KR101855337B1 - Battery charging apparatus and method - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a battery charger capable of improving charging characteristics. The battery charger comprises: a charging circuit; a cell balancing circuit including a switch and a resistor connected between an anode and a cathode of each of the n number of battery cells connected in series, wherein n is an integer two or more; and a control circuit controlling the cell balancing circuit. The battery charger is configured that a resistor is electrically connected in parallel if a voltage is greater than an average voltage of the n number of battery cells after charging is completed for the battery cells which have reached an absolute charging termination voltage during a charging process or have the resistor electrically connected in parallel to the battery cells.

Description

배터리 충전장치 및 충전방법{Battery charging apparatus and method}[0001] The present invention relates to a battery charging apparatus and method,

본 발명은 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging device and a charging method.

일반적으로, 배터리 충전장치는 다수의 배터리셀이 직렬 접속된 배터리 스트링의 양단에 전류나 전압을 인가하여 전체 배터리셀을 충전하게 된다. 그런데, 충방전을 반복하게 되면 배터리셀 고유의 내부저항 편차에 의해 배터리셀 간의 충전량이 달라져 전압 편차가 발생하게 되므로, 일부 배터리셀이 과충전되는 문제가 발생하게 된다.2. Description of the Related Art Generally, a battery charging apparatus applies current or voltage to both ends of a battery string in which a plurality of battery cells are connected in series to charge the entire battery cells. However, if charging / discharging is repeated, the charging amount between the battery cells is varied due to the internal resistance variation inherent in the battery cell, causing a voltage deviation, so that some battery cells are overcharged.

이를 개선하기 위해, 셀 밸런싱(cell balancing) 방식의 배터리 충전장치가 제안되어 사용되고 있다. 셀 밸런싱 방식은 패시브(passive) 방식과 액티브(active) 방식으로 구분될 수 있다.To improve this, a cell balancing type battery charging device has been proposed and used. The cell balancing scheme can be classified into a passive scheme and an active scheme.

여기서, 패시브 방식은 상대적으로 높게 충전된 배터리셀에 대해 저항을 부하로 사용하여 전압을 강제적으로 하강하는 방식으로서, 액티브 방식에 비해 회로 구성이 간단하고 저비용으로 구성할 수 있을 장점을 갖는다.Here, the passive method is a method for forcibly lowering a voltage by using a resistor as a load for a battery cell charged to a relatively high level, which is advantageous in that the circuit configuration is simple and the cost can be reduced compared with the active method.

그런데, 종래의 패시브 방식에서는 충전 과정에서 전압 편차가 해소되나, 충전 종료 후에는 배터리셀 간의 충전 특성 편차에 의해 전압 편차가 발생된다.However, in the conventional passive system, the voltage deviation is eliminated in the charging process, but after the charging is completed, the voltage deviation is caused by the charging characteristic deviation between the battery cells.

이에 따라, 충전이 반복될수록 셀 밸런싱을 위한 시간이 길어지게 되는 등 충전 특성이 저하된다. Accordingly, as the charging is repeated, the time for cell balancing becomes longer and the charging characteristics are lowered.

본 발명은 충전 특성을 개선할 수 있는 배터리 충전장치 및 충전방법을 제공하는 것에 과제가 있다.The present invention has a problem to provide a battery charging device and a charging method capable of improving charging characteristics.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 충전회로와; 직렬 접속된 n(2 이상의 정수)개의 배터리셀 각각의 양극과 음극 사이에 연결된 스위치 및 저항을 포함한 셀 밸런싱 회로와; 상기 셀 밸런싱 회로를 제어하는 제어회로를 포함하고, 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 크면 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된 배터리 충전장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a charging circuit comprising: a charging circuit; A cell balancing circuit including a switch and a resistor connected between an anode and a cathode of each of n (integer two or more) battery cells connected in series; And a control circuit for controlling the cell balancing circuit, wherein, for a battery cell having reached an absolute charge end voltage in the charging process or in which the resistor has been electrically connected in parallel, And the resistors are electrically connected in parallel.

여기서, 상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화 될때까지 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.Here, for a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached or the resistor has been electrically connected in parallel during the charging process, the resistor is electrically charged until the voltage is equalized to the average voltage of the n battery cells And may be configured to be connected in parallel.

상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 임계치 이상 크면 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.If the voltage after the end of the charging is greater than the average voltage of the n battery cells, for the battery cell in which the absolute charging end voltage has been reached in the charging process or the resistor has been electrically connected in parallel, Lt; / RTI >

상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화된 후에 다음번 충전 과정이 실행되도록 구성될 수 있다.For the battery cell in which the absolute charging end voltage has been reached or the resistor has been electrically connected in parallel during the charging process, the voltage is leveled with the average voltage of the n battery cells after completion of the charging, .

다른 측면에서, 충전회로와, 직렬 접속된 n(2 이상의 정수)개의 배터리셀 각각의 양극과 음극 사이에 연결된 스위치 및 저항을 포함한 셀 밸런싱 회로와, 상기 셀 밸런싱 회로를 제어하는 제어회로를 포함한 배터리 충전장치를 사용한 배터리 충전방법에 있어서, 상기 n개의 배터리셀을 충전하는 단계와; 상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 크면 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결하는 단계를 포함하는 배터리 충전방법을 제공한다.In another aspect, there is provided a battery charging device including a charging circuit, a cell balancing circuit including a switch and a resistor connected between an anode and a cathode of each of n (integer two or more) battery cells connected in series and a control circuit for controlling the cell balancing circuit A battery charging method using a charging device, comprising: charging the n battery cells; If the voltage reaches an absolute charging end voltage in the charging step or the voltage of the battery cell in which the corresponding resistor is electrically connected in parallel is greater than the average voltage of the n battery cells after completion of charging, electrically connecting the resistors in parallel Thereby providing a battery charging method.

여기서, 상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화될 때까지 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.Here, for the battery cell in which the absolute charging end voltage has been reached in the charging step or the resistor has been electrically connected in parallel, the resistance is electrically measured until the voltage is equalized to the average voltage of the n battery cells Can be connected in parallel.

상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후에 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 임계치 이상 크면 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.If the voltage reaches the absolute charging end voltage in the charging step or the voltage of the battery cell in which the corresponding resistor is electrically connected in parallel is greater than the average voltage of the n battery cells after completion of charging, the corresponding resistor is electrically connected in parallel .

상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 상기 충전 종료 후 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화된 후에 다음번 충전 과정이 실행될 수 있다.For the battery cell in which the absolute charging end voltage has been reached in the charging step or the resistor has been electrically connected in parallel, the next charging process may be performed after the voltage has been leveled with the average voltage of the n battery cells .

본 발명에 따르면, 충전 종료 후 다음번 충전 과정 전에 셀전압 평준화 동작이 수행되므로, 실질적으로 충전 과정 뿐만 아니라 충전 종료 후에도 실질적으로 셀 밸런싱이 구현된다.According to the present invention, since the cell voltage leveling operation is performed before the next charging process after the end of charging, substantially cell balancing is realized not only in the charging process but also after the charging end.

따라서, 배터리셀의 전압이 평준화된 상태 즉 밸런싱된 상태에서 충전 과정이 실행될 수 있게 되므로, 충전 과정에서의 전압 편차는 획기적으로 감소되어 셀 밸런싱 시간이 월등하게 단축되고 충전 특성이 효과적으로 개선될 수 있게 된다.Therefore, since the charging process can be performed in a state where the voltage of the battery cell is leveled or balanced, the voltage deviation during charging process is drastically reduced, so that the cell balancing time is significantly shortened and the charging characteristic can be effectively improved do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전장치를 개략적으로 도시한 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전장치를 사용한 충전방법을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 동작시의 충전장치의 상태의 일예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀전압 균일화 동작시의 충전장치의 상태의 일예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에서 배터리셀 전위에 따른 충전 영역과 셀 밸런싱 영역을 나타낸 도면.1 is a circuit diagram schematically showing a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a flow chart showing a charging method using a battery charging device according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing an example of a state of a charging apparatus in a cell balancing operation according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram showing an example of a state of a charging apparatus in a cell voltage equalizing operation according to an embodiment of the present invention;
5 illustrates a charging region and a cell balancing region according to a battery cell potential in an embodiment of the present invention.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram schematically showing a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 배터리 충전장치(100)는 충전회로(200)와, 제어회로(700)와, 셀 밸런싱 회로(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the battery charging apparatus 100 of the present embodiment may include a charging circuit 200, a control circuit 700, and a cell balancing circuit 400.

충전회로(200)는 스트링 형태로 직렬 접속된 다수의 배터리셀(B1~B4)을 충전하기 위한 충전전류 및/또는 충전전압을 출력하는 충전전력 공급회로로서, 예를 들면 CC/CV(정전류/정전압) 충전방식의 충전회로(200)가 사용될 수 있는데 이에 한정되지는 않는다. The charging circuit 200 is a charging power supply circuit for outputting a charging current and / or a charging voltage for charging a plurality of battery cells B1 to B4 serially connected in a string form, for example, a CC / CV (constant current / A constant voltage charging circuit 200 may be used, but the present invention is not limited thereto.

여기서, 정전류/정전압 충전방식은 정전류 방식으로 배터리셀을 충전하다가 배터리셀의 전압이 설정된 충전 전압에 도달하면 정전압 충전방식으로 전환하여 낮은 전류로 배터리셀의 전압이 설정된 충전 전압을 넘기지 않도록 충전하는 방식에 해당된다. Here, the constant current / constant voltage charging method is a method of charging a battery cell in a constant current mode and then switching to a constant voltage charging mode when the voltage of the battery cell reaches a set charging voltage, thereby charging the battery cell so that the voltage of the battery cell does not exceed the set charging voltage .

한편, 본 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 다수인 n(n은 2 이상의 정수)개의 배터리셀로서 4개의 제1 내지 4배터리셀(B1~B4)이 사용된 경우를 예로 든다.On the other hand, in the present embodiment, for convenience of explanation, four first to fourth battery cells B1 to B4 are used as a plurality of n (n is an integer equal to or greater than 2) battery cells.

제어회로(700)는 충전장치(100)의 충전 동작을 전반적으로 제어하는 기능을 수행하게 된다. 일예로, 제어회로(700)는 충전 과정에서 충전회로(200)에서 출력되는 충전전류나 충전전압을 제어할 수 있으며, 셀 밸런싱 과정에서 셀 밸런싱 회로(400)의 셀 밸런싱(즉, 패시브 셀 밸런싱) 동작을 제어할 수 있다. The control circuit 700 performs a function of controlling the charging operation of the charging apparatus 100 as a whole. For example, the control circuit 700 may control the charging current or the charging voltage output from the charging circuit 200 during the charging process, and may perform cell balancing (i.e., passive cell balancing) of the cell balancing circuit 400 during the cell balancing process ) Operation can be controlled.

또한, 제어회로(700)는 충전 종료 후 셀전압 균일화 과정에서 셀 밸런싱 회로(400)의 셀전압 균일화 동작을 제어할 수 있는데, 이 셀전압 균일화에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명한다.In addition, the control circuit 700 can control the cell voltage equalization operation of the cell balancing circuit 400 in the process of equalizing the cell voltage after completion of the charge. The cell voltage equalization will be described in more detail below.

한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 배터리 충전장치(100)는 충전전류 검출회로와 셀전압 검출회로를 구비할 수 있다. On the other hand, although not specifically shown, the battery charging apparatus 100 may include a charge current detection circuit and a cell voltage detection circuit.

이와 관련하여 예를 들면, 충전전류 검출회로는 충전회로(200)에서 출력되는 충전전류를 검출하는 회로로서, 이를 통해 검출된 충전전류는 제어회로(700)에 공급될 수 있다. 여기서, 충전전류 검출회로는 제어회로(700) 외부에 별도로 구성될 수 있는데, 물론 제어회로(700) 내부에 구성될 수도 있다. In this regard, for example, the charging current detection circuit is a circuit for detecting the charging current outputted from the charging circuit 200, and the detected charging current can be supplied to the control circuit 700. [ Here, the charge current detection circuit may be separately provided outside the control circuit 700, but may be formed inside the control circuit 700, of course.

셀전압 검출회로는 각 배터리셀의 셀전압을 검출하는 회로로서, 이를 통해 검출된 셀전압들은 제어회로(700)에 전달될 수 있다. 여기서, 셀전압 검출회로는 제어회로(700) 내부에 구성될 수 있는데, 물론 제어회로(700) 외부에 별도로 구성될 수도 있다. The cell voltage detection circuit is a circuit for detecting the cell voltage of each battery cell, and the detected cell voltages can be transmitted to the control circuit 700. Here, the cell voltage detection circuit may be formed inside the control circuit 700, but may be separately provided outside the control circuit 700. [

셀전압 검출회로의 전압 검출과 관련하여 예를 들면, 셀전압 검출회로는 각 배터리셀의 하이(high)전위 전극인 양극에 연결되어 이의 전위를 측정하고, 이에 따라 각 배터리셀의 셀전압을 검출할 수 있다.In relation to the voltage detection of the cell voltage detection circuit, for example, the cell voltage detection circuit is connected to the anode which is the high potential electrode of each battery cell and measures its potential, thereby detecting the cell voltage of each battery cell can do.

검출된 셀전압들(또는 이와 함께 검출된 충전전류)을 기초로, 제어회로(700)는 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있고 충전 종료 후의 셀전압 균일화 동작을 수행할 수 있다.Based on the detected cell voltages (or the charging current detected together therewith), the control circuit 700 can perform the cell balancing operation and can perform the cell voltage equalizing operation after the end of charging.

셀 밸런싱 회로(400)는 셀 밸런싱 동작 및 셀전압 균일화 동작을 실질적으로 수행하는 구성으로서, 이는 각 배터리셀에 병렬 접속된 구성인 저항 및 스위치를 포함할 수 있다.The cell balancing circuit 400 is a configuration that substantially performs a cell balancing operation and a cell voltage equalizing operation, which may include a resistance and a switch that are configurations connected in parallel to each battery cell.

이와 관련하여 예를 들면, 셀 밸런싱 회로(400)는, 제1 내지 4배터리셀(B1~B4) 각각의 양극과 음극 사이에 연결된 제1 내지 4저항(R1~R4)와, 제1 내지 4저항(R1~R4) 각각에 직렬 접속된 제1 내지 4스위치(SW1~SW4)를 포함할 수 있다.In this regard, for example, the cell balancing circuit 400 includes first to fourth resistors R1 to R4 connected between the positive and negative electrodes of the first to fourth battery cells B1 to B4, And first to fourth switches SW1 to SW4 connected in series to the resistors R1 to R4, respectively.

제1 내지 4스위치(SW1~SW4) 각각은 제어회로(700)에서 출력되는 해당 스위칭제어신호에 따라 온/오프 상태를 갖도록 스위칭된다. 따라서, 제1 내지 4스위치(SW1~SW4)의 스위칭 동작에 따라, 해당 저항의 해당 배터리셀에 대한 전기적 병렬 연결 상태가 온/오프 될 수 있게 된다.Each of the first to fourth switches SW1 to SW4 is switched to have an on / off state in accordance with a corresponding switching control signal output from the control circuit 700. [ Therefore, according to the switching operation of the first to fourth switches SW1 to SW4, the electrical parallel connection state of the corresponding resistor to the corresponding battery cell can be turned on / off.

이와 관련하여, 셀 밸런싱 동작이나 셀전압 균일화 동작시 이의 대상이 되어 전압 조절이 필요한 배터리셀에 대해서는 해당 저항이 전기적으로 연결되도록 해당 스위치가 온 상태가 된다. 그리고, 셀 밸런싱 동작이나 셀전압 균일화 동작의 대상이 되지 않아 전압이 조절될 필요가 없는 배터리셀에 대해서는 해당 저항이 전기적으로 연결되지 않도록 해당 스위치가 오프 상태가 된다.In this regard, when a cell balancing operation or a cell voltage equalization operation is performed, the corresponding switch is turned on so that the corresponding resistor is electrically connected to a battery cell requiring voltage control. For a battery cell which is not subject to cell balancing operation or cell voltage equalizing operation, and whose voltage need not be regulated, the corresponding switch is turned off so that the corresponding resistor is not electrically connected.

예를 들면, 셀 밸런싱 동작이나 셀전압 균일화 동작의 대상이 되는 상대적으로 높은 전압의 배터리셀이 제1배터리셀(B1)이라고 가정하면, 제1스위치(SW1)는 턴온되어 제1저항(R1)이 제1배터리셀(B1)에 전기적으로 병렬 연결된 상태가 되며, 나머지 제2 내지 4스위치(SW2~SW4)는 턴오프되어 제2 내지 4저항(R2~R4)은 해당 제2 내지 4배터리셀(B2~B4)에 전기적으로 병렬 연결되지 않고 단선된 상태가 된다.For example, assuming that the relatively high voltage battery cell to be subjected to the cell balancing operation or the cell voltage equalizing operation is the first battery cell B1, the first switch SW1 is turned on and the first resistor R1 is turned on, And the remaining second to fourth switches SW2 to SW4 are turned off so that the second to fourth resistors R2 to R4 are electrically connected in parallel to the first to fourth battery cells B1, (B2 to B4) without being electrically connected in parallel.

이하, 도 2 내지 5를 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전장치를 사용한 충전방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a charging method using the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전장치를 사용한 충전방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 동작시의 충전장치의 상태의 일예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀전압 균일화 동작시의 충전장치의 상태의 일예를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에서 배터리셀 전위에 따른 충전 영역과 셀 밸런싱 영역을 나타낸 도면이다.2 is a flowchart illustrating a charging method using a battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view showing an example of the state of the charging device in the cell balancing operation according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an example of the state of the charging device in the cell voltage equalizing operation according to the embodiment of the present invention FIG. FIG. 5 is a view illustrating a charging region and a cell balancing region according to a battery cell potential in an embodiment of the present invention.

먼저, 충전 과정이 시작되면, 배터리 충전장치(100)는 직렬 접속된 배터리셀들(B1~B4)에 대한 충전 동작을 실행하게 되며 (s10), 이를 위해 충전회로(200)에서는 충전을 위한 전류나 전압이 출력된다.First, when the charging process is started, the battery charging apparatus 100 performs a charging operation for the serially connected battery cells B1 to B4 (s10). To this end, the charging circuit 200 sets a current A voltage is output.

이와 같은 충전 과정에서, 제어회로(700)는 충전 종료 조건을 주기적으로 확인하여 충전 종료 여부를 판단하게 된다 (s21,s22). In this charging process, the control circuit 700 periodically checks the charging end condition to determine whether charging is completed (s21, s22).

이와 관련하여 도 5를 참조하면, VH1은 셀 밸런싱 시작 전압에 해당되고 VH2는 표준 충전 종료 전압에 해당되며 VH3는 절대적 충전 차단 전압에 해당되고, 일예로 VH1,VH2,VH3 각각은 3.6V,3.65V,3.72V일 수 있다. 여기서, VH1~VH3 사이의 전압 영역은 셀 밸런싱 동작이 실행되는 셀 밸런싱 영역에 해당될 수 있다.Referring to FIG. 5, VH1 corresponds to the cell balancing start voltage, VH2 corresponds to the standard charge end voltage, and VH3 corresponds to the absolute charge cutoff voltage. For example, VH1, VH2, V, 3.72V. Here, the voltage region between VH1 and VH3 may correspond to the cell balancing region in which the cell balancing operation is performed.

이때, 실질적으로 모든 배터리셀(B1~B4)이 표준 충전 종료 전압(VH2)을 갖는 경우에 충전 동작은 종료될 수 있고, 또한 적어도 어느 하나의 배터리셀(B1)이 절대적 충전 차단 전압(VH3)에 도달하게 되면(즉, 충전 차단 전압(VH3) 이상이 되면) 충전 동작이 종료될 수 있다. At this time, when substantially all of the battery cells B1 to B4 have the standard charge end voltage VH2, the charging operation can be ended and at least one of the battery cells B1 is charged to the absolute charge cutoff voltage VH3, (That is, the charge cutoff voltage VH3 or more), the charging operation can be terminated.

따라서, 모든 배터리셀(B1~B4)에 대해 주기적으로 셀전압을 검출하여, 위와 같은 충전 종료 조건이 충족되는지 여부를 확인하게 된다.Therefore, the cell voltage is periodically detected for all the battery cells B1 to B4, and it is confirmed whether or not the charging end condition as described above is satisfied.

예를 들면, 적어도 어느 하나의 배터리셀이 절대적 충전 차단 전압(VH3)에 도달하였는지 여부를 확인할 수 있고 (s21), 또한 모든 배터리셀(B1~B4)이 표준 충전 종료 전압(VH2)을 갖는지를 확인할 수 있다 (s22). For example, it can be checked whether at least one of the battery cells has reached the absolute charge cutoff voltage VH3 (s21), and whether or not all the battery cells B1 to B4 have the standard charge end voltage VH2 (S22).

확인 결과 적어도 어느 하나의 배터리셀이 절대적 충전 차단 전압(VH3)에 도달하였거나, 모든 배터리셀(B1~B4)이 표준 충전 종료 전압(VH2)을 갖게 되면 충전 동작을 종료하게 된다 (s50). If it is determined that at least one of the battery cells has reached the absolute charge cutoff voltage VH3 or all of the battery cells B1 to B4 have the standard charge end voltage VH2, the charging operation is terminated at step s50.

반면에, 확인 결과 충전 종료 조건이 충족되지 않는 경우에는 셀 밸런싱 조건이 충족되는지를 확인하여 셀 밸런싱 동작 실행 여부를 판단하게 된다 (s30). On the other hand, if it is determined that the charging end condition is not satisfied, it is determined whether the cell balancing condition is satisfied, and it is determined whether the cell balancing operation is performed (s30).

이와 관련하여 예를 들면, 전체 배터리셀들(B1~B4) 중 하나 이상의 일부 배터리셀의 전압이 셀 밸런싱 시작 전압(VH1) 이상이 되면 (s30), 이 배터리셀에 대해서는 셀 밸런싱 동작이 시작될 수 있다 (s40). 이와 같은 셀 밸런싱 동작은 해당 배터리셀에 대응하여 이에 연결된 스위치를 턴온하는 것으로서 (s40), 이에 따라 해당 배터리셀에는 대응되는 저항이 전기적으로 병렬 연결된다.In this regard, for example, when the voltage of at least one of the battery cells B1 to B4 becomes equal to or higher than the cell balancing start voltage VH1 (s30), the cell balancing operation may be started for the battery cell (S40). In this cell balancing operation, a switch connected to the corresponding battery cell is turned on (S40), so that corresponding resistors are electrically connected in parallel to the corresponding battery cell.

일예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1배터리셀(B1)이 셀 밸런싱 동작의 대상이 된다고 할 때, 제1배터리셀(B1)에 대응되는 제1스위치(SW1)가 온 상태가 되고, 이에 따라 제1저항(R1)은 제1배터리셀(B1)에 전기적으로 병렬 연결 상태가 된다.For example, as shown in FIG. 3, when the first battery cell B1 is subjected to the cell balancing operation, the first switch SW1 corresponding to the first battery cell B1 is turned on , So that the first resistor R1 is electrically connected in parallel to the first battery cell B1.

한편, 전체 배터리셀(B1~B4)이 셀 밸런싱 시작 전압(VH1) 이상인 경우에는 셀 밸런싱 동작은 수행되지 않도록 동작될 수 있다.On the other hand, when all the battery cells B1 to B4 are equal to or higher than the cell balancing start voltage VH1, the cell balancing operation can be performed so as not to be performed.

위와 같은 충전 과정이 수행됨에 있어 충전 종료 조건이 충족되면, 충전회로(200)를 오프 상태로 하여 그 출력을 종료함으로써 충전 과정은 종료되며 (s50), 그 후에 셀전압 평준화 조건이 충족되는지 여부를 확인하여 셀전압 평준화 동작 실행 여부를 판단하게 된다 (s61,s62). If the charging termination condition is satisfied when the charging process is performed as described above, the charging process is ended by turning off the charging circuit 200 and terminating its output (s50), and then determining whether the cell voltage leveling condition is satisfied And determines whether or not the cell voltage leveling operation is to be executed (s61, s62).

이와 관련하여, 전술한 충전 과정에서 셀 밸런싱 동작이 수행된 배터리셀이 존재하였거나 절대적 충전 종료 전압(VH3)에 도달한 배터리셀이 존재한 경우에, 이 배터리셀에 대한 셀전압 평준화 동작이 실행될 수 있다 (s70).In this connection, in the case where there is a battery cell in which the cell balancing operation has been performed in the above-described charging process or a battery cell having reached the absolute charging end voltage VH3 exists, a cell voltage leveling operation for this battery cell can be performed (S70).

이를 위해, 전체 배터리셀(B1~B4)에 대한 평균전압(Vavg)을 산출하고 (s61), 셀 밸런싱 동작이 수행된 배터리셀이나 절대적 충전 종료 전압(VH3)에 도달한 배터리셀의 전압과 평균전압(Vavg)을 비교하게 된다 (s62).To this end, the average voltage Vavg for all the battery cells B1 to B4 is calculated (s61), and the voltage of the battery cell in which the cell balancing operation is performed or the battery cell in which the absolute charging end voltage VH3 has been reached And compares the voltage Vavg (s62).

비교 결과 해당 배터리셀의 전압이 평균전압(Vavg)보다 크면, 이 배터리셀에 연결된 스위치를 턴온하여 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결하게 된다 (s70).If the voltage of the corresponding battery cell is greater than the average voltage Vavg as a result of comparison, the switch connected to the battery cell is turned on to electrically connect the corresponding resistor in parallel (S70).

이와 관련하여 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1배터리셀(B1)이 셀 밸런싱이 수행되었거나 절대적 충전 종료 전압(VH3)에 도달하였던 배터리셀이라고 할 때, 제1배터리셀(B1)의 전압을 평균전압(Vavg)와 비교하여 평균전압(Vavg)보다 크면 해당 제1스위치(SW1)를 온 상태로 하여 제1저항(R1)을 전기적으로 병렬 상태로 연결함으로써, 셀전압 평준화 동작을 수행하게 된다.For example, as shown in FIG. 4, when the first battery cell B1 is a battery cell in which cell balancing has been performed or an absolute charge end voltage VH3 has been reached, The first switch SW1 is turned on and the first resistor R1 is electrically connected in parallel so that the cell voltage leveling operation is performed .

이와 같은 셀전압 평준화 동작은 해당 배터리셀의 전압이 평균전압(Vavg)과 실질적으로 평준화 될때까지 (즉, 실질적으로 동일하게 될때까지) 수행하게 된다.Such a cell voltage leveling operation is performed until the voltage of the corresponding battery cell is substantially equal to the average voltage Vavg (i.e., until it becomes substantially equal).

여기서, 비교 대상 배터리셀의 전압이 평균전압(Vavg) 보다 임계치(일예로 0.03V) 이상 큰 경우에 셀전압 평준화 동작이 수행되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the cell voltage leveling operation be performed when the voltage of the battery cell to be compared is larger than the average voltage Vavg by a threshold value (for example, 0.03 V) or more.

이처럼, 셀전압 평준화 동작은 전술한 충전 과정에서의 셀 밸런싱 동작과 유사한 것으로서, 셀전압 평준화 대상이 되는 배터리셀은 충전 종료 후의 셀 평준화 동작 즉 셀 밸런싱 동작에 의해 해당 저항으로 방전 전류가 소비되어 전압이 하강하여 결과적으로 전체 배터리셀(B1~B4)의 전압은 평준화 즉 밸런싱된다.As described above, the cell voltage leveling operation is similar to the cell balancing operation in the charging process described above. In the battery cell to be leveled, the discharging current is consumed by the corresponding resistance due to the cell leveling operation, As a result, the voltages of all the battery cells B1 to B4 are leveled or balanced.

이와 같이 충전 종료 후 전압이 평준화된 후에, 이 평준화 상태에서 다음번 충전 동작이 실행될 수 있게 된다.After the charging is finished and the voltage is leveled, the next charging operation can be performed in this leveling state.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 충전 종료 후 다음번 충전 과정 전에 셀전압 평준화 동작이 수행되므로, 실질적으로 충전 과정 뿐만 아니라 충전 종료 후에도 실질적으로 셀 밸런싱이 구현된다.As described above, according to the present embodiment, since the cell voltage leveling operation is performed before the next charging process after the end of charging, substantially cell balancing is realized not only in the charging process but also after the charging termination.

따라서, 배터리셀의 전압이 평준화된 상태 즉 밸런싱된 상태에서 충전 과정이 실행될 수 있게 되므로, 충전 과정에서의 전압 편차는 획기적으로 감소되어 셀 밸런싱 시간이 월등하게 단축되고 충전 특성이 효과적으로 개선될 수 있게 된다.Therefore, since the charging process can be performed in a state where the voltage of the battery cell is leveled or balanced, the voltage deviation during charging process is drastically reduced, so that the cell balancing time is significantly shortened and the charging characteristic can be effectively improved do.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.The embodiment of the present invention described above is an example of the present invention, and variations are possible within the spirit of the present invention. Accordingly, the invention includes modifications of the invention within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

100: 배터리 충전장치 200: 충전회로
400: 셀 밸런싱 회로 700: 제어회로
SW1~SW4: 제1 내지 4스위치
R1~R4: 제1 내지 4저항
B1~B4: 제1 내지 4배터리셀100: battery charging device 200: charging circuit
400: cell balancing circuit 700: control circuit
SW1 to SW4: first to fourth switches
R1 to R4: first to fourth resistors
B1 to B4: first to fourth battery cells

Claims (8)

충전회로와;
직렬 접속된 n(2 이상의 정수)개의 배터리셀 각각의 양극과 음극 사이에 연결된 스위치 및 저항을 포함한 셀 밸런싱 회로와;
상기 셀 밸런싱 회로를 제어하는 제어회로를 포함하고,
충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 크면 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된
배터리 충전장치.
A charging circuit;
A cell balancing circuit including a switch and a resistor connected between an anode and a cathode of each of n (integer two or more) battery cells connected in series;
And a control circuit for controlling the cell balancing circuit,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached during the charging process, the charging is terminated when all the battery cell voltages reach the standard charging end voltage, and after the end of charging, the resistors are electrically connected in parallel, If the average voltage is greater than the average voltage of the n battery cells, the resistors are electrically connected in parallel
Battery charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화 될때까지 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된
배터리 충전장치.
The method according to claim 1,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached during the charging process, or the charging has been completed as all battery cell voltages have reached the standard charge end voltage, and after the end of charging, the resistors have been electrically connected in parallel, And the resistors are electrically connected in parallel until the average voltage of the n battery cells is equalized
Battery charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 임계치 이상 크면 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된
배터리 충전장치.
The method according to claim 1,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached during the charging process, or the charging has been completed as all battery cell voltages have reached the standard charge end voltage, and after the end of charging, the resistors have been electrically connected in parallel, If the average voltage of the n battery cells is greater than the threshold voltage, the resistors are electrically connected in parallel
Battery charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 과정에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화된 후에 다음번 충전 과정이 실행되도록 구성된
배터리 충전장치.
The method according to claim 1,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached during the charging process, or the charging has been completed as all battery cell voltages have reached the standard charge end voltage, and after the end of charging, the resistors have been electrically connected in parallel, And the next charging process is performed after being normalized to the average voltage of the n battery cells
Battery charging device.
충전회로와, 직렬 접속된 n(2 이상의 정수)개의 배터리셀 각각의 양극과 음극 사이에 연결된 스위치 및 저항을 포함한 셀 밸런싱 회로와, 상기 셀 밸런싱 회로를 제어하는 제어회로를 포함한 배터리 충전장치를 사용한 배터리 충전방법에 있어서,
상기 n개의 배터리셀을 충전하는 단계와;
상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 크면 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결하는 단계
를 포함하는 배터리 충전방법.
A battery balancing circuit including a charging circuit, a switch and a resistor connected between an anode and a cathode of each of n (a plurality of integers) battery cells connected in series, and a control circuit for controlling the cell balancing circuit In a battery charging method,
Charging the n battery cells;
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached in the charging step, the charging is terminated when all the battery cell voltages reach the standard charge end voltage, and after the end of charging the resistors are electrically connected in parallel, If the average voltage is greater than the average voltage of the n battery cells, electrically connecting the resistors in parallel
Gt;
제 5 항에 있어서,
상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화될 때까지 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결하는
배터리 충전방법.
6. The method of claim 5,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached in the charging step, the charging is terminated when all the battery cell voltages reach the standard charge end voltage, and after the end of charging the resistors are electrically connected in parallel, And electrically connecting the resistors in parallel until the average voltage of the n battery cells is equalized
How to charge the battery.
제 5 항에 있어서,
상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압보다 임계치 이상 크면 해당 저항을 전기적으로 병렬 연결하는
배터리 충전방법.
6. The method of claim 5,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached in the charging step, the charging is terminated when all the battery cell voltages reach the standard charge end voltage, and after the end of charging the resistors are electrically connected in parallel, If the average voltage of the n battery cells is greater than the threshold voltage, the resistors are electrically connected in parallel
How to charge the battery.
제 5 항에 있어서,
상기 충전 단계에서 절대적 충전 종료 전압에 도달하였거나, 모든 배터리 셀 전압이 표준 충전 종료 전압에 도달함으로써 충전이 종료되고, 상기 충전 종료 후에, 해당 저항이 전기적으로 병렬 연결되었던 배터리셀에 대해, 그 전압이 상기 n개의 배터리셀의 평균전압과 평준화된 후에 다음번 충전 과정이 실행되는
배터리 충전방법.6. The method of claim 5,
For a battery cell in which the absolute end-of-charge voltage has been reached in the charging step, the charging is terminated when all the battery cell voltages reach the standard charge end voltage, and after the end of charging the resistors are electrically connected in parallel, After the average voltage of the n battery cells is equalized, the next charging process is performed
How to charge the battery.
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