 수 있다.
상기 셀 모듈 조립체는 상기 셀 트레이를 복수개 적층할 수 있다.
상기 셀 모듈 조립체는 서랍식 구조물 내에 복수개가 적층될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, BMS의 하드웨어와 소프트웨어를 분리함으로써, 하드웨어의 비용이 절감 될 뿐만 아니라 BMS 및 배터리 시스템에 여러 가지 기능을 추가할 수 있다.
또한, CPU(Central Processing Unit 또는 Microprocessor)를 내장하는 셀 모듈을 구성하고, 이러한 셀 모듈을 하나 이상 사용하여 배터리를 구성한다. 이렇게 하면, BMS 소프트웨어를 하나 이상의 셀 모듈 중 어느 하나의 셀 모듈의 CPU에 다운로드하여 이러한 셀 모듈이 나머지 셀 모듈을 관리하도록 할 수 있다.
또한, BMS 소프트웨어를 배터리와 통신하는 외부 장비에 다운로드 하고 이 외부 장비가 BMS 기능을 수행하여 하나 이상의 셀 모듈과 통신을 하여 배터리를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 DC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC 입력 무선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC 입력 혼합 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 혼합 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈을 도시한 것이다.
도 13 ~ 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈을 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이다.
도 21은 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 셀(cell)이 한 개 이거나 또는 여러 개의 셀이 병렬 또는 직렬ㅇ병렬 혼합으로 연결된 셀 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 다양한 회로로 구성된 셀 모듈들을 포함하는데, 이러한 셀모듈들을 셀 모듈로 통칭한다.
한, 단자는 제품의 응용에 따라 커넥터가 될 수도 있고, 터미널 단자가 될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 단자 또는 커넥터가 혼용 기재되었다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩, 셀 모듈 및 셀 모듈 조립체에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 DC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC 입력 무선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC 입력 혼합 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이며, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 유선 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AC 입력 혼합 통신형 셀 모듈의 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하, 'BMS'라 통칭함)이 없는 배터리 시스템을 구현하기 위해서 셀 모듈은 CPU (Central Processing Unit 또는 Microprocessor)를 내장한다.
도 1 ~ 도 6은 셀 모듈의 구성을 실시예 별로 도시한 것이다. 셀 모듈은 외부로터 DC(Direct Current, 직류) 전원 또는 AC(Analog Current, 교류) 전원을 공급받아 셀을 충전한다. 그리고 DC/DC 컨버터(Converter) 또는 AC/DC 컨버터를 사용하여 셀을 충전하거나 또는 방전한다.
도 1 ~ 도 3은 DC 전원을 공급받고, DC/DC 컨버터를 포함하는 셀 모듈을 통신 방식 별로 도시한 것이다. 그리고 도 4 ~ 도 6은 AC 전원을 공급받고, AC/DC 컨버터를 포함하는 셀 모듈을 통신 방식 별로 도시한 것이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 셀 모듈(100)은 셀(Cell)(101), 절연형 DC/DC 컨버터(103), 온도 센서(105), 셀 모듈 양극 단자(107), 셀 모듈 음극 단자(109), 스위치(111), 전류 센서(113), 충전 방전 제어기(CPU, Central Processing Unit)(115), 유선 통신 모듈(117), DC 전원 단자(119), 유선 통신 단자(121) 및 제어기 전원 단자(123)를 포함한다.
이때, 도 1의 셀 모듈(100)은 유선 통신 모듈(117) 및 유선 통신 단자(121)를 통하여 BMS 또는 다른 셀 모듈들과 유선 통신을 한다.
다음, 도 2를 참조하면, 셀 모듈(200)은 셀(201), 절연형 DC/DC 컨버터(203), 온도 센서(205), 셀 모듈 양극 단자(207), 셀 모듈 음극 단자(209), 스위치(211), 전류 센서(213), 충전 방전 제어기(CPU)(215), 무선 통신 모듈(117), DC 전원 단자(219), 무선 안테나(221) 및 제어기 전원 단자(223)를 포함한다.
여기서, 도 1의 셀 모듈(100)과 도 2의 셀 모듈(200)은 그 구성이나 동작이 서로 동일하다. 다만, 도 1의 셀 모듈(100)은 유선 통신 모듈(117) 및 유선 통신 단자(121)을 포함하고, 도 2의 셀 모듈(200)은 무선 통신 모듈(217) 및 무선 안테나(221)를 포함하는 점에서 서로 다르다.
도 1의 셀 모듈(100)이 유선 통신 모듈(117) 및 유선 통신 단자(121)를 통해 BMS 또는 다른 셀 모듈들과 유선 통신을 하는 것에 비해 도 2의 셀 모듈(200)은 무선 통신 모듈(217) 및 무선 안테나(221)를 통해 BMS 또는 다른 셀 모듈들과 무선 통신을 한다. 따라서, 도 2의 셀 모듈(200)에는 통신 단자 대신에 무선 안테나(221)가 장착된다. 그 외의 회로 구성이나 동작은 도 1의 셀 모듈(100)과 동일 하다.
다음, 도 3을 참조하면, 셀 모듈(300)은 셀(301), 절연형 DC/DC 컨버터(303), 온도 센서(305), 셀 모듈 양극 단자(307), 셀 모듈 음극 단자(309), 스위치(311), 전류 센서(313), 충전 방전 제어기(CPU)(315), 유선 통신 모듈(317), 무선 통신 모듈(319), DC 전원 단자(321), 유선 통신 단자(323), 무선 안테나(325) 및 제어기 전원 단자(327)를 포함한다.
여기서, 도 3의 셀 모듈(300)은 도 1의 셀 모듈(100) 및 도 2의 셀 모듈(200)과 그 구성이나 동작이 서로 동일하다. 다만, 도 1 및 도 2의 셀 모듈(100, 200)이 각각 유선 통신 방식, 무선 통신 방식만 수행하는 것과 달리 유선 통신 방식 및 무선 통신 방식을 모두 수행할 수 있다는 점이 다르다. 즉, 도 3의 셀 모듈(300)은 유선 통신 모듈(317), 무선 통신 모듈(319), 무선 안테나(325) 및 유선 통신 단자(327)를 모두 포함한다.
도 3의 셀 모듈(300)은 유선 통신 모듈(317) 및 유선 통신 단자(327)를 통해 BMS 또는 외부 셀 모듈들과 유선 통신을 하거나 또는 무선 통신 모듈(319), 무선 안테나(325)를 통해 BMS 또는 외부 셀 모듈들과 무선 통신을 할 수 있다.
다음, 도 4를 참조하면, 셀 모듈(400)은 셀(401), 절연형 AC/DC 컨버터(403), 온도 센서(4405), 셀 모듈 양극 단자(407), 셀 모듈 음극 단자(409), 스위치(411), 전류 센서(413), 충전 방전 제어기(CPU)(415), 유선 통신 모듈(417), AC 전원 단자(419), 유선 통신 단자(421) 및 제어기 전원 단자(423)를 포함한다.
여기서, 도 4의 셀 모듈(400)은 그 구성이나 동작이 도 1의 셀 모듈(100)과 동일하다. 다만, 도 1의 셀 모듈(100)이 절연형 DC/DC 컨버터(103)를 포함하는데 반해, 도 4의 셀 모듈(400)은 절연형 AC/DC 컨버터(403)를 사용하는 점이 다르다.
도 4의 셀 모듈(400)은 절연형 AC/DC 컨버터(403)를 통해 외부에서 공급된 AC 전원을 DC로 변환하여 셀(401)을 충전한다. 또는 양방향 절연형 AC/DC 컨버(403)를 사용하여 셀(401)을 방전하여 셀(401)의 전력을 외부에 공급한다. 그리고 유선 통신 모듈(417) 및 유선 통신 단자(421)를 통하여 BMS 또는 다른 셀 모듈들과 유선 통신을 한다.
다음, 도 5를 참조하면, 셀 모듈(500)은 셀(501), 절연형 AC/DC 컨버터(503), 온도 센서(505), 셀 모듈 양극 단자(507), 셀 모듈 음극 단자(509), 스위치(511), 전류 센서(513), 충전 방전 제어기(CPU)(515), 무선 통신 모듈(517), AC 전원 단자(519), 무선 안테나(521) 및 제어기 전원 단자(523)를 포함한다.
도 5의 셀 모듈(500)은 도 4의 셀 모듈(400)과 그 구성이나 동작이 동일하나 도 4의 셀 모듈(500)이 유선 통신 방식을 수행하는데 반해, 무선 통신 방식을 수행하는 점이 다르다. 즉, 도 4의 셀 모듈(500)은 유선 통신 모듈(417) 및 유선 통신 단자(421)를 포함하는데 반해, 도 5의 셀 모듈(600)은 무선 통신 모듈(517) 및 무선 안테나(521) 를 포함한다. 그리고 이들 구성(517, 521)을 통해 BMS 또는 다른 셀 모듈들과 유선 통신을 한다.
다음, 도 6을 참조하면, 셀 모듈(600)은 셀(601), 절연형 AC/DC 컨버터(603), 온도 센서(605), 셀 모듈 양극 단자(607), 셀 모듈 음극 단자(609), 스위치(611), 전류 센서(613), 충전 방전 제어기(CPU)(615), 유선 통신 모듈(617), 무선 통신 모듈(619), AC 전원 단자(621), 유선 통신 단자(623), 무선 안테나(625) 및 제어기 전원 단자(627)를 포함한다.
도 6의 셀 모듈(600)은 도 4의 셀 모듈(400) 및 도 5의 셀 모듈(500)과 그 구성이나 동작이 서로 동일하다. 다만, 도 4 및 도 5의 셀 모듈(400, 500)이 각각 유선 통신 방식, 무선 통신 방식만 수행하는 것과 달리 유선 통신 방식 및 무선 통신 방식을 모두 수행할 수 있다는 점이 다르다. 즉, 도 6의 셀 모듈(600)은 유선 통신 모듈(617), 무선 통신 모듈(619), 유선 통신 단자(623), 무선 안테나(625)를 모두 포함한다. 그리고 유선 통신 모듈(617) 및 유선 통신 단자(623)를 통해 BMS 또는 외부 셀 모듈들과 유선 통신을 하거나 또는 무선 통신 모듈(619), 무선 안테나(625)를 통해 BMS 또는 외부 셀 모듈들과 무선 통신을 할 수 있다.
그러면, 도 1, 2, 3, 4, 5, 6의 각 구성요소에 대해 설명하면 다음과 같다.
셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)은 셀 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600)에 한 개 포함되어 있다. 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)은 셀 전류가 충전되는 장치로서, 방전되면 재충전하여 사용할 수 있다.
셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)은 외부 충전기(미도시)로부터 직접 DC 전류를 공급받아 충전될 수 있고, 내부의 충전부(미도시)로부터 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)의 상태에 적합한 전류를 공급받아 개별적으로 충전될 수 있다.
셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)은 셀 모듈 양극 단자(107, 207, 307, 407, 507, 607) 및 셀 모듈 음극 단자(109, 209, 309, 409, 509, 609)와 각각 연결되어 있다. 셀 모듈 양극 단자(107, 207, 307, 407, 507, 607) 및 셀 모듈 음극 단자(109, 209, 309, 409, 509, 609)는 외부로 전원을 인출하거나 또는 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)을 충전하는데 이용될 수 있다.
절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)는 DC 전원 단자(119, 219, 321)와 연결되고, DC 전원 단자(119, 219, 321)를 통해 외부로부터 공급되는 DC 전원으로 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)을 충전한다. 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)는 단방향으로 동작할 수도 있고, 양방향으로 동작할 수도 있다.
온도 센서(105, 205, 305, 405, 505, 605)는 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)의 온도를 기준 범위에서 동작시키도록 한다. 온도 센서(105, 205, 305, 405, 505, 605)는 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)와 연결된다. 온도 센서(105, 205, 305, 405, 505, 605)는 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)의 온도를 측정하여 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)로 전달한다. 온도 센서(105, 205, 305, 405, 505, 605)는 전기 저항이 온도에 관련된 소자인 NTC(Negative Temperature Coefficient) 온도 센서일 수 있다.
스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)는 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)과 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603) 사이에 위치하여 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)과 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)를 연결시키거나 또는 차단시킨다.
스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)는 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)와 연결된다. 스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)는 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)에 설치된 BMS 또는 유선 통신 또는 무선 통신으로 연결된 외부 장치에 탑재된 BMS의 제어에 따라 열리거나 또는 닫힌다.
스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)는 FET(Field Effective Transister) 소자, 릴레이, 마그네틱 스위치 등이 될 수 있다.
전류 센서(113, 213, 313, 413, 513, 613)는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603), 스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611) 및 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)와 연결된다.
전류 센서(113, 213, 313, 413, 513, 613)는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)가 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)에 공급하는 전류, 또는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)가 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)로부터 공급받는 전류를 감지한다. 그리고 감지한 전류를 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)로 출력한다.
셀 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600)은 전류 센서(113, 213, 313, 413, 513, 613)를 통해 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)의 과방전, 과충전 또는 안전 온도를 벗어나는 경우를 감지한다. 즉, BMS는 외부 전원(미도시)에서 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)로 흐르는 전류나 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)에서 외부 부하(미도시)로 흐르는 전류가 안전 범위를 벗어날 경우, 스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)를 제어하여 셀 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600)을 보호할 수 있다.
전류 센서(113, 213, 313, 413, 513, 613)는 홀센서(hall sensor)나 션트저항(shunt resistance) 등으로 구현될 수 있다.
충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603), 온도 센서(105, 205, 305, 405, 505, 605), 스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611), 전류 센서(113, 213, 313, 413, 513, 613)와 연결된다.
충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)를 제어하여 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)을 충전 또는 방전한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 충전 방전 제어기(CPU)(115, 415)는 유선 통신 단자(121, 421)와 연결된 유선 통신 모듈(117, 417)과 연결되어 있다. 충전 방전 제어기(CPU)(115, 415)는 유선 통신 모듈(117, 417) 및 유선 통신 단자(121, 421)를 통해 BMS의 명령을 받아 셀 모듈(100, 400)을 관리한다. 충전 방전 제어기(CPU)(115, 415)는 BMS의 제어에 따라 셀(101, 401)을 충전한다.
충전 방전 제어기(CPU)(115, 415)는 셀 모듈(100, 400) 내에서 수집한 셀 전압, 전류, 온도 등의 정보를 유선 통신 모듈(117, 417) 및 및 유선 통신 단자(121, 421)를 통해 BMS 또는 BMS가 탑재된 셀 모듈로 출력할 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 충전 방전 제어기(CPU)(215, 515)는 무선 안테나(221, 521)와 연결된 무선 통신 모듈(217, 517)과 연결되어 있다. 충전 방전 제어기(CPU)(215, 515)는 무선 통신 모듈(217, 517) 및 무선 안테나(221, 521)를 통해 BMS의 명령을 받아 셀 모듈(200, 500)을 관리한다. 충전 방전 제어기(CPU)(215, 515)는 BMS의 제어에 따라 셀(201, 501)을 충전한다.
충전 방전 제어기(CPU)(115, 515)는 셀 모듈(100, 500) 내에서 수집한 셀 전압, 전류, 온도 등의 정보를 무선 통신 모듈(217, 517) 및 무선 안테나(221, 521)를 통해 BMS 또는 BMS가 탑재된 셀 모듈로 출력할 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 충전 방전 제어기(CPU)(315, 615)는 셀 모듈(300, 600) 내에서 수집한 셀 전압, 전류, 온도 등의 정보를 도 1 및 도 4와 같이 유선 통신 방식으로 BMS 또는 BMS가 탑재된 셀 모듈로 출력하거나 또는 도 2 및 도 5와 같이 무선 통신 방식으로 BMS 또는 BMS가 탑재된 셀 모듈로 출력할 수 있다.
이때, 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615), 유선 통신 모듈(117, 317) 및 무선 통신 모듈(217, 319)의 전원은 외부로부터 제어기 전원 단자(123, 223, 327, 423, 523, 627)를 통해 공급된다.
충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)는 전원이 있을 경우에만 동작을 하며 전원이 외부로부터 공급되지 않으면 모든 동작을 정지한다. 이처럼, 동작을 정지하면, 스위치(111, 211, 311, 411, 511, 611)가 개방되어 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)과 차단되므로, 셀(101, 201, 301, 401, 501, 601)의 전력을 소비하지 않는다.
유선 통신 모듈(117, 317, 417, 617)은 충전 방전 제어기(CPU)(115, 315, 415, 615), 유선 통신 단자(121, 323, 421, 623) 및 제어기 전원 단자(123, 327, 423, 627)와 연결된다.
유선 통신 모듈(117, 317, 417, 617)은 유선 통신 단자(121, 323, 421, 623)를 통해 연결된 외부 장비 또는 다른 셀모듈들과 유선 통신을 할 수 있게 한다. 여기서, 유선 통신 방식은 캔(CAN, Controller Area Network), RS485, RS422, RS232, 이더넷(Ethernet) 등이 사용될 수 있으나, 이러한 통신 방식에 국한되는 것은 아니다.
무선 통신 모듈(217, 319, 517, 619)은 충전 방전 제어기(CPU)(215, 315, 515, 615), 무선 안테나(221, 325, 521, 625) 및 제어기 전원 단자(223, 327, 523, 627)와 연결된다. 무선 통신 모듈(217, 319, 517, 619)은 무선 안테나(221, 325, 521, 625)를 통해 연결된 외부 장비 또는 다른 셀 모듈 들과 유선 통신을 할 수 있게 한다. 여기서, 무선 통신 방식은 무선 통신 모듈(217)은 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 지-웨이브(Z-Wave) 등을 사용 할 수 있다. 하지만, 셀 모듈(200, 300)의 동작은 사용하는 무선 통신 모듈(217, 319, 517, 619)의 통신 방식에 구애 받지는 않는다.
DC 전원 단자(119, 219, 321)는 셀(101, 201, 301)의 충전 또는 방전을 위한 단자이다. 셀(101, 201, 301)를 충전 또는 방전하는 전원은 DC 전원 단자(119, 219, 321)를 통해 외부 장비(미도시)와 주고 받는다.
AC 전원 단자(419, 519, 621)는 셀(401, 501, 601)의 충전 또는 방전을 위한 단자이다. 셀(401, 501, 601)를 충전 또는 방전하는 전원은 AC 전원 단자(419, 519, 621)를 통해 외부 장비(미도시)와 주고 받는다.
제어기 전원 단자(123, 223, 327, 423, 523, 627)는 충전 방전 제어기(CPU)(115, 215, 315, 415, 515, 615)에게 외부로부터 전원을 공급하기 위한 단자이다.
유선 통신 모듈(117, 317, 417, 617), DC 전원 단자(119, 219, 321), 유선 통신 단자(121, 323, 421, 623), AC 전원 단자(419, 519, 621) 및 제어기 전원 단자(123, 223, 327, 423, 523, 627)는 절연형을 사용한다. 이렇게 하면, 셀 모듈(100, 200, 300, 400, 500, 600)을 여러 개 외부에서 직렬 또는 병렬로 연결해도 절연의 문제가 발생하지 않는다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이며, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 및 배터리 제어 시스템 간의 연결 구성을 도시한 것이다.
도 7 ~ 도 11의 배터리(700)는 복수(N)개의 셀 모듈을 직렬, 병렬, 그리고 직렬과 병렬의 혼합 형태 중 어느 하나의 형태로 연결하여 적층한 배터리 팩의 형태일 수 있다. 이처럼 적층된 셀 모듈 각각은 외부 장비(800)와 연결된다.
먼저, 도 7을 참조하면, 도 1의 DC 입력 유선 통신형 셀 모듈(100)을 사용하여 배터리 시스템을 구성한 예를 보여준다. 즉, 배터리(700)는 복수(N)의 셀 모듈(100), 배터리 양극 단자(701), 배터리 음극 단자(703), 통신 커넥터(705) 및 전원 커넥터(707)를 포함한다.
이때, N개의 셀 모듈(100)을 직렬로 연결하여 배터리(700)를 구성하였지만, N개의 셀 모듈(100)은 병렬로 연결될 수도 있고, 직렬과 병렬을 혼합하여 연결될 수도 있다.
복수(N)개의 셀 모듈(100) 각각의 DC 전원 단자(119)는 서로 연결되고, 각각의 DC 전원 단자(119)는 배터리 양극 단자(701) 및 배터리 음극 단자(703)와 연결된다.
이때, 배터리 양극 단자(703)는 셀 모듈 1의 셀 모듈 양극 단자(105)와 연결되고, 배터리 음극 단자(705)는 셀 모듈 N의 셀 모듈 음극 단자(107)와 연결되며, 셀 모듈 1, …, 셀 모듈 N 간에는 서로 셀 모듈 양극 단자(105)와 셀 모듈 음극 단자(107)가 서로 연결된다. 즉, 셀 모듈 1의 셀 모듈 음극 단자(107)는 셀 모듈 2의 셀 모듈 양극 단자(105)와 연결된다. 따라서, 셀 모듈(100)의 절연형 DC/DC 컨버터(103)를 통해 셀(101)로 배터리 전압을 공급한다. 절연형 DC/DC 컨버터(103)는 배터리 전압을 셀(101)을 충전하는데 적합한 전압으로 변환한다.
셀 모듈(100)의 충전 방전 제어기(CPU)(115)는 BMS의 명령을 받아 절연형 DC/DC 컨버터(103)를 제어하여 배터리(700)를 충전 또는 방전한다.
또한, 복수(N)개의 셀 모듈(100) 각각의 유선 통신 단자(121)는 서로 연결되고, 통신 커넥터(707)와도 연결된다.
또한, 복수(N)개의 셀 모듈(100) 각각의 제어기 전원 단자(123)는 서로 연결되고, 전원 커넥터(709)와도 연결된다.
이처럼, 배터리(700) 내부의 셀 모듈들(100)은 모두 유선 통신 단자(121)로 연결되어 있고, 이러한 유선 통신 단자(121)는 통신 커넥터(705)를 통해 외부의 외부 장비(800)의 통신 모듈(801)과 연결된다.
셀 모듈들(100)의 제어기 전원 단자(123)들은 서로 모두 연결되어 전원 커넥터(709)를 통해 외부 외부 장비(800)의 전원 공급부(803)와 연결된다. 따라서, BMS가 셀 모듈들(100)의 셀(101)을 방전시키면, 셀(101)의 전력이 배터리(700)로 공급된다.
배터리(700)를 구성하는 셀 모듈들(100) 중 한 개 이상에서 고장이 발생할 경우 BMS는 정상적인 셀 모듈들(100)의 절연형 DC/DC 컨버터(103)를 제어하여 정상적인 셀 모듈의 셀을 방전시킨다. 그러면, 배터리(700)는 이상이 발생한 셀을 제외한 나머지 셀들로부터 출력을 얻을 수 있다.
BMS 소프트웨어는 외부 외부 장비(800)에 다운로드 되어 있어 배터리(700)에는 종래와 달리 BMS 하드웨어가 별도로 없다. 이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템은 BMS 하드웨어 없이 배터리로만 구성된다.
이처럼, BMS 소프트웨어를 외부 외부 장비(800)의 중앙 제어 장치(CPU)(805)에 다운로드하여 실행하면 배터리(700) 내부의 셀 모듈들(100)은 외부의 외부 장비(800)의 중앙 제어 장치(CPU)(805)의 명령을 받아 동작한다.
이때, 외부 장비(800)은 컴퓨터가 될 수 도 있고 외부 장비의 PLC (Programmable Logic Controller)가 될 수도 있고 외부 BMS 하드웨어가 될 수도 있고 장비에 내장되어 있는 임베디드 PC(Embedded Personal Computer)가 될 수도 있고 스마트폰이 될 수도 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며 BMS 소프트웨어를 다운받아 실행할 수 있는 장비라면 어떤 것이든 해당한다.
또한, BMS 소프트웨어를 외부 외부 장비(800)없이 복수(N)개의 셀 모듈(100) 중 하나의 셀 모듈(100)의 충전 방전 제어기(115)에 다운로드하여 실행할 수 있다. 이런 경우, BMS 소프트웨어가 실행되는 하나의 셀 모듈(100)이 나머지 셀 모듈들(100)을 제어한다. 이때, 셀 모듈들(100)간의 통신은 유선 통신으로 이루어진다.
이처럼, 배터리(700)를 공급할 때 별도의 BMS 하드웨어를 탑재하지 않고, BMS가 BMS 소프트웨어 형태로 구현되면, 배터리 제품의 가격 경쟁력이 좋아지고 시스템 통합이 용이하며 또한 BMS의 기능도 사용자의 필요에 맞도록 설계 할 수 있다.
또한, 도 8은 도 7과 동일하게 배터리(700) 및 외부 장비(800)으로 구현되나, 배터리(700)를 구성하는 셀 모듈이 도 1, 도 2, 도 3의 셀 모듈 중에서 채택된 둘 이상의 셀 모듈이 혼합되어 사용된다. 이때, 유선 통신이 가능한 도 1 또는 도 3의 셀 모듈 하나는 반드시 포함된다.
예를 들면, 셀 모듈 1은 도 1의 셀 모듈이고, 셀 모듈 2는 도 2의 셀 모듈이며, 셀 모듈 N은 도 3의 셀 모듈일 수 있다. 혹은 셀 모듈 1은 도 1의 셀 모듈이고, 셀 모듈 2, …, N은 도 2 또는 도 3의 셀 모듈 등으로 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
이때, 배터리(700) 내부의 셀 모듈들은 서로 유선 또는 무선으로 통신을 하고, 셀 모듈들 중에서 하나의 셀 모듈만 외부 외부 장비(800)와 유선으로 통신한다.
또한, 도 9는 도 8과 동일하게 배터리(700) 및 외부 장비(800)으로 구현되나 배터리(700)를 구성하는 셀 모듈이 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 중 한가지 방식 또는 둘 이상의 방식을 혼용하여 사용할 수 있다.
이때, 배터리(700)는 도 8과 달리 외부 전원 단자(709)를 더 포함한다. 그리고 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303)와 연결된 DC 전원 단자(119, 219, 321) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)와 연결된 AC 전원 단자(419, 519, 621)는 배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자(701, 703)가 아니라 외부 전원 단자(709)와 연결된다.
따라서, 도 7 및 도 8의 경우, 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303)의 입력 전압 범위가 배터리 전압에 의해 결정이 되는데 비해 도 9는 절연형 DC/DC 컨버터(103, 203, 303) 또는 절연형 AC/DC 컨버터(403, 503, 603)의 입력 전압 범위를 자유롭게 외부 전원 공급 장치를 이용하여 선택 할 수 있다.
도 10은 도 8과 동일하게 구현되나 도 8의 배터리(700)가 외부 장비(800)와 유선으로 통신을 하는데 반해 도 10의 배터리(700)는 외부 장비(800)와 무선으로 통신을 한다. 따라서, 도 10의 셀 모듈은 도 1, 2, 3, 4, 5, 6의 셀 모듈 중 하나 이상으로 구현되지만, 이중에서 무선 통신 방식이 가능한 도 2, 도 3, 도 5, 도 6 중 하나의 셀 모듈을 반드시 포함한다. 그리고 각 셀 모듈은 유선 또는 무선 통신으로 서로 연결된다.
도 11은 도 9와 동일하게 구현되나 도 9의 배터리(700)가 외부 외부 장비(800)와 유선으로 통신을 하는데 반해 도 11의 배터리는 외부 장비(800)와 무선으로 통신을 한다. 따라서, 도 10의 셀 모듈은 도 1, 2, 3, 4, 5, 6의 셀 모듈 중 하나 이상으로 구현되지만, 이중에서 무선 통신 방식이 가능한 도 2, 도 3, 도 5, 도 6 중 하나의 셀 모듈을 반드시 포함한다. 그리고 각 셀 모듈은 유선 또는 무선 통신으로 서로 연결된다.
이상 설명한 바와 같이, 도 7, 8, 9, 10, 11과 같이 배터리 시스템을 구성하면, BMS는 절연형 DC/DC 컨버터들을 또는 절연형 AC/DC 컨버터들을 셀 모듈 별로 각각 양방향으로 제어하여 셀 모듈들의 셀들을 충전시키기도 하고 방전시킬 수 있다. 이 방법은 셀 밸런싱에 사용할 수 있다.
특히, 도 9와 도 11의 배터리 시스템에서 BMS는 셀 모듈의 절연형 DC/DC 컨버터들 또는 절연형 AC/DC 컨버터들을 제어하여 필요한 숫자 만큼의 셀 모듈의 전지를 방전시켜 배터리의 외부 전원 단자(709)를 통해 원하는 전압의 DC 출력 또는 AC 출력을 공급하도록 배터리(700)를 관리할 수 있다.
셀 모듈은 전원을 공급할 수 있는 기본적인 단위를 이룬다. 그리고 이러한 셀 모듈(1)이 적층되어 분해 조립이 가능한 상태로 결합된 것을 셀 모듈 조립체라고 하기로 한다. 셀 모듈의 셀은 도 12와 같이 평판 형상으로 이루어지거나 또는 도 13과 같이 다각형의 바 형상일 수 있지만, 이러한 예에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 가능하다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈을 도시한 것이다. 이때, 셀 모듈은 도 1 ~ 도 6 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 셀 트레이 없이 셀 모듈을 직접 조립한 예로서, 셀 모듈(900)은 평판 형상을 가지는 배터리 셀(901)의 상부에 온도 센서(903)가 배치된다. 여기서, 셀의 형상은 셀의 종류와 셀의 용량에 따라 다양한 모양이 될 수도 있다.
배터리 셀(901)의 일측면에는 셀 모듈 양극 단자(905) 및 셀 모듈 음극 단자(907)가 배치되고, 각 단자(905, 907)에는 셀 모듈 출력 단자 구멍(909)이 형성된다. 그리고 통신 단자 및 통신 커넥터(911), 전원 단자 및 전원 커넥터(913)가 결합되고, 충방전 제어를 위한 회로부가 포함된 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)(915)이 배터리 셀(901)의 일측면에 결합된다.
여기서, 회로부는 충전 방전 제어기(CPU), 절연형 DC/DC 컨버터 또는 절연형 AC/DC 컨버터, 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈을 구현한 제어 보드를 포함한다.
도 13 ~ 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈을 도시한 것으로서, 이때, 셀 모듈은 도 1 ~ 도 6 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다.
도 13 ~ 도 15를 참조하면, 셀 트레이 없이 셀 모듈을 직접 조립한 예로서, 셀 모듈(1000)은 육면체 형상을 가지는 셀(1001)을 포함한다. 여기서, 셀의 형상은 셀의 종류와 셀의 용량에 따라 다양한 모양이 될 수도 있다.
이러한 셀(1001)의 일측면에는 셀 모듈 양극 단자(1003) 및 셀 모듈 음극 단자(1005)가 배치된다.
셀(1001)의 일측면에는 통신 단자 및 통신 커넥터(1007), 전원 단자 및 전원 커넥터(1009)가 결합되고, 충방전 제어를 위한 회로부가 포함된 인쇄회로기판(PCB)(1011)이 셀(1001)의 일측면에 결합된다. 여기서, 회로부는 충전 방전 제어기(CPU), 절연형 DC/DC 컨버터 또는 절연형 AC/DC 컨버터, 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈을 구현한 제어 보드를 포함한다.
이때, 도 14를 참조하면, 인쇄회로기판(1011)이 셀 모듈 양극 단자(1003) 및 셀 모듈 음극 단자(1005)가 배치하지 않은 다른 측면, 예를 들면 오른쪽 측면에 배치할 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 인쇄회로기판(1011)이 셀 모듈 양극 단자(1003) 및 셀 모듈 음극 단자(1005)가 배치하지 않은 다른 측면, 예를 들면 후면에 배치할 수 있다.
도 13 ~ 도 15는 도 12와 동일한 구조이나 도 12와 다른 점은 도 12가 파우치 형의 셀(901)을 사용한 것에 비해 도 13 ~ 도 15는 각형 전지(1001)를 사용한 것이 다르다.
또한, 도 12에서는 온도 센서(903)가 외부에서 보이나 도 13 ~ 도 15에서는 온도 센서가 배터리 셀(1001)과 인쇄회로기판(PCB)(1011) 사이에 있을 경우 외부에서 보이지 않는다. 그리고 도 12의 셀 모듈 양극 단자(905) 및 셀 모듈 음극 단자(907)는 평판 형상이나 도 13 ~ 도 15의 셀 모듈 양극 단자(1003) 및 셀 모듈 음극 단자(1005)는 봉 또는 원통형 형상이다. 이는 셀 구조로 인해 서로 다른 것이다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이고, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이며, 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이고, 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이고, 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 도시한 것이며, 도 21은 본 발명의 한 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이고, 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이며, 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이고, 도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 모듈 조립체를 적층한 것이다.
도 16을 참조하면, 도 12의 셀 모듈(900)을 서랍식으로 끼울 수 있는 평평한 트레이(1101)에 배치한 셀 모듈 조립체(1100)를 도시한다.
도 17을 참조하면, 도 13의 셀 모듈(1000)을 서랍식으로 끼울 수 있는 평평한 트레이(1201)에 배치한 셀 모듈 조립체(1200)를 도시한다.
도 18 ~ 도 20을 참조하면, 하나의 트레이에 복수의 셀 모듈을 배치할 수 있다. 예를 들면, 두개의 셀 모듈을 하나의 트레이에 배치하여 셀 모듈 조립체를 구현할 수 있다. 즉, 도 18을 참조하면, 도 13의 셀 모듈(1000)을 두개 서랍식으로 끼울 수 있는 평평한 트레이(1301)에 배치한 셀 모듈 조립체(1300)를 도시한다.
또한, 도 19를 참조하면, 도 14의 셀 모듈(1000)을 두개 서랍식으로 끼울 수 있는 평평한 트레이(1401)에 배치한 셀 모듈 조립체(1400)를 도시한다.
또한, 도 20을 참조하면, 도 15의 셀 모듈(1000)을 두개 서랍식으로 끼울 수 있는 평평한 트레이(1501)에 배치한 셀 모듈 조립체(1500)를 도시한다.
도 21을 참조하면, 도 16의 셀 모듈 조립체(1100)을 적층한 셀 모듈 조립체(1600)를 도시한다.
도 22를 참조하면, 도 17의 셀 모듈 조립체(1200)를 적층한 셀 모듈 조립체(1700)를 도시한다.
도 23을 참조하면, 도 20의 셀 모듈 조립체(1500)를 적층한 셀 모듈 조립체(1800)를 도시한다.
도 24를 참조하면, 도 21과 같은 셀 모듈 조립체(1600)를 서랍장 형식으로 적층한 셀 모듈 조립체(1900)를 도시한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 도 22, 도 23과 같은 셀 모듈 조립체(1700, 1800)를 서랍장 형식으로 적층한 셀 모듈 조립체(1900)일 수도 있다.
또한, 도 21, 도 22, 오 23과 같은 셀 모듈 조립체(1600, 1700, 1800)가 선택적으로 두개 이상 서랍장 형식으로 적층될 수도 있다.
이때, 트레이 없이 서로 다른 둘 이상의 셀 모듈이 서랍장 형식으로 적층될 수도 있다. 이 방식을 사용하면 셀 모듈의 유지 보수가 편리하다
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 셀 모듈, 그리고
    상기 적어도 하나의 셀 모듈과 연결되어 외부 장비와 유선으로 통신하기 위한 통신 커넥터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
    상기 통신 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하며,
    상기 외부 장비는,
    상기 제어 명령을 전송하는 배터리 관리 시스템이 구현된 외부 하드웨어 장치이거나 또는 상기 배터리 관리 시스템을 구현하는 소프트웨어가 설치된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
    상기 통신 커넥터와 유선으로 연결되어 상기 제어 명령을 수신하기 위한 유선 통신 단자 및 유선 통신 모듈, 그리고
    상기 유선 통신 단자 및 상기 유선 통신 모듈을 통하여 수신되는 제어 명령에 따라 상기 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 더 포함하는 유선 통신형 셀 모듈을 포함하고,
    복수의 유선 통신형 셀 모듈 간에 상기 유선 통신 단자를 통해 서로 연결되는 배터리팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
    무선 안테나 및 무선 통신 모듈, 그리고
    상기 무선 안테나 및 상기 무선 통신 모듈을 통하여 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 무선 통신형 셀 모듈과,
    상기 통신 커넥터 및 상기 유선 통신형 셀 모듈과 유선으로 연결되는 유선 통신 단자 및 유선 통신 모듈,
    상기 무선 통신형 셀 모듈과 무선으로 통신하는 무선 안테나 및 상기 무선 안테나와 연결되는 무선 통신 모듈, 그리고
    상기 유선 통신 단자 및 상기 유선 통신 모듈을 통하여 상기 외부 장비로부터 제어 명령을 수신하고 상기 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하고, 상기 무선 안테나를 통해 연결된 상기 무선 통신형 셀 모듈에게 상기 제어 명령을 전달하는 중앙 처리 장치를 포함하는 혼합 통신형 셀 모듈
    을 포함하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 그리고
    상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터를 더 포함하고,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀,
    상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되어 배터리 전압을 공급받기 위한 직류 전원 단자, 그리고
    상기 셀 및 상기 직류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 직류 전원 단자로부터 공급받은 직류 전원을 상기 셀에 충전하는 직류-직류 컨버터
    를 더 포함하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    복수의 제1 셀 모듈 간에 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되는 배터리팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되며,
    상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되는 배터리팩.
  7. 제3항에 있어서,
    배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자,
    상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터, 그리고
    외부 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀,
    상기 외부 전원 단자와 연결되어 외부 교류 전압을 공급받는 교류 전원 단자, 그리고
    상기 셀 및 상기 교류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 교류 전원 단자로부터 공급받은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 셀에 충전하는 교류-직류 컨버터
    를 더 포함하는 배터리팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 무선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되며,
    상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되는 배터리팩.
  9. 적어도 하나의 셀 모듈을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 셀 모듈은,
    유선 통신을 통해 수신되는 제어 명령에 따라 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 유선 통신형 셀 모듈,
    무선 통신을 통해 외부 장비로부터 수신되는 상기 제어 명령에 따라 상기 셀의 충전 및 방전을 제어하는 중앙 처리 장치를 포함하는 무선 통신형 셀 모듈, 그리고
    상기 무선 통신을 통해 상기 외부 장비로부터 수신되는 상기 제어 명령에 따라 상기 셀의 충전 및 방전을 제어하고, 상기 제어 명령을 상기 유선 통신을 통해 상기 유선 통신형 셀 모듈로 전달하는 중앙 처리 장치를 포함하는 혼합 통신형 셀 모듈을 포함하고,
    상기 외부 장비는,
    상기 제어 명령을 전송하는 배터리 관리 시스템이 구현된 외부 하드웨어 장치이거나 또는 상기 배터리 관리 시스템을 구현하는 소프트웨어가 설치된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  10. 제9항에 있어서,
    배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자, 그리고
    상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터를 더 포함하고,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자로부터 공급받은 배터리 전압으로 셀을 충전하고,
    상기 전원 커넥터로부터 공급받은 전원으로 상기 중앙 처리 장치의 전원을 공급하는 배터리팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀,
    상기 배터리 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되어 배터리 전압을 공급받기 위한 직류 전원 단자, 그리고
    상기 셀 및 상기 직류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 직류 전원 단자로부터 공급받은 직류 전원을 상기 셀에 충전하는 직류-직류 컨버터
    를 더 포함하는 배터리팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈은
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 무선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하며,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되며,
    상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 직류 전원 단자가 서로 연결되는 배터리팩.
  13. 제9항에 있어서,
    배터리 양극 단자 및 배터리 음극 단자,
    상기 외부 장비로부터 전원을 공급받기 위한 전원 커넥터, 그리고
    외부 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 외부 전원 단자로부터 공급받은 배터리 전압으로 셀을 충전하고,
    상기 전원 커넥터로부터 공급받은 전원으로 상기 중앙 처리 장치의 전원을 공급하는 배터리팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈, 상기 무선 통신형 셀 모듈 및 상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 배터리 양극 단자와 연결되는 셀 모듈 양극 단자 및 상기 배터리 음극 단자와 연결되는 셀 모듈 음극 단자를 구비하는 셀,
    상기 외부 전원 단자와 연결되어 외부 교류 전압을 공급받는 교류 전원 단자, 그리고
    상기 셀 및 상기 교류 전원 단자 사이에 위치하고, 상기 교류 전원 단자로부터 공급받은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 셀에 충전하는 교류-직류 컨버터
    를 더 포함하는 배터리팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유선 통신형 셀 모듈은
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 무선 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치 및 상기 무선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈은,
    상기 전원 커넥터와 연결되어 상기 외부 장비로부터 공급받은 전원을 상기 중앙 처리 장치, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈에 공급하는 제어기 전원 단자를 더 포함하며,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 유선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되고,
    상기 혼합 통신형 셀 모듈과 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 무선 통신 단자, 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되며,
    상기 하나 이상의 유선 통신형 셀 모듈 및 상기 하나 이상의 무선 통신형 셀 모듈 간에는 상기 제어기 전원 단자 및 상기 교류 전원 단자가 서로 연결되는 배터리팩.
  16. 셀 모듈 양극 단자 및 셀 모듈 음극 단자를 구비하고, 충전 및 방전되는 셀,
    상기 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템 소프트웨어를 실행하는 중앙 처리 장치, 그리고
    상기 배터리 관리 시스템 소프트웨어를 유선 또는 무선으로 다운로드하여 상기 중앙 처리 장치로 전달하는 통신 모듈 및 통신 단자
    를 포함하는 셀 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통신 모듈 및 상기 통신 단자는,
    다른 셀 모듈과 유선 또는 무선으로 통신하여 상기 제어 명령을 송수신하는 셀 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    외부로부터 전원이 인가되는 전원 단자,
    상기 전원을 변환하여 상기 셀에 충전하는 컨버터,
    상기 셀과 상기 컨버터 사이에 위치하여 상기 중앙 처리 장치의 제어에 따라 온오프되는 스위치,
    상기 셀과 상기 컨버터 사이에 위치하여 측정한 전류를 상기 중앙 처리 장치로 출력하는 전류 센서, 그리고
    상기 셀의 온도를 측정하여 상기 중앙 처리 장치로 출력하는 온도 센서
    를 더 포함하는 셀 모듈.
  19. 셀 모듈 양극 단자와 셀 모듈 음극 단자를 구비하고, 소정의 형상을 가지는 배터리 셀, 그리고
    상기 배터리 셀의 일면에 상기 배터리 셀과 결합되고, 상기 배터리셀을 충전 및 방전하기 위한 회로부가 포함된 인쇄회로기판을 포함하는 셀 모듈이 두 개 이상 셀 트레이에 배치된 셀 모듈 조립체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 육면체 형상을 가지고,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 배터리 셀의 4개의 좌우 측면 또는 전후 측면에 결합되는 셀 모듈 조립체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 셀 모듈 양극 단자 및 상기 셀 모듈 음극 단자는 상기 인쇄회로기판과 다른 면에 위치하는 셀 모듈 조립체.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 셀 트레이를 복수개 적층하는 셀 모듈 조립체.
  23. 제22항에 있어서,
    서랍식 구조물 내에 복수개가 적층되는 셀 모듈 조립체.
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