KR101246145B1 - Voltage Equalization Circuit of Electric Energy Storage Device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지나 캐패시터 같은 전기에너지저장셀이 직렬로 연결되어 있는 전기에너지 저장장치에서 전기에너지저장셀 사이의 전압균등화를 위한 단순하고 저렴한 수단을 제공하는 것에 대한 것으로, 전압균등화셀을 매개체로 전압이 높은 전기에너지저장셀의 전기에너지는 전압이 낮은 전기에너지저장셀로 전달되어 전기에너지저장셀 사이의 전압균등화가 이루어질 수 있는 전압균등화 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 전압균등화회로는, 복수의 전기에너지저장셀이 직렬로 연결되어 있는 전기에너지저장셀 직렬스트링; 복수의 전압균등화셀을 포함하는 전압균등화셀 스트링; 상기 전기에너지저장셀과 상기 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 제1 스위칭 수단; 상기 전기에너지저장셀 직렬스트링과 상기 전압균등화셀 스트링을 병렬로 연결시키는 제2 스위칭 수단; 상기 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 제3 스위칭 수단; 및 상기 제1 스위칭 수단, 상기 제2 스위칭 수단 및 상기 제3 스위칭 수단을 제어하는 제어기;를 포함한다.The present invention provides a simple and inexpensive means for equalizing voltages between electrical energy storage cells in an electrical energy storage device in which electrical energy storage cells such as batteries or capacitors are connected in series. The electrical energy of the high electrical energy storage cell is transferred to the low electrical energy storage cell to provide a voltage equalization device that can be equalized between the electrical energy storage cells. The voltage equalization circuit according to the present invention comprises: an electric energy storage cell serial string having a plurality of electric energy storage cells connected in series; A voltage equalization cell string comprising a plurality of voltage equalization cells; First switching means for connecting the electrical energy storage cell and the voltage equalization cell in parallel; Second switching means for connecting the electric energy storage cell serial string and the voltage equalizing cell string in parallel; Third switching means for connecting the voltage equalizing cells in parallel; And a controller controlling the first switching means, the second switching means, and the third switching means.

Description

전기에너지 저장장치의 전압균등화회로 {Voltage Equalization Circuit of Electric Energy Storage Device}Voltage Equalization Circuit of Electric Energy Storage Device

본 발명은 전기에너지 저장장치의 전압균등화 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 전기에너지 저장셀이 직렬로 연결되어 구성된 전기에너지 저장장치에서 전기에너지 저장셀 간에 신속하게 전압균등화를 수행할 수 있는 전압균등화 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a voltage equalization device of an electrical energy storage device, and more particularly, a voltage equalization device capable of quickly performing voltage equalization between electrical energy storage cells in an electrical energy storage device in which electrical energy storage cells are connected in series. It is about.

일반적으로 전지(Battery)나 울트라캐패시터(Ultracapacitor) 같은 전기에너지 저장셀(Electric Energy Storage Cell)은 전압이 수 볼트에 불과하지만 대부분의 응용분야에서는 수십 내지 수백 볼트의 전압이 요구된다. 이러한 상황에 따라 전지나 울트라캐패시터 같은 전기에너지 저장셀은 수백 개까지도 직렬로 연결되어 전기에너지 저장장치(Electric Energy Storage Device)를 구성한다.In general, electric energy storage cells such as batteries and ultracapacitors have only a few volts, but most applications require voltages of tens to hundreds of volts. Under these circumstances, hundreds of electric energy storage cells such as batteries or ultracapacitors are connected in series to form an electric energy storage device.

그러나 전지나 울트라캐패시터 같은 전기에너지 저장셀이 정상적으로 동작하기 위해서는 정상동작 전압영역 내에서 충전과 방전이 이루어져야한다. 정상동작 전압영역을 벗어난 영역에서 전기에너지 저장셀이 동작할 경우, 예컨대 저전압(Under-Voltage) 또는 과전압(Over-Voltage) 상태에서 동작하는 경우에는 전기에너지 저장셀의 수명이 급격하게 단축될 수 있으며 또는 폭발이나 화재 같은 사고가 발생될 수 있다.However, in order for an electric energy storage cell such as a battery or an ultracapacitor to operate normally, charging and discharging must be performed within a normal operating voltage range. When the electrical energy storage cell operates in a region outside the normal operating voltage range, for example, when the battery is operated in an under-voltage or over-voltage state, the life of the electrical energy storage cell may be drastically shortened. Or an accident such as an explosion or fire may occur.

따라서 전기에너지 저장셀을 직렬로 연결하기 위해서는 각각의 전기에너지 저장셀이 동일한 특성을 지녀야 한다. 즉 제조회사, 모델, 용량, 누설전류 등이 동일해야하며 심지어는 동일한 제조일자 및 동일한 로트번호가 요구되기도 한다.Therefore, in order to connect the electrical energy storage cells in series, each electrical energy storage cell must have the same characteristics. That is, the make, model, capacity, leakage current, etc. must be the same, even the same manufacturing date and the same lot number are required.

그러나 전지나 울트라캐패시터 같은 전기에너지 저장셀은 온도에 따라 특성이 변할 수 있으며, 또한 전기에너지 저장셀이 직렬로 연결된 전기에너지 저장장치는 전기에너지 저장셀의 위치에 따라 온도편차 또는 전기에너지 저장셀 사이의 에이징 편차가 존재할 수 있으므로 전기에너지 저장셀 자체만으로 전기에너지 저장셀 사이의 전압균등화를 지속적으로 유지하는 것은 매우 어렵다.However, an electric energy storage cell such as a battery or an ultracapacitor may be changed according to temperature, and an electric energy storage device in which the electric energy storage cells are connected in series may have a temperature difference or an electric energy storage cell depending on the position of the electric energy storage cell. Since there may be an aging deviation, it is very difficult to continuously maintain voltage equalization between the electric energy storage cells only by the electric energy storage cells themselves.

이러한 현실적인 어려움 때문에 전기에너지 저장셀 사이의 전압균등화(Voltage Equalization)를 위한 장치들이 개발되었다. 간단하게는 각 전기에너지 저장셀에 제너다이오드 같은 기능을 하는 소자를 병렬로 연결하여 가장 큰 위험요소중의 하나인 과전압을 방지하는 방법이 있으나, 이는 엄밀한 의미에서 전압균등화장치가 아닌 과전압방지 수단일 뿐이다. 특히 전지나 울트라캐패시터 같은 전기에너지 저장셀은 전압에 따라 에이징 편차가 발생되기 때문에 장시간동안 안정된 특성을 유지하기 위해서는 정밀한 전압균등화회로가 필요하다.Due to this practical difficulty, devices for voltage equalization between electrical energy storage cells have been developed. In short, there is a method of preventing overvoltage, which is one of the biggest risk factors, by connecting a device which functions like a zener diode to each electric energy storage cell in parallel, but in a strict sense, it is a means of overvoltage prevention, not a voltage equalizer. It is only. In particular, since electric energy storage cells such as batteries or ultracapacitors have aging variations depending on voltages, precise voltage equalization circuits are required to maintain stable characteristics for a long time.

종래기술로서 캐패시터를 스위치를 통해 각 전지 또는 전지그룹에 병렬로 연결하고 스위치를 절환(cutting)하여 인접 전지에 병렬로 연결하는 동작을 반복함으로써 전압이 높은 전지의 전기에너지를 전압이 낮은 전지로 전달시켜 전체적으로 전지 사이의 전압을 균등하게 유지하고 전기에너지 손실 또한 감소시키는 방법이 있었으나, 이러한 방법은 부품수가 많아 가격상승을 유발시키는 단점을 지니고 있다. 특히 용량이 작은 전지로 전기에너지 저장장치가 구성되는 경우 전압균등화회로의 가격이 전체 가격에서 큰 비중을 차지하는 단점을 지닌다.In the prior art, a capacitor is connected in parallel to each cell or group of cells through a switch, and the switch is cut and connected in parallel to adjacent cells, thereby transferring electrical energy from a high voltage battery to a low voltage battery. In other words, there was a method of maintaining the voltage between the batteries as a whole and reducing the electric energy loss. In particular, when the electric energy storage device is composed of a small capacity battery, the voltage equalization circuit has a disadvantage in that a large portion of the total price is obtained.

또 다른 종래기술로서 직렬로 연결된 각 전지에 전압보정용 전지를 정해진 시간동안 병렬로 연결하고 다시 이를 다른 전지에 병렬로 연결시키는 동작을 반복함으로써, 직렬로 연결된 전지 중에서 전압이 높은 전지의 전기에너지를 전압이 낮은 전지로 전달하여 전체적으로 전압균등화와 전기에너지 손실을 감소시키는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 비교적 단순한 구조를 갖지만 각 전지와 전지 사이에서 전기에너지가 전달되어 전압균등화가 이루어지는 속도가 낮은 단점을 지닌다.Another conventional technique is to connect the voltage correction cells in parallel for a predetermined period of time to each cell connected in series, and then repeat the operation of connecting them in parallel to another battery, thereby converting the electrical energy of the battery with the higher voltage among the cells connected in series. There is a method of transferring to this low cell to reduce voltage equalization and electrical energy losses as a whole. However, this method has a relatively simple structure, but has the disadvantage that the rate of voltage equalization is low due to the transfer of electrical energy between each cell and the cells.

또 다른 종래기술로서 캐패시터와 같은 에너지저장수단을 포함하는 에너지 저장회로를 직렬로 연결된 전지에 각각 정해진 시간 동안 병렬로 연결하고 다시 에너지 저장회로를 구성하는 에너지저장수단들을 병렬로 연결하는 동작을 반복함으로서 직렬로 연결된 전지 사이의 전기에너지 전달로 전압균등화를 행하는 종래의 기술이 있었으나, 이는 구조적으로 전압균등화 속도를 증가시킬 수 있지만 복잡한 구조를 가져야 하며 따라서 높은 생산단가를 유발하는 문제점이 있다.
In another conventional technology, the energy storage circuit including an energy storage means such as a capacitor is connected to the cells connected in series in parallel for a predetermined time, and the energy storage means constituting the energy storage circuit is connected in parallel. There has been a conventional technique of performing voltage equalization by transferring electric energy between cells connected in series, but this can structurally increase the voltage equalization speed but has a complicated structure and thus causes a high production cost.

따라서, 본 발명의 목적은 전기에너지 저장장치의 단위셀에 대하여 빠르고 효율적으로 전압균등화를 수행할 수 있는 전압균등화 회로를 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage equalization circuit capable of performing voltage equalization quickly and efficiently with respect to a unit cell of an electrical energy storage device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 전압 균등화 회로는 복수의 전기에너지저장셀이 직렬로 연결되어 있는 전기에너지저장셀 직렬스트링과, 복수의 전압균등화셀을 포함하는 전압균등화셀 스트링과, 상기 전기에너지저장셀과 상기 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 제1 스위칭 수단과, 상기 전기에너지저장셀 직렬스트링과 상기 전압균등화셀 스트링을 병렬로 연결시키는 제2 스위칭 수단과, 상기 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 제3 스위칭 수단 및Voltage equalization circuit according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a voltage equalization cell string comprising a plurality of electrical energy storage cell serial string and a plurality of voltage equalization cells are connected in series. First switching means for connecting the electric energy storage cell and the voltage equalization cell in parallel, second switching means for connecting the electric energy storage cell serial string and the voltage equalization cell string in parallel, and the voltage equalization. Third switching means for connecting the cells in parallel and

상기 제1 스위칭 수단, 상기 제2 스위칭 수단 및 상기 제3 스위칭 수단을 제어하는 제어기를 포함한다.
A controller for controlling said first switching means, said second switching means and said third switching means.

본 발명에 의하면, 전압균등화셀이 제어기에 의해 정해진 시간 동안 스위칭 수단에 의해 전기에너지저장셀에 병렬로 연결되고 다시 전압균등화셀 스트링은 제어기에 의해 정해진 시간 동안 전기에너지저장셀 직렬스트링에 병렬로 연결되는 동작을 반복하여 전기에너지저장셀 사이에서 전기에너지가 전달되도록 함으로써 전기에너지저장셀 사이의 전압을 균등화시키고 전압균등화동작 과정에 있어서 종래기술에 비해 전기에너지 손실을 감소시키고 전압균등화 속도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the voltage equalization cell is connected in parallel to the electrical energy storage cell by the switching means for a predetermined time by the controller and again the voltage equalization cell string is connected in parallel to the electrical energy storage cell serial string for the predetermined time by the controller. By repeating the operation so that the electrical energy is transferred between the electrical energy storage cells to equalize the voltage between the electrical energy storage cells and in the process of voltage equalization operation can reduce the electrical energy loss and increase the voltage equalization speed compared to the prior art. There is an advantage.

또한 본 발명은 단순한 구조를 가지므로 생산비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the present invention has a simple structure has the advantage of reducing the production cost.

도 1은 종래 기술에 따른 전기에너지 저장장치의 전압균등화회로의 일실시예를 도시한 회로도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 복수 개의 전압균등화셀을 사용하는 전압균등화회로의 일실시예를 도시한 회로도이다.
도 3은 종래기술에 따른 전압버퍼셀(Voltage Buffer Cell)을 사용하는 전압균등화회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전압균등활셀 병렬 연결스위치를 갖춘 전압균등화회로의 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a voltage equalization circuit of an electric energy storage device according to the prior art.
2 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a voltage equalization circuit using a plurality of voltage equalization cells according to the prior art.
3 is a circuit diagram of a voltage equalization circuit using a voltage buffer cell according to the prior art.
4 is a circuit diagram of a voltage equalization circuit having a voltage equalizing active cell parallel connection switch according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 전기에너지 저장장치의 전압균등화회로를 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram illustrating a voltage equalization circuit of a conventional electric energy storage device.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 제1 실시예에 따른 전압균등화회로(10)는 4개의 전기에너지저장셀(이하, '단위셀'이라 칭함) (C1, C2, C3, C4)이 직렬로 연결되어 있는 전기에너지저장셀 직렬스트링(이하, '단위셀 직렬스트링'이라 칭함) CS(110), 한 개의 전압균등화셀 CE(120), 전압균등화셀(120)과 단위셀(C1, C2, C3, C4)을 병렬로 연결하는 스위치(SW1 -1, SW1 -2, SW2 -1, SW2 -2, SW3 -1, SW3 -2, SW4 -1, SW4 -2), 직렬스트링(110)과 전압균등화셀(120)을 병렬로 연결하는 스위치(SWE -1, SWE -2), 스위치를 제어하기 위한 제어기 SWC(130)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the voltage equalization circuit 10 according to the first exemplary embodiment includes four electrical energy storage cells (hereinafter, referred to as unit cells) (C 1 , C 2 , C 3 , C). 4 ) The unit of the electrical energy storage cell serial string (hereinafter referred to as 'unit cell serial string') connected in series CS 110, one voltage equalization cell C E 120, the voltage equalization cell 120 and the unit cell switch for connecting the (C 1, C 2, C 3, C 4) in parallel (SW 1 -1, -2 SW 1, SW 2 -1, -2 SW 2, SW 3 -1, -2 SW 3 , SW 4 -1 , SW 4 -2 ), a switch (SW E -1 , SW E -2 ) for connecting the serial string 110 and the voltage equalization cell 120 in parallel, and a controller SWC (for controlling the switch) 130).

이하에서는 도 1에 도시된 전압균등화회로(10)의 동작에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the voltage equalization circuit 10 shown in FIG. 1 will be described in detail.

일정 시간동안 전압균등화셀(120)이 제1 단위셀(C1)과 병렬로 연결되도록 하기 위하여, 제어기(130)의 제어에 따라 제1 단위셀과 연관된 스위치(SW1 -1, SW1 -2)가 ON 상태를 유지한다. 그 후, 제어기(130)에 의해 스위치(SW1 -1, SW1 -2)가 OFF 상태가 되고, 전압균등화셀(120)과 단위셀 직렬스트링(110)이 일정시간동안 병렬로 연결되도록 제어기(130)에 의해 스위치(SWE -1, SWE -2)가 ON된다. 다시 제어기(130)에 의해 스위(SWE -1, SWE -2)가 OFF된 후 일정시간동안 전압균등화셀(120)이 제2 단위셀(C2)과 병렬로 연결되도록 제어기(130)에 의해 스위치(SW2 -1, SW2 -2)가 ON된다. 다시 제어기(130)에 의해 스위치(SW2 -1, SW2 -2)가 OFF된 후 전압균등화셀(120)과 단위셀 직렬스트링(110)이 일정시간 동안 병렬로 연결되도록 제어기(130)에 의해 스위치(SWE -1, SWE -2)가 ON된다. 이후, 3번 단위셀 및 4번 단위셀에 대해서도 전술하여 설명한 단위셀과 직렬스트링을 순차적으로 병렬 연결하는 동작을 순차적으로 반복한다.And the switch associated with the first unit cell under the control of the controller (130), (SW 1 -1 to ensure a certain period of time the voltage equalization cell 120 during the first connection in parallel with the first unit cell (C 1), SW 1 - 2 ) remains ON. Then, the controller for the switch (SW 1 -1, 1 -2 SW) is in the OFF state, the voltage equalization cell 120 and the unit cell series string 110 is connected in parallel for a predetermined time by a controller 130 The switch SW E- 1 , SW E- 2 is turned on by the 130. After the switch SW E -1 and SW E -2 are turned off by the controller 130, the controller 130 is connected to the voltage equalization cell 120 in parallel with the second unit cell C 2 for a predetermined time. a switch (SW 2 -1, SW 2 -2 ) is oN by. Again with the switch controller 130 to (SW 2 -1, 2 -2 SW) voltage equalization cell 120 and the unit cell series string 110, then the OFF are connected in parallel for a predetermined time by a controller 130 The switch (SW E -1 , SW E -2 ) is turned on. Thereafter, the operations of sequentially connecting the unit cells described above and the serial strings in parallel with respect to the unit cells 3 and 4 are sequentially repeated.

이러한 순차 반복적인 전압균등화셀(120)과 각 단위셀 또는 전압균등화셀(120)과 단위셀 직렬스트링(100)을 병렬연결함으로써, 전압균등화셀(120)을 이용하여 단위셀 직렬스트링(110)의 전기에너지를 직렬스트링의 각 단위셀(C1, C2, C3, C4)로 전달하도록 할 수 있다. 이때, 단위셀 직렬스트링(110)의 전압균등화가 이루어져있지 않을 경우 단위셀의 전압이 낮을수록 단위셀 직렬스트링(110)과의 전압차가 증가하므로 전압이 낮은 단위셀로 더 많은 전기에너지가 전달되며 전압균등화가 이루어진다.By sequentially connecting the sequential repetitive voltage equalization cell 120 and each unit cell or voltage equalization cell 120 and the unit cell serial string 100, the unit cell serial string 110 using the voltage equalization cell 120. The electrical energy of may be transmitted to each unit cell (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) of the serial string. At this time, when the voltage equalization of the unit cell serial string 110 is not made, the lower the voltage of the unit cell increases, the voltage difference with the unit cell series string 110 increases, so that more electrical energy is transmitted to the unit cell having a lower voltage. Voltage equalization is achieved.

예컨대 도 1의 직렬스트링의 단위셀(C1, C2, C3, C4)로서 용량이 100F인 전기이중층 캐패시터 단위셀을 사용하고 전압균등화셀로서 용량이 0.1F 인 알루미늄 전해콘덴서를 사용하여 단위셀 직렬스트링(110)의 충전전압은 10V, 직렬스트링을 이루는 전기이중층 캐패시터 단위셀의 충전전압이 각각 2.4V, 2.4V, 2.8V, 2.4V인 경우를 가정하여 이하에서 설명한다. For example, an electric double layer capacitor unit cell having a capacity of 100F is used as a unit cell (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) of the series string of FIG. 1, and an aluminum electrolytic capacitor having a capacity of 0.1F is used as a voltage equalization cell. The charging voltage of the unit cell series string 110 is 10V and the electric voltage of the electric double layer capacitor unit cell constituting the series string will be described below on the assumption that 2.4V, 2.4V, 2.8V, and 2.4V, respectively.

단위셀 직렬스트링(110)과 전압균등화셀(120) 사이의 병렬연결을 해제한 후 전압균등화셀(120)과 전압이 2.4V인 단위셀을 병렬로 연결하면, 전압균등화셀(120)과 단위셀의 전압은 2.40759V가 되지만, 전압균등화셀(120)과 전압이 2.8V인 단위셀을 병렬로 연결하면 전압균등화셀(120)과 단위셀의 전압은 2.80719V가 된다. 즉, 전압균등화셀(120)을 2.4V의 전압을 갖는 단위셀에 병렬 연결을 한 경우에는 2.8V의 전압을 갖는 단위셀에 병렬 연결을 한 경우에 비해 전압 증가량이 0.0004V 크다. 이러한 경우 전압균등화셀(120)의 용량을 증가시키면 전압증가량도 증가한다.When the parallel connection between the unit cell serial string 110 and the voltage equalization cell 120 is released, and the voltage equalization cell 120 and the unit cell having a voltage of 2.4 V are connected in parallel, the voltage equalization cell 120 and the unit The voltage of the cell is 2.40759V, but when the voltage equalizing cell 120 and the unit cell having the voltage of 2.8V are connected in parallel, the voltage of the voltage equalizing cell 120 and the unit cell is 2.80719V. That is, when the voltage equalization cell 120 is connected in parallel to a unit cell having a voltage of 2.4V, the voltage increase amount is 0.0004V larger than that when the voltage equalization cell 120 is connected in parallel to a unit cell having a voltage of 2.8V. In this case, increasing the capacity of the voltage equalization cell 120 also increases the amount of voltage increase.

전술한 전압균등화 과정에서 보듯이, 전압균등화셀(120)에 의해 직렬스트링의 각 단위셀(C1, C2, C3, C4)의 전압은 전체적으로 증가하지만, 전압균등화셀(120)이 하나의 단위셀과 병렬로 연결되어 방전된 후 다시 단위셀 직렬스트링(110)에 병렬로 연결되면 단위셀 직렬스트링(110)의 전기에너지에 의해 전압균등화셀(120)이 충전되는 과정을 거치게 됨으로써 단위셀 직렬스트링(110)은 방전된다. 이러한 단위셀 직렬스트링(110)의 방전과정에서 단위셀 직렬스트링(110)을 구성하는 단위셀들의 전압 강하량은 단위셀의 전압과 관계없이 동일하다.As shown in the above-described voltage equalization process, the voltage of each unit cell C 1 , C 2 , C 3 , C 4 of the series string is increased by the voltage equalization cell 120, but the voltage equalization cell 120 is When connected in parallel with one unit cell and discharged and then connected to the unit cell series string 110 in parallel, the voltage equalization cell 120 is charged by the electrical energy of the unit cell series string 110. The unit cell serial string 110 is discharged. In the discharge process of the unit cell series string 110, the voltage drop amounts of the unit cells constituting the unit cell series string 110 are the same regardless of the voltage of the unit cell.

즉, 전압균등화셀(120)이 단위셀 직렬스트링(110)과 단위셀 직렬스트링의 단위셀(C1, C2, C3, C4) 사이에서 충전과 방전을 반복하는 과정에서, 전압균등화셀(120)과 전압이 낮은 단위셀을 병렬로 연결하는 과정에서 전압이 낮은 단위셀이 더 큰 전압증가량을 가지는데 반하여, 전압균등화셀(120)이 단위셀 직렬스트링(110)에 병렬로 연결되어 전압균등화셀이 충전되는 과정에는 단위셀 직렬스트링(110)을 이루는 각 단위셀들은 그 단위셀의 전압에 관계없이 동일한 크기로 전압이 강하된다. 따라서 이러한 반복적인 과정을 거치게 되면서, 단위셀 직렬스트링(110)의 전압이 낮은 단위셀은 전압이 높은 단위셀보다 더 높은 전압증가 과정과 동일한 전압강하 과정을 반복적으로 수행하게 되므로, 단위셀 직렬스트링(110)의 각 단위셀들은 전압균등화를 이룰 수 있다.That is, in the process of the voltage equalizing cell 120 repeating the charging and discharging between the unit cell serial string 110 and the unit cells C 1 , C 2 , C 3 and C 4 of the unit cell serial string, voltage equalization is performed. In the process of connecting the cell 120 and the low unit cell in parallel, the low unit cell has a larger voltage increase, whereas the voltage equalization cell 120 is connected in parallel to the unit cell serial string 110. In the process of charging the voltage equalization cell, each unit cell constituting the unit cell serial string 110 has a voltage drop to the same size regardless of the voltage of the unit cell. Therefore, while going through such an iterative process, a unit cell having a low voltage of the unit cell series string 110 repeatedly performs the same voltage drop process as a higher voltage increase process than a unit cell having a high voltage. Each unit cell of 110 may achieve voltage equalization.

또한 본 발명은 전압균등화 속도를 증가시키기 위하여, 복수 개의 전압균등화셀을 사용할 수 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여 복수 개의 전압균등화셀을 구비한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
In addition, the present invention may use a plurality of voltage equalization cells to increase the voltage equalization rate. Hereinafter, an embodiment having a plurality of voltage equalization cells will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 종래 기술에 따른 복수 개의 전압균등화셀을 사용하는 전압균등화회로의 일실시예를 도시한의 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage equalization circuit using a plurality of voltage equalization cells according to the prior art.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전압균등화 회로(20)는, 4개의 전기이중층 캐패시터 단위셀(C1, C2, C3, C4)이 직렬로 연결되어 있는 단위셀 직렬스트링 CS(210), 직렬스트링과 각각 병렬로 연결되는 2개의 전압균등화셀 CE1(221) 및 CE2(222), 전압균등화셀(221,222)과 직렬스트링의 각 단위셀(C1, C2, C3, C4)을 병렬로 연결하는 스위치(SW1 -1, SW1 -2, SW2 -1, SW2 -2, SW3 -1, SW3 -2, SW4 -1, SW4 -2), 단위셀 직렬스트링(210)과 전압균등화셀(221, 222)을 병렬로 연결하는 스위치(SWE1 -1, SWE1-2, SWE2 -1, SWE2 -2) 및 스위치를 제어하기 위한 제어기 SWC(130)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the conventional voltage equalization circuit 20 includes a unit cell serial string CS (where four electric double layer capacitor unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 are connected in series). 210), two voltage equalization cells C E1 221 and C E2 222 connected in parallel with the serial strings, respectively, and unit cells C 1 , C 2 and C 3 of the voltage equalization cells 221 and 222. , C 4 ) switches in parallel (SW 1 -1 , SW 1 -2 , SW 2 -1 , SW 2 -2 , SW 3 -1 , SW 3 -2 , SW 4 -1 , SW 4 -2 ), to control the switch (SW -1 E1, E1-2 SW, SW E2 -1, -2 SW E2) and a switch to connect the unit cell series string 210 and the voltage equalization cell (221, 222) in parallel, It consists of a controller SWC (130) for.

이때, 제1 전압균등화셀 CE1(221)은 직렬스트링의 제1 단위셀(C1) 또는 제2 단위셀(C2)에 병렬로 연결되며, 제2 전압균등화셀 CE2(222)은 직렬스트링의 3번 단위셀(C3) 또는 4번 단위셀(C4)에 병렬로 연결될 수 있다.In this case, the first voltage equalizing cell C E1 221 is connected in parallel to the first unit cell C 1 or the second unit cell C 2 of the series string, and the second voltage equalizing cell C E2 222 is The third unit cell C 3 or the fourth unit cell C 4 of the serial string may be connected in parallel.

이하에서는 도 2에 도시된 전압균등화회로(20)의 동작에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the voltage equalization circuit 20 shown in FIG. 2 will be described in detail.

제어기(230)는 전압균등화셀 CE1(221) 및 CE2(221)와 단위셀 직렬스트링(210)을 병렬로 연결하는 스위치(SWE1 -1, SWE1 -2, SWE2 -1, SWE2 -2)가 OFF 되도록 제어한 후, 일정시간동안 제1 전압균등화셀 CE1(221)이 제1 단위셀(C1) 또는 제2 단위셀(C2)과 병렬로 연결 되도록, 제2 전압균등화셀 CE2(222)이 3번 단위셀(C3) 또는 4번 단위셀(C4)과 병렬로 연결되도록 각 스위치들(SW1 -1, SW1 -2, SW2 -1, SW2 -2, SW3 -1, SW3-2, SW4 -1, SW4 -2)을 제어한다. 그 후, 제어기(230)는 전압균등화셀(221, 222)과 단위셀들의 병렬연결을 해제하기 위해 스위치(SW1 -1, SW1 -2, SW2 -1, SW2 -2, SW3 -1, SW3 -2, SW4 -1, SW4 -2)를 OFF 상태로 되도록 제어한 후, 일정시간 동안 전압균등화셀(221,222)과 단위셀 직렬스트링(210)을 병렬로 연결하기 위하여 스위치(SWE1 -1~SWE2-2)를 ON 상태가 되도록 제어한다.The controller 230 connects the voltage equalizing cells C E1 221 and C E2 221 and the unit cell series string 210 in parallel (SW E1 -1 , SW E1 -2, SW E2 -1 , SW). to E2 -2) while a first voltage is then controlled so as to be OFF, a predetermined time equalization cells C E1 (221) the first unit cell (C 1) or the second unit cell (C 2) and connected in parallel, and a second each switch such that the voltage equalization E2 cell C (222) are connected in parallel and three times the unit cell (C 3), or four times the unit cell (C 4) (SW 1 -1 , SW 1 -2, SW 2 -1, SW 2 -2 , SW 3 -1 , SW 3-2 , SW 4 -1 , SW 4 -2 ). Then, the controller 230 includes a switch (SW to release the parallel connection of the unit cell voltage equalization cell (221, 222) 1 -1, -2 SW 1, SW 2 -1, -2 SW 2, SW 3 -1 , SW 3 -2 , SW 4 -1 , SW 4 -2 ) to be turned OFF, and then, in order to connect the voltage equalization cells 221, 222 and the unit cell serial string 210 in parallel for a predetermined time. Control the switch (SW E1 -1 to SW E2-2 ) to be in the ON state.

이렇게 전압균등화셀(221, 222)과 단위셀(C1, C2, C3, C4)을 병렬로 연결시킨 후, 다시 일정시간동안 전압균등화셀(221, 222)과 단위셀 직렬스트링(210)을 병렬로 연결시키는 과정을 반복함으로써 직렬스트링 내의 단위셀(C1, C2, C3, C4) 간에 전압균등화를 이룰 수 있다.After the voltage equalization cells 221 and 222 and the unit cells C 1 , C 2 , C 3 and C 4 are connected in parallel, the voltage equalization cells 221 and 222 and the unit cell series strings are again connected for a predetermined time. By repeating the process of connecting 210 in parallel, voltage equalization can be achieved between the unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 in the series string.

도 3은 종래 기술에 따른 전압균등화셀과 직렬로 연결된 전압버퍼셀(Voltage Buffer Cell)을 사용하는 전압균등화회로의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a voltage equalization circuit using a voltage buffer cell connected in series with a voltage equalization cell according to the prior art.

도 3에 도시된 바와 같이, 전압균등화회로(40)는 4개의 전기이중층 캐패시터 단위셀(C1, C2, C3, C4)이 직렬로 연결되어 있는 단위셀 직렬스트링 CS(410), 전압균등화셀 CE(421), 전압버퍼셀 CVP(422), 전압균등화셀(421)과 전압버퍼셀(422)이 직렬로 연결되어 구성되는 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420), 전압균등화셀 CE(421)과 단위셀 직렬스트링의 단위셀(C1, C2, C3, C4) 사이의 병렬연결을 ON/OFF 시키는 스위치(SW1 -1 내지 SW4 -2), 단위셀 직렬스트링(410)과 전압균등화셀 직렬스트링(420) 사이의 병렬연결을 ON/OFF 시키는 스위치(SWE -1, SWE -2) 및 스위치(SW1 -1 내지 SW4 -2, SWE -1, SWE -2)를 제어하기 위한 제어기 SWC(430)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the voltage equalization circuit 40 includes a unit cell series string CS 410 in which four electric double layer capacitor unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 are connected in series. Voltage equalization cell C E 421, voltage buffer cell C VP 422, voltage equalization cell 421 and voltage buffer cell 422, the voltage equalizing cell serial string CS E 420 is configured by connecting in series, the voltage leveling cell C E unit cell 421 and the unit cell series string (C 1, C 2, C 3, C 4) switch (SW 1 to SW 4 -1 -2) for the parallel connection between the oN / OFF, A switch (SW E -1 , SW E -2 ) and a switch (SW 1 -1 to SW 4 -2 ) for turning on / off parallel connection between the unit cell series string 410 and the voltage equalizing cell series string 420. It consists of a controller SWC 430 for controlling SW E -1, SW E -2 .

도 3에 도시된 전압균등화회로(40)는 도 1을 참조하여 전술한 전압균등화회로(10)의 전압균등화셀 CE에 전압버퍼셀 CVP을 더 포함하여 직렬로 연결한 것이다. 즉, 도 3에 도시된 전압균등화회로(40)의 기본 동작은 도 1에 도시된 전압균등화회로(10)의 동작과 동일성이 있다.The voltage equalization circuit 40 illustrated in FIG. 3 further includes a voltage buffer cell C VP in series with the voltage equalization cell C E of the voltage equalization circuit 10 described above with reference to FIG. 1. That is, the basic operation of the voltage equalization circuit 40 shown in FIG. 3 is the same as the operation of the voltage equalization circuit 10 shown in FIG.

이하에서는 도 3을 참조하여, 전압균등화회로(40)의 동작에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the voltage equalization circuit 40 will be described in detail with reference to FIG. 3.

제어기 SWC(430)는 스위치(SW1 -1 내지 SW4 -2)를 제어하여 정해진 순서에 따라 일정시간동안 전압균등화셀 CE(421)과 단위셀을 병렬로 연결시킨 후, 다시 스위치(SW1 -1 내지 SW4 -2)를 OFF상태가 되도록 제어한다. 그 후, 제어기 SWC(430)는 스위치(SWE -1, SWE -2)를 제어하여 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420)과 단위셀 직렬스트링 CS(410)을 병렬로 연결시킨다. 이와같이 전압균등화셀 CE(421)이 단위셀에 병렬로 연결되면, 전압균등화 직렬스트링 CSE(420)의 전압은 병렬로 연결되기 전 전압균등화셀 CE(421)의 전압과 단위셀의 전압 간의 전압차이 만큼 변하게 된다. 이때, 이러한 전압차이는 단위셀 직렬스트링 CS(410)을 구성하는 각 단위셀(C1, C2, C3, C4)의 전압분포 편차에 해당되는 것이다. 따라서 그 후 제어기 SWC(430)에 의해 전압균등화셀 CE(421)과 단위셀 사이의 병렬연결 스위치(SW1 -1 내지 SW4 -2)가 OFF 상태로 된 후, 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420)과 단위셀 직렬스트링 CS(410) 사이의 병렬연결 스위치(SWE -1,SWE -2)가 ON 상태로 되면 2개의 직렬스트링 사이의 전압차이가 크지 않으므로 2개의 직렬스트링(410 및 420)을 병렬로 연결하는 과정에서 흐르는 전류를 대폭 감소시킬 수 있다. 만약 단위셀 직렬스트링 CS(410)이 전압균등화가 이루어졌을 경우에는, 전압균등화셀 CE(421)이 정해진 순서에 따라 단위셀과 병렬로 연결되어도 전압변화가 없으므로 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420)의 전압도 변하지 않는다. 따라서 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420)과 단위셀 직렬스트링 CS(410)의 전압이 동일하므로 2개의 직렬스트링(410 및 420)이 병렬로 연결되더라도 전류는 흐르지 않게 된다. 이러한 전압균등화 과정에서 전압버퍼셀 CVP(422)은 단위셀 직렬스트링 CS(410)의 전압과 단위셀의 전압 차이만큼을 유지하는 것이다.Controller SWC (430) the switch was (SW 1 to SW 4 -2 -1) by controlling the connection to a cell voltage equalizing C E (421) and a unit cell for a predetermined time according to a predetermined order, in parallel, a switch back (SW 1 -1 to SW 4 -2 ) to be turned OFF. Thereafter, the controller SWC 430 controls the switches SW E- 1 and SW E- 2 to connect the voltage equalization cell serial string CS E 420 and the unit cell serial string CS 410 in parallel. As such, when the voltage equalization cell C E 421 is connected in parallel to the unit cell, the voltage of the voltage equalization series string CS E 420 is equal to the voltage of the voltage equalization cell C E 421 and the unit cell voltage before being connected in parallel. The voltage difference between them changes by. In this case, the voltage difference corresponds to the voltage distribution deviation of each unit cell (C 1 , C 2 , C 3 , C 4 ) constituting the unit cell serial string CS 410. Thus then controller SWC (430) parallel-connected switches between the voltage equalization cell C E (421) and the unit cells by the (SW 1 to SW 4 -1 -2) after the OFF state, the voltage equalization cell series string CS When the parallel connection switch (SW E -1 , SW E -2 ) between the E 420 and the unit cell serial string CS 410 is turned ON, the voltage difference between the two series strings is not large, so two series strings ( The current flowing in the process of connecting the 410 and 420 in parallel can be greatly reduced. If the unit cell series string CS (410) when the voltage equalization been made, voltage equalizing cell C E (421) This may be connected to the unit cells in parallel in accordance with a predetermined sequence since there is no voltage change in voltage equalized cell series string CS E ( The voltage of 420 does not change either. Therefore, since the voltage equalization cell series string CS E 420 and the unit cell series string CS 410 have the same voltage, current does not flow even when the two series strings 410 and 420 are connected in parallel. In the voltage equalization process, the voltage buffer cell C VP 422 maintains the voltage difference between the unit cell series string CS 410 and the unit cell.

이러한 전압균등화회로(40)에 있어서, 전압균등화셀 직렬스트링 CSE(420)의 전압균등화셀 CE(421)과 전압버퍼셀 CVP(422)의 용량비는 다양하게 설정될 수 있지만, 전압균등화셀 CE(421)의 용량이 전압버퍼셀 CVP(422)의 용량에 비해 크도록 설정하는 것이 더욱 바람직하다.In the voltage equalization circuit 40, the capacity ratio of the voltage equalization cell C E 421 and the voltage buffer cell C VP 422 of the voltage equalization cell series string CS E 420 can be set in various ways, but the voltage equalization is performed. It is more preferable to set the capacity of the cell C E 421 to be larger than the capacity of the voltage buffer cell C VP 422.

예컨대, 도 3의 전압균등화회로(40)에 있어서, 각 단위셀(C1, C2, C3, C4)로서 정전용량이 100F인 전기이중층 캐패시터를 사용하여 단위셀 직렬스트링 CS(410)의 정격전압이 10V이고, 전압균등화셀 CE(421)로서 정전용량이 2200 uF, 정격전압이 6.3V인 알루미늄 전해콘덴서를 사용하고, 전압버퍼셀 CVP(422)로서 정전용량이 680 uF, 정격전압이 16V인 알루미늄 전해콘덴서를 사용하는 경우에 대하여 살펴보면, 단위셀 직렬스트링 CS(410)의 전압균등화가 이루어지면 단위셀(C1, C2, C3, C4)의 전압은 2.5V가 되고 전압균등화셀 CE(421)의 전압도 단위셀(C1, C2, C3, C4)의 전압과 같은 2.5V가 되며 전압버퍼셀 CVP(422)의 전압은 7.5V가 된다.For example, in the voltage equalization circuit 40 of FIG. 3, a unit cell series string CS 410 is formed by using an electric double layer capacitor having a capacitance of 100F as each unit cell C 1 , C 2 , C 3 , C 4 . An electrolytic capacitor with a rated voltage of 10 V, a voltage equalization cell C E 421 of 2200 uF capacitance and a rated voltage of 6.3 V is used, and a voltage buffer cell C VP 422 of 680 uF capacitance, In the case of using an aluminum electrolytic capacitor having a rated voltage of 16V, when voltage equalization of the unit cell series string CS 410 is performed, the voltage of the unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 is 2.5V. The voltage of the voltage equalization cell C E 421 is equal to 2.5 V as that of the unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 , and the voltage of the voltage buffer cell C VP 422 is 7.5 V. do.

일반적으로 알루미늄 전해콘덴서와 탄탈 전해콘덴서에서 부피가 일정할 경우 정격전압을 증가시키면 정전용량이 작아진다. 따라서 전압버퍼셀 CVP(422)과 전압균등화셀 CE(421)의 용량을 동일하게 설정할 경우, 전압버퍼셀 CVP(422)의 부피 및 가격이 증가하게 되므로 전압버퍼셀 CVP(422)이 전압균등화셀 CE(421)에 비해 작은 정전용량을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.In general, if the volume is constant in aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors, increasing the rated voltage decreases the capacitance. The voltage buffer cell C VP (422) and the voltage equalization cell is equally set the capacity of C E (421), a voltage buffer cell C has a volume and price of the VP (422) because the increased voltage buffer cell C VP (422) it is set to have a small capacitance compared to the voltage equalization cell C E (421) is preferred.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전압균등화셀 병렬연결 스위치를 구비한 전압균등화회로의 회로도서, 설명의 이해를 돕기 위하여 도 2를 함께 참조하여 설명한다.4 is a circuit diagram of a voltage equalization circuit having a voltage equalization cell parallel connection switch according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전압균등화셀 병렬연결 스위치를 구비한 전압균등화회로는 도 2에 예시된 종래의 전압균등화회로에서, 전압균등화셀들(CE1, CE2)을 병렬로 연결하는 스위치(SWPN, SWPP)가 추가되고, 전압 버퍼셀(CVP)이 전압균등화셀들(CE1, CE2)과 각각 직렬로 연결될 수 있는 구조를 갖는다. Referring to FIG. 4, a voltage equalization circuit having a voltage equalization cell parallel connection switch according to an exemplary embodiment of the present invention includes voltage equalization cells C E1 and C E2 in the conventional voltage equalization circuit illustrated in FIG. 2. The switches SW PN and SW PP are connected in parallel to each other, and the voltage buffer cells C VP are connected to the voltage equalization cells C E1 and C E2 in series.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 전압균등화회로는 전압 균등화셀들(CE1, CE2)이 단위셀(C1, C2, C3, C4)과 병렬 연결된 후, In the voltage equalization circuit according to the embodiment of the present invention having such a structure, after the voltage equalization cells C E1 and C E2 are connected in parallel with the unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 ,

전압균등화셀 스트링과 단위셀 직렬스트링(CS)을 병렬로 연결시키는 동작에서 스위치들(SWPN, SWPP)를 ON시켜 전압균등화셀(CE1, CE2)을 병렬로 연결시키고, 스위치 SWE1 - 1와 SWE1 -2 또는 SWE2 -1과 SWE2 -2를 ON시켜 전압균등화셀 스트링을 단위셀 직렬스트링(CS)과 병렬로 연결시킨다. 이렇게 함으로써 전압균등화셀 사이에서 전기에너지가 전달되도록 함으로써 단위셀(C1, C2, C3, C4)의 전기에너지가 다른 전압균등화셀과 병렬로 연결되는 단위셀에 전달되도록 할 수 있다.In the operation of connecting the voltage equalization cell string and the unit cell series string CS in parallel, the switches SW PN and SW PP are turned on to connect the voltage equalization cells C E1 and C E2 in parallel, and the switch SW E1 - thereby SW 1 and SW E1 or E2 -2 -1 -2 E2 and SW to ON by connecting a voltage equalizing cell strings and the unit cells in parallel series string (CS). By doing so, the electrical energy is transferred between the voltage equalization cells so that the electrical energy of the unit cells C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 can be transmitted to the unit cells connected in parallel with other voltage equalization cells.

만약 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 스위치(SWPN, SWPP)를 사용하지 않고 각 전압균등화셀 스트링에 별도의 전압버퍼셀(CVP)을 사용하고, 단위셀(C1, C2)의 전압이 2.4V이고, 단위셀(C3, C4)의 전압이 2.6V인 경우 단위셀의 전압이 2.4V인 전압균등화셀 스트링의 전압버퍼셀의 전압은 5.2V이고 단위셀의 전압이 2.6V인 전압균등화셀 스트링의 전압버퍼셀의 전압은 4.8V가 되어, 더 이상의 전압균등화가 이루어지지 않는다. 이렇게 전압균등화셀을 병렬로 연결하는 스위치를 사용함으로써 다른 전압균등화셀로 전기에너지가 전달되며 전압버퍼셀(CVP)의 숫자도 줄일 수 있는 장점을 가지게 된다.If a voltage buffer cell (C VP ) is used for each voltage equalization cell string instead of a switch (SW PN , SW PP ) that connects the voltage equalization cells in parallel, the unit cells (C 1 , C 2 ) If the voltage is 2.4V and the unit cell (C 3 , C 4 ) is 2.6V, the voltage of the voltage equalizing cell string with the unit cell voltage of 2.4V is 5.2V and the unit cell voltage is 2.6V. The voltage of the voltage buffer cell of the voltage equalizing cell string, which is V, becomes 4.8 V, and no further voltage equalization is performed. By using a switch that connects the voltage equalization cells in parallel, electrical energy is transferred to other voltage equalization cells, and the number of voltage buffer cells C VP is also reduced.

본 발명에서 전압균등화속도는 기본적으로 스위칭 수단의 스위칭 주파수에 따라 조절할 수 있지만 스위칭 수단으로 금속산화물 전계효과 트랜지스터(MOSFET, Metal-Oxide Field Effect Transistor)를 사용하는 경우 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 게이트(Gate)와 소스(Source)사이의 인가전압을 변화시키면 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 게이트와 드레인(Drain) 사이의 전기저항이 변하는 현상을 사용하여 게이트와 소스사이의 전압을 조절함으로써 전압균등화속도를 조절할 수 있다. 또한 이러한 방법은 전압균등화 동작중 단위셀 사이의 전압편차가 심하여 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 과도한 전류가 흐를 경우 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 게이트와 소스사이의 전압을 조절하여 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 드레인과 소스 사이의 전기저항을 조절함으로써 금속산화물 전계효과 트랜지스터가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
In the present invention, the voltage equalization rate can be basically adjusted according to the switching frequency of the switching means, but when the metal oxide field effect transistor (MOSFET) is used as the switching means, the gate of the metal oxide field effect transistor is used. The voltage equalization rate can be controlled by controlling the voltage between the gate and the source using the phenomenon that the electrical resistance between the gate and the drain of the metal oxide field effect transistor changes when the applied voltage between the source and the source is changed. have. In this method, when the voltage difference between the unit cells during the voltage equalization operation is excessive and excessive current flows between the drain and the source of the metal oxide field effect transistor, the voltage between the gate and the source of the metal oxide field effect transistor is adjusted to control the metal oxide field. By regulating the electrical resistance between the drain and the source of the effect transistor, it is possible to prevent the metal oxide field effect transistor from being damaged.

전술한 본 발명의 실시예의 설명에 있어서는 전기에너지저장셀로써 전기이중층 캐패시터인 경우에 대하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명은 전기에너지저장셀의 대상을 전기이중층 캐패시터로 한정하지는 않는다. 또한 본 발명은 전기이중층 캐패시터와 같은 울트라캐패시터 이외에 이차전지나 전해콘덴서 같은 전기에너지저장셀이 직렬로 연결된 경우에도 사용할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 4개의 단위셀이 직렬로 연결된 경우를 사용하였지만 본 발명은 특별히 직렬수를 한정하지 않는다.In the above description of the embodiments of the present invention, the case of the electric double layer capacitor as the electric energy storage cell has been described, but this is for convenience of description only and the present invention does not limit the object of the electric energy storage cell to the electric double layer capacitor. . In addition, the present invention can be used when the electric energy storage cells such as secondary batteries or electrolytic capacitors are connected in series in addition to the ultracapacitors such as electric double layer capacitors. In the embodiment of the present invention, four unit cells are connected in series, but the present invention does not particularly limit the number of series.

또한 본 발명은 전기에너지저장셀이 직렬로 연결된 전기에너지 저장장치에서 전기에너지저장셀 사이의 전압균등화 방법을 제공하는 것으로, 전기에너지저장셀로 전기이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor)와 같은 울트라캐패시터(Ultracapacitor) 뿐만 아니라 납축전지(Lead Acid Battery), 니켈수소전지(NiMH Battery), 니켈카드뮴전지(NiCd Battery), 리튬이온전지(Lithium Ion Battery), 알루미늄 전해캐패시터(Aluminum Electrolytic Capacitor) 등이 사용될 수 있다.In another aspect, the present invention provides a voltage equalization method between the electrical energy storage cell in the electrical energy storage device connected in series with the electrical energy storage cell, the ultra-capacitor such as an electric double layer capacitor (Electric Double Layer Capacitor) Lead Acid Battery, NiMH Battery, NiCd Battery, Lithium Ion Battery, Aluminum Electrolytic Capacitor, etc. can be used as well as Ultracapacitor. .

이상, 본 발명에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 자명하다. 따라서 본 발명의 보호 범위는, 전술한 실시예에 국한되서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의한 범위 및 그와 균등한 범위를 포함하여 정하여져야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail with reference to attached drawing, this is only an illustration, It is clear that various deformation | transformation and a change are possible within the scope of the technical idea of this invention. Therefore, the protection scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiment, but should be determined to include the scope according to the description of the following claims and their equivalents.

Claims (3)

복수의 전기에너지저장셀이 직렬로 연결되어 있는 전기에너지저장셀 직렬스트링;
병렬 연결된 복수의 전압균등화셀과, 상기 전압균등화셀과 직렬로 연결되는 전압 버퍼셀을 포함하는 전압균등화셀 스트링;
상기 전기에너지저장셀과 상기 전압균등화셀을 병렬로 연결시키는 제1 스위칭 수단;
상기 전기에너지저장셀 직렬스트링과 상기 전압균등화셀 스트링을 병렬로 연결시키는 제2 스위칭 수단;
상기 복수의 전압균등화셀의 병렬 연결을 제어하는 제3 스위칭 수단; 및
상기 제1 스위칭 수단, 상기 제2 스위칭 수단 및 상기 제3 스위칭 수단을 제어하는 제어기를 포함하는 전압균등화회로.
An electrical energy storage cell serial string having a plurality of electrical energy storage cells connected in series;
A voltage equalizing cell string comprising a plurality of voltage equalizing cells connected in parallel and a voltage buffer cell connected in series with the voltage equalizing cells;
First switching means for connecting the electrical energy storage cell and the voltage equalization cell in parallel;
Second switching means for connecting the electric energy storage cell serial string and the voltage equalizing cell string in parallel;
Third switching means for controlling parallel connection of the plurality of voltage equalizing cells; And
And a controller for controlling said first switching means, said second switching means, and said third switching means.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 스위칭 수단으로 금속산화물 전계효과 트랜지스터를 사용할 경우 상기 금속산화물 전계효과 트랜지스터의 전기저항을 조절하기 위하여 상기 금속산화물 전계효과 트랜지스터 게이트와 소스 사이의 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 전압균등화회로.The method of claim 1,
And a voltage equalizing circuit between the gate and the source of the metal oxide field effect transistor in order to control the electrical resistance of the metal oxide field effect transistor when the metal oxide field effect transistor is used as the switching means.
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