KR102527396B1 - Cell balancing device - Google Patents

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Abstract

셀 밸런싱 장치에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 양 단에 각각 돌출된 극 단자를 구비하는 전기 에너지 저장용 셀의 일 단에 배치되는 회로 기판; 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 셀을 방전시켜 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부; 및 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀 밸런싱 회로부의 정상적인 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우 과전압 알람 신호를 출력하는 과전압 알람 회로부를 포함하여, 설치가 쉽고 안전하며 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀의 증감, 설계 변경 등을 용이하게 함은 물론, 정상적인 셀 밸런싱 동작에도 불구하고 과전압이 발생하는 경우 사용자의 신속한 조치를 가능하게 한다.A technology related to a cell balancing device is disclosed.
A cell balancing device according to an embodiment of the present invention includes a circuit board disposed at one end of an electric energy storage cell having protruding pole terminals at both ends; a cell balancing circuit unit disposed on the circuit board and performing cell balancing by discharging the cell when the voltage at both terminals of the cell exceeds a first threshold value; and an overvoltage alarm circuit disposed on the circuit board and configured to output an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the cell exceeds a second threshold during normal cell balancing operation of the cell balancing circuit, which is easy to install and safe. It facilitates the increase/decrease, design change, etc. of the cells constituting the electric energy storage module, and also enables the user to quickly take action when overvoltage occurs despite normal cell balancing operation.

Description

셀 밸런싱 장치{Cell balancing device}Cell balancing device {Cell balancing device}

본 발명은 셀 밸런싱 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 각각의 셀에 설치되어 해당 셀에 대한 셀 밸런싱과 과전압 감지 동작을 수행하는 셀 밸런싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cell balancing device, and more particularly, to a cell balancing device that is installed in each cell constituting an electrical energy storage module and performs cell balancing and overvoltage detection for a corresponding cell.

일반적으로, 셀 밸런싱(cell balancing)은 고 전압을 구현하기 위해 다수의 전기 에너지 저장용 단위 셀을 직렬 연결한 전기 에너지 저장 모듈에서, 기준 전압보다 크거나 작은 전압을 나타내는 셀을 감지하여 해당 셀을 각각 방전 또는 충전시킴으로써, 해당 셀의 전압을 기준 전압으로 조절하는 것을 말한다.In general, cell balancing is performed in an electrical energy storage module in which a plurality of unit cells for electrical energy storage are connected in series to realize a high voltage, by detecting a cell exhibiting a voltage greater than or less than a reference voltage and selecting the corresponding cell. It refers to adjusting the voltage of the cell to the reference voltage by discharging or charging, respectively.

고 전압용 전기 에너지 저장 모듈에서 이러한 셀 밸런싱이 적절하게 수행되지 않으면, 셀의 열화가 촉진되어 수명이 단축되며, 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 없게 되는바, 최근 셀 밸런싱 기술에 대한 관심과 요청이 급격히 증가하고 있는 추세이다.If such cell balancing is not properly performed in a high-voltage electrical energy storage module, cell deterioration is accelerated, the life span is shortened, and the safety and reliability of the entire system cannot be guaranteed. Recently, interest in cell balancing technology has increased. and requests are rapidly increasing.

그러나, 한국 등록특허공보 제10-1490054호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 다수의 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하는 회로들을 해당 모듈에서만 사용할 수 있는 하나의 기판에 통합적으로 구성하기 때문에, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀의 증감이나 설계 변경 등에 많은 시간과 비용이 요구되는 문제가 있다.However, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1490054, etc., existing technologies integrate circuits that perform cell balancing for a plurality of cells on a single substrate that can only be used in a corresponding module, so electrical energy storage There is a problem that requires a lot of time and cost, such as increase or decrease of cells constituting the module or design change.

또한, 한국 공개특허공보 제10-2011-0016166호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 전기 에너지 저장 모듈의 셀에 과전압 상태가 발생하면 해당 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행할 뿐이며, 정상적인 셀 밸런싱 동작이 이루어지는 경우에도 실제 셀 밸런싱 회로 소자의 한계로 인해 과전압 상태가 발생할 수 있음을 전혀 고려하지 못하고 있다. 즉, 기존 기술들은 정상적인 셀 밸런싱 동작에도 불구하고 발생하는 셀 과전압 상태를 방치하기 때문에, 셀의 열화나 수명 단축을 초래하고, 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 저해하는 문제가 있다.In addition, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0016166, etc., existing technologies only perform cell balancing for a corresponding cell when an overvoltage condition occurs in a cell of an electric energy storage module, and normal cell balancing operation is performed Even in this case, it is not considered at all that an overvoltage condition may occur due to limitations of actual cell balancing circuit elements. That is, since existing technologies neglect a cell overvoltage state that occurs despite a normal cell balancing operation, there is a problem of deteriorating or shortening the lifespan of the cell and impairing the safety and reliability of the entire system.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 설치가 쉽고 안전하며 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀의 증감, 설계 변경 등을 용이하게 함은 물론, 정상적인 셀 밸런싱 동작에도 불구하고 과전압이 발생하는 경우 사용자의 신속한 조치를 가능하게 하는 셀 밸런싱 장치를 제공하는 것이다.Technical problems to be solved by the present invention are easy and safe to install, facilitate increase and decrease of cells constituting an electric energy storage module, design change, etc. It is to provide a cell balancing device enabling rapid action.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치는, 양 단에 각각 돌출된 극 단자를 구비하는 전기 에너지 저장용 셀의 일 단에 배치되는 회로 기판; 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 셀을 방전시켜 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부; 및 상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀 밸런싱 회로부의 정상적인 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우 과전압 알람 신호를 출력하는 과전압 알람 회로부를 포함할 수 있다.A cell balancing device according to an embodiment of the present invention includes a circuit board disposed at one end of an electric energy storage cell having protruding pole terminals at both ends; a cell balancing circuit unit disposed on the circuit board and performing cell balancing by discharging the cell when the voltage at both terminals of the cell exceeds a first threshold value; and an overvoltage alarm circuit unit disposed on the circuit board and configured to output an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the cell exceeds a second threshold value during a normal cell balancing operation of the cell balancing circuit unit.

일 실시예에 있어서, 상기 회로 기판은, 상기 셀의 일 단에 구비된 극 단자를 중심으로 상기 회로 기판을 소정 범위 회전시키는 외력을 받도록 형성된 위치 조절용 홈으로서, 상기 회로 기판의 좌측 회전 방향 및 우측 회전 방향 중 어느 한 방향으로만 외력을 받도록 형성된 위치 조절용 홈을 포함할 수 있다.In one embodiment, the circuit board is a position adjustment groove formed to receive an external force for rotating the circuit board in a predetermined range around a pole terminal provided at one end of the cell, and the left rotation direction and the right side of the circuit board It may include a position adjustment groove formed to receive an external force in only one of the rotation directions.

일 실시예에 있어서, 상기 회로 기판은, 상기 극 단자가 삽입되는 단자 삽입홀; 상기 회로 기판의 상부면 중 일 부분으로서, 상기 회로 기판의 하부에서 상기 단자 삽입홀에 삽입되어 상기 회로 기판의 상부로 돌출된 상기 극 단자와 결합하는 버스바가 배치되는 버스바 배치부; 및 상기 회로 기판의 상부면 중 다른 일 부분으로서, 상기 셀 밸런싱 회로부와 과전압 알람 회로부를 포함하는 회로가 배치되는 회로 배치부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the circuit board may include a terminal insertion hole into which the pole terminal is inserted; A bus bar arranging unit in which a bus bar is inserted into the terminal insertion hole at a lower portion of the circuit board and coupled to the pole terminal protruding upward of the circuit board as one part of the upper surface of the circuit board; and a circuit arrangement part on another part of the upper surface of the circuit board, on which a circuit including the cell balancing circuit part and the overvoltage alarm circuit part is disposed.

일 실시예에 있어서, 상기 위치 조절용 홈은, 상기 회로 기판의 테두리 부분 중 상기 버스바 배치부와 상기 회로 배치부 사이의 테두리 부분에 형성될 수 있다.In one embodiment, the groove for position adjustment may be formed on an edge portion between the bus bar placing portion and the circuit placing portion among the edge portions of the circuit board.

일 실시예에 있어서, 상기 위치 조절용 홈은, 상기 버스바 배치부 측으로 향하는 외력을 받도록 형성되는 단차면부; 및 외력을 가하는 소정 가압 부재가 상기 단차면부로 가이드되도록 형성되는 가이드면부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the position adjusting groove may include a stepped surface portion formed to receive an external force directed toward the bus bar arranging portion; and a guide surface portion formed such that a predetermined pressure member applying an external force is guided to the stepped surface portion.

일 실시예에 있어서, 상기 위치 조절용 홈은, 상기 버스바 배치부를 중심으로 상기 버스바 배치부의 양 측에 각각 하나씩 형성될 수 있다.In one embodiment, one groove for adjusting the position may be formed on both sides of the bus bar arranging unit, respectively, with the bus bar arranging unit as a center.

일 실시예에 있어서, 상기 회로 기판은, 상기 버스바에 결합되어 상기 회로 기판 측으로 돌출되는 볼트 부재가 삽입됨으로써 상기 회로 기판의 회전을 제한하는 적어도 하나의 볼트 삽입홀을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the circuit board may further include at least one bolt insertion hole for limiting rotation of the circuit board by inserting a bolt member coupled to the bus bar and protruding toward the circuit board.

일 실시예에 있어서, 상기 회로 기판은, 상기 단자 삽입홀의 둘레에 형성되어 상기 단자 삽입홀에 삽입된 극 단자와 전기적으로 연결되는 도전성 패턴을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the circuit board may further include a conductive pattern formed around the terminal insertion hole and electrically connected to an pole terminal inserted into the terminal insertion hole.

일 실시예에 있어서, 상기 셀 밸런싱 회로부는, 상기 셀의 양 단 전압을 감지하는 제1 전압 감지부; 및 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀을 방전시켜 상기 셀의 양 단 전압을 소정 목표값으로 조절하는 셀 방전부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the cell balancing circuit unit may include a first voltage sensing unit sensing voltages of both terminals of the cell; and a cell discharge unit configured to adjust the voltage of both ends of the cell to a predetermined target value by discharging the cell when the voltage of both ends of the cell exceeds the first threshold value.

일 실시예에 있어서, 상기 셀 방전부는, 전력을 소비하는 저항 회로; 및 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 스위칭을 수행하여 상기 셀의 전류를 상기 저항 회로로 통과시키는 제1 스위칭 회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the cell discharge unit may include a resistance circuit consuming power; and a first switching circuit configured to perform switching and pass the current of the cell through the resistance circuit when the voltage of both terminals of the cell exceeds the first threshold value.

일 실시예에 있어서, 상기 과전압 알람 회로부는, 상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 시, 상기 셀의 양 단 전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및 상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력하는 알람 신호 출력부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the overvoltage alarm circuit unit may include a second voltage detector detecting voltages of both terminals of the cell during a cell balancing operation of the cell balancing circuit unit; and an alarm signal output unit outputting an alarm signal when the voltage at both terminals of the cell exceeds the second threshold value during a cell balancing operation of the cell balancing circuit unit.

일 실시예에 있어서, 상기 알람 신호 출력부는, 상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 스위칭을 수행하여 전류를 공급하는 제2 스위칭 회로; 및 상기 제2 스위칭 회로에 의해 공급되는 전류를 입력으로 알람 신호를 생성하여 광 신호 형태로 전송하는 광 결합 회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the alarm signal output unit, when the voltage at both ends of the cell exceeds the second threshold value during a cell balancing operation of the cell balancing circuit unit, a second switching circuit that performs switching and supplies current ; and an optical coupling circuit generating an alarm signal using the current supplied by the second switching circuit as an input and transmitting the alarm signal in the form of an optical signal.

일 실시예에 있어서, 상기 알람 신호 출력부가 출력하는 알람 신호는, 상기 셀을 식별하는 식별 정보를 포함할 수 있다.In one embodiment, the alarm signal output by the alarm signal output unit may include identification information for identifying the cell.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 임계값은, 상기 제1 임계값보다 크거나 상기 제1 임계값과 동일한 값을 가질 수 있다.In one embodiment, the second threshold may have a value greater than or equal to the first threshold.

본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 장치가 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀마다 설치되어 상호 연동함으로써, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀의 증감, 설계 변경 등을 용이하게 할 수 있다.According to the present invention, since the cell balancing device is installed for each cell constituting the electrical energy storage module and interoperates with each other, it is possible to easily increase or decrease cells constituting the electrical energy storage module, change the design, and the like.

또한, 셀 밸런싱 장치의 회로 기판이 셀의 극 단자에 회전 가능하게 결합되고, 회전에 의한 회로 기판의 위치 조정시 작업자로 하여금 회로 소자가 실장되지 않은 방향으로만 가압하도록 하는 위치 조절용 홈을 포함함으로써, 회로 기판의 설치 작업을 용이하게 하고 회로 기판의 위치 조정시 발생할 수 있는 회로 소자의 파손을 방지할 수 있다.In addition, the circuit board of the cell balancing device is rotatably coupled to the pole terminal of the cell, and when the position of the circuit board is adjusted by rotation, a position adjustment groove is provided to allow the operator to press only in a direction in which the circuit element is not mounted. , It is possible to facilitate the installation work of the circuit board and to prevent damage to circuit elements that may occur during position adjustment of the circuit board.

또한, 회로 기판의 위치 조정 후, 버스바에 체결되는 볼트 부재가 회로 기판의 볼트 삽입홀에 삽입되어 회로 기판의 회전을 제한함으로써, 진동이나 충격 등에 의한 변형이나 단선 등의 발생을 방지할 수 있다.In addition, after adjusting the position of the circuit board, the bolt member fastened to the bus bar is inserted into the bolt insertion hole of the circuit board to restrict the rotation of the circuit board, thereby preventing deformation or disconnection due to vibration or shock.

또한, 셀 밸런싱 장치의 셀 밸런싱 동작 시 과전압 알람 회로부가 해당 셀의 전압 상태를 별도로 감지하고 셀 밸런싱 동작에도 불구하고 과전압이 발생하는 경우 과전압 알람 신호를 출력함으로써, 사용자의 신속한 조치를 가능하게 하고 셀의 열화나 수명 단축을 방지함은 물론, 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있다.In addition, during the cell balancing operation of the cell balancing device, the overvoltage alarm circuit separately detects the voltage state of the corresponding cell and outputs an overvoltage alarm signal when overvoltage occurs despite the cell balancing operation, enabling the user to take prompt action and It is possible to prevent deterioration or shortening of life, as well as to ensure the safety and reliability of the entire system.

또한, 셀 밸런싱 장치의 과전압 알람 회로부에 의해 출력되는 과전압 알람 신호가 해당 셀을 식별하는 식별 정보를 포함함으로써, 문제가 발생한 셀의 발견을 용이하게 하고 시스템 유지·보수에 요구되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.In addition, the overvoltage alarm signal output by the overvoltage alarm circuit of the cell balancing device includes identification information for identifying the corresponding cell, thereby facilitating the discovery of a cell with a problem and reducing the time and cost required for system maintenance. can do.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.Furthermore, those skilled in the art to which the present invention pertains will clearly understand from the following description that various embodiments according to the present invention can solve various technical problems not mentioned above.

도 1은 본 발명이 적용되는 전기 에너지 저장 모듈의 일례를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 전기 에너지 저장 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1의 A 부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 위치 조정 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치를 나타낸 기능적 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.1 is a front view showing an example of an electrical energy storage module to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view illustrating the electrical energy storage module of FIG. 1 .
3 is a plan view illustrating a cell balancing device according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical cross-sectional view showing part A of FIG. 1 .
5 and 6 are views illustrating a method for adjusting a position of a cell balancing device according to an embodiment of the present invention.
7 is a functional block diagram illustrating a cell balancing device according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a circuit configuration of a cell balancing device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify solutions to the technical problems of the present invention. However, in the description of the present invention, if the description of the related known technology makes the gist of the present invention unclear, the description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of designers and manufacturers. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1에는 본 발명이 적용되는 전기 에너지 저장 모듈의 일례가 정면도로 도시되어 있다.1 is a front view of an example of an electrical energy storage module to which the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전기 에너지 저장 모듈은 직렬 연결된 다수의 전기 에너지 저장용 셀(10, 20)을 포함할 수 있다. 이 경우, 전기 에너지 저장용 셀(10, 20)은 전기 에너지를 충·방전할 수 있는 2차 전지(secondary battery)나 울트라 커패시터(ultra capacitor) 등일 수 있다. 또한, 각각의 셀(10)은 필러(pillar) 형상 또는 원통 형상으로 구성되어 길이 방향 양 단에 각각 돌출된 극 전극(12, 14)을 구비할 수 있다. 이러한 셀들(10, 20)은 버스바(30)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 셀(10)의 음극 단자(12)는 버스바(busbar)(30)를 통해 인접한 제2 셀(20)의 양극 단자(24)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 버스바(30)는 너트 등과 같은 결합 부재(40)에 의해 극 전극들(12, 24)과 결합할 수 있다. 이를 위해, 극 전극(12, 24)의 외부면에는 상기 결합 부재(40)와 나사 결합할 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 상기 제2 셀(20)의 음극 단자(22)는 동일한 방식으로 제3 셀의 양극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1 , an electrical energy storage module to which the present invention is applied may include a plurality of electrical energy storage cells 10 and 20 connected in series. In this case, the electrical energy storage cells 10 and 20 may be secondary batteries or ultra capacitors capable of charging and discharging electrical energy. In addition, each cell 10 may be configured in a pillar shape or cylindrical shape, and may include pole electrodes 12 and 14 protruding at both ends in the longitudinal direction, respectively. These cells 10 and 20 may be electrically connected by a bus bar 30 . For example, the negative terminal 12 of the first cell 10 may be electrically connected to the positive terminal 24 of the adjacent second cell 20 through a busbar 30 . In this case, the bus bar 30 may be coupled to the pole electrodes 12 and 24 by a coupling member 40 such as a nut. To this end, a screw thread may be formed on the outer surface of the pole electrodes 12 and 24 so as to be screwed with the coupling member 40 . The negative terminal 22 of the second cell 20 may be electrically connected to the positive terminal of the third cell in the same manner.

본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는, 양 단에 각각 돌출된 극 단자를 구비하는 전기 에너지 저장용 셀마다 설치되며, 해당 셀의 음극 단자가 구비된 일 단 또는 양극 단자가 구비된 타단에 설치될 수 있다.The cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention is installed for each cell for electrical energy storage having pole terminals protruding at both ends, and one end or positive terminal having a negative terminal of the corresponding cell is It can be installed on the other end provided.

도 2에는 도 1의 전기 에너지 저장 모듈이 평면도로 도시되어 있다.FIG. 2 shows the electrical energy storage module of FIG. 1 in plan view.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는, 음극 단자(12)가 구비된 셀(10)의 단부 면에 설치될 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만, 상기 셀 밸런싱 장치(100)를 구성하는 회로 기판(110)은 기본적으로 해당 셀(10)의 단부 면에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(110)에는 해당 셀(10)을 보호하기 위한 다양한 회로들이 배치되며, 해당 회로들을 전선 집합인 하네스(harness)를 통해 셀(10)의 양극 단자(14)나 인접 셀에 설치된 셀 밸런싱 장치들, 또는 그 밖의 다른 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터(102)가 배치될 수 있다. 작업자는 상기 회로 기판(110)에 형성된 위치 조정용 홈(116, 118)을 가압하여 상기 회로 기판(110)의 위치를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 조정한 후, 버스바(30)에 형성된 볼트 홈(34)을 통해 볼트(36)를 체결하여 상기 회로 기판(110)의 회전을 제한할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention may be installed on the end surface of the cell 10 having the negative terminal 12 . As will be described again below, the circuit board 110 constituting the cell balancing device 100 may basically have a shape corresponding to the end surface of the corresponding cell 10 . In addition, various circuits for protecting the cell 10 are disposed on the circuit board 110, and the corresponding circuits are connected to the positive terminal 14 of the cell 10 or an adjacent cell through a harness, which is a set of wires. A connector 102 for connecting to installed cell balancing devices or other external devices may be disposed. The worker adjusts the position of the circuit board 110 in a clockwise or counterclockwise direction by pressing the position adjustment grooves 116 and 118 formed on the circuit board 110, and then the bolt groove formed on the bus bar 30. The rotation of the circuit board 110 may be limited by fastening the bolt 36 through (34).

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)가 평면도로 도시되어 있다.3 shows a cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention in a plan view.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는, 회로 기판(110)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 회로 기판(110)은, 양 단에 각각 돌출된 극 단자를 구비하는 전기 에너지 저장용 셀의 일 단에 배치될 수 있다. 이를 위해, 회로 기판(110)은 상기 셀(10)의 극 단자(12)가 삽입되는 단자 삽입홀(112)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 단자 삽입홀(112)은 상기 회로 기판(110)의 중심부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 회로 기판(110)은 원통형 셀(10)의 단부 면에 대응하여 전체적으로 환형을 이루는 PCB(Printed Circuit Board)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(110)은 단자 삽입홀(112)의 둘레에 형성되어 상기 단자 삽입홀(112)에 삽입된 극 단자(12)와 전기적으로 연결되는 도전성 패턴(114)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 패턴(114)은 해당 극 단자(12)와 회로 기판(110)에 배치된 회로들을 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention may include a circuit board 110 . The circuit board 110 may be disposed at one end of an electrical energy storage cell having protruding pole terminals at both ends, respectively. To this end, the circuit board 110 may include a terminal insertion hole 112 into which the pole terminal 12 of the cell 10 is inserted. In this case, the terminal insertion hole 112 may be formed in the center of the circuit board 110 . That is, the circuit board 110 may be formed of a PCB (Printed Circuit Board) forming an annular shape as a whole corresponding to the end surface of the cylindrical cell 10 . In addition, the circuit board 110 may further include a conductive pattern 114 formed around the terminal insertion hole 112 and electrically connected to the pole terminal 12 inserted into the terminal insertion hole 112. there is. In this case, the conductive pattern 114 may be formed to electrically connect the corresponding pole terminal 12 and circuits disposed on the circuit board 110 .

한편, 상기 회로 기판(110)의 상부면에는 상기 커넥터(102)와 후술되는 셀 밸런싱 회로부(120), 과전압 알람 회로부(130) 등을 포함하는 다양한 회로가 배치되며, 극 단자(12)와 결합된 버스바(30)의 일 단부가 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 회로 기판(110)은 회로 배치부(110a)와 버스바 배치부(110b)를 포함할 수 있다.On the other hand, on the upper surface of the circuit board 110, various circuits including the connector 102, a cell balancing circuit unit 120 described later, an overvoltage alarm circuit unit 130, and the like are disposed, and coupled to the pole terminal 12 One end of the bus bar 30 may be disposed. To this end, the circuit board 110 may include a circuit arranging unit 110a and a bus bar arranging unit 110b.

상기 버스바 배치부(110b)는, 상기 회로 기판(110)의 상부면 중 일 부분으로서, 상기 회로 기판(110)의 하부에서 상기 단자 삽입홀(112)에 삽입되어 상기 회로 기판(110)의 상부로 돌출되는 극 단자(12)와 결합하는, 버스바(30)의 일 단부가 배치될 수 있다. 도 3에서, 버스바 배치부(110b)는 회로 기판(110)의 중심부를 포함하는 가상선의 안쪽 부분이다.The bus bar arranging portion 110b is a part of the upper surface of the circuit board 110 and is inserted into the terminal insertion hole 112 at the bottom of the circuit board 110 to One end of the bus bar 30 coupled with the pole terminal 12 protruding upward may be disposed. In FIG. 3 , the bus bar arranging portion 110b is an inner portion of a virtual line including the central portion of the circuit board 110 .

상기 회로 배치부(110a)는, 상기 회로 기판(110)의 상부면 중 다른 일 부분으로서, 상기 커넥터(102)와 후술되는 셀 밸런싱 회로부(120), 과전압 알람 회로부(130)를 포함하는 회로들이 배치될 수 있다. 도 3에서, 회로 배치부(110a)는 상기 가상선의 바깥쪽 부분 중 일 부분이다.The circuit arrangement part 110a is another part of the upper surface of the circuit board 110, and circuits including the connector 102, a cell balancing circuit part 120 described later, and an overvoltage alarm circuit part 130 are provided. can be placed. In FIG. 3, the circuit arrangement part 110a is one part of the outer part of the virtual line.

또한, 상기 회로 기판(110)은, 위치 조정용 홈(116, 118)을 더 포함할 수 있다. 상기 위치 조정용 홈(116, 118)은 극 단자(12)를 중심으로 상기 회로 기판(110)을 소정 범위 회전시키는 외력을 받도록 형성되는 홈으로서, 상기 회로 기판(110)의 좌측 회전 방향 및 우측 회전 방향 중 어느 한 방향으로만 외력을 받도록 형성될 수 있다. 이 경우, 위치 조정용 홈(116, 118)은 상기 회로 기판(110)의 테두리 부분 중 회로 배치부(110a)와 버스바 배치부(110b)의 사이에 위치한 테두리 부분에 형성될 수 있다. 또한, 상기 위치 조정용 홈(116, 118)은 버스바 배치부(110b)를 중심으로 상기 버스바 배치부(110b)의 양 측에 각각 하나씩 형성될 수 있다.In addition, the circuit board 110 may further include grooves 116 and 118 for position adjustment. The position adjusting grooves 116 and 118 are grooves formed to receive an external force that rotates the circuit board 110 within a predetermined range around the pole terminal 12, and rotates the circuit board 110 leftward and rightward. It may be formed to receive an external force in only one of the directions. In this case, the grooves 116 and 118 for position adjustment may be formed on an edge portion of the circuit board 110 located between the circuit arranging unit 110a and the bus bar arranging unit 110b. In addition, the position adjusting grooves 116 and 118 may be formed on both sides of the bus bar arranging unit 110b, respectively, with the bus bar arranging unit 110b as the center.

또한, 위치 조정용 홈(116, 118)은 각각 단차면부(116a, 118a)와 가이드면부(116b, 118b)를 포함할 수 있다. 상기 단차면부(116a, 118a)는 회로 기판(110)의 테두리 면과 단차를 가지며, 상기 버스바 배치부(110b) 측으로 향하는 외력을 받도록 형성될 수 있다. 상기 가이드면부(116b, 118b)는 회로 기판(110)의 테두리 면과 단차없이 연결되어, 외력을 가하는 소정 가압 부재가 상기 단차면부(116a, 118a)로 가이드되도록 형성될 수 있다. 즉, 위치 조정용 홈(116, 118)에서 상기 단차면부(116a, 118a)는 상기 버스바 배치부(110b) 측에 위치하고, 상기 가이드면부(116b, 118b)는 상기 버스바 배치부(110b) 측의 반대 측에 위치할 수 있다.In addition, the grooves 116 and 118 for position adjustment may include stepped surface portions 116a and 118a and guide surface portions 116b and 118b, respectively. The stepped surface portions 116a and 118a have a step difference with the edge surface of the circuit board 110 and may be formed to receive an external force directed toward the bus bar arranging portion 110b. The guide surface portions 116b and 118b may be connected to the edge surface of the circuit board 110 without a step, so that a predetermined pressing member applying an external force is guided to the stepped surface portions 116a and 118a. That is, in the grooves 116 and 118 for position adjustment, the stepped surface portions 116a and 118a are located on the side of the bus bar arranging portion 110b, and the guide surface portions 116b and 118b are located on the side of the bus bar arranging portion 110b. may be located on the opposite side of

이와 같이, 회전에 의한 회로 기판(110)의 위치 조정시, 가압 부재를 사용하는 작업자로 하여금 회로 소자가 실장되지 않은 버스바 배치부(110b) 방향으로만 가압하도록 위치 조정용 홈(116, 118)을 구성함으로써, 회로 기판의 설치 작업을 용이하게 함은 물론, 회로 기판의 위치 조정시 발생할 수 있는 회로 소자의 파손을 방지할 수 있다.In this way, when adjusting the position of the circuit board 110 by rotation, the position adjustment grooves 116 and 118 allow the operator using the pressing member to press only in the direction of the bus bar arranging part 110b on which the circuit element is not mounted. By configuring the circuit board, it is possible to facilitate installation of the circuit board and to prevent damage to circuit elements that may occur during position adjustment of the circuit board.

한편, 상기 회로 기판(110)은, 적어도 하나의 볼트 삽입홀(119)를 더 포함할 수 있다. 상기 볼트 삽입홀(119)은 상기 버스바(30)에 결합되어 회로 기판(110) 측으로 돌출되는 소정 볼트 부재가 삽입됨으로써 상기 회로 기판(110)의 회전을 제한하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 회로 기판(110)의 회전 방향을 따라 상기 회로 기판(110)에 다수의 볼트 삽입홀(119)을 형성하는 경우, 셀(10) 상에서 상기 셀 밸런싱 장치(100)를 다양한 방향으로 정렬할 수 있다.Meanwhile, the circuit board 110 may further include at least one bolt insertion hole 119 . The bolt insertion hole 119 may be formed to restrict rotation of the circuit board 110 by inserting a predetermined bolt member coupled to the bus bar 30 and protruding toward the circuit board 110 . In this case, when a plurality of bolt insertion holes 119 are formed in the circuit board 110 along the rotation direction of the circuit board 110, the cell balancing device 100 is moved on the cell 10 in various directions. can be sorted

도 4에는 도 1의 A 부분이 수직 단면도로 도시되어 있다.4 is a vertical cross-sectional view of part A of FIG. 1 .

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는, 음극 단자(12)가 구비된 셀(10)의 단부 면에 설치될 수 있다. 즉, 셀(10)의 음극 단자(12)는 상기 셀 밸런싱 장치(100)의 회로 기판(110)에 형성된 단자 삽입홀(112)과 버스바(30)의 단자 삽입홀(32)에 차례로 삽입되어 버스바(30)의 상부로 돌출될 수 있다. 버스바(30)의 상부로 돌출된 음극 단자(12) 부분에 나사홀이 형성된 결합 부재(40)가 체결됨으로써, 해당 음극 단자(12)에 상기 셀 밸런싱 장치(100)와 버스바(30)가 결합될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention may be installed on an end surface of the cell 10 having the negative terminal 12 . That is, the negative terminal 12 of the cell 10 is sequentially inserted into the terminal insertion hole 112 formed in the circuit board 110 of the cell balancing device 100 and the terminal insertion hole 32 of the bus bar 30 and may protrude to the top of the bus bar 30. By fastening the coupling member 40 having a screw hole to the negative terminal 12 protruding upward from the bus bar 30, the cell balancing device 100 and the bus bar 30 are connected to the negative terminal 12 can be combined.

이 경우, 셀(10)의 단부 면과 셀 밸런싱 장치(100) 사이에는 웨이브 와셔(wave washer)나 스프링 와셔(spring washer) 등과 같은 탄성 부재(50)가 개재될 수 있다. 이러한 탄성 부재(50)는, 상기 셀 밸런싱 장치(100)와 버스바(30)가 결합 부재(40)에 의해 해당 셀(10)의 단부 면에 완전히 압착되지 않아도 상호 간의 전기적 접촉 상태를 유지하도록 할 수 있으며, 그 결과 상기 셀 밸런싱 장치(100)의 회전에 의한 위치 조정을 용이하게 할 수 있다.In this case, an elastic member 50 such as a wave washer or a spring washer may be interposed between the end surface of the cell 10 and the cell balancing device 100 . The elastic member 50 is such that the cell balancing device 100 and the bus bar 30 maintain electrical contact with each other even if the coupling member 40 does not completely press against the end surface of the cell 10 As a result, position adjustment by rotation of the cell balancing device 100 can be facilitated.

상기 셀 밸런싱 장치(100)의 위치 조정이 완료되면, 볼트 부재(36)가 버스바(30)의 볼트 홈(34)에 체결되어 상기 셀 밸런싱 장치(100)의 회로 기판(110)에 형성된 볼트 삽입홀(119)에 삽입됨으로써, 상기 셀 밸런싱 장치(100)의 회전을 제한할 수 있다.When the position adjustment of the cell balancing device 100 is completed, the bolt member 36 is fastened to the bolt groove 34 of the bus bar 30 and the bolt formed on the circuit board 110 of the cell balancing device 100 By being inserted into the insertion hole 119, rotation of the cell balancing device 100 may be restricted.

도 5 및 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)의 위치 조정 방법이 도시되어 있다.5 and 6 show a method for adjusting the position of the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 셀 밸런싱 장치(100)가 기준 정렬 위치보다 반시계 방향 또는 시계 방향으로 돌아가 있으면, 셀 밸런싱 장치(100)의 회로 기판(110)에 형성된 볼트 삽입홀(119)과 버스바(30)에 형성된 볼트 홈(34)이 정렬되지 않는다. 예컨대, 도 5의 경우 작업자는 렌치 등의 가압 부재로 제1 위치 조정용 홈(116)의 단차면부(116a)를 가압하여 셀 밸런싱 장치(100)를 시계 방향으로 소정 범위 회전시킴으로써, 셀 밸런싱 장치(100)를 기준 정렬 위치에 정렬시킬 수 있다. 또한, 도 6의 경우 작업자는 렌치 등의 가압 부재로 제2 위치 조정용 홈(118)의 단차면부(118a)를 가압하여 셀 밸런싱 장치(100)를 반시계 방향으로 소정 범위 회전 시킴으로써, 셀 밸런싱 장치(100)를 기준 정렬 위치에 정렬시킬 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6 , when the cell balancing device 100 is rotated counterclockwise or clockwise from the reference alignment position, the bolt insertion hole formed in the circuit board 110 of the cell balancing device 100 ( 119) and the bolt groove 34 formed in the bus bar 30 are not aligned. For example, in the case of FIG. 5 , the operator presses the stepped surface portion 116a of the first position adjusting groove 116 with a pressing member such as a wrench to rotate the cell balancing device 100 clockwise within a predetermined range, so that the cell balancing device ( 100) can be aligned to the standard alignment position. In addition, in the case of FIG. 6, the operator presses the stepped surface portion 118a of the second position adjusting groove 118 with a pressing member such as a wrench to rotate the cell balancing device 100 counterclockwise within a predetermined range, thereby cell balancing device (100) can be aligned to the standard alignment position.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치가 기능적 블록도로 도시되어 있다.7 is a functional block diagram of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는 상술한 회로 기판(110)에 배치되는 셀 밸런싱 회로부(120) 및 과전압 알람 회로부(130)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention may include the cell balancing circuit 120 and the overvoltage alarm circuit 130 disposed on the circuit board 110 described above. there is.

상기 셀 밸런싱 회로부(120)는, 상기 셀(10)의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 셀(10)을 방전시켜 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)는 제1 전압 감지부(122) 및 셀 방전부(124)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전압 감지부(122)는, 상기 셀(10)의 양 단 전압을 상시 감지할 수 있다. 상기 제1 전압 감지부(122)는 감지되는 전압과 제1 임계값을 비교하여 감지되는 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀 방전부(124)를 동작시킬 수 있다. 상기 셀 방전부(124)는, 상기 셀(10)의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀(10)을 능동적으로 방전시켜 상기 셀(10)의 양 단 전압을 소정 셀 밸런싱 목표값으로 조절할 수 있다.The cell balancing circuit unit 120 may perform cell balancing by discharging the cell 10 when the voltage at both terminals of the cell 10 exceeds a first threshold value. To this end, the cell balancing circuit unit 120 may include a first voltage sensing unit 122 and a cell discharging unit 124 . In this case, the first voltage detection unit 122 can sense the voltage of both terminals of the cell 10 at all times. The first voltage detection unit 122 may compare the sensed voltage with a first threshold value and operate the cell discharge unit 124 when the sensed voltage exceeds the first threshold value. The cell discharge unit 124, when the voltage at both ends of the cell 10 exceeds a first threshold value, actively discharges the cell 10 to reduce the voltage at both ends of the cell 10 to a predetermined cell. It can be adjusted to the balancing target value.

상기 과전압 알람 회로부(130)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 정상적인 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀(10)의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 과전압 알람 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 상기 과전압 알람 회로부(130)는 제2 전압 감지부(132) 및 알람 신호 출력부(134)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 전압 감지부(132)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 셀 밸런싱 동작 시, 동작을 개시하여 상기 셀(10)의 양 단 전압을 감지할 수 있다. 상기 제2 전압 감지부(132)는 감지되는 전압과 제2 임계값을 비교하여 감지되는 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 알람 신호 출력부(134)를 동작시킬 수 있다. 상기 알람 신호 출력부(134)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀(10)의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 소정 알람 신호를 출력할 수 있다.The overvoltage alarm circuit unit 130 may output an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the cell 10 exceeds a second threshold value during a normal cell balancing operation of the cell balancing circuit unit 120. To this end, the overvoltage alarm circuit unit 130 may include a second voltage detector 132 and an alarm signal output unit 134 . In this case, when the cell balancing circuit 120 performs the cell balancing operation, the second voltage sensing unit 132 may start the operation and sense the voltage of both ends of the cell 10 . The second voltage detector 132 may compare the sensed voltage with a second threshold value, and operate the alarm signal output section 134 when the sensed voltage exceeds the second threshold value. The alarm signal output unit 134 may output a predetermined alarm signal when the voltage at both ends of the cell 10 exceeds a second threshold value during the cell balancing operation of the cell balancing circuit unit 120 .

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)의 회로 구성이 도시되어 있다.8 shows a circuit configuration of a cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치(100)는 복수의 셀(CELL 1~N)에 대응하여 각각 설치되며, 회로 기판(110)에 배치되는 셀 밸런싱 회로부(120) 및 과전압 알람 회로부(130)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the cell balancing device 100 according to an embodiment of the present invention is installed to correspond to a plurality of cells (CELLs 1 to N), and the cell balancing circuit unit disposed on the circuit board 110 120 and an overvoltage alarm circuit unit 130.

상술한 바와 같이, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)는 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 해당 셀(CELL 1)을 방전시켜 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)는 제1 전압 감지부(122) 및 셀 방전부(124)를 포함할 수 있다.As described above, the cell balancing circuit unit 120 may perform cell balancing by discharging the corresponding cell CELL 1 when the voltage at both ends of the corresponding cell CELL 1 exceeds the first threshold value. To this end, the cell balancing circuit unit 120 may include a first voltage sensing unit 122 and a cell discharging unit 124 .

이 경우, 상기 제1 전압 감지부(122)는, 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압을 상시 감지할 수 있다. 상기 제1 전압 감지부(122)는 감지되는 전압과 제1 임계값을 비교하여 감지되는 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀 방전부(124)를 동작시킬 수 있다. 이를 위해, 제1 전압 감지부(122)는 전압 감지 소자(V1)와 상기 전압 감지 소자(V1)의 감지 전압 레벨을 설정하기 위해 전압 분배를 수행하는 전압 분배용 저항(R1, R2) 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 전압 분배용 저항들(R1, R2)이 직렬 연결된 감지 전압 레벨 설정 회로는 해당 셀(CELL 1)에 병렬로 연결되고, 전압 감지 소자(V1)는 감지 전압 레벨 설정 회로의 저항들 중 어느 한 저항(R2)에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.In this case, the first voltage detector 122 may always sense the voltage of both ends of the corresponding cell CELL 1 . The first voltage detection unit 122 may compare the sensed voltage with a first threshold value and operate the cell discharge unit 124 when the sensed voltage exceeds the first threshold value. To this end, the first voltage sensing unit 122 includes a voltage sensing element V1 and voltage dividing resistors R1 and R2 performing voltage division to set the sensing voltage level of the voltage sensing element V1. can include For example, the sensing voltage level setting circuit in which the voltage divider resistors R1 and R2 are connected in series is connected in parallel to the corresponding cell CELL 1, and the voltage sensing element V1 is connected to any one of the resistors of the sensing voltage level setting circuit. The voltage across one resistor (R2) can be sensed.

상기 셀 방전부(124)는, 상기 제1 전압 감지부(122)에 의해 감지된 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀(CELL 1)을 능동적으로 방전시켜 상기 셀(CELL 1)의 양 단 전압을 소정 셀 밸런싱 목표값으로 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 셀 방전부(124)는 방전용 저항 회로(RB)와 제1 스위칭 회로(S1)를 포함할 수 있다. 예컨대, 방전용 저항 회로(RB)와 제1 스위칭 회로(S1)가 직렬 연결된 셀 방전부(124)는, 상기 셀(CELL 1)에 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 방전용 저항 회로(RB)는 적어도 하나의 저항 소자를 통해 전류를 통과시켜 전력을 소비할 수 있다. 제1 스위칭 회로(S1)는 상기 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 전압 감지부(122)의 동작 신호에 따라 스위칭을 수행하여 상기 셀(CELL 1)의 극 단자를 통해 유출 또는 유입되는 전류를 상기 저항 회로(RB)로 통과시킴으로써 상기 셀(CELL 1)을 방전시킬 수 있다. 이를 위해, 제1 스위칭 회로(S1)는 FET(Field Effect Transistor)나 BJT(Bipolar Junction Transistor) 등의 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있다.The cell discharge unit 124 actively discharges the cell CELL 1 when the voltage at both ends of the corresponding cell CELL 1 detected by the first voltage detection unit 122 exceeds a first threshold value. It is possible to adjust the voltage at both ends of the cell (CELL 1) to a predetermined cell balancing target value by discharging to a predetermined value. To this end, the cell discharge unit 124 may include a resistance circuit RB for discharge and a first switching circuit S1. For example, the cell discharge unit 124 in which the discharge resistance circuit RB and the first switching circuit S1 are connected in series may be connected in parallel to the cell CELL 1 . In this case, the resistance circuit RB for discharging may consume power by passing a current through at least one resistance element. The first switching circuit S1 performs switching according to the operation signal of the first voltage detector 122 when the voltage at both ends of the cell CELL 1 exceeds a first threshold value, and the cell CELL The cell CELL 1 may be discharged by passing current flowing out or flowing through the pole terminal of 1) to the resistance circuit RB. To this end, the first switching circuit S1 may include a semiconductor switching element such as a Field Effect Transistor (FET) or a Bipolar Junction Transistor (BJT).

상기 과전압 알람 회로부(130)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 정상적인 셀 밸런싱 동작 중에 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 과전압 알람 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크거나 상기 제1 임계값과 동일한 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 과전압 알람 회로부(130)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)가 정상적인 셀 밸런싱 동작을 수행함에도 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 감소되지 않거나 오히려 증가하는 경우, 과전압 알람 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 상기 과전압 알람 회로부(130)는 제2 전압 감지부(132) 및 알람 신호 출력부(134)를 포함할 수 있다.The overvoltage alarm circuit unit 130 may output an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the cell (CELL 1) exceeds a second threshold value during normal cell balancing operation of the cell balancing circuit unit 120. . In this case, the second threshold may have a value greater than or equal to the first threshold. That is, the overvoltage alarm circuit unit 130 outputs an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the corresponding cell (CELL 1) does not decrease or rather increases even though the cell balancing circuit unit 120 performs a normal cell balancing operation can do. To this end, the overvoltage alarm circuit unit 130 may include a second voltage detector 132 and an alarm signal output unit 134 .

이 경우, 상기 제2 전압 감지부(132)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 셀 밸런싱 동작 시, 동작을 개시하여 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압을 감지할 수 있다. 상기 제2 전압 감지부(132)는 감지되는 전압과 제2 임계값을 비교하여 감지되는 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 알람 신호 출력부(134)를 동작시킬 수 있다. 이를 위해, 제2 전압 감지부(132)는 전압 감지 소자(V2)와 상기 전압 감지 소자(V2)의 감지 전압 레벨을 설정하기 위해 전압 분배를 수행하는 전압 분배용 저항(R3, R4) 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 전압 분배용 저항들(R3, R4)이 직렬 연결된 감지 전압 레벨 설정 회로는 해당 셀(CELL 1)에 병렬로 연결되고, 전압 감지 소자(V2)는 감지 전압 레벨 설정 회로의 저항들 중 어느 한 저항(R4)에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.In this case, when the cell balancing circuit 120 performs the cell balancing operation, the second voltage sensing unit 132 may start the operation and sense the voltage at both ends of the corresponding cell CELL 1 . The second voltage detector 132 may compare the sensed voltage with a second threshold value, and operate the alarm signal output section 134 when the sensed voltage exceeds the second threshold value. To this end, the second voltage sensing unit 132 includes a voltage sensing element V2 and voltage dividing resistors R3 and R4 performing voltage division to set the sensing voltage level of the voltage sensing element V2. can include For example, the sensing voltage level setting circuit in which the voltage divider resistors R3 and R4 are connected in series is connected in parallel to the corresponding cell CELL 1, and the voltage sensing element V2 is connected to any one of the resistors of the sensing voltage level setting circuit. The voltage across one resistor (R4) can be sensed.

상기 알람 신호 출력부(134)는, 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 제2 전압 감지부(132)에 의해 감지된 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 소정 알람 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 상기 알람 신호 출력부(134)는 제2 스위칭 회로(S2) 및 광 결합 회로(PC)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 스위칭 회로(S2) 및 광 결합 회로(PC)가 직렬 연결된 알람 신호 출력부(134)는, 해당 셀(CELL 1)에 병렬로 연결될 수 있다.The alarm signal output unit 134 determines that the voltage at both ends of the corresponding cell CELL 1 detected by the second voltage detection unit 132 during the cell balancing operation of the cell balancing circuit unit 120 is a second threshold value. If it exceeds , a predetermined alarm signal may be output. To this end, the alarm signal output unit 134 may include a second switching circuit S2 and an optical coupling circuit PC. In this case, the alarm signal output unit 134 to which the second switching circuit S2 and the optical coupling circuit PC are connected in series may be connected in parallel to the corresponding cell CELL 1 .

상기 제2 스위칭 회로(S2)는 상기 셀 밸런싱 회로부(120)의 셀 밸런싱 동작 중에 해당 셀(CELL 1)의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 전압 감지부(132)의 동작 신호에 따라 스위칭을 수행하여 상기 광 결합 회로(PC)에 전류를 공급할 수 있다. 이를 위해, 제2 스위칭 회로(S2)는 FET나 BJT 등의 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있다.The second switching circuit (S2), when the voltage of both terminals of the corresponding cell (CELL 1) exceeds a second threshold value during the cell balancing operation of the cell balancing circuit unit 120, the second voltage detection unit 132 A current may be supplied to the optical coupling circuit PC by performing switching according to an operation signal of . To this end, the second switching circuit S2 may include a semiconductor switching element such as FET or BJT.

상기 광 결합 회로(PC)는 상기 제2 스위칭 회로(S2)에 의해 공급되는 전류를 입력으로 알람 신호를 생성하여 광 신호 형태로 전송할 수 있다. 상기 광 결합 회로(PC)는 발광 다이오드 등과 같은 발광부와 광 트랜지스터 등과 같은 수광부를 통해 신호를 광 형태로 전달하여 입력단과 출력단을 전기적으로 절연시킴으로써, 타 회로에서 유입되는 전류에 의한 간섭을 방지할 수 있다. 상기 알람 신호 출력부(134)는 제2 스위칭 회로(S2)나 광 결합 회로(PC)를 보호하거나 입력 레벨을 조절하기 위해 저항(R5) 등을 더 포함할 수 있다.The optical coupling circuit (PC) may generate an alarm signal using the current supplied by the second switching circuit (S2) as an input and transmit the alarm signal in the form of an optical signal. The light coupling circuit (PC) transmits a signal in the form of light through a light emitting unit such as a light emitting diode and a light receiving unit such as a phototransistor to electrically insulate an input terminal and an output terminal, thereby preventing interference caused by current flowing from other circuits. can The alarm signal output unit 134 may further include a resistor R5 or the like to protect the second switching circuit S2 or the optical coupling circuit PC or to adjust the input level.

일 실시예에 있어서, 상기 알람 신호 출력부(134)가 출력하는 알람 신호는, 해당 셀을 식별하는 식별 정보를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 알람 신호 출력부(134)는 해당 셀(CELL 1)을 식별할 수 있도록 고유의 레벨, 주기, 형태 등을 가지는 알람 신호를 출력할 수 있다. 실시예에 따라, 과전압 알람 신호를 수신하는 수신 장치 측에서, 각 셀별로 알람 신호를 수신하는 복수의 포트를 구비하여, 과전압이 발생한 셀을 식별하도록 구성할 수도 있다.In one embodiment, the alarm signal output from the alarm signal output unit 134 may include identification information for identifying a corresponding cell. For example, the alarm signal output unit 134 may output an alarm signal having a unique level, period, shape, etc. to identify a corresponding cell (CELL 1). According to an embodiment, a receiving device receiving an overvoltage alarm signal may include a plurality of ports for receiving an alarm signal for each cell to identify a cell in which an overvoltage occurs.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 장치가 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀마다 설치되어 상호 연동함으로써, 전기 에너지 저장 모듈을 구성하는 셀의 증감, 설계 변경 등을 용이하게 할 수 있다. 또한, 셀 밸런싱 장치의 회로 기판이 셀의 극 단자에 회전 가능하게 결합되고, 회전에 의한 회로 기판의 위치 조정시 작업자로 하여금 회로 소자가 실장되지 않은 방향으로만 가압하도록 하는 위치 조절용 홈을 포함함으로써, 회로 기판의 설치 작업을 용이하게 하고 회로 기판의 위치 조정시 발생할 수 있는 회로 소자의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 회로 기판의 위치 조정 후, 버스바에 체결되는 볼트 부재가 회로 기판의 볼트 삽입홀에 삽입되어 회로 기판의 회전을 제한함으로써, 진동이나 충격 등에 의한 변형이나 단선 등의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 셀 밸런싱 장치의 셀 밸런싱 동작 시 과전압 알람 회로부가 해당 셀의 전압 상태를 별도로 감지하고 셀 밸런싱 동작에도 불구하고 과전압이 발생하는 경우 과전압 알람 신호를 출력함으로써, 사용자의 신속한 조치를 가능하게 하고 셀의 열화나 수명 단축을 방지함은 물론, 전체 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있다. 또한, 셀 밸런싱 장치의 과전압 알람 회로부에 의해 출력되는 과전압 알람 신호가 해당 셀을 식별하는 식별 정보를 포함함으로써, 문제가 발생한 셀의 발견을 용이하게 하고 시스템 유지·보수에 요구되는 시간과 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.As described above, according to the present invention, since the cell balancing device is installed for each cell constituting the electrical energy storage module and interoperates with each other, it is possible to easily increase or decrease cells constituting the electrical energy storage module, change the design, and the like. In addition, the circuit board of the cell balancing device is rotatably coupled to the pole terminal of the cell, and when the position of the circuit board is adjusted by rotation, a position adjustment groove is provided to allow the operator to press only in a direction in which the circuit element is not mounted. , It is possible to facilitate the installation work of the circuit board and to prevent damage to circuit elements that may occur during position adjustment of the circuit board. In addition, after adjusting the position of the circuit board, the bolt member fastened to the bus bar is inserted into the bolt insertion hole of the circuit board to restrict the rotation of the circuit board, thereby preventing deformation or disconnection due to vibration or shock. In addition, during the cell balancing operation of the cell balancing device, the overvoltage alarm circuit separately detects the voltage state of the corresponding cell and outputs an overvoltage alarm signal when overvoltage occurs despite the cell balancing operation, enabling the user to take prompt action and It is possible to prevent deterioration or shortening of life, as well as to ensure the safety and reliability of the entire system. In addition, the overvoltage alarm signal output by the overvoltage alarm circuit of the cell balancing device includes identification information for identifying the corresponding cell, thereby facilitating the discovery of a cell with a problem and reducing the time and cost required for system maintenance. can do. Furthermore, the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than those mentioned in this specification in the related art as well as in the related art.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to specific examples. However, those skilled in the art will clearly understand that various modified embodiments can be implemented within the technical scope of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed above should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. That is, the scope of the true technical idea of the present invention is shown in the claims, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

100 : 셀 밸런싱 장치 102 : 커넥터
110 : 회로 기판 110a: 회로 배치부
110b: 버스바 배치부 102 : 커넥터
112 : 단자 삽입홀 114 : 도전성 패턴
116 : 제1 위치 조정용 홈 118 : 제2 위치 조정용 홈
120 : 셀 밸런싱 회로부 122 : 제1 전압 감지부
124 : 셀 방전부 130 : 과전압 알람 회로부
132 : 제2 전압 감지부 134 : 알람 신호 출력부100: cell balancing device 102: connector
110: circuit board 110a: circuit arrangement unit
110b: bus bar placement unit 102: connector
112: terminal insertion hole 114: conductive pattern
116: first position adjustment groove 118: second position adjustment groove
120: cell balancing circuit unit 122: first voltage detection unit
124: cell discharge unit 130: overvoltage alarm circuit unit
132: second voltage detection unit 134: alarm signal output unit

Claims (14)

양 단에 각각 돌출된 극 단자를 구비하는 전기 에너지 저장용 셀의 일 단에 배치되고, 그 일 단에 돌출된 극 단자가 삽입되어 관통하며 상부에 상기 삽입 관통된 극 단자와 결합하는 버스바가 배치되는 회로 기판;
상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀의 양 단 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 셀을 방전시켜 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부; 및
상기 회로 기판에 배치되며, 상기 셀 밸런싱 회로부의 정상적인 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우 과전압 알람 신호를 출력하는 과전압 알람 회로부를 포함하는 셀 밸런싱 장치.It is disposed at one end of an electric energy storage cell having pole terminals protruding at both ends, the protruding pole terminals are inserted and penetrated at one end, and a bus bar coupled with the inserted pole terminals is disposed at the top. a circuit board;
a cell balancing circuit unit disposed on the circuit board and performing cell balancing by discharging the cell when the voltage at both terminals of the cell exceeds a first threshold value; and
and an overvoltage alarm circuit unit disposed on the circuit board and outputting an overvoltage alarm signal when the voltage at both ends of the cell exceeds a second threshold value during a normal cell balancing operation of the cell balancing circuit unit. 제1항에 있어서,
상기 회로 기판은, 상기 셀의 일 단에 구비된 극 단자를 중심으로 상기 회로 기판을 소정 범위 회전시키는 외력을 받도록 형성된 위치 조절용 홈으로서, 상기 회로 기판의 좌측 회전 방향 및 우측 회전 방향 중 어느 한 방향으로만 외력을 받도록 형성된 위치 조절용 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 1,
The circuit board is a position adjustment groove formed to receive an external force that rotates the circuit board within a predetermined range around an pole terminal provided at one end of the cell, and is formed in either a left rotation direction or a right rotation direction of the circuit board. Cell balancing device characterized in that it comprises a position adjustment groove formed to receive an external force only. 제2항에 있어서,
상기 회로 기판은,
상기 극 단자가 삽입되어 관통하는 단자 삽입홀;
상기 회로 기판의 상부면 중 일 부분으로서, 상기 회로 기판의 하부에서 상기 단자 삽입홀에 삽입되어 상기 회로 기판의 상부로 돌출된 상기 극 단자와 결합하는 상기 버스바가 배치되는 버스바 배치부; 및
상기 회로 기판의 상부면 중 다른 일 부분으로서, 상기 셀 밸런싱 회로부와 과전압 알람 회로부를 포함하는 회로가 배치되는 회로 배치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 2,
The circuit board,
a terminal insertion hole through which the pole terminal is inserted;
A bus bar arranging unit in which the bus bar is inserted into the terminal insertion hole at the bottom of the circuit board and coupled to the pole terminal protruding upward from the circuit board as one part of the upper surface of the circuit board; and
The cell balancing device of claim 1 , further comprising a circuit arranging part on another part of the upper surface of the circuit board, in which a circuit including the cell balancing circuit part and the overvoltage alarm circuit part is disposed. 제3항에 있어서,
상기 위치 조절용 홈은, 상기 회로 기판의 테두리 부분 중 상기 버스바 배치부와 상기 회로 배치부 사이의 테두리 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 3,
The cell balancing device, characterized in that the groove for position adjustment is formed on an edge portion between the bus bar arranging portion and the circuit arranging portion among the rim portions of the circuit board. 제4항에 있어서,
상기 위치 조절용 홈은,
상기 버스바 배치부 측으로 향하는 외력을 받도록 형성되는 단차면부; 및
외력을 가하는 소정 가압 부재가 상기 단차면부로 가이드되도록 형성되는 가이드면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 4,
The position adjustment groove,
a stepped surface portion formed to receive an external force directed toward the bus bar arrangement portion; and
A cell balancing device comprising a guide surface portion formed such that a predetermined pressure member applying an external force is guided to the stepped surface portion. 제4항에 있어서,
상기 위치 조절용 홈은, 상기 버스바 배치부를 중심으로 상기 버스바 배치부의 양 측에 각각 하나씩 형성되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 4,
The cell balancing device, characterized in that one groove for position adjustment is formed on both sides of the bus bar arranging part, respectively, with the bus bar arranging part as a center. 제3항에 있어서,
상기 회로 기판은, 상기 버스바에 결합되어 상기 회로 기판 측으로 돌출되는 볼트 부재가 삽입됨으로써 상기 회로 기판의 회전을 제한하는 적어도 하나의 볼트 삽입홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 3,
The circuit board further comprises at least one bolt insertion hole coupled to the bus bar and inserting a bolt member protruding toward the circuit board to limit rotation of the circuit board. 제3항에 있어서,
상기 회로 기판은, 상기 단자 삽입홀의 둘레에 형성되어 상기 단자 삽입홀에 삽입된 극 단자와 전기적으로 연결되는 도전성 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 3,
The circuit board further comprises a conductive pattern formed around the terminal insertion hole and electrically connected to an pole terminal inserted into the terminal insertion hole. 제1항에 있어서,
상기 셀 밸런싱 회로부는,
상기 셀의 양 단 전압을 감지하는 제1 전압 감지부; 및
상기 셀의 양 단 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 셀을 방전시켜 상기 셀의 양 단 전압을 소정 목표값으로 조절하는 셀 방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 1,
The cell balancing circuit unit,
a first voltage detector sensing voltages of both terminals of the cell; and
and a cell discharging unit configured to adjust the voltage of both ends of the cell to a predetermined target value by discharging the cell when the voltage of both ends of the cell exceeds the first threshold value. 제9항에 있어서,
상기 셀 방전부는,
전력을 소비하는 저항 회로; 및
상기 셀의 양 단 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 스위칭을 수행하여 상기 셀의 전류를 상기 저항 회로로 통과시키는 제1 스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 9,
The cell discharge unit,
a resistance circuit that consumes power; and
and a first switching circuit for performing switching and passing the current of the cell through the resistance circuit when the voltage of both terminals of the cell exceeds the first threshold. 제1항에 있어서,
상기 과전압 알람 회로부는,
상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 시, 상기 셀의 양 단 전압을 감지하는 제2 전압 감지부; 및
상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력하는 알람 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 1,
The overvoltage alarm circuit unit,
a second voltage detector for sensing voltages of both terminals of the cell during a cell balancing operation of the cell balancing circuit; and
and an alarm signal output unit outputting an alarm signal when the voltage at both terminals of the cell exceeds the second threshold value during a cell balancing operation of the cell balancing circuit unit. 제11항에 있어서,
상기 알람 신호 출력부는,
상기 셀 밸런싱 회로부의 셀 밸런싱 동작 중에 상기 셀의 양 단 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 스위칭을 수행하여 전류를 공급하는 제2 스위칭 회로; 및
상기 제2 스위칭 회로에 의해 공급되는 전류를 입력으로 알람 신호를 생성하여 광 신호 형태로 전송하는 광 결합 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 11,
The alarm signal output unit,
a second switching circuit configured to perform switching and supply current when the voltage at both terminals of the cell exceeds the second threshold value during a cell balancing operation of the cell balancing circuit unit; and
and an optical coupling circuit generating an alarm signal using the current supplied by the second switching circuit as an input and transmitting the alarm signal in the form of an optical signal. 제11항에 있어서,
상기 알람 신호 출력부가 출력하는 알람 신호는, 상기 셀을 식별하는 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 11,
The alarm signal output by the alarm signal output unit includes identification information for identifying the cell. 제11항에 있어서,
상기 제2 임계값은, 상기 제1 임계값보다 크거나 상기 제1 임계값과 동일한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 장치.According to claim 11,
The cell balancing device, characterized in that the second threshold value has a value greater than or equal to the first threshold value.
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