KR20140135427A - 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로 - Google Patents

엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직렬 접속된 복수개의 배터리셀을 구비한 배터리셀 모듈에 대해 밸런싱 동작을 수행할 때 밸런싱 속도를 조절할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은, 직렬접속된 복수 개의 배터리셀을 구비하는 배터리셀 모듈; 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 충전하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급하기 위해 직렬접속된 인덕터 및 커패시터를 구비하되, 상기 인덕터 및 커패시터 중에서 하나 이상을 가변형으로 구비하여 밸런싱 속도를 조절하는 직렬공진회로; 및 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 상기 직렬공진회로의 커패시터 충전할 수 있도록 전기에너지 회수 경로를 제공하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급할 수 있도록 전기에너지 공급 경로를 제공하는 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로{BALLANCING CONTROL CIRCUIT FOR BATTERY CELL MODULE USING SERIES RESONANT CIRCUIT}
본 발명은 배터리셀의 밸런싱을 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 직렬 접속된 복수개의 배터리셀을 구비한 배터리셀 모듈에 대해 밸런싱 동작을 수행할 때 밸런싱 속도를 조절할 수 있도록 한 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로, 전지(배터리셀)의 양단 전압이 일정 수치를 넘을 경우 폭발의 위험이 있고, 일정 수치 이하로 떨어질 경우에는 배터리셀에 영구적인 손상이 가해지게 된다. 전기자동차와 같이 비교적 대용량의 전원공급이 요구되는 장치에 배터리셀을 이용하여 전원을 공급하고자 하는 경우, 배터리셀을 직렬로 접속한 배터리셀 모듈(배터리 팩)을 사용한다. 그런데, 이와 같은 배터리셀 모듈을 사용하는 경우 각 배터리셀의 성능 편차에 의하여 전압의 불균형이 발생될 수 있다.
배터리셀 모듈 충전 시 상기 배터리셀 모듈 내에서 하나의 배터리셀이 다른 배터리셀들에 비하여 먼저 상한 전압에 도달할 경우 더 이상 배터리셀 모듈을 충전할 수 없게 되므로 다른 배터리셀들이 충분히 충전되지 않은 상태에서 충전을 종료하여야 한다. 이와 같은 경우 배터리셀 모듈의 충전용량이 정격 충전용량에 미치지 못하게 된다.
한편, 배터리셀 모듈 방전 시에는 상기 배터리셀 모듈 내에서 하나의 배터리셀이 다른 배터리셀들에 비하여 먼저 하한 전압에 도달할 경우 더 이상 배터리셀 모듈을 사용할 수 없게 되므로 그만큼 배터리셀 모듈의 사용시간이 단축된다.
상기와 같이 배터리셀 모듈의 충전 또는 방전 시 보다 높은 전기 에너지를 갖는 배터리셀의 전기 에너지를 보다 낮은 전기 에너지를 갖는 배터리셀로 공급해 줌으로써 배터리셀 모듈의 사용시간을 연장시킬 수 있는데, 이와 같은 동작을 배터리셀 밸런싱이라고 부른다.
도 1은 종래 기술에 의한 병렬저항을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 직렬접속된 배터리셀(CELL1-CELL4)을 구비하는 배터리셀 모듈(11)과, 직렬접속된 저항(R11-R14) 및, 상기 배터리셀 모듈(11)의 양측 종단 단자, 상기 배터리셀(CELL1-CELL4) 간의 각각의 접속단자를 상기 저항(R11-R14)의 대응 단자 각각에 선택적으로 접속하는 스위치(SW11-SW15)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 배터리셀 모듈(11) 충전 시 상기 배터리셀 모듈(11) 내의 배터리셀(CELL1-CELL4) 중에서 임의의 배터리셀의 충전전압이 다른 배터리셀들의 충전전압에 비하여 먼저 상한전압에 도달하는 경우 스위치(SW11-SW15) 중에서 해당 스위치를 턴온시켜 상기 저항(R11-R14) 중에서 해당 저항을 통해 충전전압이 방전되도록 한다.
예를 들어, 두 번째의 배터리셀(CELL2)의 충전전압이 다른 배터리셀(CELL1, CELL3,CELL4)의 충전압에 비하여 먼저 상한전압에 도달한 경우, 스위치(SW12)를 턴온시킨다. 이에 따라, 상기 배터리셀(CELL2)의 충전전압이 저항(R12)을 통해 방전되어 배터리셀 밸런싱이 이루어진다.
그러나, 이와 같은 배터리셀 밸런싱 회로를 이용하는 경우 저항을 통해 전력이 소모되므로 그만큼 효율이 저하되고, 배터리 모듈 사용 중에 상한전압을 전압이 낮은 배터리셀로 공급할 수 없어 효율이 저하된다.
도 2는 종래 기술에 의한 커패시터를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 직렬접속된 배터리셀(CELL1-CELL4)을 구비하는 배터리셀 모듈(21)과, 직렬접속된 커패시터(C21-C23)와, 커패시터(C21)의 일측 단자, 커패시터(C21),(C22) 간의 접속단자, 커패시터(C22),(C23) 간의 접속단자, 커패시터(C23)의 타측 단자 각각을 상기 배터리셀(CELL1-CELL4) 각각의 양측 단자 중 하나에 각기 선택적으로 접속하는 스위치(SW21-SW24)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 커패시터를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로는 2가지의 접속 상태를 갖는다. 제1 접속 상태에서는 도 2에서와 같이 커패시터(C21)의 일측 단자, 커패시터(C21),(C22) 간의 접속단자, 커패시터(C22),(C23) 간의 접속단자, 커패시터(C23)의 타측 단자 각각이 상기 배터리셀(CELL1-CELL4) 각각의 일측 단자(양극단자)에 각기 접속된다. 제2 접속 상태에서는 커패시터(C21)의 일측 단자, 커패시터(C21),(C22) 간의 접속단자, 커패시터(C22),(C23) 간의 접속단자, 커패시터(C23)의 타측 단자 각각이 상기 배터리셀(CELL1-CELL4) 각각의 타측 단자(음극단자)에 각기 접속된다.
그런데, 이와 같은 배터리셀 밸런싱 회로는 커패시터와 배터리셀 간에 하드 스위칭 동작이 발생하여 효율이 낮은 문제점이 있다. 배터리 모듈 내의 배터리셀들 간의 용량이 서로 동일한 것이 바람직하지만, 여러 가지 이유로 인하여 배터리셀들 간의 용량이 다르게 된다. 이와 같은 경우 어느 배터리셀의 충전 전압이 다른 배터리셀의 충전전압에 비하여 낮더라도 더 큰 용량을 갖을 수 있다. 이와 같은 경우 전압이 낮은 배터리셀의 전압을 전압이 높은 배터리셀에 전달할 필요가 있는데, 이와 같은 종래의 배터리셀 밸런싱 회로에서는 그와 같은 전압 전달 기능을 수행할 수 없는 결함이 있다.
도 3은 종래 기술에 의한 플라이백 구조를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 직렬접속된 배터리셀(CELL1- CELL4)을 구비하는 배터리셀 모듈(31)과, 플라이백 컨버터(32) 및, 상기 플라이백 컨버터(32)의 복수 개의 2차 코일 각각을 상기 배터리셀(CELL1- CELL4) 각각의 양측 단자에 선택적으로 접속하는 스위치(SW31-SW34), 상기 플라이백 컨버터(32)의 1차 코일 양단을 상기 배터리셀 모듈(31)의 양단에 선택적으로 접속하는 스위치(SW35)를 포함한다.
도 3의 배터리셀 밸런싱 회로는 SMPS(Switch Mode Power Supply) 중 하나인 플라이백 구조를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로로서 스위치(SW31-SW34)를 이용하여 배터리셀 모듈(31) 내의 직렬접속된 배터리셀(CELL1-CELL4) 각각에 전기 에너지 전달이 가능하고, 배터리셀 모듈(31)의 양측 종단 단자의 사이에 전기 에너지 전달이 가능한 구조를 갖는다.
이와 같은 배터리셀 밸런싱 회로는 SMPS의 형태를 가지므로 효율이 우수한 장점이 있지만, 배터리셀 모듈에 구비되는 배터리셀의 개수가 증가될수록 플라이백 컨버터에 사용되는 마그네틱 코어의 크기가 커지는 단점이 있고, 그에 따라 배터리셀 밸런싱 회로의 가격이 상승하는 문제점이 있다.
더욱이, 이와 같은 종래의 배터리셀 모듈의 밸런싱 회로에 있어서는 밸런싱 속도를 적절히 조절할 수 있는 기능이 구비되어 있지 않아 밸런싱 효율을 향상시키거나 셀 안정성을 확보하는데 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 직렬 접속된 복수개의 배터리셀을 구비한 배터리셀 모듈에 대해 밸런싱 동작을 수행할 때 평상시에는 낮은 속도로 밸런싱을 수행하여 밸런싱 효율을 향상시키고, 고속의 밸런싱이 요구될 때에는 커패시터 또는 인덕터의 값을 조정하여 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로는, 직렬접속된 복수 개의 배터리셀을 구비하는 배터리셀 모듈; 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 충전하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급하기 위해 직렬접속된 인덕터 및 커패시터를 구비하되, 상기 인덕터 및 커패시터 중에서 하나 이상을 가변형으로 구비하여 밸런싱 속도를 조절하는 직렬공진회로; 및 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 상기 직렬공진회로의 커패시터 충전할 수 있도록 전기에너지 회수 경로를 제공하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급할 수 있도록 전기에너지 공급 경로를 제공하는 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 직렬 접속된 복수개의 배터리셀을 구비한 배터리셀 모듈에 대해 밸런싱 동작을 수행할 때 평상시에는 낮은 속도로 밸런싱을 수행하여 밸런싱 효율을 향상시키고, 고속의 밸런싱이 요구될 때에는 커패시터 또는 인덕터의 값을 조정하여 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 병렬저항을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 커패시터를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 플라이백 구조를 이용한 배터리셀 밸런싱 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로도이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 가변형 인덕터의 예를 나타낸 회로도이다.
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 가변형 커패시터의 예를 나타낸 회로도이다.
도 6 및 도 7은 가변형 커패시터를 이용하여 밸런싱 속도를 조정하는 예를 나타낸 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 모듈의 밸런싱 제어회로로서 이에 도시한 바와 같이, 배터리셀 모듈(410), 직렬공진회로(420), 제1 내지 3 스위치부(431-433)를 구비하는 스위치부를 포함한다.
배터리셀 모듈(410)은 직렬접속된 제1내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)을 구비한다.
직렬공진회로(420)는 직렬접속된 가변형 인덕터(Lv) 및 가변형 커패시터(Cv)를 구비한다.
스위치부(도면에 미표시)는 제1 내지 3 스위치부(431-433)를 구비한다.
제1스위치부(431)는 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)로부터 전기에너지를 회수하거나 공급하기 위한 경로를 형성한다. 이를 위해 상기 제1스위치부(410)는 상기 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)의 각 단자에 일측 단자가 각기 접속되고 타측 단자가 제1공통노드(N1)에 공통접속된 제1 내지 제5 스위치(SW1-SW5)를 구비한다.
제2스위치부(432)는 상기 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)로부터 전기에너지를 회수하거나 공급하기 위한 경로를 형성한다. 이를 위해 상기 제2 스위치부(420)는 상기 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)의 각 단자에 일측 단자가 각기 접속되고 타측 단자가 제2공통노드(N2)에 공통접속된 제6 내지 제10 스위치(SW6-SW10)를 구비한다.
여기서, 상기 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)의 각 단자는 제1 배터리셀(CELL1)의 일측 단자, 제1 배터리셀(CELL1)의 타측 단자와 제2 배터리셀(CELL2)의 일측 단자의 공통접속단자, 제2 배터리셀(CELL2)의 타측 단자와 제3 배터리셀(CELL3)의 일측 단자의 공통접속단자, 제3 배터리셀(CELL3)의 타측 단자와 제4 배터리셀(CELL4)의 일측 단자의 공통접속단자, 상기 제4 배터리셀(CELL4)의 타측 단자를 의미한다.
제3스위치부(433)는 전기에너지회수모드에서 상기 직렬공진회로(420)의 일측 종단 단자를 상기 제1공통노드(N1)에 접속하는 제11 스위치(SW11), 상기 직렬공진회로(420)의 타측 종단 단자를 상기 제2공통노드(N2)에 접속하는 제12 스위치(SW12), 전기에너지공급모드에서 상기 직렬공진회로(420)의 타측 종단 단자를 상기 제1공통노드(N1)에 접속하는 제13스위치(SW13), 상기 직렬공진회로(420)의 일측 종단 단자를 상기 제2공통노드(N2)에 접속하는 제14 스위치(SW14)를 구비한다.
상기 제1내지 제3스위치부(431-433)에 구비된 스위치로서 SPST(Single Pole Single Throw)를 예로하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니라 다른 스위치 소자 예를 들어 MOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 전력 스위치로 구현할 수 있다.
전기에너지 회수모드에서, 상기 배터리셀 모듈(410)의 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1~CELL4) 중에서 하나의 배터리셀에 다른 배터리셀들에 비해 상대적으로 높은 전기에너지가 충전된 경우, 상기 배터리셀의 전기에너지는 제1내지 제3스위치부(431-433)의 스위치들에 의해 형성된 전기에너지 회수 경로를 통해 직렬공진회로(420)에 일시적으로 충전된다. 이때, 상기 상대적으로 높은 전기에너지가 충전된 배터리셀의 용량은 상기 가변형 커패시터(Cv)의 용량에 비해 아주 크기 때문에 상기 높은 전기에너지가 충전된 배터리셀의 전압은 미세하게 하강된다. 이에 비하여, 상기 가변형 커패시터(Cv)의 충전 전압은 사인(sine) 함수의 형태로 상승된다.
이후, 전기에너지 공급모드에서, 상기 직렬공진회로(420)의 가변형 커패시터(Cv)에 일시적으로 충전된 전기에너지는 제1내지 제3스위치부(431-433의 스위치들에 의해 형성된 전기에너지 회수 경로를 통하여, 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1~CELL4) 중에서 다른 배터리셀들에 비해 낮은 전기에너지가 충전된 배터리셀에 공급되어 충전된다.
상기와 같은 일련의 전기에너지 회수 및 공급과정을 통해 배터리셀 밸런싱이 이루어진다.
그런데, 본 발명의 실시예에서는 배터리셀 모듈(410)의 제1내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)을 대상으로 밸런싱 동작을 수행할 때 밸런싱 속도를 조절할 수 있도록 직렬공진회로(420)에 가변형 인덕터(Lv) 및 가변형 커패시터(Cv)를 구비하였다.
상기 가변형 인덕터(Lv) 및 가변형 커패시터(Cv)를 구현하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 도 5의 (a),(b)는 그 실시예를 나타낸 것이다.
즉, 도 5의 (a)는 상기 가변형 인덕터(Lv)를 두 개의 인덕터(L1,L2)와 제21스위치(SW21)로 구현한 예를 나타낸 것이다. 상기 제21스위치(SW21)가 턴온되는 경우 상기 두 개의 인덕터(L1,L2)가 상기 제21스위치(SW21)에 의해 병렬로 접속되어 인덕턴스값이 조정(하강)된다. 하지만, 상기 제21스위치(SW21)가 턴오프되는 경우 가변형 인덕터(Lv)의 값이 상기 하나의 인덕터(L1)에 의해 결정되므로 상기 두 개의 인덕터(L1,L2)가 병렬로 접속된 경우에 비하여 높은 인덕턴스 값을 갖게 된다.
도 5의 (b)는 상기 가변형 커패시터(Cv)를 두 개의 커패시터(C1,C2)와 제22스위치(SW22)로 구현한 예를 나타낸 것이다. 상기 제22스위치(SW22)가 턴온되는 경우 상기 두 개의 커패시터(C1,C2)가 상기 제22스위치(SW22)에 의해 병렬로 접속되어 정전용량 값이 조정(상승)된다. 하지만, 상기 제22스위치(SW22)가 턴오프되는 경우 가변형 커패시터(Cv)의 값이 상기 하나의 커패시터(C1)에 의해 결정되므로 상기 두 개의 커패시터(C1,C2)가 병렬로 접속된 경우에 비하여 낮은 정전용량 값을 갖게 된다.
도 6 및 도 7에서는 상기 직렬공진회로(420)에서 인덕터는 인덕턴스 값이 고정된 고정형 인덕턴스(LS)를 사용하고, 커패시터는 요구된 밸런싱 속도에 따라 두 개의 커패시터(C1,C2)로 용량을 가변하는 가변형 커패시터(CV)를 구현한 예를 나타내었다. 상기 도 6 및 도 7을 참조하여 전기에너지 회수모드에서 커패시터의 용량을 가변하여 밸런싱 속도를 조절하는 것을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6은 배터리셀 모듈(410)에 구비된 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4)에 충전된 전기 에너지들 중에서 제3배터리셀(CELL3)에 충전된 전기에너지가 가장 높고, 제1,2커패시터(C1,C2) 및 제2스위치(SW22)로 이루어진 가변형 커패시터(Cv)를 구비한 경우, 낮은 속도로 밸런싱을 수행하는 예를 나타낸 것이다. 이때, 상기 제2스위치(SW22)가 턴오프되므로, 가변형 커패시터(Cv)의 용량은 상기 제1커패시터(C1)에 의해 결정된다.
이와 같은 경우, 제어부(도면에 미표시)에서 출력되는 스위칭제어신호에 의해 제1스위치부(431)의 스위치들 중 제3스위치(SW3)가 턴온되고 나머지 스위치들은 턴오프되고, 제2스위치부(432)의 스위치들 중 제9스위치(SW9)가 턴온되고 나머지 스위치들은 턴오프되고, 제3스위치부(433)의 스위치들 중 제11스위치(SW11) 및 제12스위치(SW12)가 턴온되고 나머지 스위치들은 턴오프된다.
따라서, 상기 배터리셀 모듈(410)의 제3배터리셀(CELL3)에 충전된 전기 에너지가 제2스위치부(431)의 제3스위치(SW3), 제1노드(N1), 제3스위치부(433)의 제11 스위치(SW11)를 순차적으로 통해 직렬공진회로(420)의 제1커패시터(C1)에 일시적으로 충전된다. 이때, 가변형 커패시터(Cv)의 용량은 상기 제1,2커패시터(C1,C2)가 병렬로 접속될 때에 비하여 낮게 설정된다. 이에 따라, 상기 배터리셀 모듈(410)에 대한 밸런싱 속도가 느린 속도로 진행되어 밸런싱 효율이 높게 된다.
그러나, 상기 도 6과 같은 조건에서 밸런싱 속도를 빠르게 하고자 할 때, 도 7과 같이 상기 스위칭제어신호를 이용하여 상기 제2스위치(SW22)를 턴온시킨다. 이에 따라, 상기 제1,2커패시터(C1,C2)가 병렬접속되어 가변형 커패시터(Cv)의 용량이 조정(상승)된다.
따라서, 상기 제1 내지 제3 스위치부(431-433)의 스위치들이 상기 도 6에서와 동일하게 스위칭된 상태에서, 제3배터리셀(CELL3)에 충전된 전기 에너지가 상기와 같은 경로를 통해 직렬공진회로(420)의 병렬접속된 제1,2커패시터(C1,C2)에 일시적으로 충전되는 밸런싱 동작이 이루어진다. 그런데, 이때 상기 제1,2커패시터(C1,C2)가 병렬접속되어 있으므로 상기 도 6에 비하여 가변형 커패시터(Cv)의 용량값이 그만큼 상승되고, 이에 의해 상기 밸런싱 속도가 상승되어 셀 안정성이 확보된다.
상기와 같은 일련을 과정을 통해 상기 직렬공진회로(420)의 가변형 커패시터(Cv)에 일시적으로 충전된 전기에너지는 전기에너지 공급모드에서 상기 제1 내지 제4 배터리셀(CELL1-CELL4) 중에서 제일 낮은 전기에너지가 충전된 배터리셀 예를 들어 제4배터리셀(CELL4)에 공급되어 충전된다.
이때, 상기 제1스위치부(431)의 제5스위치(SW5), 제2스위치부(432)의 제9스위치(SW9), 제3스위치부(433)의 제13 스위치(SW13) 및 제14스위치(SW14)가 턴온되고 나머지 스위치들은 모두 턴오프된다. 이에 따라, 상기 가변형 커패시터(Cv)에 일시적으로 충전된 전기에너지가 상기 제14 스위치(SW14) 및 제9스위치(SW9)를 통해 상기 제4배터리셀(CELL4)에 공급되어 충전된다.
이때에도 상기 도 6 및 도 7에서와 같이 상기 제2스위치(SW22)를 이용하여 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)를 병렬로 접속하거나 분리시키는 방식으로 상기 가변형 커패시터(Cv)의 용량을 가변하여 밸런싱 속도를 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
400 : 배터리셀 밸런싱 회로 410 : 배터리셀 모듈
420 : 직렬공진회로 431-433 : 제1-3스위치부

Claims (7)

  1. 직렬접속된 복수 개의 배터리셀을 구비하는 배터리셀 모듈;
    상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 충전하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급하기 위해 직렬접속된 인덕터 및 커패시터를 구비하되, 상기 인덕터 및 커패시터 중에서 하나 이상을 가변형으로 구비하여 밸런싱 속도를 조절하는 직렬공진회로; 및
    상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지를 상기 직렬공진회로의 커패시터 충전할 수 있도록 전기에너지 회수 경로를 제공하고 상기 충전된 전기에너지를 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀에 공급할 수 있도록 전기에너지 공급 경로를 제공하는 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인덕터는
    제1인덕터;
    제2인덕터; 및
    상기 제1인덕터 및 제2인덕터가 병렬접속된 형태로 유지되거나 분리된 형태로 유지되게 스위칭하는 제21스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 커패시터는
    제1커패시터;
    제2커패시터; 및
    상기 제1커패시터 및 제2커패시터가 병렬접속된 형태로 유지되거나 분리된 형태로 유지되게 스위칭하는 제22스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위치부는
    상기 복수 개의 배터리셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 각기 접속된 복수 개의 스위치를 구비하는 제1 스위치부;
    상기 복수 개의 배터리셀의 각 단자와 제2 공통노드 사이에 각기 접속되는 스위치들을 구비하는 제2 스위치부; 및
    상기 제1 공통노드와 상기 직렬공진회로의 양측 단자의 사이에 접속되는 스위치들 및, 상기 제2 공통노드와 상기 직렬공진회로의 양측 단자의 사이에 접속되는 스위치들을 구비하는 제3 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 스위치부의 각 스위치는 SPST(Single Pole Single Throw) 및 모스트랜지스터 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 배터리셀 모듈의 해당 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지는 상기 배터리셀 모듈의 배터리셀들 중에서 가장 높은 전기에너지가 충전된 배터리셀로부터 회수되는 전기에너지인 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충전된 전기에너지를 공급받는 배터리셀은 상기 배터리셀 모듈의 배터리셀들 중에서 가장 낮은 전기에너지가 충전된 배터리셀인 것을 특징으로 하는 엘씨 직렬공진을 이용한 배터리셀 밸런싱 회로.


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