KR102163852B1

KR102163852B1 - Cell balancing ic, cell balancing system and cell balancing method

Info

Publication number: KR102163852B1
Application number: KR1020130108410A
Authority: KR
Inventors: 홍주표; 김용구; 김철호; 김문영; 김준호
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2020-10-12
Also published as: KR20140034089A

Abstract

본 발명은 적은 수의 스위치 또는 다이오드를 포함하여 구현 가능한 셀 밸런싱 집적회로와 그를 포함하는 에너지 비소비 방식의 셀 밸런싱 시스템 및 에너지 비소비 방식의 셀 밸런싱 방법을 개시(introduce)한다. 상기 에너지 비소비 방식의 셀 밸런싱 시스템은, 배터리 팩, 셀 밸런싱 회로, 복수 개의 인덕터 및 커패시터를 포함한다. The present invention discloses a cell balancing integrated circuit that can be implemented including a small number of switches or diodes, an energy-free cell balancing system including the same, and an energy-free cell balancing method. The energy-free cell balancing system includes a battery pack, a cell balancing circuit, a plurality of inductors, and capacitors.

Description

Cell balancing integrated circuit, cell balancing system, and cell balancing method {CELL BALANCING IC, CELL BALANCING SYSTEM AND CELL BALANCING METHOD}

본 발명은 셀 밸런싱 기술에 관한 것으로, 부품의 수를 절감하여 회로의 면적을 줄일 수 있는 셀 밸런싱 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell balancing technology, and to a cell balancing technology capable of reducing the area of a circuit by reducing the number of components.

일반적으로 2차 전지는 충전에 의하여 에너지를 저장하고 저장된 에너지를 방전하여 사용할 수 있는 배터리를 말한다. 2차 전지는 하나의 배터리 셀로 구성되는 경우 화학적 또는 구조적인 문제로 인하여 전압이 제한될 수 있다. 따라서 높은 전압이 요구되는 응용분야에서는 필요한 개수의 배터리 셀들을 직렬로 연결한 배터리 팩으로 2차 전지가 구성될 수 있다. 동일한 제조 조건 및 동일한 환경에서 제조된 경우에도, 배터리 셀들은 서로 전기적인 특성에 차이를 갖는다. 그러므로, 복수의 배터리 셀들이 하나의 배터리 팩으로 구성되는 경우, 충전 및 방전 환경에 따라 상호 연결된 배터리 셀들 간에 전압의 불균형이나 잔류 전하량의 불균형이 발생할 수 있다. In general, a secondary battery refers to a battery that can store energy by charging and discharge the stored energy. When the secondary battery is composed of one battery cell, the voltage may be limited due to a chemical or structural problem. Accordingly, in an application field requiring a high voltage, a secondary battery may be configured with a battery pack in which a required number of battery cells are connected in series. Even when manufactured under the same manufacturing conditions and the same environment, the battery cells have differences in electrical characteristics from each other. Therefore, when a plurality of battery cells are composed of a single battery pack, an imbalance in voltage or an imbalance in the amount of residual charge may occur between the battery cells connected to each other according to a charging and discharging environment.

배터리 셀은 충전 전압이 너무 높으면 화재나 폭발의 위함이 있으며 충전 전압이 너무 낮으면 전기적 특성을 잃어 버릴 수 있다. 이를 방지하기 위하여 복수 개의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀이 과충전 또는 저방전되는 경우, 2차 전지는 다음과 같이 동작한다. 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들 중 일부 배터리 셀이 다른 배터리 셀에 비해 과충전된 경우, 상기 다른 배터리 셀들은 불충분한 충전 상태에서 충전이 중단된다. 반대로 일부의 배터리 셀이 과방전된 경우, 상기 다른 배터리 셀들은 아직 사용할 수 있는 충전 에너지가 있음에도 충전 에너지의 사용이 제한된다. Battery cells may cause fire or explosion if the charging voltage is too high, and electrical characteristics may be lost if the charging voltage is too low. To prevent this, when any one of the plurality of battery cells is overcharged or underdischarged, the secondary battery operates as follows. When some of the plurality of battery cells connected in series are overcharged compared to other battery cells, charging of the other battery cells is stopped in an insufficiently charged state. Conversely, when some of the battery cells are overdischarged, the use of charging energy is limited even though the other battery cells still have available charging energy.

이로 인하여, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들 사이의 전압 불균형이나 잔류 전하량의 불균형이 2차 전지에서 발생할 수 있고, 충전 및 방전을 거듭할수록 각 배터리 셀들은 사용할 수 있는 전압범위가 감소하게 되거나 충전 및 방전 주기가 짧아지며 그 결과 수명이 단축될 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 배터리 셀 밸런싱 방법이 제안되고 있다. Due to this, voltage imbalance or imbalance in residual charge amount between a plurality of battery cells connected in series may occur in the secondary battery, and as charging and discharging are repeated, the usable voltage range of each battery cell decreases, or charging and discharging The cycle is shortened and the lifespan can be shortened as a result. In order to overcome this drawback, a battery cell balancing method has been proposed.

도 1은 종래의 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로이며, 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로는 과충전된 에너지를 소비하면서 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 것이다. 1 is a conventional energy consumption type cell balancing circuit, and the energy consumption type cell balancing circuit performs balancing of battery cells while consuming overcharged energy.

도 1을 참조하면, 종래의 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로(100)는 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀(B1, B2 … Bn)의 개별 전압을 감지하는 전압감지회로(120), 전압감지회로(120)에서 과충전으로 판단한 배터리 셀의 과충전 에너지를 저항을 이용하여 방전하도록 개별 셀 이퀄라이저(131, 132, 133)를 제어하는 프로세서(110)를 포함한다. 상기한 종래의 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로는 과충전된 에너지를 저항을 통해 열로 방출하므로 에너지를 낭비하는 단점이 있다. Referring to FIG. 1, a conventional energy consumption type cell balancing circuit 100 includes a voltage sensing circuit 120 and a voltage sensing circuit 120 for sensing individual voltages of a plurality of battery cells B1, B2 ... Bn connected in series. ) And a processor 110 that controls the individual cell equalizers 131, 132, and 133 to discharge the overcharge energy of the battery cell determined as overcharge by using a resistance. The above-described conventional energy-consuming cell balancing circuit has a disadvantage of wasting energy because overcharged energy is discharged as heat through a resistor.

그러므로, 에너지 낭비를 개선할 수 있는 에너지 셀 밸런싱 방법의 제시가 필요하다.
Therefore, there is a need to propose an energy cell balancing method that can improve energy waste.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 에너지 낭비를 개선할 수 있는 2차 전지를 위한 셀 밸런싱 기술을 제공함에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a cell balancing technology for a secondary battery capable of improving energy waste.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 2차 전지의 에너지 낭비를 개선하기 위하여 에너지 비소비형 방법으로 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 기술을 제공함에 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a cell balancing technology for performing cell balancing in an energy-free method in order to improve energy waste of a secondary battery.

본 발명이 해결하고자 하는 또다른 기술적 과제는, 적은 수의 부품을 이용하여 셀 밸런싱을 구현함으로써 셀 밸런싱을 위한 회로의 면적을 줄일 수 있는 셀 밸런싱 기술을 제공함에 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a cell balancing technology capable of reducing the area of a circuit for cell balancing by implementing cell balancing using a small number of components.

본 발명이 해결하고자 하는 또다른 기술적 과제는 상기한 셀 밸런싱 기술을 구현한 셀 밸런싱 집적회로, 셀 밸런싱 시스템 및 셀 밸런싱 방법을 제공함에 있다.
Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a cell balancing integrated circuit, a cell balancing system, and a cell balancing method implementing the above cell balancing technology.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 에너지 비소비 방식의 셀 밸런싱 집적회로는, 적어도 하나의 배터리 셀과 적어도 하나의 제1 에너지 저장소자 간의 제1 에너지 전달 경로를 제공하는 제1경로제공블록; 및 상기 적어도 하나의 제1 에너지 저장소자와 제2 에너지 저장소자 간의 제2 에너지 전달 경로를 제공하는 제2경로제공블록;을 포함함을 특징으로 한다.In an energy-free cell balancing integrated circuit according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a first path for providing a first energy transfer path between at least one battery cell and at least one first energy storage device Provision block; And a second path providing block providing a second energy transfer path between the at least one first energy store and the second energy store.

본 발명에 따른 셀 밸런싱 방법은, 과충전된 적어도 하나의 배터리 셀의 에너지를 대응하는 적어도 하나의 제1 에너지 저장소자에 전달하여 저장하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제1 에너지 저장소자에 저장된 상기 에너지를 제2 에너지 저장소자에 전달하여 저장하는 단계;를 포함하여, 적어도 하나의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱을 유지함을 특징으로 한다.The cell balancing method according to the present invention includes the steps of transferring and storing energy of at least one overcharged battery cell to a corresponding at least one first energy storage device; And transmitting and storing the energy stored in the at least one first energy storage device to a second energy storage device. Including, maintaining cell balancing for at least one battery cell.

본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩; 상기 적어도 하나의 배터리 셀에 대응하는 적어도 하나의 제1 에너지 저장소자; 제2 에너지 저장소자; 및 모드신호에 응답하여, 과충전된 상기 배터리 셀의 에너지를 대응하는 상기 제1에너지 저장소자로 전달하는 제1 에너지 전달경로를 제공하거나 상기 제1에너지 저장소자에 저장된 에너지를 상기 제2에너지 저장소자로 전달하는 제2 에너지 전달 경로를 제공하는 셀 밸런싱 집적회로;를 포함함을 특징으로 한다.
A cell balancing system according to the present invention includes: a battery pack including at least one battery cell; At least one first energy storage device corresponding to the at least one battery cell; A second energy store; And in response to the mode signal, providing a first energy transfer path for transferring the overcharged energy of the battery cell to the corresponding first energy storage device or transferring the energy stored in the first energy storage device to the second energy storage device. And a cell balancing integrated circuit that provides a second energy transfer path.

본 발명에 의하면, 에너지 비소비형 방법으로 2차 전지를 위한 셀 밸런싱 기술을 구현할 수 있어서 에너지 낭비를 개선할 수 있으며, 적은 수의 부품을 이용하여 셀 밸런싱 기술을 구현할 수 있어서 회로의 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to implement a cell balancing technology for a secondary battery in an energy-free method, so that energy waste can be improved, and a cell balancing technology can be implemented using a small number of parts, thereby reducing the area of a circuit. There is an effect.

보다 구체적으로, 복수 개의 배터리 셀을 포함하는 2차 전지의 셀 밸런싱 집적회로 또는 시스템을 구현하는데 필요한 스위치, 다이오드 또는 트랜스포머와 같은 부품을 절감할 수 있어서 집적회로 또는 시스템에 셀 밸런싱 기술을 구현하는데 필요한 회로의 면적을 줄일 수 있다.More specifically, it is possible to reduce components such as switches, diodes, or transformers required to implement a cell balancing integrated circuit or system of a secondary battery including a plurality of battery cells, so that the cell balancing technology is required to implement the integrated circuit or system. The area of the circuit can be reduced.

또한, 2차 전지에 포함되는 복수의 배터리 셀들 사이의 스위치가 동시에 턴 온 되어도 배터리 셀들이 서로 단락되지 않고 적은 수의 스위치 또는 다이오드로 셀 밸런싱을 위한 회로를 구성할 있으며, 셀 밸런싱을 위한 회로가 집적회로 또는 여러 개의 집적회로를 연결한 모듈의 형태로 구현될 수 있는 장점이 있다.
In addition, even if the switches between the plurality of battery cells included in the secondary battery are turned on at the same time, the battery cells do not short-circuit each other, and a small number of switches or diodes constitute a circuit for cell balancing, and the circuit for cell balancing is There is an advantage that it can be implemented in the form of an integrated circuit or a module connecting several integrated circuits.

도 1은 종래의 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로이다.
도 2는 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 일 예이다.
도 3은 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 다른 일 예이다.
도 4는 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 또 다른 일 예이다.
도 5는 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 또 다른 일 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템의 바람직한 실시예를 예시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 일부 블록의 상세 회로를 예시한 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템의 다른 실시예를 예시한 블록도이다.
도 9는 도 8의 일부 블록의 상세 회로를 다르게 예시한 회로도이다.
도 10은 도 9의 실시예의 동작 설명을 위한 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 제1경로제공블록의 스위치에 대한 실시 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템의 다른 일 실시 예를 나타낸다.
도 13은 도 12의 일부 블록의 상세 회로를 예시한 회로도이다.
도 14는 도 13의 동작을 설명하는 회로도이다.
도 15는 본 발명에 따른 실시예를 집적회로로 구현한 것을 예시한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 실시예를 모듈로 구현한 것을 예시한 도면이다.1 is a conventional energy consumption type cell balancing circuit.
2 is an example of an energy consuming cell balancing circuit.
3 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.
4 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.
5 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.
6 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of a cell balancing system according to the present invention.
7 is a circuit diagram illustrating a detailed circuit of some blocks of FIG. 6.
8 is a block diagram illustrating another embodiment of a cell balancing system according to the present invention.
9 is a circuit diagram illustrating different detailed circuits of some blocks of FIG. 8.
10 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 9.
11 shows an embodiment of a switch of the first path providing block shown in FIG. 9.
12 shows another embodiment of a cell balancing system according to the present invention.
13 is a circuit diagram illustrating a detailed circuit of some blocks of FIG. 12.
14 is a circuit diagram illustrating the operation of FIG. 13.
15 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention implemented as an integrated circuit.
16 is a diagram illustrating a module implementation of an embodiment according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings for explaining exemplary embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.

본 발명은 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀들 사이의 전압 불균형이나 잔류 전하량의 불균형을 해소하고 각 배터리 셀들의 수명 단축을 개선하기 하기 위한 셀 밸런싱 기술을 개시하며, 2차 전지를 위한 셀 밸런싱 기술은 에너지 낭비를 줄이면서 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 에너지 비소비형 방법으로 구현될 수 있다. The present invention discloses a cell balancing technology for resolving voltage imbalance or imbalance in residual charge amount between a plurality of battery cells connected in series and improving the life span of each battery cell, and the cell balancing technology for a secondary battery It can be implemented as an energy-free method of balancing battery cells while reducing waste.

상기한 에너지 비소비형 방법으로 도 2의 회로가 제시될 수 있다. 도 2의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(200)는 변환기를 포함하는 셀 이퀄라이저(210, 220 … 230)를 사용한다. 변환기는 DC-DC 변환기를 이용하여 구성될 수 있으며, DC-DC 변환기는 각 스위치(Q1, Q2 … Qn)의 스위칭 동작에 의하여 DC-DC 변환을 수행하는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 트랜스포머는 DC-DC 변환을 위하여 N1 : N2의 권선비를 갖도록 구성되는 것이 일반적이다. The circuit of FIG. 2 may be presented in the above-described energy consuming method. The energy-free cell balancing circuit 200 of FIG. 2 uses cell equalizers 210, 220 ... 230 including converters. The converter may be configured using a DC-DC converter, and the DC-DC converter may include a transformer that performs DC-DC conversion by a switching operation of each switch Q1, Q2… Qn. In general, the transformer is configured to have a turn ratio of N1:N2 for DC-DC conversion.

도 2의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(200)는 배터리 셀의 과충전 에너지 I_kg1를 셀 이퀼라이저(210, 220 … 230)를 통하여 전체 배터리 셀(B1, B2 … Bn)에 전달함으로써 셀 밸런싱을 할 수 있다.The energy-free cell balancing circuit 200 of FIG. 2 can perform cell balancing by transferring the overcharge energy I _kg1 of the battery cell to all battery cells B1, B2… Bn through the cell equalizers 210, 220… 230. have.

도 3은 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 다른 일 예이다. 3 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.

도 3의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(300)는 복수 개의 배터리 셀(B1, B2 … Bn)에 연결된 복수 개의 스위치를 포함하는 스위치 블록(310)과 하나의 변환기(320)를 사용한다. 도 3의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(300)는 스위치 블록(310)의 스위칭 상태에 의하여 선택된 배터리 셀의 과충전 에너지를 변환기(320)에서 변환한 후 전체 배터리 셀(B1, B2 … Bn)에 전달하는 구성을 갖는다. 도 3에서 I_batt는 전체 배터리 셀로 전달되는 에너지를 의미하며, Q는 선택된 배터리 셀(B1, B2 … Bn)의 과충전 에너지를 변환기(320)에 포함된 트랜스포머로 전달하는 것을 스위칭하는 스위치를 의미하고, Lm은 스위치(Q)에 의하여 전달된 에너지를 저장하도록 트랜스포머의 일차측에 연결되는 인덕터를 의미한다. The energy-free cell balancing circuit 300 of FIG. 3 uses a switch block 310 including a plurality of switches connected to a plurality of battery cells B1, B2… Bn and one converter 320. The energy-free cell balancing circuit 300 of FIG. 3 converts the overcharge energy of the battery cell selected by the switching state of the switch block 310 in the converter 320 and then transfers it to all battery cells B1, B2… Bn. It has a configuration In FIG. 3, I _batt denotes energy transferred to all battery cells, and Q denotes a switch for switching the transfer of overcharge energy of the selected battery cells B1, B2… Bn to the transformer included in the converter 320, and , Lm denotes an inductor connected to the primary side of the transformer to store the energy transmitted by the switch Q.

도 4는 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 또 다른 일 예이다. 4 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.

도 4의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(400)는 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn) 사이에 각각 연결된 복수 개의 스위치와 스위치들 사이에 각각 연결된 커패시터들(C1, C2, C3 … Cn-1)을 포함한 회로(410) 즉, 스위치드 커패시터 회로(Switched Capacitor Circuit)를 이용하여 셀 밸런싱을 유지한다. 도 4의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(400)는 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn) 사이에 각각 연결된 복수 개의 스위치의 스위치 동작을 결정하는 제어신호를 제공하기 위해 PWM 발생기(420)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 도 4의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(400)는 PWM 발생기(420)에서 제공되는 제어 신호에 의한 스위칭에 의하여 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn)의 과충전 에너지를 커패시터들(C1, C2, C3 … Cn-1)에 충전하는 것과 커패시터들(C1, C2, C3 … Cn-1)의 충전된 에너지를 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn)에 방전하는 것이 선택적으로 수행될 수 있다. The energy-free cell balancing circuit 400 of FIG. 4 includes a plurality of switches respectively connected between battery cells B1, B2, B3… Bn and capacitors C1, C2, C3… Cn-1 respectively connected between the switches. ), that is, a switched capacitor circuit (Switched Capacitor Circuit) is used to maintain the cell balancing. The energy-free cell balancing circuit 400 of FIG. 4 adds a PWM generator 420 to provide a control signal for determining the switch operation of a plurality of switches respectively connected between the battery cells B1, B2, B3 ... Bn. It is preferable to include as. The energy-free cell balancing circuit 400 of FIG. 4 converts the overcharge energy of the battery cells B1, B2, B3 ... Bn by switching by a control signal provided from the PWM generator 420 to the capacitors C1, C2, Charging C3… Cn-1 and discharging the charged energy of the capacitors C1, C2, C3… Cn-1 to the battery cells B1, B2, B3… Bn may be selectively performed.

도 5는 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 또 다른 일 예이다. 5 is another example of an energy consuming cell balancing circuit.

도 5의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(500)는 복수 개의 스위치와 인덕터(L1, L2, L3)를 이용하여 배터리 셀(B1, B2, B3)에 대한 셀 밸런싱을 유지할 수 있다. 도 5의 에너지 소비형 셀 밸런싱 회로(500)는 복수 개의 배터리 셀들(B1, B2, B3) 사이에 인덕터들(L1, L2, L3)이 각각 연결되고, 인덕터들(L1, L2, L3)과 각각 인접한 배터리 셀들 사이에 스위치들이 연결된 구성을 포함한다. 도 5의 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로(500)는 스위치들의 스위칭 동작에 의하여 인덕터들(L1, L2, L3)에 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn)의 과충전 에너지를 충전하는 것과 배터리 셀(B1, B2, B3 … Bn)의 충전 에너지를 인덕터들(L1, L2, L3)에 방전하는 것을 선택적으로 수행할 수 있다. The energy-free cell balancing circuit 500 of FIG. 5 may maintain cell balancing for the battery cells B1, B2, and B3 by using a plurality of switches and inductors L1, L2, and L3. In the energy consuming cell balancing circuit 500 of FIG. 5, inductors L1, L2, and L3 are respectively connected between a plurality of battery cells B1, B2, and B3, and the inductors L1, L2, and L3 Each of the adjacent battery cells includes a configuration in which switches are connected. The energy-free cell balancing circuit 500 of FIG. 5 charges the overcharge energy of the battery cells B1, B2, B3 ... Bn in the inductors L1, L2, L3 by the switching operation of the switches, and the battery cell ( It is possible to selectively discharge the charging energy of B1, B2, B3 ... Bn to the inductors L1, L2, L3.

또한, 본 발명에 의하여 에너지 비소비형 셀 밸런싱 회로의 실시예가 도 6과 같은 블록도로 구성될 수 있다. In addition, according to the present invention, an embodiment of the energy-free cell balancing circuit may be configured in a block diagram as shown in FIG. 6.

도 6의 셀 밸런싱 시스템(600)의 실시예는 배터리 팩(610), 전압감지회로(620), 셀 밸런싱 회로(630), 프로세서(640), 인덕터 어레이(650), 커패시터(660), 스위치(670) 및 변환기(680)를 포함한다. An embodiment of the cell balancing system 600 of FIG. 6 is a battery pack 610, a voltage sensing circuit 620, a cell balancing circuit 630, a processor 640, an inductor array 650, a capacitor 660, and a switch. 670 and transducer 680.

배터리 팩(610)은 직렬로 연결된 제1 내지 제4 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)로 구성될 수 있다. 제1배터리 셀(B1)의 양(+)전극은 변환기(680)에 연결되며 이를 제1노드(N1)라 한다. 직렬 연결된 제1배터리 셀(B1) 내지 제4배터리 셀(B4)간 각 연결점을 제2노드(N2) 내지 제4노드(N4)라 한다. 제4배터리 셀(B4)의 음(-)전극은 접지(GND)에 연결되며 이를 제5노드(N5)라 한다. 제1노드(N1) 내지 제5노드(N5)는 전압 감지 회로(620)와 셀 밸런싱 회로(630)에 각각 연결된다.The battery pack 610 may include first to fourth battery cells B1, B2, B3, and B4 connected in series. The positive (+) electrode of the first battery cell B1 is connected to the converter 680 and is referred to as a first node N1. Each connection point between the first to fourth battery cells B1 to B4 connected in series is referred to as a second node N2 to a fourth node N4. The negative (-) electrode of the fourth battery cell B4 is connected to the ground GND, which is referred to as a fifth node N5. The first to fifth nodes N1 to N5 are respectively connected to the voltage sensing circuit 620 and the cell balancing circuit 630.

상기 전압감지회로(620)는 배터리 팩(610)의 제1노드(N1) 내지 제5노드(N5)에 연결되며, 4개의 배터리 셀(B1, B2, B3_, B4) 각각의 전압을 감지하고 4개의 배터리 셀(B1, B2, B3_, B4)의 전압들을 프로세서(640)로 제공한다. The voltage sensing circuit 620 is connected to the first node N1 to the fifth node N5 of the battery pack 610 and senses the voltage of each of the four battery cells B1, B2, B3 _{, and} B4. Voltages of the four battery cells B1, B2, B3 _{, and} B4 are provided to the processor 640.

상기 인덕터 어레이(650)는 각 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)에 대응하는 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)는 에너지가 저장되는 제1에너지 저장소자를 예시하는 것이다. 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)는 셀 밸런싱 회로(630)를 통해 각각 양 단자(LN1,LN2; LN3,LN4; LN5,LN6; LN7,LN8)가 해당 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 양쪽 단자에 연결될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)는 셀 밸런싱 회로(630)를 통해 각각 양쪽 단자(LN1,LN2; LN3,LN4; LN5,LN6; LN7,LN8)가 커패시터(660)의 양쪽 단자(CN1, CN2)에 연결되도록 구성된다. 도 6의 실시예에서 인덕터 어레이(650)에 포함된 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)는 인접한 것끼리 공통으로 제1 경로제공블록(631)과 제2경로제공블록(632) 간의 배선을 공유하도록 구성된다. 즉, 제1 인덕터(L1)의 단자(LN2)는 제2 인덕터(L2)의 단자(LN3)와 동일 배선에 연결되고, 제2 인덕터(L2)의 단자(LN4)는 제3 인덕터(L3)의 단자(LN5)와 동일 배선에 연결되며, 제3 인덕터(L3)의 단자(LN6)는 제4 인덕터(L4)의 단자(LN7)와 동일 배선에 연결된다. 제1 인덕터(L1)의 단자(LN1)와 제4 인덕터(L4)의 단자(LN8)는 제1 경로제공블록(631)과 제2경로제공블록(632) 간의 서로 다른 배선에 각각 독립적으로 연결된다.The inductor array 650 may include first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 corresponding to each of the battery cells B1, B2, B3, and B4. The first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 illustrate a first energy storage device in which energy is stored. Each of the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 has both terminals LN1, LN2; LN3, LN4; LN5, LN6; LN7, LN8 through the cell balancing circuit 630. , B2, B3, B4) can be connected to both terminals. In addition, the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 each have both terminals LN1, LN2; LN3, LN4; LN5, LN6; LN7, LN8 through the cell balancing circuit 630. ) Is configured to be connected to both terminals CN1 and CN2. In the embodiment of FIG. 6, the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 included in the inductor array 650 have a first path providing block 631 and a second path providing block ( 632) are configured to share wiring. That is, the terminal LN2 of the first inductor L1 is connected to the same wiring as the terminal LN3 of the second inductor L2, and the terminal LN4 of the second inductor L2 is the third inductor L3. It is connected to the same wiring as the terminal LN5 of, and the terminal LN6 of the third inductor L3 is connected to the same wiring as the terminal LN7 of the fourth inductor L4. The terminal (LN1) of the first inductor (L1) and the terminal (LN8) of the fourth inductor (L4) are independently connected to different wires between the first path providing block 631 and the second path providing block 632, respectively. do.

상기 커패시터(660)는 양쪽 단자(CN1, CN2)가 셀 밸런싱 회로(630)와 변환기(680)에 각각 연결된다. 커패시터(660)는 셀 밸런싱 회로(630)와 변환기(680) 사이에 병렬로 연결되며 에너지가 저장되는 제2 에너지 저장소자를 예시한 것이다. 본 실시 예에서는 커패시터가 하나인 경우를 설명하지만, 커패시터는 직렬 또는 병렬로 연결되는 하나 이상의 것일 수 있다. 커패시터(660)는 셀 밸런싱 회로(630)로부터 전달되는 에너지를 저장하고 저장된 에너지를 스위치(670)를 경유하여 변환기(680)에 전달한다. 스위치(670)는 변환기(680) 내부에 구성될 수 있으며, 트랜지스터를 포함한다. 또한, 스위치(670)는 프로세서(640)에서 제공되는 신호(일례로, PWM 신호)에 의하여 스위칭되도록 구성될 수 있다.In the capacitor 660, both terminals CN1 and CN2 are connected to the cell balancing circuit 630 and the converter 680, respectively. The capacitor 660 is connected in parallel between the cell balancing circuit 630 and the converter 680 and illustrates a second energy storage device in which energy is stored. In this embodiment, a case where there is only one capacitor is described, but the capacitor may be one or more connected in series or in parallel. The capacitor 660 stores energy transferred from the cell balancing circuit 630 and transfers the stored energy to the converter 680 via the switch 670. The switch 670 may be configured inside the converter 680 and includes a transistor. In addition, the switch 670 may be configured to be switched by a signal (for example, a PWM signal) provided from the processor 640.

상기 셀 밸런싱 회로(630)는 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)들 중 과충전된 배터리 셀의 에너지를 이에 대응하는 제1에너지 저장소자인 인덕터 어레이(650)로 전달하는 경로를 제공하는 제1경로제공블록(631) 및 인덕터 어레이(650)에 저장된 에너지를 제2에너지 저장소자인 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공하는 제2경로제공블록(632)을 포함할 수 있다. 셀 밸런싱 회로(630)는 프로세서(640)로부터 출력되는 모드신호(CON)에 응답하여, 배터리 셀에 과충전된 에너지를 각 배터리 셀에 대응하는 인덕터로 1차 저장하기 위한 경로를 제공하고, 1차 회수된 인덕터들의 에너지를 커패시터(660)로 모아 2차 저장하기 위한 경로를 제공한다. The cell balancing circuit 630 provides a path for transferring energy of an overcharged battery cell among the battery cells B1, B2, B3, and B4 to the inductor array 650 corresponding to the first energy storage device. It may include a path providing block 631 and a second path providing block 632 that provides a path for transferring energy stored in the inductor array 650 to the capacitor 660 that is a second energy storage device. In response to the mode signal CON output from the processor 640, the cell balancing circuit 630 provides a path for primary storage of energy overcharged in the battery cells to an inductor corresponding to each battery cell, and The energy of the recovered inductors is collected by the capacitor 660 and provides a path for secondary storage.

상기 변환기(680)는 스위치(670)를 경유하여 커패시터(660)로부터 회수된 에너지를 변환하여 각 배터리 셀(B₁, B₂, B₃, B₄)로 분배한다. 변환기(680)는 커패시터(660)로부터 회수한 에너지를 적합한 에너지 레벨로 변환하여 이를 배터리 셀로 분배하기 위해 트랜스포머를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 변환기(680)는 커패시터(660)의 에너지가 전달되는 1차 코일과 유도된 에너지를 배터리 팩(610)에 제공하는 2차 코일을 포함하도록 설계될 수 있다.The converter 680 converts the energy recovered from the capacitor 660 via the switch 670 and distributes it to each of the battery cells B ₁ , B ₂ , B ₃ , and B ₄ . The converter 680 may be configured to include a transformer to convert the energy recovered from the capacitor 660 into an appropriate energy level and distribute it to the battery cells. That is, the converter 680 may be designed to include a primary coil through which the energy of the capacitor 660 is transferred and a secondary coil that provides the induced energy to the battery pack 610.

상기 프로세서(640)는 전압감지회로(620)로부터 전달되는 각 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 전압과 내부에 미리 설정된 기준전압을 비교하여 각 배터리 셀의 과충전 여부를 판단한다. 프로세서(640)는 각 배터리 셀의 과충전 여부를 판단한 결과에 따라 모드신호(CON)를 생성하며 셀 밸런싱 회로(630)를 제어하기 위하여 모드신호(CON)를 출력한다. 모드신호(CON)는 제1모드신호(CON1)와 제2모드신호(CON2)를 포함할 수 있으며 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다. 이 경우, 제1모드신호(CON1)는 배터리 셀의 과충전 에너지를 해당 배터리 셀에 대응하는 인덕터로 1차 저장하도록 셀 밸런싱 회로(630)를 제어하는 신호로 이용될 수 있다. 보다 구체적으로 제1모드신호(CON1)는 셀 밸런싱 회로(630)의 제1경로제공블록(631)의 스위칭을 제어하기 위하여 제공된다. 제2모드신호(CON2)는 인덕터들에 저장된 에너지를 모두 모아서 커패시터(660)에 2차 저장하도록 셀 밸런싱 회로(630)를 제어하는 신호로 이용될 수 있다. 보다 구체적으로 제2모드신호(CON2)는 셀 밸런싱 회로(630)의 제2경로제공블록(632)의 스위칭을 제어하기 위하여 제공된다. 각 배터리 셀에 대응하여, 제1모드신호(CON1)와 제2모드신호(CON2)는 제2경로제공블록(632)이 턴오프된 상태에서 제1경로제공블록(631)이 턴온되고 제1경로제공블록(631)이 턴오프된 상태에서 제2경로제공블록(632)이 턴온되도록 제공됨이 바람직하다. 즉, 제1경로제공블록(631)과 제2경로제공블록(632)의 턴온은 순차적으로 이루어질 수 있다.The processor 640 compares the voltage of each battery cell B1, B2, B3, and B4 transmitted from the voltage sensing circuit 620 with a reference voltage previously set therein to determine whether each battery cell is overcharged. The processor 640 generates a mode signal CON according to a result of determining whether each battery cell is overcharged, and outputs a mode signal CON to control the cell balancing circuit 630. The mode signal CON may include a first mode signal CON1 and a second mode signal CON2, and may be a Pulse Width Modulation (PWM) signal. In this case, the first mode signal CON1 may be used as a signal for controlling the cell balancing circuit 630 to primarily store overcharge energy of the battery cell by an inductor corresponding to the battery cell. More specifically, the first mode signal CON1 is provided to control the switching of the first path providing block 631 of the cell balancing circuit 630. The second mode signal CON2 may be used as a signal for controlling the cell balancing circuit 630 so that all energy stored in the inductors is collected and stored in the capacitor 660 for secondary storage. More specifically, the second mode signal CON2 is provided to control the switching of the second path providing block 632 of the cell balancing circuit 630. Corresponding to each battery cell, the first mode signal CON1 and the second mode signal CON2 are applied when the first path providing block 631 is turned on while the second path providing block 632 is turned off. It is preferable that the second path providing block 632 is provided to be turned on while the path providing block 631 is turned off. That is, the turn-on of the first path providing block 631 and the second path providing block 632 may be sequentially performed.

본 실시 예에서 배터리 팩(610)은 4개의 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)로 구성되고, 인덕터 어레이(650)는 4개의 인덕터(L1, L2, L3, L4)로 구성되는 경우를 예시하여 설명 하였지만, 본 실시 예에 따른 배터리 셀과 인덕터는 4개에 한정되지 아니하며 제작자의 의도에 따라 4개 보다 작거나 4개 보다 많은 개수로 구성될 수 있다. In this embodiment, the battery pack 610 is composed of four battery cells (B1, B2, B3, B4), and the inductor array 650 is composed of four inductors (L1, L2, L3, L4). Although illustrated and described, the number of battery cells and inductors according to the present embodiment is not limited to four, and may be configured in a number of less than four or more than four according to the intention of the manufacturer.

도 7은 도6의 셀 밸런싱 회로(630)의 상세 회로도를 예시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a detailed circuit diagram of the cell balancing circuit 630 of FIG. 6.

도 7의 실시예의 제1경로제공블록(631)과 제2경로제공블록(632)은 복수의 스위치들을 포함한다. 상기 제1경로제공블록(631)은 제1모드신호(CON1)에 응답하여 제1 내지 제5 노드들(N1, N2, N3, N4, N5)과 제1 내지 제4 인덕터들(L1, L2, L3, L4)을 선택적으로 연결하는 제1 내지 제5 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)를 포함한다. 제1 내지 제5 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)는 트랜지스터를 포함한다. 예를 들면, 제1인덕터(L1)의 양쪽 단자(LN1, LN2)는 제1배터리 셀(B1)의 양쪽 단자에 연결되기 위해 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 통하여 제1노드(N1)와 제2노드(N2)에 각각 연결된다. 제2인덕터(L2)의 양쪽 단자(LN3, LN4)는 제2배터리 셀(B2)의 양쪽 단자에 연결되기 위해 제2 스위치(SW2)와 제3 스위치(SW3)를 통하여 제2노드(N2)와 제3노드(N3)에 각각 연결된다. 제3인덕터(L3)의 양쪽 단자(LN5, LN6)는 제3배터리 셀(B3)의 양쪽 단자에 연결되기 위해 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 통하여 제3노드(N3)와 제4노드(N4)에 각각 연결된다. 제4인덕터(L4)의 양쪽 단자(LN7, LN8)는 제4배터리 셀(B4)의 양쪽 단자에 연결되기 위해 제4 스위치(SW4)와 제5 스위치(SW5)를 통하여 제4노드(N4)와 제5노드(N5)에 각각 연결된다. 제1모드신호(CON1)는 배터리 셀들(B1, B2, B3, B4) 중 과충전된 배터리의 에너지가 해당 배터리 셀에 대응하는 인덕터로 전달되어 저장되도록 제1 내지 제5 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)의 스위칭 상태를 선택적으로 제어한다. The first path providing block 631 and the second path providing block 632 of the embodiment of FIG. 7 include a plurality of switches. The first path providing block 631 includes first to fifth nodes N1, N2, N3, N4, N5 and first to fourth inductors L1 and L2 in response to a first mode signal CON1. And first to fifth switches SW1, SW2, SW3, SW4 and SW5 selectively connecting the L3 and L4. The first to fifth switches SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 include transistors. For example, both terminals LN1 and LN2 of the first inductor L1 are connected to both terminals of the first battery cell B1 through the first switch SW1 and the second switch SW2. It is connected to the node N1 and the second node N2, respectively. Both terminals LN3 and LN4 of the second inductor L2 are connected to both terminals of the second battery cell B2 through the second switch SW2 and the third switch SW3. And are connected to the third node N3, respectively. Both terminals LN5 and LN6 of the third inductor L3 are connected to both terminals of the third battery cell B3 through the third node SW3 and the fourth switch SW4. And are connected to the fourth node N4, respectively. Both terminals LN7 and LN8 of the fourth inductor L4 are connected to both terminals of the fourth battery cell B4 through the fourth node SW4 and the fifth switch SW5. And are connected to the fifth node N5, respectively. The first mode signal CON1 is the first to fifth switches SW1, SW2, SW3 so that the energy of the overcharged battery among the battery cells B1, B2, B3, and B4 is transferred to and stored in an inductor corresponding to the battery cell. , SW4, SW5) selectively controls the switching state.

제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 제1모드신호(CON1)에 응답하여 제1 배터리 셀(B1)의 과충전 에너지를 제1인덕터(L1)로 전달하는 경로를 제공한다. 예를 들면, 제1스위치(SW1)는 제1노드(N1)와 제1인덕터(L1)의 단자(LN1)를 연결하고, 제2스위치(SW2)는 제2노드(N2)와 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)를 연결한다.The first switch SW1 and the second switch SW2 provide a path for transferring the overcharge energy of the first battery cell B1 to the first inductor L1 in response to the first mode signal CON1. For example, the first switch SW1 connects the first node N1 and the terminal LN1 of the first inductor L1, and the second switch SW2 is the second node N2 and the first inductor. Connect the terminal (LN2) of (L1).

이와 마찬가지로 제2스위치(SW2)와 제3스위치(SW3)는 제2 배터리 셀(B2)의 과충전 에너지를 제2인덕터(L2)로 전달하는 경로를 제공하고, 제3스위치(SW3)와 제4스위치(SW4)는 제3 배터리 셀(B3)의 과충전 에너지를 제3인덕터(L3)로 전달하는 경로를 제공하며, 제4스위치(SW4)와 제5스위치(SW5)는 제4 배터리 셀(B4)의 과충전 에너지를 제4인덕터(L4)로 전달되는 경로를 제공한다.Similarly, the second switch SW2 and the third switch SW3 provide a path for transferring the overcharge energy of the second battery cell B2 to the second inductor L2, and the third switch SW3 and the fourth switch SW3 The switch SW4 provides a path for transferring the overcharge energy of the third battery cell B3 to the third inductor L3, and the fourth switch SW4 and the fifth switch SW5 are the fourth battery cell B4. ) Of the overcharge energy is delivered to the fourth inductor L4.

상기 제2경로제공블록(632)은 제2모드신호(CON2)에 응답하여 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 양쪽 단자(LN1,LN2; LN3,LN4; LN5,LN6; LN7,LN8)를 커패시터(660)의 양쪽 단자(CN1, CN2)에 선택적으로 연결하는 제6 내지 제13 스위치(SW6, SW7; SW8, SW9; SW10, SW11; SW12, SW13)를 제어한다. 제2모드신호(CON2)는 인덕터에 저장된 에너지가 커패시터(660)로 전달되어 저장되도록 제6 내지 제13 스위치(SW6, SW7; SW8, SW9; SW10, SW11; SW12, SW13)를 제어한다. In response to the second mode signal CON2, the second path providing block 632 has both terminals LN1, LN2; LN3, LN4; LN5, LN6 of the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4. ; Controlling the sixth to thirteenth switches SW6, SW7; SW8, SW9; SW10, SW11; SW12, SW13 selectively connecting the LN7 and LN8 to both terminals CN1 and CN2 of the capacitor 660. The second mode signal CON2 controls the sixth to thirteenth switches SW6, SW7; SW8, SW9; SW10, SW11; SW12, SW13 so that energy stored in the inductor is transferred to and stored in the capacitor 660.

제6스위치(SW6)와 제7스위치(SW7)는 제2모드신호(CON1)에 응답하여 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공한다. 예를 들면 제6스위치(SW6)는 제1인덕터(L1)의 단자(LN1)와 커패시터(660)의 단자(CN1)를 연결하고, 제7스위치(SW7)는 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)와 커패시터(660)의 단자(CN2)를 연결한다.The sixth switch SW6 and the seventh switch SW7 provide paths for transferring energy stored in the first inductor L1 to the capacitor 660 in response to the second mode signal CON1. For example, the sixth switch SW6 connects the terminal LN1 of the first inductor L1 and the terminal CN1 of the capacitor 660, and the seventh switch SW7 is a terminal of the first inductor L1. (LN2) and the terminal CN2 of the capacitor 660 are connected.

이와 마찬가지로, 제8스위치(SW8)와 제9스위치(SW9)는 제2인덕터(L2)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공하고, 제10스위치(SW10)와 제11스위치(SW11)는 제3인덕터(L3)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공하며, 제12스위치(SW12)와 제13스위치(SW13)는 제4인덕터(L4)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공한다.Likewise, the eighth switch SW8 and the ninth switch SW9 provide a path for transferring the energy stored in the second inductor L2 to the capacitor 660, and the tenth switch SW10 and the eleventh switch ( SW11 provides a path for transferring the energy stored in the third inductor L3 to the capacitor 660, and the 12th switch SW12 and the 13th switch SW13 convert the energy stored in the fourth inductor L4 into a capacitor. Provides a route to 660.

상기한 구성에 의하여, 제7 스위치(SW7)의 일단과 제8 스위치(SW8)의 일단은 인접한 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)와 제2인덕터(L2)의 단자(LN3)에 공통으로 연결된 배선에 병렬로 연결되며, 제9 스위치(SW9)의 일단과 제10 스위치(SW10)의 일단은 인접한 제2인덕터(L2)의 단자(LN4)와 제3인덕터(L3)의 단자(LN5)에 공통으로 연결된 배선에 병렬로 연결되고, 제11 스위치(SW11)의 일단과 제12 스위치(SW12)의 일단은 인접한 제3인덕터(L3)의 단자(LN6)와 제4인덕터(L4)의 단자(LN7)에 공통으로 연결된 배선에 병렬로 연결된다. 그리고, 제6 스위치(SW6)의 일단은 제1인덕터(L1)의 단자(LN1)에 연결되며, 제13 스위치(SW13)의 일단은 제4인덕터(L4)의 단자(LN8)에 연결된다. 또한, 제6 스위치(SW6), 제8 스위치(SW8), 제10 스위치(SW10) 및 제12 스위치(SW12)의 각 타단은 공통으로 커패시터(660)의 단자(CN1)에 연결되고, 제7 스위치(SW7), 제9 스위치(SW9), 제11 스위치(SW11) 및 제13 스위치(SW13)의 각 타단은 공통으로 커패시터(660)의 단자(CN2)에 연결된다. According to the above configuration, one end of the seventh switch SW7 and one end of the eighth switch SW8 are common to the terminal LN2 of the adjacent first inductor L1 and the terminal LN3 of the second inductor L2. It is connected in parallel to the connected wiring, and one end of the ninth switch SW9 and one end of the tenth switch SW10 are adjacent to the terminal LN4 of the second inductor L2 and the terminal LN5 of the third inductor L3. ) Is connected in parallel to the wiring commonly connected to the 11th switch SW11 and one end of the 12th switch SW12 is the terminal LN6 of the adjacent third inductor L3 and the fourth inductor L4. It is connected in parallel to the wiring commonly connected to the terminal LN7. In addition, one end of the sixth switch SW6 is connected to the terminal LN1 of the first inductor L1, and one end of the thirteenth switch SW13 is connected to the terminal LN8 of the fourth inductor L4. In addition, the other ends of the sixth switch SW6, the eighth switch SW8, the tenth switch SW10, and the twelfth switch SW12 are commonly connected to the terminal CN1 of the capacitor 660, and the seventh switch The other ends of the switch SW7, the ninth switch SW9, the eleventh switch SW11, and the thirteenth switch SW13 are commonly connected to the terminal CN2 of the capacitor 660.

상술한 바 도 6 및 도 7의 실시예는 전압 감지 회로(620)가 배터리 팩(610)에 포함된 각 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 전압을 감지하고 각 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 전압을 프로세서(640)에 제공하며, 프로세서(640)는 각 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 전압을 내부의 기준 전압과 비교하여 과충전된 것을 판단한다. 과충전된 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)가 존재하는 경우, 도 6 및 도 7의 실시예는 셀 밸런싱을 수행한다. 6 and 7 described above, the voltage sensing circuit 620 detects the voltage of each battery cell B1, B2, B3, and B4 included in the battery pack 610, and the battery cell B1, The voltages of B2, B3, and B4 are provided to the processor 640, and the processor 640 compares the voltages of each of the battery cells B1, B2, B3, and B4 with an internal reference voltage to determine overcharged. When overcharged battery cells B1, B2, B3, and B4 exist, the embodiments of FIGS. 6 and 7 perform cell balancing.

일례로, 제1 배터리 셀(B1)이 과충전된 경우, 프로세서(640)는 제1경로제공블록(631)의 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 턴온시키기 위한 제1모드신호(CON1)를 제공하며, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 제1 모드신호(CON1)에 의하여 턴온된다. 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 턴온되면, 제1 배터리 셀(B1)에 과충전된 에너지는 제1인덕터(L1)로 전달된다. 이때 제2경로제공블록(631)의 제6 스위치(SW6)와 제7 스위치(SW7) 및 제8 스위치(SW8)는 제2모드신호(CON2)에 의하여 턴오프 상태를 유지한다. 그 후, 프로세서(640)의 제어에 의하여, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 턴오프되고, 제6 스위치(SW6)와 제7 스위치(SW7)이 턴온된다. 그러면, 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지는 커패시터(660)로 전달된다. 이때, 스위치(670)는 턴오프 상태를 유지한다. 커패시터(660)에 전달된 에너지는 스위치(670)의 턴온에 의하여 변환기(680)로 전달되며, 변환기(680)는 DC-DC 변환 동작을 수행한 후 배터리 팩(610)으로 충전을 위한 에너지를 제공한다.For example, when the first battery cell B1 is overcharged, the processor 640 is a first mode signal for turning on the first switch SW1 and the second switch SW2 of the first path providing block 631 (CON1) is provided, and the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on by the first mode signal CON1. When the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on, energy overcharged in the first battery cell B1 is transferred to the first inductor L1. At this time, the sixth switch SW6, the seventh switch SW7, and the eighth switch SW8 of the second path providing block 631 maintain a turned-off state by the second mode signal CON2. Thereafter, under the control of the processor 640, the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off, and the sixth switch SW6 and the seventh switch SW7 are turned on. Then, the energy stored in the first inductor L1 is transferred to the capacitor 660. At this time, the switch 670 maintains a turned-off state. The energy delivered to the capacitor 660 is transferred to the converter 680 by the turn-on of the switch 670, and the converter 680 performs a DC-DC conversion operation and then converts energy for charging to the battery pack 610. to provide.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 6과 비교하여, 도 8은 제1경로제공블록(631)의 구성, 제2 경로제공블록(632)의 구성, 프로세서(640)가 제1경로제공블록(631)에 모드신호(CON)를 제공하는 점 및 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 단자들(LN1~LN8)이 배선들에 각각 독립적으로 연결된 점 등에 차이가 있다. 도 8에서 도 6과 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다. 그리고, 도 8의 실시예는 도 9를 참조하여 설명될 수 있다. Meanwhile, FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of a cell balancing system according to the present invention. Compared with FIG. 6, FIG. 8 shows the configuration of the first path providing block 631, the configuration of the second path providing block 632, and the processor 640 sends a mode signal CON to the first path providing block 631. There is a difference in the point that is provided and that the terminals LN1 to LN8 of the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 are independently connected to the wires. In FIG. 8, a description of the same configuration as in FIG. 6 will be omitted. In addition, the embodiment of FIG. 8 may be described with reference to FIG. 9.

도 9를 참조하면, 제1경로제공블록(631)은 다이오드들과 스위치로 구성되며, 제2경로제공블록(632)은 다이오드들로 구성된다. Referring to FIG. 9, the first path providing block 631 is composed of diodes and switches, and the second path providing block 632 is composed of diodes.

상기 제1경로제공블록(631)은 제1 내지 제4 다이오드(D11, D12, D13, D14)와 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 포함한다. 제1 내지 제4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)는 트랜지스터를 포함한다. 제1다이오드는(D11)와 제1스위치(SW1)는 제1 배터리 셀(B1)의 과충전 에너지를 제1 인덕터(L1)로 전달하는 단방향 경로를 제공한다. 제1다이오드(D11)의 애노드는 제1 배터리 셀(B1)의 일 단자, 즉 제1노드(N1)에 연결되고, 제1다이오드의 캐소드는 제1 인덕터(L1)의 단자(LN1)에 연결된다. 제1스위치(SW1)는 제1 배터리 셀(B1)의 일측에 형성된 제2노드(N2)와 제1 인덕터(L1)의 단자(LN2) 사이에 위치되며, 모드신호(CON)에 응답하여 제2노드(N2)와 제1 인덕터(L1)의 단자(LN2) 간의 연결을 스위칭한다.The first path providing block 631 includes first to fourth diodes D11, D12, D13, and D14 and first to fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4. The first to fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4 include transistors. The first diode D11 and the first switch SW1 provide a unidirectional path for transferring the overcharge energy of the first battery cell B1 to the first inductor L1. The anode of the first diode D11 is connected to one terminal of the first battery cell B1, that is, the first node N1, and the cathode of the first diode is connected to the terminal LN1 of the first inductor L1. do. The first switch SW1 is located between the second node N2 formed on one side of the first battery cell B1 and the terminal LN2 of the first inductor L1, and is configured to be controlled in response to the mode signal CON. The connection between the second node N2 and the terminal LN2 of the first inductor L1 is switched.

이와 마찬가지로, 제2다이오드(D12)와 제2스위치(SW2)는 제2 배터리 셀(B2)의 과충전 에너지를 제2인덕터(L2)로 전달하는 단방향 경로를 제공하고, 제3다이오드(D13)와 제3스위치(SW3)는 제3 배터리 셀(B3)의 과충전 에너지를 제3 인덕터(L3)로 전달하는 단방향 경로를 제공하며, 제4다이오드(D14)와 제4스위치(SW4)는 제4 배터리 셀(B4)에 저장된 과충전 에너지를 제4 인덕터(L4)로 전달하는 단방향 경로를 제공하는 구성을 가진다.Similarly, the second diode D12 and the second switch SW2 provide a one-way path for transferring the overcharge energy of the second battery cell B2 to the second inductor L2, and the third diode D13 and The third switch SW3 provides a one-way path for transferring the overcharge energy of the third battery cell B3 to the third inductor L3, and the fourth diode D14 and the fourth switch SW4 are used for the fourth battery. It has a configuration that provides a unidirectional path for transferring the overcharge energy stored in the cell B4 to the fourth inductor L4.

상기 제2경로제공블록(632)은 제5 내지 제12다이오드(D21, D22; D23, D24; D25, D26; D27, D28)를 포함한다. 제5 내지 제12다이오드(D21, D22; D23, D24; D25, D26; D27, D28)는 두 개씩 짝을 이루어 하나의 인덕터에 대응되며, 대응되는 인덕터에 저장된 에너지가 커패시터(660)로 전달되는 경로를 제공한다. The second path providing block 632 includes fifth to twelfth diodes D21, D22; D23, D24; D25, D26; D27, D28. The fifth to twelfth diodes (D21, D22; D23, D24; D25, D26; D27, D28) are paired with each other to correspond to one inductor, and energy stored in the corresponding inductor is transferred to the capacitor 660. Provide a route.

예를 들면, 제5다이오드(D21)와 제6다이오드(D22)는 제1인덕터(L1)에 대응되며, 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지가 커패시터(660)로 전달되는 경로를 제공한다. 이를 위해 제5다이오드(D21)의 애노드는 커패시터(660)의 단자(CN1)에 연결되고, 제5다이오드(D21)의 캐소드는 제1인덕터((L1)의 단자(LN1)에 연결된다. 제6다이오드(D22)의 애노드는 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)에 연결되고, 제6다이오드(D22)의 캐소드는 커패시터(660)의 단자(CN2)에 연결된다.For example, the fifth diode D21 and the sixth diode D22 correspond to the first inductor L1 and provide a path through which energy stored in the first inductor L1 is transferred to the capacitor 660. To this end, the anode of the fifth diode D21 is connected to the terminal CN1 of the capacitor 660, and the cathode of the fifth diode D21 is connected to the terminal LN1 of the first inductor L1. The anode of the 6 diode D22 is connected to the terminal LN2 of the first inductor L1, and the cathode of the sixth diode D22 is connected to the terminal CN2 of the capacitor 660.

이와 마찬가지로, 제7다이오드(D23)와 제8다이오드(D24)는 제2인덕터(L2)에 대응되며 제2인덕터(L2)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공하고, 제9다이오드(D25)와 제10다이오드(D26)는 제3인덕터(L3)에 대응되며 제3인덕터(L3)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공하며, 제11다이오드(D27)와 제12다이오드(D28)는 제4인덕터(L4)에 대응되며 제4인덕터(L4)에 저장된 에너지를 커패시터(660)로 전달하는 경로를 제공한다.Likewise, the seventh diode D23 and the eighth diode D24 correspond to the second inductor L2 and provide a path for transferring energy stored in the second inductor L2 to the capacitor 660, and The diode D25 and the tenth diode D26 correspond to the third inductor L3 and provide a path for transferring the energy stored in the third inductor L3 to the capacitor 660, and the eleventh diode D27 and The twelfth diode D28 corresponds to the fourth inductor L4 and provides a path for transferring energy stored in the fourth inductor L4 to the capacitor 660.

제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)는 커패시터(660)에 대하여 서로 병렬로 연결된다. 이로 인해 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 저장 에너지는 모두 커패시터(660)에 모아질 수 있다. 각 인덕터에서 커패시터(660)로 에너지가 전달되는 경로에는 전류가 방향성을 가지고 한 방향으로 흐를 수 있도록 두 개의 다이오드가 설치되어 있어서 인덕터의 에너지가 커패시터 방향으로 전달될 수 있다.The first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 are connected in parallel to each other with respect to the capacitor 660. Accordingly, all of the stored energy of the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4 may be collected in the capacitor 660. In the path through which energy is transmitted from each inductor to the capacitor 660, two diodes are installed so that the current flows in one direction with a directionality, so that the energy of the inductor can be transferred to the capacitor.

도 10은 도 9와 같이 구성되는 셀 밸런싱 시스템의 실시예의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 일실시예에 따른 셀 밸런싱 시스템은 도 10의 (a) 내지 (d)와 같이 4가지 모드로 구분되어 동작될 수 있다. 본 실시 예에서는 제1배터리 셀(B1) 및 제4배터리 셀(B4)이 과충전 된 경우를 예시하여 설명한다.10 is a view for explaining the operation of an embodiment of the cell balancing system configured as shown in FIG. The cell balancing system according to the embodiment of FIG. 10 may be divided into four modes as shown in FIGS. 10A to 10D and operated. In the present embodiment, a case in which the first battery cell B1 and the fourth battery cell B4 are overcharged will be described.

도 10의 (a)를 참조하면, 제1 동작모드에서, 프로세서(640)는 제1배터리 셀(B1) 및 제4배터리 셀(B4)이 과충전이 되어 있다고 판단하고, 제1스위치(SW1) 및 제4스위치(SW4)를 턴 온 시키고 제2스위치(SW2) 및 제3스위치(SW3)를 턴 오프 시키도록 제1경로제공블록(631)에 모드신호(CON)를 제공한다. 제1배터리 셀(B1), 제1다이오드(D11), 제1인덕터(L1) 및 제1스위치(SW1)는 폐회로(closed loop)를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성한다. 제1배터리 셀(B1)에 과충전된 에너지는 에너지 전달 경로를 통하여 전달되어 제1인덕터(L1)에 저장된다. 이와 마찬가지로 제4배터리 셀(B4), 제4다이오드(D14), 제4인덕터(L4) 및 제4스위치(SW4)는 폐회로를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성하며, 에너지 전달 경로를 통하여 제4배터리 셀(B4)에 과충전된 에너지가 전달되어 제4인덕터(L4)에 저장된다. Referring to FIG. 10A, in the first operation mode, the processor 640 determines that the first battery cell B1 and the fourth battery cell B4 are overcharged, and the first switch SW1 And a mode signal CON to the first path providing block 631 to turn on the fourth switch SW4 and turn off the second switch SW2 and the third switch SW3. The first battery cell B1, the first diode D11, the first inductor L1, and the first switch SW1 form a closed loop to form an energy transfer path. The energy overcharged in the first battery cell B1 is transferred through an energy transfer path and stored in the first inductor L1. Similarly, the fourth battery cell (B4), the fourth diode (D14), the fourth inductor (L4), and the fourth switch (SW4) form an energy transfer path by forming a closed circuit, and the fourth battery The overcharged energy is transferred to the cell B4 and stored in the fourth inductor L4.

도 10의 (b)를 참조하면, 제2 동작모드에서, 프로세서(640)는 턴 온 되어 있던 제1경로제공블록(631)의 제1스위치(SW1) 및 제4스위치(SW4)를 턴 오프 시키도록 모드신호(CON)를 제공한다. 제1인덕터(L1)와 제4인덕터(L4)는 커패시터(660)와 서로 병렬로 연결되고, 4개의 다이오드(D21, D22, D27, D28)는 전류의 흐름에 일 방향성을 제공한다. 그러므로, 제1인덕터(L1) 및 제4인덕터(L4)에 저장된 에너지가 모두 커패시터(660)에 전달된다. Referring to (b) of FIG. 10, in the second operation mode, the processor 640 turns off the first switch SW1 and the fourth switch SW4 of the first path providing block 631 that were turned on. A mode signal (CON) is provided to make it happen. The first inductor L1 and the fourth inductor L4 are connected to each other in parallel with the capacitor 660, and the four diodes D21, D22, D27, and D28 provide unidirectionality to the flow of current. Therefore, all of the energy stored in the first inductor L1 and the fourth inductor L4 is transferred to the capacitor 660.

도 10의 (c)를 참조하면, 제3 동작모드에서, 프로세서(640)는 스위치(670)를 턴 온 시키도록 모드신호(CON)를 제공한다. 커패시터(660)에 충전된 에너지는 변환기(680)를 구성하는 코일로 전달된다. Referring to FIG. 10C, in the third operation mode, the processor 640 provides a mode signal CON to turn on the switch 670. The energy charged in the capacitor 660 is transferred to the coil constituting the converter 680.

도 10의 (d)를 참조하면, 제4 동작모드에서, 변환기(680)는 1차 코일의 에너지에 의하여 2차 코일에 유도된 에너지를 배터리 팩(610)의 제1 내지 제4 배터리 셀(B1~B4)로 제공할 수 있다. Referring to (d) of FIG. 10, in the fourth operation mode, the converter 680 converts the energy induced into the secondary coil by the energy of the primary coil into the first to fourth battery cells of the battery pack 610 ( B1~B4) can be provided.

도 10의 동작모드들을 요약하면, 전압감지회로(620)가 과충전된 배터리 셀을 감지하고, 과충전된 배터리 셀에 연결된 제1경로제공블록(631)의 스위치를 활성화시켜 배터리 셀의 과충전된 에너지를 해당 인덕터에 1차 저장한다. 그 후 인덕터에 저장된 에너지는 제2경로제공블록(632)를 경유하여 하나의 커패시터(660)에 2차 저장된다. 그 후, 변환기(680)는 커패시터(660)에 저장된 에너지를 변환하여 배터리 팩(610)에 공급한다. 배터리 팩(610)에 공급되는 에너지는 직렬로 연결된 4개의 배터리 셀(B1~B4)에 분배될 수 있으며, 4개의 배터리 셀(B1~B4)은 충전될 수 있다. Summarizing the operation modes of FIG. 10, the voltage sensing circuit 620 detects an overcharged battery cell and activates a switch of the first path providing block 631 connected to the overcharged battery cell to reduce the overcharged energy of the battery cell. First store in the inductor. After that, the energy stored in the inductor is secondarily stored in one capacitor 660 via the second path providing block 632. Thereafter, the converter 680 converts the energy stored in the capacitor 660 and supplies it to the battery pack 610. Energy supplied to the battery pack 610 may be distributed to four battery cells B1 to B4 connected in series, and the four battery cells B1 to B4 may be charged.

상기에서 본 실시 예에 따른 셀 밸런싱 시스템의 동작 과정의 이해를 돕기 위하여 4개의 동작 모드를 순차적으로 설명하였지만, 경로제공블록의 구성 및 동작을 조정함으로써, 제1동작모드와 제3동작모드는 동시에 진행될 수 있고, 제2동작모드와 제4동작모드도 동시에 진행될 수 있다. In the above, four operation modes have been sequentially described to help understand the operation process of the cell balancing system according to the present embodiment, but by adjusting the configuration and operation of the path providing block, the first operation mode and the third operation mode are simultaneously The second operation mode and the fourth operation mode may be performed simultaneously.

도 11은 도9의 제1경로제공블록(631)의 스위치에 대한 실시 예를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 제1스위치(SW1)는 트랜지스터(801)와 제어스위치(1010)를 포함한다.11 shows an embodiment of a switch of the first path providing block 631 of FIG. 9. Referring to FIG. 11, a first switch SW1 includes a transistor 801 and a control switch 1010.

트랜지스터(801)는 제어단자, 제1단자 및 제2단자를 포함하며, 제어단자가 제어스위치(1010)의 일단에 연결되고 제1단자는 제2노드(N2)에 연결되며 제2단자는 제1 인덕터(L1)의 단자(LN2)에 연결된다. The transistor 801 includes a control terminal, a first terminal and a second terminal, the control terminal is connected to one end of the control switch 1010, the first terminal is connected to the second node (N2), and the second terminal is a second terminal. 1 It is connected to the terminal LN2 of the inductor L1.

제어스위치(1010)는 트랜지스터(801)의 제어단자와 제1노드(N1) 사이에 연결되며, 프로세서(640)에서 제공하는 PWM 형태의 모드신호(CON)에 의해 온 오프될 수 있다. 제어스위치(1010)는 PWM 형태의 모드신호(CON)에 응답하여 제1노드(N1)를 트랜지스터(801)의 제어단자로 연결하는 것을 스위칭한다.The control switch 1010 is connected between the control terminal of the transistor 801 and the first node N1 and may be turned on and off by a PWM mode signal CON provided from the processor 640. The control switch 1010 switches connecting the first node N1 to the control terminal of the transistor 801 in response to the PWM-type mode signal CON.

제1배터리 셀(B1)이 과충전되어 있는 경우, 제어스위치(1010)이 프로세서(640)의 제어에 의하여 턴온된다. 과충전된 에너지가 턴온된 제어스위치(1010)를 통하여 전달되면, 트랜지스터(801)의 게이트에 인가되는 전압준위가 높아진다. 그러므로 트랜지스터(801)가 턴 온 된다. 이로 인해 도 10의 (a)에 도시된 바와 같은 폐회로가 형성되며, 제1경로제공블록(631)은 제1배터리 셀(B1)의 과충전 에너지를 해당 인덕터(L1)로 전달할 경로를 제공할 수 있다. When the first battery cell B1 is overcharged, the control switch 1010 is turned on under the control of the processor 640. When the overcharged energy is transferred through the turned-on control switch 1010, the voltage level applied to the gate of the transistor 801 increases. Therefore, the transistor 801 is turned on. As a result, a closed circuit as shown in (a) of FIG. 10 is formed, and the first path providing block 631 can provide a path to transfer the overcharge energy of the first battery cell B1 to the corresponding inductor L1. have.

제1경로제공블록(631)의 다른 스위치들(SW2, SW3, SW4)도 제1스위치(SW1)의 구성 및 동작과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
Other switches SW2, SW3, and SW4 of the first path providing block 631 are also the same as the configuration and operation of the first switch SW1, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 12는 본 발명에 따른 셀 밸런싱 시스템의 다른 일 실시 예이다. 도 12의 실시예는 셀 투 셀(cell to cell) 양방향으로 에너지 전달 동작을 할 수 있도록 구성되며, 과충전된 배터리 셀의 에너지를 회수하는 것과 회수된 에너지를 저충전된 배터리 셀로 직접 전달하는 것을 수행할 수 있도록 구성된다. 12 is another embodiment of a cell balancing system according to the present invention. The embodiment of FIG. 12 is configured to perform an energy transfer operation in both cell-to-cell directions, and recovers energy from an overcharged battery cell and directly transfers the recovered energy to a low-charged battery cell. It is structured to do.

도 12와 같이 실시되는 셀 밸런싱 시스템(1100)은 배터리 팩(1110), 전압감지회로(1120), 셀 밸런싱 회로(1130), 프로세서(1140), 인덕터 어레이(1150) 및 커패시터(1160)를 포함한다. 셀 밸런싱 회로(1130)는 제1경로제공블록(1131)과 제2경로제공블록(1132)을 포함한다.The cell balancing system 1100 implemented as shown in FIG. 12 includes a battery pack 1110, a voltage sensing circuit 1120, a cell balancing circuit 1130, a processor 1140, an inductor array 1150, and a capacitor 1160. do. The cell balancing circuit 1130 includes a first path providing block 1131 and a second path providing block 1132.

도 12의 실시예에서 배터리 팩(1110) 및 전압감지회로(1120)는 도 6의 실시예와 동일하므로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다. 도 12의 실시예는 도 6과 비교하여 제1경로제공블록(1110)의 구성, 제2 경로제공블록(1132)의 구성 및 각 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 단자들(LN1~LN8)이 배선들에 각각 독립적으로 연결된 점 등에 차이가 있다. 도 12의 실시예는 도 13을 참조하여 설명될 수 있다. In the exemplary embodiment of FIG. 12, the battery pack 1110 and the voltage sensing circuit 1120 are the same as those of the exemplary embodiment of FIG. 6, and thus redundant descriptions thereof will be omitted. In the embodiment of FIG. 12, compared to FIG. 6, the configuration of the first path providing block 1110, the configuration of the second path providing block 1132, and terminals LN1 to L4 of each inductor L1, L2, L3, L4 There is a difference in that LN8) is independently connected to the wirings. The embodiment of FIG. 12 may be described with reference to FIG. 13.

도 12 및 도 13를 참조하면, 제1경로제공블록(1131)과 제2경로제공블록(1132)은 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 스위치들은 도11에서 설명한 스위치가 이용될 수 있다. 제1경로제공블록(1131)과 제2경로제공블록(1132)은 모드신호(CON)에 응답하여 선택적으로 과충전된 배터리 셀의 에너지를 인덕터를 통해 커패시터(1160)로 회수하는 경로를 제공하거나, 커패시터(1160)에 저장된 에너지를 인덕터를 통해 저충전된 배터리 셀로 제공하는 경로를 제공한다. 모드신호(CON)는 PWM 신호일 수 있으며, 제1모드신호(CON1)와 제2모드신호(CON2)를 포함한다. 12 and 13, the first path providing block 1131 and the second path providing block 1132 may include a plurality of switches. As for the switches, the switch described in FIG. 11 may be used. The first path providing block 1131 and the second path providing block 1132 provide a path for selectively recovering the energy of the overcharged battery cell to the capacitor 1160 through the inductor in response to the mode signal CON, or A path for providing energy stored in the capacitor 1160 to a battery cell that is undercharged through an inductor is provided. The mode signal CON may be a PWM signal, and includes a first mode signal CON1 and a second mode signal CON2.

상기 제1경로제공블록(1131)은 제1모드신호(CON1)에 응답하여 제1 내지 제4 배터리 셀(B1, B2_,B3_, B4)의 양쪽 단자들을 대응 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 양쪽 단자들로 선택적으로 연결하는 제1 내지 제8 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8)를 포함한다. 제1모드신호(CON1)에 의한 제1 내지 제8 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8)의 스위칭 동작에 의하여, 제1 내지 제4 배터리 셀(B1, B2, B3, B4) 중 과충전된 배터리 셀의 에너지가 해당 인덕터로 저장되거나, 인덕터에 저장된 에너지가 해당 배터리 셀에 제공될 수 있다. 제1모드신호(CON1)는 제1 내지 제8 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8) 별로 다르게 제공될 수 있으며, 제1 내지 제4 배터리 셀(B1, B2, B3, B4) 중 선택된 배터리 셀이 과충전에 대응하여 에너지를 인덕터로 제공하거나 저충전에 대응하여 인덕터의 에너지를 제공받을 수 있다. In response to the first mode signal CON1, the first path providing block 1131 connects both terminals of the first to fourth battery cells B1, B2 _, B3 _{, and} B4 to corresponding inductors L1, L2, L3, and L4. ) And first to eighth switches SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, and SW8 selectively connected to both terminals of). By the switching operation of the first to eighth switches SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, SW8 according to the first mode signal CON1, the first to fourth battery cells B1, B2, Among B3 and B4), the energy of the overcharged battery cell may be stored in the corresponding inductor, or the energy stored in the inductor may be provided to the corresponding battery cell. The first mode signal CON1 may be provided differently for each of the first to eighth switches SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6, SW7, and SW8, and the first to fourth battery cells B1, B2, and A battery cell selected among B3 and B4) may provide energy to the inductor in response to overcharging or may receive energy from the inductor in response to low charging.

제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 제1모드신호(CON1)에 응답하여 제1 배터리 셀(B1)의 과충전 에너지를 제1인덕터(L1)로 저장하거나, 커패시터(1160)로부터 회수되어 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지를 제1 배터리 셀(B1)로 충전하는 경로를 제공한다. 예를 들면 제1스위치(SW1)는 제1노드(N1)와 제1인덕터(L1)의 단자(LN1)를 연결하고, 제2스위치(SW2)는 제2노드(N1)와 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)를 연결한다. 이와 마찬가지로 제3스위치(SW3)와 제4스위치(SW4)는 제2 배터리 셀(B2)과 제2인덕터(L2) 상호간 에너지 전달경로를 제공하고, 제5스위치(SW5)와 제6스위치(SW6)는 제3 배터리 셀(B3)과 제3인덕터(L3) 상호간 에너지 전달경로를 제공하며, 제7스위치(SW7)와 제8스위치(SW8)는 제4 배터리 셀(B4)과 제4인덕터(L4) 상호간 에너지 전달경로를 제공한다.The first switch SW1 and the second switch SW2 store the overcharge energy of the first battery cell B1 as the first inductor L1 or from the capacitor 1160 in response to the first mode signal CON1. A path for charging the energy recovered and stored in the first inductor L1 into the first battery cell B1 is provided. For example, the first switch SW1 connects the first node N1 and the terminal LN1 of the first inductor L1, and the second switch SW2 is the second node N1 and the first inductor. Connect the terminal (LN2) of L1). Similarly, the third switch SW3 and the fourth switch SW4 provide an energy transfer path between the second battery cell B2 and the second inductor L2, and the fifth switch SW5 and the sixth switch SW6 ) Provides an energy transfer path between the third battery cell B3 and the third inductor L3, and the seventh switch SW7 and the eighth switch SW8 are the fourth battery cell B4 and the fourth inductor. L4) Provides energy transfer paths for each other.

상기 제2경로제공블록(1132)은 제2모드신호(CON2)에 응답하여 제1 내지 제4 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 양쪽 단자(LN1, LN2; LN3, LN4;, LN5, LN6; LN7, LN8)를 커패시터 양쪽 단자(CN1, CN2)에 선택적으로 연결하는 제9 내지 제16스위치(SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, SW16)를 포함한다. 제2모드신호(CON2)에 의한 제9 내지 제16 스위치(SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, SW16)의 스위칭 동작에 의하여, 인덕터(L1, L2, L3, L4)의 에너지가 커패시터(1160)에 저장되거나 커패시터(1160)의 에너지가 저충전된 배터리 셀에 대응하는 인덕터에 저장될 수 있다. 제2모드신호(CON2)는 제9 내지 제16 스위치(SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, SW16) 별로 다르게 제공될 수 있다. In response to the second mode signal CON2, the second path providing block 1132 includes both terminals LN1, LN2; LN3, LN4;, LN5, and the first to fourth inductors L1, L2, L3, and L4. It includes ninth to sixteenth switches SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, and SW16 selectively connecting the LN6; LN7 and LN8 to both terminals CN1 and CN2 of the capacitor. Energy of the inductors L1, L2, L3, L4 by the switching operation of the ninth to 16th switches SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, SW16 by the second mode signal CON2 May be stored in the capacitor 1160 or the energy of the capacitor 1160 may be stored in an inductor corresponding to a low-charged battery cell. The second mode signal CON2 may be provided differently for each of the ninth to sixteenth switches SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, and SW16.

제9스위치(SW9)와 제10스위치(SW10)는 제2모드신호(CON2)에 응답하여 제1인덕터(L1)에 저장된 과충전 에너지를 커패시터(1160)로 저장하는 경로를 제공한다. 또한 제9스위치(SW9)와 제10스위치(SW10)는 제2모드신호(CON2)에 응답하여 커패시터(1160)로부터 회수된 에너지를 제1 배터리 셀(B1)에 대응하는 제1인덕터(L1)로 전달하는 경로를 제공한다. 예를 들면 제9스위치(SW9)는 제1인덕터(L1)의 단자(LN1)와 커패시터(1160)의 단자(CN1)를 연결하고, 제10스위치(SW10)는 제1인덕터(L1)의 단자(LN2)와 커패시터(1160)의 단자(CN2)를 연결한다. The ninth switch SW9 and the tenth switch SW10 provide a path for storing the overcharge energy stored in the first inductor L1 into the capacitor 1160 in response to the second mode signal CON2. In addition, the ninth switch SW9 and the tenth switch SW10 transfer the energy recovered from the capacitor 1160 in response to the second mode signal CON2 to the first inductor L1 corresponding to the first battery cell B1. Provides a route to the route. For example, the ninth switch SW9 connects the terminal LN1 of the first inductor L1 and the terminal CN1 of the capacitor 1160, and the tenth switch SW10 is a terminal of the first inductor L1. The terminal CN2 of the capacitor 1160 is connected to the LN2.

이와 마찬가지로 제11스위치(SW11)와 제12스위치(SW12)는 제2인덕터(L2)와 커패시터(1160) 상호간 에너지 전달경로를 제공하고, 제13스위치(SW13)와 제14스위치(SW14)는 제3인덕터(L3)와 커패시터(1160) 상호간 에너지 전달경로를 제공하며, 제15스위치(SW15)와 제16스위치(SW16)는 제4인덕터(L4)와 커패시터(1160) 상호간 에너지 전달경로를 제공한다.Similarly, the eleventh switch SW11 and the twelfth switch SW12 provide an energy transfer path between the second inductor L2 and the capacitor 1160, and the thirteenth switch SW13 and the fourteenth switch SW14 are The three inductor L3 and the capacitor 1160 provide an energy transfer path between each other, and the 15th switch SW15 and the sixteenth switch SW16 provide an energy transfer path between the fourth inductor L4 and the capacitor 1160. .

도 6 및 도 8의 실시 예의 경우 커패시터(660)에 저장된 에너지가 변환기(680)를 거쳐 배터리 팩(610)으로 직접 전달된다. 이에 반해 도 12 및 도 13의 실시 예는 커패시터(1160)에 저장된 에너지가 제2경로제공블록(1132) 및 제1경로제공블록(1131)을 거쳐 배터리 셀(1110)로 전달된다는 점에서 차이가 있다.6 and 8, energy stored in the capacitor 660 is directly transferred to the battery pack 610 through the converter 680. In contrast, the embodiments of FIGS. 12 and 13 differ in that the energy stored in the capacitor 1160 is transferred to the battery cell 1110 through the second path providing block 1132 and the first path providing block 1131. have.

도 14는 도 13에 도시된 셀 밸런싱 시스템의 동작 설명을 위한 도면이다. 본 실시 예에 따른 셀 밸런싱 시스템은 4가지 모드로 구분되어 동작될 수 있다. 본 실시 예에서는 제1배터리 셀(B1)이 과충전되고, 제4배터리 셀(B4)이 저충전된 경우를 예시하여 설명한다.14 is a diagram for explaining the operation of the cell balancing system shown in FIG. 13. The cell balancing system according to the present embodiment may be operated by being divided into four modes. In the present embodiment, a case where the first battery cell B1 is overcharged and the fourth battery cell B4 is undercharged will be described.

도 13의 (a)를 참조하면, 제1 동작모드에서, 제1배터리 셀(B1)이 과충전된 경우에 대응하여 프로세서(1140)는 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 턴 온시키고 제3스위치(SW3) 내지 제6스위치(SW6)을 턴오프 시키도록 제1경로제공블록(1131)에 제1모드신호(CON1)를 제공한다. 또한, 프로세서(1140)는 스위치들(SW9~SW16)을 턴오프 시키도록 제2경로제공블록(1132)에 제2모드신호(CON2)를 제공한다. 제1배터리 셀(B1), 제1스위치(SW1), 제1인덕터(L1) 및 제2스위치(SW2)는 폐 회로를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성한다. 따라서 과충전된 제1배터리 셀(B1)의 에너지는 에너지 전달 경로를 통하여 전달되어 제1인덕터(L₁)에 저장된다 Referring to (a) of FIG. 13, in the first operation mode, the processor 1140 turns the first switch SW1 and the second switch SW2 in response to a case where the first battery cell B1 is overcharged. The first mode signal CON1 is provided to the first path providing block 1131 to turn on and turn off the third to sixth switches SW3 to SW6. In addition, the processor 1140 provides the second mode signal CON2 to the second path providing block 1132 to turn off the switches SW9 to SW16. The first battery cell B1, the first switch SW1, the first inductor L1, and the second switch SW2 form a closed circuit to form an energy transfer path. Therefore, the energy of the overcharged first battery cell B1 is transferred through the energy transfer path and stored in the first inductor L ₁ .

도 13의 (b)를 참조하면, 제2 동작모드에서, 프로세서(1140)는 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)를 턴오프시키도록 제1경로제공블록(1131)에 제1모드신호(CON1)를 제공하고 제9스위치(SW9)와 제10스위치(SW10)를 턴온시키도록 제2경로제공블록(1132)에 제2모드신호(CON2)를 제공한다. 제1인덕터(L1), 제9스위치(SW9), 커패시터(1160) 및 제10스위치(SW10)는 폐회로를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성한다. 따라서, 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지는 에너지 전달 경로를 통하여 전달되어 커패시터(1160)에 저장된다. 13B, in the second operation mode, the processor 1140 provides a first path to the first path providing block 1131 to turn off the first switch SW1 and the second switch SW2. The second mode signal CON2 is provided to the second path providing block 1132 to provide the mode signal CON1 and turn on the ninth switch SW9 and the tenth switch SW10. The first inductor L1, the ninth switch SW9, the capacitor 1160, and the tenth switch SW10 form a closed circuit to form an energy transfer path. Accordingly, energy stored in the first inductor L1 is transferred through an energy transfer path and stored in the capacitor 1160.

도 13의 (c)를 참조하면, 제3 동작모드에서, 프로세서(1140)는 제4배터리 셀(B4)이 저충전되었다고 판단하고, 제15스위치(SW15)와 제16스위치(SW16)를 턴 온 시키고 제9스위치 내지 제14스위치(SW9~SW14)를 턴오프시키도록 제2경로제공블록(1132)에 제2모드신호(CON2)를 제공한다. 또한, 프로세서(1140)는 스위치들(SW1~SW8)을 턴오프시키도록 제1경로제공블록(1131)에 제1모드신호(CON1)를 제공한다. 커패시터(1160), 제15스위치(SW15), 제4인덕터(L4) 및 제16스위치(SW16)는 폐회로를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성한다. 따라서, 커패시터(1160)에 저장된 에너지가 제4인덕터(L4)로 전달된다. 제4인덕터(L4)는 저충전된 제4배터리 셀(B4)에 대응하는 인덕터이다.13C, in the third operation mode, the processor 1140 determines that the fourth battery cell B4 is undercharged, and turns the 15th switch SW15 and the 16th switch SW16. The second mode signal CON2 is provided to the second path providing block 1132 to turn on and turn off the ninth to fourteenth switches SW9 to SW14. In addition, the processor 1140 provides the first mode signal CON1 to the first path providing block 1131 to turn off the switches SW1 to SW8. The capacitor 1160, the fifteenth switch SW15, the fourth inductor L4, and the sixteenth switch SW16 form a closed circuit to form an energy transfer path. Accordingly, energy stored in the capacitor 1160 is transferred to the fourth inductor L4. The fourth inductor L4 is an inductor corresponding to the low-charged fourth battery cell B4.

도 13의 (d)를 참조하면, 제4 동작모드에서, 프로세서(1140)는 제7스위치(SW7)와 제8스위치(SW8)을 턴온시키고 제1스위치 내지 제6스위치(SW1~SW6)를 턴오프시키도록 제1경로제공블록(1131)에 제1모드신호(CON1)를 제공한다. 또한, 프로세서(1140)는 제9스위치 내지 제16스위치(SW16)를 턴오프시키도록 제2경로제공블록(1132)에 제2모드신호(CON2)를 제공한다. 제4인덕터(L4), 제7스위치(SW7), 제4배터리 셀(B4) 및 제8스위치(SW8)는 폐회로를 형성하여 에너지 전달 경로를 구성한다. 따라서, 제4인덕터(L4)에 저장된 에너지가 제4배터리 셀(B4)로 전달되어 분배될 수 있다. 13D, in the fourth operation mode, the processor 1140 turns on the seventh switch SW7 and the eighth switch SW8, and turns on the first to sixth switches SW1 to SW6. A first mode signal CON1 is provided to the first path providing block 1131 to turn off. In addition, the processor 1140 provides the second mode signal CON2 to the second path providing block 1132 to turn off the ninth to sixteenth switches SW16. The fourth inductor L4, the seventh switch SW7, the fourth battery cell B4, and the eighth switch SW8 form a closed circuit to form an energy transfer path. Accordingly, energy stored in the fourth inductor L4 may be transferred to and distributed to the fourth battery cell B4.

본 실시 예에 따른 셀 밸런싱 시스템은 도 14와 같이 셀 투 셀(cell to cell) 양방향 동작을 할 수 있게 되어, 기존의 셀 투 셀 방식과 달리 배터리 팩의 배터리 셀이 회수된 에너지를 인접 배터리 셀로 전달하는 것이 아니라, 저충전된 배터리 셀로 직접 회수된 에너지를 전달할 수 있게 되므로 셀 밸런싱에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 이 방식은 외부 DC/DC 변환기를 이용할 필요가 없기 때문에 소형화에 유리한 장점이 있다.
The cell balancing system according to the present embodiment is capable of performing a cell-to-cell bidirectional operation as shown in FIG. 14. Unlike the conventional cell-to-cell method, the energy recovered by the battery cells of the battery pack is transferred to adjacent battery cells. It is possible to shorten the time required for cell balancing because it is possible to transfer the recovered energy directly to the low-charged battery cell rather than to transfer it. In addition, this method has an advantage in miniaturization because there is no need to use an external DC/DC converter.

도 15는 셀 밸런싱 회로를 집적회로로 구현한 셀 밸런싱 시스템의 일 실시 예를 나타낸다. 도 15의 집적회로는 도 6 내지 도 10의 실시예에 대응하여 예시한 것이다.도 15를 참조하면, 집적회로(1410)는 도6의 셀 밸런싱 회로(630)에 대응되며, 전압감지회로, 프로세서를 더 포함할 수 있고, 외부의 4개의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행한다. 15 shows an embodiment of a cell balancing system in which the cell balancing circuit is implemented as an integrated circuit. The integrated circuit of FIG. 15 is illustrated corresponding to the embodiment of FIGS. 6 to 10. Referring to FIG. 15, the integrated circuit 1410 corresponds to the cell balancing circuit 630 of FIG. 6, and the voltage sensing circuit, A processor may be further included, and cell balancing is performed for four external battery cells.

보다 구체적으로, 집적회로(1410)는 외부에 직렬로 연결된 4개의 배터리 셀에 연결되는 제1핀 내지 제5핀(P1, P2, P3, P4, P5), 외부의 커패시터에 연결되는 제6핀(P6)과 제7핀(P7), 외부의 4개의 인덕터에 연결되는 제8핀 내지 제15핀(P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15) 및 PWM 신호를 출력하는 PWM핀을 구비할 수 있다. 제1핀 내지 제5핀(P1, P2, P3, P4, P5)은 도6의 제1노드 내지 제5노드(N1, N2, N3, N4, N5)에 각각 대응되고, 제6핀(P6)과 제7핀(P7)은 도6의 커패시터 양 단자(CN1, CN2)에 각각 대응되며, 제8핀 내지 제15핀(P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15)은 도6의 인덕터 들의 양단자(LN1, LN2; LN3, LN4, LN5, LN6, LN7, LN8)에 각각 대응된다.More specifically, the integrated circuit 1410 includes first to fifth pins (P1, P2, P3, P4, P5) connected to four battery cells connected in series to the outside, and a sixth pin connected to an external capacitor. (P6) and 7th pin (P7), the 8th to 15th pins (P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15) connected to the 4 external inductors and PWM outputting a PWM signal Pins can be provided. The first to fifth pins (P1, P2, P3, P4, P5) correspond to the first to fifth nodes (N1, N2, N3, N4, N5) of FIG. 6, respectively, and the sixth pin (P6). ) And the 7th pin (P7) correspond to the capacitor terminals CN1 and CN2 of FIG. 6, respectively, and the 8th to 15th pins (P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15) are They correspond to both terminals LN1, LN2; LN3, LN4, LN5, LN6, LN7, and LN8 of the inductors of FIG. 6, respectively.

플라이백 컨버터(1420)는 도 6의 변환기(680)와 스위치(670)를 포함할 수 있으며, 집적회로(1410)의 PWM핀은 PWM 신호를 플라이백 컨버터(1420)로 PWM 신호를 제공하는 핀이다.The flyback converter 1420 may include the converter 680 and the switch 670 of FIG. 6, and the PWM pin of the integrated circuit 1410 is a pin providing a PWM signal to the flyback converter 1420. to be.

본 실시 예에서, 집적회로는 4개의 배터리 셀을 셀 밸런싱하는 경우를 예시하였지만, 4개 이상 또는 이하의 배터리 셀을 셀 밸런싱하도록 구현될 수도 있다.
In the present embodiment, although the case of cell-balancing four battery cells is exemplified, the integrated circuit may be implemented to cell-balance four or more or fewer battery cells.

한편, 특정 개수의 배터리 셀의 셀 밸런싱하는 집적회로는 모듈을 구성하는데 이용될 수 있다. 집적회로를 이용하여 모듈을 구성하는 경우, 다수 개의 집적회로가 하나의 모듈로 구성될 수 있다. 그러므로, 모듈에 포함되는 집적회로의 수에 비례하여 셀 밸런싱하는 배터리 셀의 개수가 확장될 수 있다.Meanwhile, an integrated circuit that balances cells of a specific number of battery cells may be used to construct a module. When configuring a module using an integrated circuit, a plurality of integrated circuits may be configured as one module. Therefore, the number of battery cells for cell balancing can be expanded in proportion to the number of integrated circuits included in the module.

도 16은 2개의 집적회로들(1510, 1520)을 포함한 모듈을 구현한 셀 밸런싱 시스템의 일 실시 예이며, 도 16의 실시예는 4개의 배터리 셀을 셀 밸런싱하는 2개의 집적회로(1510, 1520)를 사용하는 경우, 셀 밸런싱할 수 있는 배터리 셀이 2배로 증가하여 8개의 배터리 셀을 셀 밸런싱할 수 있음을 보여준다. 도 16의 실시예는 2개의 집적회로를 모듈로 구성하는 경우를 예시하였지만, 필요에 따라 3개 이상의 집적회로를 이용하여 모듈을 구성함으로써 셀 밸런싱할 수 있는 배터리 셀의 수를 확장할 수 있다.16 is an embodiment of a cell balancing system implementing a module including two integrated circuits 1510 and 1520, and the embodiment of FIG. 16 shows two integrated circuits 1510 and 1520 for cell-balancing four battery cells. ), the number of battery cells capable of cell balancing is doubled, showing that 8 battery cells can be cell balanced. Although the embodiment of FIG. 16 illustrates a case in which two integrated circuits are configured as modules, the number of battery cells capable of cell balancing can be expanded by configuring a module using three or more integrated circuits as needed.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
In the above, the technical idea of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but this is illustrative of a preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, it is obvious that anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can be modified and imitated in various ways within the scope of the technical idea of the present invention.

610: 배터리 팩 620: 전압감지회로
630: 셀 밸런싱 회로 640: 프로세서
650: 인덕터 어레이 660: 커패시터
670: 스위치 680: 변환기610: battery pack 620: voltage sensing circuit
630: cell balancing circuit 640: processor
650: inductor array 660: capacitor
670: switch 680: converter

Claims

A first path providing block providing a first energy transfer path between the plurality of battery cells and the same plurality of first energy storage elements;
A second path providing block for providing a second energy transfer path between the plurality of first energy storage and second energy storage; And
Including; a converter for converting the energy of the second energy storage unit to provide the plurality of battery cells,
The cell balancing integrated circuit in which the first energy transfer path and the second energy transfer path are sequentially provided.

The method of claim 1,
The first path providing block provides the first energy transfer path having a unidirectionality for transferring energy from the plurality of battery cells to the plurality of first energy storage,
The second path providing block is a cell balancing integrated circuit that provides the second energy transfer path having a unidirectionality for transferring energy from the plurality of first energy storage devices to the second energy storage device.

delete

The method of claim 1,
The first path providing block may transfer energy in both directions between the plurality of battery cells and the plurality of first energy storage devices, and provides the first energy transfer path for transferring the energy in one direction selected by a mode signal, and ,
The second path providing block may transfer the energy between the plurality of first energy storage and the second energy storage in both directions, and the second energy delivery path for delivering the energy in one direction selected by the mode signal A cell balancing integrated circuit that provides a.

The method of claim 4,
By the mode signal,
The first path providing block transfers the energy from the battery cell to the corresponding first energy storage device in response to the overcharged battery cell, and transfers the energy to the first energy storage device in response to the undercharged battery cell. Delivered to the plurality of battery cells at,
The second path providing block transfers the energy from the plurality of first energy storage units to the second energy storage unit and transfers the energy from the second energy storage unit to the first energy corresponding to the low-charged battery cell. Cell balancing integrated circuit delivered to storage.

The method of claim 1,
The first energy store is an inductor, and the second energy store is a capacitor.

The method of claim 6,
The first path providing block includes a first plurality of switches for switching to transfer the energy of the overcharged battery cell to the corresponding inductor in response to a mode signal,
The second path providing block is a cell balancing integrated circuit including a second plurality of switches for switching the transfer of the energy stored in the inductor to the capacitor in response to the mode signal.

The method of claim 7,
A cell balancing integrated circuit configured to sequentially turn on the first plurality of switches and the second plurality of switches.

The method of claim 7,
The mode signal is a pulse width modulated signal (PWM).

The method of claim 6,
The first path providing block includes a diode and a switch providing the unidirectional first energy transfer path for transferring energy of the overcharged battery cell to the corresponding inductor in response to a mode signal,
The second path providing block includes a diode providing the unidirectional second energy transmission path for transferring energy stored in the inductor to the capacitor.

Transferring and storing energy of an overcharged battery cell among the plurality of battery cells to a corresponding first energy storage device among the same plurality of first energy storage elements;
Transferring and storing the energy stored in the plurality of first energy storage devices to a second energy storage device; And
Including, converting the energy stored in the second energy storage device and providing it to the plurality of battery cells;
Transferring the energy to the first energy storage device and storing the energy in the second energy storage device are performed sequentially,
A battery cell balancing method for maintaining cell balancing for the at least one battery cell.

delete

The method of claim 11,
Transferring and storing energy stored in the second energy storage device to the first energy storage device corresponding to the at least one battery cell that is undercharged; And
Battery cell balancing method further comprising: transferring the energy stored in the first energy storage device to the at least one low-charged battery cell for charging.

A battery pack including a plurality of battery cells;
A plurality of identical first energy storage devices corresponding to the plurality of battery cells;
A second energy store;
In response to a mode signal, a first energy transfer path for transferring the energy of the overcharged battery cell among the plurality of battery cells to the corresponding first energy storage device or the energy stored in the plurality of first energy storage devices A cell balancing integrated circuit that provides a second energy transfer path for transferring to the second energy storage device; And
A cell balancing system comprising a; converter for converting the energy of the second energy storage unit and transferring the energy to the plurality of battery cells.

delete

The method of claim 14,
The first energy store is an inductor and the second energy store is a capacitor.

The method of claim 14,
A voltage sensing circuit for sensing the voltage of the battery cell; And
A cell balancing system further comprising a; processor configured to provide the mode signal corresponding to whether the battery cell is overcharged or undercharged by using the voltage sensed by the voltage sensing circuit.

The method of claim 17,
The voltage sensing circuit and the processor are a cell balancing system integrated in the cell balancing integrated circuit.