KR102126934B1 - Battery Cell Balance Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 배터리 셀 밸런스 장치에 있어서, 교류(AC) 전원으로부터 복수의 배터리 셀을 충전하기 위하여 직류전원을 공급하는 충전기(30); 상기 충전기(30)의 (+) 직류전원에 n개의 원통형 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결된 배터리 셀(11 내지 15); 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측과 소스(Source) 단자가 연결되며, 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에 드레인(Drain) 단자가 연결된 스위치부(21 내지 25); 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에서 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원의 방향으로 애노드(Anode)에서 캐소드(Cathode)가 연결된 역병렬 다이오드(21-2 내지 25-2); 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 제2 게이트 단자(G2) 사이에 연결된 상측저항(81,83,85,87,89); 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측 사이에 연결된 하측저항(82,84,86,88,90)을 포함하는 배터리 셀 밸런스 장치를 제안한다.In the present invention, a battery cell balance device, comprising: a charger (30) for supplying direct current power to charge a plurality of battery cells from an alternating current (AC) power source; Battery cells 11 to 15 in which n cylindrical lithium-ion batteries are connected in series to (+) DC power of the charger 30; A switch unit 21 to 25 in which a negative terminal of the battery cells 11 to 15 and a source terminal are connected, and a drain terminal is connected to a negative DC power source of the charger 30; Reverse-parallel diodes 21-2 to 25-2 connected to a cathode at an anode in the direction of (-) direct current power of the charger 30 at the (-) side of the battery cells 11 to 15 ); Upper resistors 81,83,85,87,89 connected between the gate terminal of the switch unit 21-25 and the second gate terminal G2; A battery cell balance device including a lower resistance (82,84,86,88,90) connected between the gate terminal of the switch unit (21-25) and the (-) side of the battery cells (11-15) is proposed. do.
Description
본 발명은 복수의 배터리 셀의 충전 또는 방전 전압을 균일하게 하는 배터리 셀 밸런스 장치에 관한 것이다. 무엇보다, 복수의 배터리 셀에서 충전 또는 방전 전압의 균형이 맞지 않으면, 특정(特定) 배터리 셀의 과충전 또는 과방전으로 인하여 상기 특정(特定) 배터리 셀에서 열의 발생, 배터리 부풀림 현상 및 배터리 폭발의 문제점이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 현상을 방지하기 위한 배터리 셀 밸런스 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell balance device for uniformly charging or discharging voltages of a plurality of battery cells. Above all, when the charge or discharge voltages are not balanced in a plurality of battery cells, heat generation, battery swelling, and battery explosion problems in the specific battery cell due to overcharging or overdischarging of the specific battery cell This can happen. Therefore, the present invention relates to a battery cell balance circuit for preventing this phenomenon.
기존의 배터리 밸런싱(Balancing) 장치에 관하여 다음과 같은 선행기술 문헌이 존재한다.The following prior art documents exist with respect to the existing battery balancing device.
관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1720960호, 공고일 2017. 03. 29.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 밸런싱(Balancing) 전류 가변 배터리 팩 균등 충전 장치 및 방법을 공개하고 있다. 상기 [특허문헌1]에서는 배터리 셀간 전압차에 따라서 밸런싱 전류를 가변하여 조절하며, 배터리 팩의 균등 충전을 위하여 충전기, 밸런싱부, 전압감시부 및 전압감시부에 의해 측정된 셀 전압을 입력받아 배터리 셀 및 밸런싱 전류량을 결정하고, 밸런싱 트랜지스터의 고장 여부를 진단하는 통합제어부를 포함하는 배터리 팩 균등 충전 장치 및 방법을 제안하였다.As a related prior document, Republic of Korea Patent Registration No. 10-1720960, Announcement Date 2017. 03. 29. (hereinafter referred to as [Patent Document 1]), Balancing current variable battery pack equal charging device and method are disclosed. . In the [Patent Document 1], the balancing current is variablely adjusted according to the voltage difference between battery cells, and the battery voltage received by the charger, the balancing unit, the voltage monitoring unit and the voltage monitoring unit is input for uniform charging of the battery pack. A battery pack equal charging device and method including an integrated control unit for determining a cell and a balancing current amount and diagnosing a failure of a balancing transistor has been proposed.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1865969호, 공고일 2018. 06. 11.(이하 [특허문헌2]이라함)에서는 배터리 전압 밸런싱(Balancing) 장치 밍 방법을 공개하고 있다. 상기 [특허문헌2]에서는 복수의 배터리(100)에 각각 병렬연결된 복수의 제1 커패시터; 상기 제1 커패시터와 스위칭기구를 통해 연결되어 각각의 제1 커패시터와 선택적으로 병렬연결되는 방전부; 상기 방전부와 병렬연결된 제2 커패시터 및 전압측정회로로 구성된 측정부; 상대적으로 전압이 높은 배터리를 소모저항과 연결되어 전압을 밸런싱하는 제어부를 제안하였다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1865969, published on June 6, 2018 (hereinafter referred to as [Patent Document 2]) discloses a battery voltage balancing (Balancing) device humming method. In [Patent Document 2], a plurality of first capacitors respectively connected in parallel to a plurality of batteries 100; A discharge unit connected to the first capacitor through a switching mechanism and selectively connected in parallel to each first capacitor; A measuring unit comprising a second capacitor and a voltage measuring circuit connected in parallel with the discharge unit; We proposed a control unit that balances the voltage by connecting a battery with a relatively high voltage to the consumption resistance.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1326802호, 공고일 2013. 11. 11.(이하 [특허문헌3]이하람)에서는 차량 배터리의 전압 밸런싱(Balancing) 회로를 공개하고 있다. 상기 [특허문헌3]에서는 셀 전지 모듈을 포함하는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로에서 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 출력하는 평균전압 측정회로; 상기 해당 셀 전지를 밸런싱하는 밸런싱 회로; 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 비교하는 비교기; 상기 해당 셀 전지의 한쪽 단자와 연결되는 입력단자 및 밸런싱 저항을 통해 다른쪽 단자와 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로를 제안하였다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1326802, published on November 11, 2013 (hereinafter referred to as [Patent Document 3]) discloses the voltage balancing (Valancing) circuit of the vehicle battery. In [Patent Document 3], an average voltage measurement circuit that outputs an average voltage of the cell battery module in a voltage balancing circuit of a vehicle battery including a cell battery module; A balancing circuit for balancing the corresponding cell battery; A comparator comparing the average voltage of the cell battery module; A voltage balancing circuit of a vehicle battery including an input terminal connected to one terminal of the cell cell and a switching element connected to the other terminal through a balancing resistor is proposed.
상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]에서는 배터리의 직렬연결에서 배터리의 전압 검출에 의해서 배터리 사이의 전압 밸런싱(Balancing)이 되지만, 배터리 병렬연결까지도 전압 밸런싱(Balancing)이 원활하지 않다는 문제점이 있었다.In [Patent Documents 1] to [Patent Documents 3], voltage balancing between batteries is performed by detecting the voltage of the battery in series connection of the battery, but the voltage balancing is not smooth even in parallel connection of the batteries. there was.
본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치는 다음을 해결하려고 한다. 첫째, 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 과충전(過充電)의 현상이 발생하지 않으며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 충전 전압을 일정(一定)하게 되며, 둘째, 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 과방전(過妨電)의 현상이 발생하지 않으며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 방전 전압을 일정(一定)하게 된다. 셋째, 특정(特定) 개별 배터리의 전압을 직접 검출하는 방법이 아니며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 검출하면서, 상기 개별 배터리 셀의 충전 또는 방전 전압을 균일하게 하는 배터리 셀 밸런스 장치를 제안한다. 넷째, 이를 통하여 (特定) 배터리의 열의 발생, 배터리 부풀림 현상 및 배터리 폭발의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 배터리 셀 밸런스 장치를 제공하고자 한다.The battery cell balance device proposed in the present invention is intended to solve the following. First, the phenomenon of overcharging does not occur in the plurality of
본 발명에서는 복수의 배터리 셀(11 내지 15)과 각각 직렬로 연결된 복수의 스위치부(21 내지 25)를 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 복수의 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자를 중심으로 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 검출하는 전압검출 저항(81 내지 90)이 위치한다. 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 실시간으로 검출한다. 특히 특정(特定) 스위치부의 게이트 단자에는 특정(特定) 배터리 셀의 전압을 검출하는 저항이 위치한다.In the present invention, the plurality of switch units (21 to 25) connected to the plurality of battery cells (11 to 15), respectively, in series has the greatest technical feature.
(1) 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 상기 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 높은 경우, 즉 과충전(過充電) 상태인 경우, 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 상대적으로 (+)방향으로 낮은 전압이 인가되므로, 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 특정(特定) 배터리 셀의 충전(充電)은 덜 이루어지며, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (+)방향으로 높은 전압이 인가되므로 도통(On)된다. 특히 배터리 셀의 전압이 가장 낮은 특정(特定) 배터리 셀과 연결된 스위치의 듀티(Duty)가 가장 많이 도통(On)되는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 통하여 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 전체적으로 균일하게 충전되는 것을 본 발명에서 과제의 해결수단으로 한다.(1) When charging the plurality of
(2) 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 방전 시, 상기 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 낮은 경우, 즉 과방전(過妨電) 상태인 경우, 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 상대적으로 (-)방향으로 높은 전압이 인가되므로, 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 특정(特定) 배터리 셀의 방전(妨電)은 되지 않으며, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (-)방향으로 낮은 전압이 인가되므로 도통(On)되므로 방전(妨電)된다. 이를 통하여 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 방전 시, 전체적으로 균일하게 방전되는 것을 본 발명에서 과제의 해결수단으로 한다.(2) When a plurality of
본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치는 첫째, 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 과충전(過充電)의 현상이 발생하지 않으며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 충전 전압을 일정(一定)하게 되며, 둘째, 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 과방전(過妨電)의 현상이 발생하지 않으며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)에서 방전 전압을 일정(一定)하게 된다. 셋째, 특정(特定) 개별 배터리의 전압을 직접 검출하는 방법이 아니며, 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 검출하면서, 상기 개별 배터리 셀의 충전 또는 방전 전압을 균일하게 하는 배터리 셀 밸런스 장치를 제안한다. 넷째, 이를 통하여 (特定) 배터리의 열의 발생, 배터리 부풀림 현상 및 배터리 폭발의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 매우 상승된 효과가 있다.The battery cell balance device proposed in the present invention, first, the phenomenon of overcharging does not occur in the plurality of
도 1은 18650 리튬-이온 배터리를 사용한 에너지 저장 장치
도 2는 본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치
도 3은 과충전 제어 스위치(26)를 제어하기 위한 세부 제어회로
도 4는 과방전 제어 스위치(27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)를 제어하기 위한 세부 제어회로
도 5는 본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치를 위한 인쇄 배선 회로 기판(Printed Circuit Board) 패턴
도 6은 본 발명에서 과충전 및 과방전 제어 스위치(26,27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)의 세부적인 스펙(Spec.)1 is an energy storage device using an 18650 lithium-ion battery
2 is a battery cell balance device proposed in the present invention
3 is a detailed control circuit for controlling the
4 is a detailed control circuit for controlling the over-discharge
Figure 5 is a printed wiring circuit board (Printed Circuit Board) pattern for a battery cell balance device proposed in the present invention
6 is a detailed specification (Spec.) of the overcharge and
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.If described in detail with reference to the accompanying drawings the present invention.
도 1은 18650 리튬-이온 배터리를 사용한 에너지 저장 장치를 나타낸다. 18650 리튬-이온 배터리는 직경이 18[mm]이고 길이가 65[mm]인 원통형의 표준형 리튬-이온 배터리이다. 상기 18650 리튬-이온 배터리를 사용한 에너지 저장 장치는 제1 내지 제3 배터리 셀(11 내지 13)로 구성되거나, 제1 내지 제4 배터리 셀(11 내지 14)로 구성되거나, 제1 내지 제5 배터리 셀(11 내지 15)로 구성되거나, 제1 내지 제6 배터리 셀(11 내지 16)로 구성되는 등으로 배터리 셀을 확장시킬 수 있다. 특히 배터리 셀(11 내지 16) 내부의 18650 리튬-이온 배터리는 직렬로 연결되어 있으며, 각 배터리 셀(11 내지 16)은 서로 병렬로 연결되어 있는 것이 특징이다.1 shows an energy storage device using an 18650 lithium-ion battery. The 18650 lithium-ion battery is a cylindrical standard lithium-ion battery with a diameter of 18 [mm] and a length of 65 [mm]. The energy storage device using the 18650 lithium-ion battery is composed of first to
무엇보다 상기 각 배터리 셀(11 내지 16)의 전류의 밸런스(Balance)를 위하여 셀 밸런스 회로(20)[일명 배터리 관리 시스템(BMS:Battery Management System)]가 필수적이며, 접속단자(31)를 통하여 충전기(30)와 연결되어 있으며, 교류(AC) 플러그(40)를 통하여 교류(AC) 전기를 공급받아서 상기 각 배터리 셀(11 내지 16)에 저장한다.Above all, the cell balance circuit 20 (also known as a battery management system (BMS)) is essential for balancing the current of each of the
특히 18650 리튬-이온 배터리를 사용한 에너지 저장 장치를 셀 밸런스 회로(20)[일명 배터리 관리 시스템(BMS:Battery Management System)]가 없이 충전하는 경우, 내부 임피던스(Impedance)가 상이(相異)한 특정(特定) 배터리 셀(11 내지 15) 또는 특정(特定) 18650 리튬-이온 배터리에서 과충전(過充電) 및 과방전(過妨電) 현상이 발생하며, 이로 인하여 특정(特定) 배터리 셀(11 내지 15) 또는 특정(特定) 18650 리튬-이온 배터리에서 열의 발생, 배터리 부풀림 현상 및 배터리 폭발의 문제점이 발생할 수 있다.Particularly, when an energy storage device using an 18650 lithium-ion battery is charged without a cell balance circuit 20 (aka a battery management system (BMS)), the internal impedance is different. (特定) Overcharge and over-discharge phenomenon occurs in the
따라서 18650 리튬-이온 배터리를 사용한 에너지 저장 장치에서 셀 밸런스 회로(20)[일명 배터리 관리 시스템(BMS:Battery Management System)]은 필수적이다.Therefore, in an energy storage device using an 18650 lithium-ion battery, a cell balance circuit 20 (aka a battery management system (BMS)) is essential.
도 2는 본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치를 나타낸다.2 shows a battery cell balance device proposed in the present invention.
상기 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치는 n개의 18650 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 배터리 셀을 형성하게 된다. 무엇보다 상기 배터리 셀의 (-)측에 스위치부(21 내지 25)가 연결되는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. In the proposed battery cell balance device,
보다 구체적으로 제1 배터리 셀(11)은 n개의 18650 배터리로 구성된다. (+) 직류전원에서 (-) 직류전원 방향으로 제1 배터리 셀에 제1,2,3,...,(n-1),n의 18650 배터리(11-1,11-2,11-3,...,11-(n-1),11-n)가 연결되어 있다. 여기서 n은 2이상의 임의이 자연수이다. 또한, 상기 제1 배터리 셀(11)과 병렬로 제2 배터리 셀(12)은 n개의 18650 배터리로 구성되며, ((+) 직류전원에서 (-) 직류전원 방향으로 제2 배터리 셀에 제1,2,3,...,(n-1),n의 18650 배터리(12-1,12-2,12-3,...,12-(n-1),12-n)가 연결되어 있다. 또한, 상기 제1,2 배터리 셀(11,12)과 모두 병렬로 각각 n개의 18650 배터리로 구성된 제3,4,5 배터리 셀(13,14,15) 등이 연결될 수 있다. 상기 배터리 셀에서 상기 18650 배터리를 직렬로 연결하는 경우 전압이 증가하며, 상기 배터리 셀의 병렬로 연결하는 경우 전류가 증가된다.More specifically, the
본 발명에서 가장 큰 기술적 특징은 n개의 18650 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 배터리 셀에서 상기 배터리 셀의 (-)측에 스위치부(21 내지 25)의 소스(Source) 단자가 연결되어 있다. 본 발명의 배터리 셀은 (+) 직류전원에 n개의 18650 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 배터리 셀(11 내지 15)이 연결되어 있으며, 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에 스위치부(21 내지 25)의 소스(Source) 단자가 연결되어 있다. 상기 스위치부(21 내지 25)의 드레인(Drain) 단자에 (-) 직류전원이 연결되어 있다. 상기 스위치부(21 내지 25)의 역병렬 다이오드(21-2 내지 25-2)는 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에서 (-) 직류전원으로 애노드(Anode)에서 캐소드(Cathode)가 연결되는 것을 기술적 특징으로 한다.The biggest technical feature of the present invention is that
또한 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자에는 상측저항(81,83,85,87,89) 및 하측저항(82,84,86,88,90)이 배치되어 있으며, 상기 상측저항(81,83,85,87,89)은 제2 게이트 단자(G2)와 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자에 연결되어 있으며, 상기 하측저항(82,84,86,88,90)은 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 배터리 셀의 (-)측에 연결되는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.In addition, the upper terminal (81,83,85,87,89) and the lower resistance (82,84,86,88,90) are disposed at the gate terminal of the switch unit (21 to 25), the upper resistance (81 ,83,85,87,89 are connected to the second gate terminal G2 and the gate terminals of the
상기 복수의 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자를 중심으로 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 검출하는 상기 상측저항(81,83,85,87,89) 및 상기 하측저항(82,84,86,88,90)으로 구성된 전압검출 저항(81 내지 90)이 위치한다. 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 전압을 실시간으로 검출한다. 특히 특정(特定) 스위치부의 게이트 단자에는 특정(特定) 배터리 셀의 전압을 검출하는 저항이 위치한다.The upper resistance (81,83,85,87,89) and the lower resistance (which detects the voltage of the plurality of battery cells (11 to 15) around the gate terminals of the plurality of switch units (21 to 25) ( 82,84,86,88,90), the
(1) 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 상기 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 높은 경우, 즉 과충전(過充電) 상태인 경우, 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 상대적으로 (+)방향으로 낮은 전압이 인가되므로, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 특정(特定) 배터리 셀의 충전(充電)은 덜 이루어지며, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (+)방향으로 높은 전압이 인가되므로 도통(On)된다. 특히 배터리 셀의 전압이 가장 낮은 특정(特定) 배터리 셀과 연결된 스위치의 듀티(Duty)가 가장 많이 도통(On)되는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 통하여 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 전체적으로 균일하게 충전되는 것을 본 발명에서 기술적 특징으로 한다.(1) When charging the plurality of
(2) 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 방전 시, 상기 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 낮은 경우, 즉 과방전(過妨電) 상태인 경우, 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 상대적으로 (-)방향으로 높은 전압이 인가되므로, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 특정(特定) 배터리 셀의 방전(妨電)은 안되며, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (-)방향으로 낮은 전압이 인가되므로 도통(On)되므로 방전되는 것을 기술적 특징으로 한다. 이를 통하여 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 방전 시, 전체적으로 균일하게 방전되는 것을 본 발명에서 기술적 특징으로 한다.(2) When a plurality of
본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치는 (-) 직류전원에 과충전 제어 스위치(26)와 과방전 제어 스위치(27)가 직렬로 배치되어 있다. 상기 과충전 제어 스위치(26)의 드레인(Drain) 단자와 과방전 제어 스위치(27)의 드레인(Drain) 단자가 서로 연결되어 있다. 상기 과충전 제어 스위치(26)는 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 과충전(過充電)을 직접적으로 제어하며, 상기 과방전 제어 스위치(27)는 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 과방전(過妨電)을 직접적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 과충전 제어 스위치(26), 과방전 제어 스위치(27) 및 스위치부(21 내지 25)는 셀 밸런스 제어기(50)에 의해서 직접적으로 제어된다.In the battery cell balance device proposed in the present invention, an
본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치는 교류(AC) 플러그(40)에서 교류(AC) 전원을 공급받으며, 충전기(30)의 출력이 접속단자(31)에 의해서 상기 배터리 셀 밸런스 장치에 공급된다. 상기 접속단자(31)에서 주 전압은 (+) 직류전원과 (-) 직류전원 사이에 인가되어 상기 n개의 18650 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 배터리 셀을 충전시킨다. 또한 제1 다이오드(D1)를 통하여 Vcc(+)[(+) 제어전원]와 Vcc(-)[(-) 제어전원]를 공급하며, 셀 밸런스 제어기(50)를 구동시킨다. 특히 Vcc(+)[(+) 제어전원]와 Vcc(-)[(-) 제어전원]는 뱅크 커패시터(51)에 의해서 안정화 된다.The battery cell balance device proposed in the present invention receives AC (AC) power from an AC (AC) plug 40, and the output of the
도 3은 과충전 제어 스위치(26)를 제어하기 위한 세부 제어회로를 나타낸다.3 shows a detailed control circuit for controlling the
상기 과충전 제어 스위치(26)를 제어하기 위한 세부 제어회로(60)의 구성은 Vcc(+)[(+) 제어전원]와 Vcc(-)[(-) 제어전원]을 분압하는 제24,25 저항(R24,R25)을 통하여 기준전압을 생성한다. 상기 제24 저항(R24)은 가변저항으로서 기준전압을 가변시킨다. 상기 제24,25 저항(R24,R25)을 통하여 생성된 기준전압은 제1 P형 트랜지스터(61)의 베이스(Base) 단자에 인가되며, 상기 제1 P형 트랜지스터(61)의 이미터(Emitter) 단자에는 제너 다이오드(64)가 연결되어 있다. 또한 상기 제1 P형 트랜지스터(61)의 콜렉터(Collector) 단자는 제2 N형 트랜지스터(62)의 베이스(Base)단자와 연결되어 있다.The configuration of the
과충전(過充電) 상태가 아닌 일반적인 충전상태에서는 제1 게이트 단자(G1)는 Vcc(+)[(+) 제어전원]에 의해서 과충전 제어 스위치(26)는 턴온(Turn on)상태가 유지된다. 하지만, 과충전(過充電)에서는 Vcc(+)[(+) 제어전원]의 전압이 증가되며, 이로 인하여 제너 다이오드(64)가 도통되며, 제1 P형 트랜지스터(61)는 동작한다. 이로 인하여 제1 게이트 단자(G1)는 0(Zero) 전압이 인가되어 제1 게이트 단자(G1)는 0(Zero) 전압이 인가되기에 과충전 제어 스위치(26)는 턴오프(Trun off)상태가 되므로, 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 과충전(過充電)을 방지할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다. 또한 과충전 제어 스위치(26)는 턴오프(Trun off)상태에서는 제1 LED(63)이 발광(發光)하며, 과충전(過充電) 방지가 됨을 확인할 수 있다.In the normal charging state other than the overcharge state, the first gate terminal G1 maintains a turn-on state of the
본 발명에서 과충전 제어 스위치(26)를 제어하기 위한 세부 제어회로(60)는 제1 P형 트랜지스터(61) 및 제2 N형 트랜지스터(62)의 동작에 의해서 과충전(過充電)을 방지할 수 있다.In the present invention, the
도 4는 과방전 제어 스위치(27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)를 제어하기 위한 세부 제어회로를 나타낸다. 상기 과방전 제어 스위치(27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)는 4 shows a detailed control circuit for controlling the
제어전압(Vcont)이 제3 N형 트랜지스터(71)의 베이스(Base) 단자에 입력되며, 상기 제3 N형 트랜지스터(71)의 콜렉터(Collector) 단자는 제4 N형 트랜지스터(72)의 베이스(Base) 단자에 입력되는 것을 기술적 특징으로 한다.The control voltage Vcont is input to the base terminal of the third N-
과방전(過妨電) 상태가 아닌 일반적인 방전상태에서는 Vcc(+)[(+) 제어전원]에 의해서 과방전 제어 스위치(27)는 턴온(Turn on)상태가 유지된다. 하지만, 과방전(過妨電) 상태가 검출되는 경우 제어전압(Vcont)이 제3 N형 트랜지스터(71)의 베이스(Base) 단자에 입력된다 동시에 제4 N형 트랜지스터(72)는 도통하게 되므로 제2 게이트 단자(G2)는 0(Zero) 전압이 인가되기에 과방전 제어 스위치(27)는 턴오프(Trun off)상태가 되며, 동시에 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)는 모두 턴오프(Trun off)상태가 된다. 이를 통하여 과방전(過妨電)이 근본적으로 발생하지 않는 것을 기술적 특징으로 한다.In a general discharge state other than the overdischarge state, the
본 발명에서 과방전 제어 스위치(27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)를 제어하기 위한 세부 제어회로 제3 N형 트랜지스터(71) 및 제4 N형 트랜지스터(72)의 동작에 의해서 과방전(過妨電)을 방지할 수 있다. 또한 과방전 제어 스위치(27)는 턴오프(Trun off)상태에서는 제2 LED(73)이 발광(發光)하며, 과방전(過妨電) 방지가 됨을 확인할 수 있다.In the present invention, detailed control circuits for controlling the
도 5는 본 발명에서 제안하는 배터리 셀 밸런스 장치를 위한 인쇄 배선 회로 기판(Printed Circuit Board) 패턴을 나타내며, 도 6은 본 발명에서 과충전 및 과방전 제어 스위치(26,27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)의 세부적인 스펙(Spec.)을 나타낸다.Figure 5 shows a printed circuit board (Printed Circuit Board) pattern for a battery cell balance device proposed in the present invention, Figure 6 is an overcharge and overdischarge control switch (26,27) and the first to fifth in the present invention The detailed specifications of the
본 발명에서 사용하는 과충전 및 과방전 제어 스위치(26,27) 및 제1 내지 제5 스위치부(21 내지 25)는 TO-220 타입(TYPE)에 MOSFET이며 무엇보다 스위치의 드레인(Drain) 및 소스(Source)사이의 내부 저항(RDS)이 12[미리옴] 및 24[미리옴]으로 매우 작은 것을 특징으로 한다. 이는 드레인(Drain) 및 소스(Source)사이에 위치하는 역병렬 다이오드의 전압강하가 1.3[V] 내지 1.8[V]이다. 따라서 스위치가 턴온(Turn on) 상태에서 소스(Source)에서 드레인(Drain) 방향으로 전류가 흐르는 경우, 역병렬 다이오드를 통하여 흐르기 보다는 스위치의 드레인(Drain) 및 소스(Source)사이의 내부 저항(RDS)으로 흐르게 된다.The overcharge and overdischarge control switches 26 and 27 and the first to
따라서 본 발명에서 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 상기 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 높은 경우, 즉 과충전(過充電) 상태인 경우, 상기 전압검출 저항(81 내지 90)은 상대적으로 (+)방향으로 낮은 전압이 인가되므로, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 특정(特定) 배터리 셀의 충전(充電)은 덜 이루어지며, 상기 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (+)방향으로 높은 전압이 인가되므로 도통(On)된다. 특히 배터리 셀의 전압이 가장 낮은 특정(特定) 배터리 셀과 연결된 스위치의 듀티(Duty)가 가장 많이 도통(On)된다. 결국 충전시 전압이 상대적으로 높은 특정(特定) 배터리 셀은 스위치가 차단(Off)되며, 역병렬 다이오드를 통하여 충전이 되며, 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀은 스위치가 도통(On)되어, 스위치를 통하여 충전이 된다. 따라서 스위치의 드레인(Drain) 및 소스(Source)사이의 내부 저항(RDS)[12[미리옴] 및 24[미리옴]]으로 생기는 임피던스(Impedance)가 역병렬 다이오드의 전압강하[1.3[V] 내지 1.8[V]]로 생기는 임피던스(Impedance) 보다 작으며, 이를 제어함을 통하여 상기 복수의 배터리 셀(11 내지 15)의 충전 시, 전체적으로 균일하게 충전시키는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.Therefore, when charging the plurality of
본 발명에서는 배터리 셀 밸런스 장치에 있어서, 교류(AC) 전원으로부터 복수의 배터리 셀을 충전하기 위하여 직류전원을 공급하는 충전기(30); 상기 충전기(30)의 (+) 직류전원에 n개의 원통형 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결된 배터리 셀(11 내지 15); 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측과 소스(Source) 단자가 연결되며, 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에 드레인(Drain) 단자가 연결된 스위치부(21 내지 25); 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에서 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원의 방향으로 애노드(Anode)에서 캐소드(Cathode)가 연결된 역병렬 다이오드(21-2 내지 25-2); 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 제2 게이트 단자(G2) 사이에 연결된 상측저항(81,83,85,87,89); 상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측 사이에 연결된 하측저항(82,84,86,88,90)을 포함하는 배터리 셀 밸런스 장치를 제안하고자 한다.In the present invention, a battery cell balance device, comprising: a charger (30) for supplying direct current power to charge a plurality of battery cells from an alternating current (AC) power source;
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 배터리 셀 밸런스 장치에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.The present invention can be applied to a battery cell balance device by a variety of modifications to those skilled in the art, it should be recognized that the scope of the technically easily modified technology also falls within the scope of this patent.
11 : 제1 배터리 셀
11-1 : 제1 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
11-2 : 제1 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
11-3 : 제1 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
11-(n-1) : 제1 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
11-n : 제1 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
12 : 제2 배터리 셀
12-1 : 제2 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
12-2 : 제2 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
12-3 : 제2 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
12-(n-1) : 제2 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
12-n : 제2 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
13 : 제3 배터리 셀
13-1 : 제3 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
13-2 : 제3 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
13-3 : 제3 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
13-(n-1) : 제3 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
13-n : 제3 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
14 : 제4 배터리 셀
14-1 : 제4 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
14-2 : 제4 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
14-3 : 제4 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
14-(n-1) : 제4 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
14-n : 제4 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
15 : 제5 배터리 셀
15-1 : 제5 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
15-2 : 제5 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
15-3 : 제5 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
15-(n-1) : 제5 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
15-n : 제5 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
16 : 제6 배터리 셀
16-1 : 제6 배터리 셀에 제1의 18650 배터리
16-2 : 제6 배터리 셀에 제2의 18650 배터리
16-3 : 제6 배터리 셀에 제3의 18650 배터리
16-(n-1) : 제6 배터리 셀에 제(n-1)의 18650 배터리
16-n : 제6 배터리 셀에 제n의 18650 배터리
20 : 셀 밸런스 회로
21 내지 25 : 스위치부
21-1 내지 25-1 : 스위치
21-2 내지 25-2 : 역병렬 다이오드
21 : 제1 스위치부
21-1 : 제1 스위치
21-2 : 제1 역병렬 다이오드
22 : 제2 스위치부
22-1 : 제2 스위치
22-2 : 제2 역병렬 다이오드
23 : 제3 스위치부
23-1 : 제3 스위치
23-2 : 제3 역병렬 다이오드
24 : 제4 스위치부
24-1 : 제4 스위치
24-2 : 제4 역병렬 다이오드
25 : 제5 스위치부
25-1 : 제5 스위치
25-2 : 제5 역병렬 다이오드
26 : 과충전 제어 스위치
27 : 과방전 제어 스위치
30 : 충전기
31 : 접속단자
40 : 교류(AC) 플러그
50 : 셀 밸런스 제어기
51 : 뱅크 커패시터
60 : 과충전 제어 스위치를 제어하기 위한 세부 제어회로
61 : 제1 P형 트랜지스터
62 : 제2 N형 트랜지스터
63 : 제1 LED
64 : 제너 다이오드
70 : 과방전 제어 스위치 및 제1 내지 제5 스위치부를 제어하기 위한 세부 제어회로
71 : 제3 N형 트랜지스터
72 : 제4 N형 트랜지스터
73 : 제2 LED
81 : 제1 배터리 셀의 상측저항
82 : 제1 배터리 셀의 하측저항
83 : 제2 배터리 셀의 상측저항
84 : 제2 배터리 셀의 하측저항
85 : 제3 배터리 셀의 상측저항
86 : 제3 배터리 셀의 하측저항
87 : 제4 배터리 셀의 상측저항
88 : 제4 배터리 셀의 하측저항
89 : 제4 배터리 셀의 상측저항
90 : 제4 배터리 셀의 하측저항
D1 : 제1 다이오드
D2 : 제2 다이오드
C1 : 제1 커패시터
C2 : 제2 커패시터
C21 : 제4 커패시터
R1 : 제1 저항
R2 : 제2 저항
R3 : 제3 저항
R4 : 제4 저항
R5 : 제5 저항
R21 : 제21 저항
R22 : 제22 저항
R23 : 제23 저항
R24 : 제24 저항
R25 : 제25 저항
R31 : 제31 저항
R32 : 제32 저항
R33 : 제33 저항
R34 : 제34 저항
R35 : 제35 저항
G1 : 제1 게이트 단자
G2 : 제2 게이트 단자
Vcc(+) : (+) 제어전원
Vcc(-) : (-) 제어전원
Vcont : 제어전압
(+) : (+) 직류전원
(-) : (-) 직류전원11: first battery cell
11-1: The first 18650 battery in the first battery cell
11-2:
11-3:
11-(n-1): 18650 battery of (n-1) to the first battery cell
11-n: the nth 18650 battery in the first battery cell
12: second battery cell
12-1: The first 18650 battery in the second battery cell
12-2:
12-3:
12-(n-1): 18650 battery of the (n-1) second battery cell
12-n: the nth 18650 battery in the second battery cell
13: third battery cell
13-1: The first 18650 battery in the third battery cell
13-2:
13-3:
13-(n-1): 18650 battery of the (n-1) third battery cell
13-n: the nth 18650 battery in the third battery cell
14: fourth battery cell
14-1: the first 18650 battery in the fourth battery cell
14-2:
14-3:
14-(n-1): 18650 battery of the (n-1) to the 4th battery cell
14-n: the nth 18650 battery in the 4th battery cell
15: fifth battery cell
15-1: the first 18650 battery in the fifth battery cell
15-2:
15-3:
15-(n-1): 18650 battery of the (n-1) to the 5th battery cell
15-n: nth 18650 battery in 5th battery cell
16: 6th battery cell
16-1: the first 18650 battery in the sixth battery cell
16-2:
16-3:
16-(n-1): 6th battery cell with (n-1) 18650 battery
16-n: nth 18650 battery in 6th battery cell
20: cell balance circuit
21 to 25: switch unit
21-1 to 25-1: Switch
21-2 to 25-2: anti-parallel diode
21: first switch unit
21-1: 1st switch
21-2: first antiparallel diode
22: second switch unit
22-1: Second switch
22-2: second anti-parallel diode
23: third switch unit
23-1: Third switch
23-2: Third antiparallel diode
24: fourth switch unit
24-1: 4th switch
24-2: fourth antiparallel diode
25: fifth switch unit
25-1: 5th switch
25-2: fifth anti-parallel diode
26: overcharge control switch
27: over discharge control switch
30: charger
31: connection terminal
40: AC (AC) plug
50: cell balance controller
51: bank capacitor
60: detailed control circuit for controlling the overcharge control switch
61: first P-type transistor
62: second N-type transistor
63: 1st LED
64 Zener diode
70: detailed control circuit for controlling the over-discharge control switch and the first to fifth switch parts
71: third N-type transistor
72: fourth N-type transistor
73: second LED
81: upper resistance of the first battery cell
82: lower resistance of the first battery cell
83: upper resistance of the second battery cell
84: lower resistance of the second battery cell
85: upper resistance of the third battery cell
86: lower resistance of the third battery cell
87: upper resistance of the fourth battery cell
88: lower resistance of the fourth battery cell
89: upper resistance of the fourth battery cell
90: lower resistance of the fourth battery cell
D1: first diode
D2: second diode
C1: first capacitor
C2: Second capacitor
C21: 4th capacitor
R1: first resistance
R2: Second resistance
R3: Third resistance
R4: 4th resistance
R5: 5th resistance
R21: 21st resistance
R22: 22nd resistor
R23: 23rd resistance
R24: 24th resistance
R25: 25th resistance
R31: 31st resistance
R32: 32nd resistor
R33: 33rd resistance
R34: 34th resistance
R35: 35th resistance
G1: first gate terminal
G2: second gate terminal
Vcc(+): (+) control power
Vcc(-): (-) control power
Vcont: Control voltage
(+): (+) DC power
(-): (-) DC power
Claims (12)
교류(AC) 전원으로부터 복수의 배터리 셀을 충전하기 위하여 직류전원을 공급하는 충전기(30);
상기 충전기(30)의 직류전원에 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀(11 내지 15)로서, 각 배터리 셀은 n개의 원통형 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 이루어지는, 배터리 셀(11 내지 15);
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측과 소스(Source) 단자가 연결되며, 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에 과방전 제어 스위치(27)를 통해 드레인(Drain) 단자가 연결된 스위치부(21 내지 25);
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에서 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원의 방향으로 애노드(Anode)에서 캐소드(Cathode)가 연결된 역병렬 다이오드(21-2 내지 25-2);
상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 과방전 제어 스위치(27)의 게이트 단자인 제2 게이트 단자(G2) 사이에 연결된 상측저항(81,83,85,87,89); 및
상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측 사이에 연결된 하측저항(82,84,86,88,90)을 포함하며,
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 수는 2 이상의 복수이며, 서로 병렬로 연결되는 배터리 셀 밸런스 장치.In the battery cell balance device,
A charger 30 that supplies DC power to charge a plurality of battery cells from AC power;
A plurality of battery cells 11 to 15 connected in parallel to the direct current power source of the charger 30, each battery cell comprising n cylindrical lithium-ion batteries connected in series, a battery cell 11 to 15;
The (-) side of the battery cells 11 to 15 and a source (Source) terminal is connected, the drain (Drain) terminal through the over-discharge control switch 27 to the (-) DC power of the charger 30 Connected switch units 21 to 25;
Reverse-parallel diodes 21-2 to 25-2 connected to a cathode at an anode in the direction of (-) direct current power of the charger 30 at the (-) side of the battery cells 11 to 15 );
Upper resistances 81, 83, 85, 87 and 89 connected between the gate terminal of the switch unit 21 to 25 and the second gate terminal G2 which is the gate terminal of the over-discharge control switch 27; And
And a lower resistance (82,84,86,88,90) connected between the gate terminal of the switch part (21-25) and the (-) side of the battery cells (11-15),
The number of the battery cells (11 to 15) is a plurality of two or more, battery cell balance device connected in parallel with each other.
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 충전상태에서 제1 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 상대적으로 높은 경우, 상기 상측저항(81,83,85,87,89) 및 상기 하측저항(82,84,86,88,90)은 상대적으로 (+)방향으로 낮은 전압이 인가되므로, 제1 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 제1 특정(特定) 배터리 셀의 충전(充電)은 덜 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 1,
When the voltage of the first specific battery cell is relatively high in the charged state of the battery cells 11 to 15, the upper resistance 81,83,85,87,89 and the lower resistance 82,84 ,86,88,90) since a relatively low voltage is applied in the (+) direction, the switch of the first specific switch part is turned off so that the charging of the first specific battery cell is Battery cell balance device, characterized in that made less.
상기 제1 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (+)방향으로 높은 전압이 인가되므로 도통(On)되므로 전체적으로 복수의 배터리 셀(11 내지 15)이 균일하게 충전(充電)되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 3,
The rest of the switches 21-1 to 25-1 except the first specific switch part switch are turned on because a high voltage is applied in a relatively (+) direction, so that a plurality of battery cells 11 to 15 are used as a whole. ) The battery cell balance device characterized in that it is uniformly charged.
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 방전상태에서 제2 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 상대적으로 낮은 경우, 상기 상측저항(81,83,85,87,89) 및 상기 하측저항(82,84,86,88,90)은 상대적으로 (-)방향으로 높은 전압이 인가되므로, 제2 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 제2 특정(特定) 배터리 셀의 방전(妨電)은 되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 1,
When the voltage of the second specific battery cell is relatively low in the discharge state of the battery cells 11 to 15, the upper resistance 81,83,85,87,89 and the lower resistance 82,84 ,86,88,90) since a relatively high voltage is applied in the (-) direction, the switch of the second specific switch part is turned off to discharge the second specific battery cell. Battery cell balance device, characterized in that is not.
상기 제2 특정(特定) 스위치부의 스위치를 제외한 나머지 스위치(21-1 내지 25-1)는 상대적으로 (-)방향으로 낮은 전압이 인가되므로 도통(On)되므로 전체적으로 복수의 배터리 셀(11 내지 15)이 균일하게 방전(妨電)되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 5,
The rest of the switches 21-1 to 25-1, except for the second specific switch part switch, are turned on because a relatively low voltage is applied in the (-) direction, so that a plurality of battery cells 11 to 15 are provided as a whole. ) Is uniformly discharged (妨電), characterized in that the battery cell balance device.
충전기(30)의 직류전원에 병렬로 연결되는 복수의 배터리 셀(11 내지 15)로서, 각 배터리 셀은 n개의 원통형 리튬-이온 배터리가 직렬로 연결되어 이루어지는, 배터리 셀(11 내지 15);
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측과 소스(Source) 단자가 연결되며, 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에 과방전 제어 스위치(27)를 통해 드레인(Drain) 단자가 연결된 스위치부(21 내지 25);
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측에서 상기 충전기(30)의 (-) 직류전원의 방향으로 애노드(Anode)에서 캐소드(Cathode)가 연결된 역병렬 다이오드(21-2 내지 25-2);
상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 과방전 제어 스위치(27)의 게이트 단자인 제2 게이트 단자(G2) 사이에 연결된 상측저항(81,83,85,87,89); 및
상기 스위치부(21 내지 25)의 게이트 단자와 상기 배터리 셀(11 내지 15)의 (-)측 사이에 연결된 하측저항(82,84,86,88,90);
을 포함하며,
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 수는 2 이상의 복수이며, 서로 병렬로 연결되며,
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 충전상태에서 제1 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 높은 경우, 상기 상측저항(81,83,85,87,89) 및 상기 하측저항(82,84,86,88,90)은 상대적으로 (+)방향으로 낮은 전압이 인가되므로, 제1 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 제1 특정(特定) 배터리 셀의 충전(充電)은 덜 이루어지며;
상기 배터리 셀(11 내지 15)의 방전상태에서 제2 특정(特定) 배터리 셀의 전압이 낮은 경우, 상기 상측저항(81,83,85,87,89) 및 상기 하측저항(82,84,86,88,90)은 상대적으로 (-)방향으로 높은 전압이 인가되므로, 제2 특정(特定) 스위치부의 스위치가 차단(Off)되어 제2 특정(特定) 배터리 셀의 방전(妨電)은 되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.In the battery cell balance device,
A plurality of battery cells 11 to 15 connected in parallel to a direct current power source of the charger 30, each battery cell comprising n cylindrical lithium-ion batteries connected in series, a battery cell 11 to 15;
The (-) side of the battery cells 11 to 15 and a source (Source) terminal is connected, the drain (Drain) terminal through the over-discharge control switch 27 to the (-) DC power of the charger 30 Connected switch units 21 to 25;
Reverse-parallel diodes 21-2 to 25-2 connected to a cathode at an anode in the direction of (-) direct current power of the charger 30 at the (-) side of the battery cells 11 to 15 );
Upper resistances 81, 83, 85, 87 and 89 connected between the gate terminal of the switch unit 21 to 25 and the second gate terminal G2 which is the gate terminal of the over-discharge control switch 27; And
A lower resistance (82,84,86,88,90) connected between the gate terminal of the switch part (21-25) and the (-) side of the battery cells (11-15);
It includes,
The number of the battery cells 11 to 15 is a plurality of two or more, connected in parallel to each other,
When the voltage of the first specific battery cell is high in the charged state of the battery cells 11 to 15, the upper resistance 81,83,85,87,89 and the lower resistance 82,84,86 ,88,90) since the relatively low voltage is applied in the (+) direction, the switch of the first specific switch part is turned off so that the charging of the first specific battery cell is made less. Lose;
When the voltage of the second specific battery cell is low in the discharged state of the battery cells 11 to 15, the upper resistance 81,83,85,87,89 and the lower resistance 82,84,86 ,88,90) since a relatively high voltage is applied in the (-) direction, the switch of the second specific switch part is turned off, so that the second specific battery cell is not discharged. Battery cell balance device characterized in that it does not.
상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에는 과충전(過充電)을 직접적으로 제어하기 위한 과충전 제어 스위치(26) 및 과방전(過妨電)을 직접적으로 제어하기 위한 과방전 제어 스위치(27)가 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 1,
The (-) DC power supply of the charger 30 includes an overcharge control switch 26 for directly controlling overcharge and an overdischarge control switch 27 for directly controlling overdischarge. Battery cell balance device, characterized in that located.
상기 충전기(30)의 (-) 직류전원에는 과충전(過充電)을 직접적으로 제어하기 위한 과충전 제어 스위치(26) 및 과방전(過妨電)을 직접적으로 제어하기 위한 과방전 제어 스위치(27)가 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 7,
The (-) DC power supply of the charger 30 includes an overcharge control switch 26 for directly controlling overcharge and an overdischarge control switch 27 for directly controlling overdischarge. Battery cell balance device, characterized in that located.
상기 과충전 제어 스위치(26)의 드레인(Drain) 단자와 과방전 제어 스위치(27)의 드레인(Drain) 단자가 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 8 or claim 9,
The battery cell balance device, characterized in that the drain (Drain) terminal of the overcharge control switch 26 and the drain (Drain) terminal of the overdischarge control switch 27 are directly connected.
상기 과충전 제어 스위치(26)를 제어하기 위하여 셀 밸런스 장치의 Vcc(+)[(+) 제어전원]와 Vcc(-)[(-) 제어전원]을 분압(分壓)하여 기준전압(Vref)을 생성하는 제24,25 저항(R24,R25);
상기 기준전압(Vref)이 입력되는 베이스(Base) 단자를 갖는 제1 P형 트랜지스터(61); 및
상기 제1 P형 트랜지스터(61)의 콜렉터(Collector) 단자와 연결되는 베이스(Base) 단자 및 과충전 제어 스위치(26)의 제1 게이트 단자(G1)에 연결되는 콜렉터 단자를 갖는 제2 N형 트랜지스터(62);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 8 or claim 9,
In order to control the overcharge control switch 26, the reference voltage (Vref) is divided by dividing Vcc(+)[(+) control power] and Vcc(-)[(-) control power] of the cell balance device. 24, 25 resistors (R24, R25) to generate;
A first P-type transistor 61 having a base terminal to which the reference voltage Vref is input; And
A second N-type transistor having a base terminal connected to a collector terminal of the first P-type transistor 61 and a collector terminal connected to a first gate terminal G1 of the overcharge control switch 26 (62);
Battery cell balance device comprising a.
상기 과방전 제어 스위치(27)를 제어하기 위하여 제어전압(Vcont)이 인가되는 베이스(Base) 단자를 갖는 제3 N형 트랜지스터(71); 및
상기 제3 N형 트랜지스터(71)의 콜렉터(Collector) 단자와 연결되는 베이스(Base) 단자 및 과방전 제어 스위치(27)의 제2 게이트 단자(G2)에 연결되는 콜렉터 단자를 갖는 제4 N형 트랜지스터(72);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 밸런스 장치.The method according to claim 8 or claim 9,
A third N-type transistor 71 having a base terminal to which a control voltage Vcont is applied to control the over-discharge control switch 27; And
A fourth N-type having a base terminal connected to a collector terminal of the third N-type transistor 71 and a collector terminal connected to a second gate terminal G2 of the over-discharge control switch 27 Transistor 72;
Battery cell balance device comprising a.
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