KR102349705B1 - 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항을 이용하여 복수의 배터리 셀을 각각 밸런싱 함으로써, 배터리 셀의 밸런싱 전류량 및 속도를 증가시킬 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법{Battery cell balancing circuit and apparatus and method for balancing of a battery cell for using the same}
본 발명은 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항을 이용하여 복수의 배터리 셀을 각각 밸런싱 함으로써, 배터리 셀의 밸런싱 전류량 및 속도를 증가시킬 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고출력의 전원이 필요한 ESS(Energy storage system) 및 전기 자동차 등의 경우, 직렬 연결된 다수 개의 배터리 셀(Battery cell)들이 패키지로 구성되어 사용된다.
이때, 다수 개의 배터리 셀은 화학적 차이, 물성적 차이, 노후화 정도의 차이 등으로 인하여 전압차가 발생하는데, 이러한 전압차는, 배터리 셀의 충방전이 지속되는 상황에서 각각의 배터리 셀의 충방전 시간 및 충방전량 등에서 차이를 발생시킨다.
한편, 종래에는 상술한 배터리 셀의 충방전 시간 및 충방전량 등의 차이로 인해, 열화가 비교적으로 많이 진행된 배터리 셀의 경우, 다른 셀들에 비해 충방전 시간이 짧아져 가장 먼저 만충전 또는 만방전 상태가 되므로, 열화가 비교적으로 덜 진행된 배터리 셀들은 만충전 또는 만방전되기 전에 충전 또는 방전이 종료되는 문제가 있었다.
또한, 이를 방치하여 충방전을 지속할 경우, 열화가 비교적 많이 진행된 배터리 셀은 열화 정도가 더욱 심해지고, 전압이 낮은 배터리 셀의 셀 전압은 더욱 낮아지는 문제가 있었으며, 이러한 문제는 이차전지의 발화 또는 폭발로 이어질 수 있다는 위험성이 있었다.
한편, 최근에는, 이러한 문제점을 해결하고자, 실시간으로 배터리 셀의 전압을 측정하여 배터리 셀의 최고 전압이 밸런싱 전압 이상이면, 해당 배터리 셀 전압을 고정된 크기의 방전 저항을 통해 방전하면서 다른 배터리 셀과의 전압 밸런싱을 수행하는 기술을 도입하여 사용하고 있다.
그러나, 상술한 기술의 경우에도, 밸런싱 전압이 고전압 상승구간에 속해 있거나 배터리 셀간의 최고 셀 전압과 최저 셀 전압의 전압차가 큰 경우, 충전 전류량 대비 밸런싱 전류량은 매우 작기 때문에, 배터리 셀을 방전시켜 셀 전압을 낮추고자 하여도, 충전 전류에 의해 충전되는 전압이 밸런싱 전류에 의해 방전되는 전압보다 많아, 결과적으로 배터리 셀 전압이 지속적으로 높아지는 문제점이 있었다.
또한, 배터리 셀의 밸런싱 속도가 방전 저항의 저항값에 의해 결정 및 고정되는 한계가 있었으며, 밸런싱 속도를 조절하기 위해선 방전 저항 자체를 변경해야 하는 번거로움이 발생하고 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1720960호
본 발명의 목적은 복수의 배터리 셀간의 전압차가 발생하는 경우, 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항을 이용하여 고전압의 배터리 셀을 방전시킴으로써, 신속하게 배터리 셀을 밸런싱 할 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결된 복수의 밸런싱 스위치 중 어느 하나 이상의 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하여, 복수의 밸런싱 저항 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항이 선택적으로 배터리 셀과 연결되도록 함으로써, 배터리 셀의 밸런싱 속도를 용이하게 조절할 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 장치는, 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제1 밸런싱 스위치와, 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항과, 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 감지하는 감지부 및 상기 감지부에 의해 감지된 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 근거하여 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있고, 상기 복수의 배터리 셀은, 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 상기 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결됨으로써 방전될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀 밸런싱 장치는, 상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제2 밸런싱 스위치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 사용자 선택에 기초하여 밸런싱 속도를 결정하고, 결정된 밸런싱 속도에 근거하여 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어할 수 있으며, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 밸런싱 속도를 결정하고, 결정된 밸런싱 속도에 근거하여 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어할 수 있으며, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 각각 서로 다른 저항값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로는, 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제1 밸런싱 스위치 및 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항을 포함할 수 있고, 상기 복수의 배터리 셀은, 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 상기 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결됨으로써 방전될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀 밸런싱 회로는, 상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제2 밸런싱 스위치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 사용자 선택에 기초하여 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있으며, 상기 밸런싱 저항 중 하나 이상이 서로 병렬 연결됨에 따라 밸런싱 속도가 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있으며, 상기 밸런싱 저항 중 하나 이상이 서로 병렬 연결됨에 따라 밸런싱 속도가 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 각각 서로 다른 저항값을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 방법은, 복수의 배터리 셀의 전압을 감지하는 단계와, 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차가 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계와, 상기 복수의 배터리 셀 중 다른 배터리 셀과의 전압차가 임계값 이상인 하나 이상의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결된 하나 이상의 제1 밸런싱 스위치를 온(On) 시키는 단계와, 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라, 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 하나 이상의 배터리 셀이 선택적으로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결되는 단계 및 상기 하나 이상의 배터리 셀이 상기 밸런싱 저항을 통해 방전되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀 밸런싱 방법은, 상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 제2 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계는, 사용자 선택에 기초하여 밸런싱 속도를 결정하는 단계 및 결정된 밸런싱 속도에 근거하여 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계는, 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 밸런싱 속도를 결정하는 단계 및 상기 결정된 밸런싱 속도에 근거하여 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 밸런싱 저항은, 각각 서로 다른 저항값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀간의 전압차가 발생하는 경우, 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항을 이용하여 고전압의 배터리 셀을 방전시킴으로써, 신속하게 배터리 셀을 밸런싱 할 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결된 복수의 밸런싱 스위치 중 어느 하나 이상의 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하여, 복수의 밸런싱 저항 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항이 선택적으로 배터리 셀과 연결되도록 함으로써, 배터리 셀의 밸런싱 속도를 용이하게 조절할 수 있는 배터리 셀 밸런싱 회로와 이를 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 밸런싱 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아울러, 명세서 전체에서, "온/오프(On/Off)"는 명세서에 기재된 제1 밸런싱 스위치 및 제2 밸런싱 스위치 중 어느 하나 이상의 "개방/폐쇄"를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 밸런싱 스위치가 온(On) 상태가 되는 것은, 제1 밸런싱 스위치가 폐쇄되어 배터리 셀 밸런싱 회로(10)에 연결되는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로(10)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다만, 도 1에 도시된 배터리 셀 밸런싱 회로(10)는 일 실시예에 따른 것으로, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있음을 유의한다.
또한, 도 1에 도시된 배터리 셀 밸런싱 회로(10)는 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야에도 적용될 수 있음을 유의한다.
먼저, 도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로(10)는 배터리 셀(11), 제1 밸런싱 스위치(12) 및 밸런싱 저항(13)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로(10)의 구성요소인 배터리 셀(11)은, 그 종류가 특별히 한정되지 않음에 유의한다. 예컨대, 상기 배터리 셀(11)은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등의 전지로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀(11)은 복수 개의 배터리 셀(11)이 서로 병렬 연결되어 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
한편, 제1 밸런싱 스위치(12)는 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 하나의 제1 밸런싱 스위치(12)가 하나의 배터리 셀(11)에 직렬로 연결되도록 구성될 수 있으며, 이로 인해, 제1 밸런싱 스위치(12)는 복수 개로 구성될 수 있다.
또한, 제1 밸런싱 스위치(12)는 온/오프(On/Off)됨으로써 직렬로 연결되는 배터리 셀(11)과 후술되는 밸런싱 저항(13)을 연결 또는 차단하는 역할을 할 수 있다.
또한, 이를 위해, 제1 밸런싱 스위치(12)는 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor: FET)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
아울러, 제1 밸런싱 스위치(12)는 후술되는 배터리 셀 밸런싱 장치(100)의 구성요소인 제어부(30)에 의해 온/오프(On/Off)될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술되는 제어부(30)에 대한 설명에서 보다 자세하게 설명하도록 한다.
다음으로, 밸런싱 저항(13)은 복수의 제1 밸런싱 스위치(12)와 직렬로 연결되며, 제1 밸런싱 스위치(12)가 온(On) 상태가 됨에 따라, 제1 밸런싱 스위치(12)와 직렬로 연결되는 배터리 셀(11)과 연결됨으로써, 배터리 셀(11)을 방전시키는 역할을 할 수 있다.
이러한 밸런싱 저항(13)은, 복수 개의 밸런싱 저항(13)이 서로 병렬 연결된 구조로 구성될 수 있으며, 서로 병렬 연결된 복수 개의 밸런싱 저항(13)은 제1 밸런싱 스위치(12)가 온(On) 상태가 됨에 따라, 동시에 배터리 셀(11)과 연결될 수 있다.
즉, 배터리 셀(11)은 해당 배터리 셀(11)에 직렬 연결된 제1 밸런싱 스위치(12)가 온(On) 상태가 됨에 따라, 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항(13)과 동시에 연결됨으로써, 복수의 밸런싱 저항(13)을 통해 방전될 수 있다. 이때, 배터리 셀(11)의 방전 전류량이 하나의 밸런싱 저항(13)을 통해 방전되는 것에 비해 증가되므로, 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도 또한 증가될 수 있다.
한편, 이때, 복수의 밸런싱 저항(13)은 서로 다른 저항값을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
한편, 도 2를 참조하면, 이러한 복수의 밸런싱 저항(13)에는 각각 제2 밸런싱 스위치(14)가 직렬로 연결될 수 있다. 이때, 하나의 밸런싱 저항(13)에 하나의 제2 밸런싱 스위치(14)가 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 이때, 복수의 밸런싱 저항(13)은 서로 병렬 연결되어 구성되되, 각각에 직렬로 연결된 제2 밸런싱 스위치(14)가 온/오프(On/Off)되는 것에 기초하여 선택적으로 서로 병렬 연결될 수 있다.
더욱 구체적으로, 복수의 밸런싱 저항(13)에 각각 직렬로 연결된 복수의 제2 밸런싱 스위치(14) 중, 어느 하나 이상의 제2 밸런싱 스위치(14)가 선택적으로 온(On)됨으로써, 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항(13) 중 온(On) 상태의 제2 밸런싱 스위치(14)에 직렬로 연결되는 밸런싱 저항(13)만이 서로 병렬 연결될 수 있다.
즉, 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/오프(On/Off) 여부에 따라, 복수의 밸런싱 저항(13) 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항(13)이 선택적으로 병렬 연결되므로 복수의 밸런싱 저항(13)의 저항값은 변경될 수 있고, 그로 인해, 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도 또한 변경될 수 있다.
한편, 이때, 복수의 제2 밸런싱 스위치(14)는 후술되는 배터리 셀 밸런싱 장치(100)의 구성요소인 제어부(30)에 의해 선택적으로 온/오프(On/Off)될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술되는 제어부(30)에 대한 설명에서 보다 자세하게 설명하도록 한다.
다음으로, 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 장치(100)는 상기 배터리 셀 밸런싱 회로(10)의 배터리 셀(11)의 전압을 감지하는 감지부(20)와, 제1 밸런싱 스위치(12) 및 제2 밸런싱 스위치(14) 중 어느 하나 이상의 온/오프(On/Off)를 제어하는 제어부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 감지부(20)는 복수의 배터리 셀(11)의 전압을 감지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀(11)의 전압을 감지함으로써, 복수의 배터리 셀(11)간의 전압차를 감지하는 역할을 할 수 있다.
다음으로, 제어부(30)는 감지부(20)로부터 배터리 셀(11)간의 전압차가 감지되는 경우, 복수의 제1 밸런싱 스위치(12) 중 다른 배터리 셀(11)과의 전압차가 임계값 이상인 하나 이상의 배터리 셀(11)에 직렬로 연결되는 제1 밸런싱 스위치(12)를 온(On) 상태로 하여 해당 배터리 셀(11)을 복수의 밸런싱 저항(13)을 통해 방전시킴으로써, 배터리 셀(11)간의 밸런싱이 수행되도록 할 수 있다.
여기서, 임계값이란, 전압차의 정도를 판단할 수 있는 기준이 되는 값을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
또한, 도 4를 참조하면, 제어부(30)는 복수의 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상인지 여부에 근거하여 복수의 밸런싱 저항(13)에 각각 직렬로 연결되는 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/온프(On/Off)를 개별적으로 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 소정의 임계값을 설정받고, 감지부(20)로부터 감지되는 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상인지 여부를 판단하되, 전압차와 임계값 간의 차이에 기초하여 상기 전압차를 최소 1단계부터 최대 3단계로 구분하여 판단할 수 있으며, 판단된 각각의 단계에 근거하여 밸런싱 속도를 결정하고, 결정된 밸런싱 속도에 기초하여 복수의 제2 밸런싱 스위치(14) 중 어느 하나 이상의 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/온프(On/Off)를 개별적으로 제어할 수 있다.
더욱 구체적으로, 배터리 셀 밸런싱 회로(10)에 3개의 밸런싱 저항(13)이 서로 병렬 연결되고, 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상이되, 전압차와 임계값 간의 차이가 1단계로 판단되는 경우, 제어부(30)는 밸런싱 속도를 느림으로 결정하고, 3개의 밸런싱 저항(13) 각각에 직렬로 연결된 3개의 제2 밸런싱 스위치(14) 중 하나의 제2 밸런싱 스위치(14)만을 온(On) 시킴으로써, 1개의 밸런싱 저항(13)만을 이용하여 배터리 셀(11)을 비교적 느리게 방전시킬 수 있다.
또한, 배터리 셀 밸런싱 회로(10)에 3개의 밸런싱 저항(13)이 서로 병렬 연결되고, 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상이되, 전압차와 임계값 간의 차이가 3단계로 판단되는 경우, 제어부(30)는 밸런싱 속도를 빠름으로 결정하고, 3개의 밸런싱 저항(13) 각각에 직렬로 연결된 3개의 제2 밸런싱 스위치(14)를 모두 온(On) 시킴으로써, 밸런싱 저항(13)을 모두 이용하여 배터리 셀(11)을 비교적 빠르게 방전시킬 수 있다.
즉, 제어부(30)는 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상인지에 근거하여 복수의 밸런싱 저항(13)에 각각 직렬로 연결된 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/온프(On/Off)를 개별적으로 제어함으로써, 복수의 밸런싱 저항(13) 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항(13)을 선택적으로 서로 병렬 연결시킬 수 있으며, 이를 통해, 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 변경할 수 있다.
한편, 제어부(30)는 사용자로부터 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 선택 받을 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 사용자로부터 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도가 선택되는 경우, 해당 선택에 근거하여 복수의 제2 밸런싱 스위치(14) 중 어느 하나 이상의 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/온프(On/Off)를 개별적으로 제어함으로써, 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 변경할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(30)가 사용자로부터 최소 1단계에서 최대 3단계까지의 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 선택 받을 수 있고, 배터리 셀 밸런싱 회로(10)에 3개의 밸런싱 저항(13)이 병렬로 구성되는 경우, 사용자에 의해 밸런싱 속도가 1단계로 설정되면, 제어부(30)는 3개의 밸런싱 저항(13) 각각에 연결된 3개의 제2 밸런싱 스위치(14) 중 하나의 제2 밸런싱 스위치(14)만을 온(On) 시킴으로써, 1개의 밸런싱 저항(13)만을 이용하여 배터리 셀(11)을 비교적 느리게 방전시킬 수 있다.
다른 예로, 사용자에 의해 밸런싱 속도가 3단계로 설정되면, 제어부(30)는 3개의 밸런싱 저항(13) 각각에 연결된 3개의 제2 밸런싱 스위치(14)를 모두 온(On) 시킴으로써, 3개의 밸런싱 저항(13)을 모두 이용하여 배터리 셀(11)을 비교적 빠르게 방전시킬 수 있다.
즉, 제어부(30)는 사용자로부터 선택된 배터리 셀(11) 밸런싱 속도에 근거하여 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 제어할 수 있다.
다만, 전술한 바와 같이, 제어부(30)에서 밸런싱 속도를 제어하는 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 본 발명에서 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도를 제어하는 것이 전술한 바에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
다음으로, 도 5를 참조하여 배터리 셀의 밸런싱 과정을 개략적으로 설명하면, 먼저, 감지부(20)에서 복수의 배터리 셀(11)의 전압을 감지(S501)하고, 복수의 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상인지 여부를 판단(S502)한다.
이때, 제어부(30)는 복수의 배터리 셀(11) 중 다른 배터리 셀과의 전압차가 임계값 이상인 하나 이상의 배터리 셀(11)에 연결된 제1 밸런싱 스위치(12)를 온(On)(S503)시킨다.
이어서, 온(On) 상태가 된 제1 밸런싱 스위치(12)와 직렬로 연결된 배터리 셀(11)이 선택적으로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항(13)과 직렬 연결(S504)되어, 밸런싱 저항(13)을 통해 방전(S505)됨으로써, 복수의 배터리 셀(11)간의 밸런싱(S506)이 이루어진다.
한편, 복수의 밸런싱 저항(13)에는 각각 제2 밸런싱 스위치(14)가 직렬로 연결될 수 있으며, 제어부(30)에서 어느 하나 이상의 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/오프(On/Off)를 제어함으로써, 복수의 밸런싱 저항(13) 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항(13)만을 이용하여 배터리 셀(11)을 방전시킬 수 있다.
즉, 복수의 밸런싱 저항(13)이 서로 병렬 연결되되, 복수의 밸런싱 저항(13) 중 어느 하나 이상의 밸런싱 저항(13)이 선택적으로 병렬 연결됨으로써, 배터리 셀(11)과 직렬로 연결되는 서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항(13)의 저항값은 선택적으로 변경될 수 있으며, 이로 인해, 배터리 셀(11)의 밸런싱 속도는 변경될 수 있다.
한편, 이때, 제어부(30)는 복수의 배터리 셀(11)간의 전압차가 임계값 이상인지 여부 및 사용자의 선택 중 어느 하나 이상에 근거하여 제2 밸런싱 스위치(14)의 온/오프(On/Off)를 제어할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100: 배터리 셀 밸런싱 장치
10: 배터리 셀 밸런싱 회로
11: 배터리 셀
12: 제1 밸런싱 스위치
13: 밸런싱 저항
14: 제2 밸런싱 스위치
20: 감지부
30: 제어부

Claims (15)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제1 밸런싱 스위치;
    서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항;
    상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제2 밸런싱 스위치;
    상기 복수의 배터리 셀의 전압을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부에 의해 감지된 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 근거하여 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 셀은, 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 상기 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결됨으로써 방전되고,
    상기 제어부는, 사용자 선택 또는 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 결정된 밸런싱 속도에 따라 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는,
    배터리 셀 밸런싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 셀 밸런싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    각각 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는,
    배터리 셀 밸런싱 장치.
  4. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제1 밸런싱 스위치;
    서로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항; 및
    상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 복수의 제2 밸런싱 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 셀은, 상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 상기 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결됨으로써 방전되며,
    사용자 선택 또는 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 결정된 밸런싱 속도에 따라 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)가 제어되고, 상기 밸런싱 저항 중 하나 이상이 서로 병렬 연결됨에 따라 밸런싱 속도가 변경되는,
    배터리 셀 밸런싱 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 사용자 선택에 기초하여 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결되는,
    배터리 셀 밸런싱 회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결되는,
    배터리 셀 밸런싱 회로.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    각각 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는,
    배터리 셀 밸런싱 회로.
  8. 복수의 배터리 셀의 전압을 감지하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀간의 전압차가 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 중 다른 배터리 셀과의 전압차가 임계값 이상인 하나 이상의 배터리 셀에 각각 직렬로 연결된 하나 이상의 제1 밸런싱 스위치를 온(On) 시키는 단계;
    상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 제2 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계;
    상기 복수의 제1 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라, 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 하나 이상의 배터리 셀이 선택적으로 병렬 연결된 복수의 밸런싱 저항에 직렬 연결되는 단계; 및
    상기 하나 이상의 배터리 셀이 상기 밸런싱 저항을 통해 방전되는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 밸런싱 저항에 각각 직렬로 연결되는 제2 밸런싱 스위치의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계는,
    사용자 선택 또는 상기 복수의 배터리 셀간의 전압차에 기초하여 밸런싱 속도를 결정하는 단계; 및
    결정된 밸런싱 속도에 근거하여 상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 각각의 온/오프(On/Off)를 제어하는 단계;를 포함하는,
    배터리 셀 밸런싱 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    상기 복수의 제2 밸런싱 스위치 중 하나 이상이 온(On) 상태가 됨에 따라 선택적으로 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는,
    배터리 셀 밸런싱 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 저항은,
    각각 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는,
    배터리 셀 밸런싱 방법.
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