KR100690039B1 - 자율 배터리 등화회로 - Google Patents

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Abstract

적어도 제 1 및 제 2직렬접속된 배터리사이의 전하를 등화시키기 위한 배터리 등화회로는 스위칭회로와 공진회로를 포함한다. 각 배터리는 양극과 음극을 가지며, 제 2배터리의 양극은 공통 노드에서 제 1배터리의 음극에 연결되어 있다. 스위칭회로는 (ⅰ)양의 노드에서 제 1배터리의 양극과 (ⅱ)음의 노드에서 제 2배터리의 음극에 접속될 수 있다. 그리고, 공진회로는 스위칭회로와 배터리의 공통노드 사이에 연결될 수 있으며, 스위칭회로는 DC전류 성분이 제 1 및 제 2배터리 사이에 전하 불균형의 기능으로서 공진회로를 거쳐 흐르도록 제 1 및 제 2배터리와 병렬로 교대로 공진회로를 연결하는데 적용된다.

Description

자율 배터리 등화회로{Autonomous battery equalization circuit}
도 1은 종래기술에 따른 배터리 등화회로이다.
도 2는 본 발명에 따른 전하 등화회로이다.
도 3a-3b는 도 2의 회로에 나타낸 특정한 파형을 설명하는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 전하 등화회로를 더 상세하게 설명하기 위한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
100,300. 전하 등화회로 102,104. 배터리
112. 스위칭회로 114. 공진회로
116. 공진인덕터 130,132. 트랜지스터
133. 트랜지스터 구동회로 150,152. 다이오드
154,156. 캐패시터 200. 교류전류
202. 교류전압
본 발명은 배터리 등화 기술에 관한 것으로, 특히 공진회로를 사용하는 배터 리 등화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리를 직렬로 연결함으로써, 부하를 구동하는데 비교적 큰 총 전압을 이용할 수 있다. 재충전할 수 있는 배터리를 이용하는 것이 바람직하기 때문에, 직렬로 모든 배터리를 한번에 충전하는 배터리 충전기 회로가 개발되어 왔다.
하나의 배터리가 다른 배터리보다 더 높은 전하상태가 되지 않게 각각의 배터리를 직렬로 충분히 충전시키기도록 주의해야 한다. 만약, 다른 직렬 배터리들에 대하여 비교적 낮은 전하를 갖는 배터리 사이에 차분이 생긴다면, 그 직렬 배터리들의 총 유효한 용량은 낮은 상태의 전하를 갖는 배터리의 용량으로 감소된다.
배터리 등화회로는 모든 직렬 배터리들이 거의 같은 전하 상태에 도달하도록하기 위해 발달되어 왔다. Brainard의 미국 특허 No.5,479,083에서는 종래의 배터리 등화회로(10)를 설명한다. 도 1에 그 회로를 나타내었다.
Brainard 특허는 충전회로(12)를 통하여 충전되는 직렬로 연결된 배터리쌍 (B1, B2)을 나타낸다. 등화회로는 직렬로 연결된 배터리들 양단에 연결된 한쌍의 직렬 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함한다. 인덕터(L)는 한 쌍의 트랜지스터 (Q1, Q2)와 한 쌍의 배터리(B1, B2) 사이에 연결된다. 오실레이터(14)는 트랜지스터(Q1, Q2)에 게이트 구동신호를 생성함으로써, 동등한 지속기간 동안 트랜지스터(Q1, Q2)를 교대로 온/오프 바이어스 하도록 한다. 인덕터는 각각의 배터리와 병렬로 교대로 전환되는 비산일성 (non-dissipative)의 분류기(shunt)로서 동작함으로써, 하나의 배터리의 과도한 전하가 다른 배터리로 이동하도록 한다.
불행히도, Brainard 등화회로(10)내의 구성요소의 허용차는 배터리들 사이에 도달하는 등화의 등급을 초래할 것이다. 실제, 오실레이터(14)의 듀티 사이클과 그 결과 트랜지스터(Q1, Q2)에 의해 나타나는 듀티 사이클이 배터리에 야기시키는 허용차는 등화의 질을 초래할 것이다. 따라서, 만족스런 등화를 얻기 위해서는, 각 배터리의 전하측정이 이루어져야 하고, 필요할 때 듀티 사이클을 변경하기 위하여 오실레이터에 피드백해야 한다.(Brainard 특허의 도 3을 보라).
Pascual의 미국 특허 제 5,710,504호에서는 적당한 등화에 도달하기 위해 각각의 배터리로부터 피드백 메카니즘을 요구하지 않는 배터리 등화회로를 나타낸다. 그러나, Pascual 특허의 회로는 아무리 많은 배터리가 직렬로 결합되었다 하더라도 회로내의 모든 전환장치가 동기화되는 것을 요구한다.
직렬로 연결된 배터리의 수가 비교적 많고 최상위 배터리로부터 최하위 배터리까지 높은 단자전압이 생겨날 때, Pascual 회로의 토폴로지는 바람직하지 못한 결함상태에 도달할 수도 있다.
Pascual`504 특허의 도 1을 보면, 직렬로 연결된 복수의 배터리를 나타내며, 모든 스위치(16)는 제어라인(18)과 제어부위(12)를 통하여 동기화 되고 있다. 최상위 배터리로부터 최하위 배터리까지의 총 전압이 크다고 가정하면(예를 들면, 600볼트), 실제적인 회로는 등화회로의 배선을 통하여 최상위 배터리 단말에서부터 최하위 배터리 단말까지의 장애에 견딜 수 있도록 고안되어야 한다. 종종, 직렬로 연결된 배터리는(1000앰프 이상에 도달하는) 많은 증폭을 전달할 수도 있어서 배터리를 손상하지 않고 장애에 견딜 수 있도록 설계하기가 어렵다.
따라서, 자율적인 동작(즉, 직렬로 연결된 배터리들을 제공하는 다른 등화회로와의 동기화를 요구하지 않는)을 할 수 있고, 만족스런 등화를 달성하기 위해 폐루프 보상을 요구하지 않는 새로운 배터리 등화회로에 대한 기술이 필요하다.
본 발명의 배터리 등화회로는 적어도 제 1 및 제 2직렬접속 배터리사이의 전하를 등화시키기 위해 동작한다. 각 배터리는 양극과 음극을 가지고 있고, 제 2배터리의 양극은 공통 노드의 제 1배터리의 음극에 연결되어 있다. 스위칭회로는 (ⅰ) 양의 노드에서는 제 1배터리의 양극에, (ⅱ) 음의 노드에서는 제 2배터리의 음극에 연결될 수 있다. 그리고, 공진회로는 스위칭회로와 배터리의 공통 노드 사이에 연결될 수 있으며, 거기서 스위칭회로는 공진회로를 제 1 및 제 2배터리에 병렬로 교대로 연결하도록 사용됨으로써, DC전류 성분이 제 1배터리와 제 2배터리 사이에 전하 불균형의 기능으로서 공진회로를 통하여 흐르도록 한다.
공진회로는 공진 캐패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터를 포함하는 직렬공진회로가 더 바람직하다. 또, DC 바이패스 회로를 공진 캐패시터 양단에 연결함으로써, DC전류 성분이 그것을 통하여 제 1 및 제 2배터리 중의 하나로 흐르도록 한다. DC 바이패스 회로는 공진 인덕터보다 더 큰 인덕턴스를 갖는 바이패스 인덕터를 포함하는 것이 더 바람직하다.
스위칭회로는 양의 노드로부터 음의 노드까지의 하프(half)브리지 구성에 연결되며, 그들 사이에서 출력 노드를 규정하는 제 1 및 제 2스위칭 트랜지스터를 포함한다. 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터를 각각 온/오프하기 위한 제 1 및 제 2바이어스 신호들을 생성하기 위해서 트랜지스터 구동회로를 설치하여 사용한다. 트랜지스터 구동회로는 공진 인덕터에 연결됨으로써, 제 1 및 제 2바이어스 신호가 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압의 기능을 한다.
공진 인덕터의 공통 코어에 감긴 제 1 및 제 2권선은 스위칭회로에 포함되는 것이 더 바람직하며, 제 1 및 제 2권선은 서로에 대하여 반대로 감겨져 있고 제 1 및 제 2스위칭 트랜지스터의 바이어스 단말기에 각각 연결되어 있다. 공진 인덕터에 걸리는 전압은 제 1 및 제 2스위칭 트랜지스터를 정귀환의 배열에서 온/오프 바이어스 하기 위해 비례하는 바이어스 전압을 유도한다.
제 1 및 제 2바이패스 캐패시터가 제공될 수 있으며, 제 1바이패스 캐패시터는 양의 노드로부터 공통노드로 연결되고, 제 2바이패스 캐패시터는 공통노드로부터 음의 노드로 연결되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2바이패스 다이오드가 제공될 수도 있으며, 제 1다이오드는 공진회로의 중간노드로부터 양의 노드에 그것의 양극이 연결되고, 제 2다이오드는 공진회로의 중간노드로부터 음의 노드에 그것의 음극이 연결되어 있다.
본 발명의 다른 목적과 특징 및 장점들은 첨부된 도면에 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 명백해질 것이다.
본 발명을 설명하기 위하여, 바람직한 형태로 도면에 나타내었으나, 본 발명은 정확히 도시한 배열과 수단으로만 한정되는 것은 아니다.
첨부된 도면을 참고하면, 동일한 부호는 동일한 구성을 나타내며, 도 2에 본 발명에 따른 전하 등화회로(100)를 설명하는 회로도를 나타내었다.
전하 등화회로(100)는 각각 직렬로 연결된 배터리(102, 104)에 포함되어 있는 전하를 등화시키기도록 동작할 수 있다. 배터리(102)는 양의 노드(106)에 연결된 양극과 공통 노드(110)에 연결된 음극을 포함한다. 배터리(104)는 공통 노드 (110)에 연결된 양극과 음의 노드(108)에 연결된 음극을 포함한다.
이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 전하 등화회로(100)가 배터리(102, 104)와 같은 2개의 완전한 배터리와 작동할 필요는 없을 뿐 아니라, 특정한 배터리 내의 개개의 셀(cell)과 작동할 수도 있다는 것을 인정할 것이다. 그러한 경우에, 배터리(102)와 배터리(104)는 하나의 배터리 내에 개개의 직렬로 연결된 셀들로서 고려될 것이다.
본 발명에 따른 전하 등화회로(100)는 직렬로 연결된 배터리의 양의 노드(106)와 음의 노드(108)에 접속될 수 있는 스위칭회로(112)를 포함하며, 또한 스위칭회로(112)와 배터리(102, 104)의 공통 노드(110)사이에 접속될 수 있는 공진회로(114)를 포함한다.
공진회로(114)는 공진 인덕터(116)와 직렬로 접속된 공진 캐패시터(120)를 포함하며, 그들 사이의 중간노드(122)를 규정하는 직렬공진회로가 더 바람직하다. 또한, 공진회로(114)는 공진 캐패시터 양단에 접속된 DC 바이패스 회로를 포함함으로써, DC전류가 공진회로(114)를 통하여 스위칭회로(112)로부터 배터리(102, 104)로 흐르도록 한다. DC 바이패스 회로가 공진 캐패시터(118)와 분류기 구성으로 접속된 인덕터(120)를 포함하는 것이 가장 바람직하다.
이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 이하에서 설명되는 것으로부터 본 발명의 범위내에 있을 때 비록 공진 인덕터(116)의 인덕턴스 값에 도달하는(혹은 그 이하의) 인덕터(120)의 인덕턴스 값으로 고려되어야 할지라도, 인덕터(120)가 공진 인덕터(116)보다 더 큰 인덕턴스를 가져야 한다는 것을 인정할 것이다.
스위칭회로(112)는 양의 노드(106)로부터 음의 노드(108)까지 하프 브리지 구성으로 접속되어 그 사이의 출력 노드(134)를 규정짓는 직렬로 연결된 한쌍의 트랜지스터(130, 132)를 포함하는 것이 더 바람직하다. 또한, 스위칭회로(112)는 트랜지스터 (130, 132)를 교대로 온/오프 바이어스하기 위한 바이어스 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 트랜지스터 구동회로(133)를 포함하는 것이 더 바람직하다. 되도록이면, 트랜지스터 구동회로(133)를 공진 인덕터에 연결함으로써, 트랜지스터(130, 132)의 바이어스 신호가 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압의 기능을 하도록 한다.
트랜지스터 구동회로(133)는 공진 인덕터(116)와 함께 공통 코어에 감겨진 권선(136, 138)을 포함함으로써, 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압이 각각의 권선(136, 138) 양단에 걸리는 전압을 유도하도록 하는 것이 바람직하다.
되도록이면, 트랜지스터(130, 132)는 MOS-게이트 소자이며, MOSFET(금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터)가 가장 바람직하다. 권선(136, 138)은 각각 트랜지스터(130, 132)의 게이트로부터 소스로 접속되어 있다.
도 2의 전하 등화회로(100)의 전압과 전류 사이의 관계를 그래프로 나타낸 도 3a를 참고한다. 간단하게 설명하면, 각각 배터리(102, 104)의 전하가 거의 같아질 때, 도시된 파형은 회로 동작을 나타낸다.
공진 인덕터(116)와 공진 캐패시터(118)를 통하여 흐르는 교류 전류를 부호(200)로 나타낸다. 공진 인덕터(116)의 인덕턴스와 공진 캐패시터(120)의 캐퍼시턴스는 공진 주파수를 규정하며, 교류 전류(200)는 대체로 공진 주파수에 정합한다.
일반적으로, 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압(202)은 전기적으로 90°만큼 그것을 통과하는 교류 전류(200)를 지연시킨다(delay). 반면에, 공진 캐패시터(118) 양단에 걸리는 전압(204)은 약 90°만큼 그것을 통과하는 전류를 리드한다(lead).
트랜지스터(130, 132)를 온/오프 바이어스하기 위해서 트랜지스터 구동 회로(133)에 의해 생성되는 바이어스 전압을 나타내는 파형을 도시한 도 3b를 참고한다. 간단하게 설명하면, 도 3b의 파형은 비록 그 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 실제로는 파형이 더 복잡하다고 할지라도 구형파(square wave)로서 나타낸다.
시간(t1)일 때, 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압(202)은 음이다(도 2의 인덕터(116) 양단에 걸리는 대다수는 양으로 규정된다). 따라서, 권선(138) 양단에 유도되는 전압은 트랜지스터(132)가 온으로 될 때 양이다. 트랜지스터(130)는 시간(t1)에서 바이어스 오프된다. 시간(t2)에서, 공진 인덕터 (116) 양단에 걸리는 전압(202)은 양이고, 트랜지스터(130)가 온으로 될 때 권선(136) 양단에 유도되는 전압도 또한 양이다. 트랜지스터(132)는 시간(t2)일 때 바이어스 오프된다.
도 3a를 참고하면, 시간(t1)으로부터 시간(t2)을 거치는 교류 전류(200)는 배터리(104)로 흘러들어가고 나온다. 반면에, 시간(t2)으로부터 시간(t3)을 거치는 전류(200)는 배터리(102)로 흘러들어가고 나온다. 배터리(102)의 전하가 배터리(104)의 전하와 거의 같을 때, 배터리(104)로 흘러들어가고 나오는 전류의 양(t1~t2)은 같다. 마찬가지로, 배터리(102)로 흘러들어가고 나오는 전류의 양(t2~t3)은 같다.
배터리(102, 104)의 각각의 전하가 밸런스를 이루지 않을 경우, 공진 캐패시터(118) 양단에 걸리는 DC전압 오프셋이 발달하는 경향이 있을 것이다. 그러나, 바이패스 인덕터(120)는 전하가 등화될 때까지 배터리 중의 하나에 DC전류들을 션트할 것이다. 따라서, 전류(200)는 배터리(102, 104)사이의 전하차에 비례하는 DC성분(즉, 시프트 업(shift up)이나 시프트 다운(shift down))을 포함한다. 일단, 전하가 배터리(102, 104)사이에서 등화되면, 전류(200)는 DC오프셋을 포함하지 않는다.
이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 도 3a에서 설명한 파형이 이상적인 파형을 나타내며, 실제로는 약간 다른 파형이 얻어질 것이라고 인정할 것이다. 실제, 트랜지스터(130, 132)는 트랜지스터가 온으로 되지 않을 전압 임계값 아래에서 온으로 되는 것으로 나타난다. 결과적으로, 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압이 0볼트에 도달할 때(예, 시간(t1)에서), 권선(136) 양단에 유도되는 전압은 트랜지스터(130)의 전압 임계값에 도달한다. 트랜지스터(130)가 오프될 때, 트랜지스터(130)는 공진 인덕터(116)에 (좌에서 우로)흐르는 전류(200)를 제한하는 경향이 있다. 공진 인덕터(116)는 전류의 감소와 같은 저항을 할 것이고, 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압(202)은 극성이 바뀔 것이다. 권선(136) 양단에 유도되는 전압도 또한 극성이 바뀔 것이고, 그것에 의해서 곧 트랜지스터(130)가 오프될 것이다.
이 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자는 공진 인덕터(116) 양단에 걸리는 전압(202)이 트랜지스터 구동회로(133)에 피드백(feedback) 되고(예를 들면, 권선(136)을 통하여), 트랜지스터(130)가 오프될 때 정귀환(positive feedback)을 이끈다는 것을 인정할 것이다. 시간 t2일 때 권선(138)과 트랜지스터(132)에 각각 유사한 분석이 얻어질 것이다.
그러므로, 실제 회로에서 트랜지스터 구동회로(133)에 의해 생성되는 바이어스 신호는 공진회로(114)를 공진 주파수 위에서 약하게 주파수를 동작하도록 하며, 공진회로(114)는 우세한 유도 특성을 나타낼 것이다.
본 발명의 선택적인 실시의 형태에 따른 전하 등화회로를 설명하는 도 4를 참조한다. 전하 등화회로(300)는 도 2에 나타낸 것과 같은 거의 유사한 회로구성을 포함하지만, 다이오드(150, 152)와 캐패시터(154, 156)를 또한 포함한다. 캐패시터(154, 156)는 낮은 임피던스 AC바이패스 회로로서 동작함으로써 순환 공진전류가 배터리 (102, 104)를 흐르기보다는 캐패시터(154, 156)를 통하여 흐르도록 한다. 바람직하게, 배터리 (102, 104)는 순환 공진 전류로부터의 손실과 열화를 나타내지 않는다.
다이오드 (150, 152)는 공진회로(114)의 중간 노드(122)로부터 양의 노드(106)와 음의 노드(108)에 각각 연결되어 있다. 공진회로(114)는 직렬 저항없이 공진 가까이에서 동작하기 때문에, 중간 노드(122)는 경계없이 윙(wing)되는 경향이 있다. 바람직하게, 다이오드(150, 152)는 중간 노드 (122)의 전압이 실제로 배터리(102)의 전압 이상이나 배터리(104)의 전압 이하로 오르는 것을 방지한다.
또한, 전하 등화회로(300)는 예를 들어 푸시 투 스타트(push to start) 스위치같은 시동(start up)회로(160)를 포함한다. 전하 등화회로(300)는 연속적으로 동작할 수 있기 때문에, 시동회로(160)는 회로가 초기에 배터리(102, 104)와 연결될 때 동작할 필요가 있다. 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 만약 완화 오실레이터(예를 들면, RC와 DIAC 구성이 사용되는)가 사용된다면, 시동회로(160)가 연속적인 재개시 능력을 갖는다는 것을 인정할 것이다.
본 발명의 전하 등화회로는 배터리(102, 104)가까이에 배치된 회로 카드에 공급되는 것이 가장 바람직하다. 배터리의 총합이 2를 초과하면, 예를 들어 3, 4, 5, 6 등일 경우, 하나의 전하 등화회로(300)가 각각의 배터리쌍에 대하여 사용될 수도 있다. 그 결과, 그러한 쌍들이 오버랩됨으로써, 모든 배터리들 사이에 완전한 등화가 이루어질 것이다. n 배터리들이 등화에 있어서, 9n-10등화회로가 요구될 것이다.
바람직하게, 다른 배터리쌍에 대하여 전하 등화회로사이에서 동기화나 다른 제어신호를 공유할 필요가 없다(즉, 각각의 전하 등화회로는 자율적이다). 따라서, 전하 등화회로는 가장 편리하고 안전한 동작을 위해 배터리에 분배된다.
본 발명을 특정한 실시의 형태에 관하여 설명하였지만, 많은 다른 변화와 수정과 다른 사용은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 인정될 것이다. 그러므로, 본 발명은 특정한 명세서에 의해서가 아니라, 첨부된 청구항에 의해서 제한되는 것이 더 바람직하다.

Claims (36)

  1. 적어도 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 배터리 사이의 전하를 등화(equalization) 시키고, 각각의 배터리는 양극(positive end)과 음극(negative end)을 포함하며, 상기 제 2 배터리의 양극이 공통 노드(common node)에서 상기 제 1 배터리의 음극에 연결되는 배터리 등화회로(battery equalization circuit)에 있어서,
    (ⅰ)양의 노드에서 상기 제 1 배터리의 양극과, (ⅱ)음의 노드에서 상기 제 2 배터리의 음극에 접속될 수 있는 스위칭회로와,
    상기 스위칭회로와 상기 배터리들의 공통 노드 사이에 접속될 수 있는 공진회로(resonance circuit)를 포함하여 구성되고,
    DC 전류 성분이 상기 공진회로를 통하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 사이에 전하 불균형(charge imbalance)의 기능으로서 흐르도록 상기 스위칭회로가 상기 제 1 및 제 2 배터리와 병렬로 상기 공진회로에 교대로(alternately) 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 DC전류 성분은 적어도 (ⅰ)상기 제 1 배터리가 상기 제 2 배터리의 전하보다 더 큰 전하를 가질 때, 상기 제 1 배터리로부터 상기 제 2 배터리로 흐르고, (ⅱ)상기 제 1 배터리가 상기 제 2 배터리의 전하보다 작은 전하를 가질 때, 상기 제 2 배터리로부터 상기 제 1 배터리로 흐르며,
    상기 DC전류 성분이 상기 제 1 및 제 2 배터리 사이의 전하를 등화시키는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 DC전류 성분은 상기 제 1 및 제 2 배터리들의 각각의 전하 사이의 차분량에 비례하는 양을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공진회로는 공진 캐패시터와 직렬로 연결된 공진 인덕터를 포함하는 직렬 공진회로인 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 직렬 연결된 공진 인덕터와 공진 캐패시터는 상기 스위칭회로에 접속되어 있는 제 1 노드와, 상기 배터리들의 공통 노드에 접속할 수 있는 제 2 노드와, 상기 공진 캐패시터에 상기 공진 인덕터를 접속하는 중간 노드(intermediate node)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 직렬 공진회로는 상기 DC전류 성분이 상기 제 1 및 제 2 배터리 중 하나로 흐르거나 통과하여 흐르도록 상기 공진 캐패시터 양단에 접속되는 DC 바이패스 회로(DC bypass circuit)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 DC바이패스 회로는 바이패스 인덕터를 포함하며, 상기 바이패스 인덕터는 상기 공진 인덕터보다 더 큰 인덕턴스를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배터리 각각의 전하 사이의 불균형은 상기 공진 캐패시터 양단에 걸리는 DC 전압 성분을 유발하며, 상기 바이패스 인덕터는 상기 DC 전류 성분이 상기 바이패스 인덕터를 통하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 중 하나로 흐르도록 상기 공진 캐패시터 양단을 지나는 DC 전류 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 스위칭회로는 양의 노드로부터 음의 노드로 하프 브리지 구성(half bridge configuration)으로 연결되어 있는 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터를 포함하고 그들 사이의 출력 노드를 규정하며(define), 상기 공진회로의 상기 제 1 노드가 상기 출력 노드에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스위칭회로는 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터를 온/오프 하기 위한 제 1 및 제 2 바이어스 신호를 생성하는 트랜지스터 구동회로를 각각 포함하며, 상기 트랜지스터 구동회로는 상기 제 1 및 제 2 바이어스 신호가 상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압의 기능이 되도록 상기 공진 인덕터에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동회로는 (ⅰ)상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압이 일반적으로 양일 때 상기 제 1 트랜지스터는 온으로, 상기 제 2 트랜지스터는 오프로 바이어스 하고, (ⅱ)상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압이 일반적으로 음일 때 상기 제 1 트랜지스터는 오프로, 상기 제 2 트랜지스터는 온으로 바이어스 하기 위한 제 1 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동회로는 상기 공진 인덕터의 공통 코어에 감긴 제 1 및 제 2 권선을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 권선은 서로에 대하여 반대로 감겨 있고, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터의 바이어스 단자(bias terminal)에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터는 MOS 게이트 트랜지스터이며, 각각 게이트 단자(gating terminal)를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 권선은 각각 상기 게이트 단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터는 MOSFET이며, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터의 소스는 출력 노드에서 상기 제 2 스위칭 트랜지스터의 드레인에 연결되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터의 각 게이트로부터 소스로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동회로는 상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압이 상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터를 정귀환 배열(positive feedback arrangement)로 온/오프 바이어스 하기 위해 비례하는(proportional) 바이어스 전압을 유도하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  16. 제 15항에 있어서,
    각각의 스위칭 트랜지스터는 상기 스위칭 트랜지스터가 바이어스 오프될 크기 이하의 임계전압 값을 가지며, 상기 트랜지스터 구동회로의 정귀환은 상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압의 크기가 0에 접근할 때, 상기 바이어스 전압 중 하나는 (ⅰ)대응하는 스위칭 트랜지스터를 바이어스 오프하고, (ⅱ)상기 공진 인덕터를 통과하는 전류를 감소시키고, (ⅲ)상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압의 역전(reversal)을 일으키고, (ⅳ)상기 바이어스 전압이 각각의 임계전압 값 이하로 떨어지게 하며 대응하는 스위칭 트랜지스터를 완전히 바이어스 오프하는 각각의 임계전압 값에 도달하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 공진 인덕터와 상기 공진 캐패시터의 무효값(reactive value)은 공진 주파수를 규정하고(define), 상기 트랜지스터 구동회로의 정귀환은 상기 공진 인덕터와 상기 공진 캐패시터를 통하여 흐르는 전류와, 걸리는 전압이, 상기 공진 주파수보다 약간 위(slightly above)의 주파수를 나타내도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  18. 제 8항에 있어서,
    제 1 및 제 2 바이패스 캐패시터를 더 포함하고, 상기 제 1 바이패스 캐패시터는 양의 노드로부터 공통 노드로 연결되고, 상기 제 2 바이패스 캐패시터는 공통 노드로부터 음의 노드로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 바이패스 캐패시터는 상기 공진회로에서부터 순환하는 전류가 각각의 배터리에 흐르는 것을 션트(shunt)하기 충분한 무효값을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  20. 제 8항에 있어서,
    각각 양극(anode)과 음극(cathode)을 가지는 제 1 및 제 2 바이패스 다이오드를 더 포함하여 구성되고, 상기 제 1 다이오드는 공진회로의 중간 노드로부터 양의 노드까지 그 양극과 연결되고, 상기 제 2 다이오드는 공진회로의 중간 노드로부터 음의 노드까지 그 음극과 연결되며,
    상기 제 1 및 제 2 다이오드는 중간 노드의 전압이 상기 제 1 배터리의 전압보다 위로 상승하거나 상기 제 2 배터리의 전압보다 아래로 하강하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  21. 적어도 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 배터리 셀(cell) 사이의 전하를 등화(equalization) 시키고, 각각의 배터리 셀은 양극(positive end)과 음극(negative end)을 포함하며, 상기 제 2 배터리 셀의 양극이 공통 노드(common node)에서 상기 제 1 배터리 셀의 음극에 연결되는 배터리 등화회로(battery equalization circuit)에 있어서,
    (ⅰ)양의 노드에서 상기 제 1 배터리 셀의 양극과, (ⅱ)음의 노드에서 상기 제 2 배터리 셀의 음극에 접속될 수 있는 스위칭회로와,
    상기 스위칭회로와 상기 배터리 셀들의 공통 노드 사이에 접속될 수 있는 공진회로(resonance circuit)를 포함하여 구성되고,
    DC 전류 성분이 상기 공진회로를 통하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀 사이에 전하 불균형(charge imbalance)의 기능으로서 흐르도록 상기 스위칭회로가 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀과 병렬로 상기 공진회로에 교대로(alternately) 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  22. 제 21항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀은 각 배터리 셀을 형성하는 두 개 이상의 서브 셀(sub-cell)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 공진회로는 공진 캐패시터에 직렬로 연결된 공진 인덕터를 포함하는 직렬 공진회로인 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 직렬로 연결된 공진 인덕터와 공진 캐패시터는 상기 스위칭회로에 연결되어 있는 제 1 노드와, 상기 배터리 셀들의 공통노드에 연결될 수 있는 제 2 노드와, 상기 공진 캐패시터에 상기 공진 인덕터를 연결하는 중간노드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 직렬 공진회로는 DC전류 성분이 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀 중의 하나로 흐르거나 통과하여 흐르도록 상기 공진 캐패시터 양단에 접속된 DC 바이패스 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 DC 바이패스 회로는 바이패스 인덕터를 포함하며, 상기 바이패스 인덕터는 상기 공진 인덕터보다 더 큰 인덕턴스를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배터리의 각각의 전하 사이의 불균형은 상기 공진 캐패시터 양단에 걸리는 DC전압 성분을 유도하고, 상기 바이패스 인덕터는 DC 전류 성분이 바이패스 인덕터를 통하여 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀 중 하나로 흐르도록 상기 공진 캐패시터 양단을 지나는 DC 전류 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 스위칭회로는 양의 노드로부터 음의 노드로 하프 브리지 구성에 연결된 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터들을 포함하며 그들 사이의 출력노드를 규정하고, 상기 공진회로의 제 1 노드가 상기 출력노드에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 스위칭회로는 상기 제 1 및 제 2의 스위칭 트랜지스터를 각각 온/오프 하기 위한 제 1 및 제 2 바이어스 신호를 생성하는 트랜지스터 구동회로를 포함하여 구성되고, 상기 트랜지스터 구동회로는 상기 제 1 및 제 2 바이어스 신호가 상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압의 기능을 하도록 상기 공진 인덕터에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동회로는 (ⅰ)상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압이 일반적으로 양일 때 상기 제 1 트랜지스터는 온으로, 상기 제 2 트랜지스터는 오프로 바이어스 하며, (ⅱ)상기 공진 인덕터 양단에 걸리는 전압이 일반적으로 음일 때 상기 제 1 트랜지스터는 오프로, 상기 제 2 트랜지스터는 온으로 바이어스 하기 위한 제 1 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동회로는 상기 공진 인덕터의 공통 코어(common core)에 감긴 제 1 및 제 2 권선을 포함하여 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 권선은 서로에 대하여 반대로 감겨있고 상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터의 바이어스 단자에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터는 MOS 게이트 트랜지스터이며, 각각 게이트 단자를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 각각의 게이트 단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터는 MOSFET이며, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터의 소스는 출력 노드에서 상기 제 2 스위칭 트랜지스터의 드레인에 연결되어 있고, 상기 제 1 및 제 2 권선은 상기 제 1 및 제 2 스위칭 트랜지스터의 각 게이트로부터 소스에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  34. 제 21항에 있어서,
    제 1 및 제 2 바이패스 캐패시터를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 바이패스 캐패시터는 양의 노드로부터 공통 노드로 연결되고 상기 제 2 바이패스 캐패시터는 공통 노드로부터 음의 노드로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 바이패스 캐패시터는 공진회로로부터의 순환전류가 각각의 배터리 셀에 흐르는 것을 션트하기 충분한 무효값을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
  36. 제 21항에 있어서,
    각각 양극(anode)과 음극(cathode)을 가지는 제 1 및 제 2 바이패스 다이오드를 더 포함하여 구성되고,
    상기 제 1 다이오드는 상기 공진회로의 중간 노드로부터 양의 노드까지 그 양극과 연결되어 있고, 상기 제 2 다이오드는 상기 공진회로의 중간 노드로부터 음의 노드까지 그 음극과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 등화회로.
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