KR20190071455A - Apparatus and method for cell balancing - Google Patents

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Abstract

Disclosed by the present invention are a cell balancing device and a method thereof which equalize the charge of at least one secondary battery by using a thermoelectric device. According to an embodiment of the present invention, the cell balancing device, which is a device of equalizing the charge of at least one secondary battery in a battery module having a plurality of secondary batteries, includes: a first balancing circuit which receives power from the secondary battery by being connected with each of both ends of the secondary battery, and is formed to convert the supplied power into thermal energy and emit the energy; a thermoelectric module which has at least one thermoelectric element and is formed to generate power by using the thermal energy emitted by the first balancing circuit; a second balancing circuit which is formed to supply the power generated by the thermoelectric module to at least one secondary battery; a low voltage charging line which connects the both ends of the thermoelectric module with the second balancing circuit and supplies the power generated by the thermoelectric module to the second balancing circuit; and a control unit which calculates the charging state of the plurality of secondary batteries, determines a secondary battery to be discharged and a secondary battery to be charged based on the calculated charging state, controls the first balancing circuit connected with the secondary battery to be discharged and the second balancing circuit connected with the secondary battery to be charged, and performs a balancing between the secondary battery to be discharged and the secondary battery to be charged.

Description

셀 밸런싱 장치 및 방법{Apparatus and method for cell balancing}[0001] Apparatus and method for cell balancing [0002]

본 발명은 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전 소자를 이용하여 적어도 하나의 이차 전지의 전하를 균등화하는 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cell balancing apparatus and method, and more particularly, to a cell balancing apparatus and method for equalizing charge of at least one secondary battery using a thermoelectric element.

근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has been rapidly increased, and development of batteries, robots, and satellites for energy storage has been accelerated. Thus, a high performance rechargeable battery Researches are being actively conducted.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 많은 각광을 받고 있다.The lithium secondary battery is free from charge / discharge because it has almost no memory effect compared with a nickel-based secondary battery. In addition, The self-discharge rate is very low and the energy density is high.

배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.Batteries are used in a variety of applications, such as electric powered vehicles or smart grid systems, where battery-intensive applications often require large capacities. In order to increase the capacity of the battery pack, there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself. However, in this case, there is a disadvantage that the capacity increase effect is not large and the size of the secondary battery is physically limited, Respectively. Therefore, a battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel is widely used.

상기 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 모듈은 사용 시간이 경과됨에 따른 본질적인 특성 또는 제조 환경의 차이, 시스템 적용의 다원성 등에 기인하여 이차 전지들 간의 용량(capacity) 성능의 차이가 발생하게 되고 이는 충방전에 의한 해당 모듈 단자 전압의 차이 또는 SOC(State Of Charge)차이를 발생시키게 된다.A difference in capacity performance between secondary batteries arises due to intrinsic characteristics, differences in manufacturing environment, multiplicity of application of the system, etc., due to elapsed use time of the battery modules constituting the battery pack, The difference in terminal voltage of the corresponding module or the state of charge (SOC) difference due to the difference in the voltage of the corresponding module is generated.

배터리 모듈을 구성하는 이차 전지들은 전기화학적 특성이 동일하지 않을 수 있다. 또한, 배터리 모듈의 충방전 사이클 수가 증가하면 각 이차 전지마다 퇴화 정도가 달라지므로 이차 전지들의 성능 편차는 더 커질 수 있다. 따라서, 배터리 모듈이 충방전되는 동안 각 이차 전지의 충전 상태는 서로 다른 속도로 상승 또는 하강할 수 있다.Secondary batteries constituting the battery module may not have the same electrochemical characteristics. Also, as the number of charging / discharging cycles of the battery module increases, the degradation degree of each secondary battery varies, so that the performance deviation of the secondary batteries may become larger. Thus, while the battery module is charged and discharged, the charging states of the respective secondary batteries can be raised or lowered at different speeds.

이러한 성능의 차이를 가지는 다수의 이차 전지가 하나의 배터리 모듈로서 구동하는 경우, 성능이 저하된 특정 이차 전지에 의하여 배터리 모듈 전체의 충전 또는 방전 능력이 제한되고, 배터리 모듈이 노화되며, 과전압 등의 문제점이 발생할 수 있다.When a plurality of secondary batteries having such a performance difference are driven as one battery module, the charging or discharging ability of the entire battery module is limited by the specific secondary battery whose performance is degraded, the battery module is aged, Problems may arise.

종래에는 이차 전지들 상호 간의 충전 상태 편차를 해소하기 위해, 충전 상태가 상대적으로 높은 이차 전지를 강제 방전시키는 벅(BUCK) 밸런싱이 주로 사용되었다. 그런데, 벅 밸런싱은 밸런싱 과정에서 에너지가 낭비되는 문제가 있었다. 또한, 벅 밸런싱을 진행하면, 벅 밸런싱을 진행하는 동안 충전을 할 수 없어 배터리 모듈의 만충전까지 소요되는 충전 시간이 그 만큼 길어지는 문제가 있었다.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, in order to solve a charging state deviation between secondary batteries, a BUCK balancing which forcibly discharges a secondary battery having a relatively high charging state has been mainly used. Buck balancing, however, has wasted energy in the balancing process. Also, if the buck balancing is performed, the charging can not be performed during the buck balancing, and the charging time required until the battery module is fully charged has become long.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 열전 소자를 이용하여 이차 전기 간 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있는 셀 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cell balancing apparatus and method capable of efficiently performing secondary electrical balancing using a thermoelectric element.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It is also to be understood that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈에서 적어도 하나의 이차 전지의 전하를 균등화하는 장치로서, 상기 이차 전지의 양단과 각각 연결되어 상기 이차 전지로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출하도록 구성된 제1 밸런싱 회로; 하나 이상의 열전 소자를 구비하여, 상기 제1 밸런싱 회로에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력을 생성하도록 구성된 열전 모듈; 상기 열전 모듈에 의해 생성된 전력을 적어도 하나의 이차 전지로 공급하도록 구성된 제2 밸런싱 회로; 상기 열전 모듈의 양단과 상기 제2 밸런싱 회로 사이를 연결하여, 상기 열전 모듈에 의해 생성된 전력을 상기 제2 밸런싱 회로로 공급하도록 구성된 저전압 충전 라인; 및 상기 다수의 이차 전지의 충전 상태를 계산하며, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지를 결정하고, 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 제1 밸런싱 회로 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 제2 밸런싱 회로를 제어하여, 상기 방전 대상 이차 전지 및 상기 충전 대상 이차 전지의 밸런싱을 수행하는 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for balancing charge of at least one secondary battery in a battery module including a plurality of secondary batteries, A first balancing circuit configured to receive power from the secondary battery and convert the supplied power into heat energy and discharge the heat energy; A thermoelectric module having at least one thermoelectric element, the thermoelectric module being configured to generate power using the thermal energy emitted by the first balancing circuit; A second balancing circuit configured to supply power generated by the thermoelectric module to at least one secondary battery; A low voltage charging line coupled between both ends of the thermoelectric module and the second balancing circuit, the low voltage charging line configured to supply power generated by the thermoelectric module to the second balancing circuit; And a controller configured to calculate a charging state of the plurality of secondary batteries, determine a discharge target secondary battery and a charging target secondary battery based on the calculated charging state, And a control unit controlling the second balancing circuit connected to the battery to perform balancing of the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery.

또한, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 상기 다수의 이차 전지의 온도를 일정하게 유지시키는 냉각 모듈을 더 포함할 수 있다.In addition, the cell balancing apparatus according to the present invention may further include a cooling module that maintains the temperatures of the plurality of secondary batteries at a constant level.

또한, 상기 제1 밸런싱 회로는, 상기 이차 전지의 양단과 각각 연결되어 상기 이차 전지로부터 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출하는 발열 저항 및 상기 발열 저항과 직렬로 연결되어 상기 발열 저항에 전력을 공급하도록 구성된 방전 스위치를 구비할 수 있다.The first balancing circuit may include a heating resistor connected to both ends of the secondary battery to convert the power supplied from the secondary battery into heat energy and discharge the heat energy, and a second balancing circuit connected in series with the heating resistor to supply power to the heating resistor. And a discharge switch configured to discharge the discharge gas.

또한, 상기 제2 밸런싱 회로는, 일단이 상기 저전압 충전 라인에 연결되고 타단이 상기 이차 전지의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되는 복수의 충전 경로를 구비하고, 상기 충전 경로는, 전류 경로를 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 충전 스위치를 구비할 수 있다.The second balancing circuit may include a plurality of charging paths, one end of which is connected to the low-voltage charging line and the other end of which is connected to both ends of the secondary battery and are connected in parallel to each other. And at least one charging switch for opening and closing can be provided.

또한, 상기 열전 모듈은, 상기 열전 소자의 고온 플레이트가 상기 제1 밸런싱 회로를 향하고, 상기 열전 소자의 저온 플레이트가 상기 냉각 모듈을 향할 수 있다.The thermoelectric module may also have a high temperature plate of the thermoelectric device facing the first balancing circuit and a low temperature plate of the thermoelectric device facing the cooling module.

또한, 상기 열전 소자는, 상기 고온 플레이트가 상기 발열 저항에 접촉하고 상기 저온 플레이트가 상기 냉각 모듈에 접촉하며, 일단이 상기 저전압 충전 라인의 양극 단자와 연결되고 타단이 상기 저전압 충전 라인의 음극 단자에 연결되도록 구성될 수 있다.The thermoelectric device is characterized in that the high temperature plate is in contact with the heating resistor and the low temperature plate is in contact with the cooling module and one end is connected to the positive terminal of the low voltage charging line and the other end is connected to the negative terminal of the low voltage charging line Can be configured to be connected.

또한, 상기 제어부는, 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 방전 스위치 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 충전 스위치를 선택적으로 개폐할 수 있다.The control unit may selectively open and close the discharge switch connected to the discharge target secondary battery and the charge switch connected to the charge target secondary battery.

또한, 상기 제어부는, 상기 방전 대상 이차 전지로부터 방전된 전기에너지가 상기 충전 대상 이차 전지로 공급되도록 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 방전 스위치 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 충전 스위치를 턴온 시킬 수 있다.The control unit may turn on the charging switch connected to the discharging switch connected to the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery so that electric energy discharged from the discharging target secondary battery is supplied to the charging target secondary battery have.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising a cell balancing device according to the present invention.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 방법은, 다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈에서 적어도 하나의 이차 전지의 전하를 균등화하는 방법으로서, 상기 다수의 이차 전지의 충전 상태를 계산하며, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지를 결정하는 단계; 상기 방전 대상 이차 전지로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 변환된 열에너지를 방출하는 단계; 상기 열에너지 방출 단계에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력을 생성하는 단계; 및 상기 전력 생성 단계에 의해 생성된 전력을 상기 충전 대상 이차 전지로 공급하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of balancing charge of at least one secondary battery in a battery module having a plurality of secondary batteries, Calculating a charged state of the battery, and determining a discharge target secondary battery and a charging target secondary battery based on the calculated state of charge; Receiving electric power from the secondary battery to be discharged, converting the supplied electric power into thermal energy and discharging the converted thermal energy; Generating power using thermal energy emitted by the thermal energy emitting step; And supplying the power generated by the power generating step to the rechargeable battery.

본 발명에 의하면, 이차 전지 간 전하 균등화를 위해 방전 및 충전이 필요한 이차 전지를 선택하는 구성에 있어서, 충전 상태가 높은 이차 전지 및 충전 상태가 낮은 이차 전지를 선택적으로 방전 및 충전할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that a secondary battery having a high charging state and a secondary battery having a low charging state can be selectively discharged and charged in a configuration for selecting a secondary battery requiring discharging and charging for charge equalization between secondary batteries have.

특히, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지에 대하여 동시에 방전 및 충전을 진행할 수 있는 장점이 있다.Particularly, according to this aspect of the present invention, there is an advantage that discharge and charge can proceed simultaneously to the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 셀 밸런싱 과정에서 에너지를 낭비하지 않을 수 있고, 이차 전지 간 전하 균등화 속도가 빨라지는 장점이 있다.According to an aspect of the present invention, there is an advantage that energy is not wasted in the cell balancing process and the speed of charge equalization between secondary cells is increased.

이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.In addition, the present invention can have various other effects, and other effects of the present invention can be understood by the following description, and can be more clearly understood by the embodiments of the present invention.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치에 구비된 밸런싱 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자와 셀 밸런싱 장치의 일부 구성요소 사이의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 일부 구성에 의해 배터리 모듈이 충전되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is a view schematically showing a configuration of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a balancing circuit included in a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a view schematically showing a connection structure between a thermoelectric element and some components of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view schematically illustrating a process of charging a battery module by a part of a cell balancing device according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart schematically illustrating a cell balancing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 배터리 모듈(B)의 전하를 균등화하는 장치이다. 여기서, 배터리 모듈(B)에는 다수의 이차 전지(10)가 구비될 수 있다. 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 다수의 이차 전지(10)를 구비하는 배터리 모듈(B)에서 적어도 하나의 이차 전지(10)의 전하를 균등화할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 직렬 및/또는 병렬 연결된 복수의 이차 전지(10)를 포함하는 배터리 모듈(B)에 적용될 수 있다.The cell balancing apparatus according to the present invention is an apparatus for equalizing the charge of the battery module (B). Here, the battery module B may include a plurality of secondary batteries 10. The cell balancing apparatus according to the present invention can equalize the charge of at least one secondary battery 10 in the battery module B having a plurality of secondary batteries 10. [ In particular, the cell balancing apparatus according to the present invention can be applied to a battery module B including a plurality of secondary batteries 10 connected in series and / or in parallel.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 제1 밸런싱 회로(100), 열전 모듈(300), 제2 밸런싱 회로(200), 저전압 충전 라인(L) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.1, a cell balancing apparatus according to the present invention includes a first balancing circuit 100, a thermoelectric module 300, a second balancing circuit 200, a low-voltage charging line L, and a control unit 400 can do.

상기 제1 밸런싱 회로(100)는, 이차 전지(10)의 양단과 각각 연결될 수 있다. 즉, 제1 밸런싱 회로(100)는, 각 이차 전지(10)의 양극 단자 및 음극 단자와 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 밸런싱 회로(100)는, 배터리 모듈(B)에 복수의 이차 전지(10)가 구비된 경우, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.The first balancing circuit 100 may be connected to both ends of the secondary battery 10, respectively. That is, the first balancing circuit 100 may be connected to the positive terminal and the negative terminal of each secondary battery 10, respectively. For example, as shown in FIG. 1, when the plurality of secondary batteries 10 are provided in the battery module B, the first balancing circuit 100 may be provided between both ends of each secondary battery 10, Respectively.

상기 제1 밸런싱 회로(100)는, 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 특히, 제1 밸런싱 회로(100)는, 적어도 하나의 이차 전지(10)로부터 방전되는 전력을 공급받을 수 있다. 여기서, 제1 밸런싱 회로(100)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 연결된 경로를 통해 각 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The first balancing circuit 100 may receive power from the secondary battery 10. In particular, the first balancing circuit 100 may receive power discharged from the at least one secondary battery 10. Here, the first balancing circuit 100 can receive power from each secondary battery 10 through a path connected to both ends of each secondary battery 10.

상기 제1 밸런싱 회로(100)는, 이차 전지(10)로부터 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 제1 밸런싱 회로(100)는, 적어도 하나의 이차 전지(10)로부터 방전되는 전력 즉, 전기에너지를 열에너지로 변환하여, 변환된 열에너지를 방출할 수 있다. 이를테면, 제1 밸런싱 회로(100)는, 열에너지를 공기 중에 방출하여 공기를 가열할 수 있다. 또는, 제1 밸런싱 회로(100)는, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치의 다른 구성요소로 열에너지를 전달할 수 있다.The first balancing circuit 100 may be configured to convert the power supplied from the secondary battery 10 into heat energy and discharge the heat energy. Particularly, the first balancing circuit 100 can convert the electric power discharged from the at least one secondary battery 10, that is, the electric energy, into heat energy, and emit the converted heat energy. For example, the first balancing circuit 100 can heat air by releasing thermal energy into the air. Alternatively, the first balancing circuit 100 may deliver thermal energy to other components of the cell balancing device according to the present invention.

상기 열전 모듈(300)은, 하나 이상의 열전 소자를 구비할 수 있다. 여기서, 열전 소자는, 양 대향부의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 제백효과(Seebeck effect)를 이용하는 일종의 반도체 소자로 구현될 수 있다.The thermoelectric module 300 may include one or more thermoelectric elements. Here, the thermoelectric element can be realized as a kind of semiconductor element that uses a Seebeck effect in which an electromotive force is generated by the temperature difference between the opposed portions.

상기 열전 모듈(300)은, 제1 밸런싱 회로(100)에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력을 생성하도록 구성될 수 있다. 특히, 열전 모듈(300)은, 제1 밸런싱 회로(100)로부터 공급받은 열에너지를 이용하여 열전 소자의 양면 사이에 온도차를 발생시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 열전 모듈(300)은, 상기 온도차를 이용하여 열전 소자를 통해 기전력을 생성할 수 있다.The thermoelectric module 300 may be configured to generate power using the thermal energy emitted by the first balancing circuit 100. In particular, the thermoelectric module 300 may be configured to generate a temperature difference between the two surfaces of the thermoelectric element by using thermal energy supplied from the first balancing circuit 100. Accordingly, the thermoelectric module 300 can generate an electromotive force through the thermoelectric element using the temperature difference.

상기 제2 밸런싱 회로(200)는, 열전 모듈(300)에 의해 생성된 전력을 적어도 하나의 이차 전지(10)로 공급하도록 구성될 수 있다. 특히, 제2 밸런싱 회로(200)는, 상기 열전 소자에 의해 발생한 기전력을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 즉, 제2 밸런싱 회로(200)는, 열전 소자의 양단과 연결되어, 열전 소자로부터 전력을 공급받을 수 있다.The second balancing circuit 200 may be configured to supply the power generated by the thermoelectric module 300 to at least one secondary battery 10. Particularly, the second balancing circuit 200 can receive power through the electromotive force generated by the thermoelectric element. That is, the second balancing circuit 200 can be connected to both ends of the thermoelectric element to receive power from the thermoelectric element.

또한, 제2 밸런싱 회로(200)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 연결되어 각 이차 전지(10)로 전력을 공급할 수 있다. 즉, 제2 밸런싱 회로(200)는, 각 이차 전지(10)의 양극 단자 및 음극 단자와 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 밸런싱 회로(200)는, 배터리 모듈(B)에 복수의 이차 전지(10)가 구비된 경우, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 제2 밸런싱 회로(200)는, 열전 소자로부터 공급받은 전력을 적어도 하나의 이차 전지(10)로 전달할 수 있다.In addition, the second balancing circuit 200 may be connected to both ends of each secondary battery 10 to supply power to each secondary battery 10. That is, the second balancing circuit 200 may be connected to the positive terminal and the negative terminal of each secondary battery 10, respectively. For example, as shown in the configuration of FIG. 1, when a plurality of secondary batteries 10 are provided in the battery module B, the second balancing circuit 200 may be configured such that both ends of each secondary battery 10 Respectively. With this configuration, the second balancing circuit 200 can transmit the electric power supplied from the thermoelectric element to at least one secondary battery 10.

상기 저전압 충전 라인(L)은, 열전 모듈(300)의 양단과 제2 밸런싱 회로(200) 사이를 연결할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 저전압 충전 라인(L)은, 열전 모듈(300)의 양극 단자와 제2 밸런싱 회로(200)의 양극 단자 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 저전압 충전 라인(L)은, 열전 모듈(300)의 음극 단자와 제2 밸런싱 회로(200)의 음극 단자 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 저전압 충전 라인(L)은, 열전 모듈(300)에 의해 생성된 전력을 제2 밸런싱 회로(200)로 공급할 수 있다. 즉, 저전압 충전 라인(L)은, 열전 모듈(300)의 양단에 인가된 전력을 제2 밸런싱 회로(200)의 양단으로 전달할 수 있다.The low-voltage charging line (L) may connect both ends of the thermoelectric module (300) and the second balancing circuit (200). 1, the low-voltage charging line L may electrically connect between the positive terminal of the thermoelectric module 300 and the positive terminal of the second balancing circuit 200. For example, as shown in FIG. The low-voltage charging line L may electrically connect the negative terminal of the thermoelectric module 300 and the negative terminal of the second balancing circuit 200. With such a configuration, the low-voltage charging line L can supply the power generated by the thermoelectric module 300 to the second balancing circuit 200. That is, the low voltage charging line L can transmit the power applied to both ends of the thermoelectric module 300 to both ends of the second balancing circuit 200.

바람직하게는, 저전압 충전 라인(L)은, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 변압기(800)를 구비할 수 있다.Preferably, the low-voltage charging line L may include a transformer 800, as shown in the configuration of FIG.

상기 변압기(800)는, 제2 밸런싱 회로(200) 및 열전 모듈(300) 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 변압기(800)는, 적어도 하나의 이차 전지(10)를 충전할 수 있는 수준으로 열전 모듈(300)로부터 공급받은 전력을 감소시킬 수 있다. 여기서, 변압기(800)의 전력 변환 비는 저전압 충전 라인(L)을 통해 충전시키고자 하는 이차 전지(10)의 개수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 변압기(800)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 가변 변압기 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 이를테면, 변압기(800)는, 제어부(400)의 제어 신호에 따라 도선을 감는 코일의 수가 조절됨으로써, 상기 전력 변환 비가 조절될 수 있다.The transformer 800 may be located between the second balancing circuit 200 and the thermoelectric module 300. Here, the transformer 800 can reduce the power supplied from the thermoelectric module 300 to a level at which the at least one secondary battery 10 can be charged. Here, the power conversion ratio of the transformer 800 may be determined according to the number of the secondary batteries 10 to be charged through the low-voltage charging line L. [ For example, the transformer 800 may be implemented using variable transformer elements commonly used in the art. For example, the transformer 800 can adjust the power conversion ratio by controlling the number of coils wound around the conductor according to the control signal of the controller 400. [

상기 제어부(400)는, 다수의 이차 전지(10)의 충전 상태를 계산할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(710), 전류 측정부(730) 및 온도 측정부(750)를 포함할 수 있다.The controller 400 may calculate the state of charge of the plurality of secondary batteries 10. For this, the cell balancing apparatus according to the present invention may include a voltage measuring unit 710, a current measuring unit 730, and a temperature measuring unit 750, as shown in the configuration of FIG.

상기 전압 측정부(710)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전압 측정부(710)는, 제어부(400)의 통제 하에, 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(B)의 양단 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제어부(400)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(400)는, 전압 측정부(710)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 모듈(B)의 전압을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(710)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 각 배터리 모듈(B)의 전압을 측정하기 위한 전압 측정부(710)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The voltage measuring unit 710 may be electrically connected to the controller 400 so as to exchange electric signals. The voltage measuring unit 710 measures the voltage between both ends of the battery module B with a time interval under the control of the controller 400 and outputs a signal indicating the measured voltage level to the controller 400 . At this time, the control unit 400 can determine the voltage of each battery module B from the signal output from the voltage measuring unit 710. [ For example, the voltage measuring unit 710 may be implemented using a voltage measuring circuit commonly used in the art. The circuit configuration of the voltage measuring unit 710 for measuring the voltage of each battery module B will be obvious to those skilled in the art and will not be described in detail.

상기 전류 측정부(730)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전류 측정부(730)는, 제어부(400)의 통제하에 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(B)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 제어부(400)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 전류 측정부(730)로부터 출력되는 신호로부터 전류의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전류 측정부(730)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다. 홀 센서 또는 센스 저항은 전류가 흐르는 선로에 설치될 수 있다. 각 배터리 모듈(B)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 측정하기 위한 전류 측정부(730)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The current measuring unit 730 may be electrically connected to the controller 400 so as to exchange electric signals. The current measuring unit 730 repeatedly measures the magnitude of the charging current or the discharging current of each battery module B with a time interval under the control of the controller 400 and outputs a signal indicating the magnitude of the measured current to the controller 400). At this time, the controller 400 can determine the magnitude of the current from the signal output from the current measuring unit 730. For example, the current measuring unit 730 may be implemented using a hall sensor or a sense resistor commonly used in the art. The Hall sensor or sense resistor may be installed in the line through which the current flows. The circuit configuration of the current measuring unit 730 for measuring the charging current or the discharging current of each battery module B will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.

상기 온도 측정부(750)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 온도 측정부(750)는, 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(B)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 제어부(400)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 온도 측정부(750)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 모듈(B)의 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(750)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(Thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다. 각 배터리 모듈(B)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부(750)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The temperature measuring unit 750 may be electrically connected to the controller 400 so as to exchange electric signals. The temperature measuring unit 750 repeatedly measures the temperature of each battery module B at intervals of time and outputs a signal indicating the measured temperature to the controller 400. At this time, the control unit 400 can determine the temperature of each battery module B from the signal output from the temperature measuring unit 750. For example, the temperature measuring unit 750 may be implemented using a thermocouple commonly used in the art. The circuit configuration of the temperature measuring unit 750 for measuring the temperature of each battery module B will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.

제어부(400)는, 전압 측정부(710), 전류 측정부(730) 및 온도 측정부(750)로부터 수신한 적어도 하나의 이차 전지(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 계산하여 모니터링 할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, 적어도 하나의 이차 전지(10)가 충전 또는 방전되는 동안 각각의 충전 상태(SOC)를 계산하여 모니터링 할 수 있다.The control unit 400 controls the voltage measurement value, the current measurement value, and the temperature measurement value for at least one secondary battery 10 received from the voltage measurement unit 710, the current measurement unit 730 and the temperature measurement unit 750, The charging state of each secondary battery 10 can be calculated and monitored. That is, the control unit 400 may calculate and monitor the respective state of charge (SOC) during charging or discharging of at least one secondary battery 10. [

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(400)는, 각 이차 전지(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 적산하여 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 각 이차 전지(10)의 충전 또는 방전이 시작될 때 충전 상태의 초기값은 충전 또는 방전이 시작되기 전에 측정한 각 이차 전지(10)의 개방 전압(OCV)을 이용하여 결정할 수 있다. 이를 위해, 제어부(400)는 개방 전압 별로 충전 상태를 정의한 개방 전압-충전 상태 룩업 테이블을 포함하고, 룩업 테이블로부터 각 이차 전지(10)의 개방 전압에 대응되는 충전 상태를 맵핑할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit 400 can estimate the state of charge of each secondary battery 10 by integrating the charging current and the discharging current of each secondary battery 10. Here, the initial value of the charged state when charging or discharging of each secondary battery 10 is started can be determined by using the OCV of each secondary battery 10 measured before the charging or discharging starts. For this, the controller 400 may include an open-voltage-charge state look-up table that defines a charge state for each open-circuit voltage, and may map a charge state corresponding to an open-circuit voltage of each secondary battery 10 from a lookup table.

본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(400)는, 확장 칼만 필터를 이용하여 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 산출할 수 있다. 확장 칼만 필터는 이차 전지(10)의 전압, 전류 및 온도를 이용하여 이차 전지(10)의 충전 상태를 적응적으로 추정하는 수학적 알고리즘을 말한다. 여기서, 확장 칼만 필터를 이용한 충전 상태의 추정은, 일 예로서 그레고리 엘 플레트(Gregory L. Plett)의 논문 "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261)을 참조할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the controller 400 may calculate the state of charge of each secondary battery 10 using the extended Kalman filter. The extended Kalman filter refers to a mathematical algorithm for adaptively estimating the state of charge of the secondary battery 10 using the voltage, current, and temperature of the secondary battery 10. Herein, estimation of the state of charge using the extended Kalman filter can be performed, for example, by Gregory L. Plett, "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261).

각 이차 전지(10)의 충전 상태는 전술한 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 이외에도 각 이차 전지(10)의 전압, 전류 및 온도를 선택적으로 활용하여 충전 상태를 추정할 수 있는 다른 공지의 방법에 의해서도 결정될 수 있다.The state of charge of each secondary battery 10 may be determined by other known methods capable of estimating the state of charge by selectively utilizing voltage, current, and temperature of each secondary battery 10 in addition to the current integration method or the extended Kalman filter described above .

더욱 바람직하게는, 제어부(400)는, 각 이차 전지(10)의 SOC 사용 영역을 결정할 수 있다. 특히, 제어부(400)는, 각 이차 전지(10)의 상태를 기초로 각 이차 전지(10) 마다 SOC하한값 및 SOC상한값을 결정하여, 각 이차 전지(10)의 사용 영역을 결정할 수 있다. 이를테면, 제어부(400)는, 각 이차 전지(10)의 전압, 전류 및 온도를 기초로 각 이차 전지(10)의 사용 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는, 3개의 이차 전지(10)가 배터리 모듈(B)에 구비된 경우, 제1 이차 전지의 SOC 사용 영역은, 20%~80%로 결정할 수 있다. 또한, 제2 이차 전지의 SOC 사용 영역은, 35%~75%로 결정할 수 있다. 또한, 제3 이차 전지의 SOC 사용 영역은, 40%~90%로 결정할 수 있다.More preferably, the control unit 400 can determine the SOC usage area of each secondary battery 10. [ In particular, the control unit 400 can determine the SOC lower limit value and the SOC upper limit value for each secondary battery 10 based on the state of each secondary battery 10, and determine the use area of each secondary battery 10. [ For example, the control unit 400 can determine the use area of each secondary battery 10 based on the voltage, current, and temperature of each secondary battery 10. For example, when three secondary batteries 10 are provided in the battery module B, the control unit 400 can determine the SOC usage area of the first secondary battery to be 20% to 80%. Further, the SOC use area of the second secondary battery can be determined to be 35% to 75%. In addition, the SOC usage area of the third secondary battery can be determined to be 40% to 90%.

제어부(400)는, 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 계산하고, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지를 결정할 수 있다. 즉, 방전 대상 이차 전지는, 이차 전지(10)의 충전 상태가 미리 설정된 상한값 보다 큰 이차 전지(10)일 수 있다. 또한, 충전 대상 이차 전지는, 이차 전지(10)의 충전 상태가 미리 설정된 하한값 보다 작은 이차 전지(10)일 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는, 미리 설정된 상한값이 80%이고 미리 설정된 하한값이 20%인 경우, 충전 상태가 80%보다 큰 이차 전지(10)는 방전 대상 이차 전지로 결정하고, 충전 상태가 20%보다 작은 이차 전지(10)는 충전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다.The control unit 400 can calculate the charging state of each secondary battery 10 and determine the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery based on the calculated charging state. That is, the discharge target secondary battery may be a secondary battery 10 in which the charging state of the secondary battery 10 is larger than a preset upper limit value. The charging target secondary battery may be a secondary battery 10 in which the charging state of the secondary battery 10 is smaller than a preset lower limit value. For example, when the predetermined upper limit value is 80% and the preset lower limit value is 20%, the controller 400 determines that the secondary battery 10 whose charging state is greater than 80% is the secondary battery to be discharged, The secondary battery 10 smaller than 20% can be determined as the secondary battery to be charged.

바람직하게는, 제어부(400)는, 이차 전지(10)의 SOC 사용 영역을 기초로, 이차 전지(10)의 충전 상태가 SOC상한값과 같거나 SOC상한값 보다 큰 경우 해당 이차 전지(10)를 방전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 이차 전지(10)의 충전 상태가 SOC하한값과 같거나 SOC하한값 보다 작은 경우 해당 이차 전지(10)를 충전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다. 예를 들어, 전술한 예와 같이, 제1 이차 전지의 SOC 사용 영역은 20%~80%이고, 제2 이차 전지의 SOC 사용 영역은 35%~75%이고, 제3 이차 전지의 SOC 사용 영역은 40%~90%인 경우에, 제어부(400)는, 제1 이차 전지의 충전 상태가 80%인 경우 제1 이차 전지를 방전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 제2 이차 전지의 충전 상태가 30%인 경우 제2 이차 전지를 충전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 제3 이차 전지의 충전 상태가 40%인 경우 제3 이차 전지를 충전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다.The control unit 400 may control the secondary battery 10 to discharge the secondary battery 10 if the secondary battery 10 is in a state of charge equal to or higher than the upper limit of the SOC based on the SOC usage area of the secondary battery 10, It can be determined by the target secondary battery. If the state of charge of the secondary battery 10 is equal to or lower than the SOC lower limit value, the control unit 400 can determine the secondary battery 10 to be a rechargeable object secondary battery. For example, as in the above-described example, the SOC usage area of the first secondary battery is 20% to 80%, the SOC usage area of the second secondary battery is 35% to 75% The control unit 400 can determine the first secondary battery to be the discharge target secondary battery when the state of charge of the first secondary battery is 80%. Also, the controller 400 can determine the second secondary battery as the charging target secondary battery when the charging state of the second secondary battery is 30%. In addition, the control unit 400 can determine the third secondary battery to be the charging target secondary battery when the charging state of the third secondary battery is 40%.

제어부(400)는, 방전 대상 이차 전지와 연결된 제1 밸런싱 회로(100) 및 충전 대상 이차 전지와 연결된 제2 밸런싱 회로(200)를 제어할 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는, 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지의 밸런싱을 수행할 수 있다. 이에 대하여, 도 2 내지 도 5를 참조하여 보다 상세히 후술하기로 한다.The controller 400 may control the first balancing circuit 100 connected to the discharge target secondary battery and the second balancing circuit 200 connected to the rechargeable battery. Accordingly, the control unit 400 can perform balancing of the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery. This will be described later in more detail with reference to Figs. 2 to 5.

바람직하게는, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 냉각 모듈(500)을 더 포함할 수 있다.Preferably, the cell balancing apparatus according to the present invention may further include a cooling module 500, as shown in the configuration of FIG.

상기 냉각 모듈(500)은, 다수의 이차 전지(10)의 온도를 일정하게 유지시키도록 구성될 수 있다. 즉, 냉각 모듈(500)은, 다수의 이차 전지(10)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 냉각 모듈(500)은, 수냉식 또는 공냉식 구조로 구성되어, 배터리 모듈(B)에 구비된 다수의 이차 전지(10)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 여기서, 냉각 모듈(500)은, 열전 모듈(300)의 일측에 위치할 수 있다. 즉, 열전 모듈(300)은, 제1 밸런싱 회로(100)와 냉각 모듈(500) 사이에 위치할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 열전 모듈(300)은, 일측의 냉각 모듈(500)과 타측의 제1 밸런싱 회로(100) 사이의 온도차를 이용하여 기전력을 생성할 수 있다.The cooling module 500 may be configured to maintain the temperatures of the plurality of secondary batteries 10 constant. That is, the cooling module 500 can keep the temperatures of the plurality of secondary batteries 10 constant. For example, the cooling module 500 may have a water-cooled or air-cooled structure to maintain a constant temperature of a plurality of secondary batteries 10 provided in the battery module B. Here, the cooling module 500 may be located at one side of the thermoelectric module 300. That is, the thermoelectric module 300 may be positioned between the first balancing circuit 100 and the cooling module 500. With this configuration, the thermoelectric module 300 can generate electromotive force by using the temperature difference between the cooling module 500 on one side and the first balancing circuit 100 on the other side.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 냉각 모듈을 열전 모듈의 일측 즉, 저온 플레이트 측에 위치시켜 열전 모듈의 고온 플레이트 및 저온 플레이트 사이의 온도차를 더욱 확대하여 보다 높은 기전력을 생성할 수 있는 장점이 있다.With such a configuration, the cell balancing device according to the present invention generates a higher electromotive force by further increasing the temperature difference between the high-temperature plate and the low-temperature plate of the thermoelectric module by locating the cooling module on one side of the thermoelectric module, There is an advantage to be able to do.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 모듈(600)을 더 포함할 수 있다.More preferably, the cell balancing device according to the present invention may further include a storage module 600, as shown in the configuration of FIG.

상기 저장 모듈(600)은, 전기에너지를 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 저장 모듈(600)은, 열전 모듈(300)로부터 생성된 전기에너지를 저장할 수 있도록 에너지 저장 소자를 구비할 수 있다. 이를테면, 저장 모듈(600)은, 적어도 하나의 커패시터를 구비할 수 있다. 여기서, 저장 모듈(600)은, 열전 모듈(300)의 양단과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 모듈(600)의 양극 단자는 열전 모듈(300)의 양극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 저장 모듈(600)의 음극 단자는 열전 모듈(300)의 음극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The storage module 600 may be configured to store electrical energy. In particular, the storage module 600 may include an energy storage device to store electrical energy generated from the thermoelectric module 300. For example, the storage module 600 may include at least one capacitor. Here, the storage module 600 may be connected to both ends of the thermoelectric module 300. For example, the positive terminal of the storage module 600 may be electrically connected to the positive terminal of the thermoelectric module 300, as shown in FIG. In addition, the negative terminal of the storage module 600 may be electrically connected to the negative terminal of the thermoelectric module 300.

이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 본 발명의 일 측면에서, 방전 대상 이차 전지는 없고 충전 대상 이차 전지만 있는 경우, 저장 모듈(600)에 저장된 전기에너지를 충전 대상 이차 전지로 공급할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the aspect of the present invention, when there is no secondary battery to be discharged and only the secondary battery is to be charged, the cell balancing device according to the embodiment of the present invention charges the electric energy stored in the storage module 600 Can be supplied to the target secondary battery.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 충전 대상 이차 전지는 없고 방전 대상 이차 전지만 있는 경우, 방전 대상 이차 전지로부터 공급되는 에너지를 저장 모듈(600)에 저장할 수 있다. In addition, in the cell balancing apparatus according to another embodiment of the present invention, when there is no secondary battery to be charged and only the secondary battery to be discharged exists, energy to be supplied from the secondary battery to be discharged may be stored in the storage module 600.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 열전 모듈(300)에서 생성되는 기전력이 방전 대상 이차 전지에서 필요로 하는 에너지보다 더 큰 경우, 방전 대상 이차 전지로 공급하고 남는 에너지를 저장 모듈(600)에 저장할 수 있다. When the electromotive force generated by the thermoelectric module 300 is greater than the energy required by the secondary battery to be discharged, the cell balancing apparatus according to another embodiment of the present invention may be configured such that the energy to be supplied to the secondary battery May be stored in the storage module 600.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 열전 모듈(300)에서 생성되는 기전력이 방전 대상 이차 전지에서 필요로 하는 에너지보다 더 작은 경우, 열전 모듈(300)에서 생성되는 기전력 및 저장 모듈(600)에 저장된 에너지를 방전 대상 이차 전지로 공급할 수 있다.When the electromotive force generated by the thermoelectric module 300 is smaller than the energy required by the secondary battery to be discharged, the cell balancing device according to another embodiment of the present invention may be configured to reduce the electromotive force generated in the thermoelectric module 300 and / The energy stored in the storage module 600 can be supplied to the discharge target secondary battery.

따라서, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 저장 모듈(600)을 이용하여 에너지를 효율적으로 분배하여 에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the cell balancing apparatus according to the present invention is advantageous in that energy can be efficiently distributed by using the storage module 600 to enhance energy efficiency.

또한, 바람직하게는, 저전압 충전 라인(L)은, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 제어 스위치(SW)를 구비할 수 있다.Further, preferably, the low-voltage charging line L may include a plurality of control switches SW, as shown in the configuration of Fig.

상기 복수의 제어 스위치(SW)는, 제어 제1 스위치(SW1), 제어 제2 스위치(SW2) 및 제어 제3 스위치(SW3)를 포함할 수 있다. The plurality of control switches SW may include a control first switch SW1, a control second switch SW2, and a control third switch SW3.

상기 제어 제1 스위치(SW1)는, 열전 모듈(300)의 일단, 제2 밸런싱 회로(200)의 일단 및 저장 모듈(600)의 일단이 공통 접속되는 노드(N)와 열전 모듈(300)의 일단 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제어 제1 스위치(SW1)는, 열전 모듈(300)의 양극 단자, 제2 밸런싱 회로(200)의 양극 단자 및 저장 모듈(600)의 양극 단자가 공통 접속 되는 노드(N)와 열전 모듈(300)의 양극 단자 사이에 위치할 수 있다.The control first switch SW1 is connected to a node N to which one end of the thermoelectric module 300, one end of the second balancing circuit 200 and one end of the storage module 600 are connected in common, It can be located between once. 1, the control first switch SW1 is connected to the positive terminal of the thermoelectric module 300, the positive terminal of the second balancing circuit 200, and the positive terminal of the storage module 600, And may be located between the node N to which the terminals are commonly connected and the positive terminal of the thermoelectric module 300. [

상기 제어 제2 스위치(SW2)는, 제2 밸런싱 회로(200)의 일단과 상기 노드(N) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제어 제2 스위치(SW2)는, 제2 밸런싱 회로(200)의 양극 단자와 노드(N) 사이에 위치할 수 있다.The control second switch SW2 may be located between one end of the second balancing circuit 200 and the node N. [ For example, as shown in the configuration of Fig. 1, the control second switch SW2 may be located between the anode terminal of the second balancing circuit 200 and the node N. [

상기 제어 제3 스위치(SW3)는, 저장 모듈(600)의 일단과 상기 노드(N) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 제어 제3 스위치(SW3)는, 저장 모듈(600)의 양극 단자와 노드(N) 사이에 위치할 수 있다.The control third switch SW3 may be located between one end of the storage module 600 and the node N. [ For example, as shown in the configuration of Fig. 1, the control third switch SW3 may be located between the anode terminal of the storage module 600 and the node N. [

제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1), 제어 제2 스위치(SW2) 및 제어 제3 스위치(SW3)의 개폐를 선택적으로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1), 제어 제2 스위치(SW2) 및 제어 제3 스위치(SW3) 각각으로 턴 온 또는 턴 오프 명령을 선택적으로 전달할 수 있다.The control unit 400 can selectively control the opening and closing of the control first switch SW1, the control second switch SW2 and the control third switch SW3. That is, the control unit 400 can selectively transmit a turn-on or turn-off command to the control first switch SW1, the control second switch SW2, and the control third switch SW3, respectively.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치에 구비된 밸런싱 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a schematic diagram of a balancing circuit included in a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 밸런싱 회로(100)는, 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14)에 각각 연결된 복수의 방전 경로(D1, D2, D3, D4)를 포함할 수 있다. 2, a first balancing circuit 100 according to the present invention includes a plurality of discharge paths D1, D2, D3, and D4 connected to a plurality of secondary cells 11, 12, 13, can do.

바람직하게는, 복수의 방전 경로(D1, D2, D3, D4)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 발열 저항(130) 및 방전 스위치(110)를 각각 포함할 수 있다.Preferably, the plurality of discharge paths D1, D2, D3, and D4 may include a heating resistor 130 and a discharge switch 110, respectively, as shown in the configuration of FIG.

상기 발열 저항(130)은, 이차 전지(10)의 양단과 각각 연결되어 이차 전지(10)로부터 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출할 수 있다. 또한, 상기 방전 스위치(110)는, 발열 저항(130)과 직렬로 연결되어 발열 저항(130)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.The heating resistor 130 may be connected to both ends of the secondary battery 10 to convert the power supplied from the secondary battery 10 into heat energy and discharge the heat energy. The discharging switch 110 may be connected in series with the heating resistor 130 to supply power to the heating resistor 130.

예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 방전 제1 경로(D1)는, 제1 이차 전지(11)의 양단에 연결되어 방전 제1 스위치(111)와 발열 제1 저항(131)을 포함할 수 있다. 여기서, 방전 제1 스위치(111)와 발열 제1 저항(131)은, 직렬로 연결될 수 있다. 유사하게, 방전 제2 경로(D2)는, 제2 이차 전지(12)의 양단에 연결되어 방전 제2 스위치(112)와 방전 제2 저항(132)을 포함할 수 있다. 여기서, 방전 제2 스위치(112)와 발열 제2 저항(132)은, 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 유사하게, 방전 제3 경로(D3) 및 방전 제4 경로(D4)는, 제3 이차 전지(13) 및 제4 이차 전지(14)의 양단에 각각 연결되어 방전 제3 스위치(113) 및 방전 제4 스위치(114)와 발열 제3 저항(133) 및 발열 제4 저항(134)을 각각 포함할 수 있다. 여기서, 방전 제3 스위치(113) 및 발열 제3 저항(133)은, 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 방전 제4 스위치(114) 및 발열 제4 저항(134)은, 직렬로 연결될 수 있다. 도 2에 도시하지는 않았지만, N개의 이차 전지(10)가 직렬 연결된 경우, 방전 제5 경로 내지 방전 제N 경로도 유사한 구성을 가질 수 있다.2, the discharge first path D1 is connected to both ends of the first secondary battery 11 and is connected to both the discharge first switch 111 and the heat generating first resistor 131, . ≪ / RTI > Here, the discharging first switch 111 and the exothermic first resistor 131 may be connected in series. Similarly, the discharging second path D2 may be connected to both ends of the second secondary battery 12 to include the discharging second switch 112 and the discharging second resistance 132. [ Here, the discharging second switch 112 and the exothermic second resistor 132 may be connected in series. Similarly, the discharge third path D3 and the discharge fourth path D4 are connected to both ends of the third secondary battery 13 and the fourth secondary battery 14, respectively, and are connected to the discharge third switch 113, And a discharging fourth switch 114, a heating third resistor 133, and a heating fourth resistor 134, respectively. Here, the discharge third switch 113 and the exothermic third resistor 133 may be connected in series. Further, the fourth switch 114 and the fourth resistor 134 may be connected in series. Although not shown in FIG. 2, when the N secondary batteries 10 are connected in series, the discharge fifth path to the discharge N path may have a similar configuration.

바람직하게는, 제어부(400)는, 복수의 방전 경로(D1, D2, D3, D4)에 구비된 방전 스위치(110)의 턴 온 또는 턴 오프를 개별적으로 제어할 수 있는 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는, 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14) 중 적어도 하나의 이차 전지(10)를 개별적으로 방전 시킬 수 있다.The control unit 400 may output a signal capable of individually controlling the turn-on or turn-off of the discharge switch 110 provided in the plurality of discharge paths D1, D2, D3, and D4 . Accordingly, the control unit 400 can discharge at least one secondary battery 10 of the plurality of secondary batteries 11, 12, 13, and 14 individually.

또한, 본 발명에 따른 제2 밸런싱 회로(200)는, 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14)에 각각 연결된 복수의 충전 경로(C1, C2, C3, C4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 밸런싱 회로(200)는, 저전압 충전 라인(L)과 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14) 사이에서, 일측이 저전압 충전 라인(L)에 연결되고, 타측이 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14)에 연결될 수 있다.The second balancing circuit 200 according to the present invention may include a plurality of charging paths C1, C2, C3, C4 connected to the plurality of secondary cells 11, 12, 13, 2, the second balancing circuit 200 is provided between the low-voltage charging line L and the plurality of secondary batteries 11, 12, 13, And the other side may be connected to the plurality of secondary cells 11, 12, 13,

여기서, 복수의 충전 경로(C)는, 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14) 중에서 선택된 적어도 하나의 이차 전지(10)와 저전압 충전 라인(L)을 선택적으로 연결할 수 있도록 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14)와 각각 연결될 수 있다. 이때, 충전 경로(C)는, 일단이 저전압 충전 라인(L)에 연결되고 타단이 이차 전지(10)의 양단에 연결될 수 있다.Here, the plurality of charging paths (C) include a plurality of secondary batteries (10, 12, 13, 14) so as to selectively connect the at least one secondary battery (10) And may be connected to the batteries 11, 12, 13, and 14, respectively. At this time, the charging path C may be connected at one end to the low-voltage charging line L and at the other end to both ends of the secondary battery 10.

예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 제2 밸런싱 회로(200)는, 충전 제1 경로(C1), 충전 제2 경로(C2), 충전 제3 경로(C3) 및 충전 제4 경로(C4)를 구비할 수 있다. 여기서, 충전 제1 경로(C1)는 저전압 충전 라인(L)의 양단과 제1 이차 전지(11)의 양단 사이를 연결할 수 있다. 유사하게, 충전 제2 경로(C2)는 저전압 충전 라인(L)의 양단과 제2 이차 전지(12)의 양단 사이를 연결할 수 있다. 또한, 충전 제3 경로(C3) 및 충전 제4 경로(C4)는 저전압 충전 라인(L)의 양단과 제3 및 제4 이차 전지(13, 14)의 양단 사이를 각각 연결할 수 있다. 도 2에 도시하지는 않았지만, N개의 이차 전지(10)가 직렬 연결된 경우, 충전 제5 경로 내지 충전 제N 경로도 유사한 구성을 가질 수 있다.2, the second balancing circuit 200 includes a charging first path C1, a charging second path C2, a charging third path C3, and a charging fourth And a path C4. Here, the charging first path C1 may connect both ends of the low voltage charging line L and both ends of the first secondary battery 11. Similarly, the charging second path C2 can connect both ends of the low voltage charging line L and both ends of the second secondary battery 12. [ The charging third path C3 and the charging fourth path C4 can connect between both ends of the low voltage charging line L and both ends of the third and fourth secondary batteries 13 and 14. [ Although not shown in FIG. 2, when the N secondary batteries 10 are connected in series, the charging fifth path to the charging N path may have a similar configuration.

또한, 복수의 충전 경로(C1, C2, C3, C4)는, 서로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 충전 제1 경로(C1), 충전 제2 경로(C2), 충전 제3 경로(C3) 및 충전 제4 경로(C4)는 저전압 충전 라인(L)의 양단과 서로 병렬로 연결될 수 있다. Further, the plurality of charge paths (C1, C2, C3, C4) may be connected in parallel with each other. 2, the charging first path C1, the charging second path C2, the charging third path C3 and the charging fourth path C4 are connected to the low-voltage charging line (for example, L in parallel with each other.

바람직하게는, 복수의 충전 경로(C1, C2, C3, C4)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 충전 스위치(210)를 각각 포함할 수 있다. 또한, 상기 충전 스위치(210)는, 전류 경로를 선택적으로 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 충전 경로(C)는, 이차 전지(10)의 양극 단자와 연결된 충전 스위치(210)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 충전 제1 경로(C1)는, 제1 이차 전지(11)의 양극 단자와 연결된 충전 제1 스위치(211)를 포함할 수 있다. 유사하게, 충전 제2 경로(C2)는, 제2 이차 전지(12)의 양극 단자와 연결된 충전 제2 스위치(212)를 포함할 수 있다. 또한, 유사하게, 충전 제3 경로(C3) 및 충전 제4 경로(C4)는, 충전 제3 스위치(213) 및 충전 제4 스위치(214)를 각각 포함할 수 있다. 도 2에 도시하지는 않았지만, N개의 이차 전지(10)가 직렬 연결된 경우, 충전 제5 경로 내지 충전 제N 경로도 유사한 구성을 가질 수 있다.Preferably, the plurality of charging paths C1, C2, C3, and C4 may each include a charging switch 210, as shown in the configuration of FIG. The charging switch 210 may be configured to selectively open and close the current path. Particularly, the charging path C may include a charging switch 210 connected to the positive terminal of the secondary battery 10. For example, as shown in the configuration of FIG. 2, the charging first path C1 may include a charging first switch 211 connected to the positive terminal of the first secondary battery 11. Similarly, the charging second path C2 may include a charging second switch 212 connected to the positive terminal of the second secondary battery 12. [ Likewise, the charging third path C3 and the charging fourth path C4 may include the charging third switch 213 and the charging fourth switch 214, respectively. Although not shown in FIG. 2, when the N secondary batteries 10 are connected in series, the charging fifth path to the charging N path may have a similar configuration.

또한, 바람직하게는, 제어부(400)는, 복수의 충전 경로(C1, C2, C3, C4)에 구비된 복수의 충전 스위치(210)의 턴 온 또는 턴 오프를 개별적으로 제어할 수 있는 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는, 적어도 하나의 이차 전지(10)와 저전압 충전 라인(L)을 적어도 하나의 충전 경로(C)를 통해 개별적으로 연결할 수 있다.Preferably, the control unit 400 further includes a signal capable of individually controlling the turn-on or turn-off of the plurality of charge switches 210 provided in the plurality of charge paths C1, C2, C3, and C4 Can be output. Accordingly, the control unit 400 can individually connect the at least one secondary battery 10 and the low-voltage charging line L through at least one charging path C.

더욱 바람직하게는, 제어부(400)는, 방전 대상 이차 전지와 연결된 방전 스위치(110) 및 충전 대상 이차 전지와 연결된 충전 스위치(210)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 복수의 이차 전지(11, 12, 13, 14) 중 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)가 방전 대상 이차 전지로 결정되고, 제3 이차 전지(13) 및 제4 이차 전지(14)가 충전 대상 이차 전지로 결정되는 경우, 제어부(400)는, 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)와 연결된 방전 제1 스위치(111) 및 방전 제2 스위치(112)는 턴 온 시키고, 충전 제1 스위치(211) 및 충전 제2 스위치(212)는 턴 오프 시킬 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 제3 이차 전지(13) 및 제4 이차 전지(14)와 연결된 충전 제3 스위치(213) 및 충전 제4 스위치(214)는 턴 온 시키고, 방전 제3 스위치(113) 및 방전 제4 스위치(114)는 턴 오프 시킬 수 있다.More preferably, the controller 400 selectively opens and closes the discharging switch 110 connected to the discharge target secondary battery and the charging switch 210 connected to the charging target secondary battery. For example, in the embodiment of Fig. 2, the first secondary battery 11 and the second secondary battery 12 of the plurality of secondary batteries 11, 12, 13, and 14 are determined as the secondary battery to be discharged, When the first secondary battery 13 and the fourth secondary battery 14 are determined to be the secondary batteries to be charged, the controller 400 controls the first secondary battery 11 and the second secondary battery 12, The switch 111 and the discharging second switch 112 may be turned on and the charging first switch 211 and the charging second switch 212 may be turned off. The control unit 400 turns on the third charging switch 213 and the charging fourth switch 214 connected to the third secondary battery 13 and the fourth secondary battery 14 and turns on the discharging third switch 213 113 and the discharge fourth switch 114 can be turned off.

본 발명의 이와 같은 구성을 통해, 충전 상태가 높은 이차 전지(10)를 선택적으로 방전하고, 충전 상태가 낮은 이차 전지(10)를 선택적으로 충전할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈(B) 전체의 충전 상태를 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.With this configuration of the present invention, there is an advantage that the secondary battery 10 having a high charging state is selectively discharged and the secondary battery 10 having a low charging state can be selectively charged. Therefore, according to this aspect of the present invention, there is an advantage that the charging state of the entire battery module B can be uniformly maintained.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 적어도 하나의 이차 전지(10)의 방전과 적어도 하나의 이차 전지(10)의 충전을 동시에 진행할 수 있다. 즉, 셀 밸런싱 장치는, 도 2의 실시예에 도시된 충전 경로(C) 및 방전 경로(D)를 이용하여, 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지에 대하여 방전 및 충전을 동시에 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈(B)의 전하 균등화 속도가 빨라지는 장점이 있다.In addition, the cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention can simultaneously perform discharging of at least one secondary battery 10 and charging of at least one secondary battery 10. That is, the cell balancing apparatus can simultaneously discharge and charge the discharge target secondary battery and the charging target secondary battery by using the charging path C and the discharging path D shown in the embodiment of FIG. Therefore, according to this aspect of the present invention, there is an advantage that the charge equalization speed of the battery module B is increased.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자와 셀 밸런싱 장치의 일부 구성요소 사이의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.3 is a view schematically showing a connection structure between a thermoelectric element and some components of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, portions that are different from the above-described embodiment will be mainly described, and detailed description about portions that can be applied to the same or similar descriptions of the foregoing embodiments will be omitted.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열전 모듈(300)은 하나 이상의 열전 소자(310)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 열전 소자(310)는, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 일측에 고온 플레이트(311_1, 312_1)를 구비하고, 타측에 저온 플레이트(311_2, 312_2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the thermoelectric module 300 according to the present invention may include one or more thermoelectric elements 310. 3, the thermoelectric element 310 may include the high temperature plates 311_1 and 312_1 on one side and the low temperature plates 311_2 and 312_2 on the other side.

바람직하게는, 본 발명에 따른 열전 소자(310)는, 고온 플레이트(311_1, 312_1) 및 저온 플레이트(311_2, 312_2) 사이에 전기 전도판, P형 반도체 및 N형 반도체를 구비할 수 있다. 고온 플레이트(311_1, 312_1) 및 저온 플레이트(311_2, 312_2) 사이의 온도차를 이용하여 기전력을 생성하는 열전 소자(310)의 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Preferably, the thermoelectric device 310 according to the present invention may include an electrically conductive plate, a P-type semiconductor, and an N-type semiconductor between the high temperature plates 311_1 and 312_1 and the low temperature plates 311_2 and 312_2. The configuration of the thermoelectric element 310 that generates the electromotive force by using the temperature difference between the high temperature plates 311_1 and 312_1 and the low temperature plates 311_2 and 312_2 is obvious to those skilled in the art and thus a detailed description thereof will be omitted.

고온 플레이트(311_1, 312_1) 및 저온 플레이트(311_2, 312_2)는 전기 절연 재질인 세라믹판으로 구현될 수 있다. 이를 통해, 고온 플레이트(311_1, 312_1) 및 저온 플레이트(311_2, 312_2)는, 발열 저항(130), 열전 소자(310) 및 냉각 모듈(500) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.The high-temperature plates 311_1 and 312_1 and the low-temperature plates 311_2 and 312_2 may be formed of a ceramic plate, which is an electrically insulating material. Thereby, the high-temperature plates 311_1 and 312_1 and the low-temperature plates 311_2 and 312_2 can electrically insulate the heating resistor 130, the thermoelectric element 310, and the cooling module 500 from each other.

열전 소자(310)는, 고온 플레이트(311_1, 312_1)가 제1 밸런싱 회로(100)를 향하고, 저온 플레이트(311_2, 312_2)가 냉각 모듈(500)을 향하도록 제1 밸런싱 회로(100)와 저온 플레이트(311_2, 312_2) 사이에 위치할 수 있다. 특히, 열전 소자(310)는, 고온 플레이트(311_1, 312_1)는 발열 저항(130)에 접촉하고, 저온 플레이트(311_2, 312_2)는 냉각 모듈(500)에 접촉하도록 제1 밸런싱 회로(100)와 저온 플레이트(311_2, 312_2) 사이에 위치할 수 있다.The thermoelectric element 310 is connected to the first balancing circuit 100 and the low temperature plate 314 so that the high temperature plates 311_1 and 312_1 are directed toward the first balancing circuit 100 and the low temperature plates 311_2 and 312_2 are directed toward the cooling module 500. [ May be located between the plates 311_2 and 312_2. Particularly, the thermoelectric element 310 is connected to the first balancing circuit 100 so that the high-temperature plates 311_1 and 312_1 are in contact with the heating resistor 130 and the low-temperature plates 311_2 and 312_2 are in contact with the cooling module 500 Temperature plates 311_2 and 312_2.

또한, 열전 소자(310)는, 일단이 저전압 충전 라인(L)의 양극 단자와 연결되고 타단이 저전압 충전 라인(L)의 음극 단자에 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 열전 소자(310)는, 복수의 열전 소자(311, 312)가 직렬 연결될 수 있다. 여기서, 열전 소자(310)의 양극 단자는 저전압 충전 라인(L)의 양극 단자와 연결되고, 열전 소자(310)의 음극 단자는 저전압 충전 라인(L)의 음극 단자와 연결될 수 있다.The thermoelectric element 310 may be configured such that one end is connected to the positive terminal of the low voltage charging line L and the other end is connected to the negative terminal of the low voltage charging line L. [ For example, as shown in the configuration of FIG. 3, a plurality of thermoelectric elements 311 and 312 may be connected in series to the thermoelectric element 310. The positive terminal of the thermoelectric element 310 may be connected to the positive terminal of the low voltage charging line L and the negative terminal of the thermoelectric element 310 may be connected to the negative terminal of the low voltage charging line L. [

바람직하게는, 본 발명에 따른 냉각 모듈(500)은, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 내부에 유로가 구비되어, 유로로 냉각수 또는 공기가 흐르도록 구성될 수 있다.Preferably, the cooling module 500 according to the present invention may be configured such that, as shown in the configuration of FIG. 3, a flow path is provided therein, and cooling water or air flows through the flow path.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 열전 소자(310)의 고온 플레이트 및 저온 플레이트 사이의 온도차를 더욱 크게 하여, 이차 전지(10)의 충전 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.With such a configuration, the cell balancing apparatus according to the present invention has an advantage that the temperature difference between the high-temperature plate and the low-temperature plate of the thermoelectric device 310 is further increased, thereby increasing the charging efficiency of the secondary battery 10.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 일부 구성에 의해 배터리 모듈이 충전되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.FIG. 4 is a view schematically illustrating a process of charging a battery module by a part of a cell balancing device according to an embodiment of the present invention. Here, portions that are different from the above-described embodiment will be mainly described, and detailed description about portions that can be applied to the same or similar descriptions of the foregoing embodiments will be omitted.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제어부(400)는, 배터리 모듈(B)에 구비된 복수의 이차 전지(10) 중 충전 대상 이차 전지를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 충전 대상 이차 전지의 양단과 각각 연결된 제2 밸런싱 회로(200)를 통해 열전 모듈(300)로부터 공급된 전력을 충전 대상 이차 전지로 공급할 수 있다.Referring to FIG. 4, a controller 400 according to the present invention can determine a rechargeable battery among a plurality of rechargeable batteries 10 provided in the battery module B. In addition, the control unit 400 can supply the power supplied from the thermoelectric module 300 to the rechargeable battery via the second balancing circuit 200 connected to both ends of the rechargeable rechargeable battery.

이를 위해, 제어부(400)는, 저전압 충전 라인(L)에 구비된 복수의 제어 스위치(SW)를 선택적으로 개폐할 수 있다.To this end, the control unit 400 can selectively open and close the plurality of control switches SW provided in the low-voltage charging line L. [

예를 들어, 도 4의 실시예에서, 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)가 충전 대상 이차 전지로 결정되고, 제3 이차 전지(13)가 방전 대상 이차 전지로 결정되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(400)는, 열전 모듈(300)로부터 생성된 전력을 저전압 충전 라인(L)을 통해 제2 밸런싱 회로(200)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1) 및 제어 제2 스위치(SW2)는 턴 온 시키고, 제어 제3 스위치(SW3)는 턴 오프 시킬 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는, 열전 모듈(300)의 양단과 제2 밸런싱 회로(200)의 양단을 연결하여 열전 모듈(300)에 의해 생성된 전력을 제2 밸런싱 회로(200)에 공급할 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 참조하면, 제어부(400)는, 제2 밸런싱 회로(200)에 구비된 충전 스위치(210)를 선택적으로 개폐하여, 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)의 양단과 열전 모듈(300)의 양단이 각각 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.For example, in the embodiment of Fig. 4, the first secondary battery 11 and the second secondary battery 12 are determined as the charging target secondary battery, and the third secondary battery 13 is determined as the discharge target secondary battery The controller 400 according to an embodiment of the present invention can supply the power generated from the thermoelectric module 300 to the second balancing circuit 200 through the low voltage charging line L. [ Specifically, the control unit 400 can turn the control first switch SW1 and the control second switch SW2 on and turn off the control third switch SW3. The control unit 400 may connect both ends of the thermoelectric module 300 and both ends of the second balancing circuit 200 to supply the power generated by the thermoelectric module 300 to the second balancing circuit 200 have. 2, the controller 400 selectively opens and closes the charge switch 210 provided in the second balancing circuit 200 to selectively connect the first secondary battery 11 and the second secondary battery 12 And the both ends of the thermoelectric module 300 can be electrically connected to each other.

또한, 제어부(400)는, 방전 대상 이차 전지로부터 방전된 전기에너지가 충전 대상 이차 전지로 공급되도록 방전 대상 이차 전지와 연결된 방전 스위치(110) 및 충전 대상 이차 전지와 연결된 충전 스위치(210)를 턴 온 시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 4를 참조하면, 제어부(400)는, 제3 이차 전지(13)와 연결된 방전 제3 스위치(113)를 턴 온 시켜, 제3 이차 전지(13)로부터 방전된 전기에너지가 발열 제3 저항(133)으로 공급되도록 할 수 있다. 이때, 발열 제3 저항(133)은 제3 이차 전지(13)로부터 공급받은 전기에너지를 열에너지로 방출할 수 있다. 이어서, 발열 제3 저항(133)에 의해 방출된 열에너지는, 열전 모듈(300)을 통해 전기에너지로 변환될 수 있다. 이어서, 제어부(400)는, 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)와 연결된 충전 제1 스위치(211) 및 충전 제2 스위치(212)를 턴 온 시켜, 제1 이차 전지(11) 및 제2 이차 전지(12)의 양단과 열전 모듈(300)의 양단이 각각 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.The control unit 400 also turns on the discharge switch 110 connected to the discharge target secondary battery and the charge switch 210 connected to the charging target secondary battery so that the electric energy discharged from the discharge target secondary battery is supplied to the charging target secondary battery Can be turned on. 2 and 4, the controller 400 turns on the third switch 113 connected to the third secondary battery 13 to discharge the third secondary battery 13 So that the electric energy can be supplied to the exothermic third resistor 133. At this time, the exothermic third resistor 133 can discharge the electric energy supplied from the third secondary battery 13 as thermal energy. Thermal energy emitted by the third exothermic resistor 133 can then be converted into electrical energy through the thermoelectric module 300. [ The control unit 400 turns on the charging first switch 211 and the charging second switch 212 connected to the first secondary battery 11 and the second secondary battery 12 to turn on the first secondary battery 11 11 and the second secondary battery 12 and both ends of the thermoelectric module 300 can be electrically connected to each other.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 종래 셀 밸런싱 과정에서 소모되었던 에너지를 재활용하여 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.With this configuration, the cell balancing apparatus according to the present invention is advantageous in that it can increase the energy efficiency by recycling the energy consumed in the conventional cell balancing process.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(400)는, 저장 모듈(600)에 저장된 전력을 저전압 충전 라인(L)을 통해 제2 밸런싱 회로(200)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1) 및 제어 제3 스위치(SW3)는 턴 온 시키고, 제어 제2 스위치(SW2)는 턴 오프 시킬 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는, 저장 모듈(600)의 양단과 제2 밸런싱 회로(200)의 양단을 연결하여 저장 모듈(600)에 저장된 전력을 제2 밸런싱 회로(200)로 공급할 수 있다. 이를 위해, 제어부(400)는, 저장 모듈(600)을 미리 충전 시킬 수 있다. 이를테면, 제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1) 및 제어 제3 스위치(SW3)는 턴 온 시키고, 제어 제2 스위치(SW2)는 턴 오프 시켜 저장 모듈(600)을 미리 충전 시킬 수 있다.The controller 400 according to another embodiment of the present invention may supply the power stored in the storage module 600 to the second balancing circuit 200 through the low voltage charging line L. [ Specifically, the control unit 400 can turn the control first switch SW1 and the control third switch SW3 on and turn off the control second switch SW2. The control unit 400 may connect both ends of the storage module 600 and both ends of the second balancing circuit 200 to supply the power stored in the storage module 600 to the second balancing circuit 200. For this purpose, the control unit 400 may charge the storage module 600 in advance. For example, the control unit 400 may pre-charge the storage module 600 by turning the control first switch SW1 and the control third switch SW3 on and turning off the control second switch SW2 .

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 충전 대상 이차 전지가 존재하지 않는 경우에도 종래 셀 밸런싱 과정에서 소모되었던 에너지를 저장하여 재활용할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 방전 시 충전 대상 이차 전지가 존재하지 않더라도 에너지를 소모하지 않고 이를 저장 모듈(600)에 저장할 수 있으며, 추후 방전 대상 이차 전지 없이 충전 대상 이차 전지만 존재할 경우 저장 모듈(600)에 저장된 에너지를 이용하여 충전 대상 이차 전지를 충전할 수 있는 장점이 있다.With this configuration, the cell balancing apparatus according to the present invention has an advantage that the energy consumed in the conventional cell balancing process can be stored and reused even when the rechargeable battery is not present. That is, the cell balancing apparatus according to the present invention can store energy in the storage module 600 without consuming energy even if the rechargeable rechargeable battery is not present in the discharge, and if there is only the rechargeable rechargeable battery without the rechargeable rechargeable battery There is an advantage that the charging target secondary battery can be charged using the energy stored in the storage module 600. [

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어부(400)는, 열전 모듈(300) 및 저장 모듈(600)로부터 제2 밸런싱 회로(200)로 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는, 제어 제1 스위치(SW1), 제어 제2 스위치(SW2) 및 제어 제3 스위치(SW3)를 모두 턴 온 시킬 수 있다. 이를 통해, 제어부(400)는 열전 모듈(300)의 양단 및 저장 모듈(600)의 양단을 제2 밸런싱 회로(200)의 양단과 연결할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, 열전 모듈(300)의 양단 및 저장 모듈(600)의 양단을 병렬로 연결하여, 열전 모듈(300)에 의해 생성된 전력과 저장 모듈(600)에 저장된 전력을 제2 밸런싱 회로(200)로 공급할 수 있다.In addition, the controller 400 according to another embodiment of the present invention can supply power from the thermoelectric module 300 and the storage module 600 to the second balancing circuit 200. Specifically, the control unit 400 can turn on both the control first switch SW1, the control second switch SW2, and the control third switch SW3. The control unit 400 may connect both ends of the thermoelectric module 300 and both ends of the storage module 600 to both ends of the second balancing circuit 200. That is, the control unit 400 connects the both ends of the thermoelectric module 300 and both ends of the storage module 600 in parallel, so that the electric power generated by the thermoelectric module 300 and the electric power stored in the storage module 600 2 balancing circuit 200 as shown in FIG.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 열전 소자만 이용하는 경우에 비해 이차 전지(10)에 공급할 수 있는 전력을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.With this configuration, the cell balancing apparatus according to the present invention has an advantage that the power that can be supplied to the secondary battery 10 can be increased as compared with the case where only the thermoelectric element is used.

한편, 제어부(400)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.In order to perform the operations as described above, the control unit 400 may include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, and / As shown in FIG.

바람직하게는, 제어부(400)는, 적어도 하나의 메모리를 구비할 수 있다. 즉, 제어부(400)에는 적어도 하나의 메모리가 내장될 수 있다. 메모리에는 셀 밸런싱 장치에 의해 수행되는 다양한 동작과 관련된 프로그램과 데이터가 미리 저장될 수 있다. Preferably, the control unit 400 may include at least one memory. That is, the control unit 400 may include at least one memory. The memory may store programs and data associated with various operations performed by the cell balancing device in advance.

본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 다수의 이차 전지(10), 상기 셀 밸런싱 장치, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 배터리 팩에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치의 제어부(400)는, 배터리 팩에 구비된 BMS(Battery Management System)에 의해 구현될 수 있다. The cell balancing apparatus according to the present invention may be provided in the battery pack itself. That is, the battery pack according to the present invention may include the cell balancing apparatus according to the present invention described above. Here, the battery pack may include a plurality of secondary batteries 10, a cell balancing device, electrical equipment (BMS, relays, fuses, etc.), and a case. In this configuration, at least a part of each component of the cell balancing apparatus according to the present invention can be implemented by supplementing or adding the function of the configuration included in the conventional battery pack. For example, the control unit 400 of the cell balancing apparatus according to the present invention may be implemented by a BMS (Battery Management System) provided in the battery pack.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 셀 밸런싱 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.5 is a flow chart schematically illustrating a cell balancing method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, the execution subject of each step may be each component of the cell balancing apparatus according to the present invention described above.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 방법은, 충방전 대상 이차 전지 결정 단계(S100), 열에너지 방출 단계(S110), 전력 생성 단계(S120) 및 충전 단계(S130)를 포함한다.5, the cell balancing method according to the present invention includes a charging / discharging secondary cell determination step S100, a thermal energy discharging step S110, a power generation step S120, and a charging step S130 .

먼저, 충방전 대상 이차 전지 결정 단계(S100)에서는, 다수의 이차 전지의 충전 상태가 계산되며, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지가 결정된다. 이어서, 열에너지 방출 단계(S110)에서는, 방전 대상 이차 전지가 방전되고, 방전 대상 이차 전지로부터 공급받은 전력이 열에너지로 변환되어 방출된다. 이어서, 전력 생성 단계(S120)에서는, 열에너지 방출 단계에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력이 생성된다. 이어서, 충전 단계(S130)에서는, 전력 생성 단계에 의해 생성된 전력이 충전 대상 이차 전지로 공급되어, 충전 대상 이차 전지가 충전된다.First, in the charge / discharge target secondary battery determination step S100, the charge states of a plurality of secondary batteries are calculated, and the discharge target secondary battery and the charge target secondary battery are determined based on the calculated charge state. Subsequently, in the thermal energy discharge step (S110), the discharge target secondary battery is discharged, and the electric power supplied from the discharge target secondary battery is converted into heat energy and discharged. Subsequently, in the power generation step (S120), electric power is generated by using the thermal energy emitted by the thermal energy emission step. Subsequently, in the charging step (S130), the electric power generated by the electric power generating step is supplied to the charging target secondary battery, and the charging target secondary battery is charged.

바람직하게는, 본 발명에 따른 셀 밸런싱 방법은, 상기 충전 단계(S130)에 앞서, 저장 단계를 포함할 수 있다. 상기 저장 단계에서는, 상기 전력 생성 단계(S120)에서 생성된 전력이 저장될 수 있다. 이어서, 충전 단계(S130)에서는, 상기 저장 단계에서 저장된 전력이 충전 대상 이차 전지로 공급될 수 있다.Preferably, the cell balancing method according to the present invention may include a storing step prior to the charging step (S130). In the storing step, the power generated in the power generating step (S120) may be stored. Subsequently, in the charging step (S130), the power stored in the storing step may be supplied to the rechargeable battery.

더욱이, 상기 열에너지 방출 단계(S110) 및 상기 충전 단계(S130)에서는, 방전 대상 이차 전지와 연결된 방전 스위치 및 충전 대상 이차 전지와 연결된 충전 스위치가 선택적으로 개폐될 수 있다.In addition, in the thermal energy discharging step S110 and the charging step S130, a discharging switch connected to the discharge target secondary battery and a charging switch connected to the charging target secondary battery can be selectively opened and closed.

더욱이, 상기 열에너지 방출 단계(S110) 및 상기 충전 단계(S130)에서는, 방전 대상 이차 전지로부터 방전된 전기에너지가 충전 대상 이차 전지로 공급되도록 방전 대상 이차 전지와 연결된 방전 스위치 및 충전 대상 이차 전지와 연결된 충전 스위치가 턴온 될 수 있다.Further, in the thermal energy discharging step (S110) and the charging step (S130), the discharging switch connected to the discharging target secondary battery and the charging target secondary battery are connected so that the electric energy discharged from the discharging target secondary battery is supplied to the charging target secondary battery The charging switch can be turned on.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

한편, 본 명세서에서 '제어부', '측정부', 및 '열전 모듈' 등과 같이 '부' 및 '모듈'이라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.In the present specification, the terms 'unit' and 'module' are used, such as 'control unit', 'measuring unit', and 'thermoelectric module', but they are logical constitutional units, It should be apparent to those skilled in the art that this does not represent a component that must be physically separated.

10: 이차 전지
100: 제1 밸런싱 회로
110: 방전 스위치
130: 발열 저항
200: 제2 밸런싱 회로
210: 충전 스위치
300: 열전 모듈
310: 열전 소자
311_1, 312_1: 고온 플레이트
311_2, 312_2: 저온 플레이트
400: 제어부
500: 냉각 모듈
600: 저장 모듈
710: 전압 측정부
730: 전류 측정부
750: 온도 측정부
800: 변압기
B: 배터리 모듈
C: 충전 경로
D: 방전 경로
L: 저전압 충전 라인10: Secondary battery
100: first balancing circuit
110: Discharge switch
130: Heating resistance
200: second balancing circuit
210: Charging switch
300: thermoelectric module
310: thermoelectric element
311_1, 312_1: High temperature plate
311_2, 312_2: low temperature plate
400:
500: cooling module
600: storage module
710: voltage measuring unit
730: Current measuring unit
750: Temperature measuring unit
800: Transformer
B: Battery module
C: Charging path
D: Discharge path
L: Low-voltage charging line

Claims (10)

다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈에서 적어도 하나의 이차 전지의 전하를 균등화하는 셀 밸런싱 장치에 있어서,
상기 이차 전지의 양단과 각각 연결되어 상기 이차 전지로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출하도록 구성된 제1 밸런싱 회로;
하나 이상의 열전 소자를 구비하여, 상기 제1 밸런싱 회로에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력을 생성하도록 구성된 열전 모듈;
상기 열전 모듈에 의해 생성된 전력을 적어도 하나의 이차 전지로 공급하도록 구성된 제2 밸런싱 회로;
상기 열전 모듈의 양단과 상기 제2 밸런싱 회로 사이를 연결하여, 상기 열전 모듈에 의해 생성된 전력을 상기 제2 밸런싱 회로로 공급하도록 구성된 저전압 충전 라인; 및
상기 다수의 이차 전지의 충전 상태를 계산하며, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지를 결정하고, 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 제1 밸런싱 회로 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 제2 밸런싱 회로를 제어하여, 상기 방전 대상 이차 전지 및 상기 충전 대상 이차 전지의 밸런싱을 수행하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
1. A cell balancing device for equalizing charge of at least one secondary battery in a battery module having a plurality of secondary batteries,
A first balancing circuit connected to both ends of the secondary battery to receive power from the secondary battery, convert the supplied power into heat energy, and discharge the heat energy;
A thermoelectric module having at least one thermoelectric element, the thermoelectric module being configured to generate power using the thermal energy emitted by the first balancing circuit;
A second balancing circuit configured to supply power generated by the thermoelectric module to at least one secondary battery;
A low voltage charging line coupled between both ends of the thermoelectric module and the second balancing circuit, the low voltage charging line configured to supply power generated by the thermoelectric module to the second balancing circuit; And
Calculating a charging state of the plurality of secondary cells, determining a secondary battery to be discharged and a secondary battery to be charged on the basis of the calculated state of charge, and controlling the first balancing circuit and the secondary battery, And a control unit for controlling the second balancing circuit connected to the charging target secondary battery and the charging target secondary battery,
The cell balancing device comprising:
제1항에 있어서,
상기 다수의 이차 전지의 온도를 일정하게 유지시키도록 구성된 냉각 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a cooling module configured to maintain a constant temperature of the plurality of secondary batteries.
제2항에 있어서,
상기 제1 밸런싱 회로는, 상기 이차 전지의 양단과 각각 연결되어 상기 이차 전지로부터 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 방출하는 발열 저항 및 상기 발열 저항과 직렬로 연결되어 상기 발열 저항에 전력을 공급하도록 구성된 방전 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
3. The method of claim 2,
The first balancing circuit may include a heating resistor connected to both ends of the secondary battery to convert the power supplied from the secondary battery into heat energy and discharge the heat energy and to supply power to the heating resistor in series with the heating resistor. And a discharge switch.
제3항에 있어서,
상기 제2 밸런싱 회로는, 일단이 상기 저전압 충전 라인에 연결되고 타단이 상기 이차 전지의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되는 복수의 충전 경로를 구비하고, 상기 충전 경로는, 전류 경로를 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 충전 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
The method of claim 3,
The second balancing circuit includes a plurality of charging paths, one end of which is connected to the low voltage charging line and the other end of which is connected to both ends of the secondary battery and are connected in parallel with each other. Wherein at least one charging switch is provided.
제4항에 있어서,
상기 열전 모듈은, 상기 열전 소자의 고온 플레이트가 상기 제1 밸런싱 회로를 향하고, 상기 열전 소자의 저온 플레이트가 상기 냉각 모듈을 향하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the thermoelectric module is such that a hot plate of the thermoelectric element faces the first balancing circuit and a cold plate of the thermoelectric element faces the cooling module.
제5항에 있어서,
상기 열전 소자는, 상기 고온 플레이트가 상기 발열 저항에 접촉하고 상기 저온 플레이트가 상기 냉각 모듈에 접촉하며, 일단이 상기 저전압 충전 라인의 양극 단자와 연결되고 타단이 상기 저전압 충전 라인의 음극 단자에 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
6. The method of claim 5,
The thermoelectric element is arranged such that the high temperature plate contacts the heating resistor and the low temperature plate contacts the cooling module and has one end connected to the positive terminal of the low voltage charging line and the other end connected to the negative terminal of the low voltage charging line The cell balancing device comprising:
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 방전 스위치 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 충전 스위치를 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the control unit selectively opens and closes the discharge switch connected to the discharge target secondary cell and the charge switch connected to the charge target secondary battery.
제7항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 방전 대상 이차 전지로부터 방전된 전기에너지가 상기 충전 대상 이차 전지로 공급되도록 상기 방전 대상 이차 전지와 연결된 상기 방전 스위치 및 상기 충전 대상 이차 전지와 연결된 상기 충전 스위치를 턴온 시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.
8. The method of claim 7,
The control unit turns on the charging switch connected to the discharging switch and the charging target secondary battery connected to the discharging target secondary battery so that electric energy discharged from the discharging target secondary cell is supplied to the charging target secondary battery Cell balancing device.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 셀 밸런싱 장치를 포함하는 배터리 팩.
A battery pack comprising the cell balancing device according to any one of claims 1 to 8.
다수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈에서 적어도 하나의 이차 전지의 전하를 균등화하는 셀 밸런싱 방법에 있어서,
상기 다수의 이차 전지의 충전 상태를 계산하며, 계산된 충전 상태를 기초로 방전 대상 이차 전지 및 충전 대상 이차 전지를 결정하는 단계;
상기 방전 대상 이차 전지로부터 전력을 공급받고, 공급받은 전력을 열에너지로 변환하여 변환된 열에너지를 방출하는 단계;
상기 열에너지 방출 단계에 의해 방출된 열에너지를 이용하여 전력을 생성하는 단계; 및
상기 전력 생성 단계에 의해 생성된 전력을 상기 충전 대상 이차 전지로 공급하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 방법.A cell balancing method for equalizing charge of at least one secondary battery in a battery module having a plurality of secondary batteries,
Calculating charge states of the plurality of secondary cells and determining a discharge target secondary battery and a charging target secondary battery based on the calculated state of charge;
Receiving electric power from the secondary battery to be discharged, converting the supplied electric power into thermal energy and discharging the converted thermal energy;
Generating power using thermal energy emitted by the thermal energy emitting step; And
Supplying power generated by the power generating step to the rechargeable battery;
The cell balancing method comprising:
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