KR102124186B1 - Apparatus for balancing battery stack - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 공진 회로를 이용하여 배터리 스택을 밸런싱하는 기술을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는, 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택을 밸런싱하는 장치로서, 각 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 밸런싱하는 셀 밸런싱부; 상기 복수의 배터리 모듈을 밸런싱하는 모듈 밸런싱부; 및 상기 셀 밸런싱부 및 상기 모듈 밸런싱부를 제어하는 제어부;를 포함한다. 상기 셀 밸런싱부 및 상기 모듈 밸런싱부 중 적어도 하나는 공진회로로 구현될 수 있다.The present invention discloses a technique for balancing a battery stack using a resonant circuit.
Battery stack balancing apparatus according to an embodiment of the present invention, a device for balancing a battery stack including a plurality of battery modules, a cell balancing unit for balancing a plurality of battery cells included in each battery module; A module balancing unit for balancing the plurality of battery modules; And a control unit controlling the cell balancing unit and the module balancing unit. At least one of the cell balancing unit and the module balancing unit may be implemented as a resonance circuit.
Description
본 발명은 배터리를 밸런싱하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2 이상의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택을 공진회로를 이용하여 밸런싱하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for balancing a battery, and more particularly, to an apparatus for balancing a battery stack including two or more battery modules using a resonance circuit.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. A secondary battery having high applicability according to the product family and having electrical characteristics such as high energy density is commonly used in electric vehicles (EV, Electric Vehicle) or hybrid vehicles (HV, Hybrid Vehicle) driven by electric driving sources as well as portable devices. It is applied.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다. This secondary battery is attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement, in that not only does not generate any by-products due to the use of energy, as well as a primary advantage that can dramatically reduce the use of fossil fuels.
한편, 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결되는 복수 개의 배터리 셀로 구성되는데, 상기 배터리 셀은 양극 집전체, 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해질 등을 포함하며, 상기 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.On the other hand, the battery pack applied to an electric vehicle is usually composed of a plurality of battery cells connected in series and / or parallel structure, the battery cell includes a positive electrode current collector, a negative electrode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, It is possible to repeatedly charge and discharge by the electrochemical reaction between the components.
그리고, 배터리 팩은, 일반적으로 전력 공급 제어, 전류, 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge) 추정, SOH(State Of Health) 추정 등을 수행하는 BMS(Battery Management System)를 포함하여 구성된다.In addition, the battery pack is generally measured for electrical characteristics such as power supply control, current, voltage, charge/discharge control, equalization control of voltage, state of charge (SOC) estimation, state of health (SOH) estimation, etc. It comprises a BMS (Battery Management System) to perform the.
한편, 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 배터리 셀의 성능은 다양한 원인에 의해 편차가 존재할 수 있다. 그리고, 배터리 셀의 성능 편차 등에 의해 배터리 셀 간의 전압 불균형이 발생하게 된다. On the other hand, the performance of a plurality of battery cells constituting the battery pack may vary due to various reasons. In addition, voltage imbalance between battery cells occurs due to variations in performance of the battery cells.
이와 같은 불균형이 발생한 상태에서 배터리 팩을 사용하게 될 경우, 배터리 팩의 성능은, 성능이 저하된 배터리 셀에 의존하게 되어 배터리 팩 전체의 성능이 제한되는 문제점이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 성능이 저하된 배터리 셀은 성능 저하가 더욱 가속화되는 특성이 있어서, 성능이 저하된 배터리 셀을 방치하게 되면 배터리 팩의 수명도 급속히 줄어들게 되는 문제가 있다.When the battery pack is used in a state in which such an imbalance occurs, the performance of the battery pack depends on the deteriorated battery cell, resulting in a problem that the performance of the entire battery pack is limited. In addition, the deteriorated battery cell has a characteristic in which the deterioration of the performance is further accelerated, so that if the deteriorated battery cell is left unattended, the life of the battery pack is rapidly reduced.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 배터리 셀의 양단에 저항이 선택적으로 연결되도록 하여 배터리 셀을 방전시키는 형태의 패시브 밸런싱을 수행하거나, 높은 전압을 갖는 배터리 셀의 전력을 커패시터를 매개로 하여 낮은 전압을 갖는 배터리 셀로 전달하는 액티브 밸런싱을 수행해왔다. In order to solve this problem, in the related art, passive balancing is performed to selectively discharge resistors at both ends of the battery cell to discharge the battery cell, or a low voltage is applied to the battery cell with a high voltage through a capacitor. Active balancing has been performed to deliver to the battery cell.
그러나 종래의 패시브 밸런싱 기술은 저항을 이용하여 전력을 소모시켜 밸런싱을 수행하므로, 전력을 낭비하게 되는 문제가 있고, 커패시터를 이용한 종래의 액티브 밸런싱 기술은 배터리 셀과 커패시터 사이의 전압 차이를 발생시키기 위해 스위칭 동작이 반복적으로 수행되어야 하는 등 밸런싱을 수행하는데 상당한 시간이 소요된다는 문제가 있다. However, the conventional passive balancing technology consumes power by using a resistor to perform balancing, so there is a problem of wasting power, and the conventional active balancing technology using a capacitor is used to generate a voltage difference between a battery cell and a capacitor. There is a problem in that it takes a considerable amount of time to perform balancing, for example, a switching operation must be repeatedly performed.
본 발명은 종래의 밸런싱 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전력을 낭비하지 않고 밸런싱을 수행하면서도, 전력 전달이 신속하게 수행될 수 있도록 하는 밸런싱 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다. The present invention was created to solve the problems of the conventional balancing technology, and an object of the present invention is to provide a balancing device that enables power transmission to be performed quickly while balancing without wasting power.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는 다음과 같다.Battery stack balancing apparatus according to various embodiments of the present invention for achieving the above object is as follows.
(1). 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택을 밸런싱하는 장치로서, 각 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 밸런싱하는 셀 밸런싱부; 상기 복수의 배터리 모듈을 밸런싱하는 모듈 밸런싱부; 및 상기 셀 밸런싱부 및 상기 모듈 밸런싱부를 제어하는 제어부;를 포함하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(One). An apparatus for balancing a battery stack including a plurality of battery modules, comprising: a cell balancing unit for balancing a plurality of battery cells included in each battery module; A module balancing unit for balancing the plurality of battery modules; And a control unit that controls the cell balancing unit and the module balancing unit.
(2). (1)에 있어서, 상기 모듈 밸런싱부는, 제1커패시터 및 상기 제1커패시터와 직렬 연결된 제1인덕터를 포함하는 제1직렬공진회로; 제2인덕터 및 상기 제2인덕터와 직렬 연결되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1극성변경스위치를 포함하고, 상기 제1커패시터에 병렬 연결되는 제1극성변경회로; 일단이 상기 배터리 스택의 저전위단, 상기 배터리 스택의 고전위단 및 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈들 사이에 각각 형성된 복수의 노드들에 각각 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제1직렬공진회로에 연결된 복수의 제1전달 선로들; 및 상기 복수의 제1전달 선로들 상에 각각 설치되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 복수의 제1전달 스위치들;을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 복수의 제1전달 스위치들 및 상기 제1극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(2). The method of
(3). (2)에 있어서, 상기 셀 밸런싱부는, 각 배터리 모듈마다 구비된 복수의 셀 밸런싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치. (3). The battery stack balancing device of
(4). (3)에 있어서, 상기 셀 밸런싱 유닛은, 제2커패시터 및 상기 제2커패시터와 직렬 연결된 제3인덕터를 포함하는 제2직렬공진회로; 제4인덕터 및 상기 제4인덕터와 직렬 연결되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2극성변경스위치를 포함하고, 상기 제2커패시터에 병렬 연결되는 제2극성변경회로; 일단이 상기 배터리 모듈의 저전위단, 상기 배터리 모듈의 고전위단 및 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 형성된 복수의 노드들에 각각 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제2직렬공진회로에 연결된 복수의 제2전달 선로들; 및 상기 복수의 제2전달 선로들 상에 각각 설치되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 복수의 제2전달 스위치들;을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 제2전달 스위치들 및 상기 제2극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(4). The cell balancing unit of claim 3, wherein the cell balancing unit comprises: a second series resonant circuit including a second capacitor and a third inductor connected in series with the second capacitor; A second polarity changing circuit connected to the second capacitor in parallel, including a fourth inductor and a second polarity changing switch connected to the fourth inductor in series and selectively turned on or off; One end is electrically connected to a plurality of nodes each formed between a low potential end of the battery module, a high potential end of the battery module, and a plurality of battery cells connected in series, and the other end is connected to the second series resonant circuit. Second transmission lines; And a plurality of second transmission switches which are respectively installed on the plurality of second transmission lines and selectively turned on or off. The control unit may include the plurality of second transmission switches and the second. Battery stack balancing device characterized in that it controls the polarity change switch.
(5). (4)에 있어서, 상기 복수의 제2전달 선로들을 구성하는 각 제2전달 선로의 타단은, 상기 제2직렬공진회로의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(5). The battery stack balancing apparatus according to (4), wherein the other end of each second transmission line constituting the plurality of second transmission lines is alternately connected to one end or the other end of the second series resonant circuit.
(6). (5)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 복수의 제2전달 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(6). The battery stack balancing device according to (5), wherein the control unit controls the plurality of second transfer switches to perform zero current switching or zero voltage switching according to half of the resonant cycle of the second series resonant circuit. .
(7). (5)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2극성변경스위치가 턴 온되었을 때 상기 제2커패시터와 상기 제4인덕터가 형성하는 제2병렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 제2극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(7). The method according to (5), wherein the control unit, when the second polarity change switch is turned on, the zero current switching or zero in accordance with half the resonant cycle of the second parallel resonance circuit formed by the second capacitor and the fourth inductor. The battery stack balancing device, characterized in that to control the second polarity change switch so that the voltage switching.
(8). (5)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제2극성변경스위치 및 상기 복수의 제2전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(8). The method according to (5), wherein the controller compares the polarity of the voltage of at least one battery cell to which the second series resonant circuit is to be powered and the polarity of the voltage charged in the second capacitor to switch the second polarity change switch. And controlling the plurality of second transfer switches.
(9). (8)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제2극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제2전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치. (9). The method according to (8), the control unit, if the voltage polarity of at least one battery cell to which the second series resonant circuit is to be powered and the polarity of the voltage charged in the second capacitor are the same, the second polarity changing switch is turned on. The battery stack balancing device, characterized in that to control to turn on, and turn off all of the plurality of second transfer switch.
(10). (5)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제2극성변경스위치 및 상기 복수의 제2전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(10). The method according to (5), wherein the controller compares the polarity of the voltage of at least one battery cell to which the second series resonant circuit will supply power with the polarity of the voltage charged in the second capacitor, and the second polarity change switch and Battery stack balancing device, characterized in that for controlling the plurality of second transfer switch.
(11). (10)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제2극성변경스위치를 턴 오프시키고, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양단에 연결된 2개의 제2전달 스위치를 턴 온시키고, 상기 2개의 제2전달 스위치를 제외한 나머지 제2전달 스위치들을 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(11). The method according to (10), the control unit, if the voltage polarity of at least one battery cell to which the second series resonant circuit will supply power and the voltage polarity of the voltage charged in the second capacitor are the same, turn the second polarity change switch. Off, turn on the two second transfer switches connected to both ends of the at least one battery cell to which the second series resonant circuit will supply power, and turn on the other second transfer switches except the two second transfer switches Battery stack balancing device characterized in that to control to turn off.
(12). (10)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 다르면 상기 제2극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제2전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(12). The method according to (10), the control unit, if the voltage polarity of the voltage charged in the second capacitor and the voltage of the at least one battery cell to which the second series resonant circuit supplies power is different, the second polarity change switch is turned on. And controlling to turn off all of the plurality of second transfer switches.
(13). (3)에 있어서, 상기 셀 밸런싱 유닛은, 방전저항; 및 상기 방전저항에 직렬 연결된 방전스위치;를 구비한 방전회로를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 방전스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(13). In (3), the cell balancing unit, discharge resistance; And a discharge switch connected in series to the discharge resistor, wherein the control unit controls the discharge switch.
(14). (2) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 제1전달 선로들을 구성하는 각 제1전달 선로의 타단은, 상기 제1직렬공진 회로의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치. (14). The method according to any one of (2) to (13), characterized in that the other end of each of the first transmission lines constituting the plurality of first transmission lines is alternately connected to one end or the other end of the first series resonance circuit. Battery stack balancing device.
(15). (14)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 복수의 제1전달 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(15). The battery stack balancing device according to claim 14, wherein the controller controls the plurality of first transfer switches to be zero current switching or zero voltage switching according to half of the resonant cycle of the first series resonant circuit. .
(16). (14)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1극성변경스위치가 턴 온되었을 때 상기 제1커패시터와 상기 제2인덕터가 형성하는 제1병렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 제1극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(16). The method according to (14), the control unit, when the first polarity change switch is turned on, zero current switching or zero in accordance with half the resonance cycle of the first parallel resonance circuit formed by the first capacitor and the second inductor The battery stack balancing device, characterized in that for controlling the first polarity change switch to be a voltage switch.
(17). (14)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압의 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제1극성변경스위치 및 상기 복수의 제1전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(17). The method according to claim 14, wherein the control unit compares the polarity of the voltage of at least one battery module to which the first series resonant circuit is to be powered and the polarity of the voltage charged in the first capacitor to switch the first polarity change switch. And controlling the plurality of first transfer switches.
(18). (17)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제1극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제1전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치. (18). The method according to (17), wherein the control unit, if the voltage polarity of at least one battery module to which the first series resonant circuit is to be powered and the voltage polarity of the voltage charged in the first capacitor are the same, turn the first polarity change switch. Turning on, and controlling the battery stack to turn off all of the plurality of first transfer switch, the battery stack balancing device.
(19). (14)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압의 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제1극성변경스위치 및 상기 복수의 제1전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(19). The method according to claim 14, wherein the control unit compares the polarity of the voltage of at least one battery module to which the first series resonant circuit will supply power with the polarity of the voltage charged in the first capacitor, and the first polarity changing switch and Battery stack balancing device, characterized in that for controlling the plurality of first transfer switch.
(20). (19)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제1극성변경스위치를 턴 오프시키고, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 상기 적어도 하나의 배터리 모듈의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치를 제외한 나머지 제1전달 스위치들을 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(20). The method according to (19), wherein the control unit, if the voltage polarity of at least one battery module to which the first series resonant circuit will supply power and the voltage polarity of the voltage charged in the first capacitor are the same, turns the first polarity change switch. Off, turn on two first transfer switches connected to both ends of the at least one battery module to which the first series resonant circuit will supply power, and turn on the remaining first transfer switches except for the two first transfer switches Battery stack balancing device characterized in that to control to turn off.
(21). (19)에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 다르면 상기 제1극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제1전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.(21). The method according to (19), the control unit, if the voltage polarity of the voltage charged in the first capacitor and the voltage of at least one battery module to which the first series resonant circuit is to supply power to the first polarity change switch is turned on And controlling to turn off all of the plurality of first transfer switches.
(22). (1) 내지 (21) 중 어느 하나에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치를 포함하는 배터리 팩.(22). A battery pack comprising the battery stack balancing device according to any one of (1) to (21).
(23). (1) 내지 (21) 중 어느 하나에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치를 포함하는 전기 자동차.(23). An electric vehicle comprising the battery stack balancing device according to any one of (1) to (21).
본 발명의 일 측면에 의하면, 직렬공진회로를 이용하여 밸런싱을 수행하되, 직렬공진회로의 반주기에 맞추어 영전압 또는 영전류 스위칭을 수행하므로, 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 공진회로 사이의 전압 차를 극대화하여 밸런싱이 효율적이고 신속하게 이루어질 수 있다.According to an aspect of the present invention, since the balancing is performed using a series resonant circuit, since zero voltage or zero current switching is performed according to a half cycle of the series resonant circuit, the voltage difference between the battery module or the battery cell and the resonant circuit is maximized. Thus, balancing can be done efficiently and quickly.
또한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 직렬공진회로에 구비된 커패시터에 병렬 연결된 극성변경회로를 이용함으로써, 전달 선로 및 전달 스위치의 개수를 감소시킬 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, by using a polarity changing circuit connected in parallel to the capacitor provided in the series resonance circuit, it is possible to reduce the number of transmission lines and transmission switches.
또한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 극성변경회로의 극성변경스위치를 턴 온시킴으로써 병렬공진회로를 형성하고, 상기 병렬공진회로의 공진을 통해 밸런싱이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.In addition, according to another aspect of the present invention, a parallel resonant circuit is formed by turning on a polarity change switch of a polarity changing circuit, and balancing can be more efficiently achieved through resonance of the parallel resonant circuit.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.In addition, the present invention may have various other effects, and other effects of the present invention may be understood by the following description, and may be more clearly understood by examples of the present invention.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치가 배터리 스택에 연결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는, t0시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타난 그래프이다.
도 4는, t0로부터 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 오프시키고, 제3배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 6은, t0로부터 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 오프시키고, 제1극성변경스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 8은, t1으로부터 제1병렬공진회로의 반주기가 경과한 시점의 회로도로서, 제1극성변경스위치를 턴 오프시키고, 제2배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 10은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경하기 전의 회로도의 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경한 후의 회로도의 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 13은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경하기 전의 회로도의 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경한 후의 회로도의 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치가 배터리 스택에 연결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 17은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치를 나타낸 도면이다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 19는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 20은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 21은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 22는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described below, and thus the present invention is described in such drawings. It is not limited to interpretation.
1 is a view showing a state in which the battery stack balancing apparatus according to an embodiment of the present invention is connected to the battery stack.
FIG. 2 is a circuit diagram at time t0, showing a state in which the first transmission switch adjacent to the first battery module is turned on.
3 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
4 is a circuit diagram at a time when a half period of the first series resonant circuit has elapsed from t0, the first transmission switch adjacent to the first battery module is turned off, and the first transmission switch adjacent to the third battery module is turned on. It is a diagram showing the state.
5 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
FIG. 6 is a circuit diagram at a time when a half cycle of the first series resonant circuit has elapsed from t0, showing a state in which the first transmission switch adjacent to the first battery module is turned off and the first polarity change switch is turned on. .
7 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
8 is a circuit diagram at a time when a half period of the first parallel resonant circuit has elapsed from t1, showing a state in which the first polarity change switch is turned off and the first transfer switch adjacent to the second battery module is turned on. .
9 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
10 is a view showing a state of a circuit diagram before changing the polarity of the voltage of the first capacitor.
11 is a view showing a state of a circuit diagram after changing the polarity of the voltage of the first capacitor.
12 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
13 is a view showing a state of a circuit diagram before changing the polarity of the voltage of the first capacitor.
14 is a view showing a state of a circuit diagram after changing the polarity of the voltage of the first capacitor.
15 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
16 is a diagram illustrating a state in which a battery stack balancing device according to another embodiment of the present invention is connected to a battery stack.
17 is a view showing a battery stack balancing apparatus according to another embodiment of the present invention.
18 is a view showing a cell balancing unit according to an embodiment of the present invention.
19 is a view showing a cell balancing unit according to another embodiment of the present invention.
20 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to an embodiment of the present invention.
21 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention.
22 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known configurations or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "제어부"와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise specified. Also, terms such as “control unit” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another element in between. Includes.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치가 배터리 스택에 연결된 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a state in which the battery stack balancing device according to an embodiment of the present invention is connected to the battery stack.
도 1을 참조하면, 배터리 스택(10)은 복수의 배터리 모듈(20)을 포함한다. 상기 배터리 스택(10)은, 복수의 배터리 모듈(20)의 집합체이다. 여기서, 배터리 모듈(20)들은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 배터리 모듈(20)의 개수는 3개 인 것으로 도시되어 있으나, 배터리 모듈(20)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, the
상기 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀을 포함한다. 상기 배터리 모듈(20)은, 단위 배터리 셀(30) 또는 2 이상의 배터리 셀(30)의 집합체이다. 이때, 배터리 셀(30)들은 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며, 직렬 및 병렬로 연결될 수도 있다. 도 1의 실시예에서, 배터리 모듈(20)은, 2개의 배터리 셀(30)이 직렬 연결되어 있으나, 배터리 셀(30)의 개수 및 연결관계가 이에 한정되는 것은 아니다.The
다시 도 1을 참조하면, 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는, 제1직렬공진회로(110), 제1극성변경회로(120), 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134), 복수의 제1전달 스위치들 (141, 142, 143, 144) 및 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1 again, the battery
상기 제1직렬공진회로(110)는, 커패시터와 인덕터가 직렬 연결되어 형성될 수 있다. 본 명세서에서, 제1직렬공진회로(110)에 포함된 커패시터는 제1커패시터(111)라고 지칭되고, 상기 제1직렬공진회로(110)에 포함된 인덕터는 제1인덕터(112)라고 지칭된다. 상기 제1커패시터(111)의 커패시턴스와 상기 제1인덕터(112)의 인덕턴스는 충전될 전력 및 공진주기 등을 고려하여 적절한 값으로 선택될 수 있다. The first series
상기 제1극성변경회로(120)는 상기 제1커패시터(111)에 병렬연결될 수 있다. 상기 제1극성변경회로(120)는 인덕터와 스위치를 포함한다. 본 명세서에서, 제1극성변경회로(120)에 포함된 인덕터는 제2인덕터(121)라고 지칭되며, 제1극성변경회로(120)에 포함된 스위치는 제1극성변경스위치(122)라고 지칭된다. 상기 제1극성변경스위치(122)는 후술할 제어부의 제어신호에 따라 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 상기 제1극성변경스위치(122)는 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1극성변경스위치(122)는 MOSFET으로 구현될 수 있다. 상기 제1극성변경스위치(122)는 제2인덕터(121)와 직렬 연결될 수 있다. 상기 제1극성변경스위치(122)가 턴 온될 경우, 제2인덕터(121)는 제1커패시터(111)와 병렬 연결된다. 즉, 상기 제1극성변경스위치(122)가 턴 온될 경우, 제2인덕터(121)와 제1커패시터(111)는 병렬공진회로를 형성할 수 있다. 여기서, 제2인덕터(121)와 제1커패시터(111)가 형성한 병렬공진회로는 제1병렬공진회로라고 지칭될 수 있다. 한편, 이와 달리 제1극성변경스위치(122)가 턴 오프될 경우, 제2인덕터(121)와 제1커패시터(111)의 병렬 연결은 해제된다. 그리고, 상기 제1커패시터(111)의 커패시턴스와 상기 제2인덕터(121)의 인덕턴스는 공진주기 등을 고려하여 적절한 값으로 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2인덕터(121)의 인덕턴스는, 상기 제1병렬공진회로의 공진주기를 상기 제1직렬공진회로(110)의 공진주기보다 짧게 할 수 있도록 제1인덕터(112)의 인덕턴스보다 작은 값으로 설정될 수 있다.The first
상기 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134)은, 배터리 스택(10)에 형성된 복수의 노드(N1, N2, N3, N4)들과 제1직렬공진회로(110)를 전기적으로 연결한다. 여기서, 배터리 스택(10)에 형성된 복수의 노드들(N1, N2, N3, N4)은, 배터리 스택(10)의 양단에 각각 형성된 2개의 노드(N1, N4)와, 배터리 모듈(20)들 사이에 각각 형성된 노드들(N2, N3)을 의미한다. 다시 말해, 배터리 스택(10)에 형성된 복수의 노드들(N1, N2, N3, N4)은 배터리 스택(10)의 저전위단에 형성된 노드(N1), 배터리 스택(10)의 고전위단에 형성된 노드(N4) 및 인접한 2개의 배터리 모듈(20)들 사이에 각각 형성된 노드들(N2, N3)을 의미한다. 상기 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134)의 일단은, 이러한 복수의 노드들(N1, N2, N3, N4)에 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134)의 타단은 제1직렬공진회로(110)에 전기적으로 연결된다. 다시 말해, 어느 하나의 제1전달 선로의 일단은 배터리 스택(10)에 형성된 어느 하나의 노드에 연결되고, 상기 어느 하나의 제1전달 선로의 타단은 제1직렬공진회로(110)에 연결된다.The plurality of first transmission lines (131, 132, 133, 134), a plurality of nodes (N1, N2, N3, N4) formed in the
이때, 각 제1전달 선로들의 타단은, 제1직렬공진회로(110)의 일단에 연결되거나, 상기 제1직렬공진회로(110)의 타단에 연결된다. 따라서, 어느 하나의 배터리 모듈(20)은, 상기 어느 하나의 배터리 모듈(20)의 양단에 각각 연결된 제1전달 선로에 의해 제1직렬공진회로(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134)을 구성하는 각 제1전달 선로의 타단은, 제1직렬공진회로(110)의 일단 및 타단에 교호적으로 연결될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 노드들에 연결된 각 제1전달 선로의 타단은 제1직렬공진회로(110)의 일단 또는 타단에 연결되되, 고전위 노드에서 저전위 노드 방향 또는 저전위 노드에서 고전위 노드 방향을 따라 제1직렬공진회로(110)의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결될 수 있다.In this case, the other end of each of the first transmission lines is connected to one end of the first series
그리고, 각 제1전달 선로(131, 132, 133, 134) 상에는 적어도 하나의 스위치가 설치될 수 있다. 본 명세서에서, 각 제1전달 선로(131, 132, 133, 134) 상에 설치된 스위치는 제1전달 스위치(141, 142, 143, 144)라고 지칭된다.Further, at least one switch may be installed on each of the
즉, 상기 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)은, 상기 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134) 상에 설치될 수 있다. 제1전달 스위치(141, 142, 143, 144)는, 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있으며, 일 실시예에 따르면 상기 제1전달 스위치(141, 142, 143, 144)는 MOSFET으로 구현될 수 있다. 상기 제1전달 스위치(141, 142, 143, 144)는 후술할 제어부의 제어신호에 따라 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 상기 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)은, 선택적으로 턴 온 및 턴 오프되어 적어도 2개의 제1전달 선로를 통해 적어도 하나의 배터리 모듈(20)과 제1직렬공진회로(110)가 전기적으로 연결되도록 한다. That is, the plurality of first transmission switches 141, 142, 143, and 144 may be installed on the plurality of
상기 제어부(미도시)는, 제1극성변경스위치(122) 및 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 제어할 수 있다. 상기 제어부는 제1극성변경스위치(122) 및 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)과 통신 연결되어 제어신호를 전달하여 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1극성변경스위치(122) 및 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)은 MOSFET으로 구현되고, 상기 제어부는 상기 MOSFET의 게이트 단자에 선택적으로 전압을 인가하여 스위치를 제어할 수 있다. The control unit (not shown) may control the first
바람직하게는, 상기 배터리 스택 밸런싱 장치는, 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함할 수 있으며, 상기 전압 측정부는 전압 센서 등으로 구현될 수 있다. Preferably, the battery stack balancing device may further include a voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery cell and/or the battery module, and the voltage measuring unit may be implemented by a voltage sensor or the like.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 스택 밸런싱 장치는, 측정된 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈의 전압을 이용하여 밸런싱의 타켓이 되는 전압을 연산하거나, 그 밖에 밸런싱에 필요한 연산을 수행하는 연산부를 더 포함할 수 있다. 상기 연산부는 마이크로프로세서 등과 같은 연산수단으로 구현될 수 있고, 상기 연산부는, 제어부와 통합된 형태로 구현될 수도 있다.In addition, preferably, the battery stack balancing device, using the measured battery cell and / or the voltage of the battery module to calculate the voltage that is the target of the balancing, or further includes a calculation unit for performing the calculation required for balancing Can be. The calculation unit may be implemented by a calculation means such as a microprocessor, and the calculation unit may be implemented in an integrated form with a controller.
이하, 도 2 등을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 이용하여 배터리 모듈 사이의 밸런싱 동작을 설명하도록 한다.Hereinafter, a balancing operation between the battery modules will be described using the battery
설명의 편의를 위해, 3개의 배터리 모듈(20)을 각각 제1배터리 모듈(21), 제2배터리 모듈(22), 제3배터리 모듈(23)이라고 명명하도록 한다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이, 3개의 배터리 모듈의 전압은 각각 V1, V2 및 V3로 표시되며, V1, V2 및 V3는 모두 양의 값을 가진다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이, 제1커패시터(111)의 전압은 Vc로 표시된다. 제1커패시터(111)의 전압인 Vc는 V1, V2, V3와 달리 음의 값을 가질 수도 있다. 또한, V1, V2, V3 및 Vc는 시간에 따라 변화하는 값이다.For convenience of description, the three
먼저, 제1배터리 모듈(21)에 저장된 전력을 제1직렬공진회로(110)로 전달하는 과정에 대해 설명한다. First, a process of transferring power stored in the
도 2는, t0시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다. 다시 말해, 도 3은 t0시점에서 제어부에 의해 형성된 회로에서의 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프라고 할 수 있다.FIG. 2 is a circuit diagram at time t0, showing a state in which the first transfer switch adjacent to the first battery module is turned on, and FIG. 3 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time. In other words, FIG. 3 can be said to be a graph showing the voltage of the first capacitor in the circuit formed by the controller at time t0.
먼저, 도 2를 참조하면, 상기 제어부(미도시)는, 제1배터리 모듈(21)에 저장된 전력을 제1직렬공진회로(110)로 전달하기 위해, t0 시점에 제1배터리 모듈(21)에 인접한 제1전달 스위치들(141, 142)을 턴 온시키고, 나머지 제1전달 스위치들(143, 144)을 턴 오프시키며, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시킨다. 다시 말해, 제어부는, 제1배터리 모듈(21)의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치(141, 142)를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치(141, 142)를 제외한 나머지 제1전달 스위치들(143,144)을 턴 오프시키며, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시킨다. First, referring to FIG. 2, the controller (not shown), in order to transfer the power stored in the
그 결과, 도 2에 도시된 바와 같은 회로가 구성되어, 제1배터리 모듈(21), 제1전달 선로(132), 제1직렬공진회로(110), 제1전달 선로(131)에 의한 폐경로가 형성된다. 제1배터리 모듈(21)에 저장된 전력은 LC직렬공진에 의해 제1직렬공진회로(110)로 전달된다. 도 2에 도시된 회로가 형성된 임의의 시점인 t0에서 커패시터와 인덕터에 초기에너지가 저장되어 있지 않은 것으로 가정하면, t0 이후의 제1커패시터(111)의 전압은 도 3과 같은 그래프로 표현된다. 즉, 커패시터, 인덕터 및 전압소스가 직렬연결된 직렬공진회로에서 커패시터의 전압은 공진주기에 따라 도 3과 같이 진동한다. 이때, 제1커패시터(111)에 충전되는 전압은 제1직렬공진회로(110)의 반주기에 맞추어 최대값을 갖는다. 다시 말해, t0+Ts/2, t0+Ts+Ts/2, t0+2*Ts+Ts/2, t0+3*Ts+Ts/2, ... 인 시점에서 제1커패시터(111)에 충전되는 전압은, 전압소스인 제1배터리 모듈(21)의 초기 전압(V1i)의 2배가 되는 값(2*V1i))으로서 최대값을 갖는다. 한편, 제1배터리 모듈(21)의 초기전압(V1i)은 t0시점에 제1배터리 모듈(21)의 전압인 V1(t0)라고 할 수 있다.As a result, the circuit as shown in Figure 2 is configured, the
제어부는, 제1직렬공진회로(110)의 공진주기의 절반에 맞추어 영전압 스위칭 또는 영전류 스위칭이 되도록 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144) 및 제1극성변경스위치(122)를 제어하는 것이 좋다. 바람직하게는, 제어부는, 충전이 시작된 시점(t0)으로부터 가장 빠른 시점인 반주기가 경과된 시점(t0+Ts/2)에 스위칭을 변경하도록 스위치들을 제어하여 영전압 스위칭을 수행할 수 있다. The control unit may include a plurality of first transmission switches 141, 142, 143, 144 and a first polarity change switch to be zero voltage switching or zero current switching in accordance with half of the resonant cycle of the first series
다음으로, 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21)로부터 전달받은 전력을 제3배터리 모듈(23)로 전달하는 과정에 대해 설명한다. Next, a description will be given of a process in which the first series
도 4는, t0로부터 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 오프시키고, 제3배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다. 다시 말해, 도 4는, 도 2의 회로도가 형성된 후 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점에 제어부가 영전압 스위칭을 수행한 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는, 제어부의 스위칭 제어에 따라 변화된 회로에서 제1커패시터(111)의 전압을 시간의 흐름에 따라 나타낸 그래프라고 할 수 있다. 4 is a circuit diagram at a time when a half period of the first series resonant circuit has elapsed from t0, the first transfer switch adjacent to the first battery module is turned off, and the first transfer switch adjacent to the third battery module is turned on. 5 is a graph showing a state, and FIG. 5 is a graph showing the voltage of the first capacitor over time. In other words, FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the control unit performs zero voltage switching when a half cycle of the first series resonant circuit has elapsed after the circuit diagram of FIG. 2 is formed, and FIG. 5 is according to the switching control of the control unit It can be said that the voltage of the
다시 도 3을 참조하면, 충전이 종료된 시점(t0+Ts/2)에 제1직렬공진회로(110)의 제1커패시터(111)에는 제1배터리 모듈(21)의 전압의 2배가 되는 전압(2*V1i)이 충전되어 있다. 한편, 상기 제1직렬공진회로(110)와 연결되어 전력을 공급받을 제3배터리 모듈(23)의 전압 극성과 상기 제1커패시터(111)의 전압 극성은 동일하다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제3배터리 모듈(23)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제3배터리 모듈(23)의 전압의 극성은 제1커패시터(111)의 전압의 극성과 동일하다. 즉, 제1직렬공진회로(110)가 제3배터리 모듈(23)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제3배터리 모듈(23)의 고전위단과 제1커패시터(111)의 고전위단이 서로 연결되고, 제3배터리 모듈(23)의 저전위단과 제1커패시터(111)의 저전위단이 서로 연결된다(도 1 등 참조).Referring to FIG. 3 again, at a time when charging is completed (t0+Ts/2), the
직렬공진회로(110)로부터 전력을 공급받을 제3배터리 모듈(23)의 전압 극성과 제1커패시터(111)의 전압 극성이 동일하고, 제1커패시터(111)에 충전된 전압의 크기가 제3배터리 모듈(23)의 전압의 크기의 대략 2배이기 때문에, 제1직렬공진회로(110)가 제3배터리 모듈(23)과 그대로 연결되어도 제1직렬공진회로(110)로부터 제3배터리 모듈(23)로의 전력전달이 자연스럽게 이루어질 수 있다. The voltage polarity of the
따라서, 제어부는, 제1커패시터(111)에 충전된 전압극성을 변경하지 않고, 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력을 제3배터리 모듈(23)로 공급하도록 제어한다. 즉, 제어부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제3배터리 모듈(23)의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치(143, 144)를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치(143, 144)를 제외한 나머지 제1전달 스위치들(141, 142)을 턴 오프시키며, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시키도록 제어한다. Therefore, the control unit does not change the voltage polarity charged in the
그 결과, 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력은 제3배터리 모듈(23)로 전달될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, t0+Ts/2 시점에서의 제1커패시터(111)의 전압은, 제1배터리 모듈(21)의 초기전압(V1i)의 2배로서, 2*V1i이다. 그리고, 2*Vli는 t0+Ts/2 시점에 형성된 회로(도 4)에서 제1커패시터(111)의 초기 전압값이 된다. 따라서, 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력이 제3배터리 모듈(23)로 전달되는 과정에서 제1커패시터(111)의 전압은 도 5와 같이 변화한다. 도 5의 t0+Ts/2 부터 t0+Ts 까지의 구간 동안에 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력이 제3배터리 모듈(23)로 전달된다. As a result, power stored in the first series
이와 별개로, 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21)로부터 전달받은 전력을 제2배터리 모듈(22)로 전달하는 과정에 대해 설명한다. Separately, a description will be given of a process in which the first series
도 6은, t0로부터 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점의 회로도로서, 제1배터리 모듈에 인접한 제1전달 스위치를 턴 오프시키고, 제1극성변경스위치를 턴 온시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은, 시간에 대한 제1커패시터(111)의 전압을 나타낸 그래프이다. 다시 말해, 도 6은, 도 2의 회로도가 형성된 후 제1직렬공진회로의 반주기가 경과한 시점에 제어부가 영전압 스위칭을 수행한 모습을 나타낸 도면이고, 도 7은, 제어부의 스위칭 제어에 따라 변화된 회로에서 제1커패시터의 전압을 시간의 흐름에 따라 나타낸 그래프라고 할 수 있다. FIG. 6 is a circuit diagram when a half period of the first series resonant circuit has elapsed from t0, showing a state in which the first transmission switch adjacent to the first battery module is turned off and the first polarity change switch is turned on. , FIG. 7 is a graph showing the voltage of the
다시 도 3을 참조하면, 충전이 종료된 시점(t0+Ts/2)에 제1직렬공진회로(110)의 제1커패시터(111)에는 제1배터리 모듈(21)의 초기전압의 2배가 되는 전압(2*Vli)이 충전되어 있다. 한편, 상기 제1직렬공진회로(110)와 연결되어 전력을 공급받을 제2배터리 모듈(22)의 전압 극성과 상기 제1커패시터(111)의 전압 극성은 현재 다르다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제2배터리 모듈(22)의 전압의 극성은 제1커패시터(111)의 전압의 극성과 다르다. 즉, 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제2배터리 모듈(22)의 고전위단은 제1커패시터(111)의 저전위단과 연결되고, 제2배터리 모듈(22)의 저전위단과 제1커패시터(111)의 고전위단과 연결된다(도 1 등 참조). 제1커패시터(111)의 전압 극성과 제2배터리 모듈(22)의 전압 극성이 다른 이유는, 복수의 제1전달 선로들(131, 132, 133, 134)이 교호적으로 제1직렬공진회로(110)에 연결되어 있기 때문이다. Referring to FIG. 3 again, at the time when charging is completed (t0+Ts/2), the
제1직렬공진회로(110)로부터 전력을 공급받을 제2배터리 모듈(22)의 전압 극성과 제1커패시터(111)의 전압 극성이 다르기 때문에, 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 그대로 연결될 경우, 전력의 전달은 밸런싱 의도와 다르게 제2배터리 모듈(22)로부터 제1직렬공진회로(110)로 수행될 수 있다. 따라서, 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력을 제2배터리 모듈(22)로 전달하기 위해서는, 제1커패시터(111)에 충전된 전압의 극성을 변경할 필요가 있다. Since the voltage polarity of the
따라서, 제어부는, 제1직렬공진회로(110)를 제2배터리 모듈(22)과 곧바로 연결하는 대신에, 제1극성변경회로(120)를 통해 제1커패시터(111)에 충전된 전압의 극성을 변경한 다음 제1직렬공진회로(110)와 제2배터리 모듈(22)이 연결되도록 제어한다. Therefore, instead of directly connecting the first series
즉, 제어부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1극성변경스위치(122)를 턴 온시키고, 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 모두 턴 오프시키도록 제어한다. 즉, 제어부는, 충전이 종료된 시점(t0+Ts/2)에 제1극성변경스위치(122)를 턴 온시키고, 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 모두 턴 오프시켜 제1커패시터(111)와 제1극성변경회로(120)의 제2인덕터(121)에 의한 공진회로를 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, t0+Ts/2 시점에서의 제1커패시터(111)의 전압은, 제1배터리 모듈(21)의 초기전압(V1i)의 2배로서, 2*V1i이다. 그리고, 2*Vli는 t0+Ts/2 시점에 형성된 회로(도 6)에서 제1커패시터(111)의 초기 전압값이 된다. 즉, 제1커패시터(111)와 제2인덕터(121)에 의해 형성되는 제1병렬공진회로가 형성된 시점에 제1커패시터(111)에 저장된 전압은 2*Vli이고, 이는 도 6에 도시되어 있다.That is, as illustrated in FIG. 6, the control unit controls the first
한편, 제1커패시터(111)와 제2인덕터(121)에 의해 형성된 제1병렬공진회로는, 병렬공진회로의 공진주기에 따라 진동을 반복한다. 상기 제1병렬공진회로에는 배터리 모듈과 같은 전력소스가 연결되어 있지 않으므로, 제1커패시터(111)의 전압은 도 7과 같이 시간의 흐름에 따라 극성이 변경된다. 즉, 제1커패시터(111)의 전압의 극성은, 반주기가 경과할 때마다 변경된다. Meanwhile, the first parallel resonance circuit formed by the
제1커패시터(111)의 전압의 극성은, 제1병렬공진회로가 형성된 시점(t1=t0+Ts/2)의 제1커패시터(111)의 전압의 극성과 비교할 때, 제1병렬공진회로의 반주기에 맞추어 반대 극성을 가진다. 다시 말해, t1+Tp/2, t1+Tp+Tp/2, t1+2*Tp+Tp/2, t1+3*Tp+Tp/2, ... 인 시점에서 제1커패시터(111)의 전압의 극성은, 제1병렬공진회로가 형성된 시점의 제1커패시터(111)의 전압의 극성과 반대극성을 가진다. 따라서, 제어부는, 제1병렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전압 스위칭 또는 영전류 스위칭이 되도록 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144) 및 제1극성변경스위치(122)를 제어하는 것이 좋다. 바람직하게는, 제어부는, 제1병렬공진회로가 형성된 시점(t1)으로부터 가장 빠른 시점인 반주기가 경과된 시점(t1+Tp/2)에 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력을 제2배터리 모듈(22)로 전달할 수 있도록 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144) 및 제1극성변경스위치(122)를 제어하여 영전압 스위칭을 수행할 수 있다. The polarity of the voltage of the
즉, 제어부는, 제1병렬공진회로가 형성된 시점(t1)으로부터 병렬공진주기의 반주기가 경과된 시점(t1+Tp/2)에, 도 8과 같이, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시키고, 제2배터리 모듈(22)의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치(142, 143)를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치(142, 143)를 제외한 나머지 제1전달 스위치들(141, 144)을 턴 오프시키도록 제어하여 제1커패시터(111)의 극성이 변경된 상태에서 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 연결되도록 한다. 한편, 제1커패시터(111)의 전압의 극성은 변경되어, t1+Tp/2 시점에서의 제1커패시터(111)의 전압은 -2*V1i가 된다. 그리고, -2*Vli는 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 연결된 시점에서 제1커패시터(111)에 충전된 전압값이다. That is, the control unit turns the first
한편, 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 변경되었으므로, 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력은 제2배터리 모듈(22)로 전달될 수 있다. 즉, 제1직렬공진회로(110)는 제2배터리 모듈(22)을 충전할 수 있다. 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력이 제2배터리 모듈(22)로 전달되는 과정에서의 제1커패시터(111)의 전압의 변화는 도 9에 도시되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 9의 t1+Tp/2 부터 t1+Tp/2+Ts/2 까지의 구간 동안에 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력이 제2배터리 모듈(22)로 전달된다. Meanwhile, since the polarity of the voltage of the
이하, 밸런싱을 수행하는 과정에서 제1커패시터(111)에 남아 있는 전하에 의해 제1커패시터(111)에 대한 충전이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점을 해결하는 동작에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an operation for solving a problem in which charging of the
다시 도 5 및 도 9를 참조하면, 도 5의 t0+Ts시점에 제1커패시터(111)의 전압은 0이 아니고, 도 9의 t1+Tp/2+Ts/2시점에서 제1커패시터(111)의 전압도 0이 아닌 것을 확인할 수 있다. 이는 제1직렬공진회로(110)로부터 배터리 모듈로 전력이 전달되는 과정에서 제1커패시터(111)에 일부의 전하가 남기 때문이다. 이와 같이, 제1커패시터(111)에 전하가 남아있게 되면, 제1커패시터(111)에 충전 전압이 존재하므로, 배터리 모듈로부터 제1커패시터(111)로의 전력 전달이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.Referring back to FIGS. 5 and 9, the voltage of the
먼저, 도 5의 t0+Ts시점 이후에 대해 설명하도록 한다.First, it will be described after the time t0 + Ts of FIG. 5.
t0+Ts 시점에 제1커패시터(111)의 전압은 Va이다. 도 5에서 알 수 있듯이, Va는 0보다 큰 값이다. 이와 같은 상태에서, 밸런싱을 수행하기 위해 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)과 연결되어야 할 경우, 제1커패시터(111)에 잔존한 전하에 의해 전력전달이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 왜냐하면, 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 동일하기 때문이다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 동일하기 때문에, 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력 전달이 원활하게 수행되지 않을 수 있다. 다시 말해, 제1커패시터(111)에 충전된 전압이, 제1커패시터(111)와 동일한 극성을 갖는 배터리 모듈로부터의 전력전달을 방해할 수 있다. 이러한 경우, 제어부는 배터리 모듈로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력전달이 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위해 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 변경되도록 스위치들을 제어한다. At the time t0+Ts, the voltage of the
도 10은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경하기 전의 회로도의 상태를 나타낸 도면이고, 도 11은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경한 후의 회로도의 상태를 나타낸 도면이며, 도 12는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.Fig. 10 is a diagram showing the state of the circuit diagram before changing the polarity of the voltage of the first capacitor, and Fig. 11 is a diagram showing the state of the circuit diagram after changing the polarity of the voltage of the first capacitor. It is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
제어부는, t0+Ts 시점에, 도 10과 같이, 제1극성변경스위치(122)를 턴 온시키고, 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 모두 턴 오프시키도록 제어한다. T0+Ts시점에 제1커패시터(111)의 전압은 도 10에 도시된 바와 같이, Va이므로, 제어부는, t0+Ts+Tp/2 시점까지 이러한 스위칭 상태를 유지하여 t0+Ts+Tp/2 시점에 제1커패시터(111)의 전압이 -Va가 되도록 제어한다. 즉, 제어부는, 제1커패시터(111)의 전압이 Va에서 -Va가 되도록 제1커패시터(111)의 전압의 극성을 변경한다. 그리고, 제어부는, t0+Ts+Tp/2 시점에 제1직렬공진회로(110)와 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)이 연결되도록 제1극성변경스위치(122) 및 제1전달 스위치를 제어한다. 예를 들어, 제3배터리 모듈(23)에 저장된 전력을 제1직렬공진회로(110) 전달하고자 할 경우, 제어부는, 도 11과 같이, t0+Ts+Tp/2 시점에, 제3배터리 모듈(23)의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치(143, 144)를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치(143, 144)를 제외한 나머지 제1전달 스위치들(141, 142)을 턴 오프시키며, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시키도록 제어한다. 도 11에 도시된 바와 같이, t0+Tp+Tp/2시점에, 제1커패시터(111)의 전압은 -Va로 극성이 변경된 상태이므로, t0+Tp+Tp/2 이후에 제1직렬공진회로(110)로부터 제3배터리 모듈(23)로의 전력 전달이 수행될 수 있다. 이러한 과정, 즉, 제1커패시터(111)의 극성을 변경하는 과정과, 제3배터리 모듈(23)로부터 전력을 전달받는 과정 동안의 제1커패시터(111)의 전압의 변화는 도 12의 t0+Ts이후 구간에 나타나 있다. The control unit controls to turn on the first
한편, 밸런싱을 수행하기 위해 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 연결되어야 할 경우, 제1커패시터(111)에 전하가 잔존해 있어도 제2배터리 모듈(22)과의 전력 전달은 원활하게 이루어질 수 있다. 왜냐하면, 제2배터리 모듈(22)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 다르기 때문이다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제2배터리 모듈(22)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성은 다르기 때문에, 제2배터리 모듈(22)로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력 전달은 원활하게 수행될 수 있다. 다시 말해, 제1커패시터(111)의 전압의 극성과, 제1커패시터(111)로 전력을 전달하고자 하는 배터리 모듈의 전압의 극성이 다를 경우에는 제1커패시터(111)에 충전된 전압이 배터리 모듈로부터의 전력 전달을 방해하지 않는다. 이러한 경우, 제어부는 제1커패시터(111)의 극성을 변경시키지 않고, 제1직렬공진회로(110)와 제2배터리 모듈(22)이 곧바로 연결되도록 스위치들을 제어한다. On the other hand, when the first series
다음으로, 도 9의 t0+Tp/2+Ts/2시점 이후에 대해 설명하도록 한다.Next, it will be described after the time t0 + Tp / 2 + Ts / 2 of FIG. 9.
t0+Tp/2+Ts/2 시점에 제1커패시터(111)의 전압은 -Vb이다. 도 5에서 알 수 있듯이, -Vb는 0보다 작은 값이다. 이와 같은 상태에서, 밸런싱을 수행하기 위해 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 연결되어야 할 경우, 제1커패시터(111)에 잔존한 전하에 의해 전력전달이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 왜냐하면, 제2배터리 모듈(22)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 동일하기 때문이다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제2배터리 모듈(22)과 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제2배터리 모듈(22)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 동일하기 때문에, 제2배터리 모듈(22)로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력 전달이 원활하게 수행되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 제어부는 배터리 모듈로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력전달이 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위해 제1커패시터(111)의 전압의 극성이 변경되도록 스위치들을 제어한다. At the time t0+Tp/2+Ts/2, the voltage of the
도 13은, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경하기 전의 회로도의 상태를 나타낸 도면이고, 도 14는, 제1커패시터의 전압의 극성을 변경한 후의 회로도의 상태를 나타낸 도면이며, 도 15는, 시간에 대한 제1커패시터의 전압을 나타낸 그래프이다.13 is a diagram showing the state of the circuit diagram before changing the polarity of the voltage of the first capacitor, and FIG. 14 is a diagram showing the state of the circuit diagram after changing the polarity of the voltage of the first capacitor. It is a graph showing the voltage of the first capacitor over time.
제어부는, t0+Tp/2+Ts/2 시점에, 도 13과 같이, 제1극성변경스위치(122)를 턴 온시키고, 복수의 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 모두 턴 오프시키도록 제어한다. t0+Tp/2+Ts/2 시점에서의 제1커패시터(111)의 전압은 도 13에 도시된 바와 같이, -Vb이므로 제어부는, t0+Tp/2+Ts/2+Tp/2(=t0+Tp+Ts/2) 시점까지 이러한 스위칭 상태를 유지하여 t0+Tp+Ts/2 시점에 제1커패시터(111)의 전압이 Vb가 되도록 한다. 즉, 제어부는, 제1커패시터(111)의 전압이 -Vb에서 Vb가 되도록 제1커패시터(111)의 전압의 극성을 변경한다. 그리고, 제어부는, t0+Tp+Ts/2 시점에 제1직렬공진회로(110)와 제2배터리 모듈(22)이 연결되도록 제1극성변경스위치(122) 및 제1전달 스위치를 제어한다. 즉, 제어부는, 도 14와 같이, t0+Tp+Ts/2 시점에, 제2배터리 모듈(22)의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치(142, 143)를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치(142, 143)를 제외한 나머지 제1전달 스위치들(141, 144)을 턴 오프시키며, 제1극성변경스위치(122)를 턴 오프시키도록 제어한다. 도 14에 도시된 바와 같이, t0+Tp+Ts/2시점에, 제1커패시터(111)의 전압은 Vb로 극성이 변경된 상태이므로, t0+Tp+Tp/2 이후에 제1직렬공진회로(110)로부터 제2배터리 모듈(22)로의 전력 전달이 수행될 수 있다. 이러한 과정, 즉, 제1커패시터(111)의 극성을 변경하는 과정과, 제2배터리 모듈(22)로부터 전력을 전달받는 과정 동안의 제1커패시터(111)의 전압의 변화는 도 15의 t0+Tp/2+Ts/2이후 구간에 나타나 있다. At a time t0+Tp/2+Ts/2, the control unit turns on the first
한편, 밸런싱을 수행하기 위해 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)과 연결되어야 할 경우, 제1커패시터(111)에 전하가 잔존해 있어도 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)과의 전력 전달은 원활하게 이루어질 수 있다. 왜냐하면, 제1배터리 모듈(21) 및 제3배터리 모듈(23)의 전압의 극성은 제1커패시터(111)의 전압의 극성과 다르기 때문이다. 보다 구체적으로는, 제1직렬공진회로(110)가 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)과 각각 전기적으로 연결된 것을 가정할 때, 제1배터리 모듈(21)의 전압의 극성과 제1커패시터(111)의 전압의 극성은 다르고, 제3배터리 모듈(23)의 전압의 극성과 제1커패서터의 전압의 극성은 다르기 때문에, 제1커패시터(111)의 극성을 변경하지 않더라도 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)로부터 제1직렬공진회로(110)로의 전력 전달은 원활하게 수행될 수 있다. 이러한 경우, 제어부는 제1커패시터(111)의 극성을 변경시키지 않고, 제1직렬공진회로(110)와 제1배터리 모듈(21) 또는 제3배터리 모듈(23)이 곧바로 연결되도록 스위치들을 제어한다. Meanwhile, when the first series
한편, 전술한 설명에서, 3개의 배터리 모듈을 사용한 것을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는 배터리 모듈의 개수에 제한을 받지 않는다. 즉, 배터리 모듈의 개수가 증가하더라도, 전술한 설명이 그대로 적용될 수 있다. 통상의 기술자는, 배터리 모듈의 개수가 증가하는 경우에도 본 명세서에 개시된 내용을 바탕으로 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 쉽게 실시할 수 있을 것이다. On the other hand, in the above description, it has been described as an example using three battery modules, the battery
또한, 전술한 설명에서, 제1직렬공진회로(110)와 배터리 모듈과의 전력 전달은 1개의 배터리 모듈을 이용한 것을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는 이에 한정되지 않는다. 즉, 전술한 예에서, 인접한 홀수개의 배터리 모듈들과 제1직렬공진회로(110)와의 전기적 연결에 의해 제1직렬공진회로(110)로의 전력전달 또는 제1직렬공진회로(110)로부터의 전력전달이 수행될 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 배터리 스택(10)이 제1배터리 모듈 내지 제7배터리 모듈로 구성된 7개의 배터리 모듈을 포함하고 있다고 가정할 때, 제어부는, 제1배터리 모듈, 제2배터리 모듈 및 제3배터리 모듈과 제1직렬공진회로(110)가 전기적으로 연결되도록 제어하여 제1배터리 모듈, 제2배터리 모듈 및 제3배터리 모듈에 저장된 전력을 제1직렬공진회로(110)로 전달하도록 할 수 있다. 그리고, 제어부는, 제4배터리 모듈, 제5배터리 모듈 및 제6배터리 모듈과 제1직렬공진회로(110)가 전기적으로 연결되도록 제어하여 제4배터리 모듈, 제5배터리 모듈 및 제6배터리 모듈로 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력을 전달하도록 할 수 있다. 이와 달리, 제어부는, 제5배터리 모듈, 제6배터리 모듈 및 제7배터리 모듈과 제1직렬공진회로(110)가 전기적으로 연결되도록 제어하여 제5배터리 모듈, 제6배터리 모듈 및 제7배터리 모듈로 제1직렬공진회로(110)에 저장된 전력을 전달하도록 할 수도 있으며, 제1직렬공진회로(110)가 다른 인접한 3개의 배터리 모듈로 전력을 전달하도록 할 수도 있음은 물론이다. 그리고, 제어부는, 배터리 모듈들과 제1직렬공진회로(110) 사이의 전력전달과정에서, 필요에 따라 제1극성변경회로(120)를 이용하여 제1커패시터(111)의 전압의 극성을 변경할 수 있다. In addition, in the above description, the power transmission between the first series
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치가 배터리 스택에 연결된 모습을 나타낸 도면이다. 16 is a view showing a battery stack balancing device connected to a battery stack according to another embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는, 도 1 등에 도시된 배터리 스택 밸런싱 장치(100)와 비교할 때, 제1커패시터(111)에 병렬 연결된 소모회로(160)를 더 포함하고 있다는 점에 차이가 있을 뿐이다. 따라서, 상술한 설명들은 모순되지 않는 범위에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 설명하는데 그대로 적용될 수 있다. 그러므로, 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 16, the battery
상기 소모회로(160)는, 저항과 상기 저항에 직렬 연결된 스위치를 포함한다. 본 명세서에서, 상기 저항(161)은 소모저항(161)이라 지칭되며, 상기 저항에 직렬 연결된 스위치(162)는 소모스위치(162)라고 지칭된다. 상기 소모스위치(162)는 제어부(미도시)의 제어신호에 따라 턴 온되거나 턴 오프될 수 있으며, 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 상기 소모회로(160)는, 밸런싱을 수행하는 과정에서 제1커패시터(111)에 남아 있는 전하에 의해 제1커패시터(111)에 대한 충전이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점을 해결하기 위한 다른 수단의 하나이다. The
다시 도 5 및 도 9를 참조하면, 도 5의 t0+Ts시점에 제1커패시터(111)의 전압은 0이 아니고, 도 9의 t1+Tp/2+Ts/2시점에서 제1커패시터(111)의 전압도 0이 아닌 것을 확인할 수 있다. 이는 제1직렬공진회로(110)로부터 배터리 모듈로 전력이 전달되는 과정에서 제1커패시터(111)에 일부의 전하가 남기 때문이라는 점은 전술한 바와 같다. 이와 같이, 제1커패시터(111)에 전하가 남아있게 되면, 제1커패시터(111)에 전압차가 존재하므로, 배터리 모듈로부터 제1커패시터(111)로의 전력 전달이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는, 소모회로(160)를 이용하여 제1커패시터(111)에 잔존한 전하를 모두 소모시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부는, 배터리 모듈로부터 제1직렬공진회로(110)로 전력을 전달하기에 앞서, 소모스위치(162)를 턴 온시키고, 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)을 모두 턴 오프시켜 제1커패시터(111)에 잔존한 전하를 모두 소모시킨다. 이때, 제1극성변경스위치(122)는 턴 온되어도 되고, 턴 오프되어도 되나, 바람직하게는, 제1극성변경스위치(122)는 턴오프되는 것이 좋다. 그리고, 제어부는, 기준시간이 경과할 때까지 소모스위치(162)가 턴 온되고, 제1전달 스위치들(141, 142, 143, 144)이 모두 턴 오프된 상태를 유지한다. 이때, 기준시간은, 제1커패시터(111)에 잔존한 전하가 모두 소모되었다고 볼 수 있을 정도의 시간으로 설정될 수 있다. Referring back to FIGS. 5 and 9, the voltage of the
도 17은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치를 나타낸 도면이다.17 is a view showing a battery stack balancing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는, 셀 밸런싱부(300), 모듈 밸런싱부(200) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 상기 셀 밸런싱부(300)는, 각 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 밸런싱하고, 상기 모듈 밸런싱부(200)는, 상기 복수의 배터리 모듈을 밸런싱하며, 상기 제어부는 셀 밸런싱부(300)와 모듈 밸런싱부(200)를 제어하여 배터리 스택이 밸런싱되도록 한다.Referring to FIG. 17, a battery stack balancing device according to another embodiment of the present invention includes a
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는, 배터리 모듈 간의 밸런싱 뿐만 아니라, 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행할 수 있다. 그리고, 배터리 모듈 밸런싱 및 배터리 셀 밸런싱 중 적어도 하나는, 전술한 방식(공진회로를 이용하는 방식)에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 공진회로를 이용한 밸런싱은, 배터리 모듈 간의 밸런싱을 수행하는데에도 적용될 수 있으며, 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행하는데에도 적용될 수 있다.That is, the battery stack balancing apparatus according to another embodiment of the present invention may perform not only balancing between battery modules, but also balancing between battery cells. Further, at least one of battery module balancing and battery cell balancing may be performed by the above-described method (a method using a resonance circuit). In other words, balancing using a resonant circuit may be applied to perform balancing between battery modules and may also be applied to perform balancing between battery cells.
일 측면에 따르면, 상기 모듈 밸런싱부(200)는, 제1직렬공진회로; 제1극성변경회로; 복수의 제1전달 선로들; 및 복수의 제1전달 스위치들;을 포함할 수 있다. 여기서, 제1직렬공진회로, 제1극성변경회로, 복수의 제1전달 선로들 및 복수의 제1전달 스위치들의 구성 및 동작에 대해서는, 도 1 내지 도 16 등을 통해 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.According to one aspect, the
다른 측면에 따르면, 상기 셀 밸런싱부(300)는, 복수의 셀 밸런싱 유닛(400)을 포함하여, 각 배터리 모듈 내에서 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행할 수 있다. According to another aspect, the
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 유닛을 나타낸 도면이다. 도 18을 참조하면, 셀 밸런싱 유닛(400)은, 제2직렬공진회로(410); 제2극성변경회로(420); 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434); 및 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444);을 포함한다. 18 is a view showing a cell balancing unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 18, the
상기 제2직렬공진회로(410)는, 커패시터와 인덕터가 직렬 연결되어 형성될 수 있다. 본 명세서에서, 제2직렬공진회로(410)에 포함된 커패시터는 제2커패시터(411)라고 지칭되고, 상기 제2직렬공진회로(410)에 포함된 인덕터는 제3인덕터(412)라고 지칭된다. 상기 제2커패시터(411)의 커패시턴스와 상기 제3인덕터(412)의 인덕턴스는 충전될 전력 및 공진주기 등을 고려하여 적절한 값으로 선택될 수 있다. The second series
상기 제2극성변경회로(420)는 상기 제2커패시터(411)에 병렬연결될 수 있다. 상기 제2극성변경회로(420)는 인덕터와 스위치를 포함한다. 본 명세서에서, 제2극성변경회로(420)에 포함된 인덕터는 제4인덕터(421)라고 지칭되며, 제2극성변경회로(420)에 포함된 스위치는 제2극성변경스위치(422)라고 지칭된다. 상기 제2극성변경스위치(422)는 전술한 제어부의 제어신호에 따라 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 상기 제2극성변경스위치(422)는 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 상기 제2극성변경스위치(422)는 제4인덕터(421)와 직렬 연결될 수 있다. 상기 제2극성변경스위치(422)가 턴 온될 경우, 제4인덕터(421)는 제2커패시터(411)와 병렬 연결된다. 즉, 상기 제2극성변경스위치(422)가 턴 온될 경우, 제4인덕터(421)와 제2커패시터(411)는 병렬공진회로를 형성할 수 있다. 여기서, 제4인덕터(421)와 제2커패시터(411)가 형성한 병렬공진회로는 제2병렬공진회로라고 지칭될 수 있다. 한편, 이와 달리 제2극성변경스위치(422)가 턴 오프될 경우, 제4인덕터(421)와 제2커패시터(411)의 병렬 연결은 해제된다. 그리고, 상기 제2커패시터(411)의 커패시턴스와 상기 제4인덕터(421)의 인덕턴스는 공진주기 등을 고려하여 적절한 값으로 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제4인덕터(421)의 인덕턴스는, 상기 제2병렬공진회로의 공진주기를 상기 제2직렬공진회로(410)의 공진주기보다 짧게 할 수 있도록 제3인덕터(412)의 인덕턴스보다 작은 값으로 설정될 수 있다.The second
상기 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434)은, 배터리 모듈에 형성된 복수의 노드(M1, M2, M3, M4)들과 제2직렬공진회로(410)를 전기적으로 연결한다. 여기서, 배터리 모듈에 형성된 복수의 노드들(M1, M2, M3, M4)은, 배터리 모듈의 양단에 각각 형성된 2개의 노드(M1, M4)와, 배터리 셀들 사이에 각각 형성된 노드들(M2, M3)을 의미한다. 다시 말해, 배터리 모듈에 형성된 복수의 노드들(M1, M2, M3, M4)은 배터리 모듈의 저전위단에 형성된 노드(M1), 배터리 모듈의 고전위단에 형성된 노드(M4) 및 인접한 2개의 배터리 셀들 사이에 각각 형성된 노드들(M2, M3)을 의미한다. 상기 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434)의 일단은, 이러한 복수의 노드들(M1, M2, M3, M4)에 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434)의 타단은 제2직렬공진회로(410)에 전기적으로 연결된다. 다시 말해, 어느 하나의 제2전달 선로의 일단은 배터리 모듈에 형성된 어느 하나의 노드에 연결되고, 상기 어느 하나의 제2전달 선로의 타단은 제2직렬공진회로(410)에 연결된다.The plurality of
이때, 각 제2전달 선로들의 타단은, 제2직렬공진회로(410)의 일단에 연결되거나, 상기 제2직렬공진회로(410)의 타단에 연결된다. 따라서, 어느 하나의 배터리 셀은, 상기 어느 하나의 배터리 셀의 양단에 각각 연결된 제2전달 선로에 의해 제2직렬공진회로(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434)을 구성하는 각 제2전달 선로의 타단은, 제2직렬공진회로(410)의 일단 및 타단에 교호적으로 연결될 수 있다. 즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 복수의 노드들에 연결된 각 제2전달 선로의 타단은 제2직렬공진회로(410)의 일단 또는 타단에 연결되되, 고전위 노드에서 저전위 노드 방향 또는 저전위 노드에서 고전위 노드 방향을 따라 제2직렬공진회로(410)의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결될 수 있다.At this time, the other end of each second transmission line is connected to one end of the second series
그리고, 각 제2전달 선로(431, 432, 433, 434) 상에는 적어도 하나의 스위치가 설치될 수 있다. 본 명세서에서, 각 제2전달 선로(431, 432, 433, 434) 상에 설치된 스위치는 제2전달 스위치(441, 442, 443, 444)라고 지칭된다.Further, at least one switch may be installed on each of the
즉, 상기 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)은, 상기 복수의 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434) 상에 설치될 수 있다. 제2전달 스위치(441, 442, 443, 444)는, 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 상기 제2전달 스위치(441, 442, 443, 444)는 전술한 제어부의 제어신호에 따라 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프될 수 있다. 상기 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)은, 선택적으로 턴 온 및 턴 오프되어 적어도 2개의 제2전달 선로를 통해 적어도 하나의 배터리 셀과 제2직렬공진회로(410)가 전기적으로 연결되도록 한다. That is, the plurality of second transmission switches 441, 442, 443, and 444 may be installed on the plurality of
상기 제어부(미도시)는, 제2극성변경스위치(422) 및 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)을 제어할 수 있다. 상기 제어부는 제2극성변경스위치(422) 및 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)과 통신 연결되어 제어신호를 전달하여 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2극성변경스위치(422) 및 복수의 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)은 MOSFET으로 구현되고, 상기 제어부는 상기 MOSFET의 게이트 단자에 선택적으로 전압을 인가하여 스위치를 제어할 수 있다.The control unit (not shown) may control the second polarity change switch 422 and the plurality of second transfer switches 441, 442, 443, and 444. The control unit may be in communication with the second polarity change switch 422 and the plurality of second transfer switches 441, 442, 443, and 444 to transmit a control signal to control a switching operation. According to one embodiment, the second polarity change switch 422 and the plurality of second transfer switches 441, 442, 443, and 444 are implemented as a MOSFET, and the control unit selectively selects a voltage at the gate terminal of the MOSFET. You can apply to control the switch.
전술한 바와 같이, 제2직렬공진회로(410), 제2극성변경회로(420), 제2전달 선로들(431, 432, 433, 434) 및 제2전달 스위치들(441, 442, 443, 444)은, 각각 제1직렬공진회로, 제1극성변경회로, 제1전달 선로들 및 제1전달 스위치들과 실질적으로 동일한 구성요소라고 할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치에 있어서, 모듈 밸런싱부(200)와 셀 밸런싱 유닛(400)은, 모듈 들을 밸런싱하는지, 셀 들을 밸런싱하는지에 차이가 있을 뿐, 실질적인 동작에 있어서는 차이가 없다.As described above, the second series
따라서, 도 2 내지 도 16 등을 통해 설명한 내용은 셀 밸런싱 유닛(400)에도 유추 적용될 수 있으므로, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.Therefore, the contents described with reference to FIGS. 2 to 16 and the like may be inferred to the
전술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는 공진회로의 사용여부에 따라 다음과 같은 3가지 방식으로 구분될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 장치는, 모듈 밸런싱부(200) 및 셀 밸런싱부(300)가 공진회로로 구현되는지 여부에 따라 3가지 방식으로 구분할 수 있다.The battery stack balancing apparatus according to another embodiment of the present invention described above may be divided into the following three methods according to whether the resonant circuit is used. That is, the battery stack balancing apparatus according to another embodiment of the present invention can be divided into three methods according to whether the
상기 표 1의 제1방식은, 배터리 모듈 간 밸런싱에 있어서는, 공진회로를 사용하지만, 배터리 셀 간 밸런싱에 있어서는, 공진회로를 사용하지 않는다. 그리고, 상기 표 1의 제2방식은, 배터리 셀 간 밸런싱에 있어서는, 공진회로를 사용하지만, 배터리 모듈 간 밸런싱에 있어서는, 공진회로를 사용하지 않는다. 제1방식에서의 배터리 셀 간 밸런싱과 제2방식에서의 배터리 모듈 간 밸런싱은 알려진 다른 방식, 예컨대, 패시브 밸런싱 방식에 의해 수행될 수 있다.In the first method of Table 1, a resonant circuit is used for balancing between battery modules, but a resonant circuit is not used for balancing between battery cells. In the second method of Table 1, a resonance circuit is used for balancing between battery cells, but a resonance circuit is not used for balancing between battery modules. The balancing between the battery cells in the first method and the balancing between the battery modules in the second method may be performed by other known methods, for example, a passive balancing method.
도 19는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 유닛을 나타낸 도면이다.19 is a view showing a cell balancing unit according to another embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 유닛(400)은, 방전회로(500)로 구현될 수 있다. 셀 밸런싱부(300)는, 방전회로(500)를 복수개 포함하며, 상기 방전회로(500)는 각 배터리 셀마다 연결될 수 있다. 상기 방전회로(500)는, 방전저항(501) 및 상기 방전저항(501)에 직렬 연결된 방전 스위치(502)를 구비할 수 있다. 제어부는, 상기 방전 스위치(502)를 제어하여 방전회로(500)에 연결된 배터리 셀을 방전시켜 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀간의 밸런싱을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 19, the
이하, 전술한 배터리 스택 밸런싱 장치를 이용하여 배터리 모듈 간의 밸런싱 및 배터리 셀 간의 밸런싱을 통해 배터리 스택을 밸런싱하는 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of balancing a battery stack through balancing between battery modules and balancing between battery cells using the above-described battery stack balancing apparatus will be described.
도 20은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 배터리 셀 간 밸런싱을 수행한 다음, 배터리 모듈 간 밸런싱을 수행하는 방법이다.20 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to an embodiment of the present invention. The battery stack balancing method according to an embodiment of the present invention is a method of performing balancing between battery cells and then performing balancing between battery modules.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 다음과 같은 과정을 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 20, a battery stack balancing method according to an embodiment of the present invention may be performed through the following process.
먼저, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200), 셀 밸런싱부(300) 및 제어부를 포함하는 배터리 스택 밸런싱 장치를 준비한다(S10). First, the method prepares a battery stack balancing device including a
이어서, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 측정한다(S11).Subsequently, the method measures the voltage of the battery cells included in the battery stack (S11).
다음으로, 상기 방법은, 측정된 배터리 셀들의 전압을 이용하여 각 배터리 모듈 별로 배터리 셀의 균등화 전압을 계산한다. 즉, 상기 방법은, 각 배터리 모듈 별로 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 들간의 균등화가 이루어지도록 하는 배터리 셀 별 타겟 전압을 계산한다(S12).Next, the method calculates the equalization voltage of the battery cells for each battery module using the measured voltage of the battery cells. That is, the method calculates a target voltage for each battery cell to equalize between the battery cells included in the battery module for each battery module (S12).
그 다음으로, 상기 방법은, 셀 밸런싱부(300)를 이용하여 각 배터리 모듈의 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행한다(S13).Next, the method performs the balancing between the battery cells of each battery module using the cell balancing unit 300 (S13).
선택적으로, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 다시 측정할 수 있다(S14).Optionally, the method may measure the voltage of the battery cells included in the battery stack again (S14).
그 다음으로, 상기 방법은, 측정된 배터리 셀들의 전압을 이용하여 배터리 모듈의 균등화 전압을 계산한다. 즉, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 모듈간의 균등화가 이루어지도록 하는 배터리 모듈 별 타켓 전압을 계산한다 (S15).Next, the method calculates the equalization voltage of the battery module using the measured voltage of the battery cells. That is, the method calculates the target voltage for each battery module to equalize between the battery modules included in the battery stack (S15).
그 다음으로, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200)를 이용하여 배터리 모듈 간의 밸런싱을 수행한다(S16).Next, the method performs the balancing between the battery modules using the module balancing unit 200 (S16).
선택적으로, 상기 방법은, S16 단계 이후, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 다시 측정하는 단계와(S17), 상기 S17단계 이후, 각 배터리 모듈 별로 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀별 타겟 전압을 다시 계산하는 단계와(S18), 상기 S18 단계 이후, 셀 밸런싱부(300)를 이용하여 각 배터리 모듈의 배터리 셀 간의 밸런싱을 다시 수행하는 단계(S19)를 더 포함할 수 있다.Optionally, the method, after step S16, measuring the voltage of the battery cells included in the battery stack again (S17), and after the step S17, the target voltage for each battery cell included in the battery module for each battery module again The calculating step (S18), and after the step S18, using the
도 21은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 배터리 모듈 간 밸런싱을 수행한 다음, 배터리 셀 간 밸런싱을 수행하는 방법이다.21 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention. The battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention is a method of performing balancing between battery modules and then performing balancing between battery cells.
도 21을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 다음과 같은 과정을 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 21, a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention may be performed through the following process.
먼저, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200), 셀 밸런싱부(300) 및 제어부를 포함하는 배터리 스택 밸런싱 장치를 준비한다(S20). First, in the above method, a battery stack balancing device including a
이어서, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 측정한다(S21).Subsequently, the method measures the voltage of the battery cells included in the battery stack (S21).
다음으로, 상기 방법은, 측정된 배터리 셀들의 전압을 이용하여 배터리 모듈의 균등화 전압을 계산한다. 즉, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 모듈간의 균등화가 이루어지도록 하는 배터리 모듈 별 타켓 전압을 계산한다 (S22).Next, the method calculates the equalization voltage of the battery module using the measured voltage of the battery cells. That is, the method calculates the target voltage for each battery module to equalize between the battery modules included in the battery stack (S22).
그 다음으로, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200)를 이용하여 배터리 모듈 간의 밸런싱을 수행한다(S23).Next, the method performs the balancing between the battery modules using the module balancing unit 200 (S23).
선택적으로, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 다시 측정할 수 있다(S24).Optionally, the method may re-measure the voltage of the battery cells included in the battery stack (S24).
그 다음으로, 상기 방법은, 측정된 배터리 셀들의 전압을 이용하여 각 배터리 모듈 별로 배터리 셀의 균등화 전압을 계산한다. 즉, 상기 방법은, 각 배터리 모듈 별로 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀 들간의 균등화가 이루어지도록 하는 배터리 셀 별 타겟 전압을 계산한다(S25).Next, the method calculates the equalization voltage of the battery cells for each battery module using the measured voltage of the battery cells. That is, the method calculates a target voltage for each battery cell to equalize between the battery cells included in the battery module for each battery module (S25).
그 다음으로, 상기 방법은, 셀 밸런싱부(300)를 이용하여 각 배터리 모듈의 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행한다(S26).Next, the method performs the balancing between the battery cells of each battery module using the cell balancing unit 300 (S26).
도 22는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법을 나타낸 순서도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 배터리 모듈 간 밸런싱과 배터리 셀 간 밸런싱을 동시에 수행하는 방법이다.22 is a flowchart illustrating a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention. The battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention is a method for simultaneously performing balancing between battery modules and balancing between battery cells.
도 22를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 스택 밸런싱 방법은, 다음과 같은 과정을 통해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 22, a battery stack balancing method according to another embodiment of the present invention may be performed through the following process.
먼저, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200), 셀 밸런싱부(300) 및 제어부를 포함하는 배터리 스택 밸런싱 장치를 준비한다(S30). First, in the above method, a battery stack balancing device including a
이어서, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 셀들의 전압을 측정한다(S31).Subsequently, the method measures the voltage of the battery cells included in the battery stack (S31).
다음으로, 상기 방법은, 측정된 배터리 셀들의 전압을 이용하여 배터리 모듈 및 배터리 셀의 균등화 전압을 계산한다. 즉, 상기 방법은, 배터리 스택에 포함된 배터리 모듈간의 균등화 및 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀간의 균등화가 동시에 이루어지도록 하는 배터리 셀 별 타켓 전압을 계산한다(S32).Next, the method calculates an equalizing voltage of the battery module and the battery cell using the measured voltage of the battery cells. That is, the method calculates a target voltage for each battery cell such that equalization between battery modules included in the battery stack and equalization between battery cells included in the battery module are simultaneously performed (S32).
그 다음으로, 상기 방법은, 모듈 밸런싱부(200) 및 셀 밸런싱부(300)를 이용하여 배터리 모듈 및 배터리 셀 간의 밸런싱을 수행한다(S33). Next, the method performs the balancing between the battery module and the battery cells using the
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 배터리 스택 밸런싱 장치(100)는, 배터리 팩에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 포함할 수 있다. 일 예로, 배터리 팩은 배터리 관리 장치를 포함할 수 있는데, 상기 배터리 관리 장치는, 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 일 구성요소로 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the above-described battery
배터리 스택 밸런싱 장치(100)는, 자동차에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 상술한 배터리 스택 밸런싱 장치(100)를 포함할 수 있다. 일 예로, 자동차는 배터리 팩을 포함할 수 있고, 배터리 팩에 배터리 스택 밸런싱 장치(100)가 구비될 수 있다. 다른 예로, 자동차는, 차량제어장치를 포함할 수 있는데, 차량제어장치에 배터리 스택 밸런싱 장치(100)가 구비될 수도 있다. 한편, 여기서, 자동차는, 전기 에너지를 동력원으로 하는 운송 수단인 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 뿐만 아니라 전기 에너지로부터 전력을 공급받는 전장품을 구비한 자동차를 포함한다. The battery
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by way of limited examples and drawings, the present invention is not limited by this and will be described below and the technical idea of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the equal scope of the claims.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다. Features described in individual embodiments herein may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in this specification in a single embodiment may be implemented in various embodiments individually or in appropriate subcombinations.
10: 배터리 스택
20, 21, 22, 23: 배터리 모듈
30, 31, 32, 33: 배터리 셀
100: 배터리 스택 밸런싱 장치
110: 제1직렬공진회로 111: 제1커패시터
112: 제1인덕터 120: 제1극성변경회로
121: 제2인덕터 122: 제1극성변경스위치
131, 132, 133, 134: 제1전달 선로
141, 142, 143, 144: 제1전달 스위치
160: 소모회로 161: 소모저항 162: 소모스위치
200: 모듈 밸런싱부 300: 셀 밸런싱부
400: 셀 밸런싱 유닛 410: 제2직렬공진회로
411: 제2커패시터 412: 제3인덕터
420: 제2극성변경회로 421: 제4인덕터
422: 제2극성변경스위치
431, 432, 433, 434: 제2전달 선로
441, 442, 443, 444: 제2전달 스위치
500: 방전회로 501: 방전저항 502: 방전스위치10: battery stack
20, 21, 22, 23: battery module
30, 31, 32, 33: battery cell
100: battery stack balancing device
110: first series resonant circuit 111: first capacitor
112: first inductor 120: first polarity changing circuit
121: second inductor 122: first polarity change switch
131, 132, 133, 134: 1st transmission line
141, 142, 143, 144: first transmission switch
160: consumption circuit 161: consumption resistance 162: consumption switch
200: module balancing unit 300: cell balancing unit
400: cell balancing unit 410: second series resonant circuit
411: second capacitor 412: third inductor
420: second polarity changing circuit 421: fourth inductor
422: second polarity change switch
431, 432, 433, 434: 2nd transmission line
441, 442, 443, 444: second delivery switch
500: discharge circuit 501: discharge resistance 502: discharge switch
Claims (22)
상기 복수의 배터리 모듈을 밸런싱하는 모듈 밸런싱부; 및
상기 모듈 밸런싱부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 모듈 밸런싱부는,
제1커패시터 및 상기 제1커패시터와 직렬 연결된 제1인덕터를 포함하는 제1직렬공진회로;
제2인덕터 및 상기 제2인덕터와 직렬 연결되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제1극성변경스위치를 포함하고, 상기 제1커패시터에 병렬 연결되는 제1극성변경회로;
일단이 상기 배터리 스택의 저전위단, 상기 배터리 스택의 고전위단 및 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈들 사이에 각각 형성된 복수의 노드들에 각각 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제1직렬공진회로에 연결된 복수의 제1전달 선로들; 및
상기 복수의 제1전달 선로들 상에 각각 설치되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 복수의 제1전달 스위치들;을 포함하며,
상기 복수의 제1전달 선로들을 구성하는 각 제1전달 선로의 타단은, 상기 제1직렬공진 회로의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결되고,
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압의 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 복수의 제1전달 스위치들 및 상기 제1극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
In the apparatus for balancing the battery stack including a plurality of battery modules,
A module balancing unit for balancing the plurality of battery modules; And
Includes; a control unit for controlling the module balancing unit,
The module balancing unit,
A first series resonant circuit including a first capacitor and a first inductor connected in series with the first capacitor;
A first polarity change circuit connected to the first capacitor in parallel, including a second inductor and a first polarity change switch connected to the second inductor in series and selectively turned on or off;
One end is electrically connected to a plurality of nodes each formed between a low potential end of the battery stack, a high potential end of the battery stack, and a plurality of battery modules connected in series, and the other end is connected to the first series resonant circuit First transmission lines; And
It includes; a plurality of first transmission switches which are respectively installed on the plurality of first transmission lines and selectively turned on or off;
The other end of each first transmission line constituting the plurality of first transmission lines is alternately connected to one end or the other end of the first series resonance circuit,
The controller compares the polarity of the voltage of at least one battery module to which the first series resonant circuit is to be powered and the polarity of the voltage charged in the first capacitor, and the plurality of first transfer switches and the first. Battery stack balancing device characterized in that it controls the polarity change switch.
각 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 밸런싱하는 셀 밸런싱부;를 더 포함하되,
상기 셀 밸런싱부는, 각 배터리 모듈마다 구비된 복수의 셀 밸런싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 1,
Further comprising a cell balancing unit for balancing a plurality of battery cells included in each battery module;
The cell balancing unit, a battery stack balancing device comprising a plurality of cell balancing unit provided for each battery module.
상기 셀 밸런싱 유닛은,
제2커패시터 및 상기 제2커패시터와 직렬 연결된 제3인덕터를 포함하는 제2직렬공진회로;
제4인덕터 및 상기 제4인덕터와 직렬 연결되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 제2극성변경스위치를 포함하고, 상기 제2커패시터에 병렬 연결되는 제2극성변경회로;
일단이 상기 배터리 모듈의 저전위단, 상기 배터리 모듈의 고전위단 및 직렬 연결된 복수의 배터리 셀들 사이에 각각 형성된 복수의 노드들에 각각 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제2직렬공진회로에 연결된 복수의 제2전달 선로들; 및
상기 복수의 제2전달 선로들 상에 각각 설치되어 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 복수의 제2전달 스위치들;을 포함하고,
상기 제어부는, 상기 복수의 제2전달 스위치들 및 상기 제2극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 2,
The cell balancing unit,
A second series resonant circuit including a second capacitor and a third inductor connected in series with the second capacitor;
A second polarity changing circuit connected to the second capacitor in parallel, including a fourth inductor and a second polarity changing switch connected to the fourth inductor in series and selectively turned on or off;
One end is electrically connected to a plurality of nodes each formed between a low potential end of the battery module, a high potential end of the battery module, and a plurality of battery cells connected in series, and the other end is connected to the second series resonant circuit. Second transmission lines; And
It includes; a plurality of second transmission switches which are respectively installed on the plurality of second transmission lines and selectively turned on or off;
The control unit, the battery stack balancing device, characterized in that for controlling the plurality of second transfer switch and the second polarity change switch.
상기 복수의 제2전달 선로들을 구성하는 각 제2전달 선로의 타단은, 상기 제2직렬공진회로의 일단 또는 타단에 교호적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 3,
The battery stack balancing device, characterized in that the other end of each second transmission line constituting the plurality of second transmission lines is alternately connected to one end or the other end of the second series resonance circuit.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 복수의 제2전달 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 4,
The control unit, the battery stack balancing device, characterized in that for controlling the plurality of second transfer switches to be zero current switching or zero voltage switching in accordance with the half of the resonant cycle of the second series resonant circuit.
상기 제어부는, 상기 제2극성변경스위치가 턴 온되었을 때 상기 제2커패시터와 상기 제4인덕터가 형성하는 제2병렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 제2극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 4,
When the second polarity change switch is turned on, the control unit is configured to perform zero current switching or zero voltage switching in accordance with half of the resonant cycle of the second parallel resonance circuit formed by the second capacitor and the fourth inductor. Battery stack balancing device characterized in that it controls the polarity change switch.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제2극성변경스위치 및 상기 복수의 제2전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 4,
The control unit compares the polarity of the voltage of at least one battery cell to which the second series resonant circuit is to be powered with the polarity of the voltage charged in the second capacitor, and the second polarity change switch and the plurality of second. Battery stack balancing device characterized in that it controls the transfer switch.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제2극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제2전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 7,
The control unit turns on the second polarity change switch when the voltage polarity of at least one battery cell to which the second series resonant circuit is to be powered is the same as the voltage polarity of the voltage charged in the second capacitor. Battery stack balancing device, characterized in that to control to turn off all of the second transfer switch.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제2극성변경스위치 및 상기 복수의 제2전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 4,
The control unit compares the polarity of the voltage of at least one battery cell to which the second series resonant circuit will supply power with the polarity of the voltage charged in the second capacitor, and changes the second polarity change switch and the plurality of second transmissions. Battery stack balancing device characterized in that it controls the switch.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제2극성변경스위치를 턴 오프시키고, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 양단에 연결된 2개의 제2전달 스위치를 턴 온시키고, 상기 2개의 제2전달 스위치를 제외한 나머지 제2전달 스위치들을 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 9,
The control unit turns off the second polarity change switch when the voltage polarity of at least one battery cell to which the second series resonant circuit supplies power is equal to the polarity of the voltage charged in the second capacitor, and the second polarity change switch is turned off. Controlling the serial resonant circuit to turn on the two second transfer switches connected to both ends of the at least one battery cell to supply power, and turn off the second transfer switches excluding the two second transfer switches. Battery stack balancing device characterized by.
상기 제어부는, 상기 제2직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 극성과 상기 제2커패시터에 충전된 전압의 극성이 다르면 상기 제2극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제2전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 9,
The control unit turns on the second polarity change switch when the voltage polarity of at least one battery cell to which the second series resonant circuit supplies power is different from the polarity of the voltage charged in the second capacitor, and turns on the second polarity change switch. Battery stack balancing device characterized in that the control to turn off all of the two transfer switches.
상기 셀 밸런싱 유닛은, 방전저항; 및 상기 방전저항에 직렬 연결된 방전스위치;를 구비한 방전회로를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 방전스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 2,
The cell balancing unit, discharge resistance; And a discharge switch connected in series to the discharge resistor.
The control unit, the battery stack balancing device, characterized in that for controlling the discharge switch.
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 복수의 제1전달 스위치들을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 1,
The control unit, the battery stack balancing device, characterized in that for controlling the plurality of first transmission switches to be zero-current switching or zero-voltage switching in accordance with the half of the resonant cycle of the first series resonant circuit.
상기 제어부는, 상기 제1극성변경스위치가 턴 온되었을 때 상기 제1커패시터와 상기 제2인덕터가 형성하는 제1병렬공진회로의 공진주기의 절반에 맞추어 영전류 스위칭 또는 영전압 스위칭이 되도록 상기 제1극성변경스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 1,
The control unit is configured to perform zero current switching or zero voltage switching in accordance with half of the resonance cycle of the first parallel resonance circuit formed by the first capacitor and the second inductor when the first polarity change switch is turned on. 1 Battery stack balancing device characterized in that it controls the polarity change switch.
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급받을 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제1극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제1전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 1,
The control unit turns on the first polarity change switch when the voltage polarity of at least one battery module to which the first series resonant circuit is to receive power and the voltage polarity of the voltage charged in the first capacitor are the same, and the plurality of Battery stack balancing device, characterized in that for controlling to turn off all of the first transmission switch.
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압의 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성을 비교하여 상기 제1극성변경스위치 및 상기 복수의 제1전달 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
According to claim 1,
The controller compares the polarity of the voltage of at least one battery module to which the first series resonant circuit will supply power with the polarity of the voltage charged in the first capacitor, and the first polarity change switch and the plurality of first transmissions. Battery stack balancing device characterized in that it controls the switch.
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 동일하면 상기 제1극성변경스위치를 턴 오프시키고, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 상기 적어도 하나의 배터리 모듈의 양단에 연결된 2개의 제1전달 스위치를 턴 온시키고, 상기 2개의 제1전달 스위치를 제외한 나머지 제1전달 스위치들을 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 18,
The control unit turns off the first polarity changing switch when the voltage polarity of at least one battery module to which the first series resonant circuit supplies power is the same as the polarity of the voltage charged in the first capacitor, and the first polarity changing switch is turned off. Controlling the serial resonant circuit to turn on two first transfer switches connected to both ends of the at least one battery module to supply power, and turn off the first transfer switches other than the two first transfer switches. Battery stack balancing device characterized by.
상기 제어부는, 상기 제1직렬공진회로가 전력을 공급할 적어도 하나의 배터리 모듈의 전압 극성과 상기 제1커패시터에 충전된 전압의 극성이 다르면 상기 제1극성변경스위치를 턴 온시키고, 상기 복수의 제1전달 스위치를 모두 턴 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 스택 밸런싱 장치.
The method of claim 18,
The control unit turns on the first polarity change switch when the voltage polarity of at least one battery module to which the first series resonant circuit supplies power is different from the polarity of the voltage charged in the first capacitor, and turns on the plurality of first Battery stack balancing device, characterized in that the control to turn off all of the transfer switch.
A battery pack comprising the battery stack balancing device according to any one of claims 1 to 12, 14, 15 and 17 to 20.
An electric vehicle comprising the battery stack balancing device according to any one of claims 1 to 12, 14, 15 and 17 to 20.
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