(57)【要約】【課題】  バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）ハードウェアを含まないバッテリーパック、セルモジュールおよびセルモジュール組立体を提供する。【解決手段】  バッテリーパックは少なくとも一つのセルモジュール、そして前記少なくとも一つのセルモジュールと連結され外部装備と有線で通信するための通信コネクタを含み、前記少なくとも一つのセルモジュールは前記通信コネクタと連結され前記外部装備から受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御し、前記外部装備は前記制御命令を伝送するバッテリー管理システムが実現された外部ハードウェア装置であるか、または前記バッテリー管理システムを実現するソフトウェアが設置されたことを特徴とする。【選択図】    図１
2017515443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのセルモジュール、そして
前記少なくとも一つのセルモジュールと連結され外部装備と有線で通信するための通信コネクタを含み、
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
前記通信コネクタと連結され前記外部装備から受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御し、
前記外部装備は、
前記制御命令を伝送するバッテリー管理システムが実現された外部ハードウェア装置であるか、または前記バッテリー管理システムを実現するソフトウェアが設置されたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
前記通信コネクタと有線で連結され前記制御命令を受信するための有線通信端子および有線通信モジュール、そして
前記有線通信端子および前記有線通信モジュールを通じて受信される制御命令によって前記充電および放電を制御する中央処理装置をさらに含む有線通信型セルモジュールを含み、
複数の有線通信型セルモジュール間に前記有線通信端子を通じて互いに連結される請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
無線アンテナおよび無線通信モジュール、そして
前記無線アンテナおよび前記無線通信モジュールを通じて受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む無線通信型セルモジュールと、
前記通信コネクタおよび前記有線通信型セルモジュールと有線で連結される有線通信端子および有線通信モジュール、
前記無線通信型セルモジュールと無線で通信する無線アンテナおよび前記無線アンテナと連結される無線通信モジュール、そして
前記有線通信端子および前記有線通信モジュールを通じて前記外部装備から制御命令を受信し前記制御命令によってセルの充電および放電を制御し、前記無線アンテナを通じて連結された前記無線通信型セルモジュールに前記制御命令を伝達する中央処理装置を含む混合通信型セルモジュール
を含む請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、そして
前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタをさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、
前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されバッテリー電圧の供給を受けるための直流電源端子、そして
前記セルおよび前記直流電源端子の間に位置し、前記直流電源端子から供給を受けた直流電源を前記セルに充電する直流−直流コンバータ
をさらに含む請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
複数の第１セルモジュール間に前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結される請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、
前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結される請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、
前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタ、そして
外部電源端子をさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、
前記外部電源端子と連結され外部交流電圧の供給を受ける交流電源端子、そして
前記セルおよび前記交流電源端子の間に位置し、前記交流電源端子から供給を受けた交流電源を直流電源に変換して前記セルに充電する交流−直流コンバータ
をさらに含む請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、
前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結される請求項７に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
少なくとも一つのセルモジュールを含み、
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
有線通信を通じて受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む有線通信型セルモジュール、
無線通信を通じて外部装備から受信される前記制御命令によって前記セルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む無線通信型セルモジュール、そして
前記無線通信を通じて前記外部装備から受信される前記制御命令によって前記セルの充電および放電を制御し、前記制御命令を前記有線通信を通じて前記有線通信型セルモジュールに伝達する中央処理装置を含む混合通信型セルモジュールを含み、
前記外部装備は、
前記制御命令を伝送するバッテリー管理システムが実現された外部ハードウェア装置であるか、または前記バッテリー管理システムを実現するソフトウェアが設置されたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１０】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、そして
前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタをさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子から供給を受けたバッテリー電圧でセルを充電し、
前記電源コネクタから供給を受けた電源で前記中央処理装置の電源を供給する請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、
前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されバッテリー電圧の供給を受けるための直流電源端子、そして
前記セルおよび前記直流電源端子の間に位置し、前記直流電源端子から供給を受けた直流電源を前記セルに充電する直流−直流コンバータ
をさらに含む請求項１０に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、
前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結される請求項１１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、
前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタ、そして
外部電源端子をさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記外部電源端子から供給を受けたバッテリー電圧でセルを充電し、
前記電源コネクタから供給を受けた電源で前記中央処理装置の電源を供給する請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、
前記外部電源端子と連結され外部交流電圧の供給を受ける交流電源端子、そして
前記セルおよび前記交流電源端子の間に位置し、前記交流電源端子から供給を受けた交流電源を直流電源に変換して前記セルに充電する交流−直流コンバータ
をさらに含む請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、
前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結される請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
セルモジュール正極端子およびセルモジュール負極端子を備え、充電および放電されるセル、
前記セルの充電および放電を制御するバッテリー管理システムソフトウェアを実行する中央処理装置、そして
前記バッテリー管理システムソフトウェアを有線または無線でダウンロードして前記中央処理装置に伝達する通信モジュールおよび通信端子
を含むセルモジュール。
【請求項１７】
前記通信モジュールおよび前記通信端子は、
他のセルモジュールと有線または無線で通信して前記制御命令を送受信する請求項１６に記載のセルモジュール。
【請求項１８】
外部から電源が印加される電源端子、
前記電源を変換して前記セルに充電するコンバータ、
前記セルと前記コンバータの間に位置し前記中央処理装置の制御によってオンオフされるスイッチ、
前記セルと前記コンバータの間に位置し測定した電流を前記中央処理装置に出力する電流センサー、そして
前記セルの温度を測定して前記中央処理装置に出力する温度センサー
をさらに含む請求項１７に記載のセルモジュール。
【請求項１９】
セルモジュール正極端子とセルモジュール負極端子を備え、所定の形状を有するバッテリーセル、そして
前記バッテリーセルの一面に前記バッテリーセルと結合され、前記バッテリーセルを充電および放電するための回路部が含まれている印刷回路基板を含むセルモジュールが二つ以上セルトレイに配置されたセルモジュール組立体。
【請求項２０】
前記バッテリーセルは、六面体形状を有し、
前記印刷回路基板は、
前記バッテリーセルの４つの左右側面または前後側面に結合される請求項１９に記載のセルモジュール組立体。
【請求項２１】
前記セルモジュール正極端子および前記セルモジュール負極端子は前記印刷回路基板と異なる面に位置する請求項２０に記載のセルモジュール組立体。
【請求項２２】
前記セルトレイを複数個積層する請求項２１に記載のセルモジュール組立体。
【請求項２３】
引き出し式構造物内に複数個が積層される請求項２２に記載のセルモジュール組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパック、セルモジュールおよびセルモジュール組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンと携帯電話機などの電子機器と自動車はバッテリーを通じて必要なエネルギーの供給を受ける。このようなバッテリーは、バッテリーセル（ｃｅｌｌ）と各種回路を含むバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ  ｐａｃｋ）に製作することができる。
バッテリーパックは複数のバッテリーセルが直列または並列に連結され、この時、バッテリーパックはバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、以下、‘ＢＭＳ’と通称する）によって制御される。ＢＭＳは印刷回路基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）からなるハードウェアおよびＢＭＳソフトウェア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）から構成されており、このようなハードウェアとソフトウェアを合わせてＢＭＳと呼ぶ。
この時、従来のバッテリーパックはＢＭＳハードウェアを内蔵しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）のハードウェアを含まないバッテリーパック、セルモジュールおよびセルモジュール組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの特徴によれば、バッテリーパックは少なくとも一つのセルモジュール、そして前記少なくとも一つのセルモジュールと連結され外部装備と有線で通信するための通信コネクタを含み、前記少なくとも一つのセルモジュールは前記通信コネクタと連結され前記外部装備から受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御し、前記外部装備は前記制御命令を伝送するバッテリー管理システムが実現された外部ハードウェア装置であるか、または前記バッテリー管理システムを実現するソフトウェアが設置されたことを特徴とする。
【０００５】
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
前記通信コネクタと有線で連結され前記制御命令を受信するための有線通信端子および有線通信モジュール、そして前記有線通信端子および前記有線通信モジュールを通じて受信される制御命令によって前記充電および放電を制御する中央処理装置をさらに含む有線通信型セルモジュールを含み、複数の有線通信型セルモジュール間に前記有線通信端子を通じて互いに連結されてもよい。
【０００６】
前記少なくとも一つのセルモジュールは、
無線アンテナおよび無線通信モジュール、そして前記無線アンテナおよび前記無線通信モジュールを通じて受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む無線通信型セルモジュールと、前記通信コネクタおよび前記有線通信型セルモジュールと有線で連結される有線通信端子および有線通信モジュール、前記無線通信型セルモジュールと無線で通信する無線アンテナおよび前記無線アンテナと連結される無線通信モジュール、そして前記有線通信端子および前記有線通信モジュールを通じて前記外部装備から制御命令を受信し前記制御命令によってセルの充電および放電を制御し、前記無線アンテナを通じて連結された前記無線通信型セルモジュールに前記制御命令を伝達する中央処理装置を含む混合通信型セルモジュールを含むことができる。
【０００７】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、そして前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタをさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されバッテリー電圧の供給を受けるための直流電源端子、そして前記セルおよび前記直流電源端子の間に位置し、前記直流電源端子から供給を受けた直流電源を前記セルに充電する直流−直流コンバータをさらに含むことができる。
【０００８】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、複数の第１セルモジュール間に前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結されてもよい。
【０００９】
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結されてもよい。
【００１０】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタ、そして外部電源端子をさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、前記外部電源端子と連結され外部交流電圧の供給を受ける交流電源端子、そして前記セルおよび前記交流電源端子の間に位置し、前記交流電源端子から供給を受けた交流電源を直流電源に変換して前記セルに充電する交流−直流コンバータをさらに含むことができる。
【００１１】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結されてもよい。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、バッテリーパックは、少なくとも一つのセルモジュールを含み、前記少なくとも一つのセルモジュールは、有線通信を通じて受信される制御命令によってセルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む有線通信型セルモジュール、無線通信を通じて外部装備から受信される前記制御命令によって前記セルの充電および放電を制御する中央処理装置を含む無線通信型セルモジュール、そして前記無線通信を通じて前記外部装備から受信される前記制御命令によって前記セルの充電および放電を制御し、前記制御命令を前記有線通信を通じて前記有線通信型セルモジュールに伝達する中央処理装置を含む混合通信型セルモジュールを含み、前記外部装備は、前記制御命令を伝送するバッテリー管理システムが実現された外部ハードウェア装置であるか、または前記バッテリー管理システムを実現するソフトウェアが設置されたことを特徴とする。
【００１３】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、そして前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタをさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子から供給を受けたバッテリー電圧でセルを充電し、前記電源コネクタから供給を受けた電源で前記中央処理装置の電源を供給することができる。
【００１４】
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、前記バッテリー正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されバッテリー電圧の供給を受けるための直流電源端子、そして前記セルおよび前記直流電源端子の間に位置し、前記直流電源端子から供給を受けた直流電源を前記セルに充電する直流−直流コンバータをさらに含むことができる。
【００１５】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結され、前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記直流電源端子が互いに連結されてもよい。
【００１６】
バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子、前記外部装備から電源の供給を受けるための電源コネクタ、そして外部電源端子をさらに含み、
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記外部電源端子から供給を受けたバッテリー電圧でセルを充電し、前記電源コネクタから供給を受けた電源で前記中央処理装置の電源を供給することができる。
【００１７】
前記有線通信型セルモジュール、前記無線通信型セルモジュールおよび前記混合通信型セルモジュールは、
前記バッテリー正極端子と連結されるセルモジュール正極端子および前記バッテリー負極端子と連結されるセルモジュール負極端子を備えるセル、前記外部電源端子と連結され外部交流電圧の供給を受ける交流電源端子、そして前記セルおよび前記交流電源端子の間に位置し、前記交流電源端子から供給を受けた交流電源を直流電源に変換して前記セルに充電する交流−直流コンバータをさらに含むことができる。
【００１８】
前記有線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記無線通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置および前記無線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、
前記混合通信型セルモジュールは、
前記電源コネクタと連結され前記外部装備から供給を受けた電源を前記中央処理装置、前記無線通信モジュールおよび前記有線通信モジュールに供給する制御器電源端子をさらに含み、前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の有線通信型セルモジュール間には前記有線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、前記混合通信型セルモジュールと一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記無線通信端子、前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結され、前記一つ以上の有線通信型セルモジュールおよび前記一つ以上の無線通信型セルモジュール間には前記制御器電源端子および前記交流電源端子が互いに連結されてもよい。
【００１９】
本発明のまた他の特徴によれば、セルモジュールはセルモジュール正極端子およびセルモジュール負極端子を備え、充電および放電されるセル、前記セルの充電および放電を制御するバッテリー管理システムソフトウェアを実行する中央処理装置、そして前記バッテリー管理システムソフトウェアを有線または無線でダウンロードして前記中央処理装置に伝達する通信モジュールおよび通信端子を含む。
【００２０】
前記通信モジュールおよび前記通信端子は、
他のセルモジュールと有線または無線で通信して前記制御命令を送受信することができる。
【００２１】
外部から電源が印加される電源端子、前記電源を変換して前記セルに充電するコンバータ、前記セルと前記コンバータの間に位置し前記中央処理装置の制御によってオンオフされるスイッチ、前記セルと前記コンバータの間に位置し測定した電流を前記中央処理装置に出力する電流センサー、そして前記セルの温度を測定して前記中央処理装置に出力する温度センサーをさらに含むことができる。
【００２２】
本発明のまた他の特徴によれば、セルモジュール組立体はセルモジュール正極端子とセルモジュール負極端子を備え、所定の形状を有するバッテリーセル、そして前記バッテリーセルの一面に前記バッテリーセルと結合され、前記バッテリーセルを充電および放電するための回路部が含まれている印刷回路基板を含むセルモジュールが二つ以上セルトレイに配置されてもよい。
【００２３】
前記バッテリーセルは、六面体形状を有し、
前記印刷回路基板は、前記バッテリーセルの４つの左右側面または前後側面に結合されてもよい。
【００２４】
前記セルモジュール正極端子および前記セルモジュール負極端子は前記印刷回路基板と異なる面に配置されてもよい。
【００２５】
前記セルモジュール組立体は前記セルトレイを複数個積層することができる。
【００２６】
前記セルモジュール組立体は引き出し式構造物内に複数個が積層されてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施形態によれば、ＢＭＳのハードウェアとソフトウェアを分離することによって、ハードウェアの費用が節減されるだけでなくＢＭＳおよびバッテリーシステムに様々の機能を追加することができる。
また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＵｎｉｔまたはＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を内蔵するセルモジュールを構成し、このようなセルモジュールを一つ以上用いてバッテリーを構成する。このようにすれば、ＢＭＳソフトウェアを一つ以上のセルモジュールのうちのいずれか一つのセルモジュールのＣＰＵにダウンロードし、このようなセルモジュールが残りのセルモジュールを管理するようにすることができる。
また、ＢＭＳソフトウェアをバッテリーと通信する外部装備にダウンロードし、この外部装備がＢＭＳ機能を遂行して一つ以上のセルモジュールと通信をしてバッテリーを管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態によるＤＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図２】本発明の他の実施形態によるＤＣ入力無線通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図３】本発明の他の実施形態によるＤＣ入力混合通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図４】本発明の他の実施形態によるＡＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図５】本発明の他の実施形態によるＡＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図６】本発明の他の実施形態によるＡＣ入力混合通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【図７】本発明の一実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【図８】本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【図９】本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【図１０】本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【図１１】本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【図１２】本発明の一実施形態によるセルモジュールを示したものである。
【図１３】本発明の他の実施形態によるセルモジュールを示したものである。
【図１４】本発明の他の実施形態によるセルモジュールを示したものである。
【図１５】本発明の他の実施形態によるセルモジュールを示したものである。
【図１６】本発明の一実施形態によるセルモジュール組立体を示したものである。
【図１７】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものである。
【図１８】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものである。
【図１９】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものである。
【図２０】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものである。
【図２１】本発明の一実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものである。
【図２２】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものである。
【図２３】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものである。
【図２４】本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は様々な形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付けた。
【００３０】
明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
また、明細書に記載された“…部”、“…モジュール”の用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合で実現され得る。
【００３１】
本明細書でセル（ｃｅｌｌ）が一つであるか、またはいくつかのセルが並列または直列・並列混合で連結されたセル組み合わせで構成され得る。また、多様な回路から構成されたセルモジュールを含み、このようなセルモジュールをセルモジュールと通称する。
また、端子は製品の応用によってコネクタであることもあり、ターミナル端子であることもあるが、本発明の実施形態では端子またはコネクタが混用記載された。
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるバッテリーパック、セルモジュールおよびセルモジュール組立体について詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明の一実施形態によるＤＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものであり、図２は本発明の他の実施形態によるＤＣ入力無線通信型セルモジュールの構成を示したものであり、図３は本発明の他の実施形態によるＤＣ入力混合通信型セルモジュールの構成を示したものであり、図４は本発明の他の実施形態によるＡＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものであり、図５は本発明の他の実施形態によるＡＣ入力有線通信型セルモジュールの構成を示したものであり、図６は本発明の他の実施形態によるＡＣ入力混合通信型セルモジュールの構成を示したものである。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、以下、‘ＢＭＳ’と通称する）のないバッテリーシステムを実現するために、セルモジュールはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＵｎｉｔまたはＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を内蔵する。
【００３５】
図１〜図６はセルモジュールの構成を実施形態別に示したものである。セルモジュールは外部からＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、直流）電源またはＡＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、交流）電源の供給を受けてセルを充電する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ（Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）またはＡＣ／ＤＣコンバータを用いてセルを充電するかまたは放電する。
【００３６】
図１〜図３はＤＣ電源の供給を受け、ＤＣ／ＤＣコンバータを含むセルモジュールを通信方式別に示したものである。そして、図４〜図６はＡＣ電源の供給を受け、ＡＣ／ＤＣコンバータを含むセルモジュールを通信方式別に示したものである。
【００３７】
まず、図１を参照すれば、セルモジュール１００は、セル（Ｃｅｌｌ）１０１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、温度センサー１０５、セルモジュール正極端子１０７、セルモジュール負極端子１０９、スイッチ１１１、電流センサー１１３、充電放電制御器（ＣＰＵ、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１５、有線通信モジュール１１７、ＤＣ電源端子１１９、有線通信端子１２１および制御器電源端子１２３を含む。
この時、図１のセルモジュール１００は有線通信モジュール１１７および有線通信端子１２１を通じてＢＭＳまたは他のセルモジュールと有線通信をする。
【００３８】
その次に、図２を参照すれば、セルモジュール２００は、セル２０１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ２０３、温度センサー２０５、セルモジュール正極端子２０７、セルモジュール負極端子２０９、スイッチ２１１、電流センサー２１３、充電放電制御器（ＣＰＵ）２１５、無線通信モジュール２１７、ＤＣ電源端子２１９、無線アンテナ２２１および制御器電源端子２２３を含む。
【００３９】
ここで、図１のセルモジュール１００と図２のセルモジュール２００はその構成や動作が互いに同一である。但し、図１のセルモジュール１００は有線通信モジュール１１７および有線通信端子１２１を含み、図２のセルモジュール２００は無線通信モジュール２１７および無線アンテナ２２１を含む点から互いに異なる。
【００４０】
図１のセルモジュール１００が有線通信モジュール１１７および有線通信端子１２１を通じてＢＭＳまたは他のセルモジュールと有線通信をするのに比べて、図２のセルモジュール２００は無線通信モジュール２１７および無線アンテナ２２１を通じてＢＭＳまたは他のセルモジュールと無線通信をする。したがって、図２のセルモジュール２００には通信端子の代わりに無線アンテナ２２１が装着される。その他の回路構成や動作は図１のセルモジュール１００と同一である。
【００４１】
その次に、図３を参照すれば、セルモジュール３００は、セル３０１、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０３、温度センサー３０５、セルモジュール正極端子３０７、セルモジュール負極端子３０９、スイッチ３１１、電流センサー３１３、充電放電制御器（ＣＰＵ）３１５、有線通信モジュール３１７、無線通信モジュール３１９、ＤＣ電源端子３２１、有線通信端子３２３、無線アンテナ３２５および制御器電源端子３２７を含む。
【００４２】
ここで、図３のセルモジュール３００は図１のセルモジュール１００および図２のセルモジュール２００とその構成や動作が互いに同一である。但し、図１および図２のセルモジュール１００、２００がそれぞれ有線通信方式、無線通信方式のみ遂行するのと異なり、有線通信方式および無線通信方式を全て遂行することができるという点が異なる。即ち、図３のセルモジュール３００は、有線通信モジュール３１７、無線通信モジュール３１９、無線アンテナ３２５および有線通信端子３２７を全て含む。
【００４３】
図３のセルモジュール３００は有線通信モジュール３１７および有線通信端子３２７を通じてＢＭＳまたは外部セルモジュールと有線通信をするか、または無線通信モジュール３１９、無線アンテナ３２５を通じてＢＭＳまたは外部セルモジュールと無線通信をすることができる。
【００４４】
その次に、図４を参照すれば、セルモジュール４００は、セル４０１、絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、温度センサー４４０５、セルモジュール正極端子４０７、セルモジュール負極端子４０９、スイッチ４１１、電流センサー４１３、充電放電制御器（ＣＰＵ）４１５、有線通信モジュール４１７、ＡＣ電源端子４１９、有線通信端子４２１および制御器電源端子４２３を含む。
【００４５】
ここで、図４のセルモジュール４００はその構成や動作が図１のセルモジュール１００と同一である。但し、図１のセルモジュール１００が絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を含むのに反し、図４のセルモジュール４００は絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３を使用する点が異なる。
【００４６】
図４のセルモジュール４００は絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３を通じて外部から供給されたＡＣ電源をＤＣに変換してセル４０１を充電する。または両方向絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３を用いてセル４０１を放電しセル４０１の電力を外部に供給する。そして有線通信モジュール４１７および有線通信端子４２１を通じてＢＭＳまたは他のセルモジュールと有線通信をする。
【００４７】
その次に、図５を参照すれば、セルモジュール５００は、セル５０１、絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ５０３、温度センサー５０５、セルモジュール正極端子５０７、セルモジュール負極端子５０９、スイッチ５１１、電流センサー５１３、充電放電制御器（ＣＰＵ）５１５、無線通信モジュール５１７、ＡＣ電源端子５１９、無線アンテナ５２１および制御器電源端子５２３を含む。
【００４８】
図５のセルモジュール５００は図４のセルモジュール４００とその構成や動作が同一であるが、図４のセルモジュール５００が有線通信方式を遂行するのに反し、無線通信方式を遂行する点が異なる。即ち、図４のセルモジュール５００は有線通信モジュール４１７および有線通信端子４２１を含むのに反し、図５のセルモジュール６００は無線通信モジュール５１７および無線アンテナ５２１を含む。そして、これら構成５１７、５２１を通じてＢＭＳまたは他のセルモジュールと有線通信をする。
【００４９】
その次に、図６を参照すれば、セルモジュール６００は、セル６０１、絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ６０３、温度センサー６０５、セルモジュール正極端子６０７、セルモジュール負極端子６０９、スイッチ６１１、電流センサー６１３、充電放電制御器（ＣＰＵ）６１５、有線通信モジュール６１７、無線通信モジュール６１９、ＡＣ電源端子６２１、有線通信端子６２３、無線アンテナ６２５および制御器電源端子６２７を含む。
【００５０】
図６のセルモジュール６００は図４のセルモジュール４００および図５のセルモジュール５００とその構成や動作が互いに同一である。但し、図４および図５のセルモジュール４００、５００がそれぞれ有線通信方式、無線通信方式のみ遂行するのと異なり、有線通信方式および無線通信方式を全て遂行することができるという点が異なる。即ち、図６のセルモジュール６００は、有線通信モジュール６１７、無線通信モジュール６１９、有線通信端子６２３、無線アンテナ６２５を全て含む。そして有線通信モジュール６１７および有線通信端子６２３を通じてＢＭＳまたは外部セルモジュールと有線通信をするか、または無線通信モジュール６１９、無線アンテナ６２５を通じてＢＭＳまたは外部セルモジュールと無線通信をすることができる。
【００５１】
以下、図１、２、３、４、５、６の各構成要素について説明する。
【００５２】
セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１はセルモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００に一つ含まれている。セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１はセル電流が充電される装置であって、放電されれば再充電して使用することができる。
【００５３】
セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１は外部充電器（図示せず）から直接ＤＣ電流の供給を受けて充電することができ、内部の充電部（図示せず）からセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１の状態に適した電流の供給を受けて個別的に充電することができる。
【００５４】
セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１はセルモジュール正極端子１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７およびセルモジュール負極端子１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９とそれぞれ連結されている。セルモジュール正極端子１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７およびセルモジュール負極端子１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９は外部に電源を引き出すか、またはセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１を充電するのに用いることができる。
【００５５】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３はＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１と連結され、ＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１を通じて外部から供給されるＤＣ電源でセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１を充電する。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３は単方向にも動作可能であり、両方向にも動作可能である。
【００５６】
温度センサー１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５はセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１の温度を基準範囲で動作させるようにする。温度センサー１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５は充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５と連結される。温度センサー１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５はセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１の温度を測定して充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５に伝達する。温度センサー１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５は電気抵抗が温度に関する素子であるＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）温度センサーであってもよい。
【００５７】
スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１は、セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３の間に位置し、セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３を連結させるかまたは遮断させる。
【００５８】
スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１は充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５と連結される。スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１は充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５に設けられたＢＭＳまたは有線通信または無線通信で連結された外部装置に搭載されたＢＭＳの制御によって開くかまたは閉じる。
【００５９】
スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）素子、リレー、マグネチックスイッチなどであってもよい。
【００６０】
電流センサー１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３、スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１および充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５と連結される。
【００６１】
電流センサー１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３がセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１に供給する電流、または絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３がセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１から供給を受ける電流を感知する。そして感知した電流を充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５に出力する。
【００６２】
セルモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、電流センサー１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３を通じてセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１の過放電、過充電または安全温度を外れる場合を感知する。即ち、ＢＭＳは外部電源（図示せず）からセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１に流れる電流やセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１から外部負荷（図示せず）に流れる電流が安全範囲を外れる場合、スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１を制御してセルモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００を保護することができる。
【００６３】
電流センサー１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３は、ホールセンサー（ｈａｌｌ  ｓｅｎｓｏｒ）やシャント抵抗（ｓｈｕｎｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）などで実現できる。
【００６４】
充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３、温度センサー１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、電流センサー１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３と連結される。
【００６５】
充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３を制御してセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１を充電または放電する。
【００６６】
図１および図４を参照すれば、充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、４１５は有線通信端子１２１、４２１と連結された有線通信モジュール１１７、４１７と連結されている。充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、４１５は有線通信モジュール１１７、４１７および有線通信端子１２１、４２１を通じてＢＭＳの命令を受けてセルモジュール１００、４００を管理する。充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、４１５はＢＭＳの制御によってセル１０１、４０１を充電する。
【００６７】
充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、４１５は、セルモジュール１００、４００内で収集したセル電圧、電流、温度などの情報を有線通信モジュール１１７、４１７および有線通信端子１２１、４２１を通じてＢＭＳまたはＢＭＳが搭載されたセルモジュールに出力することができる。
【００６８】
図２および図５を参照すれば、充電放電制御器（ＣＰＵ）２１５、５１５は無線アンテナ２２１、５２１と連結された無線通信モジュール２１７、５１７と連結されている。充電放電制御器（ＣＰＵ）２１５、５１５は無線通信モジュール２１７、５１７および無線アンテナ２２１、５２１を通じてＢＭＳの命令を受けてセルモジュール２００、５００を管理する。充電放電制御器（ＣＰＵ）２１５、５１５はＢＭＳの制御によってセル２０１、５０１を充電する。
【００６９】
充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、５１５は、セルモジュール１００、５００内で収集したセル電圧、電流、温度などの情報を無線通信モジュール２１７、５１７および無線アンテナ２２１、５２１を通じてＢＭＳまたはＢＭＳが搭載されたセルモジュールに出力することができる。
【００７０】
図３および図６を参照すれば、充電放電制御器（ＣＰＵ）３１５、６１５はセルモジュール３００、６００内で収集したセル電圧、電流、温度などの情報を図１および図４のように有線通信方式でＢＭＳまたはＢＭＳが搭載されたセルモジュールに出力するか、または図２および図５のように無線通信方式でＢＭＳまたはＢＭＳが搭載されたセルモジュールに出力することができる。
【００７１】
この時、充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５、有線通信モジュール１１７、３１７および無線通信モジュール２１７、３１９の電源は外部から制御器電源端子１２３、２２３、３２７、４２３、５２３、６２７を通じて供給される。
【００７２】
充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５は電源がある場合にのみ動作し、電源が外部から供給されなければ全ての動作を停止する。このように、動作を停止すると、スイッチ１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１が開放されセル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１と遮断されるので、セル１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１の電力を消費しない。
【００７３】
有線通信モジュール１１７、３１７、４１７、６１７は、充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、３１５、４１５、６１５、有線通信端子１２１、３２３、４２１、６２３および制御器電源端子１２３、３２７、４２３、６２７と連結される。
【００７４】
有線通信モジュール１１７、３１７、４１７、６１７は、有線通信端子１２１、３２３、４２１、６２３を通じて連結された外部装備または他のセルモジュールと有線通信をすることができるようにする。ここで、有線通信方式は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＲＳ４８５、ＲＳ４２２、ＲＳ２３２、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）などを用いることができるが、このような通信方式に限定されるのではない。
【００７５】
無線通信モジュール２１７、３１９、５１７、６１９は、充電放電制御器（ＣＰＵ）２１５、３１５、５１５、６１５、無線アンテナ２２１、３２５、５２１、６２５および制御器電源端子２２３、３２７、５２３、６２７と連結される。無線通信モジュール２１７、３１９、５１７、６１９は無線アンテナ２２１、３２５、５２１、６２５を通じて連結された外部装備または他のセルモジュールと有線通信をすることができるようにする。ここで、無線通信方式はブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）、ジー−ウェーブ（Ｚ−Ｗａｖｅ）（登録商標）などを使用することができる。しかし、セルモジュール２００、３００の動作は使用する無線通信モジュール２１７、３１９、５１７、６１９の通信方式にこだわらない。
【００７６】
ＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１は、セル１０１、２０１、３０１の充電または放電のための端子である。セル１０１、２０１、３０１を充電または放電する電源はＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１を通じて外部装備（図示せず）と取り交わす。
【００７７】
ＡＣ電源端子４１９、５１９、６２１は、セル４０１、５０１、６０１の充電または放電のための端子である。セル４０１、５０１、６０１を充電または放電する電源はＡＣ電源端子４１９、５１９、６２１を通じて外部装備（図示せず）と取り交わす。
【００７８】
制御器電源端子１２３、２２３、３２７、４２３、５２３、６２７は、充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５に外部から電源を供給するための端子である。
【００７９】
有線通信モジュール１１７、３１７、４１７、６１７、ＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１、有線通信端子１２１、３２３、４２１、６２３、ＡＣ電源端子４１９、５１９、６２１および制御器電源端子１２３、２２３、３２７、４２３、５２３、６２７は絶縁型を使用する。このようにすると、セルモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００を複数個を外部で直列または並列に連結しても絶縁の問題が発生しない。
【００８０】
図７は本発明の一実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものであり、図８は本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものであり、図９は本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものであり、図１０は本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものであり、図１１は本発明の他の実施形態によるバッテリーおよびバッテリー制御システム間の連結構成を示したものである。
【００８１】
図７〜図１１のバッテリー７００は複数（Ｎ）個のセルモジュールを直列、並列、そして直列と並列の混合形態のうちのいずれか一つの形態に連結して積層したバッテリーパックの形態であってもよい。このように積層されたセルモジュールそれぞれは外部装備８００と連結される。
【００８２】
まず、図７を参照すれば、図１のＤＣ入力有線通信型セルモジュール１００を用いてバッテリーシステムを構成した例を示す。即ち、バッテリー７００は複数（Ｎ）のセルモジュール１００、バッテリー正極端子７０１、バッテリー負極端子７０３、通信コネクタ７０５および電源コネクタ７０７を含む。
【００８３】
この時、Ｎ個のセルモジュール１００を直列に連結してバッテリー７００を構成したが、Ｎ個のセルモジュール１００は並列に連結されてもよく、直列と並列を混合して連結されてもよい。
【００８４】
複数（Ｎ）個のセルモジュール１００それぞれのＤＣ電源端子１１９は互いに連結され、それぞれのＤＣ電源端子１１９はバッテリー正極端子７０１およびバッテリー負極端子７０３と連結される。
【００８５】
この時、バッテリー正極端子７０３はセルモジュール１のセルモジュール正極端子１０５と連結され、バッテリー負極端子７０５はセルモジュールＮのセルモジュール負極端子１０７と連結され、セルモジュール１、…、セルモジュールＮ間には互いにセルモジュール正極端子１０５とセルモジュール負極端子１０７が互いに連結される。即ち、セルモジュール１のセルモジュール負極端子１０７はセルモジュール２のセルモジュール正極端子１０５と連結される。したがって、セルモジュール１００の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を通じてセル１０１にバッテリー電圧を供給する。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３はバッテリー電圧をセル１０１を充電することに適した電圧に変換する。
【００８６】
セルモジュール１００の充電放電制御器（ＣＰＵ）１１５はＢＭＳの命令を受け絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を制御してバッテリー７００を充電または放電する。
【００８７】
また、複数（Ｎ）個のセルモジュール１００それぞれの有線通信端子１２１は互いに連結され、通信コネクタ７０７とも連結される。
【００８８】
また、複数（Ｎ）個のセルモジュール１００それぞれの制御器電源端子１２３は互いに連結され、電源コネクタ７０９とも連結される。
【００８９】
このように、バッテリー７００内部のセルモジュール１００は全て有線通信端子１２１に連結されており、このような有線通信端子１２１は通信コネクタ７０５を通じて外部装備８００の通信モジュール８０１と連結される。
【００９０】
セルモジュール１００の制御器電源端子１２３は互いに全て連結されて電源コネクタ７０９を通じて外部装備８００の電源供給部８０３と連結される。したがって、ＢＭＳがセルモジュール１００のセル１０１を放電させれば、セル１０１の電力がバッテリー７００に供給される。
【００９１】
バッテリー７００を構成するセルモジュール１００のうちの１つ以上で故障が発生する場合、ＢＭＳは正常的なセルモジュール１００の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を制御して正常的なセルモジュールのセルを放電させる。そうすれば、バッテリー７００は異常が発生したセルを除いた残りのセルから出力を得ることができる。
【００９２】
ＢＭＳソフトウェアは外部装備８００にダウンロードされており、バッテリー７００には従来とは異なりＢＭＳハードウェアが別途にない。このように、本発明の実施形態によるバッテリーシステムはＢＭＳハードウェアなくバッテリーのみから構成される。
【００９３】
このように、ＢＭＳソフトウェアを外部装備８００の中央制御装置（ＣＰＵ）８０５にダウンロードして実行すると、バッテリー７００内部のセルモジュール１００は外部装備８００の中央制御装置（ＣＰＵ）８０５の命令を受けて動作する。
【００９４】
この時、外部装備８００はコンピュータであってもよく、外部装備のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であってもよく、外部ＢＭＳハードウェアであってもよく、装備に内蔵されているエンベデッドＰＣ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）であってもよく、スマートホンであってもよいが、これに限定されるのではなくＢＭＳソフトウェアをダウンロードして実行できる装備であれば何れのものでも該当する。
【００９５】
また、ＢＭＳソフトウェアを外部装備８００なく複数（Ｎ）個のセルモジュール１００のうちの一つのセルモジュール１００の充電放電制御器１１５にダウンロードして実行することができる。このような場合、ＢＭＳソフトウェアが実行される一つのセルモジュール１００が残りのセルモジュール１００を制御する。この時、セルモジュール１００間の通信は有線通信で行われる。
【００９６】
このように、バッテリー７００を供給する時に別途のＢＭＳハードウェアを搭載せず、ＢＭＳがＢＭＳソフトウェア形態に実現されれば、バッテリー製品の値段競争力が良くなり、システム統合が容易であり、また、ＢＭＳの機能も使用者の必要に合うように設計することができる。
【００９７】
また、図８は図７と同様にバッテリー７００および外部装備８００から実現されるが、バッテリー７００を構成するセルモジュールが図１、図２、図３のセルモジュールから採択された二つ以上のセルモジュールが混合されて使用される。この時、有線通信の可能な図１または図３のセルモジュール一つは必ず含まれる。
【００９８】
例えば、セルモジュール１は図１のセルモジュールであり、セルモジュール２は図２のセルモジュールであり、セルモジュールＮは図３のセルモジュールであってもよい。あるいは、セルモジュール１は図１のセルモジュールであり、セルモジュール２、…、Ｎは図２または図３のセルモジュールなどであって多様な方式に実現できる。
【００９９】
この時、バッテリー７００内部のセルモジュールは互いに有線または無線で通信し、セルモジュールのうちの一つのセルモジュールのみ外部装備８００と有線で通信する。
【０１００】
また、図９は図８と同様にバッテリー７００および外部装備８００から実現されるが、バッテリー７００を構成するセルモジュールが図１、図２、図３、図４、図５、図６のうちの一つの方式または二つ以上の方式を混用して使用することができる。
【０１０１】
この時、バッテリー７００は図８と異なり外部電源端子７０９をさらに含む。そして絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３と連結されたＤＣ電源端子１１９、２１９、３２１または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３と連結されたＡＣ電源端子４１９、５１９、６２１は、バッテリー正極端子およびバッテリー負極端子７０１、７０３でなく外部電源端子７０９と連結される。
【０１０２】
したがって、図７および図８の場合、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３の入力電圧範囲がバッテリー電圧によって決定されるのに比べて、図９は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、２０３、３０３または絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４０３、５０３、６０３の入力電圧範囲を自由に外部電源供給装置を用いて選択することができる。
【０１０３】
図１０は図８と同様に実現されるが、図８のバッテリー７００が外部装備８００と有線で通信するに反して、図１０のバッテリー７００は外部装備８００と無線で通信する。したがって、図１０のセルモジュールは図１、２、３、４、５、６のセルモジュールのうちの一つ以上で実現されるが、このうちの無線通信方式の可能な図２、図３、図５、図６のうちの一つのセルモジュールを必ず含む。そして、各セルモジュールは有線または無線通信で互いに連結される。
【０１０４】
図１１は図９と同様に実現されるが、図９のバッテリー７００が外部装備８００と有線で通信するに反して、図１１のバッテリーは外部装備８００と無線で通信する。したがって、図１０のセルモジュールは図１、２、３、４、５、６のセルモジュールのうちの一つ以上で実現されるが、このうちの無線通信方式の可能な図２、図３、図５、図６のうちの一つのセルモジュールを必ず含む。そして、各セルモジュールは有線または無線通信で互いに連結される。
【０１０５】
以上説明した通り、図７、８、９、１０、１１のようにバッテリーシステムを構成すれば、ＢＭＳは絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータをまたは絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータをセルモジュール別にそれぞれ両方向に制御してセルモジュールのセルを充電させるか放電させることができる。この方法はセルバランシングに使用することができる。
【０１０６】
特に、図９と図１１のバッテリーシステムで、ＢＭＳはセルモジュールの絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータを制御して必要な数字だけのセルモジュールの電池を放電させバッテリーの外部電源端子７０９を通じて所望の電圧のＤＣ出力またはＡＣ出力を供給するようにバッテリー７００を管理することができる。
【０１０７】
セルモジュールは電源を供給できる基本的な単位をなす。そしてこのようなセルモジュール１が積層されて分解組み立てが可能な状態で結合されたものをセルモジュール組立体ということにする。セルモジュールのセルは図１２のように平板形状であるかまたは図１３のように多角形のバー形状であってもよいが、このような例に限定されるのではなく、多様な実施形態が可能である。
【０１０８】
図１２は本発明の一実施形態によるセルモジュールを示したものである。この時、セルモジュールは図１〜図６のうちの少なくとも一つの構成を含むことができる。
【０１０９】
図１２を参照すれば、セルトレイなくセルモジュールを直接組み立てた例であって、セルモジュール９００は平板形状を有するバッテリーセル９０１の上部に温度センサー９０３が配置される。ここで、セルの形状はセルの種類とセルの容量によって多様な形状が可能である。
【０１１０】
バッテリーセル９０１の一側面にはセルモジュール正極端子９０５およびセルモジュール負極端子９０７が配置され、各端子９０５、９０７にはセルモジュール出力端子孔９０９が形成される。そして通信端子および通信コネクタ９１１、電源端子および電源コネクタ９１３が結合され、充放電制御のための回路部が含まれている印刷回路基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）９１５がバッテリーセル９０１の一側面に結合される。
【０１１１】
ここで、回路部は充電放電制御器（ＣＰＵ）、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ、有線通信モジュールまたは無線通信モジュールを実現した制御ボードを含む。
【０１１２】
図１３〜図１５は本発明の他の実施形態によるセルモジュールを示したものであって、この時、セルモジュールは図１〜図６のうちの少なくとも一つの構成を含むことができる。
【０１１３】
図１３〜図１５を参照すれば、セルトレイなくセルモジュールを直接組み立てた例であって、セルモジュール１０００は六面体形状を有するセル１００１を含む。ここで、セルの形状はセルの種類とセルの容量によって多様な形状が可能である。
【０１１４】
このようなセル１００１の一側面にはセルモジュール正極端子１００３およびセルモジュール負極端子１００５が配置される。
【０１１５】
セル１００１の一側面には通信端子および通信コネクタ１００７、電源端子および電源コネクタ１００９が結合され、充放電制御のための回路部が含まれている印刷回路基板（ＰＣＢ）１０１１がセル１００１の一側面に結合される。ここで、回路部は充電放電制御器（ＣＰＵ）、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ、有線通信モジュールまたは無線通信モジュールを実現した制御ボードを含む。
【０１１６】
この時、図１４を参照すれば、印刷回路基板１０１１はセルモジュール正極端子１００３およびセルモジュール負極端子１００５が配置されていない他側面、例えば右側側面に配置することができる。
【０１１７】
また、図１５を参照すれば、印刷回路基板１０１１はセルモジュール正極端子１００３およびセルモジュール負極端子１００５が配置されていない他側面、例えば後面に配置することができる。
【０１１８】
図１３〜図１５は図１２と同一な構造であるが、図１２と異なる点は図１２がパウチ型のセル９０１を使用したことに比べて図１３〜図１５は角型電池１００１を使用したことが異なる。
【０１１９】
また、図１２では温度センサー９０３が外部から見えるが、図１３〜図１５では温度センサーがバッテリーセル１００１と印刷回路基板（ＰＣＢ）１０１１の間にある場合には外部から見えない。そして、図１２のセルモジュール正極端子９０５およびセルモジュール負極端子９０７は平板形状であるが、図１３〜図１５のセルモジュール正極端子１００３およびセルモジュール負極端子１００５は棒または円筒形状である。これはセル構造によって互いに異なるのである。
【０１２０】
図１６は本発明の一実施形態によるセルモジュール組立体を示したものであり、図１７は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものであり、図１８は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものであり、図１９は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものであり、図２０は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を示したものであり、図２１は本発明の一実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものであり、図２２は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものであり、図２３は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものであり、図２４は本発明の他の実施形態によるセルモジュール組立体を積層したものである。
【０１２１】
図１６を参照すれば、図１２のセルモジュール９００を引き出し式に差し込むことができる平らなトレイ１１０１に配置したセルモジュール組立体１１００を示す。
【０１２２】
図１７を参照すれば、図１３のセルモジュール１０００を引き出し式に差し込むことができる平らなトレイ１２０１に配置したセルモジュール組立体１２００を示す。
【０１２３】
図１８〜図２０を参照すれば、一つのトレイに複数のセルモジュールを配置することができる。例えば、二つのセルモジュールを一つのトレイに配置してセルモジュール組立体を実現することができる。即ち、図１８を参照すれば、図１３のセルモジュール１０００を二つ引き出し式に差し込むことができる平らなトレイ１３０１に配置したセルモジュール組立体１３００を示す。
【０１２４】
また、図１９を参照すれば、図１４のセルモジュール１０００を二つ引き出し式に差し込むことができる平らなトレイ１４０１に配置したセルモジュール組立体１４００を示す。
【０１２５】
また、図２０を参照すれば、図１５のセルモジュール１０００を二つ引き出し式に差し込むことができる平らなトレイ１５０１に配置したセルモジュール組立体１５００を示す。
【０１２６】
図２１を参照すれば、図１６のセルモジュール組立体１１００を積層したセルモジュール組立体１６００を示す。
【０１２７】
図２２を参照すれば、図１７のセルモジュール組立体１２００を積層したセルモジュール組立体１７００を示す。
【０１２８】
図２３を参照すれば、図２０のセルモジュール組立体１５００を積層したセルモジュール組立体１８００を示す。
【０１２９】
図２４を参照すれば、図２１のようなセルモジュール組立体１６００を引き出し形式に積層したセルモジュール組立体１９００を示す。
【０１３０】
また、図面には示さなかったが、図２２、図２３のようなセルモジュール組立体１７００、１８００を引き出し形式に積層したセルモジュール組立体１９００であってもよい。
【０１３１】
また、図２１、図２２、図２３のようなセルモジュール組立体１６００、１７００、１８００が選択的に二つ以上引き出し形式に積層されてもよい。
この時、トレイなく互いに異なる二つ以上のセルモジュールが引き出し形式に積層されてもよい。この方式を用いると、セルモジュールの維持補修が便利である。
【０１３２】
以上で説明した本発明の実施形態は装置および方法を通じてのみ実現されるのではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても実現できる。
【０１３３】
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【０１３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属するのは当然である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2017515443.tif 000018
【図１７】
2017515443.tif 000019
【図１８】
2017515443.tif 000020
【図１９】
2017515443.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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