KR20150024796A - 배터리 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20150024796A KR20140111646A KR20140111646A KR20150024796A KR 20150024796 A KR20150024796 A KR 20150024796A KR 20140111646 A KR20140111646 A KR 20140111646A KR 20140111646 A KR20140111646 A KR 20140111646A KR 20150024796 A KR20150024796 A KR 20150024796A
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battery
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사이준 마오
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

본 시스템은 복수의 유닛을 포함한다. 복수의 유닛의 각각은 에너지 축적 소자, 브랜치 스위치 및 브랜치 다이오드를 구비하고, 이들은 직렬로 접속된다. 이 시스템은, 1차측과 2차측을 가지며 충전 균등화를 달성하기 위해 상기 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 균등화기로서 기능하는 트랜스포머를 더 포함한다. 복수의 유닛은 제어 스위치를 통해 1차측에 접속되고, 2차측에 접속된 2차 회로와는 절연된다.

Description

배터리 관리 시스템 및 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD}
배터리는 전기 자동차, 의료 기구, 무정전 전원 및 기타 산업 응용분야에서 가장 보편적인 전기 에너지 축적 장치이다. 사용시, 배터리의 기본 전위보다 높은 전위가 필요할 경우, 직렬로 접속되는 복수의 배터리를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 같은 애노드, 캐소드 및 전해질 재료를 사용한 통상의 제조 방법으로 같은 구조를 갖는 배터리를 제조한다고 해도, 직렬로 접속된 각각의 배터리 간에는 충전 또는 방전(및 자가 방전) 특성차가 존재한다. 따라서, 직렬 접속 배터리들 간에는 불균형 충전의 문제를 일으킬 수 있는 전위차가 존재한다. 예를 들어, 직렬로 접속된 배터리들의 전위가 서로 상이하기 때문에, 일부 배터리는 기타 배터리들이 미리 규정된 전압에 도달하지 않을 때에 그 전압에 도달할 수 있고, 그래서 직렬로 접속된 배터리열을 충전하는 동안, 과충전 또는 과소충전 또는 심지어 과충전과 과소충전 양쪽 문제가 발생할 수 있다.
과충전된 배터리는 그 배터리의 화학작용이 과충전 상태를 견딜 수 없다면 폭발 위험이 높을 수 있고, 반면 과소충전된 배터리는 직렬 접속된 배터리열의 수명 주기를 단축시킬 수 있다. 그러므로, 직렬 접속된 배터리열의 불균형 충전 문제를 해결하는 것이 요구되고 있다. 일반적인 방법은 직렬 접속된 배터리열의 충전 균등화를 달성하기 위해 충전 균등화 장치를 사용하는 것이다.
그러나, 다수의 배터리를 균형화하려면, 균등화 장치는 사이즈가 대형화되고 비용이 높아질 수 있다. 따라서, 다수의 배터리를 위한 컴팩트하고 저가의 균형화 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 개시하는 실시형태에 따르면, 시스템은 복수의 유닛을 포함한다. 복수의 유닛의 각각은 에너지 축적 소자, 브랜치 스위치 및 브랜치 다이오드를 구비한다. 이 시스템은, 1차측과 2차측을 가지며 충전 균등화를 달성하기 위해 상기 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 균등화기로서 기능하는 트랜스포머를 더 포함한다. 복수의 유닛은 제어 스위치를 통해 1차측에 접속되고, 2차측에 접속된 2차 회로와는 절연된다.
본 명세서에 개시되는 다른 실시형태에 따르면, 시스템은 1차측과 2차측을 포함하는 트랜스포머와, 제어 스위치를 통해 상기 1차측에 접속되고, 상기 제2측에 접속된 2차 회로와는 절연되는 복수의 브랜치 다이오드를 포함한다. 복수의 브랜치 다이오드의 각각은 브랜치 스위치와 병렬로 접속된다. 복수의 브랜치 다이오드의 각각이 또한, 상기 브랜치 스위치에 직렬로 접속된 에너지 축적 소자와 병렬로 접속되면, 상기 트랜스포머는 충전 균등화를 달성하기 위해 상기 복수의 브랜치 다이오드와 각각 병렬로 접속된 복수의 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행할 수 있다.
본 명세서에 개시하는 또 다른 실시형태에 따르면, 시스템은 복수의 에너지 축적 소자를 포함한다. 복수의 에너지 축적 소자의 각각은, 시스템의 출력과 직접 인터페이스하고 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 전력 변환 유닛에 연결된다.
본 명세서에 개시하는 또 다른 실시형태에 따르면, 시스템은 복수의 전력 변환 유닛을 포함한다. 복수의 전력 변환 유닛의 각각은 에너지 축적 소자와 시스템의 출력 사이의 양방향 전력 흐름을 조절하는 전력 전자 회로와, 충전 균등화를 달성하기 위해 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 균형 회로와의 통합을 포함한다. 복수의 전력 변환 유닛은 서로 접속되어 있다. 복수의 전력 변환 유닛의 각각이 에너지 축적 소자에 연결되면, 그 전력 변환 유닛은 시스템의 출력과 직접 인터페이스하는 것과 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 것이 가능하다.
상기 및 기타 본 발명의 특징, 양태 및 효과는 전체적으로 같은 부분에 같은 부호를 사용하는 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 트랜스포머의 1차측에 접속된 복수의 배터리 유닛을 구비한 배터리 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형에 따른, 통합 전력 변환 유닛과 각각 연결된 복수의 배터리를 구비하고 DC 전압을 출력하는 배터리 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형에 따른, 통합 전력 변환 유닛과 각각 연결된 복수의 배터리를 구비하고 AC 전압을 출력하는 배터리 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 매립 유전체 재료로 집적된 배터리 시스템의 수동형 부품을 도시하는 블록도이다.
다른 식으로 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 사용하는 기술 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용하는 "제1" 및 "제2" 등의 용어는 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 한 소자를 다른 소자와 구별하기 위해 사용되는 것이다. 또한, "한(a, an)"이란 어구는 양의 제한을 나타내는 아니라, 가리키는 대상 중 적어도 하나의 존재를 나타내는 것이다. 또한, 용어 "연결되다(coupled)"와 "접속되다(connected)는 2개의 구성요소 간의 간접 또는 직접 연결/접속을 구별하려고 하지 않는다. 그보다는, 상기 구성요소들은 다른 식으로 표시되는 않는다면 간접 또는 직접 연결/접속될 수 있다.
본 발명의 실시형태는 체적이 낮은 전자 시스템을 제공한다. 일부 실시형태에 따르면, 배터리 등의 복수의 에너지 축적 소자가 다입력 플라이백 트랜스포머(multi-input flyback transformer)에 접속될 수 있는데, 이 트랜스포머는 균등화를 달성하기 위해 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 균등화기로서 기능한다. 일부 실시형태에 따르면, 배터리 등의 복수의 에너지 축적 소자가 전력 변환 유닛과 각각 접속될 수 있는데, 이 전력 변환 유닛은 에너지 축적 소자와 전체 시스템의 출력 사이의 양방향 전력 흐름을 조절하는 것과 충전 균등화를 달성하기 위해 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 것이 모두 가능하다. 전술한 실시형태에서는 복수의 에너지 축적 소자에 대해 비용 효율적인 고성능 충전 균등화 솔루션이 제공된다. 이 솔루션이 특히, 예컨대 직렬 접속된 배터리들을 구비하는 배터리 시스템에 적용 가능하므로, 이하의 설명은 배터리 시스템에 관한 것이지만, 배터리 외의 에너지 축적 소자를 구비한 다른 시스템에도 이용될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 1를 참조하면, 배터리 시스템(100)은 복수의 배터리 유닛(U1, U2, … 또는 UN)을 포함한다. 각각의 배터리 유닛은 직렬로 접속되어 있는 배터리(B1, B2, … 또는 BN), 브랜치 스위치(S1, S2, … 또는 SN) 및 브랜치 다이오드(D1, D2, … 또는 DN)를 구비한다. 배터리 시스템(100)은 균등화를 달성하기 위해 배터리의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 균등화기로서 기능하는 트랜스포머(102)를 더 포함한다. 트랜스포머(102)는 1차측(NP)과 2차측(NS)을 구비한다. 배터리 유닛(U1, U2, … 및 UN)은 제어 스위치(SN+1)를 통해 트랜스포머(102)의 1차측(NP)에 접속되고, 트랜스포머(102)의 2차측(NS)에 접속된 2차 회로(104)와는 절연된다.
배터리 유닛(U1, U2, … 및 UN)은 제어 스위치(SN+1)를 통해 트랜스포머(102)의 1차측(NP)에 직렬로 접속될 수 있다. 도시하는 바와 같이, 각 배터리 유닛마다, 배터리와 브랜치 스위치가 서로 직렬로 접속되고, 직렬로 접속된 배터리와 브랜치는 대응하는 브랜치 다이오드와 병렬로 접속된다. 복수의 배터리 유닛의 브랜치 다이오드(D1, D2, … 및 DN)는 제어 스위치(SN+1)를 통해 트랜스포머(102)의 1차측(NP)에 직렬로 접속된다. 브랜치 스위치는 한번에 트랜스포머(102)에 의해 충전/방전되는 배터리 유닛들 중 하나를 갖기 위해 제어 스위치와 상호작용한다.
트랜스포머는 플라이백 트랜스포머일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 트랜스포머(102)는 다입력 플라이백 트랜스포머이다. 복수의 배터리 유닛이 트랜스포머(102)의 1차측(NP)에 접속될 수 있도록 트랜스포머(102)에는 다수의 입력부가 있다. 트랜스포머(102)의 2차측(NS)은 2차 회로(104)에 접속될 수 있는 단일의 권선 출력부이다. 일부 실시형태에 있어서, 2차 회로(104)는 배터리 모듈이다. 도시하는 특정 실시형태에 있어서, 2차 회로(104)는 다이오드(DR1), 커패시터(CF) 및 레지스터(RL)를 포함한다. 커패시터(CF)와 레지스터(RL)가 병렬로 접속되어 트랜스포머(102)의 2차측(NS)에 접속된다.
브랜치 스위치와 제어 스위치 중 어느 하나 또는 이들 양쪽은 NPN타입 트랜지스터이다.
구현예에 있어서, 배터리 및 시스템(100)의 다른 부분들은 별도로 제조 또는 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에 있어서, 배터리는 없지만 전술한 바와 같은 기능을 실현하기 위해 배터리에 연결될 수 있는 시스템이 제공될 수도 있다. 이 시스템은 배터리를 제외한, 배터리 시스템(100)의 일부 또는 모든 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은 1차측과 2차측을 구비한 트랜스포머와, 제어 스위치를 통해 1차측에 직렬 접속되고, 2차측에 접속된 2차 회로와는 절연되는 복수의 브랜치 다이오드를 포함할 수 있다. 복수의 브랜치 다이오드의 각각은 브랜치 스위치와 병렬로 접속된다. 복수의 브랜치 다이오드의 각각이 또한, 상기 브랜치 스위치에 직렬로 접속된 배터리 등의 에너지 축적 소자와 병렬로 접속되면, 상기 트랜스포머는 충전 균등화를 달성하기 위해, 상기 복수의 브랜치 다이오드와 각각 병렬로 접속된 복수의 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 것이 가능하다.
기타 실시형태에서는 복수의 배터리를 구비하는 배터리 시스템이 제공되는데, 이 시스템의 각각의 배터리는, 배터리 시스템의 출력과 직접 인터페이스하고 배터리의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 전력 변환 유닛과 연결된다.
도 2를 참조하면, 3개의 배터리(B1, B2 및 B3)를 포함하고, 직류(DC) 출력을 갖는 예시적인 배터리 시스템(200)이 제공된다. 이 시스템(200)에 있어서, 각각의 배터리는 전력 변환 유닛(210)과 연결된다. 전력 변환 유닛(210)은 배터리와 배터리 시스템의 출력 사이의 양방향 전력 흐름을 조절하는 전력 전자 회로와, 충전 균등화를 달성하기 위해 배터리의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 배터리 균형 회로를 통합한 것으로서, 배터리 시스템의 출력과 직접 인터페이스하며 배터리의 충전 또는 방전 전력을 관리할 수 있다. 이처럼 전력 변환 유닛(210)은 에너지 관리 시스템(energy management system, EMS)과 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS) 양쪽의 통합 기능을 갖는다. 본 명세서에서 사용될 때에 "EMS"는 통상 전력 생성 성능을 모니터링, 제어 및 최적화하는데 이용된 컴퓨터 지원 툴의 시스템을 가리키고, "BMS"은 통상 재충전식 배터리(셀 또는 배터리 팩)를, 그 상태를 모니터링하고, 2차 데이터를 산출하며, 데이터를 보고하고, 그 환경을 제어하고/하거나 그것을 균형화하는 것 등의 관리를 행하는 전자 시스템을 가리킨다.
각 배터리에 대한 전력 변환 유닛(210)은 그 배터리와 병렬로 접속된 스위치 모듈(211)과, 배터리와 스위치 모듈을, 교류(AC) 전압을 DC 전압으로 변환하는 2차측 회로(213)로부터 절연시키는 트랜스포머(212)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 스위치 모듈(211)은 적어도 4개의 스위치 장치를 포함하고, 그 각각은 트랜지스터(T1, T2, T3, 또는 T4)와 그 트랜지스터에 병렬로 접속된 다이오드(D1, D2, D3, 또는 D4)를 구비한다. 트랜지스터(T1, T2, T3, 또는 T4)는 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터, 및 바이폴라 접합 트랜지스터로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 도시하는 바와 같이, 배터리(B1, B2 또는 B3)와 그 대응하는 스위치 모듈(211)은 풀 브릿지(full bridge) 트랜스포머(212)의 1차측에 접속되며, 이 트랜스포머의 2차측에는 2차 회로(213)가 연결되어 있다. 풀 브릿지 트랜스포머(212)의 출력은 예컨대 전기 자동차 용도의 300-400 V, CT, MRI 및 X-레이 애플리케이션 등의 의료 기구를 위한 축적 에너지 용도의 700-800 V의 높은 DC 출력 전압을 제공하기 위해 직렬로 접속될 수 있다. 도시하는 바와 같은 특정 실시형태에 있어서, 2차 회로(213)는 4개의 다이오드(D5, D6, D7 및 D8), 커패시터(CO), 및 레지스터(R0)를 포함한다. 4개의 다이오드(D5, D6, D7 및 D8)가 다이오드 브릿지를 구성하여 커패시터(CO) 및 레지스터(RO)와 병렬로 접속된다.
트랜스포머(212)는 배터리 충전 및 방전 균등화를 위한 BMS 균형 기능을 담당할 뿐만 아니라, EMS 전력 레귤레이터로서의 역할도 한다. BMS 균형 및 EMS 전력 레귤레이터 기능은 위상 시프트 제어 아니면 주파수 제어에 의해, 또는 풀 브릿지 트랜스포머(212)의 조합된 위상 시프트 제어 및 주파수 제어 전략에 의해 실현된다.
도 3을 참조하면, 3개의 배터리(B1, B2 및 B3)를 포함하고, AC 출력을 갖는 예시적인 배터리 시스템(300)이 제공된다. 시스템(300)에 있어서, 각 배터리는 전력 변환 유닛(310)과 연결되고, 이 전력 변환 유닛은 통합된 BMS 및 EMS 기능을 가지며, 배터리 시스템의 출력과 직접 인터페이스할 수 있고 배터리의 충전 또는 방전 전력을 관리할 수 있다. 도시하는 바와 같은 특정 실시형태에 있어서, 각 배터리마다 전력 변환 유닛(310)은 스위치 모듈(311)을 포함한다. 시스템(200)에서 전술한 바와 마찬가지로, 스위치 모듈(311)은 적어도 4개의 스위치 장치를 포함하고, 그 각각은 트랜지스터(T1, T2, T3, 또는 T4)와 그 트랜지스터에 병렬로 접속된 다이오드(D1, D2, D3, 또는 D4)를 구비한다. 도시하는 바와 같이, 각 배터리는 스위치 모듈(311)과 병렬로 연결되고, 배터리의 스위치 모듈은 단일 배터리가 제공할 수 있는 것보다 높은 AC 전압을 제공하기 위하여, 그 모듈의 다리부 중점을 접속함으로써 직렬로 접속된다.
구현예에서와 마찬가지로, 배터리 및 시스템(200 또는 300)의 다른 부분들은 별도로 제조 또는 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에 있어서, 배터리는 없지만 전술한 바와 같은 기능을 실현하기 위해 배터리에 연결될 수 있는 시스템이 제공될 수도 있다. 이 시스템은 배터리를 제외한, 배터리 시스템(200 또는 300)의 일부 또는 모든 부분을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 배터리 시스템에 있어서, 배터리는 단일 배터리 셀 또는 2개 이상의 병렬로 접속된 배터리 셀(배터리 팩)의 집합일 수 있다. 다이오드는 단일 다이오드 또는 2개 이상의 병렬 접속된 다이오드들(다이오드 팩)의 집합일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 전력 반도체 장치, 게이트 드라이버 집적 회로, 센서, 및 제어 전자장치(control electronics)를 포함하나 이들에 한정되지 않은, 배터리 시스템의 능동형 전자 부품은 예컨대 실리콘 또는 갈륨 질화물 온 실리콘 패키징 기술(silicon or gallium nitride on silicon packaging technology)에 의해 단일의 능동형 주문형반도체(application specific integrated circuit, ASIC)에 집적된다. 일부 실시형태에 있어서, 동일 자기 코어를 공유하는 2개 이상의 개별 유도성 부품 및 용량성 부품을 포함하나 이들에 한정되지 않은, 배터리 시스템의 수동형 부품은 예컨대 매립 유전체 재료를 이용해, 전자기 기술(electromagnetic technology)로 집적된다. 수동형 부품은 유도성 부품과 커패시터를 직렬 또는 병렬 접속으로 와인딩(winding)함으로써 집적될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 바와 같이, 시스템(400)에 있어서, 인덕터(401)와 커패시터(402)를 포함하는 수동형 부품들은 동일한 페라이트 코어(403)를 공유할 수 있도록 매립 유전체 재료로 집적된다.
전술한 목적 또는 효과 전부가 임의의 특정 실시형태에 따라 실현되지 않아도 된다고 생각한다. 그러므로, 예를 들어 당업자라면 본 명세서에 기술한 시스템 및 기술이, 본 명세서에 교시 또는 제시되는 것과 다른 목적 또는 효과르 반드시 실현하지 않고서, 본 명세서에 교시한 바와 같은 효과 또는 효과 그룹을 달성 또는 최적화하는 방식으로 구현 또는 실행될 수 있다고 인식할 것이다.

Claims (18)

  1. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 유닛으로서, 그 각각은,
    에너지 축적 소자와,
    브랜치 스위치와,
    브랜치 다이오드를 포함하는 것인 복수의 유닛과,
    1차측과 2차측을 포함하고, 충전 균등화를 달성하기 위해 상기 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 균등화기로서 기능하는 트랜스포머
    를 포함하고,
    상기 복수의 유닛은 제어 스위치를 통해 상기 1차측에 접속되고, 상기 2차측에 접속된 2차 회로와는 절연되는 것인 배터리 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 유닛의 복수의 브랜치 다이오드는 상기 제어 스위치를 통해 상기 1차측에 직렬로 접속되고, 상기 복수의 유닛의 각각의 에너지 축적 소자와 브랜치 스위치는 직렬로 접속되고, 대응하는 브랜치 다이오드와 병렬로 접속되는 것인 배터리 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 브랜치 스위치는, 한번에 상기 트랜스포머에 의해 충전 또는 방전 중 적어도 하나가 행해지는 상기 복수의 유닛 중 하나의 유닛의 에너지 축적 소자를 갖기 위해 상기 제어 스위치와 상호작용하도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 트랜스포머는 플라이백 트랜스포머(flyback transformer)를 포함하는 것인 배터리 관리 시스템.
  5. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    1차측과 2차측을 포함하는 트랜스포머와,
    제어 스위치를 통해 상기 1차측에 접속되고, 상기 2차측에 접속된 2차 회로와는 절연되는 복수의 브랜치 다이오드
    를 포함하고,
    상기 복수의 브랜치 다이오드의 각각은 브랜치 스위치와 병렬로 접속되며,
    복수의 브랜치 다이오드의 각각이 또한, 상기 브랜치 스위치에 직렬로 접속된 에너지 축적 소자와 병렬로 접속되면, 상기 트랜스포머는 충전 균등화를 달성하기 위해, 상기 복수의 브랜치 다이오드와 각각 병렬로 접속된 복수의 에너지 축적 소자의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 행하는 것이 가능한 것인 배터리 관리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 브랜치 다이오드와 각각 병렬로 접속되는 상기 복수의 브랜치 스위치는, 한번에 상기 트랜스포머에 의해 충전 또는 방전 중 적어도 하나가 행해지는 복수의 에너지 축적 소자 중 하나를 갖기 위해 상기 제어 스위치와 상호작용하도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  7. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 에너지 축적 소자를 포함하고,
    복수의 에너지 축적 소자의 각각은, 시스템의 출력과 직접 인터페이스하고 상기 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 전력 변환 유닛에 연결되는 것인 배터리 관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 전력 변환 유닛은 상기 에너지 축적 소자와 시스템의 출력 사이의 양방향 전력 흐름을 조절하는 전력 전자 회로와, 충전 균등화를 달성하기 위해 상기 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 균형 회로와의 통합을 포함하는 것인 배터리 관리 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전력 변환 유닛은 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터, 및 바이폴라 접합 트랜지스터로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 4개의 트랜지스터를 포함하는 것인 배터리 관리 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 복수의 에너지 축적 소자의 각각은 적어도 4개의 스위치 장치를 포함하는 스위치 모듈과 병렬로 연결되고, 에너지 축적 소자와 스위치 모듈은 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하는 1차 회로로부터 트랜스포머에 의해 절연되는 것인 배터리 관리 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 복수의 에너지 축적 소자의 각각은 적어도 4개의 스위치 장치를 포함하는 스위치 모듈과 병렬로 연결되고, 상기 에너지 축적 소자의 스위치 모듈은 단일의 에너지 축적 소자가 제공할 수 있는 것보다 높은 AC 전압을 제공하기 위하여, 그 모듈의 다리부 중점을 접속함으로써 직렬로 접속되는 것인 배터리 관리 시스템.
  12. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 전력 변환 유닛으로서, 그 각각은,
    에너지 축적 소자와 시스템의 출력 사이의 양방향 전력 흐름을 조절하는 전력 전자 회로와,
    충전 균등화를 달성하기 위하여 상기 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 균형 회로와의 통합을 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환 유닛은 서로 접속되며,
    상기 복수의 전력 변환 유닛의 각각이 에너지 축적 소자에 연결되면, 그 전력 변환 유닛은 시스템의 출력과 직접 인터페이스하는 것과, 상기 에너지 축적 소자의 충전 또는 방전 전력을 관리하는 것이 가능한 것인 배터리 관리 시스템.
  13. 청구항 1, 5, 7, 12 중 어느 한 항에 있어서, 전력 반도체 장치, 게이트 드라이버 집적 회로, 센서, 및 제어 전자장치(control electronics)를 포함하는, 시스템의 능동형 전자 부품은 단일의 능동형 주문형반도체(ASIC)에 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 능동형 전자 부품은 실리콘 또는 갈륨 질화물 온 실리콘 패키징 기술(silicon or gallium nitride on silicon packaging technology)을 통해 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
  15. 청구항 1, 5, 7, 12 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 자기 코어를 공유하는 2개 이상의 개별 유도성 부품 및 용량성 부품을 포함하는, 시스템의 수동형 부품은 전자기 기술(electromagnetic technology)로 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 수동형 부품은 매립 유전체 재료로 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
  17. 청구항 1, 5, 7, 12 중 어느 한 항에 있어서, 전력 반도체 장치, 게이트 드라이버 집적 회로, 센서, 및 제어 전자장치를 포함하는, 시스템의 능동형 전자 부품은 단일의 능동형 주문형반도체(ASIC)에 집적되고, 동일한 자기 코어를 공유하는 2개 이상의 개별 유도성 부품과 용량성 부품을 포함하는, 시스템의 수동형 부품은 전자기 기술로 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 능동형 전자 부품은 실리콘 또는 갈륨 질화물 온 실리콘 패키징 기술을 통해 집적되고, 상기 수동형 부품은 매립 유전체 재료로 집적되는 것인 배터리 관리 시스템.
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