KR20140132591A - 배터리 밸런싱 장치 - Google Patents

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박성준
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전남대학교산학협력단
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Abstract

배터리 밸런싱 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치는, 상호 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리, 입력측이 복수 개의 배터리 각각의 양단에 병렬로 연결되는 복수 개의 DC/DC 컨버터, 및 복수 개의 권선을 구비하며, 복수 개의 권선이 각각 복수 개의 DC/DC 컨버터의 출력측에 연결되는 하나의 변압기를 포함한다.

Description

배터리 밸런싱 장치{APPARATUS FOR BALANCING BATTERY}
본 발명의 실시예는 배터리 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 밸런싱 장치에 관한 것이다.
최근 스마트 그리드(Smart Grid)의 부각으로 에너지 저장 장치 중 하나인 2차 전지에 대한 관심이 고조되고 있다. 현재 2차 전지는 다양한 형태로 산업에 응용되고 있고,특히 대부분의 신재생 에너지의 불규칙 출력에 대응하기 위해 배터리를 이용하는 연구가 많이 이루어지고 있으며, 전지의 용량도 대형화기 이루어지고 있는 추세이다.
여기서, 전지의 대형화를 위해서는 전지 모듈의 직렬 구성이 필수적이다. 그러나, 전지 모듈을 직렬로 구성하는 경우, 각 전지 모듈의 배터리 간에 미소한 용량의 차이로 인해 충전 및 방전 시 전지 모듈 간에 전압차가 발생하여 전압 불평형이 생기게 된다. 이러한 전압 불평형은 전지의 효율 및 성능 저하의 주원인이 되고 있다. 예를 들어, 전압 불평형에 의해 과충전되는 전지 모듈은 용량이 급격히 저하되고 노화 현상이 촉진되어 수명이 줄어들게 된다. 따라서, 전지 모듈의 직렬 회로에서 전압 불평형을 제거하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
한국등록특허공보 제10-0869709호(2008.11.21)
본 발명의 실시예는 전력 손실을 줄일 수 있는 배터리 밸런싱 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상호 직렬로 연결된 배터리들 중 과충전 또는 부족 충전된 배터리의 위치에 관계없이 배터리 밸런싱을 이룰 수 있는 배터리 밸런싱 장치를 제공하고자 한다.
1. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치는, 상호 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리; 입력측이 상기 복수 개의 배터리 각각의 양단에 병렬로 연결되는 복수 개의 DC/DC 컨버터; 및 복수 개의 권선을 구비하며, 상기 복수 개의 권선이 각각 상기 복수 개의 DC/DC 컨버터의 출력측에 연결되는 하나의 변압기를 포함한다.
2. 위 1에서, 상기 복수 개의 DC/DC 컨버터는, 상기 하나의 변압기를 통해 자속을 공유한다.
3. 위 1에서, 상기 DC/DC 컨버터는, 2 스위치 포워드 컨버터, 하프 브리지 컨버터, 풀 브리지 컨버터, 및 플라이벡 컨버터 중 어느 하나로 이루어지거나 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
4. 위 1에서, 상기 DC/DC 컨버터는, 일단이 상기 배터리의 일단에 병렬로 연결되는 제1 스위치; 일단이 상기 제1 스위치의 타단에 직렬로 연결되고, 타단이 상기 배터리의 타단에 병렬로 연결되는 제1 다이오드; 일단이 상기 배터리의 일단에 병렬로 연결되는 제2 다이오드; 및 일단이 상기 제2 다이오드의 타단에 직렬로 연결되고, 타단이 상기 배터리의 타단에 병렬로 연결되는 제2 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치 및 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드 및 상기 제2 스위치는 병렬로 연결된다.
5. 위 1에서, 상기 DC/DC 컨버터는, 전류 불연속 모드로 동작한다.
6. 위 1에서, 상기 변압기는, 1대1 권선비를 갖는 절연형 변압기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리들에 각각 병렬로 연결된 컨버터들이 하나의 변압기에 모두 연결됨으로써, 컨버터들이 변압기의 자속을 공유하여 모든 컨버터들의 전압이 동일한 전압으로 수렴되게 된다. 그로 인해, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리들의 충전 및 방전 시 배터리들 간에 전압 불평형을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 플로팅 충전 시 상호 직렬로 연결된 복수 개의 배터리들 중 하나의 배터리에만 충전기를 연결하여도 배터리들 간의 배터리 밸런싱을 유지하면서 모든 배터리들을 충전할 수 있으므로, 플로팅 충전 시 낮은 입력 전압을 가지게 되며, 그로 인해 충전 시 전력 전달 손실을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리들에 각각 병렬로 연결된 컨버터들이 하나의 변압기에 모두 연결되는 구조를 취함으로써, 과충전된 배터리 또는 부족 충전된 배터리의 위치에 관계 없이 직렬로 연결된 모든 배터리들에 에너지를 전달하여 배터리 전압 밸런싱을 구현할 수 있게 된다. 즉, 전압이 높은 배터리에서 전압이 낮은 배터리로 에너지가 전달되므로 밸런싱을 유지하지 못하는 배터리의 위치에 관계 없이 1단 전력 변환을 통해 배터리 전압 밸런싱이 이루어지게 된다.
또한, 컨버터들의 전압이 변압기의 자속을 공유하는 것을 통해 자동으로 동일한 전압으로 수렴되기 때문에, 배터리 전압 밸런싱을 위해 각 배터리들의 전압을 검출할 필요가 없게 된다. 배터리 관리 시스템(Battery Management System : BMS)을 위해 전압을 검출할 필요가 있다 하더라도, 한 개의 배터리의 전압만 검출하면 되므로 배터리 관리 시스템에 사용되는 전압 검출 센서의 개수를 현저히 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치에서, 2 스위치 포워드 컨버터를 사용한 경우를 나타낸 회로도.
도 3은 도 2에서 제1 스위치 및 제2 스위치를 온(ON) 및 오프(OFF)시킨 경우를 나타낸 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치의 밸런싱 동작 시, 그 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치의 플로팅(Floating) 충전 시, 그 결과를 나타낸 그래프.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 배터리 밸런싱 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 밸런싱 장치(100)는 배터리(102), 컨버터(104), 및 변압기(106)를 포함한다.
배터리(102)는 복수 개가 직렬로 연결된다. 예를 들어, N 개의 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들이 직렬로 연결될 수 있다. 이때, N 개의 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들의 전압은 각각 상이할 수도 있고 동일할 수도 있으며 일부는 동일하고 일부는 서로 상이할 수도 있다.
컨버터(104)는 각 배터리(102)들의 양단에 각각 병렬로 연결된다. 즉, 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)들은 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들의 양단에 각각 병렬로 연결된다. 예를 들어, 제1 컨버터(104-1)의 입력측은 제1 배터리(102-1)의 양단에 연결되고, 제2 컨버터(104-2)의 입력측은 제2 배터리(102-2)의 양단에 연결되며, 제N 컨버터(104-N)의 입력측은 제N 배터리(102-N)의 양단에 각각 연결된다.
컨버터(104)는 컨버터(104)와 연결된 배터리(102)의 전압을 해당 시스템에서 사용되는 전압으로 변환하는 역할을 한다. 이때, 컨버터(104)는 DC/DC 컨버터가 사용될 수 있다. 컨버터(104)는 예를 들어, 하프 브리지 컨버터, 풀 브리지 컨버터, 2 스위치 포워드 컨버터, 및 플라이벡 컨버터 등 다양한 구조의 컨버터가 사용될 수 있다. 또한, 하프 브리지 컨버터, 풀 브리지 컨버터, 2 스위치 포워드 컨버터, 및 플라이벡 컨버터들이 조합된 형태의 컨버터가 사용될 수도 있다.
변압기(106)는 N개의 권선(106-1, 106-2, ... , 106-N)을 구비한다. N개의 권선(106-1, 106-2, ... , 106-N)들은 N개의 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)들의 출력측에 각각 연결된다. 이 경우, 하나의 변압기(106)에 N개의 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)가 연결됨으로써, N개의 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)들이 자속을 공유하여 N개의 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)들의 전압이 동일한 전압으로 수렴되게 된다. 변압기(106)는 1대1 권선비를 갖는 절연형 변압기를 사용할 수 있다. 이 경우, 별도의 1차 및 2차 권선이 없이 변압기(106)의 N개의 권선이 전압 상황에 따라 1차 또는 2차로 동작하게 된다. 여기서, 컨버터(104)는 전류 불연속 모드(Discontinuous Conduction Mode)로 동작하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리(102)들에 각각 병렬로 연결된 컨버터(104)들이 하나의 변압기(106)에 모두 연결됨으로써, 컨버터(104)들이 변압기(106)의 자속을 공유하여 모든 컨버터(104)들의 전압이 동일한 전압으로 수렴되게 된다. 그로 인해, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리(102)들의 충전 및 방전 시 배터리(102)들 간에 전압 불평형을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 컨버터(104)들의 전압(또는 배터리(102)들의 전압)이 변압기(106)의 자속을 공유하는 것을 통해 자동으로 동일한 전압으로 수렴되기 때문에, 배터리 전압 밸런싱을 위해 각 배터리(102)들의 전압을 검출할 필요가 없게 된다. 배터리 관리 시스템(Battery Management System : BMS)을 위해 전압을 검출할 필요가 있다 하더라도, 한 개의 배터리(102)의 전압만 검출하면 되므로 배터리 관리 시스템에 사용되는 전압 검출 센서의 개수를 현저히 줄일 수 있게 된다.
또한, 직렬로 연결된 복수 개의 배터리(102)들에 각각 병렬로 연결된 컨버터(104)들이 하나의 변압기(106)에 모두 연결되는 구조를 취함으로써, 과충전된 배터리(102) 또는 부족 충전된 배터리(102)의 위치에 관계 없이 직렬로 연결된 모든 배터리(102)들에 에너지를 전달하여 배터리 전압 밸런싱을 구현할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치에서, 2 스위치 포워드 컨버터를 사용한 경우를 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, N 개의 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들이 직렬로 연결되고, 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들에 2 스위치 포워드 컨버터(104')가 병렬로 연결된다. 2 스위치 포워드 컨버터(104')는 제1 스위치(111), 제1 다이오드(113), 제2 스위치(115), 및 제2 다이오드(117)를 포함한다. 이하에서는, 설명의 편의상 제1 배터리(102-1)에 병렬로 연결된 2 스위치 포워드 컨버터(104')에 대해 설명하나, 나머지 배터리(102-2, ... , 102-N)들에 병렬로 연결된 2 스위치 포워드 컨버터(104')들도 이와 동일한 구성을 갖는다.
제1 배터리(102-1)에 병렬로 연결된 2 스위치 포워드 컨버터(104') 중 제1 스위치(111) 및 제1 다이오드(113)는 직렬로 연결된 상태에서 제1 배터리(102-1)에 병렬로 연결된다. 예를 들어, 제1 스위치(111)의 일단은 제1 배터리(102-1)의 양극(+)에 병렬로 연결되고, 제1 스위치(111)의 타단은 제1 다이오드(113)의 일단과 직렬로 연결되며, 제1 다이오드(113)의 타단은 제1 배터리(102-1)의 음극(-)에 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 제2 다이오드(117) 및 제2 스위치(115)는 직렬로 연결된 상태에서 제1 배터리(102-1)에 병렬로 연결된다. 예를 들어, 제2 다이오드(117)의 일단은 제1 배터리(102-1)의 양극(+)에 병렬로 연결되고, 제2 다이오드(117)의 타단은 제2 스위치(115)의 일단에 직렬로 연결되며, 제2 스위치(115)의 타단은 제1 배터리(102-1)의 음극(-)에 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 제1 스위치(111) 및 제1 다이오드(113)는 제2 다이오드(117) 및 제2 스위치(115)와 병렬로 연결된다. 그리고, 각 2 스위치 포워드 컨버터(104')들의 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(115)는 예를 들어, PWM(Pulse Width Modulation) 제너레이터로부터 발생되는 동기된 신호(s1)에 의해 턴온(Turn On) 또는 턴오프(Turn Off)될 수 있다.
여기서, 변압기(106)의 각 권선(106-1, 106-2, ... , 106-N)들의 일측은 제1 스위치(111)의 타단에 연결되고, 변압기(106)의 각 권선(106-1, 106-2, ... , 106-N)들의 타측은 제2 스위치(115)의 일단에 연결된다. 이때, 변압기(106)의 각 권선(106-1, 106-2, ... , 106-N)들은 누설 인덕터(121) 및 여자 인덕터(124)로 등가화 할 수 있다. 누설 인덕터(121)의 일단은 제1 스위치(111)의 타단에 연결된다. 여자 인덕터(124)의 일단은 누설 인덕터(121)의 타단에 병렬로 연결되고, 여자 인덕터(124)의 타단은 제2 스위치(115)의 일단에 연결된다.
도 3은 도 2에서 제1 스위치 및 제2 스위치를 온(ON) 및 오프(OFF)시킨 경우를 나타낸 등가 회로도이다. 도 3의 (a)는 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(115)를 온(ON)시킨 경우를 나타낸 등가 회로도이고, 도 3의 (b)는 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(115)를 오프(OFF)시킨 경우를 나타낸 등가 회로도이다. 여기서, 2 스위치 포워드 컨버터(104')가 전류 불연속 모드로 동작하도록 하기 위해 시비율(duty ratio)을 0.5 이하로 제한하였다.
도 2 및 도 3의 (a)를 참조하면, 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(115)를 온(ON)시킨 경우, 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들의 순시 전압 방정식은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, Ll은 누설 인덕터(121)의 인덕턴스를 나타내고, Lm은 여자 인덕터(124)의 인덕턴스를 나타낸다.
수학식 1에 라플라스 변환을 행하면 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
수학식 2에서, 각 전류 항을 구하기 위해 수학식 2를 모두 더하면 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00007
수학식 2와 수학식 3으로부터 각 컨버터(104)의 전류 해는 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
수학식 4의 라프라스 영역을 시간 영역으로 변환하면 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
수학식 5를 참조하면, 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)의 전압(Vb1, Vb2,..., VbN)이 동일할 때 각 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)에 흐르는 전류가 0으로 수렴되어 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)들 간에 밸런싱이 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 각 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)가 전류 불연속 모드로 동작함으로써, 각 배터리(102-1, 102-2, ... , 102-N)의 전압(Vb1, Vb2,..., VbN)이 동일할 때 각 컨버터(104-1, 104-2, ... , 104-N)에 흐르는 전류가 0으로 수렴되게 된다.
한편, 도 3의 (b)에 도시된 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(115)를 오프(OFF) 시킨 경우도 이와 동일한 방식으로 각 컨버터(104)의 전류 해를 구할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치의 밸런싱 동작 시, 그 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서는 3개의 배터리(102)들이 직렬로 연결된 경우를 실험하였으며, 실험 편의상 실제 배터리를 사용하지 않고 배터리(102)를 4,700 ㎌의 콘덴서로 대체하였다(실제 배터리를 사용하면 전압 밸런싱 시정수가 길어 실험 시간이 오래 소요됨). 그리고, 3개의 각 배터리(102)를 등가화한 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)의 초기 전압은 각각 OV, 4V, 및 12.5V로 설정하였다.
도 4를 참조하면, 초기 전압이 12.5V인 제3 콘덴서(C3)의 전압은 점점 감소하고, 초기 전압이 각각 OV 및 4V인 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)의 전압은 점점 증가하여 최종적으로는 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)의 전압이 동일하게 되는 것을 볼 수 있다. 이는 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)가 하나의 변압기(106)의 자속을 공유하기 때문인 것으로, 이를 통해 제3 콘덴서(C3)의 에너지가 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)로 각각 전달되어 제3 콘덴서(C3)의 전압은 점점 감소하고 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)의 전압은 점점 증가하여 최종적으로 동일한 전압에 이르게 된다. 이때, 시작 시간으로부터 약 45ms 이후에 세 개의 콘덴서들의 전압이 동일하게 되는 것을 볼 수 있다. 세 개의 콘덴서들의 전압이 동일하게 되는 시점은 변압기(106) 내 스위치 소자의 소프트 스타트 정도에 따라 가변될 수 있다.
여기서, 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)의 직렬 저항 성분, 변압기(106)의 저항 성분, 변압기(106) 내 스위치의 과도 상태 손실, 변압기(106) 내 스위치의 정상 상태 손실 및 전력 변환 손실 등을 무시하면 최종 밸런싱 전압(Vb)은 다음의 수학식 6과 같이 주어진다.
Figure pat00014
수학식 6에 의하면, 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)의 밸런싱 전압은 약 7.58 V로 나타나야 하나, 상기 손실분(즉, 저항 성분으로 인한 손실, 스위치 동작과 관련한 손실, 및 전력 변환 손실 등)으로 인하여 밸런싱 전압이 7.18 V로 나타난 것을 볼 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 각 배터리(102) 중 높은 전압을 갖는 배터리에서 낮은 전압을 갖는 배터리로 에너지가 전달되므로, 상호 직렬로 연결된 배터리들 간에 배터리 밸런싱을 유지하지 못하는 배터리(즉, 과충전 배터리 또는 부족 충전 배터리)의 위치에 관계없이 배터리 밸런싱이 이루어지게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 장치의 플로팅(Floating) 충전 시, 그 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서는 3개의 배터리(102)들이 직렬로 연결된 경우를 실험하였으며, 실험 편의상 실제 배터리를 사용하지 않고 배터리(102)를 4,700 ㎌의 콘덴서로 대체하였다. 그리고, 제3 콘덴서(C3)에 13V의 전압원인 충전기를 연결하였으며, 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)의 초기 전압은 각각 OV 및 4V로 설정하였다.
도 5를 참조하면, 초기 전압이 각각 OV 및 4V인 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)의 전압이 점점 증가하여 최종적으로는 제3 콘덴서(C3)의 전압인 13V로 수렴하는 것을 볼 수 있다. 이는 제1 콘덴서(C1), 제2 콘덴서(C2), 및 제3 콘덴서(C3)가 하나의 변압기(106)의 자속을 공유하기 때문인 것으로, 이를 통해 13V의 충전기와 연결된 제3 콘덴서(C3)에서 제1 콘덴서(C1) 및 제2 콘덴서(C2)로 각각 에너지가 전달되어 제1 콘덴서(C1) 내지 제3 콘덴서(C3)가 최종적으로 동일한 전압에 이르게 된다. 이때, 시작 시간으로부터 약 80ms 이후에 세 개의 콘덴서들의 전압이 동일하게 되는 것을 볼 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 플로팅 충전 시 상호 직렬로 연결된 복수 개의 배터리(102)들 중 하나의 배터리에만 충전기를 연결하여도 배터리들 간의 배터리 밸런싱을 유지하면서 모든 배터리들을 충전할 수 있게 된다. 즉, 각 컨버터(104)들이 하나의 변압기(106)의 자속을 공유하는 결과, 복수 개의 배터리(102)들 중 하나의 배터리에만 충전기를 연결하여도 해당 배터리로부터 다른 배터리로 에너지가 전달되어 배터리들 간의 배터리 밸런싱을 유지하면서 모든 배터리들을 충전할 수 있게 된다. 이와 같이, 상호 직렬로 연결된 복수 개의 배터리(102)들 중 하나의 배터리에만 충전기를 연결하면 되므로, 플로팅 충전 시 낮은 입력 전압을 가지게 되며, 그로 인해 충전 시 전력 전달 손실을 줄일 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 배터리 밸런싱 장치 102 : 배터리
104 : 컨버터 106 : 변압기
104' : 2 스위치 포워드 컨버터 111 : 제1 스위치
113 : 제1 다이오드 115 : 제2 스위치
117 : 제2 다이오드 121 : 누설 인덕터
124 : 여자 인덕터

Claims (6)

  1. 상호 직렬로 연결되는 복수 개의 배터리;
    입력측이 상기 복수 개의 배터리 각각의 양단에 병렬로 연결되는 복수 개의 DC/DC 컨버터; 및
    복수 개의 권선을 구비하며, 상기 복수 개의 권선이 각각 상기 복수 개의 DC/DC 컨버터의 출력측에 연결되는 하나의 변압기를 포함하는, 배터리 밸런싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 DC/DC 컨버터는,
    상기 하나의 변압기를 통해 자속을 공유하는, 배터리 밸런싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    2 스위치 포워드 컨버터, 하프 브리지 컨버터, 풀 브리지 컨버터, 및 플라이벡 컨버터 중 어느 하나로 이루어지거나 이들의 조합으로 이루어지는, 배터리 밸런싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    일단이 상기 배터리의 일단에 병렬로 연결되는 제1 스위치;
    일단이 상기 제1 스위치의 타단에 직렬로 연결되고, 타단이 상기 배터리의 타단에 병렬로 연결되는 제1 다이오드;
    일단이 상기 배터리의 일단에 병렬로 연결되는 제2 다이오드; 및
    일단이 상기 제2 다이오드의 타단에 직렬로 연결되고, 타단이 상기 배터리의 타단에 병렬로 연결되는 제2 스위치를 포함하며,
    상기 제1 스위치 및 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드 및 상기 제2 스위치는 병렬로 연결되는, 배터리 밸런싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    전류 불연속 모드로 동작하는, 배터리 밸런싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변압기는,
    1대1 권선비를 갖는 절연형 변압기인, 배터리 밸런싱 장치.

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