KR101934466B1 - 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교류 전력 공급부를 통해 공급되는 교류 전력을 복수의 모터발전기를 통해 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급함으로써 해당 배터리 셀 각각의 전압편차를 최소화하여 배터리 셀 간의 전압 평형화가 이루어지도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법{Battery equilibration apparatus and method that using motor and generator}
본 발명은 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 교류 전력 공급부를 통해 공급되는 교류 전력을 복수의 모터발전기를 통해 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급함으로써 해당 배터리 셀 각각의 전압편차를 최소화하여 배터리 셀 간의 전압 평형화가 이루어지도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 산업 및 경제가 급속도로 발전함에 따라, 이러한 발전을 가능케 하는 전기의 사용량과 함께 축전지라 불리기도 하는 배터리(Battery)의 사용량도 증가하게 되었다.
일반적으로, 배터리라 함은, 축전지 또는 2차 전지라고도 하며 배터리 내에서 존재하는 화학물질(예를 들어, 황산 등)이 동판, 아연판 등과 같은 두 개의 판을 이용한 화학적 작용에 의해 전기분해 되면서 전기적 에너지를 발생시키게 되고, 이러한 전기적 에너지를 저장 또는 출력하는 저장장치를 의미한다.
이러한 배터리는 +극(양극)과 -극(음극)으로 이루어지며, 전류는 +극을 통해 유입되고 -극을 통해 유출된다.
한편, 이러한 배터리는 복수의 배터리의 +극 및 -극을 차례로 연결하여 각 배터리 간의 전류값이 동일한 직렬 연결 또는 복수의 배터리의 +극은 +극끼리, -극은 -극끼리 연결하여 각 배터리 간의 전압값이 동일한 병렬 연결로 연결할 수 있다.
이때, 배터리를 직렬로 연결하는 경우 각 배터리 간의 전류값은 동일하지만 전압값이 상이하기 때문에 각 배터리가 출력하는 전력이 달라질 수 있다. 이를테면, 두 개의 배터리에 있어서 보다 높은 전압의 배터리에서 보다 낮은 전압의 배터리로 전류가 흐르게 되고, 그만큼 출력하여야 할 전력이 저하되는 것이다.
따라서, 이렇게 직렬로 연결된 복수의 배터리 간의 전압평형화를 위하여 종래에는 배터리를 병렬로 연결하여 사용하거나 또는 직렬로 연결하되, 각 배터리 간의 전압편차를 고려하지 않고 배터리를 연결하는 등 배터리의 전압편차 문제를 해결하지 못하였다.
결과적으로, 종래에는 이러한 전압편차를 해결하기 위하여 보다 높은 전압을 가지는 배터리 셀을 부하가 큰 저항에 연결하여 열에너지로 변환되도록 하여 소모시키는 패시브 밸런싱(Passive Balancing) 방법을 이용하거나 또는 보다 높은 전압을 가지는 배터리 셀의 전류를 보다 낮은 전압을 가지는 배터리 셀로 전달하기 위하여 별도의 전력 변환 회로를 이용하는 액티브 밸런싱(Active Balancing) 방법을 이용하기도 하였지만, 이 또한 열 에너지를 통해 소진되는 에너지가 발생한다는 점과, 전력 변환 회로에 의하여 전체적인 사이즈가 커지고, 에너지 변환에 따른 비용이 증가한다는 문제점을 가지고 있었다.
종래의 복수의 배터리 충방전에 관한 기술을 살펴보면, 한국공개특허 제10-2012-0112072호는 보조 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 모터발전기를 통해 메인 배터리를 충전 또는 방전시키고, 메인 배터리의 출력 전압이 저하되는 경우 메인 배터리와 연결된 충전회로 및 보조 배터리를 통해 메인 배터리를 재충전하는 구성을 가지며, 이러한 구성을 통해 메인 배터리 및 보조 배터리가 서로 충전되도록 전력을 교환할 수 있는 효과를 가진다.
하지만, 상술한 종래 기술을 살펴보면, 보조 배터리를 통해 일체형으로 형성된 메인 배터리 자체를 충방전시키는 구성은 있지만 메인 배터리를 형성하는 각각의 배터리 셀 들의 전압편차를 제어하는 기술적 구성이 존재하지 않기 때문에, 상술한 바와 같은 전압편차 문제를 해결하지 못하고 여전히 가지고 있음을 볼 수 있다.
또한, 셀-밸런스/충전회로는 전기적인 회로연결로 인하여 절연이 반드시 필요하고 그에 따라 절연부재가 구비되어야 하기 때문에 장치의 사이즈가 확연하게 축소되지 못하는 문제점도 가지고 있다.
즉, 종래의 배터리 충방전 기술은, i)메인 배터리를 구성하는 각각의 배터리 셀 간의 전압편차를 해결하지 못하는 문제점과, ii)회로 연결을 통한 충방전으로 인하여 절연 부재의 구비가 불가피하다는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 종래의 배터리 셀은 충전되는 전원이 직류이기 때문에 전압 배터리 셀에 충전되는 전원의 전압 변환이 용이하지 않다는 문제점과, 모터의 기동이나 모터 정역이 용이하지 않다는 문제점을 가지고 있었다.
이에, 본 발명자는 상술된 배터리 충방전 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위해, 교류 전력 공급부를 통해 공급되는 교류 전력을 복수의 모터발전기를 통해 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급함으로써 해당 배터리 셀 각각의 전압편차를 최소화하여 배터리 셀 간의 전압 평형화가 이루어지도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 발명하기에 이르렀다.
한국공개특허 제10-2012-0112072호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 교류 전력 공급부를 통해 공급되는 교류 전력을 복수의 모터발전기를 통해 직류 전력으로 변환하고, 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급함으로써 해당 배터리 셀 각각의 전압편차를 최소화하여 배터리 셀 간의 전압 평형화가 이루어지도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 외부로부터 교류 전력을 공급받고, 공급받은 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 하나 이상의 배터리 셀에 공급할 수 있는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수의 배터리 셀 각각의 +단자 및 -단자에 개폐 스위치를 형성하여, 배터리 셀 각각의 전압편차를 개별적으로 조절할 수 있도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상술한 개폐 스위치를 모터발전기에 연결함에 있어서, 병렬 연결을 통해 모터발전기에 연결되도록 하여 직렬로 연결된 배터리 셀이 각각 개별적으로 조절되도록 하는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수의 모터발전기를 물리적으로 연결하여 별도의 절연소자 없이 복수의 모터발전기를 서로 절연시킬 수 있는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압이 높은 배터리 셀의 전압을 강하하기 위하여 직류 전력을 외부로 유출시켜 하나 이상의 배터리 셀 간의 전압을 평형화할 수 있는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압이 높은 배터리 셀의 전압을 강하하기 위하여 직류 전력을 직접적으로 제거하여 하나 이상의 배터리 셀 간의 전압을 평형화할 수 있는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압이 낮은 배터리 셀의 전압을 증폭시키기 위하여 외부의 교류 전력 공급부로부터 교류 전력을 공급받아 해당 낮은 전압의 배터리 셀의 전압을 증폭할 수 있는 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치는, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리에 교류(Alternating Current; AC) 전력을 공급하는 교류 전력 공급부; 상기 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 전력변환부; 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 전압상태를 체크하고, 상기 전력변환부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀 중 일부에 전압편차가 발생한 경우, 상기 제어부는 상기 전력변환부를 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 전압편차가 발생한 배터리 셀에 공급함으로써, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 평형화(Equilibration)시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치는 상기 하나 이상의 배터리 셀의 +극과 상기 전력변환부의 +극 사이에 연결되는 제1 스위치; 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 -극과 상기 전력변환부의 -극 사이 및 외부 접지부와 연결되는 제2 스위치;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 +극과 연결된 각각의 상기 제1 스위치는 서로 병렬 연결되어 상기 전력변환부의 +극과 연결될 수 있고, 또한 상기 하나 이상의 배터리 셀의 -극과 연결된 각각의 상기 제2 스위치는 서로 병렬 연결되어 상기 전력변환부의 -극과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전력변환부는 서로 기계적으로 연결된 제1 모터발전기 및 제2 모터발전기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 모터발전기는 상기 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 통해 작동되는 교류 모터발전기에 해당할 수 있고, 또한 상기 제2 모터발전기는 상기 제1 모터발전기의 작동에 의하여 작동되며 직류 전력을 발전하는 직류 모터발전기에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 모터발전기는 회전축, 하나 이상의 기어 또는 하나 이상의 벨트 중 하나 이상을 통해 서로 상응하게 회전하도록 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 모터발전기는 서로 절연된 상태에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 제2 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제1 모터발전기를 통해 생성되는 교류 전력이 상기 교류 전력 공급부를 통해 외부로 유출될 수 있도록 제어스위치를 온(On) 시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 저압 셀이 존재하는 경우, 상기 저압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치를 온(On) 시키고, 또한 상기 저압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 교류 전력 공급부와 연결된 제어스위치를 온(On) 시켜 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 상기 제1 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제2 모터발전기를 통해 생성되는 직류 전력이 상기 저압 셀에 공급될 수 있도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 모터와 발전기는 이용한 배터리 평형화 장치는 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 제거할 수 있도록 구성되는 저항부;를 더 포함하고 상기 제어부는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압 상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 직류 전력이 상기 저항부에 공급되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법은 제어부에서 하나 이상의 배터리 셀의 전압상태에 대한 전압편차를 체크하는 단계; 교류 전력 공급부에서 전력변환부에 교류(Alternating Current; AC) 전력을 공급하는 단계; 전력변환부에서 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급하여 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 평형화(Equilibration)시키는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전압편차를 체크하는 단계는 제어부에서 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 평균 전압값을 산출하는 단계; 및 제어부에서 상기 평균 전압값과 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각이 가지는 전압값을 비교 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압값을 비교 판단하는 단계는 제어부에서 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압상태를 고압상태 또는 저압상태로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압값을 비교 판단하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 또는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 제2 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제1 모터발전기를 통해 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀 각각의 전압을 평형화시키는 단계는 상기 변환된 교류 전력이 교류 전력 공급부를 통해 외부로 유출될 수 있도록 제어스위치를 온(On) 시키는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압값을 비교 판단하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 저압 셀이 존재하는 경우, 상기 저압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 저압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시키는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 또는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계는 교류 전력 공급부와 연결된 제어스위치를 온(On) 시켜 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 제1 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제2 모터발전기를 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법은 저항부를 통해 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 직류 전력을 제거하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압 상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 제어부가 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 직류 전력이 상기 저항부에 공급되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법은 복수의 배터리 셀 각각의 +단자 및 -단자에 제1 및 제2 스위치를 형성함으로써, 배터리 셀 각각의 전압편차를 개별적으로 조절할 수 있어 각 배터리 셀 간의 전압 평형화가 보다 용이해지는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 제1 및 제2 스위치를 제2 모터발전기에 연결함에 있어서, 병렬 연결을 통해 제2 모터발전기에 연결되도록 함으로써, 제2 모터발전기의 회전에 의하여 생성되는 직류 전력이 저압 배터리 셀에게만 집중적으로 충전되도록 하여 전압 평형화가 보다 용이해지는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 제1 및 제2 스위치를 제2 모터 발전기에 연결함에 있어서, 병렬 연결을 통해 제2 모터발전기에 연결되도록 함으로써, 고압 배터리 셀의 직류 전력을 이용하여 제2 모터발전기를 회전시키기 때문에 전력소모가 고압 배터리 셀에게만 집중되어 타 배터리 셀과 전압을 평형화시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 제1 및 제2 모터발전기를 전기적인 회로가 아닌 물리적으로 직접 연결시켜 회전하도록 함으로써, 별도의 절연 소자가 불필요 하기 때문에 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치의 전체적인 크기가 대폭 축소되는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 외부로부터 교류 전력을 공급받을 수 있기 때문에, 상대적으로 전압 강하가 유리한 교류 전력을 활용하여 저압 셀에 공급되는 직류 전력의 전압값을 자유자재로 조절할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 회로적으로 구조가 간단해지기 때문에 회로설계비용이 절감되고, 제1 및 제2 모터발전기를 물리적으로 직접 연결시키기 때문에 에너지 변환 손실이 최소화될 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 직류 전력을 외부로 유출시키거나 또는 직류 전력을 직접적으로 제거함으로써 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압이 높은 배터리 셀의 전압강하를 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법을 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 회전축(123)을 통해 서로 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 각각의 기어(121a, 121b)를 통해 직접 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 벨트(124)를 통해 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)는 교류 전력 공급부(110), 전력변환부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
먼저, 교류 전력 공급부(110)는 하나 이상의 배터리 셀(141)을 포함하는 배터리(140)에 교류(Alternating Current; AC) 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있으며, 외부로부터 교류 전력을 지속적으로 공급받을 수 있다.
여기에서 배터리 셀(141)은 +단자와 -단자를 가지는 배터리(140)의 최소단위를 의미할 수 있으며, 하나 이상의 배터리 셀(141)은 교류 전력이 아닌 직류 전력을 저장하게 되는데, 교류 전력 공급부(110)에서 공급되는 교류 전력은 후술되는 전력변환부(120)을 통해 직류 전력을 변환될 수 있으며, 이는 후술되는 전력변환부(120)에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 하나 이상의 배터리 셀(141)은 직렬로 연결될 수 있으며, 배터리 셀(141)의 +단자는 타 배터리 셀(141)의 -단자와 직접적으로 접하여 연결될 수 있으며, 이러한 하나 이상의 배터리 셀(141)의 직렬 연결은 전류값이 일정한 대신 전압값은 각 배터리 셀(141) 내부에 존재하는 저항에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 이렇게 직렬 연결된 배터리 셀(141) 각각을 개별적으로 제어하기 위하여 하나 이상의 배터리 셀(141) 각각의 말단에는 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)가 형성될 수 있다.
제1 스위치(142-1)는 배터리 셀(141)의 +단자와 연결되며, 배터리 셀(141)의 +단자와 후술되는 전력변환부(120) 내부에 구비된 제2 모터발전기(122)의 +단자를 서로 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고 제2 스위치(143-1)는 배터리 셀(141)의 -단자와 연결되며, 배터리 셀(141)의 -단자와 후술되는 전력변환부(120) 내부에 구비된 제2 모터발전기(122)의 -단자를 서로 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)는 제2 모터발전기(122)로부터 전달되는 직류 전류를 각 배터리 셀(141)에 전달하는 역할도 함께 수행할 수 있는데, 만약 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)가 존재하지 않는다면 제2 모터발전기(122)로부터 전달되는 직류 전류가 특정 배터리 셀(141)이 아닌 배터리(140) 전체에 골고루 전달된다. 따라서, 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)을 통해 특정 배터리 셀(141)에만 전류가 집중적으로 전달되도록 하여 특정 배터리 셀(141)만 전압을 승압 또는 강하 시킬 수 있다.
또한, 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)는 제2 모터발전기(122)와 병렬로 연결될 수 있다.
즉, 하나 이상의 배터리 셀(141)의 +단자와 연결된 제1 스위치(142-1)를 모두 하나로 연결하여 제2 모터발전기(122)의 +단자와 연결시키고, 하나 이상의 배터리 셀(141)의 -단자와 연결된 제2 스위치(143-1)를 모두 하나로 연결하여 제2 모터발전기(122)의 -단자와 연결시키는 것이다.
제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)를 병렬로 연결하는 이유는 상술한 것과 마찬가지로 전류를 특정 배터리 셀(141)에 집중적으로 전달되도록 하기 위함이며, 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)를 제2 모터발전기(122)와 병렬로 연결하기 때문에 특정 배터리 셀(141)의 제어가 가능해 질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)의 병렬 연결에 관한 기술은 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 도면 상에서 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)는 특정 배터리 셀(141)인 경우 정해지는 부호이며, 만약 특정 배터리 셀(141)이 2번째 배터리 셀(141)인 경우에는 제1 스위치(142-2)와 제2 스위치(143-2)가 될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)는 배터리 셀(141)이 n개 반복되는 한 계속해서 형성될 수 있고, 만약 특정 배터리 셀(141)이 n번째 배터리 셀(141)인 경우에는 제1 스위치(142-n) 및 제2 스위치(143-n)가 될 수 있다.
다음으로, 전력변환부(120)은, 상술한 교류 전력 공급부(110)에서 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 하나 이상의 배터리 셀(141)에 공급하거나, 또는 하나 이상의 배터리 셀(141)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 교류 전력 공급부(110)를 통해 외부로 유출되도록 하는 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
여기에서 교류 전력 및 직류 전력을 서로 변환시킨다는 의미는, i)하나 이상의 배터리 셀(141) 중에서 특정 배터리 셀(141)의 전압이 타 배터리 셀(141)에 비해 높은 고압 상태에 해당하는 경우, 해당 고압 배터리 셀(141)의 직류 전류를 이용하여 제2 모터발전기(121)를 회전시키고, 제2 모터 발전기(122)와 연결된 제1 모터발전기(121)를 회전시켜 발생되는 교류 전력을 교류 전력 공급부(110)를 통해 회로의 외부로 유출시켜 잉여 전력을 제거한다는 의미, 또는 ii)하나 이상의 배터리 셀(141) 중에서 특정 배터리 셀(141)의 전압이 타 배터리 셀(141)에 비해 낮은 저압 상태에 해당하는 경우, 교류 전력 공급부(110)로부터 공급되는 교류 전력를 이용하여 제1 모터발전기(121)를 회전시키고, 제1 모터발전기(121)와 연결된 제2 모터발전기(122)를 회전시켜 발생되는 직류 전력을 저압 상태에 해당하는 배터리 셀(141)에 충전한다는 의미에 해당할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 전력변환부(120)은 서로 기계적(물리적)으로 연결된 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)를 포함하여 형성될 수 있다.
제1 모터발전기(121)는 교류 전력 공급부(110)로부터 교류 전력을 인가받아 회전하여, 내부의 회전축을 회전시킬 수 있는데, 일반적으로 외부 고정자와 내부 회전자로 구성될 수 있다. 외부로부터 교류 전력을 인가받은 제1 모터발전기(121)의 내부 회전자는 유도전류에 의해 회전하게 되고, 이러한 내부 회전자의 말단부에는 제1 기어(121a)가 형성될 수 있다.
모터 기어(121a)는 제1 모터발전기(121)의 내부 회전자와 이격없이 고정되며, 내부 회전자와 상응하여 회전하며 후술되는 제2 모터발전기(122)의 제2 기어(122a)와 직접적으로 맞물려 제2 모터발전기(122)를 회전시키거나, 또는 회전축(123)을 회전시키는 역할을 수행할 수 있다.
제1 모터발전기(121)는 유도전류에 의하여 생성되는 토크를 통해 내부 회전자를 회전시키며, 소형 모터의 경우 내부 회전자에 단락된 권선을 복수 번 감아서 형성하고 대형 모터의 경우 내부 회전자에 단락되지 않은 권선을 복수 번 감아서 형성할 수 있다.
이러한 제1 모터발전기(121)는 또한 회전과 동시에 교류 전력의 발전도 가능하며, 제2 모터발전기(122)의 회전을 통해 내부 회전자가 빠르게 회전하게 되고, 이때 내부 회전자의 회전은 제1 모터발전기(121) 내부에 구비된 코일(권선으로 감긴 도체)에 의하여 자속이 끊어지게 되고, 이때 생성되는 기전력을 외부로 방출하게 되는데, 이러한 기전력을 이용하여 교류 전력을 발전되게 된다.
다음으로, 제2 모터발전기(122) 또한 제1 모터발전기(121)와 동일하게 형성될 수 있으며, 제1 기어(121a)와 맞물리는 제2 기어(122a)가 형성될 수 있다.
그리고 제2 모터발전기(122) 또한 제1 모터발전기(121)와 동일하게 모터의 회전 및 발전기 역할을 함께 수행할 수 있다.
즉, 제2 모터발전기(122)는 제1 모터발전기(121)의 회전에 의하여 회전되면서 직류 전력을 발전하게 되며, 발전된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀(141)에 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)는 제1 및 제2 기어(121a, 122a), 회전축(123) 또는 하나 이상의 벨트(124) 중 하나 이상을 통해 서로 상응하게 회전하도록 연결될 수 있는데, 이는 후술되는 도 4 내지 도 6을 통해 상세하게 살펴보기로 한다.
그리고 제1 및 제2 모터 발전기(121, 122)는 상술한 바와 같이 제1 및 제2 기어(121a, 122a), 회전축(123) 또는 하나 이상의 벨트(124) 중 하나 이상을 통해 연결되기 때문에, 별도의 절연과정이 불필요 하기 때문에 절연 소자도 불필요하며, 그에 따라 전체적인 크기가 대폭 축소될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)는 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 하며, 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)가 상술한 역할을 수행하는 한, 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)의 종류는 제한되지 않음을 유의한다.
다음으로, 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 셀(141)의 전압상태를 체크하고, 상술한 전력변환부(120)의 동작을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 셀(141) 중 일부 배터리 셀(141) 간의 전압편차가 발생하는 경우, 상술한 제1 및 제2 전력변환부(121, 122)을 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 전압편차가 발생한 배터리 셀(141)에 공급함으로써, 하나 이상의 배터리 셀(141) 각각의 전압을 평형화(Equilibration)시키는 역할을 수행할 수 있다.
여기에서, 평형화라 함은 하나 이상의 배터리 셀(141) 간에 발생될 수 있는 전압편차를 0으로 수렴시켜 최소화하는 것을 의미할 수 있다.
하나 이상의 배터리 셀(141)은 내부적으로 저항값이 미세하게 차이 날 수 있기 때문에 전압편차가 발생될 수 있다. 이러한 전압편차를 본 발명에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)를 통해 0으로 수렴시킴으로써, 전압편차값을 특정 값 이하로 낮추는 것이다.
이러한 역할을 수행하는 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 셀(141) 중에서 전압상태가 타 배터리 셀(141)에 비해 높은 전압상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 해당 고압 셀의 +단자와 연결된 제1 스위치(142-1)를 온(On) 시키고, 또한 해당 고압 셀의 -단자와 연결된 제2 스위치(143-1)를 온(On)시키게 된다. 그리고 제어부(130)는 제1 모터발전기(121)와 교류 전력 공급부(110) 사이에 제공되며 교류 전력 공급부(110)의 전력 입출력을 제어하는 제어스위치(150)를 온(On) 시킴으로써 직류 전력을 통해 제2 모터발전기(122)가 회전되도록 하고, 그에 따라 제2 모터발전기(122)가 회전하면서 발전되는 교류 전력은 교류 전력 공급부(110)를 통해 회로의 외부로 유출될 수 있다.
그에 따라, 타 배터리 셀(141)에 비해 높은 전압상태에 해당하던 고압 셀의 전압은 낮아지게 되고, 타 배터리 셀(141)의 전압상태와 동일해지기 때문에 평형화가 유지될 수 있다.
반대로, 제어부(130)는 하나 이상의 배터리 셀(141) 중에서 전압상태가 타 배터리 셀(141) 에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 저압 셀이 존재하는 경우, 해당 저압 셀의 +단자와 연결되니 제1 스위치(142-1)를 온(On) 시키고, 또한 해당 저압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치(143-1)를 온(On)시키게 된다. 그리고 제어부(130)는 교류 전력 공급부(110)와 연결된 제어스위치(150)를 온(On)시켜 교류 전력 공급부(110)로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 제1 모터발전기(121)를 회전시키고, 그에 따라 제2 모터발전기(122)가 회전하면서 발전되는 직류 전력은 해당 저압 셀(141)에 공급되어 저압 셀(141)이 충전될 수 있다.
그에 따라, 타 배터리 셀(141)에 비해 낮은 전압상태에 해당하던 저압 셀의 전압은 높아지게 되고, 타 배터리 셀(141)의 전압상태와 동일해지기 때문에 평형화가 유지될 수 있다.
이러한 제어부(130)의 동작을 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법을 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.
도 3을 살펴보면, 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법은, 먼저 제어부(130)에서 하나 이상의 배터리 셀(141)의 전압 상태를 체크한다(S301).
그와 동시에 제어부(130)에서는 하나 이상의 배터리 셀(141) 각각의 평균 전압값을 산출한다(S302).
그 다음, 제어부(130)에서는 하나 이상의 배터리 셀(141) 각각의 전압편차를 비교 판단하게 되고(S303), 이를 바탕으로 현재 하나 이상의 배터리 셀(141) 중에서 특정 배터리 셀(141)의 전압상태가 고압상태 또는 저압상태에 해당하는지 해당 여부를 판단하게 된다(S304).
여기에서, 만약 제어부(130)가 특정 배터리 셀(141)의 전압상태가 고압상태에 해당한다고 판단하는 경우, 고압 셀(141)의 +단자와 연결된 제1 스위치(142-1) 및 -단자와 연결된 제2 스위치(143-1)를 온(On) 시키게 된다(S305).
그리고 제어부(130)는 제어스위치(150)의 스위치를 온(On) 시키고(S306), 그와 함께 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)를 회전시킨다(S307).
이렇게 되면, 고압 셀(141)로부터 공급되는 직류 전력을 통해 제2 모터발전기(122)가 작동되고, 그에 따라 제1 모터발전기(121)가 작동되면서 교류 전력이 생성된다. 이렇게 생성된 교류 전력은 제어스위치(150)를 통해 교류 전력 공급부(110)를 통해 회로의 외부로 유출된다(S308).
이러한 과정을 통해 타 배터리 셀(141)에 비해 전압이 높게 유지되던 고압 셀의 전압은 타 배터리 셀(141)과 동일하게 강하되어 평형화가 유지된다(S309).
반대로, 단계S304에서 만약 제어부(130)가 특정 배터리 셀(141)의 전압상태가 저압상태에 해당한다고 판단하는 경우, 저압 셀(141)의 +단자와 연결된 제1 스위치(142-1) 및 -단자와 연결된 제2 스위치(143-1)를 온(On) 시키게 된다(S310).
그리고 제어부(130)는 제어스위치(150)의 스위치를 온(On) 시키고(S311), 그와 함께 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)를 회전시킨다(S312).
이렇게 되면, 교류 전력 공급부(110)로부터 공급되는 교류 전력을 통해 제1 모터발전기(121)가 작동되고, 그에 따라 제2 모터발전기(122)가 작동되면서 직류 전력이 생성된다. 이렇게 생성된 직류 전력은 저압 셀(141)에 공급 및 저장된다(S313)
이러한 과정을 통해 타 배터리 셀(141)에 비해 전압이 낮게 유지되던 저압 셀의 전압은 타 배터리 셀(141)과 동일하게 상승되어 평형화가 유지된다(S314).
다음으로는 제1 및 제2 모터발전기(121, 122)가 서로 연결된 상태를 도 4 내지 도 6을 통해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 4는 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 회전축(123)을 통해 서로 연결된 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 각각의 기어(121a, 121b)를 통해 직접 연결된 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)가 벨트(124)를 통해 연결된 상태를 도시한 도면이다.
먼저, 도 4를 살펴보면, 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)는 가운데에 회전축(123)을 통해 연결될 수 있으며, 회전축(123)에는 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)와 맞물리는 하나 이상의 회전축 기어(123)가 구비될 수 있다.
이러한 연결상태에 따라, 제1 모터발전기(121)가 교류 전력 공급부(110)로부터 교류 전력을 인가받아 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우 제1 기어(121a)와 맞물린 제3 기어(123a)가 회전하게 되면서 회전축(123)이 회전하게 되고, 회전축(123)의 일측에 형성된 또 다른 제3 기어(123)가 회전하며, 이 제3 기어(123a)와 맞물린 제2 기어(122a)가 회전하면서 제2 모터발전기(122)가 구동된다.
이러한 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성은 별도의 절연 소자가 불필요하기 때문에, 중심부에 회전축(123)만 연결해 준다면 제1 모터발전기(121) 측과 제2 모터발전기(122) 측의 사이즈를 축소시킬 수 있다. 그리고 제1 모터발전기(121)의 물리적인 회전력이 제2 모터발전기(122)에 손실없이 그대로 전달되므로 에너지 효율면에서도 우수할 수 있다.
다음으로, 도 5를 살펴보면, 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)는 각각 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)를 통해 직접적으로 맞물려 연결될 수 있으며, 이러한 구성은 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)의 거리가 가깝거나, 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 사이즈를 보다 축소화시킬 경우 사용될 수 있다.
이러한 구성은 상술한 도 4보다 더욱 효율적으로 회전력을 전달할 수 있으며, 제1 기어(121a)와 제2 기어(122a)가 직접 연결되어 있기 때문에 제1 모터발전기(121)가 고속으로 회전하는 경우 발생되는 회전력이 보다 용이하게 제2 모터발전기(122)에 전달될 수 있다.
마지막으로, 도 6을 살펴보면, 제1 모터발전기(121) 및 제2 모터발전기(122)의 내부 회전자가 동일한 방향을 향하고 있으며, 이러한 내부 회전자들의 말단부에는 각각 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)가 형성되어 있다.
그리고 이러한 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)는 직접적으로 맞물린 것이 아니라 별도의 벨트(124)를 통해 연결된다.
여기에서 벨트(124)라 함은, 자동차 엔진에 있어서 엔진의 크랭크축에 장착된 타이밍기어(timing gear)와 캠축에 장착된 타이밍기어를 연결해주는 타이밍벨트(timing belt)와 상응하는 의미로 해석될 수 있다.
이러한 구성에 의하여 제1 기어(121a)와 제2 기어(122a)는 서로 동일한 방향을 회전할 수 있으며, 상술한 도4 및 도 5에서의 에너지 효율보다 더욱 높은 에너지 효율을 가지는 구성에 해당할 수 있다.
그 이유는, 도 4 및 도 5는 복수의 기어들이 직접적으로 맞물려 있기 때문에 제1 기어(121a), 제2 기어(122a) 및 제3 기어(123a)의 돌기가 서로 접하면서 생성되는 마찰력이 에너지 효율을 어느 정도 상쇄시킬 수 있는데 반해, 도 6의 구성은 이러한 마찰력이 존재하지 않기 때문에 에너지 효율이 상쇄되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 벨트(124)의 내부면, 즉 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)와 접하는 면에는 일정한 간격으로 돌출된 돌기가 형성될 수 있다.
여기에서, 일정한 간격으로 돌출된 돌기라 함은, 자동차 엔진의 타이밍벨트와 같이 내부면에 형성된 요철구조를 의미할 수 있으며, 이러한 돌기는 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)에 형성된 돌기의 생성 간격과 상응하도록 형성될 수 있다. 그에 따라, 벨트(124)는 제1 기어(121a) 및 제2 기어(122a)와 이격없이 맞물릴 수 있고, 또한 제1 모터발전기(121)의 회전력을 제2 모터발전기(122)에 그대로 전달할 수 있으며, 제1 모터발전기(121)와 제2 모터발전기(122)가 헛도는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)는 고압 상태에 해당하는 고압 셀(141)의 직류 전력을 직접적으로 제거할 수 있는 저항부(160)를 더 포함할 수 있는데, 이는 도 7을 통해 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 살펴보면, 제2 모터발전기(122)의 전단에는 하나 이상의 배터리 셀(141)의 +극 및 -극 단자와 연결될 수 있는 저항부(160)가 제공될 수 있다.
저항부(160)는 하나 이상의 배터리 셀(141)로부터 공급되는 직류 전력(예를 들어, 고압 상태에 해당하는 고압 셀(141)이 공급하는 직류 전력)을 로드(Load)와 같은 저항체를 통해 직접적으로 제거하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 저항부(160)는 주로 저항값이 매우 높은 다수의 저항들이 직렬연결되어 고압 셀(141)로부터 공급 받은 직류 전력을 열로써 발산하여 소모시킬 수 있다.
한편, 저항부(160)가 직류 전력을 직접적으로 제거하는 역할을 수행하는 한, 저항부(160)의 종류는 제한되지 않음을 유의한다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치 및 방법은 전력저장부(110), 제1 및 제2 모터발전기(121, 122), 병렬로 연결된 제1 및 제2 스위치(142-1, 143-1)를 통해 하나 이상의 배터리 셀(141) 각각의 전압편차를 개별적으로 제어할 수 있고, 특정한 배터리 셀(141)의 전압이 타 배터리 셀(141) 보다 높은 경우, 해당 고압 배터리 셀(141)의 직류 전력을 이용하여 제2 모터발전기(122)를 회전시키고, 그와 함께 회전하는 제1 모터발전기(122)에 의하여 생성되는 교류 전력을 교류 전력 공급부(110)를 통해 회로의 외부로 유출시킬 수 있으며, 특정한 배터리 셀(141)의 전압이 타 배터리 셀(141) 보다 낮은 경우, 교류 전력 공급부(110)로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 제1 모터발전기(122)를 회전시키고, 그와 함께 회전하는 제2 모터발전기(122)에 의하여 생성되는 직류 전력을 저압상태에 해당하는 배터리 셀(141)에 공급 및 충전되도록 함으로써 하나 이상의 배터리 셀(141) 간의 전압편차를 최소화하여 평형화를 유지하도록 할 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100 : 모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치
110 : 교류 전력 공급부
120 : 전력변환부
121 : 제1 모터발전기 121a : 제1 기어
122 : 제2 모터발전기 122a : 제2 기어
123 : 회전축 123a : 제2 기어
124 : 벨트
130 : 제어부
140 : 배터리
141 : 하나 이상의 배터리 셀
142-1 : 제1 스위치 143-1 : 제2 스위치
142-2 : 제1 스위치 143-2 : 제2 스위치
142-n : 제1 스위치 143-n : 제2 스위치
150 : 제어스위치
160 : 저항부

Claims (22)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리에 교류(Alternating Current; AC) 전력을 공급하는 교류 전력 공급부;
    상기 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 전력변환부; 및
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 전압상태를 체크하고, 상기 전력변환부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 일부에 전압편차가 발생하여 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 배터리 셀이 존재하는 경우, 상기 제어부는 상기 전력변환부를 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 배터리 셀에 공급하고, 또한 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 배터리 셀이 존재하는 경우 상기 제어부는 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 배터리 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On)시킴으로써, 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 배터리 셀을 통해 공급되는 직류 전력을 이용하여 제2 모터 발전기를 회전시키며, 그에 따라 회전되는 제1 모터 발전기를 통해 생성되는 교류 전력이 상기 교류 전력 공급부를 통해 외부로 유출되도록 제어스위치를 온(On)시켜, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 평형화(Equilibration)시키는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 +극과 상기 전력변환부의 +극 사이에 연결되는 제1 스위치; 및
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 -극과 상기 전력변환부의 -극 사이 및 외부 접지부와 연결되는 제2 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 +극과 연결된 각각의 상기 제1 스위치는,
    서로 병렬 연결되어 상기 전력변환부의 +극과 연결되고,
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 -극과 연결된 각각의 상기 제2 스위치는,
    서로 병렬 연결되어 상기 전력변환부의 -극과 연결되는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    서로 기계적으로 연결된 제1 모터발전기 및 제2 모터발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 모터발전기는 상기 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 통해 작동되는 교류 모터발전기에 해당하고,
    상기 제2 모터발전기는 상기 제1 모터발전기의 작동에 의하여 작동되며 직류 전력을 발전하는 직류 모터발전기에 해당하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모터발전기는,
    회전축, 하나 이상의 기어 또는 하나 이상의 벨트 중 하나 이상을 통해 서로 상응하게 회전하도록 연결되는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모터발전기는,
    서로 절연된 상태에 해당하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 저압 셀이 존재하는 경우, 상기 저압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치를 온(On) 시키고, 또한 상기 저압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시키는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교류 전력 공급부와 연결된 제어스위치를 온(On) 시켜 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 상기 제1 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제2 모터발전기를 통해 생성되는 직류 전력이 상기 저압 셀에 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 제거할 수 있도록 구성되는 저항부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압 상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 직류 전력이 상기 저항부에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 장치.
  13. 제어부에서 하나 이상의 배터리 셀의 전압상태에 대한 전압편차를 체크하는 단계;
    교류 전력 공급부에서 전력변환부에 교류(Alternating Current; AC) 전력을 공급하는 단계;
    전력변환부에서 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 직류 전력을 하나 이상의 배터리 셀에 공급하여 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 평형화(Equilibration)시키는 단계;를 포함하며,
    상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 단계는, 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 제2 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제1 모터 발전기를 통해 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 평형화시키는 단계는, 상기 제1 모터 발전기를 통해 변환된 교류 전력이 교류 전력 공급부를 통해 외부로 유출될 수 있도록 제어스위치를 온(On) 시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전압편차를 체크하는 단계는,
    제어부에서 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 평균 전압값을 산출하는 단계; 및
    제어부에서 상기 평균 전압값과 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각이 가지는 전압값을 비교 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전압값을 비교 판단하는 단계는,
    제어부에서 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압상태를 고압상태 또는 저압상태로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전압값을 비교 판단하는 단계는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    상기 전압값을 비교 판단하는 단계는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 낮은 전압상태에 해당하는 저압 셀이 존재하는 경우, 상기 저압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 저압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On) 시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 또는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계는,
    교류 전력 공급부와 연결된 제어스위치를 온(On) 시켜 교류 전력 공급부로부터 공급되는 교류 전력을 이용하여 제1 모터발전기를 회전시키고, 그에 따라 회전되는 제2 모터발전기를 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    저항부를 통해 하나 이상의 배터리 셀로부터 공급되는 직류 전력을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 직류 전력을 제거하는 단계는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 전압상태가 타 배터리 셀에 비해 높은 전압 상태에 해당하는 고압 셀이 존재하는 경우, 상기 제어부가 상기 고압 셀의 +극과 연결된 제1 스위치 및 상기 고압 셀의 -극과 연결된 제2 스위치를 온(On)시킴으로써 상기 직류 전력이 상기 저항부에 공급되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    모터와 발전기를 이용한 배터리 평형화 방법.
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