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公開番号2025106084
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-11
出願番号2025024195,2023031985
出願日2025-02-18,2018-08-06
発明の名称電池セルモニタリングシステム
出願人エーティーシーホーランド, エルエルシー,ATC Holland, LLC
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250704BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】追加使用又は再生利用推奨を可能にする電池セルモニタリングシステム及び電池セルモニタを提供する。
【解決手段】電池モニタ及び制御システムにおいて、電池モニタは、通常、電池13の1つ又は複数の端子などで電池に接続し、電池の状態をモニタリングする。電池モニタは、1つ又は複数のセンサ12を含み、モニタに接続された電池13の少なくとも1つのパラメータをそれぞれ検知する。コントローラ14への入力として機能するセンサ12は、電池状態を検知するための、温度センサ、電圧センサ、電流センサ、クーロンセンサ、等々などの任意の適切なタイプのセンサであってよい。コントローラは、センサをモニタリングし、且つ、センサによって提供されるデータを記録し、また、望ましくない状態を防止するために保護を提供する。電力管理24は、通常、電池モニタのすべての構成要素のための検証済み電圧レベルを提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電池セルモニタリングシステムであって、
複数の電池セルモニタであり、各電池セルモニタが、電気的に相互接続された複数の電池セルを有する電池パックのうちの各々の電池セルに電気的に接続するように構成されている、複数の電池セルモニタを備えており、
各電池セルモニタが、
コントローラに接続された１つ又は複数のセンサであり、各センサが、前記電池セルモニタリングデバイスによってモニタリングされる各々の電池セルの少なくとも１つのパラメータを検知するように構成されている、１つ又は複数のセンサと、
検知された前記少なくとも１つのパラメータに基づくデータを受け取り記憶するように構成されたメモリであり、前記メモリが、各々の電池セルに関連付けられた電池セルＩＤを記憶するように構成されている、メモリと、
動作中にセンサ情報を受け取り、時間の経過に伴ってメモリにセンサ情報を記憶するように構成されたコントローラであり、各々の電池セルに対するセンサ情報の履歴が各々の電池セルモニタのメモリに記録される、コントローラと、
各々の電池セルの前記少なくとも１つのパラメータおよび前記電池セルＩＤを離間したデバイスに非接触で通信するように構成された通信インタフェースであり、前記離間したデバイスへの通信が直接の電気的接続なしに行われる。通信インタフェースと、
を含む、電池セルモニタリングシステム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記複数の電池セルモニタの各々が、専用の電力源を含む、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項３】
前記複数の電池セルモニタの各々が、ＮＦＣ場が存在することに応答して電力を供給するＮＦＣコイルを含み、
前記通信インタフェースが、クラウドデータベースと通信するＲＦＩＤリーダに、各々の電池セルの前記少なくとも１つのパラメータ及び前記電池セルＩＤを、非接触で通信するように構成されている、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項４】
各電池セルモニタは、各々の前記コントローラ、前記１つ又は複数のセンサ、前記メモリ、および前記通信インタフェースを保護するためのエンクロージャを含み、
前記エンクロージャは、各々の電池セルによって支持されており、
前記エンクロージャは、前記１つ又は複数のセンサと各々の電池セルとの間の電気的結合を含む、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項５】
各電池セルモニタが、衝撃事象および運動事象をモニタリングするための加速度計を含む、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項６】
前記複数の電池セルモニタの各々の前記メモリが、前記センサによって各々の電池セルに関して時間の経過に伴って検知された電池情報を記憶するように構成されたアキュムレータマトリックスを含む、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項７】
各電池セルモニタの前記通信インタフェースが、配線ハーネスなしで前記離間したデバイスと通信するように構成されており、
前記通信インタフェースが、
前記電池セルＩＤを送信し、
複数のアクセスレベルのうちの第１のアクセスレベルに関連付けられている第１の認証情報を受信し、
前記複数のアクセスレベルのうちの第２のアクセスレベルに関連付けられている第２の認証情報を受信し、
前記第１の認証情報の受信に応答して電池セルデータの第１のセットを送信し、
前記第２の認証情報の受信に応答して電池セルデータの第２の異なるセットを送信する
ように構成されている、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項８】
各電池セルモニタの前記メモリが、各々の電池セルの電池セルライフサイクル状態を示す電池セルライフサイクルデータを含むように構成されている、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項９】
前記複数の電池セルモニタの各々が、各々の自己放電抵抗スイッチおよび各々のコントローラを含み、
各々のコントローラが、特定の電池セルライフサイクルデータに応答して各々の電池セルをリサイクル用に準備するために各々の自己放電抵抗スイッチを閉じるように構成されている、請求項８に記載の電池セルモニタリングシステム。
【請求項１０】
前記電池セルモニタリングシステムが、各電池セルモニタに関連付けられたプラスチックシールを含み、前記プラスチックシールが、各々の電池セルに取り付けるように構成されており、
各プラスチックシールが、各々の電池セルの電極への電気的接続を妨げずに各々の電池セルモニタを保護し密封するように構成されたプラスチック層によって囲まれた１つ又は複数の導電性タブを含む、請求項１に記載の電池セルモニタリングシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１７年８月４日に出願した、ＢＡＴＴＥＲＹＭＯＮＩＴＯＲ＆ＳＹＳＴＥＭＦＯＲＥＮＨＡＮＣＥＤＵＳＥという名称の米国仮特許出願第６２／５４１，２９１号の優先権を主張するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【発明の背景】
【０００２】
[0002]本発明のいくつかの実施形態は電池監視（battery monitoring、バッテリーモニタリング）に関し、また、いくつかの態様は電池の再生利用に関する。今日、電池システムに対する期待の高まり、及び使用の増加につれて、追加ライフサイクル及び事象情報が要求されている。本出願人らは、爆発又はエネルギー解放事象の増加は大きな関心事であるが、これらの電池を使用している製品は、需要がますます増え続けていることを認識している。電気車両の追加に伴い、自動車電池当たり数千のセルを使用して、システム全体に必要な電力が生成されている。
【０００３】
[0003]これらのシステムのうちのいくつかは既にモニタリングされているが、情報は、最初の適用後に失われる。電池はセルとして製造され、次に、モジュール、パック及びシステムに構成される。
【０００４】
[0004]電池製造の過去の世代では、モニタリングは、電圧及び電流の単一のタスクであったが、現在では化学的性質がより決定的なものになり、また、限界がより重要になっている。生産材料はより柔軟であり、製造変動を許容している。
【０００５】
[0005]また、本発明のいくつかの実施形態は、電池が経たライフサイクル及び事象の種類を識別し、且つ、ランク付けする方法に同じく関する。この方法は、追加使用又は再生利用推奨を可能にし得る。
【０００６】
[0006]現在のシステムが抱えているいくつかの知られている問題は、単一のセルモニタリングに対するパックの限界を含む。直列及び並列パックを使用して大規模電池システムが相互接続される。これらのシステムのうちのいくつかは、１つの大規模電池パックを形成している７７００個の個別の電池セルを有している。電池問題が生じると、それはシステム全体に影響を及ぼし、システムは自己回復していない。現在のモニタが追跡しているのは、電池がそのシステムに存在している間の性能のみである。
【０００７】
[0007]現在のモニタリングが抱えている別の問題は、セルレベル問題及び変化が追跡されないことである。例は、性能のための並列セルのモニタリングであり、個々の相違が全体として観察される。これらの変化のタイプを追跡することにより、製造から初期使用、再使用又は修理調整、再生利用のための転用までの電池の寿命にわたって、使用及び性能についてのより多くの情報を追跡することができる。この情報を使用して、設計全体及び設計要求事項を改善することができる。
【概要】
【０００８】
[0008]このシステムの第１の本発明の態様は、電池に関する情報を検査するために電池から電流を引き出す必要がないセキュアＮＦＣタイプの通信を利用している。ＮＦＣ及びＬａｓｅｒＰ－Ｃｈｉｐ解決法は、いずれも、デュアルポート化され、また、第２のアクティブモニタによる複数のタスクの実施を可能にし、且つ、複数のタスクを実施するように第２のアクティブモニタを構成することができるメモリの制御レジスタを含むメモリを有している。第１の本発明の態様は、閾値に到達し、或いは事象がトリガされる電池をモニタリングすることができる。ＮＦＣ及び高周波数ＲＦＩＤの両方が利用される実施形態では、対立及びデータ衝突を防止するためにデュアルポート化メモリが同じく使用される。電池モニタは、クーロン、電流、電圧、温度、充電率及び放電率、自己抵抗を時間の経過に伴って読み出し、且つ、それをアキュムレータマトリックスに記憶する。また、システムは、ＮＦＣ又はＰ－Ｃｈｉｐレジスタから一定の時間間隔で読出し、且つ、そのデータを時間の経過に伴って蓄積するようにプログラムすることも可能である。これらのシステムによれば、いずれも、レーザ電力を使用しているＰ－ｃｈｉｐ、及びＲＦ電力を使用しているＮＦＣを使用した環境発電を利用して自己電力供給することができる。
【０００９】
[0009]本発明の別の態様は、電池の寿命及び使用にわたる電池パラメータの変化を検出し、且つ、それを観察する手段を生成している。データを時間の経過に伴って蓄積し、且つ、アキュムレータを観察することにより、その特定の電池に対するその使用事例の経歴が分かる。
【００１０】
[0010]本発明の別の態様は、再生利用を容易にするためのシステムを生成している。このシステムは、再生利用のための容易な読出し及び分類方法を生成する。電池には、電池の寸断に先立ってエネルギーを消耗させ、それにより再生利用のために電池を準備する自己放電抵抗を閉じる、寿命の終わりを割り当てることができる。セキュアＮＦＣシステムを読み出して、電池タイプ、化学的性質、要求事項、再生利用方法及びゼロエネルギーまでの時限を決定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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