JP5522804B2

JP5522804B2 - 直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置及び方法

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Publication number: JP5522804B2
Application number: JP2011547787A
Authority: JP
Inventors: ジャファンリム; サンヒュンパク; ジョンフイリー; グンウームーン; ホンスンパク; チョルホキム
Original assignee: SK Innovation Co Ltd
Current assignee: SK Innovation Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2014-06-18
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Description

本発明は、直列連結された電池ストリングの均等充電のための装置及び方法に関し、詳細には、単一の電圧センシング部及び単一の均等充電部を電池ストリングを構成する個別電池が共有する構成を有することにより、全体的な複雑性及び体積を減らし、生産コストを低減するとともに、効率的に均等充電が行われる均等充電装置及び方法に関する。

リチウムイオン電池を動力源として使用するハイブリッド自動車のように、単位電池（セル）の基本電位より高い電位が必要な場合、複数の単位電池を直列連結して使用することが一般的である。しかし、一般的な製造方法により製造された電池は、同一の正極、負極及び電解質物質を利用して同一の構造に製造されたとしても、直列連結された電池夫々の充電または放電（及び自己放電）特性に差が存在する。

従って、直列連結された電池の使用時に単位電池の電位差が存在し、これにより、直列連結された単位電池のうち一つの電池が完全に放電された場合にも、他の電池の電位に関わらず再充電が必要となる。また、再充電の時にも、夫々の電池の電位が相違することにより、一定電圧に先に達した電池の過充電問題が生じ、一部の電池の過充電が生じたにも関わらずまだ一定電圧に逹していない電池が存在するという充電効率の問題がある。

また、充放電の回数が多くなると、電池を構成する物質の劣化（degradation）が発生することにより電池の特性が変化し、このような劣化現象は、個別電池間の偏差をさらに深化させる結果に繋がる。

従って、このような問題点を解決するために、直列連結された電池の均等充電を得るための多様な均等充電装置が活発に提案されている実情である。

一例として、韓国特許公開２００８−００８０８６４は、複数のセル毎のセル電圧を測定するセンシング部により測定された複数のセル電圧に基づいてセルバランシングが必要な少なくとも一つの第１セルを検出し、自動車の運行モードに応じて、異なる方法を利用して前記少なくとも一つの第１セルのセルバランシングを行い、セルバランシング時にスイッチモジュールによって単一のセルバランシング駆動部を共有するシステムに関するものであり、韓国公開特許２００６−００７８９６７は、電圧検出部の温度及び劣化による誤差を防止し、正確なセル電圧を検出するシステムであり、複数の電池セルと、複数のセル毎に連結される複数のセルリレーと、増幅器を含む電圧検出部と、温度を測定するセンシング部と、ＭＣＵと、を含んで構成され、セルリレーを通じて単一の電圧検出部が個別セルによって共有されることを特徴とするシステムであり、韓国特許公開２００３−００９６９７８は、複数の単位セルと、充電手段と、放電手段と、直列／並列転換スイッチと、を含んで構成され、複数の単位セルを夫々均等に放電させた後、放電された単位セルを直列／並列転換スイッチを利用して直列連結させることにより充電を行うシステムに関するものである。また、韓国特許公開２００７−００６４２４４は、電池部と、電池部に連結された電界効果トランジスタ部と、電界効果トランジスタ部に連結された増幅部と、増幅部の出力信号を制御するマルチプレクサー部と、電池部の電圧信号の偏差を比較判断する比較部と、比較部の出力をデジタル信号に変換させるＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部から出力された信号の入力を受け、充放電条件に該当する信号を出力するマイコン部と、マイコン部の信号に応じて動作し、電池均衡電流を供給するスイッチング部と、公知の充放電回路と、を含んで構成されたシステムに関するものである

また、日本特許公開２００８−１９６８６９は、複数の単電池で構成された組電池の各単電池にコンデンサを並列に接続し、コンデンサ側スイッチ装置とグラウンド接続用スイッチ装置を利用して各コンデンサの電圧を順に電圧検出用素子と連結することを特徴とするシステムであり、日本特許公開２００５−０２８４２９７は、複数の電池で構成された組電池と、各電池の電圧をサンプリングするサンプリングスイッチと、各電池の電圧を検出するコンデンサと、コンデンサに充電される充電電圧を転送するためのトランスファースイッチと、コンデンサに充電される電圧をセンシングするために基準電位を電圧検出装置の接地端子に接続する接地電位設定スイッチと、各スイッチを制御してコンデンサの電圧を読み取る電圧検出制御手段と、を含んで構成されるシステムであり、日本特許公開１９９８−０３２９３６は、複数個の電池要素と、各電池要素の残存容量検出手段と、各電池要素の充電及び放電を行う電池要素切換手段と、各電池要素の充電及び放電を個別に制御する制御手段と、各電池要素の個別の充電及び放電を行う直流／直流変換器と、を含んで構成されるシステムに関するものである。日本特許公開２００４−１９４４１０は、二つ以上の単位セルグループと、第一のセルグループ及び第二のセルグループの各々を流れる電流の差を検出する電流差検出手段と、電流差を用いてセルグループの充放電電流を制御する充放電電流制御手段と、を含んで構成されるシステムに関するものである。

しかしながら、上述した従来の均等充電装置は、直列連結された電池それぞれに均等充電装置または電圧センシング装置を備えて個別電池の充電または放電を行うため、全体的な装置の複雑性及び体積が増加し、生産性が低下し、製造コストが上昇する要因として作用していた。また、各部品の制御または電流移動経路を形成するための素子が高い電圧ストレスを耐えなければならないという問題点があった。

上述した問題点を解決するための本発明の目的は、直列連結された電池ストリングの電荷均等化を行う均等充電装置の複雑性及び体積を減らし、生産コストを低減するとともに、効率的な電荷均等化が可能な均等充電装置(charge equalization apparatus)及び方法を提供することにある。また、均等化及び動作の制御のために用いられる素子の電圧ストレスを減らすことにより、耐電圧の低い素子を用いることができる均等充電装置及び方法を提供することにある。

本発明による直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置は、複数の電池が直列連結された電池モジュールと、Ｍ（Ｍ≧２の自然数）個の前記電池モジュールが直列連結された電池ストリングと、前記電池ストリングを構成する各電池の電圧をセンシングする単一の電圧センシング部と、前記電圧センシング部と並列連結され、電池ストリングを構成する各電池を充電または放電させる単一の電荷均等化部(charge equalizing module)と、前記電池モジュール毎に備えられ、前記電池モジュールを構成するそれぞれの電池に並列電流移動経路を形成する両方向スイッチブロックと、前記両方向スイッチブロックと前記電圧センシング部及び電荷均等化部の少なくともいずれか一方との間に電流移動経路を形成するモジュールスイッチ部と、前記電圧センシング部で測定された電圧値の入力を受けて電池の充電または放電を判断し、前記両方向スイッチブロック及び前記モジュールスイッチ部を制御するマイクロプロセッサーと、を含み、前記電池ストリングを構成する各電池は、前記両方向スイッチブロック及び前記モジュールスイッチ部によって前記電圧センシング部及び前記電荷均等化部を共有する。前記両方向スイッチブロックは複数の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを含み、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのターンオン時に加えられるＶｇｓは、前記電池ストリングの一部である二つ以上の直列連結された電池の電位である。

ｋ（ｋ≧２の自然数）個の電池で構成された前記電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックは２ｋ個の両方向ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）スイッチを含み、前記電池モジュールを構成する一電池を基準に、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチが前記一電池の正極と負極の両端にそれぞれ連結され、前記並列電流移動経路が形成されることを特徴とする。

上述したように、本発明による両方向スイッチブロックは電池モジュール毎に備えられるため、Ｍ（Ｍ≧２の自然数）個の電池モジュールが直列連結された電池ストリングの場合、Ｍ個の両方向スイッチブロックで構成される。ここで、前記電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックは、一電池モジュールに対応する一両方向スイッチブロックを意味し、詳細には、一電池モジュールを構成するそれぞれの電池に並列電流移動経路を形成する一両方向スイッチブロックを意味する。

前記モジュールスイッチ部はＭ個のスイッチ対（pair）を含み、前記Ｍ個のスイッチ対のうち第１スイッチ対は一両方向スイッチブロックと連結される第１−１スイッチ及び第１−２スイッチを含み、前記電池モジュールを構成する複数の電池のうち最下端または最上端の電池を基準に、前記両方向スイッチブロックを構成する奇数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて前記第１−１スイッチと連結され、偶数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて前記第１−２スイッチと連結されることを特徴とする。

本発明による装置は、Ｍ（Ｍ≧２の自然数）個の電池モジュールが直列連結された電池ストリングの場合、電池モジュール毎に備えられるＭ個の両方向スイッチブロックと、Ｍ個の前記スイッチ対を含むモジュールスイッチ部とを含み、前記モジュールスイッチ部を構成するスイッチ対は、モジュール毎に一モジュールに該当する一両方向スイッチブロックと単一の電圧センシング部及び電荷均等化部を連結することを特徴とする。

前記モジュールスイッチ部に含まれる前記Ｍ個のスイッチ対は、それぞれ前記電圧センシング部と並列連結されることを特徴とする。

詳細には、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのゲートに電子式リレーが備えられることを特徴とする。

前記電子式リレーは発光ダイオード及び受光素子を含み、前記発光ダイオードは両方向スイッチブロックを制御するためのマイクロプロセッサーの制御信号によって発光することを特徴とする。

前記電圧センシング部は、コンデンサと、前記コンデンサの電位を入力として有し、出力値を前記マイクロプロセッサーに提供するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、前記アナログ−デジタルコンバータの入力端に備えられ、前記マイクロプロセッサーによって制御されるスイッチと、を含むことを特徴とする。

より詳細には、前記アナログ−デジタルコンバータの入力端に備えられるスイッチは前記アナログ−デジタルコンバータの入力と前記コンデンサとの間に備えられ、前記マイクロプロセッサーによって制御されて前記コンデンサの電位が前記アナログ−デジタルコンバータに入力されるようにする。ここで、前記アナログ−デジタルコンバータの入力端に備えられるスイッチは高速リレー（high-speed relay）であることを特徴とする。

前記電荷均等化部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ；Bipolar Junction Transistor）、リレー（relay）及びダイオードを含む群から一つ以上選ばれた能動素子と、インダクタ、変圧器及びコンデンサを含む群から一つ以上選ばれた受動素子と、を含んで構成された放電回路、充電回路または充放電回路であることを特徴とする。

前記電荷均等化部はＤＣ／ＤＣコンバータを含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは充電型ＤＣ／ＤＣコンバータ、放電型ＤＣ／ＤＣコンバータ、または充放電型ＤＣ／ＤＣコンバータを含むことを特徴とする。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線または２次巻線は前記電池ストリングの全体電位と連結され、充電時には電池の充電が電池ストリングの全体電位に影響を与え、放電時には電池で放電された電位が電池ストリングの全体電位に影響と与えることを特徴とする。

前記電荷均等化部に備えられる前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線及び２次巻線の各端に、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作（on/off）を制御するスイッチが備えられることを特徴とし、前記１次巻線及び２次巻線の各端に備えられたスイッチを制御することにより、単一の前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって電池の充電または放電が選択的に行われることを特徴とする。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられたスイッチは、前記マイクロプロセッサーにより生成されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって制御されることを特徴とする。

上述したインテリジェント制御型均等充電装置を利用した本発明による電荷均等化方法は、ａ）マイクロプロセッサーでモジュールスイッチ部及び両方向スイッチブロックを制御し、電圧センシング部を利用して電池ストリングを構成する各電池の電圧を測定する段階と、ｂ）マイクロプロセッサーで測定された前記電池の電圧の平均値を基準に、低充電または過充電された電池であるバランシング電池（balancing battery）を選択する段階と、ｃ）マイクロプロセッサーで前記両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池と電荷均等化部を連結する段階と、ｄ）マイクロプロセッサーで前記電荷均等化部を動作させ、前記バランシング電池を充電または放電する段階と、を含むことを特徴とする。

詳細には、前記ｃ）及びｄ）段階は、ｃ１）前記両方向スイッチブロックを制御し、前記バランシング電池に並列電流移動経路を形成する段階と、ｃ２）前記モジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池に形成された並列電流移動経路と前記電荷均等化部の間に電流移動経路を形成する段階と、ｄ１）前記マイクロプロセッサーにより、前記電荷均等化部に備えられて電池ストリング全体の電圧を入力または出力として有するＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線の端部及び２次巻線の端部それぞれに備えられたスイッチを制御し、前記バランシング電池を充電または放電する段階と、を含んで行われることを特徴とする。

本発明の均等充電装置及び方法は、全体電池をモジュールに分け、電池モジュール毎に、一モジュールを構成する各電池に並列電流移動経路を形成する両方向スイッチブロックが備えられ、前記両方向スイッチブロックの後段に個別電池モジュールと電圧センシング部及び電荷均等化部の間に電流移動経路を形成するモジュールスイッチ部が備えられる２段のスイッチ構成により、電池ストリングを構成する各電池が電圧センシング部及び電荷均等化部を共有することを特徴とする。これにより、電荷均等化のために備えられる構成要素が画期的に減少し、均等充電装置の複雑性及び体積を減少させて、その生産コストを低減する効果がある。また、電池モジュール毎に備えられる両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部の２段のスイッチ構成により、電流移動経路を形成するために備えられるスイッチの電圧ストレスを画期的に減少させ、耐電圧が低い低電圧のスイッチ素子の使用が可能である。さらに、電池モジュール毎に回路が分離しているため、回路の具現が容易であり、回路の損傷に対する効率的な対処が可能であり、設計柔軟性が高いという長所がある。

本発明による均等充電装置の構成を図示した例である。本発明による均等充電装置の構成を図示した他の例である。Ｍ番目の電池モジュールのｋ番目の電池の電流移動経路を図示した、本発明による均等充電装置の構成を図示したさらに他の例である。本発明による均等充電装置の構成を図示したさらに他の例である。

１１０電池ストリング
１１１〜１１６電池モジュール
１２１〜１２６両方向スイッチブロック
１３０モジュールスイッチ部
１３１〜１３６スイッチ対
１４０電圧センシング部
１４１コンデンサ
１４１' 出力電圧センシング部
１４２アナログ−デジタルコンバータ
１５０電荷均等化部
１５１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６０マイクロプロセッサー

以下、添付の図面を参照して本発明の均等充電装置及び方法を詳細に説明する。以下で紹介される図面は当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするための例として提供されるものである。従って、本発明は以下提示される図面に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。また、明細書全体にわたって同一の参照番号は同一の構成要素を示す。

この際、用いられる技術用語及び科学用語において他の正義がなければ、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有した者が通常的に理解している意味を有し、下記の説明及び添付図面において本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある公知機能及び構成についての説明は省略する。

図１は本発明による直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置の構成の一例を図示したものであり、複数の電池が直列連結された電池ストリング１１０、Ｂ_１、１〜Ｂ_Ｍ、ｋは二つ以上の電池が直列連結された複数の電池モジュール１１１、１１２、１１３に分けられる。図１に図示された電池ストリングは総Ｍ（Ｍ≧２）個の電池モジュール１１１、１１２、１１３で構成された場合であり、各電池モジュール１１１、１１２、１１３を構成する直列連結された電池の数がｋ（ｋ≧２）個である場合を図示している。図１において、電池ストリングを構成する一電池は、前記一電池がｉ（ｉ≧１の自然数）番目のモジュールに属し、ｉ番目のモジュールの最上端の電池を基準にｊ（ｊ≧１の自然数）番目に位置する場合、Ｂ_ｉ、ｊの記号を利用して表記した。また、図１において、各電池モジュール１１１、１１２、１１３を構成する電池の数がｋ個（Ｂ_１、ｋ、Ｂ_２、ｋ、Ｂ_Ｍ、ｋ）で、全て同一である場合を図示したが、電池モジュール毎に各モジュールを構成する電池の数が相違してもよい。

各電池モジュール１１１、１１２、１１３には、電池モジュール毎に両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３が備えられる。前記両方向スイッチブロック１２１は該当電池モジュール１１１を構成する各電池Ｂ_１、１〜Ｂ_１、ｋに並列電流移動経路を形成し、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３の後段に備えられるモジュールスイッチ部１３０は各電池モジュール１１１、１１２、１１３に対応する両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３に選択的に電流移動経路を提供して、前記電池ストリング１１０を構成する一電池（例えばＢ_２、２）は、前記両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部によって単一の電圧センシング部１４０及び単一の電荷均等化部１５０と連結される。

前記単一の電圧センシング部１４０は、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及びモジュールスイッチ部１３０によって電流移動経路が形成された電池の電圧を測定してマイクロプロセッサー１６０に提供し、前記単一の電荷均等化部１５０は、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及びモジュールスイッチ部１３０によって電流移動経路が形成された電池を充電または放電させて、前記電圧センシング部１４０と前記電荷均等化部１５０が並列連結されていることが好ましい。

上述したように、前記電池ストリング１１０を構成する全ての電池は単一の電圧センシング部１４０及び単一の電荷均等化部１５０を共有し、電池ストリング１１０を構成する一電池と前記単一の電圧センシング部１４０及び単一の電荷均等化部１５０との間には、前記両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部によって選択的に電流移動経路が形成される。

前記電圧センシング部１４０はコンデンサを含んで構成されることが好ましく、前記電荷均等化部１５０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ；Bipolar Junction Transistor）、リレー（relay）及びダイオードを含む群から一つ以上選ばれた能動素子と、インダクタ、変圧器及びコンデンサを含む群から一つ以上選ばれた受動素子と、を含んで構成された放電回路、充電回路または充放電回路であるか、または、ＤＣ／ＤＣコンバータ、好ましくは、１次巻線及び２次巻線の各端にＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御するスイッチが備えられたＤＣ／ＤＣコンバータを含んで構成された放電回路、充電回路または充放電回路である。

また、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及び前記モジュールスイッチ部１３０は、電池ストリング１１０を構成する個別電池の電圧を測定するための電流移動経路を形成するとともに、電池ストリング１１０のうち低充電または過充電された電池の充電または放電経路を形成することを特徴とする。

従って、前記電池ストリング１１０を構成する全ての電池は単一の電圧センシング部１４０及び単一の電荷均等化部１５０を共有し、前記電圧センシング部１４０及び電荷均等化部１５０は前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及びモジュールスイッチ部１３０を共有することを特徴とする。

図１の点線の矢印は制御信号を示したものであり、前記マイクロプロセッサー１６０は、電圧センシング部１４０で測定された電圧値の入力を受けて電池の充電または放電を判断し、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及び前記モジュールスイッチ部１３０を制御する。

詳細には、前記マイクロプロセッサー１６０は、前記電圧センシング部１４０で測定された電圧の入力を受けて電池ストリング１１０の平均電圧を算出し、前記電池ストリング１１０の平均電圧を基準に、充電または放電対象の電池であるバランシング電池を決め、前記バランシング電池と前記電荷均等化部１５０との間に電流移動経路が形成されるように、両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部１３０を制御する。さらに詳細には、バランシング電池が属した電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックを制御してバランシング電池に並列電流移動経路を形成し、モジュールスイッチ部１３０を制御してバランシング電池が属した電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックと電荷均等化部１５０との間に電流移動経路を形成する。

この際、マイクロプロセッサー１６０は、前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及び前記モジュールスイッチ部１３０を制御し、電池ストリング１１０を構成する全ての電池の電圧の入力を順に受けて電池ストリング１１０の平均電圧を算出し、前記電池ストリング１１０の平均電圧を基準に、一つ以上のバランシング電池を決めることができる。前記マイクロプロセッサー１６０は、過充電されて放電が必要な放電対象のバランシング電池のリスト、低充電されて充電が必要な充電対象のバランシング電池のリスト、または充電対象のバランシングリスト及び放電対象のバランシングリストを算出して、電池ストリング１１０を構成する全ての電池の電圧を順に測定する段階の後、前記バランシング電池のリストに応じて前記両方向スイッチブロック１２１、１２２、１２３及び前記モジュールスイッチ部１３０を制御し、前記電荷均等化部１５０を利用して一回以上（バランシング電池のリストに属する電池の数）の充電または放電が行われることができる。

さらに、図１に図示したように、前記マイクロプロセッサー１６０は、前記電荷均等化部１５０の動作（on/off）を制御し、前記電圧センシング部１４０のセンシング動作を制御する。

前記電圧センシング部１４０はコンデンサ（capacitor）１４１及びアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４２を含むことが好ましく、前記コンデンサ１４１によって電池ストリング１１０を構成する個別電池の電圧が測定され、アナログ値である前記コンデンサ１４１の電圧をデジタル値に変換させる前記アナログ−デジタルコンバータ１４２を利用してデジタル値に変換された個別電池の電圧を前記マイクロプロセッサー１６０に提供（入力）する。

図１のメインユニット（main unit）は前記電圧センシング部１４０、前記電荷均等化部１５０及びマイクロプロセッサー１６０を含み、好ましくは、図２に図示したように、前記電圧センシング部はコンデンサ１４１及びアナログ−デジタルコンバータ１４２を含み、前記電荷均等化部１５０は電池の充電、放電または充放電を行うＤＣ／ＤＣコンバータ１５１を含む。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の第１巻線または第２巻線が電池ストリング１１０の全体電圧と連結されることを特徴とする。

図１を参照して上述した前記電圧センシング部１４０と前記電荷均等化部１５０との並列連結は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の二つの巻線（第１巻線及び第２巻線）のうち電池ストリング１１０の全体電圧と連結されていない一巻線が、前記電圧センシング部１４０に備えられたコンデンサ１４１と並列連結された構造であることが好ましい。

図１に図示したように、前記モジュールスイッチ部１３０は複数のスイッチ対（switch pair）１３１、１３２、１３３を含み、一電池モジュール（例えば１１２）に対応する両方向スイッチブロック（例えば１２２）と前記電圧センシング部１４０及び前記電荷均等化部１５０との間の電流移動経路の形成有無は、一スイッチ対（例えば１３２）によって制御される。従って、電池ストリング１１０がＭ個の電池モジュールに分けられた場合、前記モジュールスイッチ部１３０はＭ個のスイッチ対１３１、１３２、１３３を含み、各スイッチ対１３１、１３２、１３３は電池モジュール毎に対応する両方向スイッチブロックに電流移動経路を提供する。

上述したように、モジュールスイッチ部１３０は電池モジュール毎に電流移動経路を形成し、両方向スイッチブロックは該当電池モジュールを構成する個別電池に並列電流移動経路を形成するようになる。図１に図示したように、Ｍ番目の電池モジュール１１３はＭ番目の両方向スイッチブロック１２３と連結され、Ｍ番目の両方向スイッチブロックはモジュールスイッチ部のＭ番目のスイッチ対１３３と連結されて、電池モジュールを基準に、該当両方向スイッチブロック及び該当スイッチ対で構成された複数のモジュール（図１のモジュール１、モジュール２、モジュールＭ）で構成された構造を有するようになる。

従って、電池ストリング１１０を構成する電池の数が変わっても、モジュール（モジュール１、モジュール２、モジュールＭ）を追加または除去することにより容易に装置の変換及び拡張が可能である。また、電池モジュール毎に回路が分離されているため、回路の具現が容易であり、素子の劣化などによって発生する回路の損傷に対して効率的に対処することができ、設計柔軟性の高いという長所がある。

電池ストリングを構成する個別電池が単一の電圧センシング部１４０及び単一の電荷均等化部１５０を共有するために、モジュールスイッチ部１３０に含まれた前記Ｍ個のスイッチ対１３１、１３２、１３３はそれぞれ前記電圧センシング部１４０と並列連結されることが好ましい。

より詳細には、図２に図示したように、前記モジュールスイッチ部１３０に含まれた前記Ｍ個のスイッチ対１３１〜１３６は前記電圧センシング部１４０に含まれたコンデンサ１４１と並列連結されることが好ましい。

図１または図２に図示したように、電池モジュールがｋ（ｋ≧２の自然数）個の電池で構成された前記電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックは、２ｋ個の両方向ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）スイッチを含み、前記電池モジュールを構成する一電池を基準に、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチが前記一電池の正極と負極の両端にそれぞれ連結され、前記並列電流移動経路が形成されることを特徴とする。

図２を参照して、前記モジュールスイッチ部１３０と前記両方向スイッチブロックとの連結について説明する。一電池モジュールは一両方向スイッチブロックと連結され、一両方向スイッチブロックはモジュールスイッチ部１３０を構成する一スイッチ対と連結されるが、好ましくは、前記電池モジュールを構成する複数の電池のうち最下端または最上端の電池を基準に、前記両方向スイッチブロックを構成する奇数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて前記スイッチ対のうち一スイッチと連結され、偶数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて同一スイッチ対のうち他スイッチと連結される。

詳細には、前記両方向スイッチブロックを構成する両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチは、一側が隣接して直列連結された電池間のノード（node）と連結され、他側がスイッチ対のうち一スイッチと連結されて、同一の両方向スイッチブロックに属し、互いに隣接しない両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチ同士が並列連結され、スイッチ対のうち一スイッチまたは他スイッチと連結される。前記スイッチ対は、両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチ、片方向ＭＯＳＦＥＴスイッチまたはリレー（relay）である。

また、図２及び図３に図示したように、前記アナログ−デジタルコンバータ１４２はマイクロプロセッサーと一体型に備えられることができ、前記電圧センシング部１４０はコンデンサ１４１とともに出力電圧センシング部１４１'をさらに含んで構成され、前記出力電圧センシング部１４１'は前記コンデンサ１４１で測定された個別電池の電圧を負荷効果が生じることなく読み取り、前記アナログ−デジタルコンバータ１４２の入力に提供する。

図３はＭ番目の電池モジュールの２番目の電池の電圧測定または電荷均等化の例を図示したものであり、容易に認識されるように、電池モジュールを構成する複数の電池の各端に備えられる両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチ及びモジュールスイッチの全体ではなく、Ｍ番目の電池モジュールの２番目の電池Ｂ_Ｍ、２の電流移動経路を形成するために制御される（スイッチが低いインピーダンス状態に制御される）両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチ及びスイッチ対のみを図示した。

図３に図示したように、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチＳ_２、Ｓ_３は低電圧両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチであることが好ましく、マイクロプロセッサー１６０のＯＮ、ＯＦＦ信号を受けることにより動作されるため、両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチＳ_２、Ｓ_３の入力（ＭＯＳＦＥＴのゲート）にＯＮ、ＯＦＦ信号を生成できるリレー、好ましくは電子式リレーが連結されていることが好ましい。

前記電子式リレーは無接点リレー（Solid state relay）またはオプトカプラ（Optocoupler）であり、好ましくは、図３に図示したように、発光ダイオードｒ２及び受光素子ｒ１を含んで構成される。前記受光素子ｒ１はＢＪＴ（Bipolar Junction Transistor）であることが好ましい。前記ＢＪＴ（ｒ１）は前記発光ダイオードｒ２の光を受光して低いインピーダンス状態（ターンオン状態）となり、前記電池ストリングの一部である二つ以上の直列連結された電池の電位が前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート（gate）に印加されるようになる。

詳細には、図３の点線の矢印で示したように、前記発光ダイオードｒ２は両方向スイッチブロックを制御するためのマイクロプロセッサー１６０の制御信号によって発光するようになり、前記発光ダイオードｒ２の発光によってＢＪＴ（ｒ１）がターンオンされ、両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのゲートにターンオン電圧が加えられるようになる。この際、図３に図示したように、両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴをターンオンさせるＶｇｓ（ＶｇｓはＭＯＳＦＥＴのソース電圧を基準としたゲート電圧である）は電池ストリングの一部である二つ以上の直列連結された電池の電位であり、図３の場合、３個の電池が直列連結された電位がＭＯＳＦＥＴがターンオンされる時に印加されるＶｇｓである。

上述したように、両方向スイッチブロックを構成するそれぞれの両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを駆動させる電源として、電池モジュールの一部電圧が使用されるのである。両方向スイッチブロックを構成する両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチは図３に示すように電池ストリング電圧の一部を電源装置として使用し、ゲートに電子式リレーが備えられ、信頼性の高いＯＮ、ＯＦＦスイッチ動作を行うことを特徴とする。

前記電荷均等化部１５０は電池ストリング１１０の全体電圧を入力として有し、出力がコンデンサ１４１と連結されたＤＣ／ＤＣコンバータ１５1を含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の１次巻線及び２次巻線の各端には、スイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２が備えられることが好ましい。

本発明のインテリジェント制御型均等充電装置は、ＰＷＭ（Pulse width modulation）信号を生成するＰＷＭ専用制御チップをさらに含むことができ、前記スイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２は各ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の動作（on/off）を担当する部分であって、前記マイクロプロセッサー１６０またはＰＷＭ専用制御チップ（不図示）で生成されたＰＷＭ信号の入力を受けて制御されることが好ましい。この際、マイクロプロセッサー１６０で生成されたＰＷＭ信号を用いる場合、マイクロプロセッサーで生成されたＰＷＭ信号の電流容量に制限があり、これによって電源スイッチの駆動に制約が伴うため、追加回路をさらに備えることが好ましい。

好ましくは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１に備えられるスイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２は、ＭＯＳＦＥＴ素子及びＭＯＳＦＥＴ素子がターンオフ（高いインピーダンス）された状態で電流移動経路（ＭＯＳＦＥＴターンオン電流と反対方向）を提供するダイオードを含む。

過充電または低充電されたバランシング電池の放電または充電を、図３を参照して説明する。図３に示すように、マイクロプロセッサー１６０が両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチＳ_２、Ｓ_３をターンオン（低いインピーダンス）させてバランシング電池（図３のＢ_Ｍ、２）に並列電流移動経路を形成した後、モジュールスイッチ部を制御してバランシング電池が属した電池モジュールの該当スイッチ対をターンオンさせると、バランシング電池（Ｂ_Ｍ、２）とＤＣ／ＤＣコンバータ１５１との間に電流移動経路が形成される。

マイクロプロセッサーによって電流移動経路が形成された後、バランシング電池が低充電されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１に備えられたスイッチＳ_ｃｏｎｖ１がターンオンされ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１変圧器の１次巻線には全体電池ストリングの電圧によって電流が誘導され、その結果、変圧器に同じ量の磁気エネルギーが保存される。その後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１のスイッチＳ_ｃｏｎｖ１がターンオフされると、変圧器に保存された磁気エネルギーは２次巻線とスイッチＳ_ｃｏｎｖ２に備えられたダイオードを介してバランシング電池に移動するようになる。

反対に、バランシング電池が過充電されて放電が必要な場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１の１次巻線スイッチＳ_ｃｏｎｖ１の代わりに２次巻線スイッチＳ_ｃｏｎｖ２がターンオンされ、変圧器の２次巻線に保存されたエネルギーが１次巻線に移動することにより、バランシング電池の過充電されたエネルギーが全体電池ストリングの電位に影響を与えるエネルギー放電回路が形成されるようになる。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１５１は固定されたデューティ比（duty ratio）を有するスイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２の動作によって動作し、二つのスイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２が同時にターンオンされることなく動作する。電荷均等化部１５０に備えられるＤＣ／ＤＣコンバータは、図３に示すようにフライバックタイプ（flyback type）のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよく、他のタイプのＤＣ／ＤＣコンバータが用いられてもよい。

図４は電池ストリング１１０を構成する個別電池の電圧を測定する例を図示したものであり、前記電圧センシング部１４０は、コンデンサ１４１と、前記コンデンサ１４１の電位を入力として有し、出力値を前記マイクロプロセッサー１６０に提供するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４２と、前記アナログ−デジタルコンバータ１４２の入力端に備えられ、前記マイクロプロセッサー１６０によって制御されるスイッチ（センシングスイッチ）Ｓ_ａｄｃと、を含む。前記センシングスイッチＳ_ａｄｃは高速リレー（high speed relay）であることが好ましい。

図４の電流経路１、電流経路２で図示したように、電圧センシング部１４０を構成するコンデンサ１４１を基準に、電圧測定対象である一電池（図４のＢ_ｎ）と電流移動経路を形成する両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部（スイッチ対）と、コンデンサ１４１とアナログ−デジタルコンバータの入力との間に電流移動経路を形成するセンシングスイッチＳ_ａｄｃと、を交互に用いて、電池側スイッチ（両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部）とアナログ−デジタルコンバータ１４２側スイッチ（センシングスイッチＳ_ａｄｃ）との間に位置しているコンデンサ１４１に電圧をサンプリング（sampling）する方法により、該当する電池の電圧情報を得ることができる。このような電池電圧センシングの動作は、電池ストリングの最上位の電池または最下位の電池から順に動作するようになる。

好ましくは、前記マイクロプロセッサー１６０は、センシングスイッチＳ_ａｄｃ、両方向スイッチブロック（スイッチ素子のインピーダンスを制御するゲートに備えられた電子式リレーまたはオプトカプラを含む）及びモジュールスイッチ部を制御することにより電池ストリングを順に構成する全ての電池の電圧を測定し、測定された電池電圧を利用して平均電池ストリング電圧を算出し、これに基づいてバランシング電池のリストを算出して、両方向スイッチブロック（スイッチ素子のインピーダンスを制御するゲートに備えられた電子式リレーまたはオプトカプラを含む）、モジュールスイッチ部及びＤＣ／ＤＣコンバータに備えられたスイッチＳ_ｃｏｎｖ１、Ｓ_ｃｏｎｖ２を制御することによりバランシング電池の充電または放電を行う。

この際、コンデンサを利用した電池の電圧センシングと電荷均等化のためのＤＣ／ＤＣコンバータの動作は、時間分割（time division）により行われる。

上述した均等充電装置を利用した本発明による電荷均等化方法を説明する。本発明による電荷均等化方法に用いられるマイクロプロセッサー、モジュールスイッチ部、両方向スイッチブロック、電圧センシング部、電荷均等化部、電荷均等化部に備えられるＤＣ／ＤＣコンバータ、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられるスイッチ、バランシング電池、電池の電圧センシング、バランシング電池の充電または放電は、本発明による均等充電装置における説明と同様である。

本発明による電荷均等化方法は、ａ）マイクロプロセッサーによりモジュールスイッチ部及び両方向スイッチブロックを制御し、電圧センシング部を利用して電池ストリングを構成する各電池の電圧を測定する段階と、ｂ）マイクロプロセッサーで測定された前記電池の電圧の平均値を基準に、低充電または過充電された電池であるバランシング電池を選択する段階と、ｃ）マイクロプロセッサーにより前記両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池と電荷均等化部とを連結する段階と、ｄ）マイクロプロセッサーで前記電荷均等化部を動作させて前記バランシング電池を充電または放電する段階と、を含んで行われる。

詳細には、前記ｃ）及びｄ）段階は、ｃ１）前記両方向スイッチブロックを制御し、前記バランシング電池に並列電流移動経路を形成する段階と、ｃ２）前記モジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池に形成された並列電流移動経路と前記電荷均等化部との間に電流移動経路を形成する段階と、ｄ１）前記電荷均等化部に備えられ、電池ストリングの全体電圧を入力または出力として有するＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線端部及び２次巻線端部それぞれに備えられたスイッチを前記マイクロプロセッサーにより制御し、前記バランシング電池を充電または放電する段階と、を含む。

前記ｂ）段階のバランシング電池は一つ以上の過充電電池、一つ以上の低充電電池であることができ、バランシング電池が複数個である場合、バランシング電池毎にｃ）及びｄ）段階が繰り返して行われる。

前記ｄ）段階が行われた後、電池ストリングを構成する個別電池の電圧を測定する前記ａ）段階がさらに行われることができることは勿論である。

本発明による電荷均等化方法のｃ）及びｄ）段階は、直列連結された電池ストリングに電気的充電装置や電気的負荷が連結されていない状態で、電池ストリングを構成するそれぞれの電池の電位が相違する場合に行われることが好ましい。しかし、電気的充電装置や電気的負荷が連結されている場合にも、全体電池の電圧と連結されたＤＣ／ＤＣコンバータの巻線とＤＣ／ＤＣコンバータに備えられたスイッチがバイパス回路（bypass circuit）と作用するほどに電流収容容量が大きいか、または充電される電流や放電する電流の大きさが小さな場合には行われることができる。

ａ）段階の後、ｂ）、ｃ）及びｄ）段階の遂行有無は、電池ストリングを構成する各電池の電位が相違する場合に行われるが、ａ）段階でマイクロプロセッサーに入力された電池の電圧値に基づいて予めプログラミングされたアルゴリズムを行って決まる。

詳細には、ａ）段階で電池ストリングを構成する全ての電池の電圧が順にセンシングされてマイクロプロセッサーに入力されるが、このように電池順にセンシングされた電圧値はマイクロプロセッサーに保存される。その後、電池ストリングの平均電圧を基準に、一定基準値を超過する電池が放電対象バランシング電池として決まり、一定基準値未満である電池が充電対象バランシング電池として決まることにより、バランシング電池のリストが生成される。このようなバランシング電池のリストにより充電または放電すべき電池が決まり、バランシング電池の充電または放電が順に行われる。

図４の装置を参照して説明したように、ａ）段階の前記電池ストリングを構成する個別電池の電圧センシングは、両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部による電流移動経路と、アナログ−デジタルコンバータの入力の間に備えられるセンシングスイッチによる電流移動経路と、がマイクロプロセッサーによって交互に形成されるように制御することにより、電池側スイッチ（両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部）とアナログ−デジタルコンバータ側スイッチ（センシングスイッチＳ_ａｄｃ）との間に位置しているコンデンサ１４１に電圧をサンプリング（sampling）する方法を用いる。

図３を参照した説明したように、ｂ）段階で生成されたバランシング電池（またはバランシング電池のリスト）の充電または放電は、ｃ）段階でマイクロプロセッサーが両方向スイッチブロックを制御してバランシング電池に並列電流移動経路を形成した後、モジュールスイッチ部を制御してバランシング電池が属した電池モジュールの該当スイッチ対をターンオンさせ、バランシング電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの間に電流移動経路を形成する。

ｃ）段階でマイクロプロセッサーにより電流移動経路が形成された後、マイクロプロセッサーによりＤＣ／ＤＣコンバータの１次及び２次巻線の各端に備えられたスイッチが制御され、バランシング電池の充電または放電が行われる。

ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられたスイッチは、１次巻線（または２次巻線）に連結された電池ストリングの電位（またはバランシング電池の電位）を磁気エネルギーとして保存し、２次巻線（または１次巻線）に連結されたバランシング電池（または電池ストリング）に移動させる役割をし、単一のＤＣ／ＤＣコンバータにより電池の充電または放電が選択的に行われることを特徴とする。また、充電されるバランシング電池の充電エネルギーが電池ストリング全体の電位に影響を与え、放電されるバランシング電池の放電エネルギーが電池ストリング全体の電位に影響を与えることを特徴とする。

以上のように本発明を特定の事項と限定された実施例及び図面によって説明したが、これは本発明のより全体的な理解を容易にするために提供されたものにすぎず、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明が属する分野にて通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。

従って、本発明の思想は説明された実施例に限られて決まってはならず、添付の特許請求範囲だけでなく、該特許請求範囲と均等または等価的変形がある全てのものなどは本発明の思想の範囲に属する。

Claims

複数の電池が直列連結された電池モジュールと、
Ｍ（Ｍ≧２の自然数）個の前記電池モジュールが直列連結された電池ストリングと、
前記電池ストリングを構成する各電池の電圧をセンシングする単一の電圧センシング部と、
前記電圧センシング部と並列連結され、前記電池ストリングを構成する各電池を充電または放電させる単一の電荷均等化部と、
前記電池モジュール毎に備えられ、前記電池モジュールを構成するそれぞれの電池に並列電流移動経路を形成する両方向スイッチブロックと、
前記両方向スイッチブロックと前記電圧センシング部及び電荷均等化部の少なくともいずれか一方と間に電流移動経路を形成するモジュールスイッチ部と、
前記電圧センシング部で測定された電圧値の入力を受けて電池の充電または放電を判断し、前記両方向スイッチブロック及び前記モジュールスイッチ部を制御するマイクロプロセッサーと、を含み、
前記電池ストリングを構成する各電池は、前記両方向スイッチブロック及び前記モジュールスイッチ部によって前記電圧センシング部及び前記電荷均等化部を共有し、
前記両方向スイッチブロックは複数の両方向ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）スイッチを含み、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのターンオン時に加えられるＶｇｓは、前記電池ストリングの一部である二つ以上の直列連結された電池の電位であることを特徴とする、直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
ｋ（ｋ≧２の自然数）個の電池で構成された前記電池モジュールに対応する両方向スイッチブロックは２ｋ個の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを含み、前記電池モジュールを構成する一電池を基準に、前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチが前記一電池の正極と負極の両端にそれぞれ連結され、前記並列電流移動経路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記モジュールスイッチ部はＭ個のスイッチ対（pair）を含み、前記Ｍ個のスイッチ対のうち第１スイッチ対は一両方向スイッチブロックと連結される第１−１スイッチ及び第１−２スイッチを含み、
前記電池モジュールを構成する複数の電池のうち最下端または最上端の電池を基準に、前記両方向スイッチブロックを構成する奇数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて前記第１−１スイッチと連結され、偶数番目の両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチの一側が並列連結されて前記第１−２スイッチと連結されていることを特徴とする請求項２に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記Ｍ個のスイッチ対は、それぞれ前記電圧センシング部と並列連結されていることを特徴とする請求項３に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチを構成するＭＯＳＦＥＴのゲートに電子式リレーが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記電子式リレーは発光ダイオード及び受光素子を含み、前記発光ダイオードは両方向スイッチブロックを制御するためのマイクロプロセッサーの制御信号によって発光することを特徴とする請求項５に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記電圧センシング部は、コンデンサと、前記コンデンサの電位を入力として有し、出力値を前記マイクロプロセッサーに提供するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、前記アナログ−デジタルコンバータの入力端に備えられ、前記マイクロプロセッサーによって制御されるスイッチと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記電荷均等化部は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ（ＢＪＴ；Bipolar Junction Transistor）、リレー（relay）及びダイオードを含む群から選ばれた一つ以上の能動素子と、インダクタ、変圧器及びコンデンサを含む群から選ばれた一つ以上受動素子と、を含んで構成された放電回路、充電回路または充放電回路であることを特徴とする請求項１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記電荷均等化部はＤＣ／ＤＣコンバータを含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは充電型ＤＣ／ＤＣコンバータ、放電型ＤＣ／ＤＣコンバータ、または充放電型ＤＣ／ＤＣコンバータを含むことを特徴とする請求項１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線または２次巻線は前記電池ストリングの全体電位と連結されることを特徴とする請求項９に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線及び２次巻線の各端に、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作（on/off）を制御するスイッチが備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられたスイッチは、前記マイクロプロセッサーにより生成されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって制御されることを特徴とする請求項１１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
ＰＷＭ（Pulse width modulation）信号を生成するＰＷＭ専用制御チップをさらに含み、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられるスイッチは前記ＰＷＭ専用制御チップのＰＷＭ信号により制御されることを特徴とする請求項１１に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型均等充電装置。
請求項１から１３の何れか一項に記載のインテリジェント制御型均等充電装置を利用した電荷均等化方法であって
ａ）マイクロプロセッサーでモジュールスイッチ部及び両方向スイッチブロックを制御し、電圧センシング部を利用して電池ストリングを構成する各電池の電圧を測定する段階と、
ｂ）マイクロプロセッサーで測定された前記電池の電圧の平均値を基準に、低充電または過充電された電池であるバランシング電池を選択する段階と、
ｃ）マイクロプロセッサーで前記両方向スイッチブロック及びモジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池と電荷均等化部を連結する段階と、
ｄ）マイクロプロセッサーで前記電荷均等化部を動作させ、前記バランシング電池を充電または放電する段階と、
を含む直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型電荷均等化方法。
前記ｃ）及びｄ）段階は、
ｃ１）前記両方向スイッチブロックを制御し、前記バランシング電池に並列電流移動経路を形成する段階と、
ｃ２）前記モジュールスイッチ部を制御し、前記バランシング電池に形成された並列電流移動経路と前記電荷均等化部の間に電流移動経路を形成する段階と、
ｄ１）前記マイクロプロセッサーにより、前記電荷均等化部に備えられて電池ストリング全体の電圧を入力または出力として有するＤＣ／ＤＣコンバータの１次巻線の端部及び２次巻線の端部それぞれに備えられたスイッチを制御し、前記バランシング電池を充電または放電する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の直列連結の電池ストリングのためのインテリジェント制御型電荷均等化方法。