KR20120133459A - 에너지 저장체의 전압 안정화 장치 - Google Patents

에너지 저장체의 전압 안정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120133459A
KR20120133459A KR1020110052097A KR20110052097A KR20120133459A KR 20120133459 A KR20120133459 A KR 20120133459A KR 1020110052097 A KR1020110052097 A KR 1020110052097A KR 20110052097 A KR20110052097 A KR 20110052097A KR 20120133459 A KR20120133459 A KR 20120133459A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
unit
unit cell
energy storage
bypass
Prior art date
Application number
KR1020110052097A
Other languages
English (en)
Inventor
정영학
민홍석
김배균
윤찬
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020110052097A priority Critical patent/KR20120133459A/ko
Priority to US13/461,481 priority patent/US20120306447A1/en
Priority to CN2012101409365A priority patent/CN102810888A/zh
Publication of KR20120133459A publication Critical patent/KR20120133459A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 복수 개의 단위 셀이 직렬로 연결된 에너지 저장체에 있어서, 단위 셀과 병렬로 연결되는 바이패스부, 단위 셀의 전압을 검출하고, 검출된 단위 셀의 전압에 따라 바이패스부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 바이패스부는 검출된 단위 셀의 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 크면, 단위 셀로 흐르는 전류를 바이패스하여 재활용 전압을 생성하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치로 각 단위 셀의 전압을 안정적으로 균등화할 뿐만 아니라 우회 경로로 제공된 전압을 재사용하여 손실 없이 전압 균등화를 수행할 수 있다.

Description

에너지 저장체의 전압 안정화 장치{Apparatus for stabilizing of voltage of energy storage}
본 발명은 에너지 저장체의 전압 안정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지 또는 커패시터의 단위 셀 전압을 안정하게 제어할 수 있는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치에 관한 것이다.
정보 통신 기기와 같은 각종 전자제품에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있다. 일반적으로 이러한 기능은 전지(Battery)가 수행하게 되는데, 최근 들어 휴대용 기기의 비중이 점점 높아짐에 따라 수천 내지 수만 회 이상 충/방전을 반복하면서 기기에 에너지를 공급할 수 있는 이차전지가 대세를 이루고 있다.
한편, 이차전지의 대표적인 예로써 리튬 이온 이차전지가 있는데, 상기 리튬 이온 이차전지는 높은 에너지 밀도로 인하여 작고 가벼우면서도 장시간 동안 안정적인 전원공급이 가능하다는 장점이 있지만, 파워밀도가 낮아 순간출력이 낮으며, 충전에 장시간이 소요될 뿐만 아니라 충/방전에 따른 수명 또한 수천 회 정도로 짧다는 한계가 있다.
상기와 같은 리튬 이온 이차전지의 한계점을 보완하기 위하여 최근 화두로 떠오르고 있는 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터라 불리는 장치는 빠른 충/방전 속도, 높은 안정성, 그리고 친환경적 특성으로 인해 차세대 에너지 저장 장치로 각광받고 있다.
이러한 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터는 리튬 이온 이차전지에 비하여 에너지 밀도는 낮은 편이지만 파워 밀도가 리튬 이온 이차전지에 비하여 수십 내지 수백배 이상 크고, 충/방전 수명 또한 수십만 회 이상이 될 뿐만 아니라 수초 만에 완전 충전이 가능할 정도로 충/방전 속도가 매우 빠르다는 장점이 있다.
상기와 같은 전지, 이차전지, 커패시터들은 에너지 저장체로서 각종 전기 응용 제품을 구동하는데 활용되는데, 각 셀들이 공급할 수 있는 전압은 수 볼트 정도로 낮은 편이어서 높은 전압이 필요한 기기에 에너지원으로 사용되기 위해서는 복수 개의 셀들을 직렬로 연결하는 모듈화가 필수적이다.
또한, 상기와 같은 단위 셀들을 직렬로 연결하여 에너지원으로 사용함에 있어서, 각 셀들이 불균일하게 작동하게 되면 모듈 자체의 수명이 급격히 감소할 뿐만 아니라 과전압으로 인한 기기의 손상이나 저전압으로 인한 기기의 정상동작 불가 상황이 발생할 수 있으므로 단위 셀들이 안정적인 범위에서 충/방전 동작을 수행할 수 있도록 제어하는 수단이 필요하다.
본 발명의 사상은 복수 개의 단위 셀 각각에서 일정 전압 이상이 감지되면, 우회 경로를 제공하여 각 단위 셀의 전압을 안정적으로 균등화할 뿐만 아니라 우회 경로로 제공된 전압을 재사용하여 손실 없이 전압 균등화를 수행할 수 있는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치를 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치는 복수 개의 단위 셀이 직렬로 연결된 에너지 저장체에 있어서, 상기 단위 셀과 병렬로 연결되는 바이패스부; 상기 단위 셀의 전압을 검출하고, 상기 검출된 단위 셀의 전압에 따라 상기 바이패스부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 바이패스부는 상기 검출된 단위 셀의 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 크면, 상기 단위 셀로 흐르는 전류를 바이패스하여 재활용 전압을 생성한다.
여기서, 상기 바이패스부는 상기 단위 셀과 병렬로 연결되고, 상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 단위 셀로 흐르는 전류를 바이패스시키는 스위칭부; 상기 스위칭부와 직렬로 연결되고, 상기 바이패스된 전류를 이용하여 상기 재활용 전압을 생성하는 재활용 전압 생성부를 포함한다.
그리고, 상기 스위칭부는 일단이 상기 단위 셀의 일단과 연결되고, 타단이 상기 재활용 전압 생성부와 연결되는 제1 스위치를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 연결시킨다.
게다가, 상기 재활용 전압 생성부는 상기 스위칭부가 연결되어 상기 단위 셀로 흐르는 전류가 바이패스되면, 상기 바이패스된 전류를 이용하여 상기 재활용 전압을 생성한다.
이때, 상기 재활용 전압 생성부는 인가되는 전압의 레벨을 변환시킬 수 있는 DC/DC 컨버터로 구성된다.
그리고, 상기 재활용 전압 생성부는 상기 생성된 재활용 전압을 부하를 구동시키기 위한 동력원으로 사용한다. 여기서, 상기 부하는 냉각 장치인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제어부는 상기 단위 셀과 병렬로 연결되는 전압 검출부; 상기 바이패스부와 연결되어 상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 바이패스부를 동작시키기 위한 동작 제어 신호를 출력하는 제어신호 발생부를 포함한다.
또한, 상기 재활용 전압 생성부는 인가되는 전압을 소정 레벨로 승압하는 인덕터; 상기 인덕터와 직렬로 연결되는 정류기; 상기 제어부에서 출력되는 스위치 제어 신호에 따라 상기 승압된 전압을 출력 소자로 인가시키거나 차단하는 제2 스위치; 상기 제2 스위치로부터 인가된 전압을 출력하는 출력 소자를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치에 따르면, 복수 개의 단위 셀 각각에서 일정 전압 이상이 감지되면, 우회 경로를 제공하여 각 단위 셀들의 전압을 안정적으로 균등화할 뿐만 아니라 우회 경로로 제공된 전압을 재사용하여 손실 없이 전압 균등화를 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 우회 경로로 제공된 전압을 부하를 구동시키기 위한 동력원으로 사용할 수 있는데, 특히, 냉각 장치인 팬을 구동할 때 사용할 경우, 각 단위 셀에서 발생한 열을 냉각시켜 발열에 의해 열화가 발생하는 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 우회 경로로 제공된 전압을 부하를 구동시키기 위한 동력원으로 재사용하는 방식을 채용하기 때문에 전자 부품에 스트레스를 주지 않아 신뢰성이 높아지는 장점이 있다.
마지막으로, 손실로 작용할 수 있는 에너지를 재활용할 수 있기 때문에 에너지의 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 창출한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 재활용 전압 생성부의 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 재활용 전압 생성부의 회로 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치의 구성도 및 도 2는 도 1에 도시한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치의 상세 구성도를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 에너지 저장체의 전압 안정화 장치(1)는 크게 바이패스부(120) 및 바이패스부(120)로 복수의 제어 신호(PWM_Q1, PWM_Q2)를 전송하는 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
우선, 에너지 저장체에 대하여 간략하게 설명하면, 에너지 저장체는 고전압을 얻기 위해서 복수 개의 단위 셀(10 : 10a ~ 10n)을 직렬로 연결하여 사용하는 장치를 말한다. 이러한 단위 셀(10)은 이차전지, 울트라커패시터 및 슈퍼커패시터의 단위 셀이 될 수 있으며, 기타 유사한 특성을 갖는 에너지 저장체의 단위 셀이 될 수 있음은 자명하다.
이하에서는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치에 대하여 자세하게 설명하도록 한다.
바이패스부(120)는 복수 개의 단위 셀(10 : 10a ~ 10n) 각각에 병렬로 연결되어 단위 셀(10)에 일정 전압 이상이 인가되면, 단위 셀(10)로 흐르는 전류를 바이패스(bypass)하여 재활용 전압을 생성한다.
즉, 바이패스부(120)는 단위 셀(10)의 전압이 미리 설정된 기준 전압(Vref)보다 크면, 단위 셀(10)로 흐르는 전류를 바이패스하여 재활용 전압을 생성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 바이패스부(120)는 스위칭부(122) 및 재활용 전압 생성부(124)를 포함하는데, 스위칭부(122)는 복수 개의 단위 셀(10a ~ 10n)과 각각 병렬로 연결되어 단위 셀(10)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면, 단위 셀(10)로 흐르던 전류를 바이패스시켜 단위 셀(10)에 과다한 전류가 공급되지 않도록 하는 기능을 수행한다.
또한, 스위칭부(122)는 제1 스위치(Q1)가 직렬로 연결된 일반적인 바이패스 회로를 이용하여 간단하게 구현될 수 있는데, 제1 스위치(Q1)는 일단이 단위 셀(10)의 일단과 연결되고, 타단이 재활용 전압 생성부(124)와 연결된다. 그리고, 제어부(140)로부터 출력된 동작 제어 신호에 의해 제1 스위치(Q1)가 연결(ON)되면, 단위 셀(10)로 흐르던 전류가 제1 스위치(Q1)로 흐르게 되면서 더 이상 단위 셀(10)의 전압이 증가하지 않고 감소하게 되는 것이다.
재활용 전압 생성부(124)는 스위칭부(122)와 직렬로 연결되고, 제1 스위치(Q1)가 연결(ON)되어 단위 셀(10)로 흐르던 전류가 바이패스되면, 바이패스된 전류를 이용하여 재활용 전압을 생성한다.
보다 상세하게 설명하면, 제1 스위치(Q1)가 연결(ON)되어 단위 셀(10)로 흐르던 전류가 제1 스위치(Q1)로 흐르게 되면, 재활용 전압 생성부(124)는 제1 스위치(Q1)로 흐르던 전류를 이용하여 재활용 전압을 생성하고, 부하(20)나 다른 장치에 직접 또는 간접적으로 연결되어 부하(20)나 다른 장치에서 재활용 전압을 동력원으로 사용하도록 한다.
여기서, 재활용 전압 생성부(124)는 인가되는 전압의 레벨을 변환시킬 수 있는 DC/DC 컨버터로 이루어질 수 있으며, 특히, DC/DC 컨버터(converter) 중에서도 부스트 컨버터(boost converter)로 구성되어 안정된 출력 전압을 발생시킬 수 있다.
하기에서는 부스트 컨버터(boost converter)로 이루어진 재활용 전압 생성부(124)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 재활용 전압 생성부의 회로 구성도 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 재활용 전압 생성부의 회로 구성도를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 부스트 컨버터는 일반적으로 DC/DC 컨버터를 대표하는 회로 중 하나로서, 입력 전압을 승압하여 안정된 출력 전압을 발생시킨다. 이러한 부스트 컨버터는 승압형 컨버터라고도 하며, 입력단과 출력단의 접지(GND)가 동일할 경우에만 사용할 수 있다.
그리고, 부스트 컨버터는 부하 측의 입장에서 볼 때, 부하로 전류가 주기적으로 흘러들어 오다 끊어지는 것을 반복하기 때문에 전류 원(current-fed) 방식이라고도 하며, 출력단의 전류는 항상 입력단의 전류보다 작고, 회로의 동작 원리상 손실 성분이 없기 때문에 입력 전류 * 입력 전압 = 출력 전류 * 출력 전압의 관계식으로부터 출력 전압이 입력 전압보다 항상 높게 나타난다는 것을 알 수 있다.
한편, 부스트 컨버터는 인덕터(L1), 정류기(D1), 제2 스위치(Q2) 및 출력 소자(R1)를 포함한다.
인덕터(L1)는 인가되는 직류 전압(A 및 B 단자로 인가된 전압)을 소정 레벨로 승압하며, 정류기(D1)는 직류 전압에 상응하는 전류의 역류를 방지하는 수단으로서, 다이오드(diode)로 구성되고 인덕터(L1)와 직렬로 연결된다.
그리고, 다이오드(D1)의 출력인 캐소드(cathode)단이 출력 전압(Vout)을 인가받는 부하(20)와 연결된다.
제2 스위치(Q2)는 인덕터(L1) 및 정류 소자(D1) 사이에 병렬로 연결되고, 제어부(140)에서 출력되는 스위치 제어 신호(PWM_Q2)에 따라 승압된 전압을 출력 소자(R1)로 인가시키거나 차단시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 스위치(Q2)는 스위치 제어 신호(PWM_Q2) 즉, 게이트 제어 전압(VG)에 응답하여 변화하는 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제2 스위치(Q2)가 연결(ON)되면, 제2 스위치(Q2)가 연결되는 동안은 직류 전압이 인덕터(L1)의 양단에 연결되어 전압의 충전이 이루어지기 때문에 인덕터(L1)의 전류는 제2 스위치(Q2)의 드레인(Drain : D)단으로 유입되어 소스(Source : S)단으로 흐르게 된다.
제2 스위칭 소자(Q2)에는 동작 제어 신호(PWM_Q2) 즉, 게이트 제어 전압(VG)에 응답하여 변화하는 전류가 흐르게 되고, 이때 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온 동작하면, 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온 동작하는 동안은 직류 전압이 인덕터(L1)의 양단에 연결되어 전압의 충전이 이루어지기 때문에 인덕터(L1)의 전류는 제2 스위칭 소자(Q2)의 드레인(Drain : D)단으로 유입되어 소스(Source : S)단으로 흐르게 된다.
만약, 제2 스위치(Q2)가 개방(OFF)되면, 인덕터(L1)에 충전된 전압이 정류기(D1)를 통해 출력 소자(R1)로 전달되어 부하로 인가된다. 이러한 제2 스위치(Q2)는 큰 전류를 흘릴 수 있는 스위칭 소자로서, BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 등으로 구성될 수 있다.
출력 소자(R1)는 인덕터(L1)에서 승압된 직류 전압을 방전하여 출력한다.
도 1 및 도 2로 다시 돌아와 설명하면, 제어부(140)는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치(1)를 전반적으로 제어하는 수단으로서, 모든 단위 셀(10a ~ 10n)의 양단과 연결된다.
이러한 제어부(140)는 전압 검출부(142) 및 제어신호 발생부(144)를 포함하여 구성된다.
전압 검출부(142)는 단위 셀(10)의 양단을 감지하여 각 단위 셀(10)의 전압을 검출한다.
제어신호 발생부(144)는 전압 검출부(142)에서 검출된 각 단위 셀(10)들의 전압을 모니터링하여 단위 셀(10)의 전압이 미리 설정된 기준 전압(Vref)보다 크면, 바이패스부(120)를 동작시키기 위한 동작 제어 신호(PWM_Q1)를 출력한다.
보다 자세하게 설명하면, 제어신호 발생부(144)는 검출된 단위 셀(10)의 전압이 미리 설정된 기준 전압(Vref)보다 크면, 스위칭부(122)를 연결(ON)시키기 위한 동작 제어 신호(PWM_Q1)를 생성하여 스위칭부(122)로 전송함으로써 전압 레벨이 일정 수준보다 높은 단위 셀(10)의 전압을 감소시킨다.
그리고, 제어부(144)는 검출된 단위 셀(10)의 전압 및 기준 전압 등의 데이터를 저장하기 위한 메모리 등의 저장 수단과 각종 제어 명령 및 연산을 수행하기 위한 프로세서가 구비될 수 있다.
한편, 제어신호 발생부(144)는 재활용 전압 생성부(124)의 제2 스위치(Q2)를 연결(ON)시키거나 개방(OFF)시키기 위한 스위치 제어 신호(PWM_Q2)를 생성하여 제2 스위치(Q2)로 제공할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제어부(140)는 단위 셀(10)의 전압을 지속적으로 검출하면서 모니터링하고, 검출 또는 모니터링되는 각 단위 셀(10)들의 전압이 기준 전압(Vref)보다 크면, 스위칭부(122)를 동작시켜 해당 단위 셀(10)의 전압을 기준 전압(Vref) 이하로 떨어뜨리는 방식으로 진행한다.
만약, 제어부(140)는 각 단위 셀(10)의 전압이 기준 전압(Vref)보다 작거나 같을 경우에는 스위칭부(122)로 인가되는 동작 제어 신호(PWM_Q1)를 중단함으로써 바이패스를 중단하게 되는 것이다.
그리고, 재활용 전압 생성부(124)에서는 스위칭부(122)에서 바이패스된 전류를 이용하여 재활용 전압을 생성함으로써 동력원으로 사용할 수 있는 것이다. 즉, 재활용 전압 생성부(124)는 구동을 위해 전압(에너지)이 요구되는 장치에 연결되어 재활용 전압을 사용할 수 있게 하거나 부하(20)에 직접 연결하여 부하(20)를 구동할 수 있다.
특히, 부하 중에서도 냉각 장치인 팬을 구동하는 동력원으로 재활용 전압을 사용함으로써 단위 셀(10)에서 발생한 열을 냉각시켜 발열에 의해 열화가 발생하는 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 재활용 전압을 사용하여 팬을 구동시키는 이유를 설명하면, 에너지 저장체의 전압 안정화 장치(1)는 급속 충/방전할 때와 충/방전이 정지되는 휴지 구간에서도 항상 동작하기 때문이며, 이로 인해 단위 셀(10)에 발열이 발생하여 일정 온도 이상으로 온도가 증가하게 되면, 내부에 가스가 발생하여 열화가 진행되기 때문이다.
따라서, 본 발명에 의한 에너지 저장체의 전압 안정화 장치는 각 단위 셀에서 기준 전압보다 큰 전압이 감지되면, 우회 경로를 제공하여 각 단위 셀의 전압을 안정적으로 균등화할 뿐만 아니라 우회 경로로 제공된 전압을 재사용할 수 있기 때문에 손실 없이 효율적으로 전압 균등화를 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10. 단위 셀 20. 부하
120. 바이패스부 122. 스위칭부
124. 재활용 전압 생성부 140. 제어부
142. 전압 검출부 144. 제어신호 발생부

Claims (10)

  1. 복수 개의 단위 셀이 직렬로 연결된 에너지 저장체에 있어서,
    상기 단위 셀과 병렬로 연결되는 바이패스부;
    상기 단위 셀의 전압을 검출하고, 상기 검출된 단위 셀의 전압에 따라 상기 바이패스부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 바이패스부는 상기 검출된 단위 셀의 전압이 미리 설정된 기준 전압보다 크면, 상기 단위 셀로 흐르는 전류를 바이패스하여 재활용 전압을 생성하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스부는,
    상기 단위 셀과 병렬로 연결되고, 상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 단위 셀로 흐르는 전류를 바이패스시키는 스위칭부;
    상기 스위칭부와 직렬로 연결되고, 상기 바이패스된 전류를 이용하여 상기 재활용 전압을 생성하는 재활용 전압 생성부를 포함하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    일단이 상기 단위 셀의 일단과 연결되고, 타단이 상기 재활용 전압 생성부와 연결되는 제1 스위치를 포함하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 스위칭부를 연결시키는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 재활용 전압 생성부는,
    상기 스위칭부가 연결되어 상기 단위 셀로 흐르는 전류가 바이패스되면, 상기 바이패스된 전류를 이용하여 상기 재활용 전압을 생성하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 재활용 전압 생성부는,
    인가되는 전압의 레벨을 변환시킬 수 있는 DC/DC 컨버터인 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 재활용 전압 생성부는,
    상기 생성된 재활용 전압을 부하를 구동시키기 위한 동력원으로 사용하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부하는,
    냉각 장치인 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단위 셀과 병렬로 연결되는 전압 검출부;
    상기 바이패스부와 연결되어 상기 검출된 단위 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 상기 바이패스부를 동작시키기 위한 동작 제어 신호를 출력하는 제어신호 발생부를 포함하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 재활용 전압 생성부는,
    인가되는 전압을 소정 레벨로 승압하는 인덕터;
    상기 인덕터와 직렬로 연결되는 정류기;
    상기 제어부에서 출력되는 스위치 제어 신호에 따라 상기 승압된 전압을 출력 소자로 인가시키거나 차단하는 제2 스위치;
    상기 제2 스위치로부터 인가된 전압을 출력하는 출력 소자를 포함하는 에너지 저장체의 전압 안정화 장치.
KR1020110052097A 2011-05-31 2011-05-31 에너지 저장체의 전압 안정화 장치 KR20120133459A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110052097A KR20120133459A (ko) 2011-05-31 2011-05-31 에너지 저장체의 전압 안정화 장치
US13/461,481 US20120306447A1 (en) 2011-05-31 2012-05-01 Apparatus for stabilizing voltage of energy storage
CN2012101409365A CN102810888A (zh) 2011-05-31 2012-05-08 用于稳定能量存储器的电压的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110052097A KR20120133459A (ko) 2011-05-31 2011-05-31 에너지 저장체의 전압 안정화 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120133459A true KR20120133459A (ko) 2012-12-11

Family

ID=47234515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110052097A KR20120133459A (ko) 2011-05-31 2011-05-31 에너지 저장체의 전압 안정화 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120306447A1 (ko)
KR (1) KR20120133459A (ko)
CN (1) CN102810888A (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5702000B2 (ja) * 2012-01-06 2015-04-15 株式会社日立製作所 電力系統安定化システム及び電力系統安定化方法
US9118198B2 (en) * 2012-12-20 2015-08-25 Nokia Technologies Oy Balancing of battery cells connected in parallel
JP2015171280A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 ソニー株式会社 電圧均等化装置および蓄電装置
US11735946B2 (en) * 2021-04-14 2023-08-22 C-Tech United Corporation Voltage stabilizing system of switching direct current power supply equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271646B1 (en) * 2000-07-05 2001-08-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Battery cell by-pass circuit
US6559621B2 (en) * 2001-05-21 2003-05-06 Cellex Power Products, Inc. Hybrid energy storage device charge equalization system and method
JP4411897B2 (ja) * 2003-07-30 2010-02-10 株式会社ジェイテクト 直流昇圧回路の故障判定装置
US7573235B2 (en) * 2005-09-26 2009-08-11 The Unites States Of America As Repsented By The Secretary Of The Navy Battery charger and power reduction system and method
US9537326B2 (en) * 2009-04-16 2017-01-03 Valence Technology, Inc. Batteries, battery systems, battery submodules, battery operational methods, battery system operational methods, battery charging methods, and battery system charging methods

Also Published As

Publication number Publication date
US20120306447A1 (en) 2012-12-06
CN102810888A (zh) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8693276B2 (en) Power supply, associated management unit and method
US7957165B2 (en) DC-DC converter with a plurality of soft-start control circuits
KR102458732B1 (ko) 배터리 모듈 및 그 작동 방법
US10910951B2 (en) Systems and methods for reducing standby power consumption of switch-mode power converters
Ariyarathna et al. Potential of supercapacitors in novel power converters as semi-ideal lossless voltage droppers
US8754545B2 (en) High efficiency backup-power circuits for switch-mode power supplies
JP6152241B2 (ja) 電力システム、携帯式電子機器および電力の供給方法
JP2008118847A (ja) 充電器／昇圧制御器を備える電源管理システム
KR20060047861A (ko) 전원 장치 및 그 전원 장치에 이용되는 제어 방법
TWI608505B (zh) 用於電器的基於超級電容器的能量儲存之設備、方法及電路
JP2012519469A (ja) インテリジェントエネルギー蓄積パックを拡張可能に構成するシステム及び方法
GB2479812A (en) PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode.
JP2013161139A (ja) 電力供給システムおよび電源装置
US20240136825A1 (en) Battery system and equalization management method therefor
CN101378228B (zh) 一种电源转换控制装置及电源电路
KR20120133459A (ko) 에너지 저장체의 전압 안정화 장치
US20230163684A1 (en) Pfm mode operation of switched capacitor converters
Shousha et al. Assisting converter based integrated battery management system for low power applications
CN107342603B (zh) 用于使用可再生能量的发电系统的电池控制电路
JP2011045183A (ja) 充放電装置
Chen et al. A multiple-winding bidirectional flyback converter used in the solar system
JP2008035573A (ja) 電気二重層コンデンサを用いた蓄電装置
JP2013099093A (ja) 電源装置
JP4976663B2 (ja) 電子機器
KR20200067311A (ko) 저전압 컨버터 제어 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid