JP2009201345A - Battery cell balancing system using current regulator - Google Patents

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シャオフェイ・ゴン
Anquan Xiao
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell balancing circuit for balancing a cell. <P>SOLUTION: The cell balancing circuit includes a bypass route connected to the cell, a current regulator connected to the bypass route, and a discharge control switch. The current regulator can be used to generate a current and to control the conductance status of the bypass route. The discharge control switch forms the bypass route in accordance with the current generated by the current regulator. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池保護システムに関する。さらに詳しくは、電池セルバランシングシステムに関する。   The present invention relates to a battery protection system. More specifically, the present invention relates to a battery cell balancing system.

この出願は、2007年10月9日に出願した米国仮特許出願第60/998,104号の優先権を主張する。これを引用することによりその全体が本明細書に組み込まれる。   This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60 / 998,104, filed Oct. 9, 2007. This is incorporated herein by reference in its entirety.

DC電圧電源として使用される典型的なリチウム・イオン(Li-Ion)バッテリパックは、通常、直列に接続された電池セルのグループを具備している。   A typical lithium-ion (Li-Ion) battery pack used as a DC voltage power supply usually comprises a group of battery cells connected in series.

通常操作により前記バッテリパックの充電および放電を長期間にわたり繰り返していると、セル間のセル電圧に変動が現れる。直列接続された一連の(in a series string)１つまたは複数のセルは、他に比べて充電が早かったり遅かったりするため、アンバランスな状態となる。   If charging and discharging of the battery pack are repeated over a long period of time through normal operation, fluctuations in cell voltage between cells appear. One or more cells in a series string connected in series are unbalanced because they charge faster or slower than others.

図１は、外部のバイパス経路を制御するための専用のピン(pin)を使用した従来のセルバランシング回路を示している。セル102の正極(アノード)は、第１抵抗器108を介してコントローラ110のBAT1端子に接続されている。セル102の負極(カソード)は、第２抵抗器106を介してコントローラ110のBAT0端子に接続されている。外部のバイパス経路は、セル102に並列接続されている。前記バイパス経路は、電流制限抵抗器(current limiting resistor)101を具備し、放出(bleeding)コントロールスイッチ104は、前記電流制限抵抗器101に直列に接続されている。前記スイッチ104は、専用ピンCBを介してコントローラ110により制御される。   FIG. 1 shows a conventional cell balancing circuit using a dedicated pin for controlling an external bypass path. The positive electrode (anode) of the cell 102 is connected to the BAT1 terminal of the controller 110 via the first resistor 108. The negative electrode (cathode) of the cell 102 is connected to the BAT0 terminal of the controller 110 via the second resistor 106. The external bypass path is connected to the cell 102 in parallel. The bypass path includes a current limiting resistor 101, and a bleeding control switch 104 is connected in series with the current limiting resistor 101. The switch 104 is controlled by the controller 110 via a dedicated pin CB.

アンバランス状態が発生したとき、例えば、セル102の電圧が、前記バッテリパックの他のセル(簡潔化と明瞭性のために図１には示していない)よりも大きいときには、前記コントローラ110は、放出電流が外部バイパスを通って流れるようにイネーブルするための前記スイッチ104をオンにする。その結果、前記バッテリパックのセル電圧のバランシングが図れる。この方法のひとつの欠点は、放出コントロールスイッチ104への余分なCBピンが必要となることから費用が増加しうるということである。   When an unbalanced condition occurs, for example, when the voltage of cell 102 is greater than other cells of the battery pack (not shown in FIG. 1 for simplicity and clarity), the controller 110 The switch 104 for enabling the emission current to flow through the external bypass is turned on. As a result, the cell voltage of the battery pack can be balanced. One disadvantage of this method is that the cost can be increased because an extra CB pin to the discharge control switch 104 is required.

図２は、放出コントロールスイッチの制御に内部スイッチを使用する他の従来のセルバランシング回路を示している。図１と同じ符号付の要素は同様の機能を有するので、簡潔化と明瞭性のために本明細書では繰り返し説明しない。コントローラ210内部において、内部スイッチ212は、BAT1端子とBAT0端子間に接続されている。前記内部スイッチは、同様にコントローラ210内部にある内部スイッチコントロールユニット214により制御されている。   FIG. 2 shows another conventional cell balancing circuit that uses an internal switch to control the emission control switch. Elements that are labeled the same as in FIG. 1 have similar functions and will not be repeated here for the sake of brevity and clarity. Inside the controller 210, the internal switch 212 is connected between the BAT1 terminal and the BAT0 terminal. The internal switch is similarly controlled by an internal switch control unit 214 inside the controller 210.

図２において、抵抗器106での電圧降下は、放出コントロールスイッチ104のコンダクタンスステータスを決定する。さらに、内部スイッチ212が内部スイッチコントロールユニット214からのコントロール信号によりオンとなるとき、前記抵抗器106での電圧降下は、抵抗器108および抵抗器106を具備する分圧器により決定される。抵抗器106の電圧降下自体は小さい(例えばセル電圧の半分)。   In FIG. 2, the voltage drop across resistor 106 determines the conductance status of emission control switch 104. Further, when the internal switch 212 is turned on by a control signal from the internal switch control unit 214, the voltage drop at the resistor 106 is determined by the voltage divider including the resistor 108 and the resistor 106. The voltage drop itself of the resistor 106 is small (for example, half the cell voltage).

この方法には他にもいくつかの欠点がある。第１に、前記抵抗器106の電圧降下が小さいため、放出コントロールスイッチ104が抵抗器106における小さな電圧降下でもオンできるように放出コントロールスイッチ104の閾値電圧を十分に低くなければならない(例えば1Vなど)。もし、前記放出コントロールスイッチ104がMOSFETであるならば、低い閾値電圧のMOSFETである必要がありうる。そのようなMOSFETは、一般に高価であり、回路の総費用を増加させてしまう。   There are several other disadvantages to this method. First, because the voltage drop across the resistor 106 is small, the threshold voltage of the emission control switch 104 must be sufficiently low (eg, 1V, etc.) so that the emission control switch 104 can be turned on even with a small voltage drop across the resistor 106. ). If the emission control switch 104 is a MOSFET, it may need to be a low threshold voltage MOSFET. Such MOSFETs are generally expensive and increase the total cost of the circuit.

第２に、直列に接続されたセルのグループの場合を考えると、近傍のセルの放出コントロールスイッチは、同時にはイネーブル(enabled)にできないため、セルグループを有するバッテリパックのための前記バランシング回路の実際使用を制限する原因となる。図２においては、バイパス経路を形成するために、内部スイッチ212がオンされBAT0端子から抵抗器106を通りセル102の負極に電流が流れる。もしセル102に直列に接続された第２セル(簡潔化と明瞭性のために図２には示していない)が存在した場合、前記抵抗器106は、第２セルの正極とコントローラ210の間に接続される。第２セルのバイパス経路を形成する(conduct)ためには、放出電流は、第２セルの正極から前記抵抗器106を通ってBAT0端子に流れることが必要となるが、それは電流方向の衝突の結果をもたらす。   Second, considering the case of a group of cells connected in series, the discharge control switches of neighboring cells cannot be enabled at the same time, so that the balancing circuit for a battery pack having a cell group can be It becomes the cause which restricts actual use. In FIG. 2, in order to form a bypass path, the internal switch 212 is turned on, and a current flows from the BAT0 terminal through the resistor 106 to the negative electrode of the cell 102. If there is a second cell connected in series with cell 102 (not shown in FIG. 2 for simplicity and clarity), the resistor 106 is connected between the positive electrode of the second cell and the controller 210. Connected to. In order to conduct the bypass path of the second cell, the emission current needs to flow from the positive electrode of the second cell through the resistor 106 to the BAT0 terminal. Bring results.

第３に、前記セル電圧は、前記放出コントロールスイッチ104が確実に操作可能となりうるだけ十分に高い必要がある。もしセル電圧がかなり低い場合には、前記放出コントロールスイッチ104のゲートからソース間の電圧Vgs(それは、前記抵抗器106の電圧降下である)は、前記放出コントロールスイッチ104の閾値電圧よりも決して大きくはならない。たとえ内部スイッチ212がオンしてもスイッチ104それ自体がオンしない。したがって、この方法はLiFePo4セルのような低電圧セルには適用できない。   Third, the cell voltage needs to be high enough that the emission control switch 104 can be reliably operated. If the cell voltage is quite low, the gate-to-source voltage Vgs of the emission control switch 104 (which is the voltage drop across the resistor 106) is never greater than the threshold voltage of the emission control switch 104. Must not. Even if the internal switch 212 is turned on, the switch 104 itself is not turned on. Therefore, this method cannot be applied to a low voltage cell such as a LiFePo4 cell.

本発明の一構成によれば、セルをバランシングするために使用されるセルバランシング回路が提供される。前記セルバランシング回路は、セルに接続されたバイパス経路と、前記バイパス経路に接続された電流レギュレータと、放出コントロールスイッチと、を具備する。前記電流レギュレータは、電流を生成するとともに前記バイパス経路のコンダクタンスステータスを制御することが可能である。前記放出コントロールスイッチは、前記電流レギュレータにより生成される電流に応じて前記バイパス経路を形成する(conduct)。   According to one configuration of the present invention, a cell balancing circuit used to balance cells is provided. The cell balancing circuit includes a bypass path connected to the cell, a current regulator connected to the bypass path, and a discharge control switch. The current regulator can generate a current and control a conductance status of the bypass path. The discharge control switch forms the bypass path according to a current generated by the current regulator.

本発明の実施形態における機能および利点は、符号で要素を示している図面を参照しながらの以下の詳細な記載により明白になる。   The features and advantages of embodiments of the present invention will become apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the drawings, in which the elements are designated by reference numerals.

専用ピンを使用してバイパス経路をイネーブルまたはディスエーブルする従来のセルバランシング回路を示す図である。FIG. 2 illustrates a conventional cell balancing circuit that uses a dedicated pin to enable or disable a bypass path. 内部スイッチにより制御される放出コントロールスイッチを備えた他の従来のセルバランシング回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another conventional cell balancing circuit including a discharge control switch controlled by an internal switch. 本発明の一実施形態における電気システムを示す図である。It is a figure which shows the electric system in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセルバランシング回路を示す図である。It is a figure which shows the cell balancing circuit in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセルバランシング回路を示す図である。It is a figure which shows the cell balancing circuit in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセルグループをバランシングするためのセルバランシング回路を示す図である。It is a figure which shows the cell balancing circuit for balancing the cell group in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセルグループをバランシングするためのセルバランシング回路を示す図である。It is a figure which shows the cell balancing circuit for balancing the cell group in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるセルをバランスする方法のフローチャートを示す図である。FIG. 4 is a flowchart of a method for balancing cells in an embodiment of the present invention.

本明細書には、いくつかの本発明の実施形態が詳細になされている。本発明は、これらの実施形態とともに説明されているが、本発明をこれらの実施形態に限定する目的ではないことは、理解されよう。開示された本発明の付加的な利点および特徴は、以下の詳細な説明から当業者にとって自明である。説明するように、本開示により、本開示の精神から逸脱することなくすべてのあらゆる点から修正可能となる。従って図面と記載は、説明のためのものであり、限定するためのものではない。   In the present specification, several embodiments of the present invention are described in detail. While the invention has been described in conjunction with these embodiments, it will be understood that it is not intended to limit the invention to these embodiments. Additional advantages and features of the disclosed invention will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description. As will be described, the present disclosure can be modified in all respects without departing from the spirit of the present disclosure. Accordingly, the drawings and descriptions are for purposes of illustration and not limitation.

図３は、機能モジュール302と、バッテリパック304と、を具備する電気システム300を示している。前記バッテリパック304は、電池セルのグループを有する。前記機能モジュール302は、前記バッテリパック304を備えるとともに、１つまたは複数の機能を実行可能である。前記電気システム300は、コンピュータシステム，車，電気バイク，無停電電源装置などであってよいが、それらに限定されない。一実施形態では、前記機能モジュール302は、コンピュータシステムの中央演算処理装置(CPU)を備える。一実施形態では、前記機能モジュール302は、車のモータ(vehicle motor)である。   FIG. 3 shows an electrical system 300 that includes a functional module 302 and a battery pack 304. The battery pack 304 has a group of battery cells. The functional module 302 includes the battery pack 304 and can execute one or more functions. The electric system 300 may be a computer system, a car, an electric motorcycle, an uninterruptible power supply, or the like, but is not limited thereto. In one embodiment, the functional module 302 comprises a central processing unit (CPU) of a computer system. In one embodiment, the functional module 302 is a vehicle motor.

本発明によると、一実施形態では、ピン数を減らすとともに、バッテリセル電圧が低くても動作可能な前記バッテリパック304のための電池セルバランシング回路が提供される。一実施形態では前記セルバランシング回路は、バッテリセルのバイパス経路を制御するのに電流レギュレータを使用する。電池セルのバイパス経路を形成するための放出コントロールスイッチは、さまざまなスイッチの型であってよく、低閾値電圧(例えば1Vなど)のスイッチに限定されないことが有利である。さらに、一実施形態では、前記電池セルバランシング回路は、例えば隣接セルを同時にバランスさせるなど多数のセルを同時にバランスさせることが可能である。   According to the present invention, in one embodiment, a battery cell balancing circuit is provided for the battery pack 304 that reduces the number of pins and is operable even when the battery cell voltage is low. In one embodiment, the cell balancing circuit uses a current regulator to control the bypass path of the battery cell. Advantageously, the emission control switch for forming the battery cell bypass path may be of various switch types and is not limited to a switch with a low threshold voltage (eg, 1V, etc.). Furthermore, in one embodiment, the battery cell balancing circuit can simultaneously balance a number of cells, for example, balancing adjacent cells simultaneously.

図４は、本発明における一実施形態のセルバランシング回路400を示している。図４の一実施形態における前記バランシング回路400は、セル102のバイパス経路のコンダクタンスステータスを制御するために、例えば内部電流シンク(sink)414などといった定電流レギュレータを使用している。一実施形態においては、前記電流レギュレータ414は、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスを制御するための電流を生成するために前記バイパス経路に接続されている。一実施形態においては、前記バイパス経路は、前記電流レギュレータ414により生成される電流に応じて形成される(オンされる)。   FIG. 4 shows a cell balancing circuit 400 according to an embodiment of the present invention. The balancing circuit 400 in one embodiment of FIG. 4 uses a constant current regulator such as an internal current sink 414 to control the conductance status of the bypass path of the cell 102. In one embodiment, the current regulator 414 is connected to the bypass path to generate a current for controlling the conductance status of the bypass path. In one embodiment, the bypass path is formed (turned on) in response to a current generated by the current regulator 414.

バッテリパックにおける前記セル102の正極(アノード)は、第１抵抗器408を介してコントローラ410のBAT1端子に接続されている。前記セル102の負極(カソード)は、第２抵抗器406を介して前記コントローラ410のBAT0端子に接続されている。バイパス経路は、前記セル102のバイパス電流をイネーブルするために前記セル102に並列に接続されている。   The positive electrode (anode) of the cell 102 in the battery pack is connected to the BAT1 terminal of the controller 410 via the first resistor 408. The negative electrode (cathode) of the cell 102 is connected to the BAT0 terminal of the controller 410 via the second resistor 406. A bypass path is connected in parallel with the cell 102 to enable the bypass current of the cell 102.

一実施形態において、前記バイパス経路は、放出(バランシング)コントロールスイッチ404を備えるとともに、電流制限抵抗器401と直列に接続されている。一実施形態において、前記放出コントロールスイッチ404は、P型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(PMOSFET)であってよい。前記放出コントロールスイッチ404は、前記電流レギュレータ414により生成される電流に応じて前記バイパス経路を形成することができる。一実施形態において、前記抵抗器408は、前記バイパス経路と前記電流シンク414の間に接続されている。前記放出コントロールスイッチ404のコンダクタンスステータスは、図４の例における抵抗器408での電圧降下に等しいゲート−ソース間電圧Vgsにより決定される。一実施形態においては、コントローラ410は、前記バッテリパックの充電および/または放電を制御するために使用されるとともに、前記バッテリパックのための保護機能(例えば、過電圧保護，過電流保護，低電圧保護，セルのバランシングなど)を果たしている。前記コントローラ410は、前記バッテリパックに組み込んでもよい。前記コントローラ410は、BAT1端子とグランドの間に接続された電流シンク414のような電流レギュレータを備えてもよい。前記電流シンク414は、前記セル102の正極から前記抵抗器408を介しグランドへ流れるシンク電流を提供するために使用可能であるとともに、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスをコントロールするために使用可能である。言い換えれば、電流シンク414は、前記セル102の正極から電流をシンクする。前記シンク電流は、前記抵抗器408を介して流れるため、それにより前記抵抗器408での電圧降下を引き起こす。そのように(as such)、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスは、前記抵抗器408の電圧降下により決定されうる。   In one embodiment, the bypass path comprises a discharge (balancing) control switch 404 and is connected in series with a current limiting resistor 401. In one embodiment, the emission control switch 404 may be a P-type metal oxide semiconductor field effect transistor (PMOSFET). The discharge control switch 404 can form the bypass path according to the current generated by the current regulator 414. In one embodiment, the resistor 408 is connected between the bypass path and the current sink 414. The conductance status of the emission control switch 404 is determined by the gate-source voltage Vgs which is equal to the voltage drop across the resistor 408 in the example of FIG. In one embodiment, the controller 410 is used to control charging and / or discharging of the battery pack and a protection function for the battery pack (eg, overvoltage protection, overcurrent protection, low voltage protection). , Cell balancing, etc.). The controller 410 may be incorporated in the battery pack. The controller 410 may include a current regulator such as a current sink 414 connected between the BAT1 terminal and ground. The current sink 414 can be used to provide a sink current that flows from the positive electrode of the cell 102 to ground through the resistor 408 and can be used to control the conductance status of the bypass path. In other words, the current sink 414 sinks current from the positive electrode of the cell 102. The sink current flows through the resistor 408, thereby causing a voltage drop at the resistor 408. As such, the conductance status of the bypass path can be determined by the voltage drop across the resistor 408.

前記コントローラ410は、電流シンク414をコントロール(例えばイネーブル/ディスエーブル)するために使用可能な電流シンクコントロールユニット412をさらに具備する。一実施形態において、前記電流シンクコントロールユニット412は、前記セル102をモニターするとともに、もしセル102がアンバランスならば電流シンク414をイネーブルにする。一実施形態において、もしセル102の電圧が所定の閾値よりも大きい場合にはセル102はアンバランスである。他の実施形態において、同一バッテリパック内におけるセル102の電圧と他のセル(簡略化と明確化のために図４には示していない)の電圧差が所定の閾値よりも大きい場合には、セル102はアンバランスである。他の実施形態において、前記セル102の前記バイパス経路は、前記コントローラ410の内部に構築してもよい。   The controller 410 further includes a current sink control unit 412 that can be used to control (eg, enable / disable) the current sink 414. In one embodiment, the current sink control unit 412 monitors the cell 102 and enables the current sink 414 if the cell 102 is unbalanced. In one embodiment, cell 102 is unbalanced if the voltage of cell 102 is greater than a predetermined threshold. In other embodiments, if the voltage difference between the cell 102 and other cells (not shown in FIG. 4 for simplicity and clarity) in the same battery pack is greater than a predetermined threshold, Cell 102 is unbalanced. In another embodiment, the bypass path of the cell 102 may be established within the controller 410.

図示するために、前記抵抗器408の抵抗は1 KΩ，電流シンク414により供給される前記シンク電流は3 mA，そして前記放出コントロールスイッチ404の閾値電圧は-1 Vであると仮定した。しかし、本開示における前記セルバランシング回路は、そのような特定の値に限定されるものではない。   For purposes of illustration, it was assumed that the resistance of resistor 408 is 1 KΩ, the sink current supplied by current sink 414 is 3 mA, and the threshold voltage of emission control switch 404 is −1 V. However, the cell balancing circuit in the present disclosure is not limited to such a specific value.

操作中に、もしアンバランス状態が発生した場合(例えば、前記バッテリパックの充電/放電/待機段階中)には、前記電流シンク414は、前記セル102の正極から前記抵抗器408を介してグランドへ流れるシンク電流、例えば3 mA、を提供するように前記電流シンクコントロールユニット412によりイネーブルされる。前述のように、前記抵抗器408における電圧降下は3 Vである。従って、一実施形態において、前記放出コントロールスイッチ404のゲート-ソース間電圧Vgsは、-3 Vであり、前記放出コントロールスイッチ404は、オンされる。ひとたび前記放出コントロールスイッチ404がオンされると、対応するバイパス経路が形成される(オンされる)。その結果、放出電流(バランシング電流)は前記バイパス経路を通って流れ、前記バッテリパックのセル電圧をバランシングする。例えば電池の充電段階の間、もし放出電流が前記セル102のためにイネーブルとなれば、前記セル102の充電電流の一部は前記バイパス経路を介して分路され、従って前記セル102の充電速度が落ちるため、セルのアンバランスは、一定時間のバランシング後には減少/解消される。一実施形態においては、その一定時間は前記電流シンクコントロールユニット412により決定される。   During operation, if an unbalanced condition occurs (e.g., during the charge / discharge / standby phase of the battery pack), the current sink 414 is connected from the positive electrode of the cell 102 to the ground via the resistor 408. Enabled by the current sink control unit 412 to provide a sink current flowing into, eg, 3 mA. As mentioned above, the voltage drop across the resistor 408 is 3V. Accordingly, in one embodiment, the gate-source voltage Vgs of the emission control switch 404 is −3 V, and the emission control switch 404 is turned on. Once the discharge control switch 404 is turned on, a corresponding bypass path is formed (turned on). As a result, the emission current (balancing current) flows through the bypass path and balances the cell voltage of the battery pack. For example, during a battery charging phase, if a discharge current is enabled for the cell 102, a portion of the charging current of the cell 102 is shunted through the bypass path, and thus the charging rate of the cell 102 Cell unbalance is reduced / eliminated after balancing for a certain time. In one embodiment, the fixed time is determined by the current sink control unit 412.

図５には、本発明の一実施形態におけるセルバランシング回路500が図示されている。図４と同じ符号の要素は同様の機能を有し、簡潔化と明瞭性のためにここでは詳細に説明しない。一実施形態において、図５におけるバランシング回路500は、バッテリパック内のセル102のバイパス経路におけるコンダクタンスステータスを制御するために、例えば内部電流源514といった定電流レギュレータを使用している。一実施形態において、前記電流レギュレータ514は、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスを制御する電流を生成するために前記バイパス経路に接続されている。一実施形態において、前記バイパス経路は、前記電流源514により生成された電流に応じて形成される(オンする)。   FIG. 5 illustrates a cell balancing circuit 500 in one embodiment of the present invention. Elements having the same reference numerals as in FIG. 4 have similar functions and are not described in detail here for brevity and clarity. In one embodiment, the balancing circuit 500 in FIG. 5 uses a constant current regulator, such as an internal current source 514, to control the conductance status in the bypass path of the cells 102 in the battery pack. In one embodiment, the current regulator 514 is connected to the bypass path to generate a current that controls the conductance status of the bypass path. In one embodiment, the bypass path is formed (turned on) in response to a current generated by the current source 514.

一実施形態においては、放出コントロールスイッチ504は、N型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(NMOSFET)であってよい。前記放出コントロールスイッチ504は、電流レギュレータ514により生成された電流に応じて前記バイパス経路を形成する。前記セル102の正極は、第１抵抗器408を介してコントローラ510のBAT1端子に接続されている。前記セル102の前記負極は、第２抵抗器406を介して前記コントローラ510のBAT0端子に接続されている。前記放出コントロールスイッチ504のコンダクタンスステータスは、図５に例示した前記抵抗器406における電圧降下に等しいゲート-ソース間電圧Vgsにより決定される。一実施形態において、前記コントローラ510は、前記バッテリパックの充電および/または放電を制御するために使用されるとともに、前記バッテリパックのための保護機能(例えば、過電圧保護，過電流保護，低電圧保護，セルのバランシングなど)を果している。前記コントローラ510は、前記バッテリパックに組み込んでもよい。一実施形態において、前記コントローラ510は、BAT0端子と電力源Vcc513の間に接続された電流源514を備えてもよい。前記電流源514は、電力源513から前記抵抗器406を介して前記セル102の前記負極へ流れるソース電流を提供するために使用可能であるとともに、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスをコントロールするためにも使用可能である。言い換えれば、前記電流源514は、前記セル102の前記負極への電流のソースである。前記ソース電流は、前記抵抗器406を流れるため、前記抵抗器406において電圧降下を生じさせる。前述のように、前記バイパス経路のコンダクタンスステータスは、前記抵抗器406にわたる電圧降下により決定されうる。   In one embodiment, the emission control switch 504 may be an N-type metal oxide semiconductor field effect transistor (NMOSFET). The discharge control switch 504 forms the bypass path according to the current generated by the current regulator 514. The positive electrode of the cell 102 is connected to the BAT1 terminal of the controller 510 via the first resistor 408. The negative electrode of the cell 102 is connected to the BAT 0 terminal of the controller 510 via a second resistor 406. The conductance status of the emission control switch 504 is determined by the gate-source voltage Vgs equal to the voltage drop across the resistor 406 illustrated in FIG. In one embodiment, the controller 510 is used to control charging and / or discharging of the battery pack, and a protection function for the battery pack (eg, overvoltage protection, overcurrent protection, low voltage protection). Cell balancing). The controller 510 may be incorporated in the battery pack. In one embodiment, the controller 510 may include a current source 514 connected between the BAT0 terminal and the power source Vcc 513. The current source 514 can be used to provide a source current flowing from the power source 513 through the resistor 406 to the negative electrode of the cell 102 and also to control the conductance status of the bypass path. It can be used. In other words, the current source 514 is a source of current to the negative electrode of the cell 102. Since the source current flows through the resistor 406, a voltage drop is generated in the resistor 406. As described above, the conductance status of the bypass path can be determined by the voltage drop across the resistor 406.

前記コントローラ510は、前記電流源514をコントロールするため(例えば、イネーブル/ディスエーブル)に使用可能な電流源コントロールユニット512をさらに具備する。一実施形態において、前記電流源コントロールユニット512は、前記セル102をモニターし、もしセル102がアンバランスならば前記電流源514をイネーブルする。一実施形態において、もしセル102の電圧が所定の閾値よりも大きい場合にはセル102はアンバランスである。他の実施形態において、同一バッテリパック内におけるセル102の電圧と他のセル(簡略化と明確化のために図５には示していない)の電圧差が所定の閾値よりも大きい場合には、セル102はアンバランスである。他の実施形態において、前記セル102の前記バイパス経路は、前記コントローラ510の内部に構築してもよい。   The controller 510 further includes a current source control unit 512 that can be used to control the current source 514 (eg, enable / disable). In one embodiment, the current source control unit 512 monitors the cell 102 and enables the current source 514 if the cell 102 is unbalanced. In one embodiment, cell 102 is unbalanced if the voltage of cell 102 is greater than a predetermined threshold. In other embodiments, if the voltage difference between the cell 102 and other cells (not shown in FIG. 5 for simplicity and clarity) in the same battery pack is greater than a predetermined threshold, Cell 102 is unbalanced. In another embodiment, the bypass path of the cell 102 may be established within the controller 510.

図示するために、抵抗器406の抵抗は1 KΩ，前記電流源514により提供されるソース電流は3 mA，そして前記放出コントロールスイッチ504の閾値電圧は1 Vであると仮定した。しかし、本開示における前記セルバランシング回路は、そのような特定の値に限定されるものではない。   For purposes of illustration, it was assumed that the resistance of resistor 406 was 1 KΩ, the source current provided by the current source 514 was 3 mA, and the threshold voltage of the emission control switch 504 was 1 V. However, the cell balancing circuit in the present disclosure is not limited to such a specific value.

もしアンバランス状態が発生した場合には、電力源513から前記抵抗器406を通って前記セル102の前記負極へ流れるソース電流、例えば3 mA、を提供するように、前記電流源514は、前記電流源コントロールユニット512によりイネーブルされる。前述したように、前記抵抗器406における前記電圧降下は3 Vである。したがって、一実施形態において、前記放出コントロールスイッチ504のゲート-ソース間電圧Vgsは、3 Vであり、前記放出コントロールスイッチ504は、オンされる。ひとたび前記放出コントロールスイッチ504がオンされると、対応するバイパス経路が形成される(オンされる)。その結果、放出電流(バランシング電流)は前記バイパス経路を介して流れ、前記バッテリパックのセル電圧をバランシングする。一実施形態においては、放出時間は、電流源コントロールユニット512により決定される。   If an unbalance condition occurs, the current source 514 is configured to provide a source current, eg, 3 mA, that flows from the power source 513 through the resistor 406 to the negative electrode of the cell 102. Enabled by current source control unit 512. As described above, the voltage drop across the resistor 406 is 3V. Accordingly, in one embodiment, the gate-source voltage Vgs of the emission control switch 504 is 3 V, and the emission control switch 504 is turned on. Once the discharge control switch 504 is turned on, a corresponding bypass path is formed (turned on). As a result, emission current (balancing current) flows through the bypass path, balancing the cell voltage of the battery pack. In one embodiment, the discharge time is determined by the current source control unit 512.

図６は、本発明の一実施形態におけるバッテリパック内の直列接続されたセルのグループであるセル-1からセル-Nのバランシングのためのセルバランシング回路を示している。セル-1〜セル-Nは、直列に接続されている。簡潔化と明瞭性のために前記セルのすべてが図６に示されているわけではない。複数のバイパス経路は、それぞれ前記セルのセル-1〜セル-Nに接続されており、複数のバイパス経路のそれぞれは、対応するセルのバイパス電流をイネーブルするために使用可能である。一実施形態において、それぞれのバイパス経路は、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nおよび直列に接続された対応する抵抗器Rc-1〜Rc-Nを具備する。したがって、バイパス経路のコンダクタンスステータスは、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nのコンダクタンスステータスにより決定される。それぞれの前記放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nは、PMOSFETであってよい。簡潔化および明瞭性のために、すべての前記放出コントロールスイッチおよび抵抗器が図６に示されているわけではない。   FIG. 6 shows a cell balancing circuit for balancing cells-1 to cell-N, which are groups of cells connected in series in a battery pack according to an embodiment of the present invention. Cell-1 to cell-N are connected in series. Not all of the cells are shown in FIG. 6 for simplicity and clarity. A plurality of bypass paths are respectively connected to the cell-1 to cell-N of the cell, and each of the plurality of bypass paths can be used to enable a bypass current of a corresponding cell. In one embodiment, each bypass path comprises a corresponding discharge control switch Q1-1 to Q1-N and a corresponding resistor Rc-1 to Rc-N connected in series. Therefore, the conductance status of the bypass path is determined by the conductance status of the corresponding discharge control switches Q1-1 to Q1-N. Each of the emission control switches Q1-1 to Q1-N may be a PMOSFET. For simplicity and clarity, not all the emission control switches and resistors are shown in FIG.

コントローラ610は、複数のセルのセル-1〜セル-Nをバランシングするために複数のセルのセル-1〜セル-Nに接続されている。前記コントローラ610は、例えば電流シンク614-1〜614-Nといった複数の電流レギュレータを具備し、複数のバイパス経路にそれぞれ接続されている。複数の電流レギュレータ614-1〜614-Nのそれぞれは、対応するバイパス経路のコンダクタンスステータスを制御するための、対応するセルの正極からグランドへ流れる電流を生成するのに使用可能である。前記対応するバイパス経路は、前記電流に応じて形成される(オンされる)。それぞれの放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nは、対応する電流レギュレータ614-1〜614-Nから生成された電流に応じて、対応するバイパス経路を形成される(オンする)。前記セルセル-1〜セル-Nの端子は、前記コントローラ610の端子BAT0〜BATNにそれぞれ抵抗器R0-0〜R0-Nを介して接続されている。一実施形態において、端子BAT1〜BATNは、前記コントローラ610の電流シンク614-1〜614-Nを介してグランドに接続されている。簡潔化および明瞭性のために、すべての端子，抵抗器，および電流シンクが図６に示されているわけではない。一実施形態において、複数の電流レギュレータ614-1〜614-Nのそれぞれは、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1を流れる電流を生成するために使用可能であり、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1における電圧降下を生じる。一実施形態において、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nの前記コンダクタンスステータスは、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1における電圧降下により決定される。   Controller 610 is connected to cells-1 to cell-N of the plurality of cells to balance cells-1 to cell-N of the plurality of cells. The controller 610 includes a plurality of current regulators such as current sinks 614-1 to 614-N, and is connected to a plurality of bypass paths, respectively. Each of the plurality of current regulators 614-1 through 614-N can be used to generate a current flowing from the positive electrode of the corresponding cell to ground to control the conductance status of the corresponding bypass path. The corresponding bypass path is formed (turned on) in response to the current. Each discharge control switch Q1-1 to Q1-N is formed (turned on) with a corresponding bypass path in accordance with the current generated from the corresponding current regulator 614-1 to 614-N. The terminals of the cell cells-1 to cell-N are connected to the terminals BAT0 to BATN of the controller 610 via resistors R0-0 to R0-N, respectively. In one embodiment, the terminals BAT1 to BATN are connected to ground via the current sinks 614-1 to 614-N of the controller 610. For simplicity and clarity, not all terminals, resistors, and current sinks are shown in FIG. In one embodiment, each of the plurality of current regulators 614-1 through 614-N can be used to generate a current flowing through the corresponding resistor R0-0 through R0-N-1, and the corresponding resistor A voltage drop occurs in R0-0 to R0-N-1. In one embodiment, the conductance status of the corresponding emission control switches Q1-1 to Q1-N is determined by the voltage drop across the corresponding resistors R0-0 to R0-N-1.

一実施形態において、前記コントローラ610は、電流シンク614-1〜614-Nをコントロールするために使用可能な電流シンクコントロールユニット612を具備してもよい。一実施形態において、もし対応するセルのセル-1〜セル-Nがアンバランスならば、前記コントローラ610内の前記電流シンクコントロールユニット612は、対応する電流シンク614-1〜614-Nをイネーブルする。前記電流シンク614-1〜614-Nは、前記電流シンクコントロールユニット612により個別にまたは同時にイネーブルまたはディスエーブルされる。したがって、前記バランシング回路はそれぞれのセルの状態に従ってセルのグループをバランシングするために使用可能である。   In one embodiment, the controller 610 may include a current sink control unit 612 that can be used to control the current sinks 614-1 through 614-N. In one embodiment, if the corresponding cell's cell-1 to cell-N are unbalanced, the current sink control unit 612 in the controller 610 enables the corresponding current sinks 614-1 to 614-N. . The current sinks 614-1 to 614-N are enabled or disabled individually or simultaneously by the current sink control unit 612. Thus, the balancing circuit can be used to balance a group of cells according to the state of each cell.

図７は、本発明の一実施形態におけるバッテリパック内の直列接続されたセルのグループであるセル-1〜セル-Nをバランシングするためのセルバランシング回路を示している。セル-1〜セル-Nは、直列に接続されている。簡潔化と明瞭性のために前記セルのすべてが図６に示されているわけではない。複数のバイパス経路は、それぞれ前記セルのセル-1〜セル-Nに接続されており、複数のバイパス経路のそれぞれは、対応するセルのバイパス電流をイネーブルするために使用可能である。一実施形態において、それぞれのバイパス経路は、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nおよび直列に接続された抵抗器Rc-1〜Rc-Nを具備する。したがって、バイパス経路のコンダクタンスステータスは、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nのコンダクタンスステータスにより決定される。それぞれの前記放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nは、NMOSFETであってよい。簡潔化および明瞭性のために、すべての前記放出コントロールスイッチおよび抵抗器が図７に示されているわけではない。   FIG. 7 shows a cell balancing circuit for balancing cells-1 to cell-N, which are groups of cells connected in series in a battery pack according to an embodiment of the present invention. Cell-1 to cell-N are connected in series. Not all of the cells are shown in FIG. 6 for simplicity and clarity. A plurality of bypass paths are respectively connected to the cell-1 to cell-N of the cell, and each of the plurality of bypass paths can be used to enable a bypass current of a corresponding cell. In one embodiment, each bypass path comprises a corresponding emission control switch Q1-1 to Q1-N and resistors Rc-1 to Rc-N connected in series. Therefore, the conductance status of the bypass path is determined by the conductance status of the corresponding discharge control switches Q1-1 to Q1-N. Each of the emission control switches Q1-1 to Q1-N may be an NMOSFET. For simplicity and clarity, not all the emission control switches and resistors are shown in FIG.

コントローラ710は、複数のセルのセル-1〜セル-Nをバランシングするために複数のセルのセル-1〜セル-Nに接続されている。前記コントローラ710は、例えば電流源714-1〜714-Nといった複数の電流レギュレータを具備し、複数のバイパス経路にそれぞれ接続されている。複数の電流レギュレータ714-1〜714-Nのそれぞれは、対応するバイパス経路のコンダクタンスステータスを制御するための、電力源718から対応するセルの負極へ流れる電流を生成するために使用可能である。対応するバイパス経路は、前記電流に対応して形成される(オンされる)。それぞれの放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nは、対応する電流レギュレータ714-1〜714-Nから生成される電流に応じて対応するバイパス経路を形成する(オンする)。前記セルのセル-1〜セル-Nの端子は、前記コントローラ710に端子BAT0〜BATNから抵抗器R0-0〜R0-Nをそれぞれ介して接続されている。一実施形態において、端子BAT0〜BATN-1は、前記コントローラ710内の電流源714-1〜714-Nを介し電力源Vcc718に接続されている。簡潔化と明瞭性のために、すべての端子，抵抗器，および電流源が図７に示されているわけではない。一実施形態において、複数の電流レギュレータ714-1〜714-Nのそれぞれは、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1を流れる電流を生成するのに使用可能であり、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1における電圧降下を生じさせる。一実施形態において、対応する放出コントロールスイッチQ1-1〜Q1-Nの前記コンダクタンスステータスは、対応する抵抗器R0-0〜R0-N-1における電圧降下により決定される。   The controller 710 is connected to the cell-1 to cell-N of the plurality of cells in order to balance the cell-1 to cell-N of the plurality of cells. The controller 710 includes a plurality of current regulators such as current sources 714-1 to 714-N, and is connected to a plurality of bypass paths, respectively. Each of the plurality of current regulators 714-1 through 714-N can be used to generate a current that flows from the power source 718 to the negative electrode of the corresponding cell to control the conductance status of the corresponding bypass path. A corresponding bypass path is formed (turned on) corresponding to the current. Each discharge control switch Q1-1 to Q1-N forms a corresponding bypass path (turns on) according to the current generated from the corresponding current regulator 714-1 to 714-N. The terminals of cell-1 to cell-N of the cell are connected to the controller 710 from terminals BAT0 to BATN through resistors R0-0 to R0-N, respectively. In one embodiment, the terminals BAT0 to BATN-1 are connected to a power source Vcc 718 via current sources 714-1 to 714-N in the controller 710. For simplicity and clarity, not all terminals, resistors, and current sources are shown in FIG. In one embodiment, each of the plurality of current regulators 714-1 through 714-N can be used to generate a current through the corresponding resistor R0-0 through R0-N-1, and the corresponding resistor This causes a voltage drop in R0-0 to R0-N-1. In one embodiment, the conductance status of the corresponding emission control switches Q1-1 to Q1-N is determined by the voltage drop across the corresponding resistors R0-0 to R0-N-1.

一実施形態において、前記コントローラ710は、電流源714-1〜714-Nをコントロールするために使用可能な電流源コントロールユニット712を具備してもよい。一実施形態において、もし対応するセルのセル-1〜セル-Nがアンバランスならば、前記コントローラ710内の前記電流源コントロールユニット712は対応する電流源714-1〜714-Nをイネーブルする。前記電流源714-1〜714-Nは、前記電流源コントロールユニット712により個別にまたは同時にイネーブルまたはディスエーブルされる。したがって、前記バランシング回路は、それぞれのセルの状態に従ってセルのグループをバランシングするために使用可能である。   In one embodiment, the controller 710 may include a current source control unit 712 that can be used to control the current sources 714-1 through 714-N. In one embodiment, if the corresponding cell's cell-1 to cell-N are unbalanced, the current source control unit 712 in the controller 710 enables the corresponding current sources 714-1 to 714-N. The current sources 714-1 to 714-N are enabled or disabled individually or simultaneously by the current source control unit 712. Accordingly, the balancing circuit can be used to balance a group of cells according to the state of each cell.

図８は、本発明の一実施形態におけるセルのバランシングのための方法のフローチャート800を示している。図８は、図４および図５とともに説明される。ブロック802において、もしセル102がアンバランスならば、例えば電流シンク414または電流源514といった電流レギュレータにより電流が生成される。前述したように、前記バイパス経路と前記電流レギュレータ間に接続された抵抗器408/406における電圧降下が発生する(図８のステップには示していない)。一実施形態において、放出コントロールスイッチ404/504は、前記抵抗器408/406における電圧降下に応じてオンされる(図８のステップには示していない)。したがって、ブロック804では、前記セル102に接続されているバイパス経路は、前記電流レギュレータにより生成された電流に応じて形成される(オンされる)。ブロック806では、バイパス電流が前記バイパス経路を通って流れるようにイネーブルされる。   FIG. 8 shows a flowchart 800 of a method for cell balancing in one embodiment of the present invention. FIG. 8 is described in conjunction with FIG. 4 and FIG. In block 802, if cell 102 is unbalanced, current is generated by a current regulator, such as current sink 414 or current source 514, for example. As described above, a voltage drop occurs in resistors 408/406 connected between the bypass path and the current regulator (not shown in the step of FIG. 8). In one embodiment, the emission control switch 404/504 is turned on in response to a voltage drop across the resistor 408/406 (not shown in the steps of FIG. 8). Accordingly, in block 804, a bypass path connected to the cell 102 is formed (turned on) in response to the current generated by the current regulator. At block 806, bypass current is enabled to flow through the bypass path.

上述の実施形態で使用されるPMOSFETおよびNMOSFETは、本開示の範囲から逸脱することなくコンダクタンスステータスが電圧降下によりコントロール可能な他の種類のスイッチと置き換え可能である。前記抵抗器もまた本開示の範囲から逸脱することなく電圧降下が電流フローにより生じるような抵抗またはインピーダンスを有する他の種類の部品と置き換え可能である。本発明は、それら同等な実施形態をカバーすることを目的とする。   The PMOSFET and NMOSFET used in the above-described embodiments can be replaced with other types of switches whose conductance status can be controlled by voltage drops without departing from the scope of the present disclosure. The resistor may also be replaced with other types of components having a resistance or impedance such that a voltage drop is caused by current flow without departing from the scope of the present disclosure. The present invention aims to cover those equivalent embodiments.

本発明において有利なのは、バイパス経路をコントロールするための拡張ピンが不要であるので費用の削減が可能であるところである。さらに、本発明におけるセルバランシング回路は、異なる型のバッテリセルに応用可能である。なぜなら、放出コントロールスイッチのコンダクタンスステータスは、セル電圧により影響を受けないからである。一実施形態において、本発明はさらに、隣接したセルを同時にバランシングすることが可能である。本発明の一実施形態において、電流レギュレータは、コントローラへ流れこむか(電流シンクが図６に示すように使用される場合)、またはコントローラから流れ出すか(電流源が図７に示すように使用される場合)、という同一方向の電流を生成する。従って、電流方向の衝突は生じない。それゆえ、一実施形態において、隣接したセルか、隣接していないセルかを問わず、多数のセルが１つのコントローラにより同時にバランシング可能である。一実施形態において、前記セルバランシング回路は、電池の充電，電池の放電および待機状態で使用される。   An advantage of the present invention is that it does not require an expansion pin for controlling the bypass path, so that the cost can be reduced. Furthermore, the cell balancing circuit in the present invention can be applied to different types of battery cells. This is because the conductance status of the emission control switch is not affected by the cell voltage. In one embodiment, the present invention is further capable of balancing adjacent cells simultaneously. In one embodiment of the present invention, the current regulator flows into the controller (if a current sink is used as shown in FIG. 6) or flows out of the controller (a current source is used as shown in FIG. 7). In the same direction). Therefore, there is no current direction collision. Therefore, in one embodiment, multiple cells can be balanced simultaneously by a single controller, whether adjacent or non-adjacent cells. In one embodiment, the cell balancing circuit is used in battery charging, battery discharging and standby states.

本明細書で使用された用語および表現は、説明のために使用されたものであり、限定するためのものではない。図示され、説明された機能(またはその一部)と均等なものを除外するというような意図もない。特許請求の範囲内でさまざまな改良が可能なことが理解される。他の改良、バリエーション、および代替物もまた可能である。したがって、特許請求の範囲は、そのような均等なものすべてをカバーすることを目的としている。   The terms and expressions used herein are used for purposes of explanation and are not intended to be limiting. There is no intention to exclude equivalents to the illustrated and described functions (or portions thereof). It will be understood that various modifications can be made within the scope of the claims. Other improvements, variations, and alternatives are also possible. Accordingly, the claims are intended to cover all such equivalents.

１０１ 電流制限抵抗器
１０２ セル
１０４ コントロールスイッチ
１０８ 第１抵抗器
１０６ 第２抵抗器
１１０ コントローラ
２１０ コントローラ
２１２ 内部スイッチ
２１４ 内部スイッチコントロールユニット
３００ 電気システム
３０２ 機能モジュール
３０４ バッテリパック
４００ セルバランシング回路
４０４ 放出コントロールスイッチ
４０６ 第２抵抗器
４０８ 第１抵抗器
４１０ コントローラ
４１２ 電流シンクコントロールユニット
４１４ 電流レギュレータ、電流シンク
５００ バランシング回路
５０４ 放出コントロールスイッチ
５１０ コントローラ
５１２ 電流源コントロールユニット
５１３ 電力源
５１４ 内部電流源
６１０ コントローラ
６１２ 電流シンクコントロールユニット
６１４ 電流レギュレータ、電流シンク
７１０ コントローラ
７１２ 電流源コントロールユニット
７１４ 電流レギュレータ、電流源
７１８ 電力源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Current limiting resistor 102 Cell 104 Control switch 108 1st resistor 106 2nd resistor 110 Controller 210 Controller 212 Internal switch 214 Internal switch control unit 300 Electrical system 302 Functional module 304 Battery pack 400 Cell balancing circuit 404 Emission control switch 406 Second resistor 408 First resistor 410 Controller 412 Current sink control unit 414 Current regulator, current sink 500 Balancing circuit 504 Emission control switch 510 Controller 512 Current source control unit 513 Power source 514 Internal current source 610 Controller 612 Current sink control unit 614 Current regulator, current thin 710 Controller 712 Current source control unit 714 Current regulator, current source 718 Power source

Claims (31)

セルのバイパス電流をイネーブルするためにセルに接続されたバイパス経路と、
前記バイパス経路のコンダクタンスステータスをコントロールする電流を生成するために前記バイパス経路に接続された電流レギュレータと、
前記電流に応じて前記バイパス経路を形成するための放出コントロールスイッチと、
を具備することを特徴とするセルバランシング回路。 A bypass path connected to the cell to enable cell bypass current;
A current regulator connected to the bypass path to generate a current that controls a conductance status of the bypass path;
A discharge control switch for forming the bypass path in response to the current;
A cell balancing circuit comprising: 前記バイパス経路と前記電流レギュレータ間に接続された抵抗器をさらに具備し、
前記抵抗器を流れる前記電流は前記抵抗器における電圧降下を生じさせ、
前記バイパス経路の前記コンダクタンスステータスは、前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路。 Further comprising a resistor connected between the bypass path and the current regulator;
The current flowing through the resistor causes a voltage drop across the resistor;
The cell balancing circuit according to claim 1, wherein the conductance status of the bypass path is determined by the voltage drop. 前記バイパス経路は、前記放出コントロールスイッチを具備し、
前記放出コントロールスイッチのコンダクタンスステータスは、前記抵抗器における前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項２に記載のセルバランシング回路。 The bypass path comprises the release control switch;
The cell balancing circuit of claim 2, wherein a conductance status of the emission control switch is determined by the voltage drop across the resistor. 前記電流レギュレータは、電力源から前記セルの負極へ流れる前記電流を生成するために使用可能な電流源を具備することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路。   The cell balancing circuit of claim 1, wherein the current regulator comprises a current source that can be used to generate the current that flows from a power source to a negative electrode of the cell. 前記電流レギュレータは、前記セルの正極からグランドへ流れる前記電流を生成するために使用可能な電流シンクを具備することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路。   The cell balancing circuit of claim 1, wherein the current regulator comprises a current sink that can be used to generate the current that flows from the positive electrode of the cell to ground. もし前記セルがアンバランスならば、前記電流レギュレータをコントロールするとともに前記電流レギュレータをイネーブルするために前記電流レギュレータに接続された電流レギュレータコントロールユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング回路。   The current regulator control unit of claim 1, further comprising a current regulator control unit connected to the current regulator to control the current regulator and to enable the current regulator if the cell is unbalanced. Cell balancing circuit. 前記セルの第１セル電圧と前記第１セルに直列に接続されている他のセルの第２セル電圧間の電圧差が所定の閾値よりも大きい場合には前記セルはアンバランスであることを特徴とする請求項６に記載のセルバランシング回路。   If the voltage difference between the first cell voltage of the cell and the second cell voltage of another cell connected in series to the first cell is greater than a predetermined threshold, the cell is unbalanced. The cell balancing circuit according to claim 6. 前記セルの電圧が所定の閾値よりも大きい場合には、前記セルはアンバランスであることを特徴とする請求項６に記載のセルバランシング回路。   The cell balancing circuit according to claim 6, wherein the cell is unbalanced when the voltage of the cell is larger than a predetermined threshold value. 複数のセルを備えるバッテリパックであって、
対応するセルのバイパス電流をイネーブルするために前記複数のセルに対応するセルそれぞれと接続されている複数のバイパス経路と、
前記複数のセルをバランシングするために前記複数のセルと接続されたコントローラと、
を具備し、
前記コントローラは、
対応するバイパス経路のコンダクタンスステータスをコントロールする電流を生成するために前記複数のバイパス経路の対応するバイパス経路にそれぞれ接続されている複数の電流レギュレータと、
前記電流に応じて前記複数のバイパス経路の１つを形成するための複数の放出コントロールスイッチと、
を具備することを特徴とするバッテリパック。 A battery pack comprising a plurality of cells,
A plurality of bypass paths connected to each of the cells corresponding to the plurality of cells to enable bypass current of the corresponding cells;
A controller connected to the plurality of cells to balance the plurality of cells;
Comprising
The controller is
A plurality of current regulators each connected to a corresponding bypass path of the plurality of bypass paths to generate a current that controls a conductance status of the corresponding bypass path;
A plurality of discharge control switches for forming one of the plurality of bypass paths in response to the current;
A battery pack comprising: 前記複数のバイパス経路と前記複数の電流レギュレータ間にそれぞれ接続されている複数の抵抗器をさらに具備し、
前記電流は複数の抵抗器の対応する抵抗器に流れ、前記対応する抵抗器に電圧降下を生じさせ、
前記対応するバイパス経路の前記コンダクタンスステータスは、前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。 A plurality of resistors respectively connected between the plurality of bypass paths and the plurality of current regulators;
The current flows through corresponding resistors of the plurality of resistors, causing a voltage drop in the corresponding resistors;
The battery pack according to claim 9, wherein the conductance status of the corresponding bypass path is determined by the voltage drop. 前記複数のバイパス経路のそれぞれは、対応する放出コントロールスイッチを具備し、
前記対応する放出コントロールスイッチのコンダクタンスステータスは、前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリパック。 Each of the plurality of bypass paths comprises a corresponding discharge control switch,
The battery pack according to claim 10, wherein a conductance status of the corresponding discharge control switch is determined by the voltage drop. 前記複数の電流レギュレータは、前記複数のセルの１つの正極からグランドへ流れる前記電流を生成するために使用可能な電流シンクを具備することを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。   The battery pack according to claim 9, wherein the plurality of current regulators include a current sink that can be used to generate the current flowing from one positive electrode of the plurality of cells to ground. 前記電流レギュレータのそれぞれは、電力源から前記複数のセルの１つの負極へ流れる前記電流を生成するために使用可能な電流源を具備することを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。 10. The battery pack of claim 9, wherein each of the current regulators comprises a current source that can be used to generate the current that flows from a power source to one negative electrode of the plurality of cells. 前記複数のセルのうち１つのセルがアンバランスならば、前記コントローラは対応する電流レギュレータをイネーブルすることを特徴とする請求項９に記載のバッテリパック。 The battery pack according to claim 9, wherein, if one of the plurality of cells is unbalanced, the controller enables a corresponding current regulator. 前記１つのセルの第１セル電圧と他のセルの第２セル電圧間の電圧差が、所定の閾値よりも大きい場合には、前記１つのセルはアンバランスであることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。   The one cell is unbalanced when a voltage difference between a first cell voltage of the one cell and a second cell voltage of another cell is larger than a predetermined threshold. 14. The battery pack according to 14. 前記１つのセルの電圧が所定の閾値よりも大きい場合には、前記１つのセルは、アンバランスであることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。   The battery pack according to claim 14, wherein when the voltage of the one cell is larger than a predetermined threshold, the one cell is unbalanced. セルをバランシングするための方法であって、
もし前記セルがアンバランスならば、電流レギュレータにより電流を生成するステップと、
前記電流に応じて前記セルと接続されたバイパス経路を形成するステップと、
前記バイパス経路を通って流れるように前記セルのバイパス電流をイネーブルするステップと、
を具備することを特徴とする方法。 A method for balancing cells, comprising:
If the cell is unbalanced, generating current with a current regulator;
Forming a bypass path connected to the cell in response to the current;
Enabling a bypass current of the cell to flow through the bypass path;
A method comprising the steps of: 前記バイパス経路と前記電流レギュレータの間に接続された抵抗器において電圧降下を生じさせるステップをさらに具備し、
前記電流は前記抵抗器を通って流れることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 Creating a voltage drop across a resistor connected between the bypass path and the current regulator;
The method of claim 17, wherein the current flows through the resistor. 前記電圧降下に応じて前記バイパス経路の放出コントロールスイッチをオンするステップをさらに具備することを特徴とする請求項１８に記載の方法。   The method of claim 18, further comprising turning on a discharge control switch of the bypass path in response to the voltage drop. もし、前記セルの電圧が所定の閾値よりも大きい場合には前記セルはアンバランスであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 The method of claim 17, wherein the cell is unbalanced if the voltage of the cell is greater than a predetermined threshold. もし前記セルの第１セル電圧と前記セルと直列に接続された他のセルの第２セル電圧間の電圧差が所定の閾値よりも大きい場合には前記セルはアンバランスであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。   If the voltage difference between the first cell voltage of the cell and the second cell voltage of another cell connected in series with the cell is greater than a predetermined threshold, the cell is unbalanced. The method according to claim 17. 機能を実行するための機能モジュールと、
前記機能モジュールに電力を供給するためのバッテリパックと、
を具備し、
前記バッテリパックは、
前記対応するセルのバイパス電流をイネーブルするために複数のセルの対応するセルとそれぞれ接続されている複数のバイパス経路と、
前記複数のセルをバランシングするために前記複数のセルと接続されているコントローラと、
前記電流に応じて前記複数のバイパス経路をそれぞれ形成するための複数の放出コントロールスイッチと、
を具備し、
前記コントローラは、前記対応するバイパス経路のコンダクタンスステータスをコントロールする電流を生成するために前記複数のバイパス経路の対応するバイパス経路にそれぞれ接続されている複数の電流レギュレータを具備することを特徴とする電気システム。 A function module for executing the function;
A battery pack for supplying power to the functional module;
Comprising
The battery pack is
A plurality of bypass paths respectively connected to corresponding cells of the plurality of cells to enable bypass current of the corresponding cells;
A controller connected to the plurality of cells to balance the plurality of cells;
A plurality of discharge control switches for respectively forming the plurality of bypass paths in response to the current;
Comprising
The controller comprises a plurality of current regulators each connected to a corresponding bypass path of the plurality of bypass paths to generate a current that controls a conductance status of the corresponding bypass path. system. 前記複数のバイパス経路と前記複数の電流レギュレータの間にそれぞれ接続されている複数の抵抗器をさらに具備し、
前記電流は、対応する抵抗器において電圧降下を生じさせるために対応する抵抗器を通って流れ、
前記バイパス経路の前記コンダクタンスステータスは、前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。 A plurality of resistors respectively connected between the plurality of bypass paths and the plurality of current regulators;
The current flows through the corresponding resistor to cause a voltage drop in the corresponding resistor;
The electrical system of claim 22, wherein the conductance status of the bypass path is determined by the voltage drop. 複数のバイパス経路のそれぞれは、対応する放出コントロールスイッチを具備し、
前記対応する放出コントロールスイッチのコンダクタンスステータスは、前記電圧降下により決定されることを特徴とする請求項２３に記載の電気システム。 Each of the plurality of bypass paths has a corresponding discharge control switch,
24. The electrical system of claim 23, wherein a conductance status of the corresponding emission control switch is determined by the voltage drop. 前記複数の電流レギュレータのそれぞれは、前記電流を生成するために使用可能である電流シンクを具備し、
前記電流は、前記複数のセルの１つの正極からグランドへ流れることを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。 Each of the plurality of current regulators comprises a current sink that can be used to generate the current;
23. The electrical system of claim 22, wherein the current flows from one positive electrode of the plurality of cells to ground. 前記複数の電流レギュレータのそれぞれは、前記電流を生成するために使用可能である電流源を具備し、
前記電流は、電力源から前記複数のセルの１つの負極へ流れることを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。 Each of the plurality of current regulators comprises a current source that can be used to generate the current;
23. The electrical system of claim 22, wherein the current flows from a power source to one negative electrode of the plurality of cells. 前記コントローラは、もし前記複数のセルの１つのセルがアンバランスならば、対応する電流レギュレータをイネーブルすることを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。 The electrical system of claim 22, wherein the controller enables a corresponding current regulator if one of the plurality of cells is unbalanced. もし前記１つのセルの第１セル電圧と、他のセルの第２セル電圧間の電圧差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記１つのセルはアンバランスであることを特徴とする請求項２７に記載の電気システム。   If the voltage difference between the first cell voltage of the one cell and the second cell voltage of the other cell is larger than a predetermined threshold, the one cell is unbalanced. Item 28. The electrical system according to Item 27. もし前記１つのセルの電圧が所定の閾値よりも大きい場合には、前記１つのセルはアンバランスであることを特徴とする請求項２７に記載の電気システム。   28. The electrical system of claim 27, wherein the one cell is unbalanced if the voltage of the one cell is greater than a predetermined threshold. 前記機能モジュールは中央演算装置(CPU)を具備することを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。   23. The electrical system of claim 22, wherein the functional module comprises a central processing unit (CPU). 前記機能モジュールは、車のモータを具備することを特徴とする請求項２２に記載の電気システム。   23. The electrical system of claim 22, wherein the functional module comprises a car motor.
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