特許 7400083 並列および直列で電池を形成しかつテストするシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-08

(45)【発行日】2023-12-18

(54)【発明の名称】並列および直列で電池を形成しかつテストするシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/388 20190101AFI20231211BHJP

   G01R 31/3842 20190101ALI20231211BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20231211BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20231211BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231211BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20231211BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20231211BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20231211BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

G01R31/388

G01R31/3842

G01R31/392

G01R31/396

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H01M50/213

H01M50/284

H02J7/00 Q

【請求項の数】 42

(21)【出願番号】P 2022513940

(86)(22)【出願日】2020-11-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-04

(86)【国際出願番号】 US2020062548

(87)【国際公開番号】W WO2021113161

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-02-28

(31)【優先権主張番号】63/049,918

(32)【優先日】2020-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/053,647

(32)【優先日】2020-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/944,436

(32)【優先日】2019-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522078060

【氏名又は名称】ジャン、チャオジョン

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＡＮＧ，Ｃｈａｏｊｉｏｎｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ジャン、チャオジョン

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５７０５９２９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４８６７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１６０２１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０３３３９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１２５４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９３９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４５９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２３８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０４９９１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０６１４６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２４４８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第２０１９－００９２０８９（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／２６６２２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第５８９４２１２（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／２７７８４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／４４、

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４０、

５０／２０－５０／２９８、

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２、

７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池を形成しかつテストする回路アセンブリであって、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルに接続する回路と、
を備え、
前記ＢＴＳチャネルは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は各電池に平衡して分配され、
１つのＢＴＳチャネルは、複数の電池を同時にテストすることができる、
回路アセンブリ。

【請求項2】

前記並列ＰＴＭＤ－電池群内の各電池にわたる電圧を所望の精度範囲内で概ね等しく維持する手段を更に備える、請求項１に記載の回路アセンブリ。

【請求項3】

前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、請求項１に記載の回路アセンブリ。

【請求項4】

前記メインリレーまたはスイッチは、短絡等の問題を有する電池を分離することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、電流較正プロセスのために前記電流トランスデューサを接続および切断することが可能である、請求項１に記載の回路アセンブリ。

【請求項5】

前記並列ＰＴＭＤ－電池群内の各電池にわたる電圧を所望の精度範囲内で概ね等しく維持する手段を更に備え、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、短絡等の問題を有する電池を分離することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、電流較正プロセスのために前記電流トランスデューサを接続および切断することが可能である、請求項１に記載の回路アセンブリ。

【請求項6】

電池端子に接続し、電池の形成およびテストに有用な並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、
メインリレー、電流トランスデューサ、補助リレー、および限流抵抗器
を備え、
前記メインリレーおよび前記電流トランスデューサは直列接続され、前記メインリレーは第１の端子および第２の端子を有し、
前記メインリレーの前記第１の端子は、前記電池端子に接続するためのものであり、
前記メインリレーの前記第２の端子は、前記電流トランスデューサに接続され、
前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は、互いと直列であり、前記メインリレーと並列であり、
前記補助リレーは第１の端子および第２の端子を有し、前記補助リレーの前記第１の端子は、前記メインリレーの前記第１の端子に接続され、
前記限流抵抗器は第１の端子および第２の端子を有し、前記補助リレーの前記第２の端子は、前記限流抵抗器の前記第１の端子に接続され、
前記限流抵抗器の前記第２の端子は、前記メインリレーの前記第２の端子に接続される、ＰＴＭＤ。

【請求項7】

前記限流抵抗器の前記第２の端子は、前記メインリレーの前記第２の端子と前記電流トランスデューサとの間のコネクタに接続される、請求項６に記載のＰＴＭＤ。

【請求項8】

電池を形成するために並列接続された複数の生電池間の電圧を等化する方法であって、
請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤを各電池に接続するステップと、
レギュレータを各ＰＴＭＤの電流トランスデューサに接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
前記ＰＴＭＤを使用して、電池を事前平衡ステータスにするステップであって、前記ＰＴＭＤは、前記電池を事前平衡する開始段階中、電流を制限する、電池を事前平衡ステータスにするステップと、
を含む方法。

【請求項9】

電池を形成しテストするために並列接続された複数の電池間の電圧を等化する方法であって、
請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
レギュレータを前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電圧等化器を前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すステップと、
を含む方法。

【請求項10】

前記並列ＰＴＭＤ－電池群のうち２つ以上を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成することを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

電池テストシステムチャネルまたは充電／放電電流源を前記並列－直列電池群に接続して、同じ電圧および平衡電流分配下で同時に前記電池の全てを形成、テスト、および充電することを更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

並列および直列で接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を前記並列電池群の各々に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
レギュレータを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことによって前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、
を含む方法。

【請求項13】

並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストするための並列直列テスト管理デバイス（ＰＳＴＭＤ）であって、
電池を接続してＰＴＭＤ－電池組合せを形成するための請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続することによって形成される並列電池群と、
２つ以上の並列電池群を直列接続することによって形成される一連の並列電池群であって、それにより、並列－直列電池群を形成する、一連の並列電池群と、
各並列電池群に接続される電圧等化器と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
前記並列－直列電池群に接続されるレギュレータであって、前記ＰＳＴＭＤは、電流を前記レギュレータおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより、電池を形成かつ／またはテストすることが可能である、レギュレータと、
を備えるＰＳＴＭＤ。

【請求項14】

並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストするための並列直列テスト管理デバイス（ＰＳＴＭＤ）であって、
各電池に接続されてＰＴＭＤ－電池組合せを形成する、請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続することによって形成される並列ＰＴＭＤ－電池群と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
を備えるＰＳＴＭＤ。

【請求項15】

複数の電池を形成しテストする回路アセンブリであって、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルに接続する回路と、
を備え、
前記ＢＴＳチャネルは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は全ての電池に平衡して分配され、
ＢＴＳチャネルは前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続され、前記ＢＴＳチャネルは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、回路アセンブリ。

【請求項16】

２つ以上の並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成する回路と、各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器とを更に備える、請求項１５に記載の回路アセンブリ。

【請求項17】

前記並列－直列電池群に接続されるレギュレータを更に備える、請求項１６に記載の回路アセンブリ。

【請求項18】

並列および直列で接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
構成要素および請求項１５～１７の何れか一項に記載の回路を組み立てるステップと、
ＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続して、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
ＢＴＳチャネルを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記ＢＴＳチャネルは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記ＢＴＳおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより、前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、
を含む方法。

【請求項19】

前記電池は電流制御プロセスを使用して形成、テストされ、等化器電圧は、累積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲットに調節される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記電池は定電圧制御プロセスを使用して形成、テストされ、等化器電圧は所望の値に設定され、前記ＢＴＳチャネル内の電流は、累積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲット値に調節される、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

前記電圧等化器は、全電圧範囲の０．１％よりも良好な制御精度を有する、請求項１８に記載の方法。

【請求項22】

前記電池の形成およびテスト中、前記電池が形成されテストされる全電圧範囲にわたり、前記電圧等化器を用いて前記ＢＴＳを調整することを更に含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記電圧等化器は、ＣＣからＣＶへの遷移中、平滑性に影響せずに定電流（ＣＣ）機能、定電圧（ＣＶ）機能、およびＣＣ－ＣＶ機能を実現することができる、請求項１８に記載の方法。

【請求項24】

前記電圧等化器に必要とされる電流は、電池または並列電池群のテストに必要とされる電流の概ね１０分の１（１／１０）未満である、請求項１８に記載の方法。

【請求項25】

前記電圧等化器をＤＣ／ＤＣコンバータによって前記等化器電源から電気的に絶縁することを更に含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項26】

複数の電池を形成、テストする直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）であって、
前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板または代替手段と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群を電池テストシステム（ＢＴＳ）またはレギュレータに接続する回路であって、前記ＢＴＳまたは前記レギュレータは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は各電池に平衡して分配される、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続する回路と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
外部源から電流を受ける電源ポートと、
を備え、
前記ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記等化器電源は、前記電源ポートに接続され、
ＢＴＳチャネルまたは前記レギュレータは各ＰＴＭＤに接続され、前記ＢＴＳまたは前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供し、
前記電池は、電流を前記ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことによって形成、テストされる、ＳＰＴＭ。

【請求項27】

前記回路基板または前記代替手段に接続される通信ポートを更に備える、請求項２６に記載のＳＰＴＭ。

【請求項28】

前記電池に接続するコネクタを更に備える、請求項２６に記載のＳＰＴＭ。

【請求項29】

前記並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続する回路を更に備え、電圧等化器が各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される、請求項２６に記載のＳＰＴＭ。

【請求項30】

前記電池に接続するコネクタを更に備え、
回路基板は、前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供し、
前記回路基板は矩形であり、長さおよび幅を有し、前記回路基板は、前記長さに沿って対向する第１の端部および第２の端部を有し、
前記電源ポートおよび温度の影響を受けやすい電気構成要素は、前記回路基板の前記第１の端部におよびその近傍に配置され、
前記電池に接続するコネクタは、前記回路基板の前記第２の端部におよびその近傍に配置され、
前記ＳＰＴＭは、前記温度の影響を受けやすい電気構成要素と前記電池に接続するコネクタとの間に断熱器を更に備える、請求項２９に記載のＳＰＴＭ。

【請求項31】

電池を形成、テスト、充電する方法であって、
２つ以上の請求項２６に記載のＳＰＴＭを直列接続することと、
前記ＳＰＴＭを前記ＢＴＳに接続することと、
電流を前記電圧等化器から前記電池に通すのと同時に、電流を前記ＢＴＳから前記電池に通すことと、
を含む方法。

【請求項32】

複数の電池を形成しテストする統合直列－並列テストモジュール（ＩＳＰＴＭ）であって、
前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板と、
前記電池に接続するコネクタであって、前記コネクタは前記回路基板に接続される、コネクタと、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）または電流および電圧充電および放電源を提供するレギュレータと、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成する回路と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成する回路であって、電圧等化器は各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される、並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続する回路と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
外部源から電流を受け取る電源ポートと、
を備え、
前記ＢＴＳおよび前記電圧等化器は、前記電源ポートに接続され、
ＢＴＳチャネルは前記並列－直列電池群に接続され、前記ＢＴＳは、前記電池を充電および放電のための電流および電圧源を提供し、
前記電池は、電流を前記ＢＴＳおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより形成されテストされる、ＩＳＰＴＭ。

【請求項33】

前記回路基板は矩形であり、長さおよび幅を有し、前記回路基板は、前記長さに沿って対向する第１の端部および第２の端部を有し、
前記電源ポートおよび温度の影響を受けやすい電気構成要素は、前記回路基板の前記第１の端部におよびその近傍に配置され、
前記電池に接続するコネクタは、前記回路基板の前記第２の端部におよびその近傍に配置され、
前記ＩＳＰＴＭは、前記温度の影響を受けやすい電気構成要素と前記電池に接続するコネクタとの間に断熱器を更に備える、請求項３２に記載のＩＳＰＴＭ。

【請求項34】

前記回路基板に動作可能に接続されて、電池を受けて収容する電池トレイを更に備える、請求項３２に記載のＩＳＰＴＭ。

【請求項35】

正面を有するボックスを備えた温度チャンバであって、前記正面は受けるための複数のスロットまたは開口部を有し、各スロットまたは開口部は、請求項２６に記載のＳＰＴＭを収容することができる温度チャンバ。

【請求項36】

ＳＰＴＭで埋められていない任意のスロットまたは開口部を覆って封止する１つまたは複数の空プレートを更に備える、請求項３５に記載の温度チャンバ。

【請求項37】

正面を有するボックスを備えた温度チャンバであって、前記正面は受けるための複数のスロットまたは開口部を有し、各スロットまたは開口部は、請求項３１に記載のＩＳＰＴＭを収容することができる温度チャンバ。

【請求項38】

スーパーキャパシタまたは電池パック等のエネルギー貯蔵デバイスと併用される直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）であって、
前記エネルギー貯蔵デバイスを受けて接続し、電気構成要素を受け、電気構成要素間および前記電気構成要素と前記エネルギー貯蔵デバイスとの間に回路を提供する回路基板と、
前記エネルギー貯蔵デバイスに直列接続され、それにより、ＰＴＭＤデバイス組合せを形成する並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、前記ＰＴＭＤは、
前記エネルギー貯蔵デバイスに接続するメインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、前記エネルギー貯蔵デバイスを通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
２つ以上のＰＴＭＤデバイス組合せを並列接続して、並列デバイス群を形成する回路と、
前記並列デバイス群に接続される電圧等化器と、
外部入力を受け取り、制御電源、前記電圧等化器の等化器電源、および充電／放電電流源を提供する電源ポートであって、前記電源ポートは前記回路基板と統合される、電源ポートと、
を備え、
１つまたは複数のエネルギー貯蔵デバイスは、電流を前記充電／放電電流源および前記電圧等化器から前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵デバイスに同時に流すことにより形成されテストされ、
２つ以上の並列デバイス群が直列接続される、ＳＰＴＭ。

【請求項39】

並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
請求項５～７の何れか一項に記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列電池群を直列接続して、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を各並列電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
電池テストシステム（ＢＴＳ）またはレギュレータを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記ＢＴＳまたは前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記電圧等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、を含む方法。

【請求項40】

ＣＣＣＶ充電およびＣＣＣＶ放電の両方を使用して電池の容量およびクーロン効率を測定することを更に含み、ＣＣは定電流を表し、ＣＶは定電圧を表す、請求項３９に記載の方法。

【請求項41】

電池を通る電流は、充電および放電の終わりで概ねゼロであり、リレーおよびシャント等の回路抵抗の両端での電圧降下は、充電および放電の両方の終わりで概ねゼロである、請求項４０に記載の方法。

【請求項42】

前記電圧は、ＣＣＣＶの終わりで前記電池の全てで概ね同じであり、充電状態（ＳＯＣ）はＣＣＣＶの終わりで概ね同じであり、前記ＳＯＣは電池の最大容量の割合として表される、請求項４１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本特許出願は、電池の形成およびテストに関し、より詳細には、並列構成および直列構成の両方で配置された電池を形成しかつテストすることに関する。

【背景技術】

【0002】

電池は、人々の毎日の生活でますます頻繁に使用されつつある。電池は一般に、使用前にテストして、基準に達しているか否かを判断する必要がある。電池のテストは、電流、電圧、内部抵抗、容量、過充電、および過放電の制御および測定を含む。電池生産手順の一部は、電池の最終的な形成およびソートを含む。本発明の発明者らの（特許文献１）は、「電池の形成、充電、放電、および等化のシステム（Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｃｈａｒｇｉｎｇ，Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）」という名称であり、電池を形成しかつテストする概念を教示しており、これは全体的に、参照により本明細書に援用される。非常に大量の電池が製造されており、テストする必要があり、したがって、より高速かつより効率的なテストが必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第６２９１９７２号明細書

【発明の概要】

【0004】

本発明の一実施形態は、電池を形成しかつテストする回路アセンブリであって、複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）と、各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成する、ＰＴＭＤとを含む回路アセンブリを提供する。ＰＴＭＤは、電池に接続するメインリレーまたはスイッチ、メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャント、および限流抵抗器と直列接続される補助リレーを含み、補助リレーおよび限流抵抗器はメインリレーと並列する。回路が、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルに接続し、ＢＴＳチャネルは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供する。電流は各電池に平衡して分配される。

【0005】

本発明の一実施形態は、電池に接続し、電池を形成しかつテストする並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ：ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｅｓｔ ｍａｎａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を提供する。ＰＴＭＤは、電池に接続するメインリレーまたはスイッチ、メインリレーと直列接続される電流トランスデューサを含み、補助リレーは限流抵抗器と直列接続され、補助リレーおよび限流抵抗器はメインリレーと並列する。ＰＴＭＤは、電流の切り替え、電流および電圧の測定、事前等化中の電流制限、および電池保護を提供することが可能である。

【0006】

本発明の別の実施形態は、電池の形成およびテストのために、並列接続された複数の電池間の電圧を等化する方法を提供する。本方法は、本発明によるＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成することと、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成することと、レギュレータを並列ＰＴＭＤ－電池群に接続することであって、レギュレータは、電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続することと、電圧等化器を並列ＰＴＭＤ－電池群に接続することと、等化器電源を電圧等化器に接続することと、電流をレギュレータおよび等化器から複数の電池に同時に流すこととを含む。

【0007】

本発明の更なる実施形態は、並列および直列で接続された複数の電池を形成しかつテストする方法を提供し、本方法は、本発明によるＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成することと、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列電池群を形成することと、複数の並列電池群を直列接続して、並列－直列電池群を形成することと、電圧等化器を各並列電池群に接続することと、等化器電源を電圧等化器に接続することと、レギュレータを並列－直列電池群に接続することと、電流をレギュレータおよび等化器から複数の電池に同時に流すことによって電池を形成かつ／またはテストすることとを含む。電池容量およびクーロン効率は好ましくは、ＣＣＣＶ充電およびＣＣＣＶ放電の両方を使用して測定される。電池を通る電流は好ましくは、充電および放電の終わりで約ゼロであり、銅トレース、リレー、および電流トランスデューサ等の回路抵抗の両端での電圧降下は好ましくは、充電および放電の両方の終わりで約ゼロである。本発明の別の実施形態は、単一の電池を形成しかつテストする直列テスト管理デバイス（ＳＴＭＤ：Ｓｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）である。電流トランスデューサが電池の一端子に接続される。ＳＴＭＤは、電池に直列接続する電流トランスデューサと、電流トランスデューサ－電池直列と並列する等化器とを備える。電圧等化器は電流トランスデューサと電池の他端部との間に接続され、それにより、電池と、電流トランスデューサと、電圧等化器とを含む回路を形成する。ＳＴＭＤはＰＴＭＤを有さないが、電池と直列するトランスデューサ／シャントを有し、シャントおよび電池の直列と接続された等化器を有する。

【0008】

並列および直列に接続された複数の電池を形成しかつテストする並列直列テスト管理デバイスまたはＰＳＴＭＤ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｅｒｉａｌ ｔｅｓｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅ）も、本発明によって提供される。ＰＳＴＭＤは、電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成する本発明によるＰＴＭＤと、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続することによって形成される並列ＰＴＭＤ－電池群とを含む。２つ以上の並列電池群を直列接続することによって形成される一連の並列電池群は、並列－直列電池群を形成し、電圧等化器は各並列電池群に接続され、等化器電源は電圧等化器に接続され、レギュレータは並列－直列電池群に接続される。電池のテストおよび形成は、電流をレギュレータおよび等化器から複数の電池に同時に流すことによって実行される。

【0009】

複数の電池を形成しかつテストする直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ：ｓｅｒｉａｌ－ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ）も、本発明により提供される。ＳＰＴＭは、複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板と、各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）とを含み、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、メインリレーは電池と電流トランスデューサとの間に配置され、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および限流抵抗器と直列接続される補助リレーとを備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する。ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルまたはレギュレータに接続する回路が含まれ、ＢＴＳチャネルまたはレギュレータは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は各電池に平衡して分配される。電圧等化器が並列ＰＴＭＤ－電池群に接続され、等化器電源が電圧等化器に接続される。ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記電圧等化器電源は、前記電源ポートに接続される。電池は、電流を前記ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことによって形成、テストされる。

【0010】

別の実施形態では、本発明は、複数の電池を形成しかつテストする統合直列－並列テストモジュール（ＩＳＰＴＭ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｒｉａｌ－ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ）を提供する。ＩＳＰＴＭは、複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板と、前記電池に接続するコネクタであって、前記コネクタは前記回路基板に接続される、コネクタと、複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）または電流および電圧充電および放電源を提供するレギュレータと、各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成する、ＰＴＭＤと、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成する回路と、並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成する回路であって、電圧等化器は各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される、並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続する回路と、前記電圧等化器に接続される等化器電源と、外部源から電流を受け取る電源ポートとを含み、ＢＴＳおよび前記電圧等化器は、前記電源ポートに接続され、ＢＴＳチャネルは前記並列－直列電池群に接続され、前記ＢＴＳは、前記電池を充電および放電のための電流および電圧源を提供し、前記電池は、電流を前記ＢＴＳおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより形成されテストされる。ＰＴＭＤは、電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および限流抵抗器と直列接続される補助リレーを含み、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する。

【0011】

本発明は、別の実施形態において、一緒に直列接続された少なくとも２つまたは３つの個々のインダクタを含む少なくとも１つまたは２つの分布インダクタを保持するモジュラーボックスを含む、電池テストシステムのインダクタモジュールを提供する。分布インダクタはプリント回路基板に接続され、プリント回路基板は、電流を受け取る高電流ソケットを有する。分布インダクタは、好ましくは直列接続され、好ましくは、ファンが含まれて、ボックス全体に風を通す。典型的には、３つの分布インダクタがボックスで受けられ、各分布インダクタは好ましくは、一緒に直列接続された６つのインダクタを含み、分布インダクタに接続するための外部コネクタがボックスに提供される。

【0012】

インダクタモジュールは、配電網から電力を受け取るコンタクタと、前記コンタクタに接続される変圧器と、変圧器に接続されるインダクタモジュールと、インダクタモジュールに接続されるインバータモジュールとを含む電池テストシステムまたは電源システムにおいて使用される。上記機器は、好ましくは、モジュールを差し込むことができる高電流ソケットを基板の各面上に有する垂直プリント回路基板を有するキャビネットで受けられる。第２のインダクタモジュールが好ましくは、キャビネットで受けられ、ＤＣＤＣモジュールが好ましくは、第２のインダクタモジュールに接続され、ＰＣＢ上の高電流ソケットの１つに差し込まれる。第２のインダクタモジュールは好ましくは、人がＤＣＤＣモジュールを第２のインダクタモジュールおよび高電流ソケットに同時に差し込めるようにする位置でキャビネットに固定される。電池テストシステムは好ましくは、複数の電池を充電し、電池が放電している間、配電網に電流を渡すようなサイズおよび設計を有する。

【0013】

本発明は、高電流２極エッジコネクタソケットも提供し、このエッジコネクタソケットは、第１および第２の外部アイソレータと、基部と、前記基部から延びる複数のばねフィンガを有するように曲げられ切断された導電材料の第１および第２のシートであって、前記第１および第２のシートの前記基部は前記第１のアイソレータと前記第２のアイソレータとの間にある、第１および第２のシートと、前記第１および第２のシートの前記基部間にある内部アイソレータであって、前記第１および第２の外部アイソレータ、前記第１および第２のシート、および前記内部アイソレータの各々は穴、好ましくは２つの穴を有する、内部アイソレータと、上記構成要素の全ての穴を通って構成要素を一緒に留めるリベット、ネジ、またはボルトとを備える。第１のシート上のばねフィンガは第２のシート上のばねフィンガに接触して、ばねフィンガを電流が流れるようにするが、第１および第２のシートの基部は、電流が１組のばねフィンガから他の組のばねフィンガにのみ流れることができ、それにより、エッジコネクタソケットに２極機能を提供するように互いに分離される。プリント回路基板上のエッジコネクタは、２組のばねフィンガ間で押されることができ、それにより、正の直流をエッジコネクタの片側に１組のばねフィンガを通して流し、負の直流をエッジコネクタの逆側から出て他の組のばねフィンガに流せるようにする。

【0014】

本発明の別の実施形態は、電池の形成およびテスト中、複数の前記電池を保持するスマート電池トレイであり、本トレイは、対向する上面および下面、およびエッジを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、前記ＰＣＢの前記上面上の複数の電池ホルダと、形成およびテスト中、前記複数の電池のパラメータを測定する、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダと動作可能に係合する電子デバイスまたは構成要素と、前記ＰＣＢの前記エッジ上のエッジコネクタであって、前記エッジコネクタは、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダおよび前記電子デバイスまたは構成要素と動作可能に係合する、エッジコネクタとを備える。好ましくは、各電池ホルダは、負端子としても機能する、電池と係合し保持する２つ以上の直立ばねフィンガと、電池の一端部と接触する正端子とを有する。エッジコネクタは好ましくは第１および第２の対向する面を有し、各正端子は第１の面に接続され、各負端子は第２の面に接続される。電池は好ましくは、電池の下端部が正端子に接触し、ばねフィンガは、負端子である電池の円筒形ケースに接触した状態で、直立位置で電池ホルダにおいて受けられる。

【0015】

本発明は、別の実施形態では、電池形成ラックを提供し、本ラックは、前面、後面、左面、および右面と、複数の対のガイドレールとを有するキャビネットであって、各対のガイドレールの一方は前記キャビネットの前記左面で受けられ、他方は前記キャビネットの前記右面で受けられる、キャビネットと、垂直向きで前記キャビネットにおいて受けられ、前記キャビネットを前部および後部に分ける両面プリント回路基板（ＰＣＢ）と、前記キャビネットの前記前部の一対のガイドレールで受けられる電池トレイ上のエッジコネクタを受けるように設計、サイズ決定、かつ配置される、前記ＰＣＢ上の複数の２極高電流エッジコネクタソケットと、各対のガイドレールの、前記キャビネットの前記後部における制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュールであって、前記ＰＣＢは、前記電池トレイを各ＣＭＥモジュールに接続することもできるような開口部またはコネクタを有する、ＣＭＥモジュールとを備える。電池形成ラックは好ましくは、各対のガイドレールにおいて上述等のスマート電池トレイを受け、電池トレイ上のエッジコネクタはエッジコネクタソケットに差し込まれる。キャビネットは、エッジコネクタソケットと共にＰＣＢをなくし、ＣＭＥモジュールの測定モジュールを置換することにより、電池エージングラックとして使用することもでき、測定モジュールは、所望の時間量にわたって電池が経年劣化するにつれて、電池の種々のパラメータをモニタするのに使用することができる。電池トレイは、電池を形成しかつテストした後、形成ラックから電池エージングラックに移動させて、各電池の電圧を定期的に測定し、充電の異常な低下についてチェック等することができる。

【0016】

本発明は、別の実施形態において、電池形成およびテストシステムを提供し、本システムは、複数のチャネルを有する電源であって、各チャネルは、２０ボルト超、２５アンペア超、かつ５００ワット超の出力、好ましくは１００ボルト超、１０００アンペア超、かつ１００，０００ワット超の出力を提供するような設計およびサイズである、電源と、複数のチャネルの各々の電池形成ラックであって、各電池形成ラックは各チャネルに動作可能に接続される、電池形成ラックとを備える。電池形成ラックは、前面、後面、左面、および右面と、複数の対のガイドレールとを有するキャビネットであって、各対のガイドレールの一方は前記キャビネットの前記左面で受けられ、他方は前記キャビネットの前記右面で受けられる、キャビネットと、垂直向きで前記キャビネットにおいて受けられ、前記キャビネットを前部および後部に分ける両面プリント回路基板（ＰＣＢ）と、前記キャビネットの前記前部の一対のガイドレールで受けられる電池トレイ上のエッジコネクタを受けるように設計、サイズ決定、かつ配置される、前記ＰＣＢ上の複数の２極高電流エッジコネクタソケットと、各対のガイドレールの、前記キャビネットの前記後部における制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュールであって、前記ＰＣＢは、前記電池トレイを各ＣＭＥモジュールに接続することもできるような開口部またはコネクタを有する、ＣＭＥモジュールとを備える。

【0017】

電池形成およびテストシステムは、複数の電池を形成しかつテストするために、本明細書に開示される直列－並列技術を使用する。複数の電池は好ましくは、上述等のスマート電池トレイ上にあり、スマート電池トレイはガイドレール対の一方で受けられ、エッジコネクタソケットに差し込まれる。好ましくは、複数の電池、好ましくは１００個を超える電池、より好ましくは５００個を超える電池、典型的には１，０００個を超える電池を形成しかつテストするために、前記電源チャネルと前記電池形成ラックとの間で４本のみのワイヤが必要とされる。電源または電池テストシステムは好ましくは、一緒に、または上述等の垂直両面プリント回路基板上のソケットを通して接続されるコンタクタ、変圧器、インダクタモジュール、インバータモジュール、およびＤＣＤＣモジュールを含む。

【0018】

電池形成およびテストシステムは好ましくは、電池が形成されテストされるにつれて、電池の制御、測定、および完全モニタリングを提供する直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）を含み、ＳＰＴＭは、プリント回路基板と、エッジコネクタソケットの１つに差し込まれる基板上のエッジコネクタと、制御および測定機能を提供する基板上の電子デバイスおよび構成要素と、基板に接続される複数の電池コネクタとを備え、ＳＰＴＭは、電池を形成しかつテストするために直列および並列に一緒に接続される複数の電池を収容するように設計され、電源システムは好ましくは、正の極性を有する直流を基板上のエッジコネクタの一方の側に提供し、他方の側から負の極性を有する直流を受け取る。

【0019】

すぐ上の直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）は好ましくは、各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）を含み、ＰＴＭＤは、電池に接続するメインリレーまたはスイッチと、メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントと、限流抵抗器と直列接続される補助リレーとを備え、補助リレーおよび限流抵抗器はメインリレーと並列し、ＰＴＭＤは、事前等化および電池保護中、電流の切り替え、電流および電圧の測定、電流制限を提供することが可能である。

【0020】

本発明は、一実施形態では、プリント回路基板と、電池ホルダと、制御および測定と、エッジコネクタと、本明細書に開示されるＳＰＴＭおよびＰＴＭＤとを含むスマート電池トレイに電池を装填し；スマート電池トレイを本明細書に開示される電池形成ラックに装填し；本明細書において図２２を参照して記される等の電池テストシステムを提供し；電池テストシステムを電池形成ラックに接続し；電池を充電および放電して、電池を形成してテストし；次いでスマート電池トレイを電池エージングラックに移動させて、ある時間期間にわたり定期的に電圧を測定することにより、本明細書に教示されるように並列および直列に配置された５００個を超える電池、好ましくは１，０００個を超える電池を同時に形成しかつテストする方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】従来技術で使用される、１個の電池をテストする１つのチャネルの電池テストシステム（ＢＴＳ）を示すブロック図である。

【図2】従来技術で使用される、単純な形成のために並列接続された電池を示すブロック図である。

【図3】従来技術で使用される、単純な形成のために直列接続された電池を示すブロック図である。

【図4】従来技術で使用される、単純な受動電圧等化器を使用する直列接続された電池を示すブロック図である。

【図5】従来技術で使用される、より複雑な能動電圧等化器を使用する直列接続されて電池パックを形成する電池を示すブロック図である。

【図6】本発明で使用される並列テスト管理デバイスすなわちＰＴＭＤのブロック図である。

【図7】本発明で使用される直列テスト管理デバイスすなわちＳＴＭＤのブロック図である。

【図8】本発明で使用される並列－直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤのブロック図である。

【図9】本発明による条件付き並列テストモジュールすなわちＰＴＦＭのブロック図である。

【図10】本発明による統合ＢＴＳチャネルすなわちＩＰＴＦＭを有する条件付き並列テストモジュールのブロック図である。

【図11】本発明による条件付き並列－直列テストモジュールすなわちＰＳＴＦＭのブロック図である。

【図12】本発明による条件付き統合並列－直列テストモジュールすなわちＩＰＳＴＦＭのブロック図である。

【図13】本発明による電池をテストする直列接続された複数のＰＳＴＦＭのブロック図である。

【図14】並列－直列電池パックのブロック図である。

【図15】本発明による条件付き直列テストモジュールすなわちＳＴＦＭのブロック図である。

【図16】本発明による統合直列テストモジュールすなわちＩＳＴＦＭのブロック図である。

【図17】本発明による直列－並列テストモジュールすなわちＳＰＴＭの簡易斜視図である。

【図18】本発明による、ＳＰＴＭおよび／またはＩＳＰＴＭが受けられる温度チャンバの断面側面図を左側に示し、右側に正面図を示す。

【図19】本発明による電池を形成しかつテストする電源システムの側面図である。

【図20】本発明による分布インダクタの側面図である。

【図21】図２０の分布インダクタのうち３つを含むインダクタモジュールの斜視図である。

【図22】本発明による電源システムまたは電池テストシステムの側面図である。

【図23】本発明による図２２の電源システムを冷却する空気流の概略図である。

【図24】本発明による２極エッジコネクタソケットの斜視図である。

【図25】図２４のエッジコネクタソケットの第１のコンタクトの斜視図である。

【図26】図２４のエッジコネクタソケットの分解組立図である。

【図27】プリント回路基板および図２４のエッジコネクタソケットのうち５つを含む電気アセンブリの斜視図である。

【図28】本発明による、両面プリント回路基板および図２４のエッジコネクタソケットのうち４つを含む電気アセンブリの断面側面図である。

【図29】本発明による電池を形成しかつテストする直列－並列テストモジュールの側面図である。

【図30】図２９の直列－並列テストモジュールの平面図である。

【図31】複数の電池を保持するノに使用される電池トレイの部分斜視図である。

【図32】１００個の電池を保持する図３１の電池トレイの斜視図である。

【図32A】図３２の電池トレイの側面図である。

【図33】電池形成およびテストシステムの正面図である。

【図33A】対向するポゴプローブを示す図３３のシステムの一部の拡大図である。

【図33B】対向するポゴプローブ間で受けられた電池を示す図３３のシステムの一部の拡大図である。

【図33C】複数の電池と係合した対向するポゴプローブを示す図３３のシステムの一部の拡大図である。

【図34】本発明による電池トレイの部分斜視図である。

【図34A】図３４の電池トレイの平面図である。

【図34B】図３４Ａの電池トレイの側面図である。

【図35】本発明による電池形成ラックの側面図である。

【図36】本発明の直列および並列形成およびテスト技術による電池を形成しかつテストするプロセスのブロック流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本明細書で使用される用語
Ｃレートとは、最大容量に対して電池が充電または放電されるレートの尺度である。１Ｃレートは、放電電流が完全に充電された電池を１時間で完全に放電することを意味し、２Ｃレートは、放電電流が完全に充電された電池を１／２時間で完全に放電することを意味する。例えば、電池の容量が２Ａｈ（アンペア時）である場合、１Ｃレート電流は２アンペアであり、０．０５Ｃレートは０．１アンペアに等しい。

【0023】

ＣＣＣＶとは、定電流制御で開始され、電池電圧が設定電圧に達すると、低電圧制御に移り、電圧を設定電圧に保つ手順を表す。ＣＣは定電流を表し、ＣＶは低電圧を表す。
電池：本明細書での電池の意味は、単一セルおよび電池パックを含む。電池パックは外部に２つのみの電流端子を有し得るが、並列および直列配置の複数のセルおよび電池管理システム等の複雑な構造を内部に有し得る。

【0024】

電池管理システムすなわちＢＭＳとは、セルの等化、電池健康ステータスのチェック、充電状態のチェック、安全保護、および通信等の電池パックを管理するデバイスである。複雑性レベルに従って、大半の電池パックは何らかの種類のＢＭＳを有する。

【0025】

電池テストシステムすなわちＢＴＳとは、異なる形態の充電／放電電流／電圧を１つまたは複数の電池に印加して、１つまたは複数の電池の形成を含む１つまたは複数の電池音を研究または特徴付ける電気機器のカテゴリを指す。商用ＢＴＳは通常、１つまたは複数のチャネルで構成される。各ＢＴＳチャネルは、上記機能を独立して完全に実行することができる。ＢＴＳチャネルは、電流、電圧、および電力を含め、出力能力によって指定される。図１は、１個の電池をテストする１つのチャネルのＢＴＳのブロック図である。

【0026】

電池形成とは、初期充電／放電動作を生電池セルに対して実行するプロセスである。典型的には、セルの容量および内部抵抗が測定される。セルソートプロセスは典型的には、セルの容量および内部抵抗に従ってセルをソートするのに使用される。

【0027】

充電状態すなわちＳＯＣとは、最大容量に対する電気電池の充電レベルである。ＳＯＣは最大容量の割合として表される。
並列テスト管理デバイスすなわちＰＴＭＤとは、電池または並列に配置された電池の群に接続するデバイスを指し、群内の電池はＰＴＭＤを通して互いと並列に接続する。ＰＴＭＤの機能は、電流測定、電圧事前等化、電流切り替え、および他の機能を含む。図６は、並列テスト管理デバイスすなわちＰＴＭＤのブロック図である。

【0028】

直列テスト管理デバイスすなわちＳＴＭＤは、直列接続の単一の各電池の電圧を等化し、電流を測定する。ＳＴＭＤは電流スイッチを有さない。図７は、直列テスト管理デバイスすなわちＳＴＭＤのブロック図である。

【0029】

並列直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤは、並列および直列配置の電池の管理に使用されるＰＴＭＤとＳＴＭＤとの組合せである。図８は、並列直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤのブロック図である。

【0030】

電圧等化器は、電池パック内の全ての電池の両端の電圧を等化するのに電池パックで使用される。電圧等化器は、エネルギーを電池パックまたは隣接する電池から得る。シウ（Ｓｈｉｕ）らによる米国特許出願公開第２０１１／００６２９１７Ａ１号明細書は、電池パック用の電池電圧等化器回路を開示しており、参照により援用される。オルソン（Ｏｌｓｓｏｎ）らに付与された米国特許第６，４３７，５３９号明細書は、各電池セルの端子の両端に接続された電流散逸（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ）ループを使用して複数の直列接続電池セルの電荷を平衡する方法およびデバイスを開示している。後述するように、本発明による電圧等化器は、電池の形成およびテストに使用され、エネルギーを専用等化電源からとり、電池パックの電圧等化器よりもはるかに高レベルの精度で等化を提供する。

【0031】

並列テスト／形成モジュールすなわちＰＴＦＭは、ＢＴＳチャネルを有さず、電池コネクタおよび電池保持セクションを有する。
直列テスト／形成モジュールすなわちＳＴＦＭは、ＢＴＳチャネルを有さず、電池コネクタおよび電池保持セクションを有する。

【0032】

並列－直列テスト／形成モジュールすなわちＰＳＴＦＭは、ＢＴＳチャネルを有さず、電池コネクタおよび電池保持セクションを有する。
統合並列テスト／形成モジュールすなわちＩＰＴＦＭは、ＢＴＳチャネル、電池コネクタ、および電池保持セクションを有する。

【0033】

統合直列テスト／形成モジュールすなわちＩＳＴＦＭは、ＢＴＳチャネル、電池コネクタ、および電池保持セクションを有する。
統合並列－直列テスト／形成モジュールすなわちＩＰＳＴＦＭは、ＢＴＳチャネル、電池コネクタ、および電池保持セクションを有する。

【0034】

直列－並列技術モジュールすなわちＳＰＴＭは、ＰＴＦＭ、ＳＴＦＭ、およびＰＳＴＦＭの上記の非統合モジュールの全てを表す。
統合直列－並列技術モジュールすなわちＩＳＰＴＭは、ＩＰＴＦＭ、ＩＳＴＦＭ、およびＩＰＳＴＦＭの上記の統合モジュールの全てを表す。

【0035】

従来技術の簡単な説明
単純な並列または直列モードが、原始的な電池形成の開始段階で使用されてきた。しかしながら、この従来技術による実施は、各電池の電流の流れ／容量の精密測定および過電流保護等の包括的な機能を提供しない。ソート機能はなく、並列群内の各電池の遮断機能および事前等化機能もない。この単純な並列または直列接続は、電池が互いと非常に一貫しており、かつ短絡のリスクがないという条件下でしか適用することができない。

【0036】

図１は、従来技術で使用される、１個の電池１２～１２ｎをテストする１つのチャネルの電池テストシステム（ＢＴＳ）１０を示すブロック図である。電流／電圧充電／放電レギュレータチャネル１４～チャネル１４ｎが、プリント回路基板（ＰＣＢ）１６およびＰＣＢ１６と各電池１２～１２ｎとの間のワイヤを通して各電池１２～１２ｎにそれぞれ接続される。マイクロコントローラおよび制御／測定システム１８が、ＰＣＢ１６を通してレギュレータチャネル１４～１４ｎに接続される。ＡＣ／ＤＣ電源２０が、電池１２～１２ｎを形成しかつテストするための電流および電圧を提供する。記号Ｉ＋およびＩ－は電流出力端子を表し、記号Ｖ＋およびＶ－は電圧測定端子または電圧信号を表す。本発明によるテスト機器は、１個の電池への１つのＢＴＳチャネル構成と同様の機能を有するが、複数の電池の形成およびテストに使用することができる。電池形成で使用される場合、本発明のテスト機器は、容量および内部抵抗等の電池のソートに必要な機能を提供することができる。

【0037】

図２は、従来技術で使用される、単純な形成のために並列接続された電池２２ａおよび２２ｂ～２２ｎを示すブロック図である。電流／電圧充電／放電レギュレータチャネル２４が、並列構成の電池２２の両端子に接続される。レギュレータ２４は電流源を電池２２に提供し、電流源は、電池２２の充電ならびに電池の充放電のモニタリング、測定、および制御に使用することができる。各電池記号は１個の電池を表す。

【0038】

図３は、従来技術で使用される、単純な形成のために直列接続された電池２６ａおよび２６ｂ～２６ｎを示すブロック図である。各電池記号は、単一の電池または直列接続された複数の電池を表す。レギュレータ２８が、直列の最初の電池２６ａの端子および直列の最後の電池２６ｎの逆端子に接続される。レギュレータ２８は、電流源を電池に提供し、電流源は、電池２６の充電ならびに電池の充放電のモニタリング、測定、および制御に使用することができる。

【0039】

図４は、従来技術による電池パックで使用される、単純な受動電圧等化器を使用する直列接続された電池３０ａ、３０ｂ～３０ｎを示すブロック図である。抵抗器３２ａ、３２ｂ～３２ｎおよびスイッチ３４ａ、３４ｂ～４３ｎが各電池３０ａ、３０ｂ～３０ｎにそれぞれ並列接続され、電圧等化のために各電池の放電を制御するのに使用される。等化は常に実行されるわけではなく、効率は低い。電池３０ａ、３０ｂ～３０ｎは単一の電池として動作する。電池管理システム３６が電池のモニタリングを提供する。図４のシステムは、エネルギー消費デバイスに電流を提供するのに使用される電池パックで使用されてきたが、恐らくは電池の形成およびテストには使用されてこなかった。

【0040】

図５は、従来技術で使用される、より複雑な能動電圧等化器を使用する直列接続されて電池パックを形成する電池を示すブロック図である。このシステムは、電池パックからまたは隣接電池からのエネルギーを使用して、全ての電池の両端の電圧を等化するために各電池の充放電を制御する。電圧等化器３８ａ、３８ｂ～３８ｎの１つは各電池に並列接続される。別個の独立した電流源を有するのではなく、電圧等化器３８は電流を隣接する電池からまたは電池パックから消費する。等化は常に実行されるわけではなく、電圧は電池間で激しく揺れ動き得る。電池記号は、並列接続された電池群を表し得る。電池管理システム３９が電池モニタリングに提供される。図５のシステムは、エネルギー消費デバイスに電流を提供するのに使用される電池パックで使用されてきたが、恐らくは電池の形成およびテストには使用されていない。

【0041】

本発明者の「電池形成、充電、放電、および等化のシステム（Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｃｈａｒｇｉｎｇ，Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ａｎｄ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）」と題する米国特許第６，２９１，９７２号明細書は、参照により援用され、以下を部分的に概要に記載している。‘９７２号特許は、リチウムイオンおよびリチウムポリマーセル等の二次電池を形成するシステムを開示している。このシステムは、直列接続された幾つかの電池セルの各々の等化を提供する。独立した各回路が１～５アンペアのバルク形成電荷に小さな等化電流（μＡ～ｍＡ）を補足して、端子電圧、ひいては全てのセルの状況を正規化する。各セル位置に小さな電源で十分であるため、複雑な外部回路は必要ない。ストリング内の最初のセルまたはストリング全体のみに印加される単一電圧プロファイルが生成されることにより、制御回路は更に簡易化される。「電圧プロファイル」という用語は、時間の経過に伴って見た電圧を指す。この制御方法は「分極制御」と呼ばれ、各セルに別個のレギュレータの必要性をなくし、任意のサイズの任意の化学的性質のセルに対して普遍である。プロファイルは単に、直列中のあらゆるセルに対して繰り返され、あらゆる位置が電圧等化されることを保証する。各セルに接続された等化器はバイポーラポテンショスタットであり、放電プロセス中および受電プロセス中、使用することができる。

【0042】

‘９７２号特許は、各セルの電流統制の必要性をなくす、直列接続されたセルの並列集団も開示している。各並列群セルは、特に弱い、劣った、または不良なセルからの過度の電流消費からシステム全体を保護する限流デバイスを装備する。この構成は、このように構成されたセルの自己等化メカニズムを提供する。並列中のセルは同じ電圧プロファイルによって支配され、各セルは、セルの健康状態に従って電圧統制電源から電流を引き込む。幾つかの場合、セルはわずかな電流をバイポーラ電源に放電し得る。しかしながら、電源はバイポーラポテンショスタットであるため、各セルに電気接続の１つのみの集まりだけでよい。セルは、個々にまたはストリングで充電し得る。同じ等化器回路および分極制御方法論を形成システムで使用される充電に使用することもできる。

【0043】

例示的な実施形態の詳細な説明
本発明は、複数の電池を並列および／または直列に接続して、電池のテストおよび形成を実行するシステムおよび方法を提供し、本システムおよび方法では、複数の電池が個々の電池と同じことを実行する場合、電池は実際に直列または直列と並列との組合せで接続された複数の電池であり得る。電子化学プロセスとして、原理上、電池の自然な特性により適するのは電流自己平衡（調節）を用いる電圧制御プロセスである。電池は従来、正確な電流制御の原理を使用して形成されテストされてきた。電池の電子化学性に起因して、電池の電圧は、電池の健康、機能、およびステータスを示す重要なパラメータである。本発明は、電流自己平衡または調節を用いる電圧制御プロセスを使用し、これは電流制御よりも電池の自然な特性に適する。本発明は、以下のような電池形成およびテスト方式を提供する：複数の電池を並列および／または直列モードで接続し；全ての電池の電圧を等化し；電池を自然に分配かつ／または電池を通る電流を微調整する。本発明による電池を形成しかつテストするシステムは、完全で精密な電圧制御を適用し、形成されテストされている全ての電池間の電圧を等化する。これは電流および／または電圧の両方の精密な制御と同じであるか、または良好であると考えられる。本発明は、１つのみのＢＴＳチャネルを使用して数十、数百、またはそれを超える数の電池を同時に、高効率、高品質、かつ低コストで精密にテストできるようにする。

【0044】

各々が異なるＳＯＣ／電圧を有する複数の電池が並列接続される場合、電池間の電流フローがゼロに達し、その結果、全ての電池が同じＳＯＣを有するまで、電圧の高い電池が他の電池を充電することになる。電池を並列接続すると、電池は同じ電圧を有するように強いられる。並列接続され、同じ仕様を有する電池に電流を印加する場合、電池が同じ健康ステータスかつ同じ実際容量を有するとき、各電池を通る電流フローは均等に分配され、または電流は実際の容量および健康ステータスに従って自動的に分配される。本発明による電池形成およびテスト方式は、電池がテストの並列構成である間、電池間での電流分配を強制せず、電池を通る電流フローを予め定義された値に制御しない。電池が同じ仕様および健康ステータスを有する場合、各電池を通る電流は大まかに同じであり、容量および健康ステータスの差によって決まるわずかな差がある。各電池を通る電流は、電池の実際の容量に比例する。並列群内の全ての電池は、並列接続の性質により同じ電圧を有するように強いられ、電池は実際に、電流制御下の代わりに電圧制御下にあると言える。

【0045】

本発明は、直列の電池のテストにも適用される。電池が直列接続される場合、ＣＣモードにおいて、ＢＴＳチャネルはＣＣ（またはＮ個の電池が並列接続される場合、ＣＣ^＊Ｎ）によって定義される電流を印加する。ＣＶモードでは、ＢＴＳチャネルはまた、等化器が、定義された電圧値に達するよう各電池（または電池の各並列群）を微調整できるように電流を印加する。各電池セルを通る電流は、ＢＴＳチャネルからの電流に等化器からの電流を加えた和である。本発明による直列テストでは、全ての電池は同じ電圧を有するように制御されるが、各電池を通る電流は十中八九、わずかに異なる。電池は、本発明によるテストを用いて直列接続されている間、厳密に同じ電流を有する可能性は低い。

【0046】

本発明の一実施形態は、条件付き並列接続、直列接続、または並列－直列接続を複数の電池に適用し、１つのＢＴＳチャネルを使用して電池を同時に高精度でテストすることである。精密な電圧制御は各電池に直接または間接的に適用することができ、全ての電池は概ね同じ電圧を有することになる。電流フローは自動的に分配かつ／または微調整される。全ての電池のテスト時間は同期され、同じテスト時間を有する。大きな電池群のテストスケジュールは、単一の電池のテストと略同じであることができる。電流値または電圧値は、単一電池の場合と同じに定義することができる。ＢＴＳチャネル電流出力は、単一の電池を通る電流に、並列配置の電池群の数を乗じたものとして計算される。各電池を通る電流は精密に制御されず、精密に測定される。各電池の両端の電圧は精密に制御され、精密に測定される。本発明のこの実施形態では、各電池は電流トランスデューサに直列接続されて、電池を通る電流フローを測定し、これは電池容量の特定に使用することができる。電流トランスデューサの両端の電圧降下および回路抵抗は、電流が電池を通って流れている間、電池電圧のわずかな差を生じさせ得る。

【0047】

本発明の別の実施形態は、充放電の終わりに、電流がゼロ近くに達し、リレーおよびシャント等の回路抵抗の両端の電圧降下がゼロ近くに達し、したがって、全ての電池の電圧およびＳＯＣが高度に一貫するように、ＣＣＣＶ充電およびＣＣＣＶ放電の両方を使用して電池容量およびクーロン効率を測定することを含む方法である。この方法は、特に並列－直列電池テストにおいてＣＣＣＶ充電およびＣＣ放電の従来の方法よりもよい。

【0048】

電池パックまたは単純な電池形成システムでは、一般に、並列モードで電池間にいくらかの電流フローがある。より健康な電池は、同じ電圧を保つためにより高い漏れ電流を有するより弱い電池を充電することになる。本発明による電池形成システムでは、テストまたは事前等化が開始される前、全ての電池は実質的に絶縁することができ、いかなる電流も電池間を流れない。テスト開始前、全ての電池を事前等化することが可能である。この事前等化手順は、任意の不良電池をテスト前に交換することができるように、幾つかの電池が不良であるか否かを判断するのに使用することもできる。複数の電池を並列接続して群を形成することができ、複数の群は直列接続することができる。これにより、ＢＴＳチャネルはより多くの電池をテストすることができ、それにより、生産コストを下げながら、より高い効率、より容易、かつより効率的な生産を提供することができる。多くの電池は、より高い効率、より高い単純性、および利便性をより低コストで提供しながら、従来技術によるテストと同程度に良好な機能性および品質で、１つのみのＢＴＳチャネルを用いてテストすることができる。

【0049】

本発明は、電池のテストに関し、電池の充電および形成に向けられる。本発明のシステムは、スーパーキャパシタ等の他のエネルギー貯蔵デバイスのテストに適用することもできる。直列－並列テストモジュールまたはＳＰＴＭまたは統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭは、この技術を用いて設計されたテストモジュールである。ＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭは高度に統合され、精密で非常に単純であり、かつ使用に便利である。ＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭモジュールならびに温度チャンバは、温度の影響を受けやすい電子構成要素を温度チャンバ外部に配置しながら、電池セクションが温度チャンバ内部に配置されるようモジュールが温度チャンバ内に配置されるように作ることができる。ＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭモジュールならびに温度チャンバについては図１７および図１８を参照してより詳細に後述する。

【0050】

本発明による等化器は、従来技術で使用された、エネルギーを充電／放電電力端子からまたはテスト中の電池から得る代わりに、等化専用の双方向電源を使用する。電圧は好ましくは、全電圧範囲の０．１％よりも良好な精度で制御される。等化器は好ましくは、メイン充電／放電チャネルと常に連携する。等化器は、ＣＣからＣＶへの遷移中、平滑さに影響せずにＣＣ、ＣＶ、およびＣＣＣＶ機能を提供し実現することができる。等化器の電流要件は、電池または並列電池群のテストに必要とされる電流の大まかに１／１０未満である。等化器は好ましくは、好ましくは絶縁され双方向であるＤＣ／ＤＣコンバータによって等化器の電源から電気的に絶縁される。等化器は好ましくは、広範囲にわたりプログラム可能で精密な電圧制御を提供する。本発明による等化器は、好ましくは、密な電圧制御を提供し、好ましくは、直列構成で多くの電池をテストするのに使用することができる。等化器は好ましくは双方向である。等化器は、低コストで作ることができる単純でコンパクトな構造を有する。等化器は、好ましくは高いエネルギー効率を有するスイッチングモードを使用することができる。等化器は、電池の充電／放電と同時に動作する。

【0051】

本発明は好ましくは、双方向電流統制機能を提供し、スイッチングモード技術を使用して、蓄積等化器電流がゼロに近い値に達するように電圧／電流を調節する。等化プロセスのこの技術により、電池間のエネルギー補償が可能になり、エネルギー効率が上がる。

【0052】

ＢＴＳチャネルは、メインの充放電電流を提供する。電圧等化器は、全ての電池が同じ電圧下であるような微調整電流を提供する。電流制御プロセスでは、等化器電圧は、蓄積等化器電流がゼロに近い値に達するようなターゲットに調節される。定電圧制御プロセスでは、等化器の電圧は所望の値に設定され、ＢＴＳチャネルの電流は、地積等化器電流がゼロに近い値に達するようなターゲットに調節される。

【0053】

図６は、並列テスト管理デバイスすなわちＰＴＭＤ４０のブロック図である。メインリレーまたはスイッチ４０ａが電池４０ｂに接続され、電流トランスデューサまたはシャント４０ｃがメインリレー４０ａと直列接続される。補助リレーまたはスイッチ４０ｄおよび限流抵抗器４０ｃが直列接続され、メインリレー４０ａと並列に配置される。補助リレー４０ｄの一端部は、電池４０ｂとメインリレー４０ａとの間のコネクタ４０ｆに接続する。補助リレー４０ｄの他端部は限流抵抗器４０ｅに接続する。限流抵抗器４０ｅの一端部は補助リレー４０ｄに接続し、他端部はメインリレー４０ａの他端部に接続する。本発明の一実施形態による電池群を形成しかつテストするために、並列群内のありとあらゆる電池はまずＰＴＭＤに接続し、次いで並列群のバスに接続し、これについては図８～図１０を参照して更に以下説明する。好ましくは、複数の電池はＰＴＭＤを通して並列接続し、電流／電圧／容量の制御および測定ならびに電池／回路保護を含め、全ての電池の平衡された充電／放電テストのために、次いでＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流／電圧源に接続する。ＰＴＭＤ４０はまた、オリジナルの充電／放電の事項および後の電池形成でのソートプロセスに使用することもできる。

【0054】

メインリレー４０ａの主な機能は、（１）限流回路を通した事前等化を受けることができるように、並列群内の電池間の直接接続を遮断し、次いでメインリレーをオンにして、正式なテスト前に等化を完了すること、（２）短絡電池等の問題のある電池をテスト中に遮断し分離すること、および（３）ＰＴＭＤの電流トランスデューサ４０ｃの１つずつの自動電流較正を可能にすることである。電流トランスデューサ４０ｃは好ましくは、ありとあらゆる電池の電流を精密に測定するために含まれる。電流トランスデューサ４０ｃは好ましくは、小さな電流の測定にシャントを使用し、大きな電流の測定にホール効果構成要素を使用する。好ましくは、電池をテストするためおよび電池の爆破回避等の安全のために、ありとあらゆる電池の電圧も測定される。

【0055】

図６は、ＰＴＭＤ４０のメインリレー４０ａと並列の限流回路を示し、限流回路は、直列に接続された限流抵抗器４０ｅおよび補助リレー４０ｄを含む。限流回路は、非常に非平衡の電池間の過電流からの破損を回避するために、テスト前、被制御事前等化に使用される。制限電流は約０．０１Ｃから約０．０５Ｃレートに設定し得る。事前等化後、メインリレー４０ａは全ての並列電池（なお電流トランスデューサ４０ｃを通して）を接続し、テスト前に等化を完了し、テスト時、電池間の全ての電流はゼロ近くであるべきである。

【0056】

図７は、直列テスト管理デバイスすなわちＳＴＭＤ４２のブロック図である。電流トランスデューサ４２ａは、電池４２ｂの一方の端子に接続される。電圧等化器４２ｃが電流トランスデューサ４２ａと電池４２ｂの他方の端子との間に接続され、それにより、電池４２ｂ、電流トランスデューサ４２ａ、および電圧等化器４２ｃを含む回路を形成する。

【0057】

図８は、並列－直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤ４４のブロック図である。複数の電池４４ａは、電池の一方の端子が共通電池バス４４ｂに接続されるように並列接続される。電池４４ａは、定義された数の電池ではない。ＰＴＭＤ４４ｃは、各ＰＴＭＤ４４ｃの一端部が電池４４ａに接続し、各ＰＴＭＤ４４ｃの他端部が共通ＰＴＭＤバス４４ｄに接続するように、各電池４４ａに接続される。電圧等化器４４ｅの一方の端子はＰＴＭＤバス４４ｄに接続し、電圧等化器４４ｅの他方の端子は電池バス４４ｂに接続する。図６～図８に示される電池は、単一の電池、直列接続された複数の電池、並列接続された複数の電池、または並列および直列の両方で接続された複数の電池の組合せであることができる。好ましくは、各電池に１つのＰＴＭＤが含まれる。

【0058】

図９は、ＰＴＦＭと呼ばれる条件付き並列テストモジュール４６のブロック図である。外枠は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含むモジュール４６ａを表す。電池４６ｂはモジュール上またはモジュール内で受けられる。一実施形態では、個々の電池は電池ホルダに挿入され、電池ホルダは次いで、ＰＣＢに電気的に接続される電池トレイに電気的に接続される。各電池４６ｂの一方の端子は好ましくは、好ましくはＰＣＢ上にあるバスバー４６ｃに接続される。各電池４６ｂの他方の端子は好ましくは、個々の別個のＰＴＭＤ４６ｄの一方の端子に接続され、ＰＴＭＤ４６ｄについては図６を参照すること説明した。各ＰＴＭＤ４６ｄの他方の端子は好ましくは、ＰＣＢ上のＰＴＭＤバス４６ｅに接続される。電子デバイスおよび回路４６ｆは、ＰＴＭＤ４６ｄの制御のため、ならびに特定のポイントにおける電流および特定の場所の両端の電圧等の種々のパラメータを測定するために、ＰＣＢ上またはモジュール４６ａ内に含まれる。マイクロコントローラ、電子デバイス、および回路４６ｇは、メインリレーおよび補助リレーの開閉等のために、ＰＣＢ上またはモジュール４６ａ内に含まれる。レギュレータ４６ｈは、電池を形成しかつテストするためにＰＣＢおよび／またはモジュール４６ａに接続される。レギュレータ４６ｈは、電流源をモジュール４６ａおよびＰＣＢに提供し、電流源は電池の充放電に使用することができる。全てのＰＣＢモジュールでは、別個の制御電源（図示せず）が、電池の充放電のモニタリング、測定、および制御を行う回路に電力を提供する。図９に示すレギュレータ４６ｈおよびモジュール４６ａは、電池の形成および電池のテストを完了させるのに使用することができる。電池の形成およびテスト中に収集されたデータは、容量ならびに電池の健康および機能を示すパラメータに従って電池をソートするのに使用することができる。

【0059】

図１０は、モジュール内、恐らくはＰＣＢ上に統合され、それにより、本明細書ではＩＰＴＦＭ４８と呼ばれる、統合ＢＴ４７を有する条件付き並列テストモジュール４６を表す、図９の条件付き並列テストモジュール４６および電池テストシステム４７を示すブロック図である。図１は、各電池にレギュレータを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）を示す。図１０のＢＴＳ４７は、複数の電池に接続される１つのみのレギュレータを有する。図１０のＢＴＳ４７は、ＰＴＭＤバス４６ｅおよび電池バス４６ｃに接続される。図１０のＢＴＳ４７は、全ての電池を充放電する電流源を提供する。図１０のモジュール４８は、並列に電気的に接続し得る複数の電池の充電、放電、テスト、測定、複数の電池の形成およびテストの制御および統制を行う機能を有する。図９および図１０は、電流および電圧測定および制御のために多くの電子デバイスを有する複雑な回路の簡易概略図である。電池は、並列接続された個々の電池として示されているが、これらの電池記号は、並列、直列、または並列接続と直列接続との組合せで配置された複数の電池を表し得る。ＰＴＭＤの数は１からｎの範囲であり、複数の電池を各電池記号に含めることができ、したがって、図１０のＩＰＴＦＭ４８を用いて形成しかつテストすることができる電池の数に理論的な上限はないが、限られた空間量内でモジュールが扱うことができる電流に関して実用的限度がある。

【0060】

図１１は、条件付き並列－直列テストモジュールＰＳＴＦＭ５０を示すブロック図である。図９および図１０は、並列接続された複数のＰＴＭＤおよびそれぞれの電池を示す。図８は、並列接続された複数のＰＴＭＤおよびそれぞれの電池を示した並列－直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤ４４のブロック図である。図８の各ＰＴＭＤ４４ｃは、電池の一方の端子および共通ＰＴＭＤバス４４ｄに接続される。各電池の他方の端子は電池バス４４ｂに接続する。電圧等化器４４ｅの一方の端子はＰＴＭＤバス４４ｄに接続し、電圧等化器の他方の端子は、図８の電池バス４４ｂに接続する。図８の複数のＰＳＴＭＤ４４は、図１１では直列接続されており、それにより、１つまたは複数のＰＣＢを含むモジュール５０を作成する。図１１は複数の並列電池群を示し、各並列電池群はそれ自体の等化器４４ｅを有する。単一のスタンドアロン並列電池群は等化器を必要としないが、一緒に直列接続された複数の並列電池群１～ｍは並列－直列電池群を形成する。並列－直列電池群内の各並列電池群は、等化器４４ｅを必要とする。等化器４４ｅは、２つ以上の並列電池群が直列接続される場合、並列電池群の回路に含まれる。電子デバイスおよび回路５０ａは、ＰＴＭＤ４４ｃを制御するため、ならびに特定のポイントにおける電流および特定の場所の両端の電圧等の種々のパラメータを測定するために、ＰＣＢ上またはモジュール５０内に含まれる。マイクロコントローラ、電子デバイス、および回路５０ｂは、メインリレーおよび補助リレーの開閉等のＰＴＭＤ４４ｃの制御のために、ＰＣＢ上またはモジュール５０内に含まれる。レギュレータ５０ｃは、電池を形成しかつテストするためにＰＣＢおよび／またはモジュール５０に接続される。レギュレータ５０ｃは、電池の充電およびモニタリングのために電流源をモジュール５０およびＰＣＢに提供する。別個の制御電源（図示せず）は、全てのＰＣＢモジュール内の電池の充放電を測定し制御する回路に電力を提供する。

【0061】

電池電源５０ｃと呼ばれる電池の充電／放電に使用される電流源５０ｃとは別個であり、電流源５０ｃから独立した等化器電源または電流源５０ｄが、図１１の等化器４４ｅの各々に接続され、等化器４４ｅに電流を提供する。等化器電源５０ｄによって使用される電気量は、電池電源５０ｃによって使用される電気量の約１０分の１（１／１０）である。電池の形成およびテスト中、電流は電池電源５０ｃから電池およびＰＴＭＤ４４ｃを通って流れ、同時に、電流は等化器電源５０ｄから等化器４４ｅに、そしてそこから電池を通って流れる。電池は、形成されテストされている間、電池電源５０ｃからの大きな電流および等化器電源５０ｄからの小さな電流を同時に受ける。等化器電流は、並列－直列電池群内の全ての電池に、電池の端子の両端で同じ電圧を持たせる。等化器の電流は、並列－直列電池群内の全ての電池が同じ電圧を持てるようにする。

【0062】

図１２は、ＢＴＳチャネル５２ａが追加された図１１のＰＳＴＦＭ５０である条件付き統合並列－直列テストモジュールＩＰＳＴＦＭ５２を含む回路、電池、電子回路、およびデバイスを示すブロック図である。電源５２ｂは、電流および電圧をＩＰＳＴＦＭ５２に提供する。図１１または図１２では、まず電圧等化器４４ｅを並列ＰＴＭＤ／電池群に並列接続し、次いで複数のそのようなＰＴＭＤ／電池群－等化器組合せを一緒に直列接続して、ＰＳＴＦＭまたはＩＰＳＴＦＭモジュールを形成する。図１１と図１２との間の違いは、ＢＴＳチャネル５２ａを図１１のＰＳＴＦＭモジュール５０内に組み込み統合して、図１２のＩＰＳＴＦＭモジュール５２を作成することである。図１１のＰＳＴＦＭモジュール５０および図１２のＩＰＳＴＦＭモジュール５２は、２つ以上の直列接続された図８のＰＳＴＭＤモジュール４４を含む。図８のＰＳＴＭＤモジュール４４は、並列接続された複数のＰＴＭＤ４４ｃおよび電圧等化器４４ｅを含み、これは並列直列テスト管理デバイスすなわちＰＳＴＭＤ４４と呼ばれた。

【0063】

図１３は、電池をテストするために直列接続された図１１の複数のＰＳＴＦＭを示すブロック図である。図１１の複数のＰＳＴＦＭモジュール５０は直列接続されて、モジュール５４を作成することができ、これは次いで、複数の電池を同時にテストするためにＢＴＳチャネル５４ａに接続されることができる。

【0064】

図１４は、使用のために複数の電池を永久的に結合した並列－直列電池パック５６の構造のブロック図である。電圧のモニタリングおよび等化は、パックの正常で安全な動作を提供するためである。並列群内の各電池にオン／オフスイッチはなく、電流保護／測定機能はない。電池または直列接続の電池群の電流測定はない。図１４は、電池管理システム５６ｂと直列に配置された複数の並列電池群５６ａを示すブロック図である。等化器５６ｃは、各並列電池群５６ａ内の電池と並列接続される。それ以上はなく、図１４は単に、次いで直列接続される並列群に電池が一緒に接続される従来技術による電池パックの構造を示す。従来技術による電池パックは、電気自動車等のデバイスまたは装置の電源として使用することができる。しかしながら、本開示で教示されるＰＴＭＤ、ＰＴＭＤのパラメータを測定し、ＰＴＭＤを制御する能力、マイクロコントローラおよびその関連回路、電池テストシステム、外部電源、並び概念および原理は、図１４の従来技術による電池パックに追加され組み込まれる場合、本発明による電池形成およびテストシステムの一実施形態になる。

【0065】

図１５は、条件付き直列テストモジュール（ＳＴＦＭ）５８を示すブロック図である。図１５のＳＴＦＭ５８は、図７の複数の直列テスト管理デバイスすなわちＳＴＭＤ４２をモジュールに組み込み、モジュールは、マイクロコントローラ５８ａ、その関連回路、およびＳＴＦＭ５８の測定および制御能力５８ｂも含む。シャント５８ｃは、本発明のこの実施形態では各電池と共に含まれ、電池パックは各電池にシャントを有さないため、電池パックと区別される。電池の充放電のレギュレータ５８ｄおよび等化器電源５８ｅは、図１５の直列テストモジュール５８に接続される。

【0066】

図１６は、統合直列テストモジュール（ＩＳＴＦＭ）６０を示すブロック図である。ＢＴＳチャネル６０ａおよび等化器電源６０ｂは、図１５のモジュール５８に組み込まれて、図１６のモジュール６０を作成する。モジュール６０は電源６０ｃに差し込まれる。本発明の一実施形態は、単一の電池を形成しかつテストする図７の直列テスト管理デバイス（ＳＴＭＤ）４２である。ＳＴＭＤ４２は、電池と直列接続された電流トランスデューサ４２ａと、電流トランスデューサ－電池直列と並列した等化器４２ｃとを備える。複数のＳＴＭＤ／電池組合せは直列接続し、次いでＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流レギュレータに接続する。ＳＴＭＤ実施形態４２は、図６に示されるようなメインリレー４０ａまたは限流回路４０ｄ～４０ｅなしで、電流トランスデューサ４２ａおよび電圧等化器４２ｃのみを各電池に提供する。電池の事前等化は等化器４２ｃによって実行される。

【0067】

図１７は、直列－並列テストモジュールまたはＳＰＴＭ６２に適した構造および機能を有するモジュールの簡易斜視図である。電池テストシステムはＳＰＴＭに追加して統合し、統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭを作成することができる。電池ホルダおよび電池は示されていないが、電池ホルダを受けることができるソケット６２ｂを有するセクション６２ａが示されている。電池は各電池ホルダで受けることができる。従来技術では、機械的デバイスが、電池に一緒に一度に係合および脱係合するのに使用された。本発明では、電池トレイ（図示せず）を使用して電池を受けることができる。電池トレイは、各電池に別個に係合するコネクタおよび電池ホルダを有することができる。このメカニズムは、機械的係合構造の複雑性を大きく下げ、システムの柔軟性を上げ、システムのボリュームおよび重量を下げる。さらに、温度センサ（図示せず）を各電池ホルダに容易に固定することができ、各電池に取り付けることができ、テスト／形成中、各電池の温度モニタリングおよび保護に好都合である。電池トレイは、図１７に示される電池セクション６２ａに接続する、電池を受けて保持する別個の装置であることができ、または図１７に示される電池セクション６２ａは電池トレイであるように設計することができる。いずれの場合でも、各電池は、図６に示される並列テスト管理デバイス４０（図１７に示されず）および図１７の電子セクション６２ｃにプリント回路基板６２ｄを通して接続される。

【0068】

ＳＰＴＭ６２内の電子セクション６２ｃは、マイクロコントローラ、その関連回路、ならびに測定および制御器具が受けられるボックスを備える。レギュレータは、電流入力を受け取り、電池の形成およびテストのために電池を充電／放電する電流を出力する電子回路に組み込むことができる。電池テストシステムは電子回路に追加されて、モジュールを統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭにする。電子回路は、電池ホルダを受けるソケットを受けて保持するプリント回路基板（ＰＣＢ）と統合またはＰＣＢに内蔵される。電子要素および回路は、ＰＣＢ６２ｄ上で受けられ、ＰＣＢ６２ｄ内に組み込まれる。通信ポート６２ｅおよび電源ポート６２ｆが、電子回路およびＰＣＢ６２ｄ内で受けられ、統合される。上記提供された図面および図面の説明で例示され示された概念、電子構成要素、および回路は、図１７に示されるＳＰＴＭ６２および／またはＩＳＰＴＭに組み込まれ、それ（ら）を用いて実行することができる。図１７に示されるＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２は、電池の形成およびテストに望ましい場合、温度チャンバ（図示せず）内に配置することができる。図１７に示されるＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２は、電池セクション６２ａが電池セクション内部にある間、温度チャンバ内部に配置されるであろう電池セクション６２ａと温度チャンバ外部に留まるであろう電子回路セクション６２ｃとの間に断熱器６２ｇを含む。電子回路セクション６２ｃは、温度の影響を受けやすい電子回路を含みがちである。

【0069】

図１８Ａは、温度チャンバ６４の断面側面図である。図１８Ｂは、温度チャンバ６４の正面図である。温度チャンバ６４の正面図はドア６４ａを示す。温度チャンバ６４のドア６４ａまたは前壁６４ｂは、図１７のＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２を受ける矩形開口部またはスロット（図示せず）を有する。図１７のＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２の電池トレイセクション６２ａは、温度制御動作のために温度チャンバ６４内部に配置され、一方、電子回路セクション６２ｃは温度チャンバ外部に留まる。図１７に示される断熱器６２ｇは、外部にある電子回路６２ｃを温度チャンバ内部の電池トレイ６２ａから分離する。この特徴は、電池テストおよび形成中、温度チャンバ内の急激な温度変化から電子回路を保護する。ＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２で埋められ封止されていない任意の開口部またはスロットは、温度チャンバ６４が動作している間、断熱ブロック（図示せず）で封止することができる。温度チャンバ６４は、側壁６４ｄおよび６４ｅ、上壁６４ｆ、下壁６４ｇ、前壁６４ｈ、後壁６４ｉ、およびドア６４ａによって画定される内部キャビティ６４ｃを有する。ガイド６４ｊが各スロットまたは開口部に提供され、モジュール６２を受けて支持する。加熱／冷却源（図示せず）および温度制御ユニット（図示せず）を使用して、温度チャンバ６４内の所望の温度を維持する。２０２０年２月２７日付けで米国特許出願公開第２０２０／００６４４０７Ａ１号明細書として公開され、本明細書に参照により援用される２０１９年７月１２日付けで出願された本出願人の米国特許出願第１６／５０９，６８５号明細書は、図１７のＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭ６２等の本発明の統合モジュールを収容するように変更し適合することができるマルチチャンバ防爆性電池テスト装置を記載している。

【0070】

図１７の直列－並列テストモジュールまたはＳＰＴＭおよび統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭ６２は、図６～図１６を参照して説明した設計を組み込み、内蔵ＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流源を用いて多くの電池を同時にテストするのに使用することができる。これらのモジュールは、統合された電池および電池パック接続と、電池を保持し支持する手段とを有する。ＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭモジュール６２は、電池セクション６２ａと電子セクション６２ａ内の温度の影響を受けやすい電子回路との間に断熱ブロック６２ｇを有して、電池セクション６２ａのみがチャンバ内部にあるようにモジュール６２が温度チャンバ６４と直接インターフェースできるようにする。ＳＰＴＭおよびＩＳＰＴＭモジュール６２は、テストを非常に単純で便利かつ高効率にする。図１７の直列－並列テストモジュールまたはＳＰＴＭおよび統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭ６２は、各電池の温度および電圧を測定する回路を含むが、それらの回路は電池と並列モードまたは直列モードではない。

【0071】

図１７は、本発明による直列－並列テストモジュールまたはＳＰＴＭ６２および統合直列－並列テストモジュールまたはＩＳＰＴＭ６２の一実施形態を示す。複数の電池または多くの電池は電池ホルダに配置することができ、電池ホルダは、ＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ６２と統合されたプリント回路基板６２ｄに配置されたソケットで受けられる。図６に示され図６を参照して説明された並列テスト管理デバイスすなわちＰＴＭＤは、各電池に接続される。電池は好ましくは、まず並列接続されて１つまたは複数の並列電池群を形成し、好ましくは複数の並列電池群が形成される。並列電池群は好ましくは直列接続され、電圧等化器は、図１１および図１２に関して示され説明したように各並列電池群と共に含まれる。電圧等化器は形成およびテストでの電池の充電と共に同時に動作する。図６のＰＴＭＤは、電池の爆発の阻止および回避に役立つとともに、ＰＴＭＤを使用して、短絡または不適切な容量を有する電池等の許容不可能な電池を分離することができるという点で安全を提供する。本発明による直列－並列テストモジュールもしくはＳＰＴＭまたは統合直列－並列テストモジュールもしくはＩＳＰＴＭは、多くの電池を同時に形成しかつテストすることに加えて、かつ多くの電池を同時に形成しかつテストしながら、電池ソート機の機能を提供するのに十分な精度および感度をもって作ることができ、それにより、別個の電池ソート機の必要性をなくす。本発明による直列－並列テストモジュールもしくはＳＰＴＭ６２または統合直列－並列テストモジュールもしくはＩＳＰＴＭ６２は、従来技術による電池形成およびテスト技術よりもはるかに高いスループットを電池の形成およびテストに提供するとともに、電池を形成しかつテストしながら電池ソート機能を提供する。

【0072】

電池は、定電流または定電圧（ＣＣＣＶ）に基づいて充電される。非常に低い電流に達するＣＣＣＶを通した充電および放電は、サブチャネル回路の両端の端点における電圧降下を電圧制御の精度限度にすることができる。したがって、全ての電池は、ＣＣＣＶの端点で、許容可能な差以内で同じ電圧下にある。この技術により、マスタチャネルの１つのみの制御および測定により全ての電池の端点電圧を測定し制御することができる。したがって、各電池への電圧測定および制御回路の必要性を回避することが可能である。これと比較して、従来では、ＣＣＣＶは主に充電に使用される。その目的は、精密な充電状態を達成することである。

【0073】

本発明は、多数の電池をいかに同時に形成しかつテストすることができるかを教示している。しかしながら、そのような多くの電池を同時に形成しかつテストするには、大量のエネルギー、電力、または電気を必要とする。図１９は、本発明による電池を形成しかつテストするのに適した電源システム７０の側面図である。キャビネット７０ａがキャスターホィール７０ｂに搭載され、下端部７０ｃから上端部７０ｄに延びる高さ、２列の機器を収容する幅、およびサイド７０ｅからサイド７０ｆまでの奥行きを有する。ホィール７０ｂは、１人の人がキャビネット７０ａを所望の場所に移動できるようにするが、キャビネット７０ａは、機器で埋められた場合、非常に重くなることがある。コネクタＣ１を有するコンタクタＣが、示されていないが、コネクタＣ１に取り付けられるであろう電気ケーブルを介して配電網から電気または電力を受け取る。変圧器７０ｇが、下端部７０ｃ近傍で受けられる。変圧器７０ｇは、図示されていないケーブルまたは銅バーによってコンタクタＣに接続される。受け取られた電気または電力は、特定の用途で必要とされる電圧とアンペアとのどんな組合せであっても数千ワットであることができる。変圧器７０ｇは、配電網からの電気または電力を略同じ電力を有する電圧とアンペアとの所望の組合せである出力に変換する。

【0074】

変圧器７０ｇからの出力は、図示されていないケーブルを介してインダクタ７０ｈへの入力である。６つのインダクタ７０ｈがあり、インダクタ７０ｈはインダクタ３個の２つの群であり、３行高さおよび２列幅として配置される。インダクタ７０ｈはケーブルまたは銅バーによって接続されて、キャビネット７０ａの２列に並べて配置される２つのインバータモジュール７０ｉに入力を別個に提供する。図示されていないケーブルおよび／または銅バーを通して、インバータモジュール７０ｉからの出力は、２モジュール幅および２モジュール高さに配置された４つのＤＣＤＣコンバータモジュール７０ｋへの入力として機能する。各ＤＣＤＣモジュール７０ｋは、図示されていないケーブルを通してＤＣＤＣチョーク７０ｊを使用する。ＤＣＤＣチョーク７０ｊは、２モジュール幅および２モジュール高さとして配置される。

【0075】

キャビネット７０ａ内の機器は熱を生み出すが、熱は除去されるべきである。ＤＣＤＣモジュール７０ｋの各々は、ファンおよびヒートシンク７０ｍを有し、ＤＣＤＣチョーク７０ｊの各々はファン７０ｎを有する。インダクタ７０ｈの各々はファン７０ｐを有する。ファン７０ｍ、７０ｎ、および７０ｐは協働して動作して、空気をサイド７０ｅを通してキャビネット７０ａに流入させ、キャビネット７０ａに空気を通し、サイド７０ｆから流出させる。機器が熱を生み出すにつれて、空気流は熱を除去する。サイド７０ｅおよび７０ｆにルーバーを付けることができ、オープンサイドよりも好ましい場合、キャビネット７０ａをなお囲みながら、適切な空気流を可能にするのに十分なオープンスペースを提供することができる。

【0076】

電源システム７０は、キャビネット７０ａ内で受けられるとして説明された機器およびモジュールを含む。各ＤＣＤＣモジュール７０ｋは、電源システム７０の出力を提供する。出力は全体的に機器の選択に依存し、機器の選択は特定の用途のニーズに基づくべきである。電圧、電流、または電力に望ましい組の値に出力を統制するように動作するために機器がいかに設定されるかについて調節を行うことができる。考えられる値は、１００～７００ボルト、０～１００ｋｗ、または１３０～＋１３０アンペアの範囲を含む。電源システム７０は、電池のテストおよび形成で使用することができる高電流および高電力を提供する。

【0077】

図１９のインダクタ７０ｈは大きく、適切なスペースを必要とする。これより図２０を参照して、本発明は分布インダクタ７４を提供する。分布インダクタ７４は、互いと直列接続される６個の小型インダクタ７４ａを含む。小型インダクタ７４ａは直列接続されるため、分布インダクタ７４である単一の統合されたインダクタとして集合的に動作する。小型インダクタ７４ａは、高電流ソケット７４ｃを有するプリント回路基板７４ｂに動作可能に接続される。図２１は、分布インダクタ７４のうちの３つを含むインダクタモジュール７６の斜視図である。３つの分布インダクタ７４は矩形ボックス７６ａ内で囲まれる。３つの分布インダクタ７４および矩形ボックス７６ａは好ましくは、図１９のキャビネット７０ａ等のキャビネット内で受けられるような設計およびサイズである。３つのファン７６ｂはボックス７６ａを通る空気流を提供して、分布インダクタ７４を冷却する。直列接続されたインダクタのインダクタンスは加法的である。図２１の６つの小型インダクタ７４ａの各々のインダクタンスは、６つの個々のインダクタンスの和に等しい合計インダクタンスを提供する。小型インダクタを直列に配置することにより、インダクタは、図２１のインダクタモジュール７６を提供するようにモジュール化することができる。図２１の分布インダクタ７４は直列して動作して、更に大きな単一の統合されたインダクタを提供することができ、または図２１の分布インダクタ７４は独立して動作して、３つの別個のインダクタを提供することができる。インダクタモジュール７６の２つ以上を直列接続して、更に大きな単一の統合されたインダクタを提供することができる。このモジュール化は、電源システムの設計に当たり大きな柔軟性を提供する。このモジュール化は、図１９のインダクタ７０ｈの１つ等の単一の大きなインダクタから図２１の相対的に小型の複数のインダクタモジュール７６に分散化する。

【0078】

図２２は、本発明による電源システム８０の側面図である。２つの変圧器８０ａおよび８０ｂは、ホィールまたはキャスタ８０ｄで受けられるキャビネット８０ｃの下部で受けられる。２つのコンタクタ８０ｅの各々は、配電網から電力または電気を受け取るためにケーブルを接続することができるコネクタ８０ｆを有する。コンタクタ８０ｅの各々は、ケーブルまたは銅バー等のバーを通して各変圧器８０ａまたは８０ｂに接続する。変圧器８０ａおよび８０ｂはそれぞれ、本発明によれば、コネクタ８０ｇおよび８０ｈに接続されて、電力またはＡＣ電流をインダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊに供給する。インダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊはそれぞれ、バスバー８０ｋおよび８０ｍを通してインバータモジュール８０ｎおよび８０ｐに接続する。

【0079】

多層プリント回路基板（ＰＣＢ）で作られた大きな両面バス基板８０ｑが、変圧器８０ａおよび８０ｂの上方でキャビネット８０ｃで受けられ、垂直に向けられ、両側に向かって延びる。バス基板８０ｑは、高電流（１０００アンペアまで）用のライン、信号および制御電源用のラインの複数のラインと、バス基板８０ｑの両側の対応するコネクタとを含む。モジュールは、バス基板８０ｑの両側のコネクタに差し込むことができる。例えば、ユーザインターフェースを必要とするモジュールをキャビネット８０ｃの前部に配置し、ユーザインターフェースを必要としない電源等のサポートモジュールをキャビネット８０ｃの後部または背部に配置することができる。バス基板８０ｑはコネクタまたはソケット８０ｒを有し、種々のモジュールをソケット８０ｒに差し込むことができる。

【0080】

キャビネット８０ｃは、モジュールを受けるためのガイド、レール、および／または棚を有する。インダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊは、図２１を参照して説明した１つまたは複数のインダクタモジュール７６を含む。インダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊを持ち上げて、キャビネット８０ｃのガイド、ガイドレール、または棚に配置することができる。変圧器８０ａおよび８０ｂの一方または両方とコネクタ８０ｇおよび８０ｈとの間にケーブルまたはバーを接続することができる。インダクタモジュール８０ｉは好ましくは、特定の場所に固定されて、人がインバータモジュール８０ｎをキャビネット８０ｃ内に摺動させ、インバータモジュール８０ｎをインダクタにモジュール８０ｉおよび両面バス基板８０ｑ上のそのコネクタ８０ｒに同時に差し込めるようにする。次に、インバータモジュール８０ｐをキャビネット８０ｃ内に摺動させ、インダクタモジュール８０ｊおよび両面バス基板８０ｑ上のそのコネクタ８０ｒに同時に差し込むことができる。インダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊのこのモジュール性およびコンパクトさは、キャビネット８０ｃ内のスペースの効率的な使用を可能にし、バス基板への差し込みと同時にインバータモジュールをそれぞれのインダクタモジュールに差し込めることは、組み立て効率を向上させ、モジュール間のケーブル接続をなくし、接続エラーの可能性を低減する。ＰＣＢバス基板を使用することによって高電流ケーブルまたは銅バーをなくすことは、漂遊インダクタンスを途方もなく低減し、システム性能を向上させる。

【0081】

これよりバス基板８０ｑの逆側を参照すると、側面図は、好ましくは図２１のインダクタモジュール７６について説明したように作られる３つのインダクタモジュール８０ｔを示す。インダクタモジュール８０ｔは、棚もしくはガイドレールに配置され、または何らかの様式でキャビネット８０ｃ内部に固定される。ＤＣＤＣモジュール８０ｕは同時に一度に１つずつ、各インダクタモジュール８０ｔおよびバス基板８０ｑ上のコネクタ８０ｒに差し込まれる。両面バス基板８０ｑならびにＤＣＤＣモジュール８０ｕの各インダクタモジュール８０ｔおよびバス基板８０ｑ上のコネクタ８０ｒへの同時差し込みは、ケーブルまたは銅バーを使用してモジュール間で接続を行う必要性をなくす。変圧器８０ａおよび８０ｂからインダクタモジュール８０ｉおよび８０ｊ上のコネクタ８０ｇおよび８０ｈへのケーブル接続を除き、高電流ケーブルまたは銅バーは電源システム８０で必要ない。図２２の電源システム８０は好ましくは、図２２に示される２列のモジュールを有するものとして構築され、それにより、これらのモジュール数を２倍にする。モジュールは、幾つかのファン８０ｖおよびヒートシンク８０ｗを有する。

【0082】

図２３は、図２２を参照して説明した２列のモジュールを有する、上面図で見た図２２の電源システム８０を冷却する空気流の概略図である。キャビネット８０ｃ内のモジュールおよび構成要素を冷却する効率的で適切な空気流を提供するために、サイドＳに大きなオープンスペースが提供され、サイドＳは、全体的にオープンであるか、または多数のルーバー付き開口部を有する閉鎖されたサイドを有する。ファン８０ｖはサイドＳを通して空気Ａを引き込み、空気Ａは種々のモジュール８０ｎ、８０ｐ、８０ｔ、および８０ｕならびにヒートシンク８０ｗの上および周囲を流れ、モジュールおよび構成要素によって生じた熱を吸収し、湾曲矢印８０ｚで示されるように、前側８０ｘおよび後側８０ｙにそれぞれ排気する。

【0083】

図２２のインバータモジュールおよびＤＣＤＣモジュールは両面バス基板上のコネクタに差し込まれる。これらは単極コネクタである。幾つかの用途では、２極である正極から負極への直接電流フローが必要とされる。本発明は２極コネクタを提供する。２極を必要とするモジュールは、プリント回路基板（ＰＣＢ）に接続され、ＰＣＢによって一緒に接続された電子デバイスおよび構成要素のアセンブリであることができる。ＰＣＢを有する幾つかのモジュールはエッジコネクタを有する。エッジコネクタは文字通り、オスコネクタであるように設計されてきたＰＣＢのエッジであり、ＰＣＢ上の導電トレースがＰＣＢのエッジをＰＣＢ上の種々の電子デバイスおよび構成要素に接続する。オスエッジコネクタはメスソケットで受けられ、それにより、電気接続する。

【0084】

エッジコネクタのメスソケットの一例は、パーソナルコンピュータのマザーボード上の拡張スロットである。拡張スロットで受けられたカードは、エッジコネクタを有する。エッジコネクタの従来技術によるソケットの一例には、プラスチック筐体で受けられる金属ベースがあり、その場合、金属ベースは、上段の金属延出ばねフィンガと、対向する下段の金属延出ばねフィンガとを有する。上下段のばねフィンガは互いに近く、場合によっては互いに触れ、ＰＣＢ上のエッジコネクタは、上段のバネフィンガと下段のばねフィンガとの間に押し入れられる。典型的には、ＰＣＢ上のトレース接続とのばねフィンガの適宜位置合わせを保証するとともに、適切なタイプのＰＣＢのみがソケットに挿入可能なことを保証するために、いくらかの制約（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）がある。ソケットの金属部分は一緒に接続され、互いから分離されない。ソケットの全ての金属部分、すなわち、ベースおよび上下段のばねフィンガは、導電性金属の連続部分であるため、極性および電位に関して同じステータス下にある。

【0085】

図２４は、プリント回路基板上のエッジコネクタを受けるためである、本発明によるエッジコネクタソケット８２の斜視図を示す。図２５は、ソケット８２内の第１の接点８２ａの斜視図である。第１の接点８２ａは、基部８２ｂおよび複数のばねフィンガ８２ｃを有する。基部８２ｂは、平坦部分８２ｄと、平坦部分８２ｄの両端部において平坦部分８２ｄのエッジから垂直に延びるプロング８２ｅと、平坦部分８２ｄおよび直角部分８２ｆの側縁図が９０度の角度を示すように平坦部分８２ｄのエッジから延びる直角部分８２ｆと、直角部分８２ｆが平坦部分８２ｄと鈍角部分８２ｇとの間にあるように直角部分８２ｆから延びる鈍角部分８２ｇとを有する。鈍角部分８２ｇは平坦部分８２ｄに向かって湾曲し、基部８２ｂの側縁図から見られるように直角部分８２ｆと鈍角を形成する。鈍角部分８２ｇは、直角部分８２ｆから離れたエッジ８２ｈを有する。複数のばねフィンガ８２ｃは、鈍角部分８２ｇと直角部分８２ｆとの間に形成される鈍角に等しい角度で、鈍角部分８２ｇと直角部分８２ｆとの間に形成される鈍角と逆方向にエッジ８２ｈから離れて延びる。ばねフィンガ８２ｃは、先端部における先端８２ｉおよび湾曲８２ｊを有し、湾曲８２ｊは、ばねフィンガ８２ｃと鈍角部分８２ｇとの間の角度に等しく、湾曲８２ｊは、ばねフィンガ８２ｃと鈍角部分８２ｇとの間の角度とは逆方向の角度を形成する。湾曲８２ｊの角度は、鈍角部分８２ｇと直角部分８２ｆとの間の鈍角に概ね等しく、同じ方向にある。

【0086】

水平位置においてプロング８２ｅを有する第１の接点８２ａの側縁図では、平坦部８２ｄはプロング８２ｅから上方に垂直に延び、直角部分８２ｆはプロング８２ｅから離れて平坦部分８２ｄの上縁から水平に延び、鈍角部分８２ｇは下方に湾曲し、ばねフィンガ８２ｃは等しい逆の量で上方に湾曲し、湾曲８２ｊは、湾曲８２ｊと先端８２ｉとの間のフィンガ８２ｃの部分が等しい逆の量で下方に傾くような角度にある。湾曲８２ｊと先端８２ｉとの間のフィンガ８２ｃの部分は、鈍角部分８２ｇと概ね平行する。

【0087】

図２６は、図２４のソケット８２の分解組立図である。図２６は、約９０度時計回りに回転して示される、図２５を参照して説明した第１の接点８２ａの斜視図を示す。第２の接点８２ｋは、第１の接点８２ａの鏡像であり、サイズおよび形状は同一である。２つの第１の接点８２ａを作成することができ、一方は他方の鏡像であるように回転またはターンさせることができる。概ね直角部分８２ｆの形状およびサイズを有する内部電気的非導電性アイソレータ８２ｍが、第１の接点８２ａおよび第２の接点８２ｋのそれぞれの直角部分８２ｆ間にある。外部電気的非導電性アイソレータ８２ｎおよび８２ｐはそれぞれ、第１および第２の接点８２ａおよび８２ｋの外部にある。外部アイソレータ８２ｎおよび８２ｐ、第１および第２の接点８２ａおよび８２ｋ、ならびに内部アイソレータ８２ｍの各々は、電気的非導電性リベット８２ｕおよび８２ｖがそれぞれ穴８２ｒおよび８２ｔを貫通し、それにより、第１の接点８２ａのばねフィンガ８２ｃが第２の接点８２ｋのばねフィンガに接触し触れる以外、第１および第２の接点８２ａおよび８２ｋが互いから電気的に絶縁するように外部アイソレータ８２ｎおよび８２ｐ、第１および第２の接点８２ａおよび８２ｋ、ならびに内部アイソレータ８２ｍを一緒に接続するように並ぶスルーホール８２ｒおよび８２ｔを有する。リベット８２ｕおよび８２ｖは、リベットが第１の接点８２ａと第２の接点８２ｋとの間に電気接続を提供しないように電気的非導電性スリーブ（図示せず）がリベット８２ｕおよび８２ｖのシャンク周りに配置される場合、電気的導電材料で作ることができる。図２４は、完全に組み立てられた本発明のソケット８２を示す。

【0088】

図２７は、プリント回路基板（ＰＣＢ）８４ａ上に搭載された５つのエッジコネクタソケット８２を有するＰＣＢ８４ａを含む電気アセンブリ８４の斜視図である。ＰＣＢ８４ａ上の銅トレースライン８４ｂは、ソケット８２を直列接続する。ＰＣＢ８４ａ、銅トレースライン８４ｂ、およびエッジコネクタソケット８２は、好ましくは約１，０００Ａまでの略あらゆる量の電流までを扱うような設計およびサイズであることができる。５つのエッジコネクタソケット８２は、垂直列に水平に搭載されて示されているが、ソケット８２が直立垂直位置にある水平位置におけるＰＣＢ８４ａを含め、任意の所望の配置を使用することができる。

【0089】

図２８は、両面プリント回路基板（ＰＣＢ）８６ａ上に搭載された４つのエッジコネクタソケット８２を有するＰＣＢ８６ａを含む電気アセンブリ８６の断面での側面図である。ＰＣＢ８６ａ上の銅トレースライン８６ｂはソケット８２を直列接続する。銅トレースライン８６ｂは、ＰＣＢ８６ａの第１の面８６ｃにある。ＰＣＢ８６ａの第２の面８６ｅにも釣り合う銅トレースライン８６ｄがある。ビア８６ｆは、面８６ｃ上の銅トレース８６ｂと面８６ｅ上の銅トレース８６ｄとの間に電気接続を提供するめっきされたスルーホールである。銅トレース８６ｄは、銅トレース８６ｂと同じ配置である。エッジコネクタソケット８２は、対向するばねフィンガ８２ｃが互いに触れ、ソケット８２の絶縁部分を通して電気路、回路を提供するため、銅トレースライン８６ｂに連続性または接続性を提供する。

【0090】

図２８に示すエッジコネクタソケット８２の重要な態様は、ソケット８２が２極を提供することである。モジュール８８は、一番下のエッジコネクタソケット８２で受けられるエッジコネクタ８８ａを有する。エッジコネクタ８８ａは、下側に導体８８ｂおよび上側に導体８８ｃを有する。エッジコネクタ８８ａは、ばねフィンガ８２ｃを互いから離して広げ、下側導体８８ｂは下部ばねフィンガ８２ｃと電気的に接触し、上側導体８８ｃは上部ばねフィンガ８２ｃと電気的に接触する。上部ばねフィンガ８２ｃと下部ばねフィンガ８２ｃとの間の接触以外のソケット８２の部分は互いから電気的に絶縁される。正極を有する直流は、上部の組のばねフィンガ８２ｃを通って上側導体８８ｃに流れ、モジュール８８内の電気デバイス、下側導体８８ｂを通って下部の組のばねフィンガ８２ｃに入り、負極を有する銅トレースライン８６ｂに出る。

【0091】

同様に、モジュール８８ｆは別のエッジコネクタソケット８２に差し込まれる。正極を有する直流は、ＰＣＢ８８ｉのエッジコネクタ８８ｈの上面８８ｇにある電気接点に入り、上面８８ｇ上のトレース、モジュール８８ｆ内の電気デバイスおよび構成要素、そしてＰＣＢ８８ｉを通ってエッジコネクタ８８ｈの下面８８ｊ上の電気接点に入り、負極を有するＰＣＢ８６ａ上の銅トレース線８６ｄに出る。直流は、正極を有するモジュール８８ｆに入り、負極を有するモジュール８８ｆから出る。エッジコネクタソケット８２は２極を提供し、これは、図２４～図２６を参照して説明したアイソレータ８２ｍ、８２ｎ、および８２ｐが、ばねフィンガ８２ｃを通してのみソケット８２の片側からソケット８２の逆側への電流経路を作り出すため、可能である。直流は、モジュール８８および８８ｆがソケット８２の１つに差し込まれている間、正極から負極にモジュール８８および８８ｆを通って流れる。

【0092】

モジュール８８ｋは、一番上のソケット８２から抜かれているか、またはまだ押し込まれていない。一番上のソケット８２および上から３番目のソケットは空のソケットである。矢印８７は電流が流れる方向を示す。ＰＣＢ８６ａの上から３番目のソケット８２上の湾曲矢印８７は、ソケット８２の１つが空である場合、ソケット８２の両側のばねフィンガ８２ｃが触れており、空のソケット８２を通して電気流路を提供することを示す。ソケット８２は、空である間、短絡する。エッジコネクタがソケット８２に差し込まれていない場合、ソケット８２は、一方の組のばねフィンガ８２ｃが他方の組のばねフィンガ８２ｃに接触することを通した導体である。上から２番目のソケット８２による電流矢印８７は、正極を有し、モジュール８８ｆに入り、エッジコネクタ８８ｈの上面８８ｇ上の電気接点を通り、負極を有するエッジコネクタ８８ｈの下面８８ｊ上の電気接点を通って出る電流を示す。

【0093】

両面ＰＣＢ８６ａ、ＰＣＢ８６ａ上の銅トレースライン８６ｂ、ビア８６ｆ、ＰＣＢ８６ａの面８６ｅ上の銅トレース８６ｄ、およびエッジコネクタソケット８２は好ましくは、１，０００Ａ等の高電流用の設計およびサイズである。ソケット８２は、２極高電流エッジコネクタソケットであるようなサイズおよび設計である。モジュール８８、８８ｆ、および８８ｋは、電流が銅トレース８６ｂおよび８６ｄならびにソケット８２を通って流れている間、随意に抜挿することができる。両面ＰＣＢ８６ａは、図１９および図２２を参照して説明したようなキャビネットに配置することができる。図１９を参照して説明した電源システム７０および図２２を参照して説明した電源システム８０は、ケーブルによって接続されて、電力および充電／放電機能を両面ＰＣＢ８６ａに提供することができる。本発明の多くの様々な使用用途があり、並列および直列での電池の形成およびテストは本発明の重要な用途である。図２４～図２６の２極高電流エッジコネクタソケット８２、図２８におけるソケット８２と両面ＰＣＢ８６ａとの組合せ、および図１９の高密度電源システム７０または図２２の高密度電源システム８０は、本発明により並列および直列に電池を形成しかつテストするのに使用することができる。

【0094】

図２９は、本発明による、電池を形成しかつテストする直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）９０の側面図である。直列－並列テストモジュールＳＰＴＭ６２の代替の実施形態は、図１７を参照して上述した。ＳＰＴＭ９０は、図２８を参照してすぐ上で説明したモジュール８８、８８ｆ、および８８ｋの１つであることができる。ＳＰＴＭ９０は、図２８においてモジュール８８について説明したように動作するエッジコネクタ９０ｂを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）９０ａを備える。エッジコネクタ９０ｂは、図２８においてソケット８２と両面ＰＣＢ８６ａとの組合せで説明したように、図２４～図２６の２極高電流エッジコネクタソケット８２の１つに差し込むことができる。制御および測定ユニット９０ｃは、ＰＣＢ９０ａで動作可能に受けられる。

【0095】

図３０は、図２９のＳＰＴＭ９０の上面図である。エッジコネクタ９０ｂはＰＣＢ９０ａの幅の約１／３にわたるものとして示されており、これは特定の用途に伴って様々であり得る設計の選択である。制御および測定ユニット９０ｃは、矩形ボックスとして概略的に示されているが、ＰＣＢ９０ａにわたって広がる幾つかの異なる電子デバイスおよび構成要素であってもよい。図１７のＳＰＴＭ６２は、電池ホルダを受けるソケットを有して示された。複数の電池９０ｄは、図３０のＳＰＴＭ９０内のＰＣＢ９０ａで受けられて概略的に示されている。モジュール９０内の電池９０ｄは、並列および直列で接続され、エッジコネクタ９０ｂを通して充電／放電電流源に接続する電池群の一対の端子を有する。複数のＳＰＴＭ９０を直列接続して、１つの充電／放電レギュレータを共有することができる。ＳＰＴＭ９０は、直列モードで接続された４群の電池９０ｄを有して示されている。各群は、並列接続された４個の電池を有する。これはＳ４Ｐ４構成と呼ばれ、ＳＰＴＭ９０は合計で１６個の電池９０ｄを保持することができる。１６個の電池９０ｄの群は、エッジコネクタ９０ｂを通して電流を受け入れる一対の端子を有する。ＳＰＴＭ９０のエッジコネクタ９０ｂは、図２８に示される２極高電流エッジコネクタソケット８２の１つに差し込むことができる。電力および充電／放電能力は、図１９を参照して説明した電源システム７０または図２２を参照して説明した電源システム８０によって２極高電流エッジコネクタソケット８２に提供することができる。

【0096】

図２９および図３０のＳＰＴＭ９０について説明したような並列および直列に一緒に接続された複数の電池は、電源システム７０および８０、図２８の両面プリント回路基板８６ａ、２極高電流エッジコネクタソケット８２、ならびに形成およびテストの実施および制御に必要な他の機器およびモジュールを使用して形成しかつテストすることができる。電池はまた、この同じ構成の機器および構成要素を使用してエージングしソートすることもできる。図２９および図３０は、説明を目的として簡易化されている。電池製造は非常に大きな規模で行われ、したがって、電池形成およびテスト機器も好ましくは大規模で提供される。

【0097】

図３１は、複数の電池の保持に使用される電池トレイ９２の部分斜視図である。電池トレイ９２は単純なプラスチック構造であり、電池端子への接触、デバイスおよびレイアウトの制御およびテスト、またはエージングプロセス中、各電池の電圧の安全性モニタリングを提供するＳＰＴＭ９０とは対照的に、これらの機能を提供しない。電池トレイ９２は、強くて剛性のベース９２ａ、ベース９２ａから上方に延びるウェブ構造９２ｂであって、電池の重量を支持する剛性および強度を付加するウェブ構造９２ｂを有する。円柱形電池ホルダ９２ｃは、ベース９２ａから上方に延び、ベース９２ａおよびウェブ構造９２ｂによって支持される。電池ホルダ９２ｃは上端部９２ｄで開放され、電池を電池ホルダ９２ｃ内で受け、保持し、センタリングするガイドポスト９２ｅを有する。ベース９２ａは、各電池ホルダ９２ｃの中心下に、形成およびテストのために電池へのアクセスを提供する小さな穴（図示せず）を有する。図３２は、１００個の電池９２ｆを保持している電池トレイ９２の斜視図である。電池９２ｆの各々は、各電池ホルダ９２ｃで受けられている。電池トレイ９２は、１０×１０格子に配置された１００個の電池ホルダ９２ｃを有する。図３２Ａは、電池９２ｆが受けられた電池トレイ９２の正面図である。

【0098】

図３３は、電池トレイ９２を受ける、外枠９４ａおよび対になったラックまたはガイド９４ｂによって画定される、キャビネット内の電池形成およびテストシステム９４の正面図である。図３３Ａは、電池トレイ９２を受けていない電池テストキャビネット９４の一部の拡大図である。図３３Ａは、下部および上部プローブサポート９４ｃおよび９４ｄをそれぞれ示す。ポゴプローブ９４ｅと呼ばれる対向する下部および上部のばね付勢されたニードルプローブは、下部および上部プローブサポート９４ｃおよび９４ｄで受けられる。電池テストキャビネット９４は、テストされる各電池に一対の下部および上部ポゴプローブ９４ｅを有する。図３３Ｂは、１００個の電池９２ｆを保持する電池トレイ９２が受けられた電池テストキャビネット９４の一部の拡大図である。図３３Ｂの電池トレイ９２は、キャビネット９４ａ内で受けられており、ラックまたはガイド９４ｂ上に置かれているが、ポゴプローブ９４ｅは電池９２ｆと係合していない。図３３Ｃは、１００個の電池９２ｆを保持する電池トレイ９２がキャビネット９４ａで受けられた電池テストキャビネット９４の一部の拡大図である。電池トレイ９２はラックまたはガイド９４ｂ上に置かれており、ポゴプローブ９４ｅは電池９２ｆに向かって移動して電池９２ｆと係合している。

【0099】

典型的には、ラックまたはガイド９４ｂの各対は、電池形成およびテスト動作の開始に先立って、１００個の電池を有する各電池トレイ９２を受ける。下部プローブサポート９４ｃが所定位置に移動するにつれて、各ポゴプローブ９４ｅは、電池９２ｆの下の電池ホルダ９２のベース９２ａにおける穴と位置合わせされ、各電池９２ｆと接触する必要がある。同時に、上部プローブサポート９４ｄが所定位置に移動するにつれて、上部プローブサポート９４ｄ上のポゴプローブ９４ｅの各々は、ポゴプローブ９４ｅと電池９２ｆとの接触のために各電池９２ｆの上端部と位置合わせされる必要がある。この機械的運動には高い精度が求められ、動作可能な状態かつ適宜位置合わせされた状態にポゴプローブ９４ｅを保つために多大なメンテナンスが必要となり得る。ポゴプローブ９４ｅの各々は、低電流低電圧低電力の電池形成およびテストシステムに配線される。典型的には、キャビネット９４内の電池９２ｆの各々を電池形成およびテストシステムに接続するのに約４本のワイヤが使用される。したがって、電池形成およびテストシステムを図３３の電池形成およびテストキャビネット９４に接続するためには、大量のケーブル配線が必要とされる。

【0100】

図３４は、本発明による電池トレイ１００の部分斜視図である。プリント回路基板（ＰＣＢ）１００ａは複数の電池ホルダ１００ｂを有する。各電池ホルダ１００ｂは、磁気リング１００ｄの中心に正端子１００ｃを有するとともに、磁気リング１００ｄの外部に一対のばねフィンガ１００ｅを有し、一対のばねフィンガ１００ｅは、ＰＣＢ１００ａに固定された一端部と対向する自由端部との間に湾曲部分を有するように湾曲する。ばねフィンガ１００ｅの湾曲部分は、ばねフィンガ１００ｅの固定端部および自由端部よりも磁気リング１００ｄの中心に近い。複数の電池１００ｆの各々は、各電池ホルダ１００ｂで受けられる。磁気リング１００ｄは、リチウムイオン電池周囲の強磁性ケースを引きつけ、各電池１００ｆを正端子１００ｃと接触した状態に保持する。ばねフィンガ１００ｅは、離間された自由端部で各電池１００ｆを受け、互いに近づく湾曲部分を用いて電池を保持する。一対のばねフィンガ１００ｅの湾曲部分は、電池１００ｆの周囲の強磁性ケースに接触し、負端子として機能する。ばねフィンガ１００ｅの固定端部はＰＣＢ１００ａに接続される。正端子１００ｃおよび負端子１００ｅは各々、ＰＣＢ１００ａ上の別個のトレースに接続される。プラスチックシリンダ１００ｇが各電池ホルダ１００ｂを囲み、電池１００ｆを電池ホルダ１００ｂ内に保持し支持する。プラスチックシリンダ１００ｇはＰＣＢ１００ａに固定される。

【0101】

図３４Ａは、１００個の電池１００ｆを保持している電池トレイ１００の上面図である。電池トレイ１００は直列－並列テストモジュールである。電子デバイスおよび構成要素はＰＣＢ１００ａに統合される。電子デバイスおよび構成要素の幾つかは、ＰＣＢ１００ａと統合された制御および測定モジュール１００ｈにおいて群化される。ＰＣＢ１００ａはエッジコネクタ１００ｉを有する。電池トレイ１００は、図２８を参照して説明したモジュール８８と同様のモジュールである。エッジコネクタ１００ｉは、図２４～図２８を参照して説明した２極高電流エッジコネクタソケット８２に差し込むことができる。図３４Ｂは、図３４Ａの電池トレイ１００の側面図である。電池トレイ１００は、下側１００ｍに電子デバイスおよび構成要素１００ｊならびに導電トレース１００ｋを有し、電池ホルダ１００ｂおよび電池１００ｆは上側１００ｎにある。トレースは、基板の上側１００ｎにも提供される。正端子１００ｃおよび負端子１００ｅはそれぞれ、エッジコネクタ１００ｉの異なる側への並列接続および直列接続のために、回路トレースおよび構成要素を通して間接的に接続される。正極を有する電流は、２極高電流エッジコネクタソケット８２の片側から電池ホルダ１００ｂの正端子に送られる。負極を有する電流は、電池ホルダ１００ｂの負端子１００ｅから２極高電流エッジコネクタソケット８２の逆側に渡される。コネクタ１００ｐおよび１００ｑは、電力、制御、測定、およびインターネットの接続を提供する。

【0102】

電池トレイ１００は、電池ホルダとプリント回路基板への端子接続とを統合し、トレースを使用して、電池を電子構成要素およびデバイスならびに電磁コネクタおよび他のコネクタに接続する。電池トレイ１００は電池テストシステムに差し込むことができる。図３１および図３２を参照して説明した従来の電池トレイ９２は、電池を保持する単なるプラスチック構造であるため、いかなる配線または電子回路も組み込んでいない。電池トレイ１００は、電池を保持するのみならず、高度な電子回路を通して電池をＣＭＥモジュール１０４ｆに接続し、２極エッジ接続を通して電池テストシステムに接続もするため、本明細書ではスマート電池トレイと呼ばれ得る。

【0103】

スマート電池トレイ１００は、図３１および図３２の従来の電池トレイ９２ならびに図３３を参照して上述した従来の電池形成およびテストシステム９４を凌ぐ以下の利点を有する。セル当たり４本のワイヤが必要であるため、係合システム９４では電池テストシステムとポゴプローブとの間に大量のケーブルが必要とされる。本発明では、数千個までの電池で電池テストシステムと電池との間に４本のワイヤだけでよく、２本は電流出力用であり、２本は電圧測定用である。従来のシステム９４のポゴプローブは精密な動作および大量のメンテナンスが必要であるが、本発明では必要ない。図３３の従来の電池形成およびテストシステム９４は、電池の係合に嵩張る機械およびシステムならびにポゴプローブを必要としたが、本明細書では必要ない。本発明の電池ホルダ１００ｂは、内蔵電池係合および保持機構を提供し、磁気リング１００４を使用して電池を所定位置に保ち、電池とトレイ１００上の正端子１００ｃとの良好な接続を保つ。スマート電池トレイ１００は、図３３の嵩張る係合機器９４の必要性をなくすのみならず、電池トレイ９２内の電池を受け入れ係合するために、追加の電池ホルダ９２ならびにプラグおよびソケットの必要性もなくす。

【0104】

図３５は電池形成ラック１０４の側面図である。電池形成ラック１０４は、ホィール１０４ｂ上にキャビネット１０４ａを備える。ラック１０４は、図３４、図３４Ａ、および図３４Ｂを参照して説明した電池トレイ１００を受ける１２の棚、ガイド、またはレール１０４ｃを有する。棚１０４ｃは好ましくは一対のレールを備え、そのうちの一方のレールはキャビネットの片側にあり、他方のレールはキャビネットの逆側にある。電池トレイ１００のＰＣＢ１００ａのサイドエッジは、一対のレールに摺動する。下の４つの棚１０４ｃは、各棚１０４ｃに電池トレイ１００の１つを受けた状態で示されている。上の４つの棚１０４ｃは、空であり、各棚１０４ｃに電池トレイ１００を受けることが可能な状態で示されており、４つの電池トレイ１００がキャビネット１０４ａの外部に各棚１０４ｃに隣接して示されている。中間の４つの棚１０４ｃは、各棚１０４ｃに電池トレイ１００の一つを部分的に受けた状態で示されている。キャビネット１０４ａは、各電池トレイ１００を受けるためのオープンフロントエントリ１０４ｄを棚１０４ｃの各々に有する。キャビネット１０４ａは、各棚１０４ｃに後部１０４ｅを有する。制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュール１０４ｆが、棚１０４ｃの各々の後部１０４ｅで受けられる。

【0105】

図２８を参照して説明された両面プリント回路基板（ＰＣＢ）８６ａは、ＣＭＥモジュール１０４ｆに隣接してキャビネット１０４ａにおいて垂直向きで受けられる。各ＣＭＥモジュール１０４ｆは、キャビネット１０４ａ内でキャビネットの後壁とＰＣＢ８６ａとの間に固定される。ＰＣＢ８６ａは、図２８を参照して説明した電気アセンブリ８６の一部であり、電気アセンブリ８６は、電池形成ラック１０４で受けられた各電池トレイ１００について、エッジコネクタ１００ｉを受ける２極高電流エッジコネクタソケット１０４ｇを各棚１０４ｃに含む。エッジコネクタソケット１０４ｇは、図２４および図２８のエッジコネクタソケット８２について説明したものである。図２２の電源８０等の電池テストシステムは、ケーブル（図示せず）を通してソケット１０４ｈに接続され、ソケット１０４ｈは、ＰＣＢ８６およびそのエッジコネクタソケット１０４ｇに接続される。

【0106】

電池トレイ１００が電池形成ラック１０４内の各ガイドレール１０４ｃに配置された後、エッジコネクタ１００ｉは各２極高電流エッジコネクタソケット１０４ｇに押し込まれて係合する。図３５では見えないが、ＰＣＢ８６ａは各ＣＭＥモジュール１０４ｆに隣接して開口部を有する。電池トレイ１００は、エッジコネクタソケット１０４ｇに差し込まれるにつれて、ＣＭＥモジュール１０４ｆにも同時に接続される。エッジコネクタ１００ｉに隣接するコネクタ１００ｐまたは１００ｑの一方は、各ＣＭＥモジュール１０４ｆに接続する。１２の電池トレイ１００が電池形成ラック１０４に装填され、各エッジコネクタソケット１０４ｇおよびＣＭＥモジュール１０４ｆに差し込まれる。

【0107】

図２８を参照して上述した電気アセンブリ８６の両面プリント回路基板８６ａは、図３５の電池形成ラック１０４で使用される。エッジコネクタソケット１０４ｇは両面プリント回路基板８６ａ上にある。電池トレイ１００はエッジコネクタソケット１０４ｇに差し込まれ、エッジコネクタソケット１０４ｇは両面プリント回路基板８６ａに動作可能に接続される。電池トレイ１００は、コネクタ１００ｐまたは１００ｑの一方を通して、両面プリント回路基板８６ａの開口部を通してＣＭＥモジュール１０４ｆに同時に差し込まれる。電池テストシステム、好ましくは図２２を参照して説明された電源システム８０は、ケーブルによりソケット１０４ｈを通して両面プリント回路基板８６ａに接続され、バス基板８６ａを通して全てのソケット１０４ｇに直列に接続されて、電池形成ラック１０４に装填された電池１００ｆを形成、テスト、充電、および放電する。ＣＭＥモジュール１０４ｆの機能がスマート電池トレイ１００で提供される場合、ＣＭＥモジュール１０４ｆは必要ないことがある。図３５は、１，２００個の電池１００ｆを電池形成ラック１０４において同時に形成してテストすることができることを示す。電池１００ｆが電池形成ラック１０４において形成されテストされた後、１２の電池トレイ１００の各々は電池エージングラックに移される。本発明による電池エージングラックは、図３５を参照して説明された電池形成ラック１０４と同一に見えるが、電池電圧を測定するために、測定モジュールがＣＭＥモジュール１０４ｆの各々に取って代わる。

【0108】

図３６は、本発明の直列および並列形成およびテスト技術により電池を形成しかつテストするプロセスの簡易ブロック流れ図１０８である。電池テストシステム１１０が提供され、電池テストシステム１１０は、図１９および図２２を参照してそれぞれ上述した電源システム７０および８０について上述した説明に従って構築し得る。一例として、電池テストシステム１１０は、約２５０ボルト、約２００アンペア、および約５，０００ワットを各チャネルに提供する４つのチャネルを有し得る。電池テストシステム１１０は４つの電池形成ラック１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、および１１２ｄに動作可能に接続され、電池形成ラックの各々は、図３５を参照して上述した電池形成ラック１０４と同じである。４つの電池形成ラック１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、および１１２ｄの各々は１，２００個の電池を保持する。ケーブル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄは電池形成ラック１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、および１１２ｄを電池テストシステム１１０内の各チャネルにそれぞれ接続する。ケーブル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄの各々は、各電池形成ラック１１２において１，２００個の電池を形成しかつテストするために、電流出力用に２本、電圧測定用に２本という４本のワイヤしか必要としない。これは、電池ごとに４本のワイヤを必要とする、各電池に下部および上部ポゴプローブを有する図３３を参照して上述した従来の電池形成およびテストシステム９４で必要とされる配線およびケーブル配線とは大きな対照をなすものである。

【0109】

電池形成ラック１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、および１１２ｄの各々は１，２００個の電池を保持し、これは、図３４、図３４Ａ、および図３４Ｂを参照して説明した、１２個の電池トレイ１００である。１，２００個の電池セットが形成されテストされた後、１００個の電池を各々が保持する１２個の電池トレイセットは、幾つかの電池エージングラック１１６の１つに移されて、各電池の電圧を周期的にチェックして、任意の不良電池を検出する。

【0110】

本発明者は、本発明の実施に使用することができる背景情報ならびにシステムおよび機器を提供する以下の米国特許を発行している。１９９９年５月１１日付けで発行された米国特許第５，９０３，１５４号明細書；１９９９年１０月１２日付けで発行された同第５，９６６，０１４号明細書；２００１年９月１８日付けで発行された同第６，２９１，９７２号明細書；および２０１８年１２月２５日付けで発行された同第１０，１６１，９６３号明細書は、ジャン（Ｚｈａｎｇ）またはジャン（Ｚｈａｎｇ）らに発行され、全ての目的のために全体的に、参照により本明細書に援用される。本発明者は、２０１９年７月１２日付けで米国特許出願第１６／５０９，６８５号明細書を出願し、これは２０２０年２月２７日付けで米国特許出願公開第２０２０／００６４４０７Ａ１号明細書として公開され、全体的に、参照により本明細書に援用される。

【0111】

発明の実施形態
１つのＢＴＳチャネルを使用して複数の電池を同時にテストするメカニズムおよび方法。これは、各電池を受動ＰＴＭＤに直列接続して、ＰＴＭＤ／電池組合せを形成し、次いで電池／ＰＴＭＤ組合せを並列接続し、次いで並列電池／ＰＴＭＤ群をＢＴＳチャネルに接続することによって実現される。ＢＴＳチャネルはプログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は平衡されて各電池に分配され、全ての電池の電圧は精密な範囲内で等しい。

【0112】

本明細書でＰＴＭＤという名称のデバイスは、並列モードで使用されるべきであり、リレー、抵抗器、および電流トランスデューサ等の受動電子構成要素を含む。ＰＴＭＤは、ＰＴＭＤに接続された各電池に以下の機能を提供する：電流切り替え、電流および電圧の測定、事前等化中の電流制限、および保護。

【0113】

本明細書で事前電圧等化器／限流回路という名称の回路は、メインリレーに並列接続される限流抵抗器および補助リレーを含む。事前電圧等化器／限流回路は、電池を事前平衡ステータスにするためならびにテストおよび形成の開始段階中に電流を制限するために使用される。

【0114】

電池を通る電流および充電／放電容量を精密に測定、計算するために、ＰＴＭＤにおいて各電池と直列接続されて、等化電流を含む電池を通る全ての電流を測定する、シャントまたはホール効果構成要素等の電流トランスデューサ。

【0115】

ＰＴＭＤにおいて各電池と直列接続されて、安全保護のために、短絡した電池等の問題のある電池を遮断、分離する、リレー等の電流スイッチ。電流スイッチは、自動電流較正プロセス中、電流トランスデューサを切り替えるために使用することもできる。

【0116】

電圧等化器を並列ＰＴＭＤ／電池群に並列接続し、次いで並列ＰＴＭＤ／電池群の複数のそのような群と等化器とを直列接続するメカニズムまたは方法。等化器は、等化のエネルギーを等化電源から得る。同じ電圧かつ平衡電流分布下で同時に全ての電池を組合せでテスト、形成、および充電するための、そのような直列－並列組合せのＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流源への接続。

【0117】

上述したような並列の複数のＰＴＭＤおよび等化器によって構築されるＰＳＴＭＤという名称のデバイス。
電流トランスデューサと直列した、電池を通して電圧等化器と並列接続される電流トランスデューサによって構築されるＳＴＭＤという名称のデバイス。上述したように単一の電池とＳＴＭＤとの複数の組合せを直列接続し、次いで、同じ電圧および平衡電流分布下で同時に組合せ内の全ての電池をテスト、形成、および充電するためにＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流源に接続されるメカニズムまたは方法。

【0118】

電圧等化器の機能は、電池パックの安全性のためのみではなく、テストプロセス全体中、全ての電池を高一貫性にすることである。電圧等化器は、充電／放電電源またはテスト中の電池の代わりに、等化専用電源からエネルギーを得る。ＢＴＳチャネルは主な充放電電流を提供する。電圧等化器は、全ての電池が同じ電圧下であるような微調整電流を提供する。ＢＴＳチャネルおよび電圧等化器は互いと連携する。電流制御プロセスでは、等化器電圧は、蓄積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲットに調節される。定電圧制御プロセスでは、等化器の電圧は所望の値に設定され、ＢＴＳチャネルの電流は、蓄積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲットに調節される。好ましくは、専用電源を使用して、電圧等化のために全ての電圧等化器に電力を提供する。

【0119】

電圧等化器は好ましくは、全電圧範囲の０．１％よりも良好な制御精度を有する。電圧等化器は、全範囲の電圧にわたり常にメイン充電／放電チャネルと連携する。電圧等化器は、ＣＣからＣＶへの遷移中、平滑さに影響せずにＣＣ、ＣＶ、およびＣＣＣＶ機能を実現することができる。等化器が必要とする電流は大まかに、電池または並列電池群のテストに必要とされる電流の１０分の１（１／１０）未満である。電圧等化器は、ＤＣ／ＤＣコンバータによりその等化器電源から電気的に絶縁され、広範囲にわたりプログラム可能で精密な電圧制御を提供する高度な電圧レギュレータを有する。電圧等化器は双方向性であり、電池の充電および放電の両方を行うことができる。

【0120】

ＳＰＴＭモジュールという名称のデバイスまたは機器は、ＰＴＭＤ、またはＳＴＭＤ、またはＰＳＴＭＤおよび関連する制御／測定回路、電圧等化電源、制御電源、通信ポート、電池／電池パックのコネクタ、ならびに他の構成要素および回路を一緒に統合する。ＳＰＴＭは、全ての電池を同時にテスト、形成、および充電するためにＢＴＳチャネルまたは充電／放電電流源と接続することができる。

【0121】

ＩＳＰＴＭモジュールという名称のデバイスまたは機器は、全ての電池を同時にテスト、形成、および充電するために、ＳＰＴＭをＢＴＳチャネルと統合する。
全ての電池を同時にテスト、形成、または充電するために、複数のＳＰＴＭモジュールを直列接続し、次いでＢＴＳチャネルに接続するメカニズムまたは方法。

【0122】

電池セクションを温度の影響を受けやすい電子回路セクションから分離する断熱器封止ブロックを有するＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭ。ＳＰＴＭまたはＩＳＰＴＭは、断熱器封止ブロックが温度チャンバに対する封止を提供した状態で、温度の影響を受けやすい電子回路を温度チャンバ外部に残しながら、矩形スロットを通して温度チャンバ内に摺動することができる電池セクションを有する。

【0123】

複数のＳＰＴＭおよび／またはＩＳＰＴＭを受けて収容する矩形スロットまたは開口部を有する温度チャンバ。空のスロットは、他のスロットでモジュールをテストしている間、封止することができる。

【0124】

本発明は単一の電池に限定されない。本発明は、電池パックならびにスーパーキャパシタおよび他のエネルギー貯蔵デバイスと併用することができる。本発明はテストに限定されない。本発明は電池の形成および充電に使用することもできる。

【0125】

ＣＣＣＶ充電およびＣＣ放電の代わりにＣＣＣＶ充電およびＣＣＣＶ放電の両方を使用して電池容量およびクーロン効率を測定するための電池テスト、特に並列－直列テストでの方法。

【0126】

本発明の一実施形態は、電池を形成しかつテストするシステムであって、
モジュールと、
モジュールと電気的に接触するレギュレータであって、レギュレータは電流源に取り付け可能であり、レギュレータは電流の出力に使用することができる、レギュレータと、
複数の電池ホルダであって、ホルダはモジュールと電気的に接触し、ホルダは、一緒に並列接続されて２つ以上の並列サブ群を形成するサブ群に分割され、並列サブ群は一緒に直列接続されて、並列－直列電池群を形成する、複数の電池ホルダと、
並列サブ群の両端子に取り付けられる電圧等化器であって、電流源に取り付けられる電圧等化器と、
を備え、
モジュール、レギュレータ、１つまたは複数のホルダ、ならびに電圧等化器は、
（ａ）レギュレータは電流を受け取り、電流を並列－直列電池群の端子に出力し、
（ｂ）電圧等化器は電流を受け取り、電流を各並列サブ群の端子に出力し、電圧等化器は、レギュレータが電流を出力するのと同時に電流を出力し、電圧等化器は、レギュレータが電流を並列－直列電池群に出力する間、各並列サブ群の端子の両端の電圧が概ね等しい値に維持されるように動作する、
モードで動作するように設計され作られる、システムである。

【0127】

上記実施形態が、わかりやすくするための単なる例であり、実施形態の限定を意図しないことが明らかである。上記技術の分野の当業者は他の変形または変更を行い得る。可能な全ての実施態様を説明する必要はなく、そのような方法もない。そこから生じる明らかな変更または変形はなお、本発明の範囲内である。
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
電池を形成しかつテストする回路アセンブリであって、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルに接続する回路と、
を備え、
前記ＢＴＳチャネルは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は各電池に平衡して分配され、
１つのＢＴＳチャネルは、複数の電池を同時にテストすることができる、
回路アセンブリ。
［付記２］
前記並列ＰＴＭＤ－電池群内の各電池にわたる電圧を所望の精度範囲内で概ね等しく維持する手段を更に備える、付記１に記載の回路アセンブリ。
［付記３］
前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、付記１に記載の回路アセンブリ。
［付記４］
前記メインリレーまたはスイッチは、短絡等の問題を有する電池を分離することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、電流較正プロセスのために前記電流トランスデューサを接続および切断することが可能である、付記１に記載の回路アセンブリ。
［付記５］
前記並列ＰＴＭＤ－電池群内の各電池にわたる電圧を所望の精度範囲内で概ね等しく維持する手段を更に備え、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、短絡等の問題を有する電池を分離することが可能であり、前記メインリレーまたはスイッチは、電流較正プロセスのために前記電流トランスデューサを接続および切断することが可能である、付記１に記載の回路アセンブリ。
［付記６］
電池端子に接続し、電池の形成およびテストに有用な並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、
メインリレー、電流トランスデューサ、補助リレー、および限流抵抗器
を備え、
前記メインリレーおよび前記電流トランスデューサは直列接続され、前記メインリレーは第１の端子および第２の端子を有し、
前記メインリレーの前記第１の端子は、前記電池端子に接続するためのものであり、
前記メインリレーの前記第２の端子は、前記電流トランスデューサに接続され、
前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は、互いと直列であり、前記メインリレーと並列であり、
前記補助リレーは第１の端子および第２の端子を有し、前記補助の前記第１の端子は、前記メインリレーの前記第１の端子に接続され、
前記限流抵抗器は第１の端子および第２の端子を有し、前記補助リレーの前記第２の端子は、前記限流得抵抗器の前記第１の端子に接続され、
前記限流抵抗器の前記第２の端子は、前記メインリレーの前記第２の端子に接続される、ＰＴＭＤ。
［付記７］
前記限流抵抗器の前記第２の端子は、前記メインリレーの前記第２の端子と前記電流トランスデューサとの間のコネクタに接続される、付記６に記載のＰＴＭＤ。
［付記８］
電池を形成するために並列接続された複数の生電池間の電圧を等化する方法であって、
付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤを各電池に接続するステップと、
レギュレータを各ＰＴＭＤの電流トランスデューサに接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
前記ＰＴＭＤを使用して、電池を事前平衡ステータスにするステップであって、前記ＰＴＭＤは、前記電池を事前平衡する開始段階中、電流を制限する、電池を事前平衡ステータスにするステップと、
を含む方法。
［付記９］
電池を形成しテストするために並列接続された複数の電池間の電圧を等化する方法であって、
付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
レギュレータを前記ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電圧等化器を前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すステップと、
を含む方法。
［付記１０］
前記並列ＰＴＭＤ－電池群のうち２つ以上を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成することを更に含む、付記９に記載の方法。
［付記１１］
電池テストシステムチャネルまたは充電／放電電流源を前記並列－直列電池群に接続して、同じ電圧および平衡電流分配下で同時に前記電池の全てを形成、テスト、および充電することを更に含む、付記１０に記載の方法。
［付記１２］
並列および直列で接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を前記並列電池群の各々に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
レギュレータを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことによって前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、
を含む方法。
［付記１３］
並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストするための並列直列テスト管理デバイス（ＰＳＴＭＤ）であって、
電池を接続してＰＴＭＤ－電池組合せを形成するための付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続することによって形成される並列電池群と、
２つ以上の並列電池群を直列接続することによって形成される一連の並列電池群と、
各並列電池群に接続される電圧等化器と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
前記並列－直列電池群に接続されるレギュレータであって、前記ＰＳＴＭＤは、電流を前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより、電池を形成かつ／またはテストすることが可能である、レギュレータと、
を備えるＰＳＴＭＤ。
［付記１４］
並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストするための並列直列テスト管理デバイス（ＰＳＴＭＤ）であって、
各電池に接続されてＰＴＭＤ－電池組合せを形成する、付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続することによって形成される並列ＰＴＭＤ－電池群と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
を備えるＰＳＴＭＤ。
［付記１５］
複数の電池を形成しテストするに当たり使用される直列テスト管理デバイス（ＳＴＭＤ）であって、
電池に直列接続する電流トランスデューサと、
前記電流トランスデューサに並列接続される電圧等化器であって、前記電圧等化器は、電池を通して前記電流トランスデューサに接続される、電圧等化器と、
を備えるＳＴＭＤ。
［付記１６］
複数の電池を形成、テスト、充電するデバイスであって、
直列接続され、それにより、直列電池群を形成する、２つ以上の付記１５に記載のＳＴＭＤと、
同じ電圧および平衡電流分配下で同時に前記組合せ内の全ての電池のテスト、形成、および充電を行うために、充電／放電電流源を提供する電池テストシステムチャネル（ＢＴＳチャネル）またはレギュレータであって、前記ＢＴＳチャネルまたは前記レギュレータは前記直列電池群にわたり接続される、ＢＴＳチャネルまたはレギュレータと、
を備えるデバイス。
［付記１７］
複数の電池を形成しテストする回路アセンブリであって、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルに接続する回路と、
を備え、
前記ＢＴＳチャネルは、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は全ての電池に平衡して分配され、
ＢＴＳチャネルは前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続され、前記ＢＴＳチャネルは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、回路アセンブリ。
［付記１８］
２つ以上の並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成する回路と、各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器とを更に備える、付記１７に記載の回路アセンブリ。
［付記１９］
前記並列－直列電池群に接続されるレギュレータを更に備える、付記１８に記載の回路アセンブリ。
［付記２０］
並列および直列で接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
構成要素および付記１７～１９の何れかに記載の回路を組み立てるステップと、
ＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続して、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
ＢＴＳチャネルを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記ＢＴＳチャネルは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記ＢＴＳおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより、前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、
を含む方法。
［付記２１］
前記電池は電流制御プロセスを使用して形成、テストされ、等化器電圧は、累積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲットに調節される、付記２０に記載の方法。
［付記２２］
前記電池は定電圧制御プロセスを使用して形成、テストされ、等化器電圧は所望の値に設定され、前記ＢＴＳチャネル内の電流は、累積等化器電流がゼロに近い値に達するターゲット値に調節される、付記２０に記載の方法。
［付記２３］
前記電圧等化器は、全電圧範囲の０．１％よりも良好な制御精度を有する、付記２０に記載の方法。
［付記２４］
前記電池の形成およびテスト中、前記電池が形成されテストされる全電圧範囲にわたり、前記電圧等化器を用いて前記ＢＴＳを調整することを更に含む、付記２３に記載の方法。
［付記２５］
前記電圧等化器は、ＣＣからＣＶへの遷移中、平滑性に影響せずに定電流（ＣＣ）機能、定電圧（ＣＶ）機能、およびＣＣ－ＣＶ機能を実現することができる、付記２０に記載の方法。
［付記２６］
前記電圧等化器に必要とされる電流は、電池または並列電池群のテストに必要とされる電流の概ね１０分の１（１／１０）未満である、付記２０に記載の方法。
［付記２７］
前記電圧等化器をＤＣ／ＤＣコンバータによって前記等化器電源から電気的に絶縁することを更に含む、付記２０に記載の方法。
［付記２８］
複数の電池を形成、テストする直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）であって、
前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板または代替手段と、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成し、前記並列ＰＴＭＤ－電池群をＢＴＳチャネルまたは調整済み電源に接続する回路であって、前記ＢＴＳチャネルまたは前記調整済み電源は、プログラムされた電流、電圧、または電力を提供し、電流は各電池に平衡して分配される、ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続する回路と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
外部源から電流を受ける電源ポートと、
を備え、
前記ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記電圧等化器電源は、前記電源ポートに接続され、
ＢＴＳチャネルまたは前記レギュレータは各ＰＴＭＤに接続され、前記ＢＴＳまたは前記レギュレータは、前記電池を充電および放電するための電流および電圧源を提供し、
前記電池は、電流を前記ＢＴＳまたは前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことによって形成、テストされる、ＳＰＴＭ。
［付記２９］
前記回路基板または前記代替手段に接続される通信ポートを更に備える、付記２８に記載のＳＰＴＭ。
［付記３０］
前記電池に接続するコネクタを更に備える、付記２８に記載のＳＰＴＭ。
［付記３１］
前記並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続する回路を更に備え、電圧等化器が各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される、付記２８に記載のＳＰＴＭ。
［付記３２］
前記電池に接続するコネクタを更に備え、
回路基板は、前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供し、
前記回路基板は矩形であり、長さおよび幅を有し、前記回路基板は、前記長さに沿って対向する第１の端部および第２の端部を有し、
前記電源ポートおよび温度の影響を受けやすい電気構成要素は、前記回路基板の前記第１の端部におよびその近傍に配置され、
前記電池に接続するコネクタは、前記回路基板の前記第２の端部におよびその近傍に配置され、
前記ＳＰＴＭは、前記温度の影響を受けやすい電気構成要素と前記電池に接続するコネクタとの間に断熱器を更に備える、付記３１に記載のＳＰＴＭ。
［付記３３］
電池を形成、テスト、充電する方法であって、
２つ以上の付記２８に記載のＳＰＴＭを直列接続することと、
前記ＳＰＴＭをＢＴＳチャネルに接続することと、
電流を前記等化器から前記電池に通すのと同時に、電流を前記ＢＴＳから前記電池に通すことと、
を含む方法。
［付記３４］
複数の電池を形成しテストする統合直列－並列テストモジュール（ＩＳＰＴＭ）であって、
前記複数の電池を受けて接続し、電気構成要素を受け、前記電気構成要素間および前記電気構成要素と前記電池との間に回路を提供する回路基板と、
前記電池に接続するコネクタであって、前記コネクタは前記回路基板に接続される、コネクタと、
複数の電池を同時にテストするチャネルを有する電池テストシステム（ＢＴＳ）または電流および電圧充電および放電源を提供するレギュレータと、
各電池の並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、各ＰＴＭＤは各電池に直列接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成し、前記ＰＴＭＤは、
電池に接続するメインリレーまたはスイッチであって、前記メインリレーまたはスイッチは、問題を有する電池を分離することが可能である、メインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、電池を通る電流および充填／放電容量の精密な測定および計算のために、前記電池を通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列ＰＴＭＤ－電池群を形成する回路と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される電圧等化器と、
前記並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続し、それにより、並列－直列電池群を形成する回路であって、電圧等化器は各並列ＰＴＭＤ－電池群に接続される、並列ＰＴＭＤ－電池群を直列接続する回路と、
前記電圧等化器に接続される等化器電源と、
外部源から電流を受け取る電源ポートと、
を備え、
前記ＢＴＳおよび前記電圧等化器は、前記電源ポートに接続され、
ＢＴＳチャネルは前記並列－直列電池群に接続され、前記ＢＴＳは、前記電池を充電および放電のための電流および電圧源を提供し、
前記電池は、電流を前記ＢＴＳおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより形成されテストされる、ＩＳＰＴＭ。
［付記３５］
前記回路基板は矩形であり、長さおよび幅を有し、前記回路基板は、前記長さに沿って対向する第１の端部および第２の端部を有し、
前記電源ポートおよび温度の影響を受けやすい電気構成要素は、前記回路基板の前記第１の端部におよびその近傍に配置され、
前記電池に接続するコネクタは、前記回路基板の前記第２の端部におよびその近傍に配置され、
前記ＩＳＰＴＭは、前記温度の影響を受けやすい電気構成要素と前記電池に接続するコネクタとの間に断熱器を更に備える、付記３４に記載のＩＳＰＴＭ。
［付記３６］
前記回路基板に動作可能に接続されて、電池を受けて収容する電池トレイを更に備える、付記３４に記載のＩＳＰＴＭ。
［付記３７］
正面を有するボックスを備えた温度チャンバであって、前記正面は受けるための複数のスロットまたは開口部を有し、各スロットまたは開口部は、付記２８に記載のＳＰＴＭを収容することができる温度チャンバ。
［付記３８］
ＳＰＴＭで埋められていない任意のスロットまたは開口部を覆って封止する１つまたは複数の空プレートを更に備える、付記３７に記載の温度チャンバ。
［付記３９］
正面を有するボックスを備えた温度チャンバであって、前記正面は受けるための複数のスロットまたは開口部を有し、各スロットまたは開口部は、付記３３に記載のＩＳＰＴＭを収容することができる温度チャンバ。
［付記４０］
スーパーキャパシタまたは電池パック等のエネルギー貯蔵デバイスと併用される直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）であって、
前記エネルギー貯蔵デバイスを受けて接続し、電気構成要素を受け、電気構成要素間および前記電気構成要素と前記エネルギー貯蔵デバイスとの間に回路を提供する回路基板と、
前記エネルギー貯蔵デバイスに直列接続され、それにより、ＰＴＭＤデバイス組合せを形成する並列テスト管理デバイス（ＰＴＭＤ）であって、前記ＰＴＭＤは、
前記エネルギー貯蔵デバイスに接続するメインリレーまたはスイッチ、
前記メインリレーと直列接続される電流トランスデューサまたはシャントであって、前記電流トランスデューサまたはシャントは、前記エネルギー貯蔵デバイスを通る等化電流および全ての他の電流を測定することが可能である、電流トランスデューサまたはシャント、および
限流抵抗器と直列接続される補助リレー
を備え、前記補助リレーおよび前記限流抵抗器は前記メインリレーと並列する、ＰＴＭＤと、
２つ以上のＰＴＭＤデバイス組合せを並列接続して、並列デバイス群を形成する回路と、
前記並列デバイス群に接続される電圧等化器と、
外部入力を受け取り、制御電源、前記電圧等化器の等化器電源、および充電／放電電流源を提供する電源ポートであって、前記電源ポートは前記回路基板と統合される、電源ポートと、
を備え、
１つまたは複数のエネルギー貯蔵デバイスは、電流を前記充電／放電電流源および前記等化器から前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵デバイスに同時に流すことにより形成されテストされ、
好ましくは、２つ以上の並列デバイス群が直列接続される、ＳＰＴＭ。
［付記４１］
並列および直列に接続された複数の電池を形成しテストする方法であって、
付記５～７の何れかに記載のＰＴＭＤを各電池に接続して、ＰＴＭＤ－電池組合せを形成するステップと、
前記ＰＴＭＤ－電池組合せを並列接続して、並列電池群を形成するステップと、
２つ以上の並列電池群を直列接続して、並列－直列電池群を形成するステップと、
電圧等化器を各並列電池群に接続するステップと、
等化器電源を前記電圧等化器に接続するステップと、
電池テストシステム（ＢＴＳ）またはレギュレータを前記並列－直列電池群に接続するステップであって、前記ＢＴＳまたは前記レギュレータは、前記電池を受電および放電するための電流および電圧源を提供する、接続するステップと、
電流を前記レギュレータおよび前記等化器から前記複数の電池に同時に流すことにより前記電池を形成かつ／またはテストするステップと、
を含む方法。
［付記４２］
ＣＣＣＶ充電およびＣＣＣＶ放電の両方を使用して電池の容量およびクーロン効率を測定することを更に含み、ＣＣは定電流を表し、ＣＶは定電圧を表す、付記４１に記載の方法。
［付記４３］
電池を通る電流は、充電および放電の終わりで概ねゼロであり、リレーおよびシャント等の回路抵抗の両端での電圧降下は、充電および放電の両方の終わりで概ねゼロである、付記４２に記載の方法。
［付記４４］
前記電圧は、ＣＣＣＶの終わりで前記電池の全てで概ね同じであり、充電状態（ＳＯＣ）はＣＣＣＶの終わりで概ね同じであり、前記ＳＯＣは電池の最大容量の割合として表される、付記４３に記載の方法。
［付記４５］
インダクタモジュールであって、
ボックスと、
前記ボックス内で受けられる分布インダクタと、
前記ボックス内で受けられ、前記分布インダクタに動作可能に接続されるプリント回路基板と、
前記ボックスと係合し、前記プリント回路基板を通して前記分布インダクタに動作可能に接続される外部コネクタだって、前記外部コネクタは高電流フローに向けて構成される、外部コネクタと、
を備え、
前記分布インダクタは、一緒に直列接続された少なくとも２つのインダクタを含む、インダクタモジュール。
［付記４６］
前記ボックスと係合し、空気を前記ボックス全体に通すファンを更に備える、付記４５に記載のインダクタモジュール。
［付記４７］
２つ以上の分布インダクタが前記ボックス内で受けられ、前記分布インダクタは一緒に直列接続される、付記４６に記載のインダクタモジュール。
［付記４８］
２つ以上の分布インダクタが前記ボックス内で受けられ、前記分布インダクタは独立して動作し、各分布インダクタは、前記プリント回路基板を通して別個の独立した外部コネクタに動作可能に接続される、付記４６に記載のインダクタモジュール。
［付記４９］
少なくとも２つの分布インダクタが前記ボックス内で受けられ、各分布インダクタは、一緒に直列接続された少なくとも２つの分布インダクタを含み、前記インダクタモジュールは、前記ボックスと係合し、前記ボックス全体に空気を通すファンを更に備える、付記４５に記載のインダクタモジュール。
［付記５０］
電源システムであって、
配電網から電気を受け取るコンタクタと、
前記コンタクタに接続される変圧器と、
前記変圧器に接続される、付記４５～４９の何れかに記載の第１のインダクタモジュールと、
前記第１のインダクタモジュールに接続される第１のインバータモジュールと、
を備える電源システム。
［付記５１］
キャビネットおよびプリント回路基板（ＰＣＢ）を更に備え、前記コンタクタ、前記変圧器、前記第１のインダクタモジュール、および前記第１のインバータモジュールは前記キャビネット内で受けられ、前記ＰＣＢは前記キャビネット内において垂直向きで受けられ、前記第１のインバータモジュールは前記ＰＣＢに接続される、付記５０に記載の電源システム。
［付記５２］
前記ＰＣＢと動作可能に係合するコネクタを更に備え、前記ＰＣＢは、２つの対向する面を有し、３００アンペアの電流をコネクタ間に導電するような設計およびサイズであり、前記コネクタは前記ＰＣＢの前記対向する面の各々に配置され、前記第１のインバータモジュールは前記コネクタの１つと係合する、付記５１に記載の電源システム。
［付記５３］
前記変圧器に接続される、付記４５～４９の何れかに記載の第２のインダクタモジュールと、
前記第２のインダクタモジュールに接続される第１のＤＣＤＣモジュールと、を更に備え、前記第２のインダクタモジュールおよび前記第１のＤＣＤＣモジュールは、前記第１のインダクタモジュールが配置された前記ＰＣＢの面と対向する前記ＰＣＢの面に配置され、前記第１のＤＣＤＣモジュールは、前記ＰＣＢと係合したコネクタの１つに差し込まれる、付記５２に記載の電源システム。
［付記５４］
前記第１のインダクタモジュールは、人が前記第１のインバータモジュールを前記第１のインダクタモジュールおよび前記ＰＣＢ上の前記コネクタの１つに同時に差し込むことができるように配置される、付記５３に記載の電源システム。
［付記５５］
前記ＤＣＤＣモジュール、前記第１のインダクタモジュール、前記第２のインダクタモジュール、前記第１のインバータモジュール、前記コネクタ、および前記ＰＣＢは、複数の電池を充電および放電するようなサイズおよび設計を有する、付記５４に記載の電源システム。
［付記５６］
前記複数の電池の放電中、電気を前記配電網に渡すことができる、付記５５に記載の電源システム。
［付記５７］
前記キャビネットは２つのカラムを有し、前記電源システムは追加のインダクタ、インバータ、およびＤＣＤＣモジュールおよびファンを更に備え、前記ファンは、前記ＰＣＢに概ね並行して空気を引き込み、前記空気を前記ＰＣＢに概ね垂直に排気する、付記５６に記載の電源システム。
［付記５８］
高電流２極エッジコネクタソケットであって、
第１および第２の外部アイソレータと、
基部と、前記基部から延びる複数のばねフィンガを有するように曲げられ切断された導電材料の第１および第２のシートであって、前記第１および第２のシートの前記基部は前記第１のアイソレータと前記第２のアイソレータとの間にある、第１および第２のシートと、
前記第１および第２のシートの前記基部間の内部アイソレータであって、前記第１および第２の外部アイソレータ、前記第１および第２のシート、および前記内部アイソレータの各々は穴を有する、内部アイソレータと、
前記第１および第２の外部アイソレータ、前記第１および第２のシート、および前記内部アイソレータを一緒に保持する、前記第１および第２の外部アイソレータ、前記第１および第２のシート、および前記内部アイソレータの前記穴を通るリベット、ねじ、またはボルトと、
を備え、
前記第１および第２の外部アイソレータ、前記内部アイソレータおよび前記リベット、ねじ、またはボルトは、通常動作電流が導電材料の前記第１および第２のシートの前記基部間を流れないようにするように選択され設計され、
前記第１および第２のシートは、前記第１のシート上の前記複数のばねフィンガが、前記第２のシート上の前記複数のばねフィンガに向かって延び、接触するように向けられ、
前記通常動作電流は、前記第１のシート上の前記複数のばねフィンガと前記第２のシート上の前記複数のばねフィンガとの間を流れることができるが、前記導電材料の前記第１のシートの前記基部と前記第２のシートの前記基部との間は流れることができない、高電流２極エッジコネクタソケット。
［付記５９］
導電材料の前記第１および第２のシートは、１００アンペアを超える電流が前記第１のシート上の前記複数のばねフィンガと前記第２のシート上の前記複数のばねフィンガとの間を流れることができるようにするよう選択され設計される、付記５８に記載のエッジコネクタソケット。
［付記６０］
電気アセンブリであって、
第１のプリント回路基板（ＰＣＢ１）と、
２つ以上の付記５８に記載のエッジコネクタソケットと、
前記２つ以上のエッジコネクタソケット間に導電性を提供する前記ＰＣＢ１上または前記ＰＣＢ１内のトレースと、
を備える電気アセンブリ。
［付記６１］
前記ＰＣＢ１、前記トレース、ならびに導電材料の前記第１および第２のシートは、１００アンペアを超える電流が前記第１のシート上の前記複数のばねフィンガと前記第２のシート上の前記複数のばねフィンガとの間を流れることができるようにするよう選択され設計される、付記６０に記載の電気アセンブリ。
［付記６２］
前記ＰＣＢ１は第１および第２の対応する面を有し、前記第１および第２の面の各々は、２つ以上の付記１４に記載のエッジコネクタソケットと、前記第１および第２の面の各々上または各々内のトレースと、前記トレースを一緒に接続して、前記第１および第２の面上の全ての前記エッジコネクタソケット間に導電性を提供する、前記第１の面と前記第２の面との間のビアとを有する、付記６１に記載の電気アセンブリ。
［付記６３］
電池形成およびテストシステムであって、
シャーシと、
前記シャーシ内で受けられる、付記６２に記載の電気アセンブリと、
複数の電池を充電および放電することができる、前記ＰＣＢ１に動作可能に接続された電源システムと、
を備える電池形成およびテストシステム。
［付記６４］
前記電源システムは、
配電網から電気を受け取るコンタクタと、
前記コンタクタに接続される変圧器と、
前記変圧器に接続される、付記１に記載のインダクタモジュールと、
前記インダクタモジュールに接続されるインバータモジュールと、
前記インバータモジュールに接続されるＤＣＤＣモジュールと、
を備える、付記６３に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記６５］
直列－並列テストモジュール（ＳＰＴＭ）であって、前記ＳＰＴＭは第２のプリント回路基板（ＰＣＢ２）、前記ＰＣＢ２上のエッジコネクタ、制御および測定機能を提供する前記ＰＣＢ２上の電気デバイスおよび構成要素を備える、ＳＰＴＭと、
前記ＰＣＢ２と動作可能に係合する複数の電池コネクタであって、前記ＳＰＴＭは、前記電池を形成しテストするために、直列および並列に一緒に接続された複数の電池を収容するように設計される、複数の電池コネクタと、
を更に備え、
前記ＰＣＢ２の前記エッジコネクタは、前記エッジコネクタソケットの１つに差し込まれ、
前記電源システムは、正の極性を有する直流を前記ＰＣＢ２に提供し、前記ＰＣＢ２から負の極性を有する直流を受け取り、
前記ＳＰＴＭは、前記電池が形成されテストされるにつれて、前記複数の電池の制御および安全モニタリングを提供する、付記６４に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記６６］
電池の形成およびテスト中、複数の前記電池を保持する電池トレイであって、
対向する上面および下面、およびエッジを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢの前記上面上の複数の電池ホルダと、
形成およびテスト中、前記複数の電池のパラメータの測定値を特定する、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダと動作可能に係合する電子デバイスまたは構成要素と、
前記ＰＣＢの前記エッジ上のエッジコネクタであって、前記エッジコネクタは、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダおよび前記電子デバイスまたは構成要素と動作可能に係合する、エッジコネクタと、
を備え、
各電池ホルダは、電池と係合し保持するような設計およびサイズの２つ以上の直立ばねフィンガと、電池の一端部と接触する設計およびサイズの正端子とを備え、前記ばねフィンガは、前記電池ホルダに保持された電池を形成しテストするための負端子として機能する、電池トレイ。
［付記６７］
前記エッジコネクタは第１および第２の対応する面を有し、各正端子は前記第１の面に動作可能に接続され、各負端子は前記第２の面に動作可能に接続される、付記６６に記載の電池トレイ。
［付記６８］
各電池ホルダは、前記ばねフィンガ間で前記ＰＣＢに取り付けられるリング形磁石を更に備え、前記ばねフィンガは、前記ＰＣＢの前記上面に対して直立位置に電池を保持し、前記リング形磁石は中心開口部を有し、前記正端子は、前記ＰＣＢの前記上面の前記中心開口部内に配置される、付記６７に記載の電池トレイ。
［付記６９］
各電池ホルダは、前記ばねフィンガを囲み、前記ＰＣＢの前記上面から直立に延びて、電池を誘導かつ支持する、前記ＰＣＢに取り付けられる円筒形管を更に備える、付記６８に記載の電池トレイ。
［付記７０］
電池形成ラックであって、
前面、後面、左面、および右面と、複数の対のガイドレールとを有するキャビネットであって、各対のガイドレールの一方は前記キャビネットの前記左面で受けられ、他方は前記キャビネットの前記右面で受けられる、キャビネットと、
垂直向きで前記キャビネットにおいて受けられ、前記キャビネットを前部および後部に分ける両面プリント回路基板（ＰＣＢ）と、
前記キャビネットの前記前部の一対のガイドレールで受けられる電池トレイ上のエッジコネクタを受けるように設計、サイズ決定、かつ配置される、前記ＰＣＢ上の複数の２極高電流エッジコネクタソケットと、
各対のガイドレールの、前記キャビネットの前記後部における制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュールであって、前記ＰＣＢは、前記電池トレイを各ＣＭＥモジュールに接続することもできるような開口部またはコネクタを有する、ＣＭＥモジュールと、
を備える電池形成ラック。
［付記７１］
前記ガイドレール対の一方で受けられる電池トレイ上のエッジコネクタは、前記ＣＭＥモジュールの１つに接続しながら同時に、前記エッジコネクタソケットの１つに差し込むことができる、付記７０に記載の電池形成ラック。
［付記７２］
電池エージングラックであって、
付記７０に記載の電池形成ラックと、
複数の測定モジュールであって、各測定モジュールは、前記キャビネットの前記後部近傍に、電池トレイを受けて電池トレイに接続するガイドレールの各対に隣接して配置されて、前記電池が形成されテストされた後、ある時間期間にわたり前記電池トレイ内の電池をモニタする複数の測定モジュールと、
を備え、
前記電池エージングラックは、
両面プリント回路基板、
２極高電流エッジコネクタソケット、または
制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュール
を有さない、電池エージングラック。
［付記７３］
各測定モジュールは、前記測定モジュールに接続された各電池の電圧を定期的に測定することが可能である、付記７２に記載の電池エージングラック。
［付記７４］
電池形成およびテストシステムであって、
電池形成ラックであって、
前面、後面、左面、および右面と、複数の対のガイドレールとを有するキャビネットであって、各対のガイドレールの一方は前記キャビネットの前記左面で受けられ、他方は前記キャビネットの前記右面で受けられる、キャビネット、
垂直向きで前記キャビネットにおいて受けられ、前記キャビネットを前部および後部に分ける両面プリント回路基板（ＰＣＢ）、
前記キャビネットの前記前部の一対のガイドレールで受けられる電池トレイ上のエッジコネクタを受けるように設計、サイズ決定、かつ配置される、前記ＰＣＢ上の複数の２極高電流エッジコネクタソケット、および
各対のガイドレールの、前記キャビネットの前記後部における制御、測定、および等化器（ＣＭＥ）モジュールであって、前記ＰＣＢは、前記電池トレイを各ＣＭＥモジュールに接続することもできるような開口部またはコネクタを有する、ＣＭＥモジュール
を備える電池形成ラックと、
前記電池形成ラックに接続される電源であって、前記電源は複数のチャネルを有し、各チャネルは、２０ボルト超、２５アンペア超、かつ５００ワット超の出力を提供するような設計およびサイズである、電源と、
を備える電池形成およびテストシステム。
［付記７５］
前記ガイドレールの対の一方で受けられる電池トレイを更に備え、前記電池トレイは、
対向する上面および下面、およびエッジを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢの前記上面上の複数の電池ホルダと、
形成およびテスト中、前記複数の電池のパラメータの測定値を特定する、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダと動作可能に係合する電子デバイスまたは構成要素と、
前記ＰＣＢの前記エッジ上のエッジコネクタであって、前記エッジコネクタは、前記ＰＣＢ上または前記ＰＣＢ内のトレースを通して前記複数の電池ホルダおよび前記電子デバイスまたは構成要素と動作可能に係合し、前記エッジコネクタはシェルフの前記エッジコネクタソケットの各々に差し込まれる、エッジコネクタと、
を備え、
各電池ホルダは、電池と係合し保持するような設計およびサイズの２つ以上の直立ばねフィンガと、電池の一端部と接触する設計およびサイズの正端子とを備え、前記ばねフィンガは、前記電池ホルダに保持された電池を形成しテストするための負端子として機能する、付記７４に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記７６］
４本のワイヤのみが、前記電源チャネルと前記電池トレイが受けられる前記電池形成ラックとの間に接続され、前記電池形成およびテストシステムは、前記電池トレイで受けられる複数の電池を形成しテストすることが可能である、付記７５に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記７７］
前記電源は、
配電網から電気を受け取るコンタクタと、
前記コンタクタに接続される変圧器と、
前記変圧器に接続される第１のインダクタモジュールであって、前記第１のインダクタモジュールは、少なくとも２つの分布インダクタを保持する矩形ボックスを備え、各分布インダクタは、一緒に直列接続され、プリント回路基板および前記プリント回路基板に動作可能に接続された高電流ソケットに動作可能に接続される少なくとも３つの個々のインダクタを含む、第１のインダクタモジュールと、
前記インダクタモジュールに接続される第１のインバータモジュールと、
を備える、付記７４に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記７８］
キャビネットと、前記キャビネットで受けられる対向する面を有する垂直プリント回路基板（ｖＰＣＢ）であって、前記ｖＰＣＢの前記対向する面の各々上で前記ｖＰＣＢと動作可能に係合するｖＰＣＢソケットを有する、ｖＰＣＢとを更に備え、前記コンタクタ、前記変圧器、前記第１のインダクタモジュール、および前記第１のインバータモジュールは前記キャビネットで受けられ、前記第１のインバータモジュールは前記ｖＰＣＢに接続される、付記７７に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記７９］
分布した個々のインダクタを含む第２のインダクタモジュールを更に備え、
前記第２のインダクタモジュールに接続される第１のＤＣＤＣモジュールであって、前記第２のインダクタモジュールおよび前記第１のＤＣＤＣモジュールは、前記第１のインダクタモジュールが配置される前記ｖＰＣＢの前記面とは逆の前記ｖＰＣＢの面に配置され、前記第１のＤＣＤＣモジュールは前記ｖＰＣＢソケットの１つに差し込まれる、付記７８に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記８０］
前記第１のインダクタモジュールは、人が前記第１のインバータモジュールを前記第１のインダクタモジュールおよび前記ｖＰＣＢソケットの１つに同時に差し込むことができるように配置される、付記７９に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記８１］
前記ＤＣＤＣモジュール、前記第１および第２のインダクタモジュール、前記第１のインバータモジュール、前記ｖＰＣＢ、および前記ｖＰＣＢソケットは、複数の電池を充電および放電するようなサイズおよび設計を有し、前記複数の電池の前記放電中、電気を配電網に渡すことができる、付記７９に記載の電池形成およびテストシステム。
［付記８２］
各電池形成ラックに少なくとも１つの電池エージングラックを更に備え、前記電池エージングラックは、
前面、後面、左面、および右面と、複数の対のガイドレールとを有するキャビネットであって、各対のガイドレールの一方は前記キャビネットの前記左面で受けられ、他方は前記キャビネットの前記右面で受けられる、キャビネットと、
複数の測定モジュールであって、各測定モジュールは、前記キャビネットの前記後部近傍に、電池トレイを受けて電池トレイに接続するガイドレールの各対に隣接して配置されて、前記電池が形成されテストされた後、ある時間期間にわたり前記電池トレイ内の電池をモニタし、各測定モジュールは、前記測定モジュールに接続された各電池の電圧を定期的に測定することが可能である、複数の測定モジュールと、
を備える、付記７９に記載の電池形成およびテストシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図33A】

【図33B】

【図33C】

【図34】

【図34A】

【図34B】

【図35】

【図36】