KR101863717B1 - 배터리용 충전 균일화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직렬로 연결된 두 개 이상의 축전 스테이지(Eti)를 포함하는 배터리용 충전 균일화 시스템으로서, 각각의 축전 스테이지(Eti)는 하나 이상의 축전기(Aij)를 포함하는, 배터리용 충전 균일화 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 균일화 시스템은 하나 이상의 전압 생성기(7); 상기 하나 이상의 전압 생성기(7)를 통해 전압을 공급받는, 각각의 축전 스테이지(Eti)에 사용되는 충전 장치로서, 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 제1 커패시터, 하나 이상의 제2 커패시터, 둘 이상의 다이오드, 및 하나 이상의 스위치를 포함하는, 충전 장치(5); 및 상기 하나 이상의 전압 생성기(7)를 제어하고, 상기 하나 이상의 인덕터가 에너지를 저장하도록 충전 대상이 되는 축전 스테이지(Eti)와 연결된 충전 장치(5)의 하나 이상의 스위치를 닫고, 상기 에너지를 축전 스테이지(Eti)에 보내는, 제어 장치(3);를 포함한다.

Description

배터리용 충전 균일화 시스템{CHARGE EQUALIZATION SYSTEM FOR BATTERIES}
본 발명은 특히 전기 운송 장치, 하이브리드 운송 장치 및 온보드 시스템에 사용될 수 있는 전기 화학적 축전 배터리용 충전량 균일화 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 리튬-이온(Li-ion) 배터리 형식에 관한 것으로서, 대량의 에너지를 적은 크기에 저장시킬 수 있는 능력을 가지기 때문에 위와 같은 적용예에 적합하다. 본 발명은 또한 슈퍼 커패시터에 적용할 수 있다.
전기 화학적 축전기는 약 수 볼트 정도의 보통 전압, 보다 상세하게 인산철에 기초한 리튬-이온 배터리의 경우 3.3V 및 산화코발트에 기초한 리튬-이온 배터리의 경우 4.2V의 전압을 가지고 있다. 만약 상기 전압이 전력이 공급되는 시스템에서 요구되는 전압에 비하여 매우 낮은 경우, 복수의 축전기는 직렬로 연결된다. 이와 동일하게 사용 가능한 전압 용량을 증가시키고 더 높은 전류 및 더 높은 전력을 제공하기 위하여 각각 직렬로 연결된 축전기에 병렬로 하나 또는 그 이상의 축전기들을 배치시키는 것이 가능하다. 상기 병렬로 연결된 축전기들은 여기서 스테이지(stage)라고 기재되는 형태를 형성한다. 스테이지는 최소 한 개의 축전기로 구성된다. 상기 스테이지들은 원하는 전압 레벨에 도달되도록 직렬로 연결된다. 상기 축전기들의 집합을 축전 배터리라고 부른다.
상기 축전기를 충전하고 방전시키는 것은 각각 그 단자에 걸리는 전압을 증가 또는 감소시키는 것에 영향을 받는다. 축전기는 전기 화학적 과정에 의하여 정의된 전압 레벨에 도달할 때 충전 또는 방전된다고 가정한다. 복수의 축전 스테이지를 이용하는 회로에 있어서, 상기 스테이지의 전류는 동일하다. 따라서 상기 스테이지의 충전 또는 방전 레벨은 상기 축전기의 고유한 특성, 즉 고유 커패시턴스, 및 전해질 또는 전극과 전해질 사이의 접촉에 의한 직렬 및 병렬적 내부 기생 저항(parasitic internal resistance)에 따라 변한다. 따라서, 상기 스테이지들 사이의 전압 차가 제조 상의 불균형 및 노화 현상 때문에 발생할 수 있다.
리튬-이온 기술을 이용한 축전기의 경우, 흔히 임계 전압이라고 불리는 너무 높거나 너무 낮은 전압이 상기 축전기에 손상을 주거나 상기 축전기를 파괴시킬 수 있다. 예를 들어, 산화코발트에 기초한 과충전된 리튬-이온 축전기는 열폭주(thermal runaway)를 일으키고 화재를 발생시킬 수 있다. 인산철에 기초한 리튬-이온 축전기의 경우, 과충전은 수명을 단축시키는 전해질의 분해 현상에 영향을 주거나 축전기에 손상을 입힐 수 있다. 예를 들어 2V 미만으로 너무 많이 방전되면 먼저 음전극이 구리로 되어 있는 경우 음전극의 집전 장치(current collector)의 산화 현상을 일으켜서 축전기에 손상을 준다. 이 때문에, 충전 및 방전 중에 각각의 축전 스테이지의 단자에 걸리는 전압을 검사하는 것이 안전성과 신뢰성을 위하여 반드시 필요하다. 각각의 스테이지와 병렬로 연결된 흔히 검사 장치라 불리는 장치가 이러한 기능을 제공한다.
상기 검사 장치는 만약 스테이지가 임계 전압에 도달한다면 배터리의 충전 또는 방전을 정지시키기 위하여 각각의 축전 스테이지의 충전 및 방전 상태를 추적하는 기능 및 충전 및 방전 정보를 제어 회로에 전달하는 기능을 가진다. 하지만, 직렬로 배치된 복수의 축전 스테이지를 가지는 배터리의 경우, 만약 가장 높은 충전 값을 가지는 스테이지가 임계 전압에 도달한 때 충전을 멈추면 나머지 스테이지들은 완전치 충전되지 않을 수 있다. 반대로, 가장 많이 방전된 스테이지가 임계 전압에 도달하였을 때 방전을 멈추면 나머지 스테이지들은 완전히 방전되지 않을 수 있다. 따라서 각각의 축전 스테이지의 충전이 최적화된 방법으로 이루어질 수 없고, 이는 엄격한 자율성 강제 상태를 가지는 운송 및 온보드 형태의 적용 사례에 있어서 중대한 문제점을 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 검사 장치는 일반적으로 균일화 장치와 연결되어 있다.
상기 균일화 시스템은 배터리의 충전을 최적화하는 기능을 가지고, 그 결과 직렬로 연결된 축전 스테이지들을 충전 및/또는 방전에 있어 이상적인 상태로 만듬으로써 그 자율성을 최적화하는 기능을 가진다. 상기 균일화 시스템은 두 개의 카테고리를 가지며, 이는 에너지 분산형 균일화 시스템과 에너지 전송형 균일화 시스템이라 불린다.
에너지 분산형 균일화 시스템의 경우, 상기 임계 전압에 도달되고 저항 내 에너지를 분산시킬 때 하나 또는 그 이상의 스테이지의 충전 전류를 우회시킴으로써 스테이지의 단자에 걸리는 전압이 균일화되게 된다. 이와는 달리, 임계 전압에 도달한 경우 하나 또는 그 이상의 스테이지를 방전시킴으로써 상기 스테이지의 단자에 걸리는 전압이 균일화되게 될 수도 있다. 하지만, 이러한 에너지 분산형 균일화 장치는 배터리를 충전시키는데 필요한 에너지보다 더 많은 에너지를 소모한다는 중대한 단점을 가진다. 상기 회로는, 약간 낮은 충전량을 가지는 마지막 축전기 또는 축전기들이 충전을 끝내도록 복수의 축전기들을 반드시 방전시키도록 만들거나 복수의 축전기의 충전 전류를 우회시키도록 만든다. 따라서, 낭비되는 에너지는 완료된 충전량보다 훨씬 더 클 수 있다. 더 나아가, 초과 에너지는 열로서 분산되고, 이는 운송 및 온보드 형식의 적용 방식의 내부 제약 조건에 적합하지 않으며, 만약 온도가 상승하게 되는 경우 축전기의 수명이 빠르게 단축될 수 있다.
에너지 전송형 균일화 장치는 축전 배터리 또는 보조 전력 네트워크와 상기 축전 스테이지 사이에서 에너지를 교환한다.
가령 특허 US5659237에는 저장 소자로서 결합 인덕터를 사용한 복수의 출력부를 가지는 "플라이백(flybak)" 구조를 통해서 에너지를 보조 네트워크로부터 스테이지에 전송하는 장치가 기재되어 있다. 상기 저장 소자는 특수 소자로서 본 특허에만 전용으로 사용되었다. 이러한 소자의 가격은 수행되는 기능에 비하여 매우 비쌌다.
특허 CN1905259에는 에너지를 스테이지에서 배터리로 전송시키는 장치로서 일 부분이 저장 소자로서 각각의 축전기용 인덕터를 사용하는 장치가 기재되어 있다. 하지만, 이 장치는 운송 및 온보드 형식의 적용 방식에 있어서 배터리의 균일화를 위한 최적화된 에너지 전송을 채택하고 있지 않다. 임계 전압에 도달한 마지막 스테이지를 통해서 배터리 충전의 종료를 결정한다. 상기 배터리 충전을 종료하기 위하여, 에너지는 하나 또는 그 이상의 스테이지로부터 얻어지고 스테이지 그룹으로 되돌려진다. 만약 하나 또는 그 이상의 축전 스테이지(들)가 약간 덜 충전된다면, 에너지는 에너지를 필요로 하는 스테이지에 우선적으로 전송되지 않는 대신 에너지가 얻어진 스테이지로 보내지게 된다. 이와 같이 상기 스테이지들이 너무 높은 전압으로 충전되는 것을 막기 위하여 상기 균일화 단계는 충전 단계의 마지막에 모든 스테이지로부터 에너지를 얻어야 할 필요가 있다. 그 결과 균일화 단계는 매우 많은 수의 동작 컨버터 때문에 높은 에너지 손실을 초래한다. 더 나아가, 충전이 이미 끝난 축전기들은 상기 축전기를 통과하는 쓸모 없는 교류 또는 직류 소자를 가진다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 선행 기술의 문제점을 가지지 않는 향상된 균일화 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 직렬로 연결된 두 개 이상의 축전 스테이지를 포함하는 배터리용 충전 균일화 시스템으로서, 각각의 축전 스테이지는 하나 이상의 축전기를 포함하는, 배터리용 충전 균일화 시스템에 있어서,
- 하나 이상의 양극 및 하나 이상의 음극을 포함하는 하나 이상의 전압 생성기;
- 상기 하나 이상의 전압 생성기를 통해 전압을 공급받는, 각각의 축전 스테이지에 사용되는 충전 장치로서,
* 하나 이상의 인덕터,
* 제1단이 상기 하나 이상의 전압 생성기의 상기 양극에 연결되어 있는 하나 이상의 제1 커패시터,
* 제1단이 상기 하나 이상의 전압 생성기의 상기 음극에 연결되어 있는 하나 이상의 제2 커패시터,
* 애노드가 상기 축전 스테이지의 음극에 연결되어 있고 캐소드가 상기 하나 이상의 제1 커패시터의 제2단에 연결되어 있는, 하나 이상의 제1 다이오드,
* 애노드가 상기 축전 스테이지의 음극에 연결되어 있고 캐소드가 상기 하나 이상의 제2 커패시터의 제2단에 연결되어 있는, 하나 이상의 제2 다이오드, 및
* 제1단이 상기 하나 이상의 인덕터의 일단에 연결되어 있고 제2단이 상기 축전 스테이지의 양극에 연결되어 있는, 하나 이상의 스위치를 포함하는, 충전 장치; 및
- 상기 하나 이상의 전압 생성기를 제어하고, 상기 하나 이상의 인덕터가 에너지를 저장하도록 충전 대상이 되는 축전 스테이지와 연결된 충전 장치의 하나 이상의 스위치를 닫고, 상기 에너지를 축전 스테이지에 보내는, 제어 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 균일화 시스템을 제공한다.
상기 균일화 시스템은 더 나아가 다음 특징들 중 하나 또는 그 이상을 결합 또는 단독으로 포함한다.
- 캐소드가 상기 인덕터의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 상기 하나 이상의 제1 다이오드에 연결되어 있는 하나 이상의 제3 다이오드; 및 캐소드가 상기 인덕터의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 상기 하나 이상의 제2 다이오드에 연결되어 있는 하나 이상의 제4 다이오드;를 더 포함한다.
- 상기 하나 이상의 제3 다이오드는 제1 인덕터에 연결되어 있고 상기 하나 이상의 제4 다이오드는 제2 인덕터에 연결되어 있다.
- 상기 충전 장치는, 캐소드가 상기 제1 인덕터의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 축전 스테이지의 음극에 연결되어 있는 하나 이상의 제5 다이오드; 및 캐소드가 상기 제2 인덕터의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 축전 스테이지의 음극에 연결되어 있는 하나 이상의 제6 다이오드;를 더 포함한다.
- 상기 하나 이상의 제3 다이오드 및 상기 하나 이상의 제4 다이오드는 하나의 동일한 인덕터에 연결되어 있다.
- 상기 충전 장치는, 캐소드가 상기 인덕터의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 축전 스테이지의 음극에 연결되어 있는, 하나 이상의 제5 다이오드를 더 포함한다.
- 상기 충전 장치는 충전 중에 있어서 축전 스테이지의 전압 레벨 및 배터리의 전압 레벨과 관계 없이, 비연속 전도 모드로 동작한다.
- 상기 축전기는 리튬-이온 형태이다.
- 상기 배터리는 슈퍼 커패시터를 포함한다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 효과는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 직렬로 연결된 축전 스테이지를 포함하는 배터리, 및 각각의 축전 스테이지에 대한 충전 장치와 전압 생성기를 포함하는 배터리 충전량 균일화 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 각각의 충전 장치용 전압 생성기를 포함하는 도 1의 배터리 충전량 균일화 시스템의 또 다른 변형예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 직렬로 연결된 소정의 수의 축전 스테이지를 포함하는 각각의 기본 모듈용 전압 생성기를 가지는, 도 1의 배터리 충전량 균일화 시스템의 또 다른 변형예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 각각의 기본 모듈용 보조 충전 장치를 포함하는, 도 3의 충전량 균일화 시스템의 또 다른 변형예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5a는 상기 균일화 시스템의 충전 장치의 제1 실시예를 블록 다이어그램으로 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a의 충전 장치의 제1 변형예를 블록 다이어그램으로 나타낸 것이다.
도 5c는 도 5a의 충전 장치의 제2 변형예를 블록 다이어그램으로 나타낸 것이다.
도 6은 도 5a 내지 도 5c, 도 11, 도 12 및 도 13의 충전 장치와 연결된 전압 생성기의 일 실시예의 블록 다이어그램이다.
도 7는 도 6의 전압 생성기의 변형예의 블록 다이어그램이다.
도 8는 도 6의 전압 생성기의 제2 변형예의 블록 다이어그램이다.
도 9는 도 6의 전압 생성기의 제3 변형예의 블록 다이어그램이다.
도 10은 도 5a, 5b 및 5c의 충전 장치에서의 여러 전류의 변화를 시간 함수로서 나타낸 다이어그램이다.
도 11은 상기 균일화 시스템용 충전 장치의 제2 실시예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 12는 상기 균일화 시스템용 충전 장치의 제3 실시예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 13은 상기 균일화 시스템용 충전 장치의 제4 실시예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
이들 도면에 있어서 실질적으로 동일한 구성 요소는 동일한 도면부호로 표시하였다.
도 1은 축전 배터리(1)를 도시하고 있다. 상기 배터리(1)는 직렬로 연결된 N개의 스테이지(Eti)로 구성된다. 각각의 스테이지(Eti)는 하나 또는 병렬로 연결된 복수의 축전기(Aij)로 구성된다. 여기서 사용되는 접미사(i)는 상기 스테이지의 수를 나타내고 상기 접미사(i)는 도 1에 도시된 예에 따르면 1 내지 N의 범위를 가지고, 접미사(j)는 주어진 스테이지에 있는 각각의 축전기의 수를 나타내고 상기 접미사(j)는 본 실시예에 따르면 1 내지 M의 범위를 가진다. 동일한 스테이지(Eti)의 축전기(Aij)의 단자는 전기 연결부를 통해서 서로 연결되어 있고, 이와 동일하게 각각의 스테이지(Eti) 또한 전기 연결부를 통해서 인접 스테이지(Eti)에 연결되어 있다.
본 발명의 대상은 이와 같이 두 개 이상의 스테이지(Eti)가 직렬로 연결된 종류의 축전기 배터리(1)에 사용되는 충전 균일화 시스템(2)이다.
상기 균일화 시스템(2)은 제어 장치(3), 각각의 축전 스테이지(Eti)에 사용되는 복수의 동일한 충전 장치(5), 및 하나 이상의 전압 생성기(7)(도 1) 또는 복수의 전압 생성기(7)(도 2, 3 및 4)를 더 포함한다.
상기 충전 장치(5) 및 상기 전압 생성기(들)(7)는 상기 제어 장치(3)를 통해 제어된다.
상기 균일화 시스템(2)은 각각의 스테이지(Eti)의 전압을 측정하고 전압 정보를 상기 제어 장치(3)에 전송하는 전압 측정 장치(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있고, 이러한 전압 정보에 기초하여 축전 스테이지(Eti)가 반드시 충전되어야 하는지를 결정할 수 있고 이에 따라 상기 축전 스테이지 및 이와 연결된 전압 생성기(7)와 함께 병렬로 연결된 상기 충전 장치(5)를 제어할 수 있다.
상기 충전 장치(5)는 각각의 축전 스테이지(Eti)의 음극(Ni로 표시) 및 양극(Pi로 표시)에 연결되어 있는 한편, 하나 또는 그 이상의 전압 생성기(7)(들)의 양극(v2로 표시) 및 음극(v1으로 표시)에 연결된다.
단일 전압 생성기(7)의 경우(도1), 상기 전압 생성기는 모든 충전 장치(5)에 연결되어 있다.
도 2에서 도시된 실시예에서와 같이 다중 전압 생성기(7)의 경우, 전압 생성기(7)의 수가 스테이지(Eti)의 수와 동일한 경우 하나의 전압 생성기(7)는 하나의 충전 장치(5)에 연결된다.
도 3에 도시된 또 다른 실시예에 따르면, 전압 생성기(7)의 수가 스테이지(Eti)의 수보다 적은 경우 전압 생성기(7)는 복수의 충전 장치(5)에 연결될 수 있다.
예를 들어 직렬로 연결된 100 개의 축전기를 가지는 전기 자동차의 경우에서 와 같이 직렬로 연결된 다수의 축전 스테이지(Eti)가 사용된다면, 상기 배터리(1)는 기본 모듈(9)을 직렬로 연결시켜 구성될 수 있고(도 3), 그 각각은 직렬로 연결된 10 내지 12개의 축전 스테이지(Eti)를 포함한다. 이와 같이 상기 전압 생성기(7)(들)는 10 내지 12 개의 요소의 단자에 연결된다. 리튬-이온 배터리 기술의 작용으로서 다이오드 및 제어되는 스위치의 내전압(withstand voltage)이 약 45V 내지 60V로 제한되게 되고, 상기 값은 반도체 분야에서 표준화된 내전압 값이다. 전기 자동차의 경우에서와 같이 다수의 기본 모듈(9)의 관리가 용이하게 된다.
더 나아가, 각각의 축전 스테이지(Eti)에 대한 충전 장치(5)에 더하여, 동일한 충전 장치(5)들이 도 4에서 도시된 바와 같이 N개의 스테이지를 직렬로 배치시켜 사용될 수 있다. 이러한 변형예는 N개의 인접 스테이지 사이의 에너지 전송을 가능하게 하여 이와 연결된 직렬 기본 모듈(9) 사이의 에너지 전송을 가능하게 한다. 이 경우, 하나 또는 그 이상의 보조 전압 생성기(7)(들)가 N개의 스테이지의 단자에 연결된 충전 장치(5)에 에너지를 공급한다.
상기 전압 생성기(7)(들)는 예를 들어 구형파(squarewave) 또는 사인파과 같이 변경된 형태를 가지는, 양극, 음극, 또는 양극 및 음극의 극성을 가지는 전압 펄스를 충전 장치(5)에 공급한다.
상기 균일화 시스템(2)의 다양한 실시예를 이하 설명하도록 한다.
제1 실시예
충전 장치
도 5a를 참조하여 볼 때, 충전 장치(5)의 제1 실시예는,
- 제1 인덕터(L1i),
- 제2 인덕터(L2i)
- 제1단이 전압 생성기(7)의 전극(v2)에 연결되고 제2단이 상기 제1 인덕터(L1i)의 제1단에 연결되는, 제1 커패시터(C1i),
- 제1단이 전압 생성기(7)의 전극(v1)에 연결되고 제2단이 상기 제2 인덕터(L2i)의 제1단에 연결되는, 제2 커패시터(C2i),
- 애노드 및 캐소드가 각각 상기 스테이지의 전극(Ni) 및 상기 커패시터(C1i)의 제2단에 연결되는, 제1 다이오드(D1i), 및
- 애노드 및 캐소드가 각각 상기 스테이지의 전극(Ni) 및 상기 인덕터(L2i)의 제1단에 연결되는, 제2 다이오드(D2i), 및
- 제1단이 상기 두 인덕터(L1i, L2i)의 제2단에 연결되고 제2단이 상기 축전 스테이지의 전극(Pi)에 연결되는, MOSFET와 같은 스위치(SW1i)를 포함한다.
상기 충전 장치(5)는 양전압 및 음전압의 구형파를 제공하는 전압 생성기(7)를 사용하도록 구성될 수 있다.
상기 충전 장치(5)의 본 실시예에 사용되는 스위치(SW1i)의 위치의 변형예가 도 5b 및 5c에 도시되어 있다.
도 5b에서, 상기 스위치(SW1i)의 제1단은 전압 생성기(7)의 양극(v2)에 연결되어 있고 제2단은 제1 커패시터(C1i)의 제1단에 연결되어 있다. 이 경우 상기 두 인덕터(L1i 및 L2i)는 축전 스테이지의 전극(Pi)에 연결되어 있다.
도 5c에서, 상기 스위치(SW1i)의 제1단은 제1 커패시터(C1i)의 제2단에 연결되어 있고 제2단은 상기 제1 다이오드(D1i)의 캐소드에 연결되어 있다.
더 나아가, 도면 5b 및 5c에서 도시되는 바와 같이, 보조 스위치(SW11i)가 반드시 추가적으로 상기 전압 생성기(7)의 출력부(v1) 및 커패시터(C2i)의 제1단에 연결(도 5b)되어 있거나, 또는 제2 커패시터(C2i)의 제2단 및 제2 다이오드(D2i)의 캐소드에 연결(도 5c)되어 있어야만 한다.
도 5b 및 도 5c에서 나타난 바와 같이, 스위치(SW1i)의 이러한 두 가지 배치 형태를 통해서, 상기 충전 장치(5)의 스위치(SW1i)가 열린 상태에 있고 상기 전압 생성기(7)가 제어되는 때에 전압 생성기(7)의 구성요소와 충전 장치의 구성요소 사이의 에너지 교환을 피할 수 있다.
상기 제어 장치(3)는 스위치(SW1i) 및/또는 스위치(SW11i)가 존재한다면 상기 스위치(SW1i) 및/또는 스위치(SW11i)를 닫고 열 수 있다.
이러한 종류의 충전 장치(5)는 연속 전도 모드 또는 비연속 전도 모드로 동작한다.
비연속 동작 모드의 동작은 적은 비용과 구현의 용이성 때문에 보다 선호된다.
비연속 전도 모드에 있어서, 인덕터(L1i)를 흐르는 전류는 상기 충전 장치(5)의 각각의 동작 주기(T)에 앞서 데피니션(definition)에 의하여 상쇄된다. 상기 인덕터(L1i)를 통과하여 흐르는 전류의 값은, 상기 전압 생성기(7)가 에너지를 공급하고 있을 때, 상기 인덕터(L1i)의 단자에 인가되는 전압과, 상기 인덕터(L1i) 내 에너지 저장 시간과, 에너지 저장 값으로부터 추정할 수 있다. 그 후, 상기 전압 생성기(7)는 고정된 전도 주기를 가지는 제어 명령을 통해서 제어될 수 있다.
또 다른 변형예로서 다이오드 대신에 각각의 충전 장치(5)에 대하여 제어되는 스위치를 사용할 수 있다. 흔히 동기식 정류기로 불리는 장치가 사용될 수 있다. 상기 충전 장치(5)의 효율은 상기 구성이 온-상태에 있는 경우 전압 강하의 감소량을 통해서 증가할 수 있다.
전압 생성기
양전압과 음전압을 가지는 구형파 출력을 생성하는 전압 생성기(7)의 여러 실시예가 도 6 내지 도 9에 도시되어 있다.
상기 전압 생성기(7)는 기본 모듈(9)의 단자에 연결될 수 있지만 이와 동일하게 배터리(1)의 단자에 연결되어 있거나 보조 공급 장치(예를 들어, 차량용 12V 전원 장치)의 단자에 연결되어 있을 수도 있다.
상기 전압 생성기의 제1 실시예는 4 개의 스위치(SW2i 내지 SW5i)를 가지는 완전형 브리지(complete bridge), 및 변압기(T1i)(도 6) 또는 도 7에 도시된 변형예를 가지는 변압기(T1i)를 사용한다. 이러한 변형예에 따르면, 상기 변압기(T1i)는 하나의 1차 권선 및 복수의 2차 권선으로 구성되어 있다.
상기 복수의 2차 권선을 사용함으로써 상기 충전 장치(5)의 커패시터의 내전압이 감소되게 할 수 있다.
도 8에 도시된 상기 전압 생성기(7)의 제2 실시예는 두 개의 스위치(SW2i 및 SW3i)를 가지는 하프-브리지(half-bridge), 및 1차 권선이 상기 두 스위치(SW2i 및 SW3i)의 중간점과 상기 두 커패시터(C4i 및 C5i)의 중간점 사이에 연결되어 있는 변압기(T1i)를 사용한다.
상기 제2 실시예는 제1 실시예 보다 적은 수의 스위치를 가진다는 이점과 함께, 상기 변압기(T1i)의 1차 권선과 직렬로 연결된 커패시터(C4i 및 C5i)에 의한, 스위치의 제어 시퀀스의 불균형에 기인하는 변압기의 포화(saturation) 위험을 완전히 방지할 수 있다는 이점을 가진다.
상기 전압 생성기의 제3 실시예는 1차 권선에 중간점을 가지는 변압기(T1i) 및 두 개의 스위치(SW2i 및 SW3i)를 사용한다(도 9). 상기 제3 실시예는 두 개의 스위치(SW2i 및 SW3i)를 제어하는 공통의 기준점을 가진다는 이점이 있다.
어떤 전압 생성기(7)가 사용되던지 간에, 상기 스위치(SW2i 및 SW3i)의 전도 주기는 각각의 충전 장치(5)가 비연속 전도 모드로 동작하도록 결정된다.
동작
상기 도 5a에 도시된 제1 실시예의 충전 장치(5) 및 도 8의 전압 생성기(7)를 포함하는 균일화 시스템(2)의 동작을 이하 설명하도록 한다.
상기 충전 장치(5)는 충전 중인 특정 스테이지의 충전 상태를 추적할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 비연속 전도 모드로 설정되어 동작되는 것이 보다 바람직하다.
예를 들어, 상기 제어 장치(3)가 스테이지(Eti), 예를 들어 스테이지(Et1)에 에너지 전송을 지시하면, 대응 스테이지(Eti)와 병렬로 연결된 상기 충전 장치(5)의 스위치(SW11)가 상기 제어 장치(3)에 의하여 닫히게 된다.
상기 충전 장치(5)에 전력을 공급하는 상기 전압 생성기(7) 또한 상기 제어 장치(3)에 의하여 활성화 된다.
상기 스테이지(Et1)와 직렬로 연결된 스테이지들은, 각각의 스테이지의 병렬-연결 충전 장치(5)의 스위치(SW1i)가 열린 상태에 있는 동안에 충전되지 않는다.
만약 충전 장치(5)가 동작을 시작할 때 상기 전압 생성기(7)가 그 전에 이미 동작하고 있었다면, 상기 스위치(SW1i)를 닫는 속도는 상기 스테이지에 너무 높은 전류가 공급되는 것을 막도록 제어되어야만 한다.
상기 스위치들은 폐쇄된 상태일 때 완벽하게 작동하여 상기 스위치들이 블록된 상태일 때 전류를 흐르게 하지 않는다고 가정한다.
도 5a, 도 8 및 도 10을 참조하여, 전도 시간(t1) 동안에 양전압이 상기 전압 생성기(7)의 단자(v2)와 단자(v1) 사이에 인가된다.
상기 스위치(SW21)는 닫히고 스위치(SW31)는 열린다. 그 결과 상기 전압 생성기(7)는 상기 스위치(SW21)가 닫히고 스위치(SW31)가 열려있는 동안에 양전압의 구형파를 공급한다.
시간(t1) 동안에, 에너지는 인덕터(L11)에 저장된다. 상기 인덕터(L11)를 통과하는 전류는 단자에 인가되는 전압에 비례하여 증가하고, 상기 전압은 상기 변압기(T11)의 2차 권선에 걸리는 전압에서 충전 중인 스테이지(Et1)의 전압을 뺀 값과 거의 동일하다.
상기 전류는 스테이지(Et1)만을 통과하여 흐른다.
동작 중인 충전 장치(5)의 커패시터(C11 및 C12)를 통과하는 전류는 인덕터(L11)를 통과하는 전류와 동일하다. 상기 커패시터(C11 및 C21)는 상기 인덕터(L11 및 L21)의 단자에 준정전압(quasi-constant voltage)을 인가하는데 필요한 전류를 전송하기에 충분히 큰 값을 가진다.
상기 시간(t1) 동안에, 상기 충전 장치(5)의 제2 다이오드(D21)는 전도 상태에 있고 상기 제1 다이오드(D11)는 폐쇄 상태에 있다.
상기 시간(t1)의 종료 후, 상기 전압 생성기(7)의 스위치(SW21)는 열린다.
상기 인덕터(L11)의 전류는 이 때 피크 값(Ipic)에 도달하고, 상기 피크 값은 상기 전압 생성기가 에너지를 공급하고 있을 때 상기 인덕터(L11)의 단자에 인가된 전압을 시간(t1)만큼 곱하고 상기 인덕터(L11)의 값만큼 나눈 값과 거의 동일하다. 상기 공식은 상기 충전 장치(5)의 각 동작 주기 전에 상기 인덕터의 전류가 0이라고 가정하는 한 거의 만족한다.
시간(t1)이 종료한 후 동작 주기의 절반(T/2)에 이르기까지, 상기 전압 생성기(7)는 상기 스테이지(Et1)의 충전 장치(5)의 단자(v2 및 v1)에 0 전압을 인가하거나(도 6 및 도 9), 전압을 인가하지 않는다(도8). 상기 스위치(SW31 및 SW21)는 열린다. 상기 인덕터(L11)를 통과하는 전류는 단자에 인가되는 전압에 비례하여 감소한다.
이 단계 동안에, 제2 다이오드(D21)는 폐쇄된다.
상기 제1 다이오드(D11)는 상기 인덕터(L11 및 L21)를 통과하는 전류의 합이 상쇄될 때까지 온 상태에 있다. 따라서, 상기 제1 다이오드(D11)는 전류가 상기 인덕터(L11)를 통과하도록 전도하는 한편 전류가 인덕터(L21)를 통과하도록 전도한다. 상기 변압기의 2차 권선측 임피던스가 상기 인덕터(L11 및 L21)의 임피던스보다 현저히 크다고 가정하는 한 상기 인덕터(L21)를 통과하는 전류는 일정하다. 상기 인덕터(L21)를 통과하는 전류는 변압기의 자화 전류와 동일하다. 도 10에서는 상기 자화 전류를 Im으로 표시한다.
상기 다이오드(D11)가 폐쇄된 때, 인덕터(L21)의 전류는 더 이상 상기 스테이지를 흐르지 않지만 상기 인덕터(L11)를 통과하는 전류 값에 부호가 반대인 값을 가진다.
상기 동작 주기의 절반(T/2)이 종료한 후 상기 동작 주기의 절반(T/2) + 시간(t1)의 종료까지, 음전압이 상기 전압 생성기의 단자(v2) 및 단자(v1) 사이에 인가된다. 상기 스위치(SW31)는 닫히고 스위치(SW21)는 열린다. 에너지는 인덕터(L21)에 저장된다. 상기 인덕터(L21)를 통과하는 전류는 상기 인덕터의 단자에 인가되는 전압에 비례하여 증가한다. 전류는 충전 중인 스테이지(Et1)만을 통과하여 흐른다. 동작 중인 충전 장치의 커패시터(C11 및 C12)를 통과하는 전류는 인덕터(L21)를 통과하는 전류와 동일하다.
이러한 단계 동안에, 제1 다이오드(D11)는 전도 상태에 있다. 상기 제2 다이오드(D21)는 폐쇄된다.
상기 동작 주기의 절반(T/2) + 시간(t1)이 종료한 후, 스위치(SW31)가 열린다. 상기 인덕터(L21)의 전류는 이 때 피크 값에 도달하고, 상기 피크 값은 상기 전압 생성기(7)가 에너지를 공급하고 있을 때 인덕터(L21)의 단자에 인가되는 전압을 시간(t1)만큼 곱하고 인덕터의 값만큼 나눈 값과 거의 동일하다. 상기 설명한 바와 같이, 이 공식은 상기 충전 장치(5)의 각 동작 주기 전에 상기 인덕터의 전류가 0이라고 가정하는 한 거의 만족한다.
상기 동작 주기의 절반(T/2) + 시간(t1)이 종료한 후 주기(T)의 종료 시까지, 상기 전압 생성기(7)는 상기 스테이지(Et1)의 충전 장치(5)의 단자(v2 및 v1)에 어떠한 전압도 인가하지 않는다. 상기 스위치(SW31 및 SW21)는 열린다. 상기 인덕터(L21)의 전류는 상기 인덕터의 단자에 인가되는 전압에 비례하여 감소한다.
이 단계 동안에, 상기 다이오드(D11)는 폐쇄된다.
상기 제2 다이오드(D21)는 충전 중인 상기 인덕터(L11 및 L21)를 흐르는 전류의 합이 서로 상쇄될 때까지 온 상태에 있게 된다. 상기 제2 다이오드(D21)는 전류가 상기 인덕터(L21)를 흐르도록 전도하는 한편 전류가 인덕터(L11)를 흐르도록 전도한다. 상기 인덕터(L11)를 흐르는 전류는 변압기의 자화 전류(Im)와 동일하다.
상기 제2 다이오드(D21)가 폐쇄된 때, 상기 인덕터(L11)를 통과하는 전류는 더 이상 상기 스테이지를 흐르지 않지만 상기 인덕터(L21)를 통과하는 전류 값에 부호가 반대인 값을 가진다.
주기(T)의 종료 시, 만약 상기 스위치(SW11)가 여전히 닫힌 상태에 있다면 새로운 동작 스퀀스가 시작한다. 상기 전압 생성기(7)는 배터리의 단락-회로를 발생시키지 않도록 하기 위하여 상기 두 스위치(SW21 및 SW31)가 동시에 온 상태가 되지 않는 방식으로 제어된다.
제2 실시예
도 11에 도시된 제2 실시예에 따르면, 상기 충전 장치(5)는,
- 상기 제1 인덕터(L1i)와 직렬로 연결된 제3 다이오드(D10i)로서, 캐소드가 상기 제1 인덕터(L1i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 상기 제1 다이오드(D1i)의 캐소드에 연결되어 있는, 제3 다이오드(D10i); 및
- 상기 제2 인덕터(L2i)와 직렬로 연결된 제4 다이오드(D20i)로서, 캐소드가 상기 제2 인덕터(L2i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 상기 제2 다이오드(D2i)의 캐소드에 연결되어 있는, 제4 다이오드(D20i);를 더 포함한다.
상기 제2 실시예에 따른 충전 장치(5)를 가지는 균일화 시스템(2)의 동작은 상기 제1 실시예의 동작과 실질적으로 동일하다.
하지만, 상기 제1 인덕터(L1i)가 시간(t1) 동안에 에너지를 저장하고 있을 때, 상기 제2 다이오드(D2i)는 온 상태에 들어가게 되고 상기 제1 다이오드(D1i)는 폐쇄되고, 전류가 상기 제2 인덕터(L2i)를 통과하여 흐르지 않도록 하기 위하여 상기 제2 인덕터(L2i)와 직렬로 연결된 제4 다이오드(D20i)는 폐쇄된다.
이와 유사하게, 상기 제2 인덕터(L2i)가 에너지를 저장하고 있을 때, 상기 제1 다이오드(D1i)는 온 상태에 들어가게 되고 상기 제2 다이오드(D2i)는 폐쇄되고, 전류가 상기 제1 인덕터(L1i)를 통과하여 흐르지 않도록 하기 위하여 상기 제1 인덕터(L1i)와 직렬로 연결된 제3 다이오드(D10i)는 폐쇄된다.
이와 같이 스위치(SW31) 또는 스위치(SW21)가 독립적으로 열릴 때 상기 인덕터(L1i 또는 L2i)의 단자에 과전압이 걸리는 것을 피할 수 있다.
제3 실시예
도 12에 도시된 제3 실시예에 따르면, 상기 충전 장치(5)는 상기 제2 실시예의 구성에 대하여,
- 캐소드가 상기 제1 인덕터(L1i)의 제1단 및 상기 제3 다이오드(D10i)의 캐소드에 연결되어 있고 애노드가 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되어 있는, 제5 다이오드(D11i); 및
- 캐소드가 상기 제2 인덕터(L2i)의 제1단 및 상기 제4 다이오드(D20i)의 캐소드에 연결되어 있고 애노드가 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되어 있는, 제6 다이오드(D21i);를 더 포함한다.
상기 제3 실시예에 따른 충전 장치(5)를 가지는 균일화 시스템(2)의 동작은 상기 제2 실시예의 동작과 실질적으로 동일하다. 하지만, 상기 제5 다이오드(D11i) 및 제6 다이오드(D21i)를 통해서 제2 실시예와 비교할 때 보다 향상된 에너지 전송 효율을 얻을 수 있는데 이는 제3 실시예의 경우 상기 인덕터(L1i, L2i)를 통과하는 전류가 감소할 때 상기 제2 실시예에서와 같이 다이오드(D1i 및 D10i) 또는 다이오드(D2i 및 D20i)의 두 임계 전압에 영향을 받는 것이 아니라 다이오드(D11i 또는 D21i)의 단일 임계 전압에만 영향을 받기 때문이다. 이러한 특징은 순간(t1)에서 전류가 인덕터를 통과하여 상쇄되는 순간에 이르기까지의 프리휠 단계(freewheel phase) 동안에 상기 다이오드들에 의하여 발생되는 손실을 최소화시키고, 상기 프리휠 단계를 최대한 오랫동안 지속시킨다.
제4 실시예
마지막으로, 도 13에 도시된 제4 실시예에 따르면, 상기 충전 장치(5)는 단일의 인덕터(L10i)만이 존재하고 상기 설명된 제1 인덕터(L1i) 및 제2 인덕터(L2i)가 더 이상 없다는 점에 있어서 상기 제3 실시예와 다르다.
보다 상세하게, 상기 인덕터(L10i)는 이전 실시예들의 두 인덕터(L1i 및 L2i)에 대응하는 것으로서 제1단들이 서로 연결되어 있다. 상기 병렬로 연결된 상기 인덕터(L1i 및 L2i)는 이하 본 실시예에서 단일의 인덕터(L10i)로 대체된다.
상기 제4 실시예에 따른 충전 장치(5)를 가지는 균일화 시스템(2)의 동작은 상기 제3 실시예에 따른 동작과 동일하지만, 상기 전압 생성기(7)의 출력 전압의 극성과 관계없이 단일의 인덕터(L10i)가 시간(t1) 동안에 에너지를 저장하고, 상기 전압 생성기(7)가 변압기(T1i)의 입력부에 0 전압 또는 어떠한 전압도 인가하지 않을 때 상기 인덕터(L10i)를 통과하는 전류의 연속성이 단일 다이오드(D100i)에 의하여 보장된다는 점에 있어서 상기 제3 실시예와 다르다. 상기 다이오드(D100i)는 제3 실시예에 유추하여 볼 때 병렬로 연결된 제5 다이오드(D111) 및 제6 다이오드(D211)에 대응한다.
이러한 특징은 제3 실시예와 유사하게 에너지 전송 효율을 보장함과 동시에 구성요소의 수를 줄일 수 있다.

Claims (15)

  1. 직렬로 연결된 두 개 이상의 축전 스테이지(Eti)를 포함하는 배터리 균일화 시스템으로서, 각각의 축전 스테이지(Eti)는 상기 축전 스테이지(Eti)의 음극(Ni)과 양극(Pi) 사이에 배치된 하나 이상의 축전기(Aij)를 포함하는, 배터리 균일화 시스템에 있어서,
    - 하나 이상의 양극 단자(v2) 및 음극 단자(v1)를 포함하는 전압 생성기(7);
    - 상기 전압 생성기(7)에 의해 전력을 공급받는, 각각의 축전 스테이지(Eti)를 위한 충전 장치(5)로서,
    * 하나 이상의 인덕터(L1i, L2i, L10i),
    * 제1단이 상기 전압 생성기(7)의 단자(v1, v2)에 연결되고 제2단이 인덕터(L1i, L10i)에 연결되어 있는 제1 커패시터(C1i),
    * 제1단이 상기 전압 생성기(7)의 단자(v1, v2)에 연결되고 제2단이 인덕터(L2i, L10i)에 연결되어 있는 제2 커패시터(C2i),
    * 애노드가 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되고 캐소드가 상기 제1 커패시터(C1i)의 제2단에 연결되어 있는 제1 다이오드(D1i),
    * 애노드가 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되고 캐소드가 상기 제2 커패시터(C2i)의 제2단에 연결되어 있는 제2 다이오드(D2i),
    * 다이오드(D1i, D2i; D11i, D21i; D100i)가 온(on) 상태일 때 해당 축전 스테이지, 다이오드(D1i, D2i; D11i, D21i; D100i) 및 인덕터(L1i, L2i, L10i)를 통해 충전 전류가 순환할 수 있도록, 애노드가 상기 해당 축전 스테이지의 음극(Ni) 및 인덕터(L1i, L2i, L10i)의 일단에 연결되어 있는, 하나 이상의 다이오드(D1i, D2i; D11i, D21i; D100i), 및
    * 스위치(SW1i, SW11i), 인덕터(L1i, L2i, L10i) 및 충전 장치(5)의 커패시터(C1i, C2i)가 상기 전압 생성기(7)의 단자(v1, v2)와 상기 해당 축전 스테이지의 극(pole) 사이에 직렬로 연결되도록, 인덕터(L1i, L2i, L10i)와 상기 해당 축전 스테이지의 극(Pi)에 연결되어 있는 하나 이상의 스위치(SW1i, SW11i)를 포함하는, 충전 장치(5); 및
    - 제어장치(3)로서,
    * 전도 시간 동안, 전압 생성기(7)의 단자들(v1, v2) 사이에 전압 변화를 인가하고 충전 대상인 축전 스테이지(Eti)와 연결된 충전 장치(5)의 스위치(SW1i, SW11i)를 폐쇄하여, 전압 생성기(7)로부터 전력이 공급되는 증가하는 전류가 상기 인덕터(L1i, L2i, L10i)와 스위치(SW1i, SW11i)를 통과하고 상기 인덕터(L1i, L2i, L10i)가 에너지를 저장하도록 설정되고,
    * 상기 전도 시간이 종료하면, 인덕터(L1i, L2i, L10i)를 통한 전류의 전력 공급을 중단하고, 인덕터(L1i, L2i, L10i)와 다이오드(D1i, D2i; D11i, D21i; D100i)를 통한 감소하는 충전 전류의 순환에 의해, 인덕터(L1i, L2i, L10i)에 저장된 에너지가 상기 해당 축전 스테이지(Eti)로 전송될 수 있도록 설정되는, 제어장치(3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 생성기(7)는 단자들(v1, v2) 사이에 양전압 또는 음전압을 인가할 수 있고,
    상기 제어 장치(3)는,
    - 제1 전도 시간 동안 제1 방향으로 제1 커패시터(C1i) 및 제2 커패시터(C2i)를 통해 전류가 흐르고 제2 전도 시간 동안 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제1 커패시터(C1i) 및 제2 커패시터(C2i)를 통해 전류가 흐르도록, 제1 전도 시간 동안 양전압을 인가하고 제2 전도 시간 동안 음전압을 인가하며,
    - 제1 전도 시간과 제2 전도 시간 사이에 전력 공급 전류를 중단하여, 인덕터(L1i, L2i, L10i)와 상기 다이오드(D1i, D2i; D11i, D21i; D100i)를 통과하는 감소하는 충전 전류의 순환에 의해, 인덕터(L1i, L2i, L10i)에 저장된 상기 에너지가 상기 해당 축전 스테이지(Eti)로 전송될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 커패시터(C1i)는 전압 생성기(7)의 양극 단자(v2)에 연결되는 제1단을 가지고, 제2 커패시터(C2i)는 전압 생성기(7)의 음극 단자(v1)에 연결되는 제1단을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    스위치(SW1i)의 제1단은 하나 이상의 인덕터(L1i, L2i, L10i)에 연결되고, 스위치(SW1i)의 제2단은 해당 축전 스테이지의 양극(Pi)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제어 장치(3)는 전압 생성기(7)의 단자들에 제로(zero) 전압을 인가함으로써 인덕터(L1i, L2i, L10i)를 통한 전력 공급 전류를 중단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 충전 장치(5)는 제1 인덕터(L1i)와 제2 인덕터(L2i)를 포함하고,
    * 상기 제1 인덕터(L1i)의 제1단은 제1 커패시터(C1i)의 제2단 및 제1 다이오드(D1i)의 캐소드에 연결되고,
    * 상기 제2 인덕터(L2i)의 제1단은 제2 커패시터(C2i)의 제2단 및 제2 다이오드(D2i)의 캐소드에 연결되고,
    - 충전 장치(5)는, 두 인덕터(L1i 및 L2i)에 연결되는 공통 스위치(SW1i)를 포함하거나 또는 제1 인덕터(L1i)에 연결된 제1 스위치(SW1i) 및 제2 인덕터(L2i)에 연결된 제2 스위치(SW11i)를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 다이오드(D1i)의 애노드는 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되고 캐소드는 제1 커패시터(C1i)의 제2단 및 제1 인덕터(L1i)의 일단에 연결되어,
    제1 다이오드(D1i)가 온(on)일 때, 해당 축전 스테이지, 제1 다이오드(D1i) 및 제1 인덕터(L1i)를 통해 충전 전류가 순환할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 다이오드(D2i)의 애노드는 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되고 캐소드는 제2 커패시터(C2i)의 제2단 및 제2 인덕터(L2i)의 일단에 연결되어,
    제2 다이오드(D2i)가 온(on)일 때, 해당 축전 스테이지, 제2 다이오드(D2i) 및 제2 인덕터(L2i)를 통해 충전 전류가 순환할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 캐소드가 인덕터(L1i, L10i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드는 제1 다이오드(D1i)의 캐소드에 연결되어 있는, 하나 이상의 제3 다이오드(D10i); 및
    - 캐소드가 인덕터(L2i, L10i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드는 상기 제2 다이오드(D2i)의 캐소드에 연결되어 있는, 하나 이상의 제4 다이오드(D20i);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    - 캐소드가 제1 인덕터(L1i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드는 제1 다이오드(D1i)의 캐소드에 연결되어 있는, 하나 이상의 제3 다이오드(D10i); 및
    - 캐소드가 제2 인덕터(L2i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드는 제2 다이오드(D2i)의 캐소드에 연결되어 있는, 하나 이상의 제4 다이오드(D20i);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 충전 장치(5)는,
    - 캐소드가 상기 제1 인덕터(L1i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되어 있는, 제5 다이오드(D11i); 및
    - 캐소드가 상기 제2 인덕터(L2i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되어 있는, 제6 다이오드(D21i);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    제3 다이오드(D10i) 및 제4 다이오드(D20i)는 하나의 동일한 인덕터(L10i)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충전 장치(5)는,
    캐소드가 상기 인덕터(L10i)의 제1단에 연결되어 있고 애노드가 해당 축전 스테이지의 음극(Ni)에 연결되어 있는, 하나 이상의 제5 다이오드(D100i)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전 장치(5)는 충전 중에 있어서 축전 스테이지(Eti)의 전압 레벨 및 배터리(1)의 전압 레벨과 관계 없이, 비연속 전도 모드로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 축전기(Aij)는 리튬-이온 형태의 축전기이거나, 또는
    상기 배터리는 슈퍼 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 균일화 시스템.
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