KR100837003B1 - Circuit for equaling of voltage and Electric energy storage device having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전압 균등화 회로 및 이를 구비하는 전기에너지 저장장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전압 균등화 회로는, 직렬로 연결된 복수의 단위셀 각각에 전기적으로 접속되어, 단위셀 각각의 전압 균등화를 이루기 위한 회로에 있어서, 단위셀의 양단에 인가되는 전압에 의해 빛을 발광할 수 있도록, 단위셀의 양단에 병렬 접속되는 발광부; 및 발광부로부터 발광된 빛을 수광하고, 수광된 빛의 강약에 따라 저항값이 증감하며, 저항값의 증감에 따라 단위셀 양단에 인가되는 전압이 균등화될 수 있도록, 단위셀의 양단에 병렬 접속되는 전압 균등부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a voltage equalization circuit and an electrical energy storage device having the same. The voltage equalization circuit according to the present invention is electrically connected to each of a plurality of unit cells connected in series, and in a circuit for achieving voltage equalization of each of the unit cells, the light is emitted by voltages applied to both ends of the unit cells. A light emitting part connected in parallel to both ends of the unit cell so as to be able to be connected; And receiving light emitted from the light emitting unit, increasing or decreasing the resistance value according to the intensity of the received light, and parallelly connecting the both ends of the unit cell so that the voltage applied to both ends of the unit cell can be equalized according to the increase or decrease of the resistance value. Characterized in that it comprises a;
상술한 바와 같이, 본 발명은 발광 소자 및 광 도전 소자를 포함하는 전압 균등화 회로를 각 단위셀의 양단에 병렬 연결함으로써, 단위셀 간의 고충전 및 저충전에 따른 전압 불균형을 해소하고, 전기에너지 저장장치의 충전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the voltage equalization circuit including the light emitting element and the photoconductive element is connected in parallel to both ends of each unit cell, thereby eliminating voltage imbalance due to high and low charges between the unit cells, and storing electrical energy. The charging performance of the device can be effectively improved.
단위셀, 전기에너지 저장장치, 전압 균등, 발광, 광도전 Unit cell, electric energy storage device, voltage equalization, light emission, photoconductor
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.
도 1은 종래 기술에 따른 전기에너지 저장장치의 각 단위셀과 전기적으로 연결된 전압 균등화 회로를 도시하는 회로도.1 is a circuit diagram illustrating a voltage equalization circuit electrically connected to each unit cell of an electric energy storage device according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기에너지 저장장치의 각 단위셀과 전기적으로 연결된 전압 균등화 회로를 도시하는 회로도.2 is a circuit diagram illustrating a voltage equalization circuit electrically connected to each unit cell of an electrical energy storage device according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
100...전기에너지 저장장치 120...전압 균등화 회로100 ... Electrical
121...패키징 케이스 C1, Cn...제 1 및 제 N 단위셀121 ... Packaging Case C1, Cn ... First and Nth Unit Cell
V1, Vn...제 1 및 제 N 충전 전압 R1...제 1 저항 소자V1, Vn ... first and Nth charging voltages R1 ... first resistance element
L...발광 소자 R2...제 2 저항 소자L ... light emitting element R2 ... second resistance element
P...광 도전 소자P ... optical conductive element
본 발명은 전압 균등화 회로 및 이를 구비하는 전기에너지 저장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기에너지 저장장치를 구성하는 단위셀 간의 전압을 균일화하여 충ㆍ방전 성능을 향상시키는 전압 균등화 회로 및 이를 구비하는 전기에너지 저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage equalization circuit and an electric energy storage device including the same, and more particularly, to a voltage equalization circuit for improving the charging and discharging performance by uniformizing the voltage between unit cells constituting the electric energy storage device. It relates to an electrical energy storage device.
일반적으로, 커패시터(Capacitor)는 전기 용량을 얻기 위한 소자로서, 축전지(Storage Battery), 2차 전지와 더불어 전기에너지를 저장하는 수단으로 이용되고 있다.In general, a capacitor is a device for obtaining an electric capacity, and is used as a storage battery and a secondary battery as a means for storing electrical energy.
커패시터는 그 용량을 증가시키기 위해 사용한 유전체의 재료에 따라 용량, 내전압, 주파수 특성, 누설 전류 및 내부 저항 등의 스펙(Spec)이 결정되고, 전해 커패시터, 탄탈 커패시터, 세라믹 커패시터 및 전기 이중층 커패시터 등으로 분류된다.Capacitors have specifications such as capacity, withstand voltage, frequency characteristics, leakage current, and internal resistance depending on the material of the dielectric used to increase their capacity, and are used as electrolytic capacitors, tantalum capacitors, ceramic capacitors, and electric double layer capacitors. Are classified.
또한, 커패시터는 용량 및 용도에 따라 초박경량화된 소형칩에 이용되는 소용량 커패시터부터 전력계통에 이용되는 중ㆍ대용량 커패시터에 이르기까지 다양하게 활용되고 있다.In addition, capacitors are used in a variety of applications, ranging from small-capacitor capacitors used in ultra-light-weight compact chips to medium and large-capacitor capacitors used in power systems, depending on their capacity and use.
최근, 중ㆍ대용량 커패시터는 고용량 및 고출력화에 기인하는 스펙에 따라 다변화되고 있는 추세이며, 전기 이중층 커패시터의 일종인 울트라 커패시터(Ultracapacitor)는 매우 긴 충ㆍ방전 수명과, 높은 충ㆍ방전 효율, 온도 변화에 대한 우수한 성능 편차, 2차 전지에 비해 상대적으로 작은 저항 및 쾌속 충전 등의 장점이 있어, 전기 자동차, 수소연료전지 자동차, 태양 에너지용 전원장치 및 무정전 전원공급장치(UPS)와 같은 산업용 전원장치 등에 사용이 확대되고 있다.Recently, medium and large capacity capacitors have been diversified according to specifications due to high capacity and high output, and ultracapacitors, which are a kind of electric double layer capacitors, have very long charge / discharge lifetime, high charge / discharge efficiency, and temperature. Good performance variation against change, relatively small resistance and fast charging compared to secondary batteries, making industrial power supplies such as electric vehicles, hydrogen fuel cell vehicles, solar power supplies and uninterruptible power supplies (UPS) Increasing use in devices and the like.
대개, 울트라 커패시터를 산업용 전원장치로 사용하는 장비들은 수십 내지 수천 볼트의 고전압을 요구하기 때문에, 수볼트인 울트라 커패시터는 직렬로 다수 연결되어 전기에너지 저장장치로 사용하게 되는데, 울트라 커패시터를 다수 연결하면 각 단위셀 즉, 각각의 울트라 커패시터 사이의 용량 편차, 초기 전압 편차, 누설 전류 편차, 사용 시간에 따른 용량 감소율 편차 등에 의해 각 단위셀 사이에 전압 편차가 발생하게 된다. 이러한 전압 편차는 전기에너지 저장장치의 고장 원인으로 작용하고, 전기에너지 저장장치의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다.Usually, equipment using ultracapacitors as industrial power supplies requires high voltages of tens to thousands of volts, so a few volts of ultracapacitors are connected in series to be used as electrical energy storage devices. A voltage deviation occurs between each unit cell, that is, due to a capacitance variation, an initial voltage variation, a leakage current variation, and a capacity reduction rate variation with use time between each unit cell. This voltage deviation acts as a cause of failure of the electrical energy storage device, and acts as a factor to shorten the life of the electrical energy storage device.
전술한 전압 편차로 인해 발생되는 결함을 해결하여 전기에너지 저장장치의 충전 성능을 향상시키기 위한 기술이 제안되었는데, 일본공개특허공보 제2004-222438호에는 도 1에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결된 전기 이중층 커패시터(C) 각각의 충전 전압(V)이 균등해지도록, 전기 이중층 커패시터(C) 각각에 제너 다이오드(Z)와 저항(R)으로 구성된 밸런싱 회로를 병렬로 연결하는 기술이 개시되어 있고, US 5,710,504호에는 스위치와 커패시터를 이용하여 전압이 높은 단위셀로부터 전압이 낮은 단위셀로 에너지를 전달함으로서 단위셀의 전압을 균등화하는 기술이 개시되어 있다.A technique for improving the charging performance of the electrical energy storage device by solving the defects caused by the above-described voltage deviation has been proposed. In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-222438, as shown in FIG. A technique is disclosed in which a balancing circuit composed of a zener diode (Z) and a resistor (R) is connected in parallel to each of the electric double layer capacitors (C) so that the charging voltage (V) of each of the double layer capacitors (C) is equalized. US 5,710,504 discloses a technique for equalizing the voltage of a unit cell by transferring energy from a high voltage unit cell to a low voltage unit cell using a switch and a capacitor.
그러나, 제2004-222438호에 따른 기술은 제너 다이오드를 사용하여 설계된 전압보다 과충전되는 전기 이중층 커패시터의 전압을 제어할 수 있지만, 설계된 전압보다 저충전되는 전기 이중층 커패시터의 전압을 제어할 수 없다. 또한, 온도에 따른 특성 편차가 심하고, 부분적인 충방전이 요구되는 장치에서는 효과적이지 못한 문제점이 있다.However, the technique according to 2004-222438 can control the voltage of the electric double layer capacitor overcharged than the designed voltage using a zener diode, but cannot control the voltage of the electric double layer capacitor undercharged than the designed voltage. In addition, there is a problem in that the characteristic variation according to temperature is severe, and it is not effective in the device requiring partial charging and discharging.
또한, 5,710,504호에 따른 기술은 단위셀 사이의 전압 균등화 정밀도는 우수하지만 복잡한 구조로 인하여 가격이 비싼 문제점이 있다.In addition, the technique according to No. 5,710,504 is excellent in voltage equalization accuracy between unit cells, but there is a problem that the price is expensive due to the complex structure.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 회로 구조를 단순화하고, 단위셀 간의 고충전 및 저충전에 따른 전압 불균형을 효과적으로 억제하는 전압 균등화 회로 및 이를 구비하는 전기에너지 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and provides a voltage equalization circuit that simplifies the circuit structure and effectively suppresses voltage unbalance due to high and low charges between unit cells, and an electrical energy storage device having the same. The purpose is.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 균등화 회로는, 직렬로 연결된 복수의 단위셀 각각에 전기적으로 접속되어, 상기 단위셀 각각의 전압 균등화를 이루기 위한 회로에 있어서, 상기 단위셀의 양단에 인가되는 전압에 의해 빛을 발광할 수 있도록, 상기 단위셀의 양단에 병렬 접속되는 발광부; 및 상기 발광부로부터 발광된 빛을 수광하고, 상기 수광된 빛의 강약에 따라 저항값이 증감하며, 상기 저항값의 증감에 따라 단위셀 양단에 인가되는 전압이 균등화될 수 있도록, 상기 단위셀의 양단에 병렬 접속되는 전압 균등부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A voltage equalization circuit according to the present invention for achieving the above object is electrically connected to each of a plurality of unit cells connected in series to achieve a voltage equalization of each of the unit cells, both ends of the unit cells A light emitting unit connected in parallel to both ends of the unit cell so as to emit light by a voltage applied to the unit cell; And receiving light emitted from the light emitting unit, increasing or decreasing a resistance value according to the intensity of the received light, and equalizing a voltage applied to both ends of the unit cell according to the increase or decrease of the resistance value. And a voltage equalizer connected in parallel to both ends thereof.
본 발명에 있어서, 상기 발광부는, 제 1 저항 소자; 및 상기 제 1 저항 소자와 직렬 접속되어 전압의 세기와 비례하는 빛을 발광하는 발광 소자;를 포함한다.In the present invention, the light emitting portion, the first resistance element; And a light emitting device connected in series with the first resistor to emit light in proportion to the intensity of the voltage.
바람직하게, 상기 발광 소자는 단위셀의 양단에 대하여 순방향으로 병렬 접속된다.Preferably, the light emitting elements are connected in parallel in the forward direction with respect to both ends of the unit cell.
본 발명에 따르면, 상기 전압 균등부는, 제 2 저항 소자; 및 상기 제 2 저항 소자와 직렬 접속되어 빛의 강약에 따라 증감하는 저항값을 갖는 광 도전 소자;를 포함한다.According to the present invention, the voltage equalizing unit includes: a second resistor element; And an optically conductive element connected in series with the second resistance element and having a resistance value that increases or decreases with light intensity.
바람직하게, 상기 저항값은 빛의 세기가 커질수록 작아지고, 상기 빛의 세기가 작을수록 커진다.Preferably, the resistance value decreases as the light intensity increases, and increases as the light intensity decreases.
더욱 바람직하게, 상기 발광 소자 및 광 도전 소자는 외부의 빛을 차단하는 패키징 케이스 내에 구비된다.More preferably, the light emitting element and the photoconductive element are provided in a packaging case that blocks external light.
본 발명에 의하면, 상기 단위셀은 전기에너지 저장장치에 구비되는 울트라 커패시터이다.According to the present invention, the unit cell is an ultracapacitor provided in an electrical energy storage device.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 산업용 전원장치로 사용되는 전기에너지 저장장치에 있어서, 직렬 연결된 복수의 단위셀; 상기 단위셀 각각의 양단에 인가되는 전압에 의해 빛을 발광할 수 있도록, 상기 단위셀 각각의 양단에 병렬 접속되는 발광부; 및 상기 발광부로부터 발광된 빛을 수광하고, 상기 수광된 빛의 강약에 따라 저항값이 증감하며, 상기 저항값의 증감에 따라 단위셀 각각의 양단에 인가되는 전압이 균등화될 수 있도록, 상기 단위셀 각각의 양단에 병렬 접속되는 전압 균등부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, an electric energy storage device used as an industrial power supply, comprising: a plurality of unit cells connected in series; A light emitting unit connected in parallel to both ends of each of the unit cells so as to emit light by a voltage applied to both ends of each of the unit cells; And receiving the light emitted from the light emitting unit, increasing or decreasing the resistance value according to the strength and weakness of the received light, and equalizing the voltage applied to each end of each unit cell according to the increase or decrease of the resistance value. Provides an electrical energy storage device comprising; a voltage equalizer connected in parallel to both ends of each cell.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따러서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
본 발명에 따른 전기에너지 저장장치는 직렬 연결된 다수의 단위셀(Unit Cell)을 구비하여 소망하는 전력을 충ㆍ방전할 수 있는데, 상기 단위셀은 전해질과 함께 전극 조립체를 내부에 수용하도록 일측이 개방된 하우징과, 상기 하우징의 내부를 밀폐하는 단자판과, 상기 전극 조립체와 외부 회로를 연결하는 외부연결단자를 포함한다.The electrical energy storage device according to the present invention includes a plurality of unit cells connected in series to charge and discharge desired electric power. The unit cells are open at one side to accommodate the electrode assembly together with an electrolyte. And a terminal plate sealing the inside of the housing, and an external connection terminal connecting the electrode assembly and an external circuit.
본 발명의 실시예에서, 상기 단위셀은 울트라 커패시터(Ultracapacitor)를 기준으로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 전기에너지 저장장치의 사용 목적 및 전기 용량에 따라, 울트라 커패시터를 포함하는 전기 이중층 커패시터 또는 2차 전지를 단위셀로 적용할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the unit cell has been described based on an ultracapacitor, but is not limited thereto. For example, an electric double layer capacitor or a secondary battery including an ultracapacitor may be applied as a unit cell according to the purpose of use and the capacitance of the electric energy storage device.
또한, 상기 단위셀이 직렬로 연결되어 구성된 전기에너지 저장장치는 전압 균등화 회로를 구비하는데, 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단위셀 각각과 전기적으로 접속된 전압 균등화 회로를 구비하는 전기에너지 저장장치의 회로도를 도시하고 있다.In addition, the electric energy storage device configured by connecting the unit cells in series includes a voltage equalization circuit, and in FIG. 2, electrical energy including a voltage equalization circuit electrically connected to each of the unit cells according to an exemplary embodiment of the present invention. A circuit diagram of the storage device is shown.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기에너지 저장장치(100)는 직렬로 연결된 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn)과, 상기 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 양단에 병렬 접속된 전압 균등화 회로(120)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the electrical
본 발명의 실시예에서, 상기 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 구조는, 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 전해액과 함께 전극 조립체를 내부에 수용할 수 있도록 일측에 개구부가 형성된 하우징과, 상기 개구부를 밀폐하여 하우징의 내ㆍ외부를 차단하는 단자판과, 상기 전극 조립체의 양극 및 음극 리드선과 전기적으로 연결되어 하우징의 외부로 돌출될 수 있도록, 상기 단자판에 구비되는 한 쌍의 외부연결단자를 포함한다.In an embodiment of the present invention, each of the first to Nth unit cells C1 to Cn has a structure in which an opening is formed at one side to accommodate the electrode assembly together with the electrolyte, although not shown in the drawing. And a pair of external connections provided on the terminal plate to seal the opening to block the inside and the outside of the housing, and to be electrically connected to the positive and negative lead wires of the electrode assembly to protrude out of the housing. It includes a terminal.
또한, 전극 조립체는 적층형 또는 권취형 조립체로서, 집전판의 표면에 분극성 전극이 형성되어 있는 양극 및 음극 전극체와, 상기 양극 및 음극 전극체에 각각 연결되는 양극 및 음극 리드선과, 상기 양극 및 음극 전극체 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어져, 실질적으로 전기를 충ㆍ방전하는 역할을 수행한다.In addition, the electrode assembly is a stacked or wound assembly, which includes a positive electrode and a negative electrode body having a polarizable electrode formed on a surface of a current collector plate, a positive electrode and a negative electrode lead wire connected to the positive electrode and a negative electrode body, and the positive electrode and It consists of a separator interposed between the cathode electrode bodies, and serves to substantially charge and discharge electricity.
아울러, 상기 양극 및 음극 리드선은 한 쌍의 외부연결단자와 전기적으로 연결되고, 상기 외부연결단자는 전압 균등화 회로(120)와 전기적으로 병렬 연결된다.In addition, the positive and negative lead wires are electrically connected to a pair of external connection terminals, and the external connection terminals are electrically connected in parallel with the
상기 전압 균등화 회로(120)는 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 양단 즉, 외부연결단자에 각각 병렬 접속되는 발광부 및 전압 균등부를 포함한다.The
상기 발광부는 제 1 저항 소자(R1) 및 상기 제 1 저항 소자(R1)와 직렬 접속된 발광 소자(L)로 구성되는데, 상기 발광 소자(L)는 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 양단에 인가되는 전압(V1 내지 Vn)에 의해 빛을 발광한다. 이때, 상 기 빛의 세기는 상기 전압(V1 내지 Vn)의 세기와 비례한다. 예컨대, 상기 발광 소자(L)는 전압(V1 내지 Vn)의 세기가 작으면 약한 빛을 발광하고, 상기 전압(V1 내지 Vn)의 세기가 크면 강한 빛을 발광한다.The light emitting unit includes a first resistive element R1 and a light emitting element L connected in series with the first resistive element R1. The light emitting element L includes first to Nth unit cells C1 to Cn. Light is emitted by the voltages V1 to Vn applied to both ends thereof. At this time, the intensity of the light is proportional to the intensity of the voltage (V1 to Vn). For example, the light emitting device L emits weak light when the intensity of the voltages V1 to Vn is small, and emits strong light when the intensity of the voltages V1 to Vn is large.
이때, 상기 발광 소자(L)는 발광 다이오드(LED)가 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 양단에 대하여 순방향으로 병렬 접속된다. 즉, 상기 발광 소자(L)는 전류 경로와 일치하는 방향으로 연결된다.In this case, the light emitting device L is preferably a light emitting diode LED, but is not limited thereto. The light emitting device L may be connected in parallel in the forward direction to both ends of each of the first to Nth unit cells C1 to Cn. That is, the light emitting element L is connected in a direction coinciding with the current path.
상기 발광부와 병렬 접속된 전압 균등부는 제 2 저항 소자(R2) 및 상기 제 2 저항 소자(R2)와 직렬 접속된 광 도전 소자(Photoconductive Cell, P)로 구성되는데, 상기 광 도전 소자(P)는 발광부의 발광 소자(L)와 연동된다. 즉, 상기 발광 소자(L)로부터 발광된 빛을 수광하고, 상기 빛의 강약에 따라 변동하는 저항값을 갖는다. 이때, 상기 저항값은 빛의 세기와 반비례한다. 예컨대, 상기 광 도전 소자(P)의 저항값은 빛의 세기가 커질수록 작아지고, 빛의 세기가 작을수록 커진다.The voltage equalizer connected in parallel with the light emitting part includes a second resistance element R2 and a photoconductive cell P connected in series with the second resistance element R2. Is linked to the light emitting element L of the light emitting unit. That is, it receives the light emitted from the light emitting element (L), and has a resistance value that varies according to the intensity of the light. At this time, the resistance value is inversely proportional to the light intensity. For example, the resistance value of the photoconductive element P decreases as the light intensity increases, and increases as the light intensity decreases.
이때, 상기 빛의 강약에 의해 저항값이 증감하면, 상기 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각에 흐르는 전류량이 증감하고, 상기 전류량의 증감에 의해서 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각의 충전 전압(V1 내지 Vn)이 증감하게 된다.At this time, when the resistance value increases or decreases due to the light intensity, the amount of current flowing through each of the first to Nth unit cells C1 to Cn increases and decreases, and the first to Nth unit cells C1 increases or decreases according to the amount of current. To Cn), each of the charging voltages V1 to Vn increases or decreases.
본 발명의 실시예에서, 상기 발광 소자(L) 및 광 도전 소자(P)는 빛을 매개로 연동 동작하는데, 상기 빛이 외부의 빛에 영향을 받으면 작동 오류가 발생하므로, 상기 발광 소자(L) 및 광 도전 소자(P)는 패키징 케이스(121) 내에 구비되어 외부의 빛과 차단된다.In the embodiment of the present invention, the light emitting element (L) and the photoconductive element (P) is interlocked with the operation of the light, the operation error occurs when the light is affected by the external light, the light emitting element (L) ) And the photoconductive element P are provided in the
다시 도 2를 참조하여, 전술한 발광부 및 전압 균등부를 구비하는 전압 균등화 회로가 전기에너지 저장장치를 구성하는 단위셀 각각의 전압 균등화에 기여하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 이때, 전기에너지 저장장치를 구성하는 제 1 및 제 N 단위셀은, 본 발명의 실시예에 따른 이해를 돕기 위해, 전압 편차가 있으며, 상기 제 1 단위셀의 전압은 기준 전압보다 높고, 상기 제 N 단위셀의 전압은 기준 전압보다 낮다고 가정한다.Referring back to FIG. 2, the operation of the voltage equalization circuit including the light emitting unit and the voltage equalizing unit to contribute to voltage equalization of each unit cell constituting the electric energy storage device will be described below. In this case, the first and the N-th unit cells constituting the electrical energy storage device, there is a voltage deviation, for better understanding according to an embodiment of the present invention, the voltage of the first unit cell is higher than the reference voltage, It is assumed that the voltage of the N unit cell is lower than the reference voltage.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기에너지 저장장치(100)에 전압이 인가되면, 상기 전기에너지 저장장치에 직렬 연결된 제 1 내지 제 N 단위셀(C1 내지 Cn) 각각에 제 1 내지 제 N 충전 전압(V1 내지 Vn)이 인가된다.As shown in FIG. 2, when a voltage is applied to the electrical
이때, 상기 제 1 단위셀(C1)의 양단에 병렬 접속된 발광부에 인가되는 전압은 기준값보다 큰 전압이 인가되고, 상기 전압에 의해 발광부의 발광 소자(L)로 기준값보다 많은 전류가 흐르게 되어, 상기 발광 소자(L)는 전압 균등부의 광 도전 소자(P)측으로 기준값보다 강한 빛을 발광하게 된다.In this case, a voltage applied to the light emitting units connected in parallel to both ends of the first unit cell C1 is applied with a voltage greater than a reference value, and more current than the reference value flows to the light emitting element L of the light emitting unit due to the voltage. The light emitting element L emits light stronger than the reference value toward the photoconductive element P side of the voltage equalizing portion.
이에 따라, 상기 광 도전 소자(P)는 기준값보다 저항값이 낮아지게 되고, 상기 저항값에 의해 전압 균등부로 흐르는 전류량이 기준값보다 많아지게 되어, 초기의 기준 전압보다 높았던 제 1 충전 전압(V1)이 기준값과 동일하게 된다.As a result, the photoconductive element P has a lower resistance value than the reference value, and the amount of current flowing into the voltage equalizing part is greater than the reference value by the resistance value, so that the first charging voltage V1 higher than the initial reference voltage. It becomes equal to this reference value.
한편, 상기 제 N 단위셀(Cn)의 양단에 병렬 접속된 발광부에 인가되는 전압은 기준값보다 작은 전압이 인가되고, 상기 전압에 의해 발광부의 발광 소자(L)로 기준값보다 작은 전류가 흐르게 되어, 상기 발광 소자(L)는 전압 균등부의 광 도전 소자(P)측으로 기준값보다 약한 빛을 발광하게 된다.On the other hand, a voltage applied to the light emitting units connected in parallel to both ends of the Nth unit cell Cn is applied with a voltage smaller than a reference value, and a current smaller than the reference value flows to the light emitting element L of the light emitting unit due to the voltage. The light emitting element L emits light weaker than the reference value toward the photoconductive element P of the voltage equalizing portion.
이에 따라, 상기 광 도전 소자(P)는 기준값보다 저항값이 커지게 되고, 상기 저항값에 의해 전압 균등부로 흐르는 전류량이 기준값보다 작아지게 되어, 초기의 기준 전압보다 낮았던 제 N 충전 전압(Vn)이 기준값과 동일하게 된다.Accordingly, the photoconductive element P has a larger resistance value than the reference value, and the amount of current flowing into the voltage equalizing part is smaller than the reference value by the resistance value, thereby lowering the Nth charging voltage Vn lower than the initial reference voltage. It becomes equal to this reference value.
전술한 바와 같이, 전기에너지 저장장치(100)의 각 단위셀(C1 내지 Cn)은 충전 초기에 그 용량 편차를 포함하는 특성차로 인하여 제 1 내지 제 N 충전 전압(V1 내지 Vn)이 다르게 나타나지만, 각 단위셀(C1 내지 Cn)에 구비된 전압 균등화 회로(120)에 의해 전압 균등화가 이루어져, 각 단위셀(C1 내지 Cn)간의 전압 편차가 해소됨을 알 수 있다.As described above, each of the unit cells (C1 to Cn) of the electrical
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 발광 소자 및 광 도전 소자를 포함하는 전압 균등화 회로를 각 단위셀의 양단에 병렬 연결함으로써, 단위셀 간의 고충전 및 저충전에 따른 전압 불균형을 해소하고, 전기에너지 저장장치의 충전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the voltage equalization circuit including the light emitting element and the photoconductive element is connected in parallel to both ends of each unit cell, thereby eliminating voltage imbalance due to high and low charges between the unit cells, and storing electrical energy. The charging performance of the device can be effectively improved.
또한, 단순한 회로 구성으로 제조비 절감 및 생산성 향상에 기여할 수 있다.In addition, a simple circuit configuration can contribute to a reduction in manufacturing cost and productivity.
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