KR101221319B1 - 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템 - Google Patents

배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에 관한 것으로, 그 목적은 다수의 배터리 셀 중에서 충전상태가 가장 높은 배터리 셀을 이용하여 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀을 능동적으로 충전시킬 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에 의하면; 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 높은 배터리 셀의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력시키는 변환부와; 다수의 배터리 셀 각각의 출력단에 배치되는 복수의 1차코일을 구비하며, 상기 변환부에서 출력되는 교류전력을 이용하여 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀의 출력단에 위치하는 1차코일에 교류전류가 흐르도록 하는 기전부와; 다수의 배터리 셀 각각의 입력단에 배치되는 복수의 2차코일을 구비하며, 상기 기전부의 1차코일에 흐르는 교류전류를 통해 상기 2차코일로 전류를 유도시키고, 유도전류를 이용하여 배터리 셀을 충전시키기 위한 유도부와; 다수의 배터리 셀들 대한 충전상태를 확인하고, 다수의 배터리 셀중에서 충전상태가 가장 높은 배터리와 상기 변환부를 전기적으로 연결되도록 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템{CELL BALANCING CONTROLLING SYSTEM OF BATTERY PACK FOR ACTIVE BALANCING}
본 발명은 배터리팩의 셀-밸런싱 제어시스템에 관한 것으로; 더욱 상세하게는 배터리 셀들 중에서 충전상태가 가장 높은 배터리 셀을 이용하여 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀을 능동적으로 충전시킬 수 있는 『배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템』에 관한 것이다.
최근에는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주목받고 있는데, 이러한 전기 자동차에는 필요전력을 공급받기 위해 다수개의 배터리 셀(battery cell)로 구성된 배터리 팩이 필수적으로 사용된다. 이 배터리 팩은 300V 또는 600V의 고전압을 구현하기 위해, 전압이 2.0 ~ 4.2V의 배터리 셀이 100 내지 200 여로 직렬연결 구성된다.
이와 같은 종래 배터리 팩에서는 배터리 셀들을 직렬로 연결하여 고전압을 형성하는 과정에서 각 배터리 셀의 특성으로 인해 배터리 셀에서 이루어지는 충/방전이 균일하게 이루어지지 않는다. 특히, 배터리 셀들이 직렬로 연결된 위치에 따라 배터리 셀들의 충/방전 전하량이 달라짐으로 각 배터리 셀 사이에 전위편차가 발생하며, 이로 인해 각 배터리 셀의 용량이 손실되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서 배터리 셀들간의 전압편차를 최소화시키기 위한 많은 방안들이 개발되고 있다. 그 하나의 방안으로 배터리 팩을 이루는 배터리 셀들 중에서 가장 높은 셀에 저항을 통해 전류를 흐르게 하여 전압 밸런싱을 맞추는 방법이 있다. 그러나 상기와 같은 방법은 비교적 간단하지만, 배터리 팩을 이루는 다수의 배터리 셀들 중에서 전압이 가장 낮은 셀에 전압밸런스가 맞춰지기 때문에 전류소비량이 많아지는 문제점이 있다. 또한, 고용량 또는 급속 충전시에는 충분히 전류를 소비하지 못하고 불균형 상태로 사용하게 되어 사용상의 고장요인을 내포하고 있는 단점이 있다.
또한, 최근에는 충전상태가 높은 배터리 셀과 충전상태가 낮은 배터리 셀을 스위치로 연결하여 충전상태가 낮은 배터리 셀을 충전하는 방법이 제안되고 있는데, 이는 충전상태가 높은 배터리 셀에서 충전상태가 낮은 배터리 셀로 과충전이 이루어질 수 있으며, 오히려 두 배터리 셀 간의 충전상태가 뒤바뀔 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 복수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩에서 충전상태가 높은 배터리 셀의 전력을 이용하여 능동적으로 충전상태가 낮은 배터리 셀을 충전하여 밸런싱을 수행함으로써 에너지 낭비를 최소화할 수 있는 것은 물론이며 저비용으로 제품 구성을 간단하게 할 수 있는 『배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템』을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;
다수의 배터리 셀이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩의 셀-밸런싱 제어시스템에 있어서;
상기 셀-밸런싱 제어시스템이; 상기 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 높은 배터리 셀의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력시키는 변환부와; 상기 다수의 배터리 셀 각각의 출력단에 배치되는 복수의 1차코일을 구비하며, 상기 변환부에서 출력되는 교류전력을 이용하여 상기 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀의 출력단에 위치하는 1차코일에 교류전류가 흐르도록 하는 기전부와; 상기 다수의 배터리 셀 각각의 입력단에 배치되는 복수의 2차코일을 구비하며, 상기 기전부의 1차코일에 흐르는 교류전류를 통해 상기 2차코일로 전류를 유도시키고, 유도전류를 이용하여 배터리 셀을 충전시키기 위한 유도부와; 상기 다수의 배터리 셀들에 대한 충전상태를 확인하고, 상기 다수의 배터리 셀중에서 충전상태가 가장 높은 배터리와 상기 변환부를 전기적으로 연결되도록 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템은; 상기 변환부가 상기 다수의 배터리 셀 각각과 병렬로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀에서 출력되는 직류전원을 이용하여 정현파형을 발생시키는 정현파 발생기와, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 양단에 각각 구비되며 상기 다수의 배터리 셀과 상기 정현파 발생기의 전기적인 연결을 차단할 수 있는 복수의 스위치를 구비하며; 상기 밸런스 제어부에서는 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 다수의 배터리 셀 중에서 충전상태가 가장 높은 배터리 셀과 상기 정현파 발생기를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템은; 상기 기전부가 상기 복수의 1차코일 각각에 마련되어 상기 복수의 1차코일과 변환부의 전기적인 연결을 차단할 수 있는 복수의 스위치를 더 구비하며; 상기 밸런스 제어부에서는 상기 기전부의 복수개 스위치를 제어하여 상기 복수의 1차코일 중 상기 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀에 대응되는 1차코일과 상기 변환부를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템은; 상기 유도부가 상기 복수의 2차코일 각각에 마련되어 상기 복수의 2차코일 각각과 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전기적인 연결을 차단할 수 있는 복수의 스위치를 더 구비하며; 상기 밸런스 제어부에서는 상기 유도부의 복수개 스위치를 제어하여 상기 복수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀과 유도전류가 흐르는 2차코일을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템은; 상기 유도부가 상기 복수의 2차코일 각각에 마련되어 상기 복수의 2차코일에서 유도된 전류가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 복수의 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖춘 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에 의하면; 충전상태가 높은 배터리 셀에서 발생되어 기전력에 의해 유도되는 전류를 이용하여 충전상태가 낮은 배터리 셀을 충전함으로써, 능동적으로 각 배터리 셀의 전위편차를 줄이기 때문에 두 배터리 셀 사이에서 과충전이 일어나는 것을 방지하면서 각 배터리 셀들 간의 전위편차를 최소화할 수 있는 작용효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에 의하면; 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩 전체의 전력을 사용하지 않고, 충전상태가 가장 높은 배터리 셀과 가장 낮은 배터리 셀을 이용하여 밸런싱을 수행함으로써, 전자기기에 전력을 공급하는 중이나 복수의 배터리 셀을 충전하는 과정에서도 밸런싱 수행이 가능한 장점이 있다.
그리고 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에 의하면; 배터리의 직렬 연결이 끊어지지 않도록 각 배터리 셀들을 병렬로 연결하고, 배터리들의 충전상태를 확인하여, 충전상태가 가장 높은 배터리 셀의 전력을 정현파로 변환하여 이를 통해 유도 전류를 발생시킴으로써, 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀을 충전하기 때문에 전자회로를 구성하는 것이 용이하고, PCB(Printed Circuit Board) 상에 회로패턴으로 코일의 구성이 용이하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템을 개략적으로 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에서 능동 밸런싱이 이루어질 때의 스위치가 제어되는 것을 보인 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템에서 능동 밸런싱이 진행되는 과정을 보인 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템의 실제 구성을 개략적으로 보인 것이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 배터리 셀들 중에서 충전상태가 가장 높은 배터리 셀을 이용하여 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀을 능동적으로 충전시킴으로써, 배터리 셀 간의 균등 전압을 유지하고자 한다.
<본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템의 구성 설명>
도 1을 참조하면; 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템(100)은 전기자동차 등에 적용되는 모터를 구동시키기 위해 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])들이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩의 셀 밸런싱을 수행하는 것으로; 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 변환부(110)와, 이 변환부(110)에서 출력되는 전력을 충전상태가 낮은 배터리 셀측으로 흐로도록 하는 기전부(120)와, 유도전류를 통해 배터리 셀을 충전시키기 위한 유도부(130)와, 밸런스 제어부(140)를 갖추고 있다.
배터리팩을 이루는 다수개의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])은 서로 직렬적이고 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])은 최초 제작시 모두 동일한 전압으로 충전되는데, 충전과 방전이 거듭되면서 내부 저항의 차이로 전압차이가 발생된다.
<변환부(110)의 설명>
능동형 셀-밸런싱 제어시스템을 이루는 변환부(110)는 정현파 발생기(112)와 복수의 스위치(w[0]-1, w[0]-2, w[1]-1, w[1]-2, w[2]-1, w[2]-2, w[n]-1, w[n]-2)를 포함하여 구성된다.
정현파 발생기(112)는 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 각각의 양단과 전기적으로 연결되고, 각 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 각각과는 병렬의 연결이 이루어지며, 각 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])에서 출력되는 직류의 전력을 교류로 변환하여 정현파를 발생시키는 장치이다. 즉, 정현파 발생기(112)는 DC to AC 컨버터로써의 역할을 수행하면서, 각 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])과 병렬로 연결이 이루어지면서 각 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])의 직렬연결에는 영향을 주지 않는다.
복수의 스위치(w[0]-1, w[0]-2, w[1]-1, w[1]-2, w[2]-1, w[2]-2, w[n]-1, w[n]-2)는 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 양단에 각각 구비되는데, 각 배터리 셀들(C[0], C[1], C[2], C[n]의 (+)극과 (-)극에 각각 구비되어 하나의 배터리 셀(C[0])에 두 개의 스위치(w[0]-1, w[0]-2)가 구비된다. 즉, 하나의 배터리 셀(C[0])을 정현파 발생기(112)와 (+)극과 (-)극에 각각 연결된 두 개의 스위치(w[0]-1, w[0]-2)를 통해 병렬로 연결된다. 이때, 하나의 배터리 셀(C[0])에 구비된 두 개의 스위치(w[0]-1, w[0]-2)는 동시에 작동이 이루어진다.
<기전부(120)의 설명>
그리고 본 발명에 따른 능동형 셀-밸런싱 제어시스템을 이루는 기전부(120)는 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 각각의 출력단에 구비되는 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])과 복수의 스위치(f[0], f[1], f[2], f[n])를 포함하여 구성된다.
복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])은 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])의 개수와 동일하게 구비되면서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])에서 전력이 출력되는 출력단의 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 그리하여 변환부(110)의 정현파 발생기(112)에서 발생되어 출력되는 정현파에 의해 스위치(f[2])가 닫힌 1차코일(lp[2])에 전류가 흐르는데, 이때 1차코일(lp[2])에 흐르는 전류는 교류전류이다.
그리고 기전부(120)의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n]) 각각에는 스위치(f[0], f[1], f[2], f[n])가 각각 구비된다. 이는 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n]) 중 어느 하나만이 변환부(110)에 전기적인 연결이 되도록 하기 위한 것으로, 복수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])에 대응되는 1차코일(lp[2])이 변환부(110)의 정현파 발생기(112)와 전기적으로 연결되도록 하기 위함이다.
그리하여 본 발명에 따른 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템(100)이 구동될 때, 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n]) 중 어느 하나에서만 교류전류가 흐르게 된다.
<유도부(130)의 설명>
또한, 본 발명에 따른 능동형 셀-밸런싱 제어시스템을 이루는 유도부(130)는 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])에 대응되도록 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 각각의 입력단에 각각 구비되는 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])과, 복수의 스위치(s[0], s[1], s[2], s[n]) 및 복수의 다이오드(d[0], d[1], d[2], d[n])를 포함하여 구성된다.
복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])은 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])의 개수와 동일하게 구비되며, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])과 각각 마주볼 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 이는 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])에 흐르는 전류에 의해 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])에서 유도전류가 발생되도록 하기 위함이므로, 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])과 복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])은 최대한 가까이에 배치되도록 하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])의 위치는 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n])로 전력이 입력되는 입력단에 위치하는 것이 바람직하다.
그리고 유도부(130)의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n]) 각각에는 기전부(120)의 스위치(f[0], f[1], f[2], f[n])와 마찬가지로 스위치(s[0], s[1], s[2], s[n])가 각각 구비된다. 이는 복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])에서 발생된 유도전류가 복수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])로만 흐르도록 하기 위함이다. 이때, 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])에 대응되는 2차코일(ls[2])에서의 유도전류의 크기는 다른 2차코일(ls[0], ls[1], ls[n])에서의 유도전류에 비해 가장 크다.
또한, 유도부(130)의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n]) 각각에는 다이오드(d[0], d[1], d[2], d[n])가 구비되는데, 이는 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])에 흐르는 유도전류는 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])에서와 마찬가지로 교류전류가 흐르기 때문에 이를 그대로 배터리 셀로 전달하면 직류를 사용하는 배터리 셀에서는 충전이 이루어지지 않기 때문에 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])에서 발생된 교류로 유도전류를 직류로 변환하여야 한다. 그리하여, 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n]) 각각에 다이오드(d[0], d[1], d[2], d[n])를 구비함으로써, 일 방향으로만 전류가 흐를 수 있도록 함으로써, 배터리 셀에 직류 전원이 흐르도록 하는 것이다.
<제어부(140)의 설명>
그리고 본 발명에 따른 능동형 셀-밸런싱 제어시스템을 이루는 밸런스 제어부(140)는 복수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 각각의 충전상태를 확인하고, 변환부(110)에서의 복수의 스위치(w[0]-1, w[0]-2, w[1]-1, w[1]-2, w[2]-1, w[2]-2, w[n]-1, w[n]-2), 기전부(120)에서의 복수의 스위치(f[0], f[1], f[2], f[n]) 및 유도부(130)에서의 복수의 스위치(s[0], s[1], s[2], s[n])를 각각 제어하는 역할을 수행한다.
그리하여, 밸런스 제어부(140)에서는 변환부(110)의 스위치들(w[0]-1, w[0]-2, w[1]-1, w[1]-2, w[2]-1, w[2]-2, w[n]-1, w[n]-2)을 제어하여, 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 중 충전상태가 가장 높은 배터리 셀만을 변환부(110)와 전기적으로 연결시키고, 기전부(120)의 스위치들(f[0], f[1], f[2], f[n])을 제어하여 다수의 배터리 셀(C[0], C[1], C[2], C[n]) 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])에 대응되는 1차코일(lp[2])에만 전류가 흐르도록 하며, 유도부(130)의 스위치들(s[0], s[1], s[2], s[n])을 제어하여 전류가 흐르는 1차코일(lp[2])에 대응되어 유도전류가 발생된 2차코일(ls[2])과 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])만을 전기적으로 연결하는 것이다.
<본 발명에 따른 능동형 셀-밸런싱 제어시스템의 밸런싱 동작 설명>
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 능동형 셀-밸런싱 제어시스템의 제어과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
이해의 편의를 위해; 제1배터리 셀(C[0])의 충전상태가 가장 높고, 제3배터리 셀(C[2])의 충전상태가 가장 낮은 경우를 가정하여 설명하도록 한다.
이러한 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸런스 제어부(140)에서는 변환부(110)의 제1스위치(w[0]-1]) 및 제2스위치(w[0]-2)를 닫고, 나머지 스위치(w[1]-1, w[1]-2, w[2]-1, w[2]-2, w[n]-1, w[n]-2)는 모두 열도록 제어한다.
그리고 기전부(120)의 제3스위치(f[2])를 닫고, 나머지 스위치(f[0], f[1], f[n])는 모두 열도록 제어하며, 유도부(130)의 제3스위치(s[2])를 닫고, 나머지 스위치(s[0], s[1], s[n])는 모두 열도록 제어한다.
이리하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 충전상태가 가장 높은 제1배터리 셀(C[0])에서 출력되는 직류전원은 변환부(110)의 제1스위치(w[0]-1]) 및 제2스위치(w[0]-2)가 닫힘으로 인해 정현파 발생기(112)로 출력되고, 정현파 발생기(112)에서는 제1배터리 셀(C[0])의 직류 전원을 교류인 정현파로 변환하여 출력하는데, 이때, 정현파 발생기(112)에서 출력된 정현파는 기전부(120)의 제3의 1차코일(lp[2])에 교류전류가 흐르도록 한다. 여기서, 기전부(120)에서는 제3스위치(f[2])만 닫힌 상태가 된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 제3의 1차코일(lp[2])에 흐르는 교류전류에 의해 제3의 1차코일(lp[2])과 가장 인접하게 위치한 유도부(130)의 제3의 2차코일(ls[2])에 유도전류가 발생한다.
유도부(130)의 제3의 2차코일(ls[2])에서 발생된 전류는 제3다이오드(d[2])에 의해 일 방향으로 전류만 남아 제3배터리 셀(C[2])을 충전한다. 이때의 유도부(130)에서는 제3스위치(s[2])만 닫힌 상태이다.
이때, 제3배터리 셀(C[2])의 충전상태가 제1배터리 셀(C[0])의 충전상태와 같아지면, 제3의 1차코일(lp[2])과 제3의 2차코일(ls[2])에서 유도되는 전류는 더 이상 유도가 일어나지 않는데, 이는 제3배터리 셀(C[2])의 충전상태가 제1배터리 셀(C[0])의 충전상태와 같아지면, 제3의 1차코일(lp[2])에 흐르는 전류에 의해 제3의 2차코일(ls[2])에 발생되는 유도전류와 제3배터리 셀(C[2])에 의해 제3의 2차코일(ls[2])에 흐르는 전류의 크기가 같아지게 되어, 제3배터리 셀(C[2])은 더 이상 충전이 되지 않으므로 제3배터리 셀(C[2])의 과충전은 발생하지 않는다.
상기와 같이, 밸런스 제어부(140)에서는 변환부(110)와, 기전부(120) 및 유도부(130)에서 능동 밸런싱을 위해 가능 높은 충전상태를 보이는 배터리 셀(C[0])을 이용하여 가장 낮은 충전상태를 보이는 배터리 셀(C[2])을 충전하기 위한 스위치(w[0]-1, w[0]-2, f[2], s[2])만을 닫도록 제어하고, 유도전류를 이용하여 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀(C[2])을 충전하는 것이 가능하다.
또한, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 기전부(120)와 유도부(130) 간의 유도 기전력 코일 모양으로 복수의 1차코일(lp[0], lp[1], lp[2], lp[n])과 복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])을 각각 서로 마주보도록 배치하고, 근접하게 배치함으로써, 복수의 2차코일(ls[0], ls[1], ls[2], ls[n])에 유도 기전력이 잘 일어날 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 기전부(120)가 형성된 기판(210)의 일면에는 기전부(120)의 1차코일을 형성하고, 배면에는 기전부(120)의 나머지 회로와 함께, 변환부(110) 및 제어부(140)를 각각 형성하며, 유도부(130)가 형성된 기판(220)의 일면에는 2차코일을 형성하고, 배면에는 유도부(130)의 나머지 회로가 형성되도록 하는 것이 본 발명의 배터리(100)의 부피를 줄이는데 바람직할 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100: 셀 밸러싱 제어시스템
110: 변환부
112: 정현파 발생기
w[0]-1: 제1스위치 w[0]-2: 제2스위치
120: 기전부
lp[2]: 제3의 1차코일 f[2]: 제3스위치
130: 유도부
ls[2]: 제3의 2차코일 s[2]: 제3스위치
140: 밸런스 제어부
210, 220: 기판
C[0]: 제1배터리 셀 C[2]: 제3배터리 셀

Claims (5)

  1. 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩의 셀-밸런싱 제어시스템에 있어서,
    하면에 상기 배터리 셀 각각의 입력단에 연결되는 다수의 2차 코일이 패턴 형성되고 상면에 상기 2차 코일을 흐르는 유도전류를 이용하여 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀을 선택적으로 충전시키기 위한 복수의 스위치가 형성되는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판에 근접하게 설치되고, 상면에 상기 배터리 셀 각각의 출력단에 연결되는 다수의 1차 코일이 패턴 형성되고 하면에 상기 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 높은 배터리 셀의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력시키는 변환부와 상기 변환부에서 출력되는 교류전력을 이용하여 상기 다수의 배터리 셀 중 충전상태가 가장 낮은 배터리 셀의 출력단에 위치하는 1차코일에 교류전류가 흐르도록 하는 복수의 스위치가 형성되는 제 2 기판을 포함하고,
    상기 제 1 또는 제 2 기판에, 상기 다수의 배터리 셀들에 대한 충전상태를 확인하고, 상기 다수의 배터리 셀중에서 충전상태가 가장 높은 배터리와 상기 변환부를 전기적으로 연결되도록 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부가 탑재되는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 능동형 셀-밸런싱 제어시스템.
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