KR20130073915A - 전력 배터리를 위한 밸런싱 시스템 및 대응하는 부하 밸런싱 방법 - Google Patents

전력 배터리를 위한 밸런싱 시스템 및 대응하는 부하 밸런싱 방법 Download PDF

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로랭 갸르니에
다니엘 샤트루
마띠유 데스부와-르노댕
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명은 직렬로 배열된 적어도 2개의 어큐물레이터 스테이지(11)를 포함하는 전력 배터리(1)를 위한 충전 밸런싱 시스템(1)으로서, 상기 밸런싱 시스템은,
- 변압기(21)로서,
· 상기 전력 배터리(1)의 스테이지(11)의 단자에 연결되도록 구성된 적어도 하나의 제 1 권선(23)과,
· 상기 전력 배터리(1)의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리(5)에 연결되도록 구성된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)와;
- 각 스테이지(11)에 대해, 상기 스테이지(11)의 음의 단자(-)에 그리고 제 1 권선(23)에 연결된 연관된 스위치(27)
를 구비하는 적어도 하나의 플라이백 컨버터(15)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 밸런싱 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 보조 배터리(5)로 에너지를 전송하는 것에 의해 상기 전력 배터리(1)를 위한 충전 밸런싱 방법에 관한 것이다.

Description

전력 배터리를 위한 밸런싱 시스템 및 대응하는 부하 밸런싱 방법{BALANCING SYSTEM FOR POWER BATTERY AND CORRESPONDING LOAD BALANCING METHOD}
본 발명은 전기화학 어큐물레이터(accumulator) 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 시스템 및 대응하는 충전 밸런싱 방법에 관한 것이다.
이러한 배터리는 특히 전기 전송, 하이브리드 전송 및 온보드 시스템 분야에서 사용될 수 있다. 본 발명은 특히 낮은 질량으로 상당한 에너지를 저장하는 가능성 때문에, 이런 종류의 응용에 적응된 리튬 이온(Li-ion) 유형의 배터리와 관련된 것이다. 또한, 본 발명은 슈퍼 커패시터에 적용가능하다.
전기화학 어큐물레이터는 수 볼트 정도의 공칭 전압을 가지고 있으며, 보다 정확하게는 철 인산염에 기초한 리튬 이온 배터리에 대해서는 3.3V 및 코발트 산화물에 기초하는 리튬 이온 기술에 대해서는 4.2V의 공칭 전압을 가지고 있다. 이 전압이 전력공급되는 시스템의 요구 사항에 비해 너무 낮다면, 여러 개의 어큐물레이터들이 직렬로 배열된다. 이용가능한 커패시턴스를 증가시켜 더 높은 전류 및 더 높은 전력을 제공하기 위하여 직렬로 연관된 각 어큐물레이터와 병렬로, 하나 이상의 어큐물레이터를 배치하는 것이 또한 가능하다. 병렬로 연관된 어큐물레이터들은 이에 따라 하나의 스테이지(stage)를 형성한다. 하나의 스테이지는 최소 하나의 어큐물레이터로 구성된다. 스테이지들은 원하는 전압 레벨에 도달하기 위하여 직렬로 배열된다. 어큐물레이터들을 연관시키는 것은 어큐물레이터 배터리라고 언급된다.
어큐뮬레이터의 충전 또는 방전은 그 단자 양단의 전압의 증가나 감쇠에 의해 각각 나타난다.
어큐뮬레이터는 전기화학 공정에 의해 한정된 전압 레벨에 도달했을 때 충전 또는 방전된 것으로 간주된다. 여러 개의 어큐물레이터 스테이지를 사용하는 회로에서 스테이지를 통해 흐르는 전류는 동일하다.
스테이지의 충전 또는 방전 레벨은 그리하여 어큐물레이터의 고유 특성, 즉 전해질과 전극들 사이의 접촉점 또는 전해질의 고유 커패시턴스 및 직렬 및 병렬 스트레이 내부 저항에 따라 좌우된다. 스테이지들 사이의 전압 차이는 이에 따라 제조 디스패리티와 어큐물레이터의 에이징으로 인해 있을 수 있다.
리튬 이온 기술의 어큐물레이터에서, 임계 전압이라고 언급되는 전압보다 너무 높거나 너무 낮은 전압은 어큐물레이터를 손상시키거나 파괴할 수 있다. 예를 들어, 코발트 산화물에 기초한 리튬 이온 어큐물레이터를 과충전하는 것은 열적 방출을 야기할 수 있고 이에 화재를 유발할 수 있다. 인산염 기반 리튬 이온 어큐물레이터에서, 과충전은 그 수명을 감소시키거나 어큐물레이터를 손상시킬 수 있는 전해질의 분해를 야기한다.
예를 들어 2 V 미만의 전압으로 떨어지는 너무 낮은 방전은 음의 전극이 구리로 만들어질 때 음의 전극의 전류 콜렉터의 산화를 초래하고 그리하여 어큐물레이터의 손상을 야기한다.
따라서, 각 어큐물레이터 스테이지의 단자들 양단의 전압을 모니터링하는 것은 안전성과 신뢰성을 위해서 충전과 방전 동안 필수적이다. 각 스테이지와 병렬인 소위 모니터링 디바이스는 이 기능을 보장하는 것을 가능하게 한다.
모니터링 디바이스의 기능은 스테이지가 그 임계 전압을 도달했을 때 배터리의 충전 또는 방전을 중지하기 위하여 각 어큐물레이터 스테이지의 충전과 방전의 상태를 추적하고 이 정보를 구동 회로에 전송하는 것이다.
그러나, 직렬로 배치된 여러 개의 어큐물레이터 스테이지를 가지는 배터리에서, 가장 많이 충전된 스테이지가 그 임계 전압에 도달할 때 충전이 중지되는 경우, 다른 스테이지는 완전히 충전되지 않았을 수 있다. 역으로, 가장 많이 방전된 스테이지가 그 임계 전압에 도달할 때 방전이 중지된다면, 다른 스테이지는 완전히 방전되지 않았을 수 있다. 각 어큐물레이터 스테이지의 충전은 이에 따라 이용되지 않으며, 이것은 강한 자율성 제약을 가지는 전송 및 온보드 유형의 응용에서 주된 문제를 나타낸다. 이 문제를 완화하기 위해 모니터링 디바이스는 일반적으로 밸런싱 시스템과 연관된다.
밸런싱 시스템의 기능은 직렬 배열된 어큐물레이터 스테이지를 동일한 상태의 충전 및/또는 방전으로 가게 하는 것에 의해 배터리의 충전과 이에 따라 그 자율성을 최적화하는 것이다.
밸런싱 시스템, 소위 에너지 발산 밸런싱 시스템, 또는 소위 에너지 전송 밸런싱 시스템의 2개의 카테고리가 존재한다.
에너지 발산 밸런싱 디바이스를 통해, 스테이지의 단자들 양단의 전압은 임계 전압에 도달한 하나 이상의 스테이지의 충전 전류를 재라우팅하고 저항에서 에너지를 발산하는 것에 의해 평형으로 유지된다(equilibrated). 일 변형예로서, 스테이지의 단자들 양단의 전압은 임계 전압에 도달한 하나 이상의 스테이지를 방전하는 것에 의해 평형으로 유지된다.
그러나, 이러한 에너지 발산 밸런싱 시스템은 배터리를 충전시키는데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 소비하는 주된 단점을 나타낸다. 사실, 수 개의 어큐물레이터를 방전시키거나 또는 약간 덜 충전된 마지막 어큐물레이터 또는 어큐물레이터들이 그 충전을 종료할 수 있도록 여러 개의 어큐물레이터의 충전 전류를 우회시키는 것이 필요하다. 발산된 에너지는 이에 따라 종료되거나 종료해야 되는 충전 또는 충전들의 에너지보다 훨씬 더 클 수 있다. 또한, 이들은 초과 에너지를 열로서 발산하며, 이것은 전송 및 온보드 유형의 응용에서 집적의 제약과 호환되지 않으며, 이로 온도가 상승할 때 어큐물레이터의 수명이 크게 감소된다.
그 기능상, 에너지 전송 밸런싱 시스템은 어큐물레이터 배터리 또는 보조 에너지 네트워크와 어큐물레이터 스테이지 사이에 에너지를 교환한다.
에너지 전송은 배터리로부터 스테이지로 또는 스테이지로부터 배터리로 단방향으로 수행되거나 또는 배터리로부터 스테이지로 그리고 스테이지로부터 배터리로 또는 인접한 스테이지로부터 스테이지로 양방향으로 수행될 수 있다.
양방향 전송에 있어서, 인접한 스테이지 대 스테이지 밸런싱 시스템에서, 에너지는 밸런싱될 셀의 원격성과 실질적으로 동일한 수의 디바이스를 횡단한다. 이것은 이들 디바이스의 2개의 주된 단점, 즉 배터리를 밸런싱하는데 긴 시간이 필요하다는 것과, 호출된 디바이스의 손실의 집합으로 인해 에너지 전송의 효율이 낮다는 것을 초래한다.
스테이지로부터 배터리로 및/또는 배터리로부터 스테이지로 에너지를 전송하는 밸런싱 시스템은 이러한 문제를 해결하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 구현의 복잡성으로 인해, 이러한 시스템이 전부 사용되는 경우는 거의 없다.
단방향 전송에 있어서, 특허 CN1905259는 그 기능상 저장 요소로서 어큐물레이터마다 하나의 인덕터를 사용하는, 스테이지로부터 배터리로 에너지의 전송을 허용하는 디바이스를 개시한다. 그러나, 이 디바이스는 전송 및 온보드 유형의 응용에서 배터리의 밸런싱을 위해 최적화된 에너지 전송을 선택하지 않는다. 사실, 배터리의 충전 종료는 임계 전압에 도달한 마지막 스테이지에 의해 결정된다. 배터리의 충전을 종료하기 위해, 에너지는 하나 이상의 스테이지(들)로부터 인출(tapped off)되어 모든 스테이지로 피드백된다. 하나 이상의 어큐물레이터 스테이지(들)가 약간 덜 충전된 경우, 에너지는 이에 따라 에너지를 필요로 하는 스테이지(들)로 우선 전송되지 않고 에너지가 인출된 스테이지로 전송된다. 밸런싱은 이에 따라 스테이지를 너무 높은 전압으로 충전하는 것을 방지하기 위하여 충전의 종료시 모든 스테이지로부터 에너지가 인출될 것을 요구한다. 밸런싱은 이에 따라 동작시 상당한 사이즈의 컨버터의 수로 인해 높은 손실로 이루어진다. 또한, 이미 충전 종료에 있는 어큐물레이터는 전류의 유용하지 않은 AC 또는 DC 성분으로 횡단된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이 기술 분야의 종래 기술의 단점을 나타내지 않는 개선된 밸런싱 시스템을 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 주제는, 직렬로 배열된 적어도 2개의 어큐물레이터(들) 스테이지를 포함하며, 각 어큐물레이터(들) 스테이지는 적어도 하나의 어큐물레이터를 포함하는, 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 시스템으로서,
상기 밸런싱 시스템은,
- 변압기로서,
· 상기 전력 배터리의 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자들에 연결되도록 구성된 적어도 하나의 제 1 권선과,
· 상기 전력 배터리의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리에 연결되도록 구성된 제 2 권선을 구비하는 변압기와;
- 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지에서, 상기 변압기의 제 1 권선에 그리고 상기 어큐물레이터(들) 스테이지의 음의 단자에 연결된 연관된 스위치를 구비하는 적어도 하나의 플라이백 컨버터를 포함하며,
상기 시스템은,
- 상기 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자들 양단의 전압을 모니터링하는 모니터링 디바이스, 및
- 상기 플라이백 컨버터를 위한 제어 디바이스로서,
· 상기 모니터링 디바이스의 전압 정보를 수신하고,
· 적어도 하나의 스테이지가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때, 어큐물레이터 스테이지의 충전을 밸런싱하기 위해 어큐물레이터(들) 스테이지와 연관된 적어도 하나의 스위치의 폐쇄와 상기 스테이지로부터 상기 보조 배터리로 에너지의 전송을 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 구비하는 제어 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 밸런싱 시스템에 있다.
상기 밸런싱 시스템은 다음 특성 중 하나 이상을 단독으로 또는 조합해서 더 포함할 수 있다:
- 상기 시스템은 상기 전력 배터리의 일련의 미리 한정된 개수의 모듈과 각각 연관된 미리 한정된 개수의 플라이백 컨버터를 포함하며, 상기 모듈은 직렬로 배열된 어큐물레이터(들) 스테이지를 포함한다,
- 상기 시스템은 상기 전력 배터리의 일련의 미리 한정된 개수의 모듈에 연결된 공통 플라이백 컨버터를 포함하며, 상기 모듈은 직렬로 배열된 어큐물레이터(들) 스테이지를 포함한다,
- 상기 시스템은 각 어큐물레이터(들) 스테이지에 대해 차단 다이오드(blocking diode)를 포함하며, 상기 차단 다이오드는 변압기의 제 1 권선에 그양극에 의해 연결되고, 연관된 스위치에 그음극에 의해 연결된다,
- 상기 차단 다이오드는 쇼트키 다이오드(Schottky diode)이다,
- 상기 시스템은 각 어큐물레이터(들) 스테이지에 대해 병렬인 다이오드와 트랜지스터를 포함하되, 상기 다이오드는 변압기의 제 1 권선에 그 양극에 의해 연결되고 어큐물레이터(들) 스테이지의 연관된 스위치에 그 음극에 의해 연결된다,
- 상기 적어도 하나의 컨버터의 스위치는 적어도 하나의 어큐물레이터(들) 스테이지가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 각 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때 동시에 폐쇄되도록 상기 제어 디바이스에 의하여 공통적으로 제어된다,
- 상기 적어도 하나의 플라이백 컨버터의 스위치는 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 각 전압보다 더 큰 전압을 가지는 어큐물레이터(들) 스테이지와 연관된 스위치의 폐쇄를 명령하도록 상기 제어 디바이스에 의해 개별적으로 제어된다,
- 상기 제어 디바이스는,
· 각 어큐물레이터 스테이지에 대해 결정된 충전 레벨에 기초하여 연관된 스위치에 대한 폐쇄 시간을 계산하고,
· 연관된 폐쇄 시간 동안 스위치의 폐쇄를 각각 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함한다,
- 상기 적어도 하나의 플라이백 컨버터는 보조 배터리에 전력을 공급하기 위해 전력 배터리로부터 보조 배터리로 에너지를 전송하도록 크기 정해진다,
- 상기 시스템은 리튬 이온 전력 배터리의 어큐물레이터(들) 스테이지의 충전을 밸런싱하도록 구성된다,
- 상기 시스템은 전기 및/또는 하이브리드 자동차 차량의 모터에 전력을 공급하는 전력 배터리의 어큐물레이터(들) 스테이지의 충전을 밸런싱하도록 구성된다.
상기 밸런싱 시스템은 다음 특성 중 하나 이상을 단독으로 또는 조합해서 더 포함할 수 있다:
- 상기 밸런싱 시스템은, 각 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자에서,
· 연관된 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자에 연결되도록 구성된 제 1 권선과, 및 상기 전력 배터리의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 네트워크에 연결되도록 구성된 제 2 권선을 구비하는 변압기와, 각 어큐물레이터(들) 스테이지에 대해 어큐물레이터(들) 스테이지의 음의 단자에 그리고 상기 변압기의 제 1 권선에 연결된 연관된 스위치를 구비하는 연관된 플라이백 컨버터를 포함하며, 상기 시스템은,
· 상기 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자 양단의 전압을 모니터링하는 모니터링 디바이스, 및
· 상기 플라이백 컨버터를 위한 제어 디바이스로서, 상기 모니터링 디바이스의 전압 정보를 수신하고, 적어도 하나의 스테이지가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때, 어큐물레이터 스테이지의 충전을 밸런싱하기 위해 어큐물레이터(들) 스테이지와 연관된 플라이백 컨버터의 적어도 하나의 스위치의 폐쇄와 상기 스테이지로부터 보조 네트워크로 에너지의 전송을 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 각각 구비하는 제어 디바이스를 더 포함한다,
- 상기 변압기는 평면 기술 변압기이다,
- 상기 시스템은 상기 변압기와 직렬로 각각 장착된 복수의 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드는 변압기의 제 2 권선에 그 양극에 의해 각각 연결되고 상기 보조 네트워크에 그 음극에 의해 연결된다;
- 상기 제어 디바이스는 상기 스테이지로부터 상기 보조 네트워크로 밸런싱 에너지를 전송하도록 상기 컨버터를 제어하도록 구성되고, 상기 플라이백 컨버터는 갈바닉 절연(galvanic isolation)을 나타내며,
- 상기 제어 디바이스는 상기 전력 배터리의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리로 상기 스테이지로부터 밸런싱 에너지를 전송하기 위해 상기 컨버터를 제어하도록 구성된다,
- 상기 스위치는 개별적으로 제어된다,
- 상기 제어 디바이스는 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 각 전압보다 더 큰 전압을 가지는 어큐물레이터(들) 스테이지와 연관된 스위치의 폐쇄를 명령하도록 구성된다,
- 상기 제어 디바이스는 각 어큐물레이터 스테이지에 대해 연관된 스위치의 폐쇄 시간을 계산하고, 연관된 폐쇄 시간 동안 스위치의 폐쇄를 각각 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함한다,
- 상기 제어 디바이스는 상기 전력 배터리를 위한 밸런싱 에너지에 기초하여 상기 보조 네트워크에 전력을 공급하기 위해 상기 컨버터를 제어하도록 구성된다,
- 상기 제어 디바이스는 상기 스테이지에 의해 각각 전달될 전력을 결정하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함한다.
본 발명은 또한 직렬로 배열된 적어도 2개의 어큐물레이터(들) 스테이지를 포함하며, 각 어큐물레이터(들) 스테이지는 적어도 하나의 어큐물레이터를 포함하는, 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 방법으로서,
상기 방법은, 다음 단계, 즉
- 각 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자 양단의 전압을 측정하는 단계,
- 측정된 전압을 비교하는 단계, 및
- 하나의 측정된 전압이 다른 측정된 전압보다 더 클 때, 상기 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자에 연결되고 적어도 하나의 스위치(27)에 연결된 적어도 하나의 제 1 권선(23)과, 상기 어큐물레이터 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위하여 상기 보조 배터리로 폐쇄를 명령한 적어도 하나의 스위치(27)와 연관된 상기 스테이지(11)로부터 에너지를 전송하기 위하여, 상기 전력 배터리(1)의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리(5)에 연결된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)를 포함하는 플라이백 컨버터(15)의 적어도 하나의 스위치(27)의 폐쇄를 명령하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 밸런싱 방법에 관한 것이다.
바람직한 실시예에 따라, 이러한 방법은 상기 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 방법과 상기 전력 배터리의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리에의 전력공급 방법을 조합한 방법에 있다.
일 실시예에 따라, 본 방법은 다음 단계, 즉
- 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지에 대해, 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자에 연결되고 상기 스위치에 연결된 제 1 권선과, 상기 보조 배터리에 연결된 제 2 권선을 구비하는 변압기를 포함하는 플라이백 컨버터의 연관된 스위치에 대한 폐쇄 시간을 계산하는 단계와,
- 상기 계산된 폐쇄 시간 동안 상기 스위치의 폐쇄를 각각 명령하는 단계를 포함한다.
상기 충전 밸런싱 방법은 다음 예비 단계, 즉
- 상기 전력 배터리의 각 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자 양단의 전압을 측정하는 단계,
- 측정된 전압을 미리 한정된 임계 전압과 비교하는 단계,
- 폐쇄 시간을 계산하는 것을 가능하게 하는, 비교 결과에 기초하여 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지의 충전 레벨을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 대안에 따르면, 상기 충전 밸런싱 방법은 다음 예비 단계, 즉
- 상기 전력 배터리의 각 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자 양단의 전압을 측정하는 단계,
- 측정된 전압을 서로 비교하는 단계, 및
- 더 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지에 대해 더 긴 폐쇄 시간을 계산하기 위하여 더 많은 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시예에 따르면, 상기 전력 배터리의 충전의 종료와 같은 미리 한정된 순간에 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자 양단의 전압이 측정된다.
본 발명의 다른 특성과 잇점은 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 특징을 제한함이 없이 예시를 위해 이하 상세한 설명에서 명백히 드러날 것이다.
- 도 1은 전력 배터리 밸런싱 시스템의 제 1 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
- 도 2a 및 도 2b는 도 1의 밸런싱 시스템을 보다 상세히 도시하는 도면.
- 도 3은 직렬 연결된 어큐물레이터(들) 스테이지의 여러 모듈을 포함하는 전력 배터리를 위한 밸런싱 시스템의 일 변형예를 도시하는 도면.
- 도 4는 동기 정류(synchronous rectification)를 가지는 밸런싱 시스템의 일 변형예를 도시하는 도면.
- 도 5는 제 1 실시예에 따라 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 방법의 여러 단계를 개략적으로 도시하는 도면.
- 도 6은 보조 배터리의 전력공급을 가능하게 하는 전력 배터리 밸런싱 시스템의 제 2 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
- 도 7은 도 6의 밸런싱 시스템을 보다 상세하게 도시하는 도면.
- 도 8은 전력 배터리의 충전 밸런싱 방법과 보조 배터리에의 전력공급 방법을 조합한 방법의 여러 단계를 개략적으로 도시하는 도면.
- 도 9는 제 3 실시예에 따라 전력 배터리, 보조 배터리 및 밸런싱 시스템을 보다 상세히 도시하는 도면.
- 도 10은 도 9의 전력 배터리의 단자 양단에 모니터링 디바이스와 제어 디바이스를 도시하는 도면.
- 도 11은 보조 배터리에의 전력공급을 가능하게 하는 전력 배터리 밸런싱 시스템의 제 4 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.
- 도 12는 제 3 실시예에 따라 전력 배터리를 위한 충전 밸런싱 방법의 여러 단계를 개략적으로 도시하는 도면.
이들 도면과 이후 상세한 설명에서, 실질적으로 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 부호에 의해 식별된다.
도 1에는,
- 차량의 섀시로부터 절연되고, 예를 들어, 하이브리드 또는 전기 차량의 모터에 전력을 공급하기 위해 예를 들어 48V와 750V 사이의 높은 전압을 제공하는 전력 배터리(1)와,
- 전력 배터리(1)를 위한 밸런싱 시스템(3)과,
- 차량에서 예를 들어 보조 유닛(A1, A2 내지 An)에 전력을 공급하기 위한 예를 들어 12V 전압의 전력 배터리(1)의 전압보다 더 낮은 전압을 제공하는 보조 배터리(5)와,
- 전력 배터리(1)에 의해 보조 배터리(5)에 전력을 공급하기 위해 2개의 배터리(1, 5) 사이에 있고 보조 유닛(A1 내지 An)의 안전을 보장하기 위해 갈바닉 절연된 DC/DC 컨버터(7)가 개략적으로 도시되어 있다.
전력 배터리(1)는 어큐물레이터(들)(9)의 배터리(도 2a, 도 2b 참조)이다. 이 배터리(1)는 직렬로 배열된 여러 개의 어큐물레이터(9)를 포함할 수 있다. 이 배터리(1)는 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 형성하도록 직렬인 어큐물레이터(9)와 병렬로 배열된 하나 이상의 추가적인 어큐물레이터를 더 포함할 수 있다. 각 스테이지(11)는 그리하여 하나의 어큐물레이터(9) 또는 병렬인 여러 개의 어큐물레이터를 포함할 수 있다.
도 3에 언급된 바와 같이, 배터리(1)는 직렬로 배열된 여러 개의 모듈(13)을 포함할 수 있으며, 각 모듈(13)은 미리 한정된 개수의 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)를 포함한다. 도시된 예에서, 배터리(1)는 2개의 모듈(13)을 구비하며, 각 모듈(13)은 4개의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 구비한다. 모듈(13)의 이러한 직렬 연관을 가지면, 결함 모듈(13)이 용이하게 교체될 수 있다.
물론, 다른 구성, 즉 직렬로 예를 들어 8개, 10개, 또는 12개의 스테이지(11)를 포함하는 모듈을 가지는 구성도 가능하며, 각 스테이지(11)는 필요에 따라 병렬 연결된 2개, 4개 또는 심지어 10개의 어큐물레이터를 포함한다.
또한, 각 모듈(13)은 다른 모듈(13)과 병렬로 더 연결될 수 있다.
I.1 제 1 실시예:
밸런싱 시스템(3)의 제 1 실시예가 이제 설명된다.
도 2a, 도 2b를 다시 참조하면, 이 밸런싱 시스템(3)은,
- 대시(dash)로 둘러싸인 플라이백 컨버터(15)와,
- 어큐물레이터(들)(9)의 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(17), 및
- 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위해 플라이백 컨버터(15)를 제어하기 위한 제어 디바이스(19)를 포함한다는 것이 주목된다.
배터리(1)가 여러 개의 모듈(13)을 포함하는 경우에, 밸런싱 시스템(3)은 도 3에 도시된 바와 같이 모듈(13)과 각각 연관된 여러 개의 플라이백 컨버터(15) 또는 전체적으로 배터리(1)를 위한 단일 플라이백 컨버터(15)를 포함할 수 있다. 결함있는 플라이백 컨버터(15)는 용이하게 교체될 수 있다. 모든 모듈을 위한 단일 플라이백 컨버터(15)의 경우에, 하나의 동일한 모듈의 셀들 사이를 밸런싱하는 것은 비용을 제한하기 위하여 저항이나 임의의 다른 시스템으로 발산하는 것에 의해 수행될 수 있다.
도 2a 내지 도 3을 참조하여, 플라이백 컨버터 또는 컨버터(15)는,
- 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 각각 연관된 여러 제 1 권선(23)과,
- 보조 배터리(5)에 연결된 제 2 권선(25)
을 구비하는 도트(dot)로 둘러싸인 변압기(21)를 각각 포함한다.
플라이백 컨버터(15)는 각 제 1 권선(23) 측에, 예를 들어 전력 트랜지스터, 예를 들어 MOSFET과 반평형 보호 다이오드에 의해 구현된 스위치(27)를 포함한다. 이 스위치(27)는 연관된 스테이지(11)의 음의 단자(-)에 연결된다.
플라이백 컨버터(15)는 또한 보조 권선(25) 측에 직렬로 다이오드(29)와 콘덴서(31)를 더 포함한다.
또한, 쇼트키 다이오드와 같은 차단 다이오드(33)는 어큐물레이터(들) 스테이지(11)들 사이에 에너지의 전송을 회피하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 쇼트키 다이오드의 사용은 다이오드를 전도할 때 전압 강하를 제한하는 것을 가능하게 하며, 예를 들어 0.3V 정도의 종래의 다이오드에 비해 더 낮은 전압 임계값을 가지는 것을 또한 가능하게 한다.
효율성을 개선하고 쇼트키 다이오드(33)에서의 손실을 회피하기 위하여, 일 변형예로서 쇼트키 다이오드(33) 대신에 다이오드(35)와 트랜지스터(37)를 병렬로 연결하는 것에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 동기 정류를 사용하도록 만들어질 수 있다.
그러나, 예를 들어, 철 인산염(LiFePO4)에 기초한 리튬 이온 기술의 어큐물레이터의 경우, 전압 불일치는 충전 동안 매우 낮으며, 즉 이 전압은 일반적으로 약 3.2V이다. 충전의 종료시에, 이들 불일치는 최대 0.5V에 이르도록 증가하고, 이때 최대 충전 전압은 3.7V이다. 스위치(27) 내 트랜지스터를 보호하기 위해 다이오드는 0.7V의 전압 임계 값을 가지고 있어, 불일치가 0.5V인 경우, 이 다이오드는 더 충전된 스테이지를 덜 충전된 스테이지로 방전하는 것을 방지한다. 어큐물레이터(들) 스테이지가 덜 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지로 방전하지 않는 것과, 에너지가 실제로 보조 배터리로 전송되는 것을 보장하기 위해, 쇼트키 다이오드를 배열하는 것이나 또는 동기 정류를 사용할 필요가 없다.
방전의 종료시에, 최소 전압을 2.7V로 제한하여 3.2V의 대지 전압(plateau voltage)과 0.5V의 불일치를 가지거나 이 순간에는 밸런싱을 결정하지 않도록 하는 것이 가능하다. 이것은 효율성을 크게 증가시키고 비용을 절감하는 것을 가능하게 한다. 이 솔루션은 정상 동작 동안 0.6V 내지 0.7V를 초과하지 않는 어큐물레이터들 사이의 전압 불일치에 대해 유효하다.
어큐물레이터(9)를 위한 전압 모니터링 디바이스(17)에 있어서, 이 전압 모니터링 디바이스는 각 스테이지(11)의 단자 양단을 측정하기 위한 측정 수단(17')을 포함한다. 이러한 측정 수단(17')은 그 측정 결과를 제어 디바이스(19)에 전송하도록 구성된다.
제어 디바이스(19)는 그 기능상
- 전압 측정값을 수신하고,
- 측정된 전압을 비교하고,
- 스위치(27)의 폐쇄를 명령하기 위한
적어도 하나의 처리 수단을 포함한다.
더 높은 전압의 스테이지(11)는 제 1 권선(23)에 그 전압을 부여한다. 다른 스테이지(11)는 쇼트키 다이오드(33)의 존재로 인해 방전하지 않는다. 이 스테이지(11)의 에너지는 이에 따라 변압기(21)를 통해 보조 배터리(5)로 전송된다.
일 변형예로서, 스위치(27)를 개별적으로 제어하도록 만들어질 수 있다. 따라서, 폐쇄 명령을 받는 것은 가장 많이 충전된 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)이다.
전력 배터리(1)의 어큐물레이터(9)를 위해 충전 밸런싱의 예시적인 방법이 이제 도 2b와 도 5를 참조하여 설명된다.
제 1 단계(E1) 동안, 전압은 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단에 측정된다. 각 스테이지(11)는 각 전압(V1, V2, V3, V4)을 나타낸다.
예를 들어 전압(V1)은 3.5V이고, 전압(V2 V3, V4)은 3.2V이고, 임계 전압은 예를 들어 3.6V라고 하자.
제 1 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 측정하는 측정 수단(17')은 이에 따라 3.5V의 전압(V1)을 측정하는 반면, 다른 측정 수단(17')은 3.2V의 전압(V2, V3, V4)을 각각 측정한다.
제어 디바이스(19)는 단계(E2)에서 측정된 전압들을 비교한다.
제 1 스테이지(11)의 단자 양단의 전압(V1)은 다른 스테이지(11)의 전압(V2 내지 V4)보다 더 크다. 따라서, 제어 디바이스(19)는 단계(E3)에서 스위치(27)의 폐쇄를 명령한다. 이 스위치(27)는 공통적으로 제어되고 그리하여 미리 한정된 폐쇄 시간에 따라 동일한 시간에 폐쇄된다.
3.5V의 전압(V1)은 제 1 권선(23)에 부여된다. 이 전압(V1)은 다른 스테이지(11)의 전압(V2, V3, V4)보다 더 크고, 각각의 전압(V2, V3, V4)의 스테이지(11)를 위한 쇼트키 다이오드는 차단되고 이에 의해 이들 스테이지(11)의 방전을 방지한다. 제 1 권선(23)은 따라서 가장 많이 충전된 스테이지(11)에 연결되고 이것은 변압기(21)에서 자속의 증가를 초래한다.
일 변형예로서, 전압(V1)의 가장 많이 충전된 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)만이 폐쇄된다. 이것은 더 많이 충전된 스테이지(11)에 연결된 제 1 권선(23)을 가지는 변압기(21)의 자속의 증가를 또한 초래한다.
또한, 제 2 권선의 단자 양단의 전압은 음이어서 다이오드(29)를 차단한다.
스위치 또는 스위치들(27)이 개방될 때, 다이오드(29)는 전도 상태로 되고, 또한 커패시터(31)에 의해 이후 필터링되는 전압의 정류를 가능하게 한다.
어큐물레이터(9)의 충전은 가장 많이 충전된 스테이지(11)의 에너지를 보조 배터리(5)로 전달하는 것에 의해 밸런싱된다.
이 밸런싱은 소비량이 보조 배터리(5)에서 관측되거나 보조 배터리(5)를 충전하는 것이 가능한 한, 차량의 동작 순간에 수행될 수 있다.
I.2 제 2 실시예:
제 2 실시예는 도 6에 개략적으로 도시된다. 이 제 2 실시예는 밸런싱 시스템(3)이 보조 배터리(5)에 전력을 공급하는 것을 가능하게 하고 보조 유닛(A1 내지 An)의 안전성을 위해 갈바닉 절연을 보장하는 제 1 실시예의 DC/DC 컨버터(7)를 완전히 대체한다는 점에서 제 1 실시예와는 다르다.
DC/DC 컨버터가 제거되는 댓가로, 밸런싱 시스템은 더 크고 밸런싱은 더 강력할 수 있다. 이 경우, 밸런싱 시스템(3)의 하드웨어 구성 요소의 크기는 전력 배터리(1)로부터 보조 배터리(5)로 에너지를 전송하도록 적응된다.
이 제 2 실시예(도 7)에 따라, 제어 디바이스(19)는,
- 측정 수단(17')의 전압 측정값을 수신하고,
- 미리 한정된 임계 전압과 측정된 전압을 비교하고,
- 비교 결과에 기초하여 충전 레벨(tx)을 결정하고,
- 연관된 스테이지(11)의 충전 레벨(tx)의 함수로서 각 스위치(27)를 위한 폐쇄 시간(tf)을 계산하고,
- 계산된 폐쇄 시간(tf)에 따라 스위치(27)의 폐쇄를 개별적으로 명령하기 위한
적어도 하나의 처리 수단을 포함한다.
전력 배터리(1)의 어큐물레이터(9)를 위한 충전 밸런싱 방법과 보조 배터리(5)에의 전력공급 방법의 예시적인 조합 방법이 이제 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된다.
제 1 단계(E100) 동안, 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압이 측정된다. 각 스테이지(11)는 각각의 전압(V1, V2, V3, V4)을 나타낸다. 이러한 전압 측정은 충전의 종료와 같은 미리 한정된 순간에 또는 휴지 순간에 수행될 수 있다.
예시를 단순화하기 위하여, 어큐물레이터의 전압이 그 충전 상태를 반영한다고 상정한다. 이것은 항상 그런 것은 아니지만, 문제를 보다 더 용이하게 예시하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, LiFePO4 기술 어큐물레이터에서, 예를 들어 충전 상태의 불일치는 충전 및/또는 방전의 종료시를 제외하고는 전압에 기초하여 추정될 수 없다. 그렇지 않은 경우에는, 어큐물레이터들 사이의 전압 차이가 종종 너무 낮아 합당한 비용으로 측정될 수 없다.
예를 들어, 전압(V1)은 3.3V이고, 전압(V2, V3)은 3.2V이고, 전압(V4)은 3.5V이고, 임계 전압은 예를 들어 3.6V라고 하자.
제 1 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 측정하는 측정 수단(17')은 3.3V의 전압(V1)을 측정하는 반면, 제 2 및 제 3 측정 수단(17')은 3.2V의 전압(V2, V3)을 각각 측정하고, 제 4 측정 수단(17')은 3.5V의 전압(V4)을 측정한다.
제어 디바이스(19)는 단계(E200)에서 각 스테이지(11)의 충전 레벨(tx)을 결정하기 위하여 3.6V의 임계 전압과 각 측정된 전압을 비교한다. 이에 따라 3.3V의 전압(V1)의 제 1 스테이지(11)에 대해서는 91%의 충전 레벨이 결정되고, 3.2V의 각 전압(V2, V3)의 제 2 및 제 3 스테이지(11)에 대해서는 88%의 충전 레벨이 결정되고, 3.5V의 전압(V4)의 마지막 스테이지(11)에 대해서는 97%의 충전 레벨이 결정된다.
스테이지(11)의 충전 레벨(tx)의 함수로서 연관된 스위치(27)의 폐쇄 시간(tf)은 단계(E300)에서 계산된다. 전압(V2와 V3)의 제 2 및 제 3 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)의 폐쇄 시간(tf)은 이에 따라 전압(V4)의 마지막 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간보다 더 작은 전압(V1)의 제 1 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간보다 더 작다.
변형 실시예에 따르면, 단계(E200)에서 측정된 전압을 임계 전압과 비교하는 대신에, 이들은 가장 많이 충전된 스테이지를 식별하기 위하여 서로 비교된다.
주어진 예에서 3.5V의 전압(V4)은 3.2V의 전압(V2, V3)보다 더 큰 3.3V의 전압(V1)보다 더 크다(V4 > V1> V2 = V3). 이는 전압(V4)의 스테이지(11)가 전압(V2와 V3)의 스테이지(11)보다 더 많이 충전된 전압(V1)의 스테이지(11)보다 더 많이 충전된 것으로부터 초래된다.
이 변형예에 따라, 연관된 스위치를 위한 폐쇄 시간은 이후 단계(E300)에서 가장 많이 충전된 스테이지(11)를 더 많이 방전시키기 위하여 이들 비교 결과의 함수로서 계산된다. 이전과 같이, 전압(V2와 V3)의 제 2 및 제 3 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간(tf)은 전압(V4)의 마지막 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간보다 더 작은 전압(V1)의 제 1 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)의 폐쇄 시간보다 더 작다.
마지막으로, 단계(E400)에서 가장 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)가 가장 적게 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 실질적으로 동일한 충전 레벨에 도달할 때까지 가장 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)가 더 많이 방전되도록 스위치(27)의 간헐적인 폐쇄가 계산된 폐쇄 시간에 따라 명령된다.
도시된 예에서 각 전압(V4와 V1)의 스테이지(11)는 전압(V2와 V3)의 덜 충전된 스테이지(11)의 실질적으로 동일한 충전 레벨에 도달하는 방식으로 더 방전된다.
이전과 같이, 이것은 변압기(21)의 자속의 증가를 초래하며, 스위치(27) 개방되면, 다이오드(29)는 전도 상태로 되고, 또한 커패시터(31)에 의해 이후 필터링되는 전압의 정류를 가능하게 한다.
보조 배터리(5)에는 가장 많이 충전된 스테이지(11)의 에너지를 보조 배터리(5)로 전달하는 것에 의해 어큐뮬레이터(들)(9)의 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하는 동안 전력이 공급된다.
또한, 배터리(1)가 여러 모듈(13)을 포함하는 경우, 이들 모듈(13)과 연관된 밸런싱 시스템에 의해 제공되는 전력은 보조 배터리(5)에 전력을 공급하도록 서로 추가된다.
이에 따라 전력 배터리(1)로부터 보조 배터리(5)로 전송된 에너지는 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 충전 레벨을 밸런싱하는 기능을 하는 것으로 이해된다. 또한, 전자회로의 단일 부품은 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(9)의 충전 밸런싱 기능과 보조 배터리(5)에의 전력공급 기능의 2개의 기능을 수행할 수 있다.
II.1 제 3 실시예:
이제 제 3 실시예에 대해 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 밸런싱 시스템(3)은 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)에 대해 도트로 둘러싸인 플라이백 컨버터(15)와, 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위하여 플라이백 컨버터(15)를 제어하기 위한 제어 디바이스(19)를 포함한다.
이 제 3 실시예는 밸런싱 시스템(3)이 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)에 대해 플라이백 컨버터(15)를 구비하나 모듈(13) 또는 전체적으로 배터리(1)를 위한 컨버터(15)를 구비하지 않는다는 점에서 제 1 실시예와 다르다.
따라서, 밸런싱 시스템(3)은 2개의 배터리(1, 5)들 사이에 병렬로 장착된 복수의 컨버터(15)를 포함한다.
각 컨버터(15)는 보조 유닛(A1 내지 An)의 안전성을 보장하기 위하여 갈바닉 절연된다.
플라이백 컨버터(15)는 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 연관된 제 1 권선(23)과, 보조 배터리(5)에 연결된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)를 포함한다.
여러 스테이지(11)를 위한 변압기(21)와는 달리 스테이지(11)마다 제 1 권선(23)과 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)를 연관시키는 것은 더 낮은 전력의 변압기(21)를 선택하는 것을 가능하게 한다.
특히 인쇄 회로 평면 기술에 따라 변압기(21)가 만들어질 수 있다. 평면 유형의 변압기는 일반적으로 턴(turn)이 생성된 인쇄 회로에 고정된 기계가공된 페라이트로 만들어진 박막 자기 회로를 포함한다.
플라이백 컨버터(15)는 또한 제 1 권선(23) 측에 예를 들어 전력 트랜지스터, 예를 들어 MOSFET에 의해 구현된 스위치(27)를 포함한다. 이 스위치(27)는 연관된 스테이지(11)의 음의 단자(-)에 연결된다.
플라이백 컨버터(15)는 또한 제 2 권선(25) 측에 직렬 다이오드를 포함한다.
스테이지(11)와 연관된 각 플라이백 컨버터(15)는 이에 따라 다른 플라이백 컨버터(15)와 독립적이며; 이에 의해 하나의 스테이지(11)가 다른 스테이지(11)와 상호작용하는 일이 없이 컨버터(15)의 동시 동작을 가능하게 한다.
II.2 제 4 실시예:
도 11에서 개략적으로 도시된 제 4 실시예에 따르면, 밸런싱 시스템(3)은 보조 배터리(5)에 전력을 공급하는 것을 가능하게 하고, 보조 유닛(A1 내지 An)의 안전성을 위해 갈바닉 절연을 보장하는 제 2 실시예의 제 1 변형예의 DC/DC 컨버터(7)를 완전히 대체한다.
밸런싱 시스템(3)에 의해 전달되는 전력은 12V 네트워크라고 언급되는 보조 네트워크 또는 설명된 실시예에서 저전압 네트워크에 전력을 공급하기에 충분하다.
또한, 복수의 플라이백 컨버터(15)의 리던던시(redundancy)는 12V 네트워크에 전력을 공급하기 위하여 보조 배터리(5) 없이 가능하게 한다.
DC/DC 컨버터가 제거되는 댓가로, 밸런싱 시스템은 더 크고 밸런싱은 더 강력할 수 있다. 이 경우, 밸런싱 시스템(3)의 구성 요소의 크기는 전력 배터리(1)로부터 보조 배터리(5)로 에너지를 전송하도록 적응된다.
제 3 또는 제 4 실시예에 대한 밸런싱 시스템은 어큐물레이터(들)(9)의 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 모니터링하는 모니터링 디바이스(17)를 더 포함할 수 있다.
어큐물레이터(9)(도 10)를 위한 이 전압 모니터링 디바이스(17)는 예를 들어 그 측정 결과를 제어 디바이스(19)에 전송하도록 구성된, 각 스테이지(11)의 단자 양단의 측정을 측정하는 측정 수단을 포함한다.
제어 디바이스(19)는 가장 많이 충전된 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)가 폐쇄 명령을 받도록 스위치(17)를 개별적으로 제어할 수 있다.
제어 디바이스(19)는, 모니터링 디바이스(17)의 전압 측정을 수신하고, 측정된 전압을 분석하며, 측정된 전압을 분석한 결과의 함수로서 하나 이상의 스위치(27)의 폐쇄를 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 더 포함할 수 있다.
측정된 전압을 분석하기 위해 제어 디바이스(19)는 측정된 전압을 서로 비교하고 비교 결과에 기초하여 가장 많이 충전된 스테이지를 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
일 변형예에 따르면, 제어 디바이스(19)는 다음 수식(1)에 따라 각 스테이지(11)에 대한 곱(P)을 계산하기 위한 수단을 포함하거나,
(1) P = Crefi.(1 - SOCi)
(여기서 Crefi = 스테이지(i)의 참조 커패시턴스, 그리고 SOCi = 스테이지(i)의 충전 상태)
또는 일 변형예로서, 다음 제 2 수식(2)에 따라 계산된 각 스테이지(11)에 대해 곱(P')을 계산하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
(2) P' = Crefi. SOCi(여기서 Crefi = 스테이지(i)의 참조 커패시턴스, 그리고 SOCi = 스테이지(i)의 충전 상태).
커패시턴스는 어큐물레이터가 제공할 수 있는 전기 충전량에 해당하며 일반적으로 Ah 또는 mAh으로 표시된다. 이것은 각 어큐물레이터를 위한 고유 특성이다. 이 값은 특히 온도의 함수로서 서서히 에이징을 받아, 어큐물레이터의 수명 동안 감소할 수 있다. 각 스테이지(11)의 커패시턴스에 대한 정보는 여러 사이클 과정에서 학습의 결과일 수 있다. 참조 커패시턴스는 일반적으로 제조사에 의해 제공되며 예를 들어 60Ah이다.
제어 디바이스(19)는 각 스테이지(11)에 대한 곱(P 또는 P')을 균등화하기 위하여 방전될 스테이지 또는 스테이지들(11)을 결정하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
제어 디바이스(19)는, 또 다른 변형예에 따라,
- 측정된 전압을 임계 전압과 비교하기 위한 수단,
- 비교 결과에 기초하여 충전 레벨을 결정하기 위한 수단, 및
- 결정된 스테이지(11)의 충전 레벨의 함수로서 각 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간을 계산하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
제어 디바이스(19)는 12V 네트워크에 전력을 공급하기 위하여 각 스테이지(11)에 의해 전송될 전력을 결정하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 더 포함할 수 있다.
II.3 동작
전력 배터리 충전 단계
이제 도 9와 도 10을 참조하는 것에 의해, 모든 스테이지(11)를 공칭 전압 레벨로 가게 하기 위하여, 전력 배터리(1)를 충전하는 경우에, 제 3 실시예의 밸런싱 시스템(3)의 예시적인 동작을 설명한다.
이 밸런싱은 배터리(1)의 충전과 동시에 수행될 수 있다.
이 밸런싱은 소비량이 보조 배터리(5)에서 관측되거나 또는 보조 배터리(5)를 충전하는 것이 가능한 한, 차량의 동작 순간에 수행될 수 있다.
소비량이 12V 네트워크에서 불충분한 경우, 난방, 차량의 에어컨과 같은 추가적인 소비 유닛들이 12V에서 소비량을 증가시키기 위해 턴온될 수 있다.
예시를 단순화하기 위하여, 어큐물레이터의 전압이 그 충전 상태를 반영하는 것으로 상정한다. 이것은 항상 그런 것은 아니지만, 문제를 더 용이하게 설명하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, LiFePO4 기술 어큐물레이터에서, 충전 상태의 불일치는 충전 및/또는 방전의 종료시를 제외하고는 전압에 기초하여 추정될 수 없다. 그렇지 않으면, 어큐물레이터들 사이에 전압 차이가 종종 너무 낮아서 합당한 비용으로 측정될 수 없다.
· 제 1 변형예
제 1 단계(E201)(도 12 참조) 동안, 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압이 측정된다. 각 스테이지(11)는 각 전압(V1, V2, V3, V4)을 나타낸다.
예를 들어, 전압(V1)은 3.3V이고, 전압(V2, V3)은 3.2V이고, 전압(V4)은 3.5V이고, 임계 전압은 예를 들어 3.6V라고 하자.
제 1 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 측정하는 측정 수단은 이에 따라 3.3V의 전압(V1)을 측정하고, 제 2 및 제 3 측정 수단은 각각 3.2V의 전압(V2, V3)을 측정하며, 제 4 측정 수단은 3.5V의 전압(V4)을 측정한다.
이 측정은 규칙적인 간격으로 또는 충전의 종료와 같은 미리 한정된 순간에 또는 차량의 휴지 순간에 차량의 동작 순간에 수행될 수 있다.
제어 디바이스(19)는 단계(E202)에서 측정된 전압을 비교할 수 있다.
제 4 스테이지(11)의 단자 양단의 전압(V4)은 제 2 및 제 3 스테이지(11)의 각 전압(V2와 V3)보다 더 큰 제 1 스테이지의 단자 양단의 전압(V1)보다 더 크다.
이 정보에 기초하여, 제어 디바이스(19)는 측정된 전압을 서로 비교하는 것에 의해 가장 많이 충전된 스테이지(11)를 결정할 수 있다.
이 예에서 3.5V의 전압(V4)은 3.2V의 전압(V2, V3)보다 더 큰 3.3V의 전압(V1)보다 더 크다(V4 > V1 > V2 = V3). 이것은 전압(V4)의 스테이지(11)가 전압(V2와 V3)의 스테이지(11)보다 더 많이 충전된 전압(V1)의 스테이지(11)보다 더 많이 충전된 것으로부터 초래된다.
제어 디바이스(19)는 이 정보에 기초하여 가장 많이 충전된 스테이지(11)가 제 4 및 제 1 스테이지(11)라는 것을 결정하고, 이후 단계(E203)에서 연관된 스위치(27)의 폐쇄를 명령한다.
이것은 제 4 스테이지(11)에 연결된 제 1 권선(23)을 가지는 변압기(21)와 제 1 스테이지(11)에 연결된 제 1 권선(23)을 가지는 변압기(21)의 자속의 증가를 초래한다.
제 2 권선(25)의 단자 양단의 전압은 음이어서 다이오드(29)를 차단한다.
스위치(27)가 개방될 때, 다이오드(29)는 전도 상태로 된다.
연관된 스테이지(11)의 에너지는 이에 따라 변압기(21)를 통해 보조 배터리(5)로 전송된다.
어큐물레이터(9)의 충전은 가장 많이 충전된 스테이지(11)의 에너지를 12V 네트워크로 전송하는 것에 의해 밸런싱된다.
· 제 2 변형예
· 예를 들어 다음 수식(1)에 따라 각 스테이지(11)에 대한 곱(P)을 균등화하기 위하여 스테이지(11)의 충전 상태의 함수로서 각 스테이지(11)를 방전하도록 또한 만들어질 수 있다:
(1) P = Crefi.(1 - SOCi)
(여기서 Crefi = 스테이지(i)의 참조 커패시턴스, 그리고 SOCi = 스테이지(i)의 충전 상태)
이 곱(P)은 충전 상태에 반비례하는 방식으로 증가하고; 스테이지(11)가 더 많이 충전되면 될수록 그 곱(P)은 더 작아진다. 따라서 곱(P)이 가장 작은 스테이지(11)가 우선해서 방전된다.
단계(E203)에서 이러한 곱(P)의 함수로서 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간을 계산하는 것이 가능하다. 곱(P)이 작으면 작을수록 스테이지는 더 많이 충전되고, 폐쇄 시간은 더 길어져서 가장 많이 충전된 스테이지(11)를 우선해서 방전하도록 한다.
그리고, 스위치(27)의 폐쇄는 계산된 폐쇄 시간에 따라 곱(P)을 균등화하도록 명령을 받는다.
· 제 3 변형예
하나의 대안으로 각 스테이지에 대한 충전 레벨을 결정하고 결정된 충전 레벨의 함수로서 적절한 폐쇄 시간을 추론하는 것이 가능하다.
충전 레벨은 예를 들어 3.6V의 임계 전압에 대해 결정될 수 있다.
주어진 예에 따라,
- 3.3V의 전압(V1)의 제 1 스테이지(11)에 대해서는, 91%의 충전 레벨,
- 3.2V의 각 전압(V2, V3)의 제 2 및 제 3 스테이지(11)에 대해서는 88%의 충전 레벨,
- 3.5V의 전압(V4)의 마지막 스테이지(11)에 대해서는 97%의 충전 레벨을 결정할 수 있다.
스위치(27)에 대한 폐쇄 시간은 단계(E203)에서 이들 충전 레벨의 함수로서 계산된다.
전압(V2와 V3)의 제 2 및 제 3 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간은 이에 따라 전압(V4)의 마지막 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간보다 더 작은 전압(V1)의 제 1 스테이지(11)와 연관된 스위치(27)의 폐쇄 시간보다 더 작다.
마지막으로, 스위치(27)의 간헐적인 폐쇄는 가장 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)가 가장 적게 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 실질적으로 동일한 충전 레벨에 도달할 때까지 가장 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 더 많이 방전하기 위하여 계산된 폐쇄 시간에 따라 명령된다.
도시된 예에서, 각 전압(V1과 V4)의 스테이지(11)는 전압(V2와 V3)의 덜 충전된 스테이지(11)의 실질적으로 동일한 충전 레벨에 도달하는 방식으로 더 많이 방전된다.
이전과 같이, 이것은 변압기(21)의 자속의 증가를 초래하며, 그리고 스위치(27)가 개방될 때, 다이오드(29)는 전도 상태로 된다.
12V 네트워크에는 스테이지(11)로부터 12V 네트워크로 밸런싱 에너지를 전송하는 것에 의해 어큐뮬레이터(들)(9)의 스테이지(11)의 충전을 밸런싱을 하는 동안 전력이 공급된다.
물론, 본 밸런싱 방법을 따라, 스테이지(11)가 원하는 충전 레벨에 모두 도달하지 않았다면, 스테이지(11)의 충전은 100%의 충전 레벨에 도달될 때까지 계속된다.
전력 배터리 방전 단계
이제 전력 배터리(1)의 방전에 따라 밸런싱 시스템(3)의 예시적인 동작을 설명한다.
밸런싱은 배터리(1)의 방전과 동시에 수행될 수 있다.
가장 많이 충전된 스테이지(11)는 12V 저전압 네트워크에 전력을 공급하기 위해 우선해서 사용된다.
가장 많이 충전된 스테이지(11)를 결정하기 위해 제어 디바이스(19)는 예를 들어 다음 수식(2)에 따라 각 스테이지(11)에 대해 곱(P')을 비교할 수 있다:
(2) P' = Crefi. SOCi(여기서 Crefi 단계 = 스테이지(i)의 참조 커패시턴스, 그리고 SOCi = 스테이지(i)의 충전 상태)
이 경우, 곱(P')은 각 스테이지(11)의 충전 상태에 따라 증가한다. 따라서, 곱(P')이 가장 높은 스테이지(11)는 우선해서 방전된다.
물론, 일 변형예로서, 가장 많이 충전된 스테이지(11)는 충전 단계의 제 1 변형예와 유사한 방식으로 측정된 전압 레벨을 비교하는 것에 의해 결정된다.
또는 그렇지 않으면 다른 변형예에 따라 충전되는 스테이지(11)는 충전 단계의 제 3 변형예와 유사한 방식으로 임계 전압과 비교하는 것에 의해 충전 레벨을 계산하는 것에 의해 결정된다.
제어 디바이스(19)는 12V 네트워크에 전력을 공급하기 위해 각 스테이지(11)에 의해 전달되는 전력을 또한 제어할 수 있다.
예를 들어, 가장 많이 충전된 스테이지(11) 또는 계산된 곱(P')이 가장 높은 스테이지에 대해 이들 스테이지(11)는 예를 들어 20W의 최대 전력(Pm)을 전송한다.
다른 스테이지(11)에 대해서는, 전달될 전력(Pi)은 예를 들어 수식 (3)에 따라 계산될 수 있다:
(3) Pi(t) = P12(t) - Pm * x (여기서 P12(t) = 주어진 순간(t)에서 12V 네트워크에서 소비되는 전력, Pm = 가장 많이 충전된 스테이지(11)에 의해 전달된 최대 전력, 및 x = 비율 P12(t)/Pm의 정수 부분)
그리하여 전력 배터리(1)로부터 보조 배터리(5)로 전송된 에너지는 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 충전 레벨을 밸런싱하는 기능을 하는 것으로 이해된다.
또한, 전자회로의 단일 부품은 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(9)의 충전 밸런싱 기능과 보조 배터리(5)에의 전력공급 기능의 2개의 기능을 수행할 수 있다.
그리고, 나아가 하나의 컨버터(15) 대신에 여러 컨버터(15)를 사용하는 것은 종래 기술의 단독 컨버터에 비해 더 낮은 전력의 컨버터를 가지는 것을 가능하게 하고 이에 따라 더 값싸다.
또한, 컨버터(15)의 이러한 리던던시는 이 리던던시로 인해 보조 배터리(3)를 제거할 수 있게 한다.
밸런싱 시스템(3)은 컨버터(15)가 충분한 전력을 전도할 때 차량에 12 볼트 액세서리를 제공하는 기능을 더 보장할 수 있다.

Claims (23)

  1. 직렬로 배열된 적어도 2개의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 포함하며, 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)는 적어도 하나의 어큐물레이터(9)를 포함하는, 전력 배터리(1)를 위한 충전 밸런싱 시스템에 있어서,
    상기 밸런싱 시스템은 적어도 하나의 플라이백 컨버터(15)를 포함하고,
    상기 플라이백 컨버터(15)는,
    - 변압기(21)로서,
    · 상기 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자에 연결되도록 형성된 적어도 하나의 제 1 권선(23)과,
    · 상기 전력 배터리(1)의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리(5)에 연결되도록 형성된 보조 권선(25)을 구비하는 변압기(21)와;
    - 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)에 대해, 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 음의 단자(-)에 그리고 상기 변압기(21)의 제 1 권선(23)에 연결된 연관된 스위치(27)를 구비하며,
    상기 시스템은,
    - 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(17)와,
    - 상기 플라이백 컨버터(15)를 위한 제어 디바이스(19)로서,
    · 상기 모니터링 디바이스(17)의 전압 정보를 수신하고,
    · 적어도 하나의 스테이지가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때, 상기 어큐물레이터 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위하여, 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 연관된 적어도 하나의 스위치(27)의 폐쇄와, 상기 스테이지(11)로부터 상기 보조 배터리로 에너지의 전송을 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 구비하는 제어 디바이스(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 배터리(1)의 일련의 미리 한정된 개수의 모듈(13)과 각각 연관된 미리 한정된 개수의 플라이백 컨버터(15)를 포함하며, 상기 모듈(13)은 직렬로 배열된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 배터리(1)의 일련의 미리 한정된 개수의 모듈(13)에 연결된 공통 플라이백 컨버터(15)를 포함하며, 상기 모듈(13)은 직렬로 배열된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)에 대해 차단 다이오드(33)를 포함하며,
    상기 차단 다이오드(33)는,
    - 상기 변압기(21)의 제 1 권선(23)에 양극이 연결되고,
    - 연관된 스위치(27)에 음극이 연결된 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차단 다이오드(33)는 쇼트키 다이오드인 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)에 대해, 다이오드(35)와 트랜지스터(37)를 병렬로 포함하며, 상기 다이오드(35)는 상기 변압기(21)의 제 1 권선(23)에 양극이 연결되고 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 연관된 스위치(27)에 음극이 연결된 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플라이백 컨버터(15)의 상기 스위치(27)는 적어도 하나의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 각 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때 동시에 폐쇄되도록 상기 제어 디바이스(19)에 의해 공통적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸런싱 시스템은 각 어큐물레이터(들) 스테이지의 단자에 연관된 플라이백 컨버터(15)를 포함하며, 상기 플라이백 컨버터(15)는,
    - 변압기(21)로서,
    · 상기 연관된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자에 연결되도록 구성된 제 1 권선(23)과,
    · 상기 전력 배터리(1)의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 네트워크에 연결되도록 구성된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)와,
    - 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)에 대해, 상기 변압기(21)의 제 1 권선(23)에 그리고 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 음의 단자(-)에 연결된 연관된 스위치(27)를 포함하며,
    상기 시스템은,
    - 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(17)와,
    - 상기 플라이백 컨버터(15)를 위한 제어 디바이스(19)로서,
    · 상기 모니터링 디바이스(17)의 전압 정보를 수신하고,
    · 적어도 하나의 스테이지가 다른 어큐물레이터(들) 스테이지의 전압보다 더 큰 전압을 나타낼 때, 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 연관된 플라이백 컨버터(15)의 적어도 하나의 스위치(27)의 폐쇄와, 상기 어큐물레이터 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위하여, 상기 스테이지(11)로부터 상기 보조 네트워크로 에너지의 전송을 명령하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 구비하는 제어 디바이스(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변압기(21)는 평면 기술 변압기인 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 변압기(21)와 직렬로 각각 장착된 복수의 다이오드(29)를 포함하며, 상기 다이오드는 상기 변압기(21)의 상기 제 2 권선(25)에 양극이 연결되고, 상기 보조 네트워크에 음극이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 또는 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치(27)는, 다른 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 각 전압보다 더 큰 전압을 가지는 어큐물레이터(들) 스테이지(11)와 연관된 상기 스위치(27)의 폐쇄를 명령하도록 상기 제어 디바이스(19)에 의해 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스(19)는,
    - 각 어큐물레이터 스테이지(11)에 대해, 연관된 스위치(27)에 대한 폐쇄 시간(tf)을 계산하고,
    - 연관된 폐쇄 시간(tf) 동안 상기 스위치의 폐쇄(27)를 각각 명령하기 위한
    적어도 하나의 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플라이백 컨버터(15)는 상기 보조 배터리(5)에 전력을 공급하기 위하여 상기 전력 배터리(1)로부터 상기 보조 배터리(5)로 에너지를 전송하도록 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항과 조합된 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스(19)는 상기 스테이지(11)로부터 상기 보조 네트워크로 밸런싱 에너지를 전송하기 위하여 상기 컨버터(15)를 제어하도록 구성되고, 상기 플라이백 컨버터(15)는 갈바닉 절연을 나타내는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 항과 조합된 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스(19)는 상기 전력 배터리(1)를 위한 밸런싱 에너지에 기초하여 상기 보조 네트워크에 전력을 공급하기 위하여 상기 컨버터(27)를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스(19)는 상기 스테이지(11)에 의해 각각 전달될 전력을 결정하기 위한 적어도 하나의 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸런싱 시스템은 리튬 이온 전력 배터리(1)의 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸런싱 시스템은 전기 및/또는 하이브리드의 자동차 차량의 모터에 전력을 공급하는 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸런싱 시스템.
  19. 직렬로 배열된 적어도 2개의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 포함하며, 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)는 적어도 하나의 어큐물레이터(9)를 포함하는, 전력 배터리(1)를 위한 충전 밸런싱 방법에 있어서,
    - 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압(V1, V2, V3, V4)을 측정하는 단계;
    - 측정된 전압(V1, V2, V3, V4)을 비교하는 단계; 및
    - 하나의 측정된 전압이 다른 측정된 전압보다 클 때, 상기 어큐물레이터 스테이지(11)의 충전을 밸런싱하기 위하여 상기 보조 배터리로 폐쇄를 명령한 적어도 하나의 스위치(27)와 연관된 상기 스테이지(11)로부터 에너지를 전송하기 위하여, 상기 전력 배터리(1)의 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자에 연결되고 적어도 하나의 스위치(27)에 연결된 적어도 하나의 제 1 권선(23)과, 상기 전력 배터리(1)의 전압보다 더 작은 전압을 가지는 보조 배터리(5)에 연결된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)를 포함하는 플라이백 컨버터(15)의 적어도 하나의 스위치(27)의 폐쇄를 명령하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    - 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)에 대해, 상기 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)의 단자에 연결되고 상기 스위치(27)에 연결된 제 1 권선(23)과, 상기 보조 배터리(5)에 연결된 제 2 권선(25)을 구비하는 변압기(21)를 포함하는 플라이백 컨버터(15)의 연관된 스위치(27)에 대해 폐쇄 시간(tf)을 계산하는 단계,
    - 계산된 폐쇄 시간(tf) 동안 상기 스위치(27)의 폐쇄를 각각 명령하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 예비 단계로서,
    - 상기 전력 배터리(1)의 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압(V1, V2, V3, V4)을 측정하는 단계,
    - 측정된 전압(V1, V2, V3, V4)을 미리 한정된 임계 전압과 비교하는 단계,
    - 비교 결과에 기초하여, 상기 폐쇄 시간을 계산하는 것을 가능하게 하는, 각 어큐뮬레이터(들) 스테이지(11)의 충전 레벨(tx)을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    - 상기 전력 배터리(1)의 각 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 전압(V1, V2, V3, V4)을 측정하는 단계,
    - 측정된 전압(V1, V2, V3, V4)을 서로 비교하는 단계,
    - 더 많은 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)에 대해 더 긴 폐쇄 시간을 계산하기 위하여 가장 많이 충전된 어큐물레이터(들) 스테이지(11)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 전력 배터리(1)의 충전 종료와 같은 미리 한정된 순간에 상기 어큐물레이터(들) 스테이지(11)의 단자 양단의 상기 전압(V1, V2, V3, V4)을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 방법.
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