KR102148059B1 - System and method for balancing a battery cell using diode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LC 공진주기 측정을 위한 별도의 공진주기 측정회로를 배제하고 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 연결된 스위치 모듈에 각각 역방향의 다이오드를 구비함으로써, 상기 역방향의 다이오드를 통해 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 도통되는 전류 방향을 제어하여 공진주기 측정 없이도 영전류 스위칭이 가능하도록 하는 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention excludes a separate resonance period measurement circuit for measuring the LC resonance period, and includes reverse diodes in each of the switch modules connected between the battery cell and the resonance module, and between the battery cell and the resonance module through the reverse diode. The present invention relates to a battery cell balancing system and method using a diode that enables zero current switching without measuring a resonance period by controlling the direction of a conducted current.

Description

다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR BALANCING A BATTERY CELL USING DIODE}A battery cell balancing system and method using a diode {SYSTEM AND METHOD FOR BALANCING A BATTERY CELL USING DIODE}

본 발명은 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, LC 공진주기 측정을 위한 별도의 공진주기 측정회로를 배제하고 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 연결된 스위치 모듈에 각각 역방향의 다이오드를 구비함으로써, 상기 역방향의 다이오드를 통해 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 도통되는 전류 방향을 제어하여 공진주기 측정 없이도 영전류 스위칭이 가능하도록 하는 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell balancing system and method using a diode, and more specifically, a diode in reverse direction to a switch module connected between a battery cell and a resonance module, excluding a separate resonance period measurement circuit for measuring an LC resonance period. By providing, it relates to a battery cell balancing system and method using a diode that enables zero current switching without measuring a resonance period by controlling a current direction conducted between a battery cell and a resonance module through the reverse diode.

일반적으로, 전지(배터리 셀)의 양단 전압이 일정 수치를 넘을 경우 폭발의 위험이 있고, 일정 수치 이하로 떨어질 경우에는 배터리 셀에 손상이 가해지게 된다. 특히, 하이브리드 전기자동차와 같이 대용량의 전원공급이 요구되는 배터리 셀의 경우, 각 배터리 셀의 성능 편차에 의하여 전압의 불균형이 발생될 수 있으며, 배터리 모듈 충전 시 상기 배터리 모듈 내에서 하나의 배터리 셀이 다른 배터리 셀들에 비하여 먼저 상한 전압에 도달할 경우 더이상 배터리 모듈을 충전할 수 없게 되므로 다른 배터리 셀들이 충분히 충전되지 않은 상태에서 충전을 종료하여야 하는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 경우, 배터리 모듈의 충전용량이 정격 충전용량에 미치지 못하게 되어 전기자동차의 출력이 제한된다는 문제점을 야기할 수 있다.In general, if the voltage across a battery (battery cell) exceeds a certain value, there is a risk of explosion, and if it falls below a certain value, damage is applied to the battery cell. In particular, in the case of a battery cell that requires a large-capacity power supply such as a hybrid electric vehicle, a voltage imbalance may occur due to a performance deviation of each battery cell, and when charging the battery module, one battery cell within the battery module Compared to other battery cells, when the upper limit voltage is reached first, the battery module cannot be charged anymore, and thus charging has to be terminated while other battery cells are not sufficiently charged. In this case, the charging capacity of the battery module may not reach the rated charging capacity, thereby causing a problem that the output of the electric vehicle is limited.

또한, 리튬이온 배터리 팩을 이용하는 차량 모터 등의 부하에서는 요구되는 전압이 높기 때문에(~ 400V), 높은 전압을 얻기 위해서는 다수의 배터리 셀(90 내지 100 개)을 직렬로 연결하게 되는데, 이때 다수의 배터리 셀의 생산 편차, 동작 온도 편차 등은 모두 차이가 있기 때문에, 각 셀 간의 전압의 불균형이 발생할 수 있으며, 그에 따라 가용 용량 및 파워가 감소하며 배터리 셀의 노화가 가속된다는 문제점을 가지고 있었다.In addition, since the required voltage is high (~ 400V) in a load such as a vehicle motor using a lithium-ion battery pack, a plurality of battery cells (90 to 100) are connected in series to obtain a high voltage. Since there is a difference in production deviation and operating temperature deviation of battery cells, there is a problem that voltage imbalance may occur between each cell, and accordingly, available capacity and power decrease, and battery cell aging is accelerated.

이를 해결하기 위하여, 종래에는 각 배터리 셀 간의 밸런싱을 맞추기 위하여(균등화를 위하여), 과충전된 배터리 셀로부터 전하를 회수하여 저충전된 배터리 셀에 공급하는 일련의 과정을 수행할 수 있는 기술을 개발 및 이용하였는데, 이때 종래의 기술은 배터리 셀과 공진 모듈을 연결하는 스위치 모듈을 제어함에 있어서, LC 공진주기 측정을 위한 별도의 측정 회로를 이용하여 LC 공진주기를 측정하고, 이를 토대로 공진 모듈의 반(Half) 주기에 해당하는 시점에 스위치 모듈의 온 오프 동작을 제어함으로써 영전류 스위칭 동작을 수행하였는데, 이러한 종래의 기술은 반드시 LC 공진주기 측정을 위한 측정 회로가 구비되어야 한다는 점에서, 회로 구성이 복잡해지고 그에 따른 회로 생산 비용이 증가한다는 문제점을 가지고 있었다.In order to solve this problem, conventionally, in order to balance the battery cells (for equalization), a technology capable of performing a series of processes of recovering charges from an overcharged battery cell and supplying it to the undercharged battery cell has been developed and In this case, in the conventional technology, in controlling the switch module connecting the battery cell and the resonance module, the LC resonance period is measured using a separate measurement circuit for measuring the LC resonance period, and based on this, half of the resonance module ( The zero current switching operation was performed by controlling the on/off operation of the switch module at the time corresponding to the half) period.This conventional technology is complicated in that a measurement circuit for measuring the LC resonance period must be provided. There was a problem that the cost of producing the circuit was increased accordingly.

이에 본 발명자는, 상기와 같은 종래의 영전류 스위칭 동작을 수행하는 과정에서 발생되는 상기 문제점을 해결하기 위하여, LC 공진주기 측정을 위한 별도의 공진주기 측정회로를 배제하고 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 연결된 스위치 모듈에 각각 역방향의 다이오드를 구비함으로써, 상기 역방향의 다이오드를 통해 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 도통되는 전류 방향을 제어하여 공진주기 측정 없이도 영전류 스위칭이 가능하도록 하는 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법 을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, in order to solve the above problem that occurs in the process of performing the conventional zero-current switching operation as described above, the present inventor excludes a separate resonance period measurement circuit for measuring the LC resonance period, and between the battery cell and the resonance module. A battery cell balancing system using diodes that enables zero current switching without measuring the resonance period by controlling the direction of current conducted between the battery cell and the resonance module through the reverse diode by providing reverse diodes in each connected switch module. And to develop a method.

한국등록특허 10-1552284호Korean Patent Registration No. 10-1552284

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 LC 공진주기 측정을 위한 별도의 공진주기 측정회로를 배제하고 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 연결된 스위치 모듈에 각각 역방향의 다이오드를 구비함으로써, 상기 역방향의 다이오드를 통해 배터리 셀과 공진 모듈 사이에 도통되는 전류 방향을 제어하여 공진주기 측정 없이도 영전류 스위칭이 가능하도록 하는 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention was derived to solve the above-described problem, and the present invention excludes a separate resonance period measurement circuit for measuring the LC resonance period, and includes diodes in reverse directions in each switch module connected between the battery cell and the resonance module. , To provide a battery cell balancing system and method using a diode that enables zero current switching without measuring a resonance period by controlling a current direction conducted between a battery cell and a resonance module through the reverse diode.

본 발명의 일 실시예에 따른 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템은 직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀, 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 전하를 회수하여 하나 이상의 타 배터리 셀로 공급하는 공진 모듈 및 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 상기 공진 모듈과 연결시키는 스위치 모듈을 포함하는 구동부 및 상기 스위치 모듈의 온 오프 동작을 제어함으로써 상기 하나 이상의 배터리 셀 간의 전하 회수 및 공급이 가능하도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.A battery cell balancing system using a diode according to an embodiment of the present invention includes one or more battery cells connected in series, a resonance module that recovers electric charges from the one or more battery cells and supplies them to one or more other battery cells, and each of the one or more battery cells. A driving unit including a switch module connecting to the resonance module and a control unit configured to recover and supply charges between the one or more battery cells by controlling an on/off operation of the switch module.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 스위치 모듈 내에 포함된 하나 이상의 다이오드를 토대로 상기 스위치 모듈을 통해 흐르는 전류 방향을 제어할 수 있다.In an embodiment, the controller may control a direction of current flowing through the switch module based on one or more diodes included in the switch module.

일 실시예에서, 상기 스위치 모듈은 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 제1 스위치 모듈을 포함하는 제1 스위치 모듈 그룹 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 제2 스위치 모듈을 포함하는 제2 스위치 모듈 그룹을 포함할 수 있다.In one embodiment, the switch module includes a first switch module group including at least one first switch module connected between each terminal of the at least one battery cell and a first common node, and each terminal of the at least one battery cell It may include a second switch module group including one or more second switch modules respectively connected between the and the second common node.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 제1 스위치 모듈 각각은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함할 수 있다.In one embodiment, each of the one or more first switch modules includes first and second switch units capable of individually controlling an on-off operation, and the first and second switch units each include one or more body diodes. Can include.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 스위치부는 모스펫(MOSFET) 일 수 있다.In one embodiment, the first and second switch units may be MOSFETs.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제1 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시킬 수 있고, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 할 수 있으며, 상기 제1 스위치 모듈 내의 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치 모듈 내의 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the control unit closes (CLOSE) a first switch unit of a first switch module connected to a first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules, and the first battery cell The first battery cell and the resonance module may be connected to each other by closing the second switch module connected to the first battery cell, and after changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, the first battery cell through the resonance module The body may be charged in the capacitor provided in the resonance module by recovering charge from the resonance module, and the current conducted through the first switch part in the first switch module is included in the second switch part in the first switch module. As blocked by the diode, the first switch unit and the second switch module may be opened (OPEN).

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제2 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀 그룹과 상기 공진 모듈을 서로 연결시킬 수 있고, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 할 수 있으며, 상기 제1 스위치 모듈 내의 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치 모듈 내의 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the control unit closes (CLOSE) a second switch unit of the first switch module connected to a second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and the second battery cell By closing the second switch module connected to, the first battery cell group and the resonance module can be connected to each other, and the operation mode of the resonance module is changed to a supply mode, and then the capacitor provided in the resonance module is charged. The electric charge can be supplied to the second battery cell, and the current conducted through the second switch unit in the first switch module is blocked by the body diode included in the first switch unit in the first switch module. Accordingly, it may be characterized in that the second switch unit and the second switch module are opened.

일 실시예에서, 상기 스위치 모듈은 상기 공진 모듈과 상기 제1 스위치 모듈 사이에 위치되는 제3 스위치 모듈을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the switch module may further include a third switch module positioned between the resonance module and the first switch module.

일 실시예에서, 상기 제3 스위치 모듈은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the third switch module includes first and second switch units capable of individually controlling an on-off operation, wherein each of the first and second switch units includes one or more body diodes. can do.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시킬 수 있고, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 할 수 있으며, 상기 제3 스위치 모듈 내의 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제3 스위치 모듈 내의 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부, 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the control unit closes (CLOSE) the first and second switch modules connected to the first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules, and the third switch module By closing the second switch unit, the first battery cell and the resonance module can be connected to each other, and after changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, charge is transferred from the first battery cell through the resonance module. It is possible to recover and charge the capacitor provided in the resonance module, and the current conducted through the second switch unit in the third switch module is transmitted by the body diode included in the first switch unit in the third switch module. As it is blocked, the second switch unit and the first and second switch modules may be opened.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제2 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시킬 수 있고, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 할 수 있으며, 상기 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부, 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the control unit closes (CLOSE) the first and second switch modules connected to a second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and By closing the first switch unit, the second battery cell and the resonance module can be connected to each other, and after changing the operation mode of the resonance module to a supply mode, the charge charged in the capacitor provided in the resonance module is It may be supplied to the second battery cell, and as the current conducted through the first switch unit is blocked by the body diode included in the second switch unit, the first switch unit, the first and second It may be characterized in that the switch module is opened (OPEN).

본 발명의 다른 실시예에 따른 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법은 하나 이상의 스위치 모듈을 통해, 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계, 상기 제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드에 따라 상기 스위치 모듈 내에 포함된 하나 이상의 다이오드를 토대로 상기 스위치 모듈 각각의 온 오프 동작을 제어하는 단계 및 상기 공진 모듈을 통한 배터리 셀 간의 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계를 포함할 수 있다.A battery cell balancing method using a diode according to another embodiment of the present invention includes the steps of connecting each of one or more battery cells to a resonance module through one or more switch modules, and the switch module according to an operation mode of the resonance module in the control unit. It may include controlling the on-off operation of each of the switch modules based on one or more diodes included therein, and performing charge recovery and supply between battery cells through the resonance module.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계는 하나 이상의 제1 스위치 모듈을 통해, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드를 서로 연결시키는 단계 및 하나 이상의 제2 스위치 모듈을 통해, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통노드를 서로 연결시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the connecting of each of the one or more battery cells to the resonance module includes connecting each terminal of the one or more battery cells to a first common node through one or more first switch modules, and 2 It may include the step of connecting each terminal of the at least one battery cell and a second common node to each other through a switch module.

일 실시예에서, 상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는 상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제1 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하는 단계 및 상기 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, in the step of recovering and supplying the charge, the control unit closes the first switch unit of the first switch module connected to the first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules. ), and by closing the second switch module connected to the first battery cell, connecting the first battery cell and the resonance module to each other, changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, and then the resonance The step of recovering charge from the first battery cell through a module to charge the capacitor provided in the resonance module, and the current conducted through the first switch part by the body diode included in the second switch part. Upon being blocked, the first switch unit and the second switch module may be opened (OPEN).

일 실시예에서, 상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는 상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제2 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀 그룹과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계, 상기 제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하는 단계 및 상기 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the step of recovering and supplying the charge, the control unit closes the second switch unit of the first switch module connected to the second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules. ), and by closing the second switch module connected to the second battery cell, connecting the first battery cell group and the resonance module to each other, wherein the control unit changes the operation mode of the resonance module to a supply mode. Thereafter, the step of supplying charge charged in the capacitor provided in the resonance module to the second battery cell, and the current conducted through the second switch unit is blocked by the body diode included in the first switch unit. Accordingly, it may include the step of opening the second switch unit and the second switch module (OPEN).

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계는 상기 제1 스위치 모듈과 상기 공진 모듈을 제3 스위치 모듈을 통해 서로 연결시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, connecting each of the one or more battery cells to the resonance module may further include connecting the first switch module and the resonance module to each other through a third switch module.

일 실시예에서, 상기 제3 스위치 모듈은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the third switch module includes first and second switch units capable of individually controlling an on-off operation, wherein each of the first and second switch units includes one or more body diodes. can do.

일 실시예에서, 상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는 상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계, 상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하는 단계 및 상기 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the step of recovering and supplying the charge, the control unit closes the first and second switch modules connected to the first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules. In addition, by closing the second switch unit of the third switch module, connecting the first battery cell and the resonance module to each other, changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, and then through the resonance module As the step of recovering charge from the first battery cell to charge the capacitor provided in the resonance module and the current conducted through the second switch part is blocked by the body diode included in the first switch part , The second switch unit and the first and second switch modules may include opening (OPEN).

일 실시예에서, 상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는 상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제2 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계, 상기 제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하는 단계 및 상기 제3 스위치 모듈 내의 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제3 스위치 모듈 내의 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부, 상기 제1 및 제2스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the step of recovering and supplying the charge, the control unit closes the first and second switch modules connected to the second battery cells requiring charge supply among the one or more first and second switch modules. And connecting the second battery cell and the resonance module to each other by closing the first switch unit of the third switch module. After changing the operation mode of the resonance module to a supply mode in the control unit, the resonance The step of supplying the electric charge charged in the capacitor provided in the module to the second battery cell, and the current conducted through the first switch part in the third switch module is included in the second switch part in the third switch module. As blocked by the body diode, the first switch unit and the first and second switch modules may be opened (OPEN).

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나 이상의 배터리 셀 간의 에너지 교환이 가능하도록 함으로써 하드 스위칭에 의한 손실이 최소화되고 또한 높은 에너지를 가지는 배터리 셀에서 낮은 에너지를 가지는 배터리 셀로 에너지를 전달할 수 있어 결과적으로 배터리 성능이 향상되는 효과를 가진다.According to an aspect of the present invention, loss due to hard switching is minimized by enabling energy exchange between one or more battery cells, and energy can be transferred from a high energy battery cell to a low energy battery cell, resulting in battery performance. It has an improved effect.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, LC 공진주기를 측정하기 위한 별도의 측정 회로가 배제됨으로써 회로 구성이 간단해지고 그에 따른 회로 생산 비용이 절감되는 이점을 가진다.In addition, according to an aspect of the present invention, a separate measurement circuit for measuring the LC resonance period is excluded, thereby simplifying the circuit configuration and reducing the cost of circuit production.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다이오드를 통해 전류 방향 및 흐름을 제어함으로써 스위치 모듈의 발열을 최소화하여 스위치 모듈의 수명을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.In addition, according to an aspect of the present invention, by controlling the current direction and flow through the diode, it has the advantage of minimizing heat generation of the switch module and improving the life of the switch module.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면 하나 이상의 배터리 셀 간의 에너지 교환이 가능하도록 함으로써 하드 스위칭에 의한 손실이 최소화되고 또한 높은 에너지를 가지는 배터리 셀에서 낮은 에너지를 가지는 배터리 셀로 에너지를 전달할 수 있어 결과적으로 배터리 성능이 향상되는 이점을 가진다.In addition, according to an aspect of the present invention, loss due to hard switching is minimized by enabling energy exchange between one or more battery cells, and energy can be transferred from a high energy battery cell to a low energy battery cell, resulting in battery performance. It has the advantage of being improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동부(110) 및 공진 모듈(112)을 통해 제1 배터리 셀(111a)으로부터 전하를 회수하고, 제2 배터리 셀(111b)에 전하를 공급하는 과정에 있어서 스위치 매트릭스를 적용한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 구동부(110) 및 공진 모듈(112)을 통해 제1 배터리 셀(111a)로부터 전하를 회수하고, 제2 배터리 셀(111b)에 전하를 공급하는 과정에 있어서 제3 스위치 모듈(116)을 적용한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)을 통해 제1 및 제2 배터리 셀(111a, 111b) 간 전하 균등화 과정을 수행하는 일련의 과정을 순서대로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a battery cell balancing system 100 using a diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a switch matrix in the process of recovering charge from the first battery cell 111a through the driving unit 110 and the resonance module 112 shown in FIG. 1 and supplying the charge to the second battery cell 111b. It is a diagram showing a state to which is applied.
3 is a third diagram in the process of recovering charge from the first battery cell 111a through the driving unit 110 and the resonance module 112 shown in FIG. 1 and supplying the charge to the second battery cell 111b. It is a diagram showing a state in which the switch module 116 is applied.
FIG. 4 is a diagram sequentially illustrating a series of processes of performing a charge equalization process between first and second battery cells 111a and 111b through the battery cell balancing system 100 using a diode shown in FIG. 2.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a battery cell balancing system 100 using a diode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 크게 구동부(110) 및 제어부(120)를 포함하여 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로 구동부(110)는 직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀(111), 하나 이상의 배터리 셀(111)로부터 전하를 회수하여 하나 이상의 타 배터리 셀로 공급하는 공진 모듈(112) 및 하나 이상의 배터리 셀(111) 각각을 공진 모듈(112)과 연결시키는 스위치 모듈(113)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the present invention may be largely configured to include a driving unit 110 and a control unit 120, and more specifically, the driving unit 110 includes one or more battery cells 111 connected in series, and one or more battery cells. A resonance module 112 that recovers charge from 111 and supplies it to one or more other battery cells, and a switch module 113 that connects each of the one or more battery cells 111 with the resonance module 112 may be included. .

먼저, 공진 모듈(112)은 하나 이상의 배터리 셀(111) 중 어느 하나 이상으로부터 전하를 회수하여 하나 이상의 타 배터리 셀로 공급하는 역할을 수행할 수 있다.First, the resonance module 112 may play a role of recovering charge from one or more of the one or more battery cells 111 and supplying it to one or more other battery cells.

여기에서, 하나 이상의 배터리 셀(111)은 배터리 팩 내에 하나 이상이 복수 개로 직렬 연결될 수 있으며, 이러한 직렬 연결된 배터리 셀들의 조합으로 인해 고압의 배터리 팩이 구현될 수 있다.Here, one or more battery cells 111 may be connected in series in a plurality of battery packs, and a high voltage battery pack may be implemented due to a combination of the series connected battery cells.

한편, 공진 모듈(112)은 직렬로 연결된 인덕터(Ls) 및 캐패시터(Cs)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이때 공진 모듈(112)은 종래의 공지된 기술을 이용하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 하며, 다만 캐패시터(Cs)는 상기 하나 이상의 배터리 셀(111)로부터 회수된 전하를 충전하는 역할 및 저장된 전하를 방전시켜 하나 이상의 배터리 셀(111)에 공급하는 역할을 수행할 수 있다.Meanwhile, the resonance module 112 may be configured to include an inductor (Ls) and a capacitor (Cs) connected in series.At this time, since the resonance module 112 uses a conventionally known technology, a detailed description will be omitted. However, the capacitor Cs may perform a role of charging the electric charge recovered from the one or more battery cells 111 and a role of discharging the stored electric charge and supplying it to the one or more battery cells 111.

다음으로, 스위치 모듈(113)은 상술한 공진 모듈(112) 내의 캐패시터에 저장된 전하가 하나 이상의 배터리 셀(111)에 전달될 수 있도록 방전 경로를 형성하거나, 또는 하나 이상의 배터리 셀(111)로부터 회수된 전하가 캐패시터에 충전될 수 있도록 회수 경로를 형성하는 역할을 수행할 수 있다.Next, the switch module 113 forms a discharge path so that the electric charge stored in the capacitor in the above-described resonance module 112 can be transferred to one or more battery cells 111, or is recovered from one or more battery cells 111 It may play a role of forming a recovery path so that the accumulated charge can be charged in the capacitor.

보다 구체적으로, 스위치 모듈(113)은 제1 및 제2 공통노드(114, 115)와 각 배터리 셀 사이에 위치될 수 있는데, 제1 공통노드(114)는 공진 모듈(112)의 캐패시터(Cs)와 인접한 위치를 시작으로 제1 공통노드(114)와 각기 접속된 하나 이상의 제1 스위치 모듈(113a)과 연결될 수 있으며, 제2 공통노드(115)는 공진 모듈(112)의 인덕터(Ls)와 인접한 위치를 시작으로 제2 공통노드(115)와 각기 접속된 하나 이상의 제2 스위치 모듈(113b)과 연결될 수 있다.More specifically, the switch module 113 may be located between the first and second common nodes 114 and 115 and each battery cell, and the first common node 114 is a capacitor Cs of the resonance module 112. Starting from a position adjacent to ), the first common node 114 may be connected to one or more first switch modules 113a respectively connected, and the second common node 115 is an inductor Ls of the resonance module 112 Starting from a position adjacent to and may be connected to one or more second switch modules 113b respectively connected to the second common node 115.

따라서, 직렬 연결된 하나 이상의 배터리 셀(111)은 제1 및 제2 공통노드(114, 115)와 연결된 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b)를 통해 공진 모듈(112)과 각각 연결될 수 있고, 이때 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b)는 각각 독립적으로 개방(OPEN) 혹은 폐쇄(CLOSE)될 수 있으며, 이러한 동작은 후술되는 제어부(120)를 통해 제어될 수 있다.Therefore, one or more battery cells 111 connected in series may be connected to the resonance module 112 through one or more first and second switch modules 113a and 113b connected to the first and second common nodes 114 and 115, respectively. In this case, the first and second switch modules 113a and 113b may be independently opened (OPEN) or closed (CLOSE), and such an operation may be controlled through the controller 120 to be described later.

여기에서, 제1 스위치 모듈(113a)은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)로 구성될 수 있으며, 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함할 수 있다.Here, the first switch module 113a may be composed of first and second switch units 113a-1 and 113a-2 capable of individually controlling an on-off operation, and the first and second switch units 113a Each of -1 and 113a-2 may include one or more body diodes.

바디 다이오드는 다이오드 특성 상 전류의 흐름이 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 역할을 수행하기 때문에, 제1 스위치부(113a-1)을 통해 흐른 전류는 제2 스위치부(113a-2)로 전달될 수 있는 반면 제1 스위치부(113a-1)을 통해 흐른 전류가 역으로 제1 스위치부(113a-1)을 통해 흐를 수 없게 된다.Since the body diode plays a role of allowing current to flow in only one direction due to the nature of the diode, the current flowing through the first switch unit 113a-1 can be transferred to the second switch unit 113a-2. On the other hand, the current flowing through the first switch unit 113a-1 cannot reversely flow through the first switch unit 113a-1.

따라서, 만약 제1 스위치부(113a-1)가 폐쇄(CLOSE)되어 제1 스위치부(113a-1)를 통해 흐른 전류가 제2 스위치부(113a-2)에 전달된 상황에서 제2 스위치부(113a-2)이 개방(OPEN)된 경우에는, 전류의 흐름이 차단됨에 따라 제1 스위치부(113a-1)는 자동으로 개방(OPEN)될 수 있으며, 본 발명에 따른 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)은 이러한 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)의 특성을 그대로 이용할 수 있게 된다.Therefore, if the first switch unit 113a-1 is closed (CLOSE) and the current flowing through the first switch unit 113a-1 is transferred to the second switch unit 113a-2, the second switch unit is When (113a-2) is opened (OPEN), the first switch unit (113a-1) may be automatically opened (OPEN) as the flow of current is blocked, and a battery cell using a diode according to the present invention The balancing system 100 can utilize the characteristics of the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 as they are.

이를 가능하게 하기 위하여, 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)는 각각 모스펫(MOSFET)으로 구현될 수 있으며, 각각의 모스펫에는 개별제어를 위한 구동회로가 각각 구비될 수 있다.In order to enable this, the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 may be implemented as MOSFETs, respectively, and each MOSFET may be provided with a driving circuit for individual control. .

뿐만 아니라, 제2 스위치 모듈(113b)은 상술한 제1 스위치 모듈(113a)의 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)가 하나의 단일 형태로 구현된 모스펫일 수 있으며, 이러한 경우 한 쌍의 모스펫을 통해 구현되어 한 쌍의 모스펫 제어를 위한 구동회로가 구비될 수 있다.In addition, the second switch module 113b may be a MOSFET in which the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 of the above-described first switch module 113a are implemented in a single form, In this case, a driving circuit for controlling a pair of MOSFETs may be provided by being implemented through a pair of MOSFETs.

한편, 후술되는 도 2에서는 제1 스위치 모듈(113a)이 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2)인 것으로 도시 및 설명하지만 후술되는 도 3에서는 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b) 모두 하나의 단일 형태로 구현된 것으로 도시 및 설명하며, 후술되는 제3 스위치 모듈(116)이 상술한 제1 스위치 모듈(113a)처럼 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부(116-1, 116-2)인 것으로 도시 및 설명하는 것임을 유의한다.Meanwhile, in FIG. 2 to be described later, the first switch module 113a is illustrated and described as being the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 capable of individually controlling the on-off operation, but in FIG. 3 to be described later Both the first and second switch modules 113a and 113b are illustrated and described as being implemented in one single form, and the third switch module 116 to be described later performs an on-off operation like the first switch module 113a described above. Note that it is illustrated and described as being the first and second switch units 116-1 and 116-2 capable of individual control.

한편, 상술한 스위치 모듈(113)을 통해 각 배터리 셀(11) 간의 밸런싱 동작을 수행하는 과정은 후술되는 도 2 및 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Meanwhile, a process of performing the balancing operation between the battery cells 11 through the switch module 113 described above will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 to be described later.

다음으로, 제어부(120)는 상기 공진 모듈(110)의 동작 모드에 따라 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b) 각각의 온 오프 동작(개방 혹은 폐쇄 동작)을 제어 혹은 후술되는 제3 스위치 모듈(116)의 온 오프 동작을 제어함으로써 배터리 셀 각각의 전하 회수 및 공급이 가능하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.Next, the controller 120 controls the on-off operation (open or close operation) of each of the first and second switch modules 113a and 113b according to the operation mode of the resonance module 110 or a third switch to be described later. By controlling the on-off operation of the module 116, it is possible to perform a role of recovering and supplying charge of each battery cell.

보다 구체적으로, 제어부(120)는 하나 이상의 배터리 셀(111) 각각의 전압 상태를 측정할 수 있으며, 이때 전하 회수가 필요한 것으로 판단되는 제1 배터리(111a)(과충전된 배터리 셀) 및 전하 공급이 필요한 것으로 판단되는 제2 배터리 셀(111b)(저충전된 배터리 셀)을 판별할 수 있다.More specifically, the control unit 120 may measure the voltage state of each of the one or more battery cells 111, and at this time, the first battery 111a (overcharged battery cell) and charge supply determined to require charge recovery The second battery cell 111b (low-charged battery cell) determined to be necessary may be determined.

또한, 일 실시예에서 제어부(120)는 하나 이상의 배터리 셀(111) 각각의 전압 상태를 바탕으로 전하 회수가 필요한 것으로 판단되는 배터리 셀 그룹(과충전된 배터리 셀들로 그룹화함)(미도시) 및 전하 공급이 필요한 것으로 판단되는 배터리 셀 그룹(저충전된 배터리 셀들로 그룹화함)(미도시)를 판별함으로써, 각각의 배터리 셀 별로 전하 균등화 과정을 수행하는 것 보다 신속하게 배터리 셀 그룹 간 전하 균등화를 수행할 수도 있다.In addition, in an embodiment, the controller 120 includes a battery cell group (grouped into overcharged battery cells) (not shown) determined to require charge recovery based on the voltage state of each of the one or more battery cells 111 and By discriminating battery cell groups (grouped into undercharged battery cells) (not shown) that are judged to be in need of supply, charge equalization between battery cell groups is performed more quickly than performing a charge equalization process for each battery cell. You may.

다음으로는, 도 2를 통해 제어부(120)에서 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b)를 제어하여 배터리 셀 간의 밸런싱 동작을 수행하는 과정을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Next, a process of performing a balancing operation between battery cells by controlling the first and second switch modules 113a and 113b by the controller 120 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시된 구동부(110) 및 공진 모듈(112)을 통해 제1 배터리 셀(111a)으로부터 전하를 회수하고, 제2 배터리 셀(111b)에 전하를 공급하는 과정에 있어서 스위치 매트릭스를 적용한 상태를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a switch matrix in the process of recovering charge from the first battery cell 111a through the driving unit 110 and the resonance module 112 shown in FIG. 1 and supplying the charge to the second battery cell 111b. It is a diagram showing a state to which is applied.

특히, 도 2에서는 하측에서 상측 방향으로 2번째 배터리 셀을 충전이 필요한 저충전 배터리 셀인 제1 배터리 셀(111a)인 것으로, 4번째 배터리 셀을 방전이 필요한 과충전 배터리 셀인 제2 배터리 셀(111b)인 것으로 도시하였음을 유의한다.In particular, FIG. 2 shows the first battery cell 111a, which is a low-charge battery cell that needs to charge the second battery cell from the bottom to the top, and the second battery cell 111b is an overcharge battery cell that needs to discharge the fourth battery cell. Note that it is shown as

도 2(a)를 살펴보면, 제어부(120)는 제1 배터리 셀(111a)의 일측단과 연결된 제1 공통노드(114) 상의 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 제1 배터리 셀(111a)의 일측단과 연결된 제2 공통노드(115) 상의 2번째 제2 스위치 모듈(113b)을 폐쇄(CLOSE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 2번째 제2 스위치 모듈(113b)이 서로 직렬 연결되도록 회로를 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 2(a), the controller 120 includes a first first switch module 113a on a first common node 114 connected to one end of the first battery cell 111a, and a first battery cell 111a. The resonance module 112, the first first switch module 113a, and the second second switch by closing (CLOSE) the second second switch module 113b on the second common node 115 connected to one end of A circuit may be formed so that the modules 113b are connected in series with each other.

이때, 1번째 제1 스위치 모듈(113a)의 경우, 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2) 모두 폐쇄(CLOSE)되는 것이 아니라, 제1 스위치부(113a-1)는 폐쇄(CLOSE)되지만 제2 스위치부(113a-2)는 개방(OPEN)된 상태에 해당하기 때문에 제1 배터리 셀(111a)로부터 회수된 전하는 공진 모듈(112)의 캐패시터에 충전되며 캐패시터로부터 전달되는 전류는 제1 스위치부(113a-1)을 통해 도통된 후 개방상태인 제2 스위치부(113a-2)에 의해 차단되게 된다.In this case, in the case of the first first switch module 113a, both the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 are not closed (CLOSE), but the first switch unit 113a-1 is closed. (CLOSE), but since the second switch unit 113a-2 corresponds to an open state, the charge recovered from the first battery cell 111a is charged in the capacitor of the resonance module 112 and the current delivered from the capacitor Is turned on through the first switch unit 113a-1 and is then blocked by the second switch unit 113a-2 in an open state.

따라서, 전류의 흐름이 차단됨에 따라 제1 스위치부(113a-1)의 동작 상태는 폐쇄(CLOSE) 상태에서 개방(OPEN) 상태로 변경되게 된다.Accordingly, as the flow of current is blocked, the operating state of the first switch unit 113a-1 is changed from a closed state to an open state.

그 후, 제어부(120)는 2번째 제2 스위치 모듈(113b)을 개방(OPNE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 2번째 제2 스위치 모듈(113b) 간에 형성된 회로를 차단시키게 되며, 이때 1번째 제1 스위치 모듈(113a)은 제1 스위치부(113a-1)의 자동 개방(OPEN)에 의해 자동으로 전류 흐름이 차단될 수 있다.Thereafter, the control unit 120 opens (OPNE) the second second switch module 113b, thereby opening the resonance module 112, the first first switch module 113a, and the second second switch module 113b. The circuit formed therebetween is cut off, and in this case, the first first switch module 113a may automatically cut off the current flow by the automatic opening (OPEN) of the first switch unit 113a-1.

도 2(b)를 살펴보면, 제어부(120)는 제2 배터리 셀(111b)의 일측단과 연결된 제1 공통노드(114) 상의 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 제2 배터리 셀(111b)의 일측단과 연결된 제2 공통노드(115) 상의 3번째 제2 스위치 모듈(113b)을 폐쇄(CLOSE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 3번째 제2 스위치 모듈(113b)이 서로 직렬 연결되도록 회로를 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 2(b), the controller 120 includes a second first switch module 113a and a second battery cell 111b on a first common node 114 connected to one end of the second battery cell 111b. The resonance module 112, the second first switch module 113a, and the third second switch by closing (CLOSE) the third second switch module 113b on the second common node 115 connected to one end of A circuit may be formed so that the modules 113b are connected in series with each other.

이때, 2번째 제1 스위치 모듈(113b)의 경우, 제1 및 제2 스위치부(113a-1, 113a-2) 모두 폐쇄(CLOSE)되는 것이 아니라, 제2 스위치부(113a-2)는 폐쇄(CLOSE)되지만 제1 스위치부(113a-1)는 개방(OPEN)된 상태에 해당하기 때문에 캐패시터로부터 공급되는 전류는 제2 배터리 셀(113b)에 전달되지만, 제2 배터리 셀(113b)로부터 전달되는 전류는 제2 스위치부(113a-2)를 통해 도통된 후 개방상태인 제1 스위치부(113a-1)에 의해 차단되게 된다.At this time, in the case of the second first switch module 113b, both the first and second switch units 113a-1 and 113a-2 are not closed (CLOSE), but the second switch unit 113a-2 is closed. (CLOSE), but since the first switch unit 113a-1 corresponds to an open state, the current supplied from the capacitor is transferred to the second battery cell 113b, but transferred from the second battery cell 113b. After the current is conducted through the second switch unit 113a-2, it is blocked by the first switch unit 113a-1 in an open state.

따라서, 전류의 흐름이 차단됨에 따라 제2 스위치부(113a-2)의 동작 상태는 폐쇄(CLOSE) 상태에서 개방(OPEN) 상태로 변경되게 된다.Accordingly, as the flow of current is blocked, the operating state of the second switch unit 113a-2 is changed from a closed state to an open state.

그 후, 제어부(120)는 3번째 제2 스위치 모듈(113b)을 개방(OPNE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 3번째 제2 스위치 모듈(113b) 간에 형성된 회로를 차단시키게 되며, 이때 2번째 제1 스위치 모듈(113a)은 제2 스위치부(113a-2)의 자동 개방(OPEN)에 의해 자동으로 전류 흐름이 차단될 수 있다.Thereafter, the control unit 120 opens (OPNE) the third second switch module 113b to thereby open the resonance module 112, the second first switch module 113a, and the third second switch module 113b. The circuit formed therebetween is cut off, and at this time, the second first switch module 113a may automatically cut off the current flow by the automatic opening of the second switch unit 113a-2.

다음으로는, 도 3을 통해 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b) 외에 제3 스위치 모듈(116)을 추가적으로 적용한 상태에서 전하 회수 및 전하 공급이 이루어지는 과정을 살펴보기로 한다.Next, a process of recovering and supplying charges will be described in a state in which the third switch module 116 is additionally applied in addition to the first and second switch modules 113a and 113b through FIG. 3.

도 3은 도 1에 도시된 구동부(110) 및 공진 모듈(112)을 통해 제1 배터리 셀(111a)로부터 전하를 회수하고, 제2 배터리 셀(111b)에 전하를 공급하는 과정에 있어서 제3 스위치 모듈(116)을 적용한 상태를 도시한 도면이다.3 is a third diagram in the process of recovering charge from the first battery cell 111a through the driving unit 110 and the resonance module 112 shown in FIG. 1 and supplying the charge to the second battery cell 111b. It is a diagram showing a state in which the switch module 116 is applied.

도 3(a)를 살펴보면, 제어부(120)는 제1 배터리 셀(111a)의 일측단과 연결된 제1 공통노드(114) 상의 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 제1 배터리 셀(111a)의 일측단과 연결된 제2 공통노드(115) 상의 2번째 제2 스위치 모듈(113b)과, 공진 모듈(112)의 좌측에 위치한 제3 스위치 모듈(116)을 각각 폐쇄(CLOSE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 2번째 제2 스위치 모듈(113b)이 서로 직렬 연결되도록 회로를 형성시킬 수 있다.3(a), the controller 120 includes a first first switch module 113a on a first common node 114 connected to one end of the first battery cell 111a, and a first battery cell 111a. The resonance module 112 by closing the second second switch module 113b on the second common node 115 connected to one end of and the third switch module 116 located on the left side of the resonance module 112, respectively. ), the first first switch module 113a, and the second second switch module 113b may be connected in series with each other.

이때, 제1 스위치 모듈(113a)의 경우, 제2 스위치 모듈(113b)과 마찬가지로 온 오프 동작의 개별제어가 아닌 단일 제어가 가능하도록 구성될 수 있으며, 제3 스위치 모듈(116)은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부(116-1, 116-2)로 구성될 수 있다.At this time, in the case of the first switch module 113a, like the second switch module 113b, it may be configured to enable a single control rather than individual control of an on-off operation, and the third switch module 116 is an on-off operation It may be composed of first and second switch units 116-1 and 116-2 capable of individual control of.

이때, 제3 스위치 모듈(116)의 경우, 제1 및 제2 스위치부(116-1, 116-2) 모두 폐쇄(CLOSE)되는 것이 아니라, 제2 스위치부(116-2)는 폐쇄(CLOSE)되지만 제1 스위치부(116-1)는 개방(OPEN)된 상태에 해당하기 때문에 제1 배터리 셀(111a)로부터 회수된 전하는 공진 모듈(112)의 캐패시터에 충전되며 캐패시터로부터 전달되는 전류는 제2 스위치부(116-1)을 통해 도통된 후 개방상태인 제1 스위치부(116-1)에 의해 차단되게 된다.At this time, in the case of the third switch module 116, both the first and second switch units 116-1 and 116-2 are not closed, but the second switch unit 116-2 is closed (CLOSE). ), but since the first switch unit 116-1 is in an open state, the charge recovered from the first battery cell 111a is charged in the capacitor of the resonance module 112, and the current delivered from the capacitor is controlled. 2 After conduction through the switch unit 116-1, it is blocked by the first switch unit 116-1 in an open state.

따라서, 전류의 흐름이 차단됨에 따라 제2 스위치부(116-2)의 동작 상태는 폐쇄(CLOSE) 상태에서 개방(OPEN) 상태로 변경되게 된다.Accordingly, as the flow of current is blocked, the operating state of the second switch unit 116-2 is changed from a closed state to an open state.

그 후, 제어부(120)는 1번째 제1 스위치 모듈(113a) 및 2번째 제2 스위치 모듈(113b)을 개방(OPNE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 1번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 2번째 제2 스위치 모듈(113b) 간에 형성된 회로를 차단시키게 되며, 이때 제3 스위치 모듈(116)은 제2 스위치부(116-2)의 자동 개방(OPEN)에 의해 자동으로 전류 흐름이 차단될 수 있다.Thereafter, the control unit 120 opens (OPNE) the first first switch module 113a and the second second switch module 113b to open the resonance module 112, the first first switch module 113a, and , The circuit formed between the second second switch module 113b is cut off, and at this time, the third switch module 116 automatically cuts off the current flow by the automatic opening (OPEN) of the second switch unit 116-2. Can be.

도 3(b)를 살펴보면, 제어부(120)는 제2 배터리 셀(111b)의 일측단과 연결된 제1 공통노드(114) 상의 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 제2 배터리 셀(111b)의 일측단과 연결된 제2 공통노드(115) 상의 3번째 제2 스위치 모듈(113b)과, 공진 모듈(112)의 좌측에 위치한 제3 스위치 모듈(116)을 각각 폐쇄(CLOSE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 3번째 제2 스위치 모듈(113b)이 서로 직렬 연결되도록 회로를 형성시킬 수 있다.Referring to FIG. 3(b), the controller 120 includes a second first switch module 113a and a second battery cell 111b on a first common node 114 connected to one end of the second battery cell 111b. The resonance module 112 is closed by closing the third second switch module 113b on the second common node 115 connected to one end of and the third switch module 116 located on the left side of the resonance module 112, respectively. ), the second first switch module 113a, and the third second switch module 113b may be connected in series with each other.

이때, 제1 스위치 모듈(113a)의 경우, 제2 스위치 모듈(113b)과 마찬가지로 온 오프 동작의 개별제어가 아닌 단일 제어가 가능하도록 구성될 수 있으며, 제3 스위치 모듈(116)은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부(116-1, 116-2)로 구성될 수 있다.At this time, in the case of the first switch module 113a, like the second switch module 113b, it may be configured to enable a single control rather than individual control of an on-off operation, and the third switch module 116 is an on-off operation It may be composed of first and second switch units 116-1 and 116-2 capable of individual control of.

이때, 제3 스위치 모듈(116)의 경우, 제1 및 제2 스위치부(116-1, 116-2) 모두 폐쇄(CLOSE)되는 것이 아니라, 제1 스위치부(116-1)는 폐쇄(CLOSE)되지만 제2 스위치부(116-2)는 개방(OPEN)된 상태에 해당하기 때문에 공진 모듈(112)의 캐패시터로부터 공급되는 전류는 제2 배터리 셀(111b)에 전달되어 제2 배터리 셀(111b)를 충전시킬 수 있지만, 제1 스위치부(116-1)를 통해 도통된 전류는 개방상태인 제2 스위치부(116-2)에 의해 차단되게 된다.At this time, in the case of the third switch module 116, both the first and second switch units 116-1 and 116-2 are not closed, but the first switch unit 116-1 is closed (CLOSE). ), but since the second switch unit 116-2 corresponds to an open state, the current supplied from the capacitor of the resonance module 112 is transferred to the second battery cell 111b to be transferred to the second battery cell 111b. ) Can be charged, but the current conducted through the first switch unit 116-1 is blocked by the second switch unit 116-2 in an open state.

따라서, 전류의 흐름이 차단됨에 따라 제1 스위치부(116-1)의 동작 상태는 폐쇄(CLOSE) 상태에서 개방(OPEN) 상태로 변경되게 된다.Accordingly, as the flow of current is blocked, the operating state of the first switch unit 116-1 is changed from a closed state to an open state.

그 후, 제어부(120)는 2번째 제1 스위치 모듈(113a) 및 3번째 제2 스위치 모듈(113b)을 개방(OPNE)시킴으로써 공진 모듈(112)과, 2번째 제1 스위치 모듈(113a)과, 3번째 제2 스위치 모듈(113b) 간에 형성된 회로를 차단시키게 되며, 이때 제3 스위치 모듈(116)은 제1 스위치부(116-1)의 자동 개방(OPEN)에 의해 자동으로 전류 흐름이 차단될 수 있다.Thereafter, the control unit 120 opens the second first switch module 113a and the third second switch module 113b (OPNE), thereby providing the resonance module 112, the second first switch module 113a, and , The circuit formed between the third second switch module 113b is cut off, and at this time, the third switch module 116 automatically cuts off the current flow by the automatic opening (OPEN) of the first switch unit 116-1. Can be.

다음으로는, 도 4를 통해 본 발명을 통해 배터리 셀 간 전하 균등화를 수행하는 과정을 순서대로 살펴보기로 한다.Next, a process of performing charge equalization between battery cells through the present invention through FIG. 4 will be described in order.

도 4는 도 2에 도시된 다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)을 통해 제1 및 제2 배터리 셀(111a, 111b) 간 전하 균등화 과정을 수행하는 일련의 과정을 순서대로 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram sequentially illustrating a series of processes of performing a charge equalization process between first and second battery cells 111a and 111b through the battery cell balancing system 100 using the diode shown in FIG. 2.

도 4를 살펴보면, 먼저 제어부(120)에서는 하나 이상의 배터리 셀(111)의 전압 상태를 토대로 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀(111a) 및 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀(111b)을 판별할 수 있다(S401).Referring to FIG. 4, first, the controller 120 may determine a first battery cell 111a requiring charge recovery and a second battery cell 111b requiring charge supply based on the voltage state of one or more battery cells 111. Yes (S401).

다음으로, 제어부(120)는 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b) 중 제1 배터리 셀(111a)과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b)을 각각 폐쇄시킴으로써 제1 배터리 셀(111a)과 공진 모듈(112)을 서로 연결시킨다(S402). 이때, 제1 스위치 모듈(113a)에 있어서 제1 스위치부(113a-1)은 폐쇄(CLOSE)되며, 제2 스위치부(113a-2)는 개방된다.Next, the control unit 120 closes the first and second switch modules 113a and 113b connected to the first battery cell 111a among one or more first and second switch modules 113a and 113b, respectively. The battery cell 111a and the resonance module 112 are connected to each other (S402). At this time, in the first switch module 113a, the first switch unit 113a-1 is closed (CLOSE), and the second switch unit 113a-2 is opened.

다음으로, 제어부(120)는 공진 모듈(112)의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킴으로써 제1 배터리 셀(111a)로부터 전하가 회수되며(S403), 이때 제2 스위치부(113a-2)는 개방된 상태에 해당하기 때문에 제1 스위치부(113a-1)은 제2 스위치부(113a-2)에 의해 전류의 흐름이 차단되어 자동 개방(OPEN)된다.Next, the control unit 120 changes the operation mode of the resonance module 112 to the recovery mode to recover the electric charge from the first battery cell 111a (S403), and at this time, the second switch unit 113a-2 is opened. Since it corresponds to the state in which the first switch unit 113a-1 is automatically opened, the flow of current is blocked by the second switch unit 113a-2.

그 다음, 제어부(120)는 제2 배터리 셀(111b)과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈(113a, 113b)을 각각 폐쇄시키게 되는데(S404) 이때, 제1 스위치 모듈(113a)에 있어서 제1 스위치부(113a-1)은 개방(OPEN)되고, 제2 스위치부(113a-2)는 폐쇄되며, 그에 따라 공진 모듈(112)의 캐패시터 내에 충전된 전하가 제2 배터리 셀(111b)로 공급되게 된다(S405).Then, the control unit 120 closes the first and second switch modules 113a and 113b connected to the second battery cell 111b, respectively (S404). At this time, the first switch module 113a is The switch unit 113a-1 is opened and the second switch unit 113a-2 is closed, and accordingly, the charge charged in the capacitor of the resonance module 112 is supplied to the second battery cell 111b. This is done (S405).

그에 따라 제1 및 제2 배터리 셀(111a, 111b) 간의 전하 균등화가 이루어지게 된다(S406).Accordingly, charge equalization between the first and second battery cells 111a and 111b is achieved (S406).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

100: 다이오드를 이용한 배터리 셀 간 밸런싱 시스템
110: 구동부
111: 배터리 셀
112: 공진 모듈
113: 스위치 모듈
113a: 제1 스위치 모듈
113a-1: 제1 스위치부
113a-2: 제2 스위치부
113b: 제2 스위치 모듈
114: 제1 공통노드
115: 제2 공통노드
116: 제3 스위치 모듈
116-1: 제1 스위치부
116-2: 제2 스위치부
120: 제어부100: Balancing system between battery cells using diodes
110: drive unit
111: battery cell
112: resonance module
113: switch module
113a: first switch module
113a-1: first switch unit
113a-2: second switch unit
113b: second switch module
114: first common node
115: second common node
116: third switch module
116-1: first switch unit
116-2: second switch unit
120: control unit

Claims (20)

직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀, 상기 하나 이상의 배터리 셀로부터 전하를 회수하여 하나 이상의 타 배터리 셀로 공급하는 공진 모듈 및 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 상기 공진 모듈과 연결시키고, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 제1 스위치 모듈을 포함하는 제1 스위치 모듈 그룹 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 제2 스위치 모듈을 포함하는 제2 스위치 모듈 그룹을 포함하는 스위치 모듈을 포함하는 구동부; 및
상기 스위치 모듈의 온 오프 동작을 제어함으로써 상기 하나 이상의 배터리 셀 간의 전하 회수 및 공급이 가능하도록 하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 스위치 모듈 내에 포함된 하나 이상의 다이오드를 토대로 상기 스위치 모듈을 통해 흐르는 전류 방향을 제어하고,
상기 하나 이상의 제1 스위치 모듈 각각은,
온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제1 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키며,
상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하며,
상기 제1 스위치 모듈 내의 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치 모듈 내의 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
One or more battery cells connected in series, a resonance module that recovers electric charges from the one or more battery cells and supplies them to one or more other battery cells, and each of the one or more battery cells is connected to the resonance module, and each terminal of the one or more battery cells A first switch module group including one or more first switch modules each connected between the and the first common node, and one or more second switch modules each connected between each terminal of the one or more battery cells and a second common node. A driving unit including a switch module including a second switch module group including; And
Includes; a control unit for controlling the on-off operation of the switch module to recover and supply charge between the one or more battery cells, and
The control unit controls the direction of current flowing through the switch module based on one or more diodes included in the switch module,
Each of the one or more first switch modules,
Including; first and second switch units capable of individual control of the on-off operation,
Each of the first and second switch units includes at least one body diode,
The control unit,
Of the one or more first and second switch modules, the first switch unit of the first switch module connected to the first battery cell requiring charge recovery is closed (CLOSE), and the second switch module connected to the first battery cell is closed. By doing so, the first battery cell and the resonance module are connected to each other,
After changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, charge is recovered from the first battery cell through the resonance module to charge the capacitor provided in the resonance module,
As the current conducted through the first switch unit in the first switch module is blocked by the body diode included in the second switch unit in the first switch module, the first switch unit and the second switch module are opened. Characterized in that (OPEN) being,
Battery cell balancing system using diodes.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치부는,
모스펫(MOSFET) 인 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 1,
The first and second switch units,
Characterized in that it is a MOSFET (MOSFET),
Battery cell balancing system using diodes.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제2 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀 그룹과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키며,
상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하며,
상기 제1 스위치 모듈 내의 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치 모듈 내의 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 1,
The control unit,
Closing (CLOSE) the second switch unit of the first switch module connected to the second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and also closing the second switch module connected to the second battery cell By doing so, the first battery cell group and the resonance module are connected to each other,
After changing the operation mode of the resonance module to a supply mode, charge charged in the capacitor provided in the resonance module is supplied to the second battery cell,
As the current conducted through the second switch part in the first switch module is blocked by the body diode included in the first switch part in the first switch module, the second switch part and the second switch module are opened. Characterized in that (OPEN) being,
Battery cell balancing system using diodes.
제1항에 있어서,
상기 스위치 모듈은,
상기 공진 모듈과 상기 제1 스위치 모듈 사이에 위치되는 제3 스위치 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 1,
The switch module,
A third switch module positioned between the resonance module and the first switch module; characterized in that it further comprises,
Battery cell balancing system using diodes.
제7항에 있어서,
상기 제3 스위치 모듈은,
온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 7,
The third switch module,
Including; first and second switch units capable of individual control of the on-off operation,
Each of the first and second switch units comprises one or more body diodes,
Battery cell balancing system using diodes.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치부는,
모스펫(MOSFET) 인 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 8,
The first and second switch units,
Characterized in that it is a MOSFET (MOSFET),
Battery cell balancing system using diodes.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키며,
상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하며,
상기 제3 스위치 모듈 내의 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제3 스위치 모듈 내의 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부, 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 8,
The control unit,
By closing (CLOSE) the first and second switch modules connected to the first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules, and also closing the second switch unit of the third switch module, the Connecting the first battery cell and the resonance module to each other,
After changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, charge is recovered from the first battery cell through the resonance module to charge the capacitor provided in the resonance module,
As the current conducted through the second switch unit in the third switch module is blocked by the body diode included in the first switch unit in the third switch module, the second switch unit, the first and second switches Characterized in that the module is opened (OPEN),
Battery cell balancing system using diodes.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제2 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키며,
상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하며,
상기 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부, 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템.
The method of claim 8,
The control unit,
By closing (CLOSE) the first and second switch modules connected to a second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and closing the first switch part of the third switch module, the Connecting the second battery cell and the resonance module to each other,
After changing the operation mode of the resonance module to a supply mode, charge charged in the capacitor provided in the resonance module is supplied to the second battery cell,
As the current conducted through the first switch unit is blocked by the body diode included in the second switch unit, the first switch unit, the first and second switch modules are opened (OPEN). doing,
Battery cell balancing system using diodes.
하나 이상의 스위치 모듈을 통해, 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계;
제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드에 따라 상기 스위치 모듈 내에 포함된 하나 이상의 다이오드를 토대로 상기 스위치 모듈 각각의 온 오프 동작을 제어하는 단계; 및
상기 공진 모듈을 통한 배터리 셀 간의 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계;를 포함하며,
상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계는,
하나 이상의 제1 스위치 모듈을 통해, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드를 서로 연결시키는 단계; 및
하나 이상의 제2 스위치 모듈을 통해, 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통노드를 서로 연결시키는 단계;를 포함하고,
상기 하나 이상의 제1 스위치 모듈 각각은 온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함하고, 또한
상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는,
상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제1 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계;
상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하는 단계; 및
상기 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.
Connecting each of the one or more battery cells to the resonance module through one or more switch modules;
Controlling an on/off operation of each of the switch modules based on one or more diodes included in the switch module in accordance with an operation mode of the resonance module, by a controller; And
Including; the step of recovering and supplying charge between battery cells through the resonance module,
Connecting each of the one or more battery cells to a resonance module,
Connecting each terminal of the one or more battery cells to a first common node through one or more first switch modules; And
Including; connecting each terminal of the at least one battery cell and a second common node to each other through at least one second switch module,
Each of the at least one first switch module includes first and second switch units capable of individually controlling an on-off operation, wherein the first and second switch units each include at least one body diode, Also
The step of recovering and supplying the charge,
The control unit closes (CLOSE) a first switch unit of a first switch module connected to a first battery cell requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules, and a second switch connected to the first battery cell Connecting the first battery cell and the resonance module to each other by closing the module;
Changing an operation mode of the resonance module to a recovery mode, and collecting electric charges from the first battery cell through the resonance module to charge a capacitor provided in the resonance module; And
Including; as the current conducted through the first switch unit is blocked by the body diode included in the second switch unit, the first switch unit and the second switch module are opened (OPEN); Characterized by,
Battery cell balancing method using diodes.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제12항에 있어서,
상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는,
상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제2 배터리 셀과 연결된 제2 스위치 모듈을 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀 그룹과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계;
상기 제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하는 단계; 및
상기 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 12,
The step of recovering and supplying the charge,
The control unit closes (CLOSE) a second switch unit of the first switch module connected to a second battery cell requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and a second switch connected to the second battery cell Connecting the first battery cell group and the resonance module to each other by closing the module;
Changing the operation mode of the resonance module to a supply mode in the control unit, and then supplying electric charges charged in a capacitor provided in the resonance module to the second battery cell; And
Including; as the current conducted through the second switch unit is cut off by the body diode included in the first switch unit, the second switch unit and the second switch module are opened (OPEN); Characterized by,
Battery cell balancing method using diodes.
제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리 셀 각각을 공진 모듈과 연결시키는 단계는,
상기 제1 스위치 모듈과 상기 공진 모듈을 제3 스위치 모듈을 통해 서로 연결시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 12,
Connecting each of the one or more battery cells to a resonance module,
The step of connecting the first switch module and the resonance module to each other through a third switch module; characterized in that it further comprises,
Battery cell balancing method using diodes.
제17항에 있어서,
상기 제3 스위치 모듈은,
온 오프 동작의 개별제어가 가능한 제1 및 제2 스위치부;를 포함하며,
상기 제1 및 제2 스위치부는 각각 하나 이상의 바디 다이오드(body diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 17,
The third switch module,
Including; first and second switch units capable of individual control of the on-off operation,
Each of the first and second switch units comprises one or more body diodes,
Battery cell balancing method using diodes.
제18항에 있어서,
상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는,
상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 회수가 필요한 제1 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제2 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제1 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계;
상기 공진 모듈의 동작 모드를 회수 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈을 통해 상기 제1 배터리 셀로부터 전하를 회수하도록 하여 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전되도록 하는 단계; 및
상기 제2 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제1 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제2 스위치부 및 상기 제1 및 제2 스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 18,
The step of recovering and supplying the charge,
The control unit closes (CLOSE) the first and second switch modules connected to the first battery cells requiring charge recovery among the one or more first and second switch modules, and also closes the second switch unit of the third switch module. By connecting the first battery cell and the resonance module to each other;
Changing the operation mode of the resonance module to a recovery mode, and collecting electric charges from the first battery cell through the resonance module to charge a capacitor provided in the resonance module; And
Opening the second switch unit and the first and second switch modules as the current conducted through the second switch unit is cut off by the body diode included in the first switch unit. Characterized in that it comprises,
Battery cell balancing method using diodes.
제18항에 있어서,
상기 전하 회수 및 공급이 이루어지는 단계는,
상기 제어부에서 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 모듈 중 전하 공급이 필요한 제2 배터리 셀과 연결된 제1 및 제2 스위치 모듈을 폐쇄(CLOSE)시키고, 또한 상기 제3 스위치 모듈의 제1 스위치부를 폐쇄시킴으로써, 상기 제2 배터리 셀과 상기 공진 모듈을 서로 연결시키는 단계;
상기 제어부에서 상기 공진 모듈의 동작 모드를 공급 모드로 변경시킨 후, 상기 공진 모듈 내에 구비된 캐패시터에 충전된 전하가 상기 제2 배터리 셀에 공급되도록 하는 단계; 및
상기 제3 스위치 모듈 내의 제1 스위치부를 통해 도통된 전류가 상기 제3 스위치 모듈 내의 제2 스위치부 내에 포함된 상기 바디 다이오드에 의해 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치부, 상기 제1 및 제2스위치 모듈이 개방(OPEN)되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
다이오드를 이용한 배터리 셀 밸런싱 방법.The method of claim 18,
The step of recovering and supplying the charge,
The control unit closes (CLOSE) the first and second switch modules connected to the second battery cells requiring charge supply among the one or more first and second switch modules, and also closes the first switch unit of the third switch module. By connecting the second battery cell and the resonance module to each other;
Changing the operation mode of the resonance module to a supply mode in the control unit, and then supplying electric charges charged in a capacitor provided in the resonance module to the second battery cell; And
As the current conducted through the first switch unit in the third switch module is blocked by the body diode included in the second switch unit in the third switch module, the first switch unit, the first and second switches Characterized in that it includes; the step of opening the module (OPEN),
Battery cell balancing method using diodes.
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