KR20170070525A - Apparatus for autonomous battery balancing - Google Patents

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권오철
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 자율 배터리 밸런싱 장치에 대한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치는 방전 저항과 방전 스위치를 포함하고, 배터리 셀과 병렬로 연결되어 상기 방전 스위치가 온(on)되는 경우 상기 배터리 셀의 전압이 방전되도록 구성되는 밸런싱 회로; 상기 배터리 셀의 전압을 분배하는 분배기; 및 상기 분배기에서 출력된 전압을 입력받고, 상기 분배기에서 출력된 전압이 기준 전압(reference voltage) 이상인 경우 상기 밸런싱 회로로 방전 요구 전류를 흘려주는 정류기를 포함하고, 상기 밸런싱 회로는 상기 정류기로부터 상기 방전 요구 전류를 입력받은 경우, 상기 방전 스위치를 온(on)시켜 상기 배터리 셀의 전압이 상기 방전 저항을 통해 방전되도록 구성된다.The present invention relates to an autonomous battery balancing device, and an autonomous battery balancing device according to an embodiment of the present invention includes a discharging resistor and a discharging switch, and when the discharging switch is turned on in parallel with the battery cell, A balancing circuit configured to discharge a voltage of the battery cell; A distributor for distributing a voltage of the battery cell; And a rectifier receiving a voltage output from the divider and flowing a discharge required current to the balancing circuit when the voltage output from the divider is equal to or higher than a reference voltage, When the requested current is input, the discharge switch is turned on so that the voltage of the battery cell is discharged through the discharge resistor.

Description

자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR AUTONOMOUS BATTERY BALANCING}[0001] APPARATUS FOR AUTONOMOUS BATTERY BALANCING [0002]

본 발명은 전기 에너지를 이용하는 장치에 사용될 수 있는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에서 사용되는 고전압 배터리의 자율 밸런싱 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a battery management system for managing a battery that can be used in an apparatus using electrical energy. Specifically, the present invention relates to an autonomous balancing technique for high voltage batteries used in hybrid vehicles, plug-in hybrid cars, and electric vehicles.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다. In recent years, various devices such as industrial devices, home appliances and automobiles using high-voltage batteries have appeared, and especially in the field of automobile technology, the use of high-voltage batteries is becoming more active.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles that use internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as the main fuel have a serious impact on pollution such as air pollution. Therefore, in recent years, efforts have been made to develop an electric vehicle or a hybrid vehicle in order to reduce pollution.

전기자동차(EV; Electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 시작되었다.Electric vehicles (EVs) are cars that do not use petroleum fuels and engines but that use electric batteries and electric motors. In other words, although an electric vehicle that drives a car by rotating an electric motor that is stored in a battery has been developed before a gasoline car, it has not been put into practical use due to problems such as a heavy weight of a battery and a time required for charging. Recently, And research for commercialization began in the 1990s.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다.On the other hand, hybrid technology (HEV) that uses electric vehicles, fossil fuels and electric energy adaptively is being commercialized as battery technology has been developed remarkably.

HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 이러한 HEV도 가솔린 자동차와의 가격 차이를 어떻게 극복하느냐가 관건으로서, 2차 전지 탑재량을 전기자동차의 1/3수준까지 낮출 수 있어 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.Since HEV uses both gasoline and electricity as power sources, it is receiving positive reviews in terms of fuel efficiency improvement and emission reduction. It is expected that HEV will play an intermediate role in evolving into a full electric vehicle because it is important to overcome the price difference with gasoline automobile by reducing the amount of secondary battery to one third of that of electric cars.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.Since HEV and EV vehicles using such electric energy use a battery in which a plurality of rechargeable secondary cells are packed as a main power source, there is no exhaust gas and noise is small. have.

상기와 같이 복수의 배터리 셀을 결합한 배터리 관리 시스템에서는 구조적 차이에 기인한 배터리 셀 간의 전압 편차가 필연적으로 발생하게 된다. 이와 같은 전압편차는 배터리 전압의 균일성을 저해하게 되고, 결국에는 배터리 열화의 원인으로 작용하게 되어 배터리의 수명을 감소시킨다.As described above, in a battery management system combining a plurality of battery cells, a voltage deviation between battery cells due to a structural difference necessarily occurs. Such a voltage deviation hinders the uniformity of the battery voltage, and eventually acts as a cause of battery deterioration, thereby reducing the life of the battery.

따라서, 배터리 전력을 이용한 시스템 운용 중이나 배터리 셀의 충방전시 각 셀의 전압을 균등하게 유지하는 배터리 셀 밸런싱 동작은 배터리 관리 시스템의 매우 중요한 요소가 된다.Therefore, the battery cell balancing operation which maintains the voltage of each cell evenly during the operation of the system using the battery power or the charge / discharge of the battery cell becomes a very important element of the battery management system.

이러한 배터리 셀의 밸런싱 기술은 낮은 셀의 전압을 기준으로 이보다 높은 셀 전압을 방전시킨다. 이를 위해, 배터리 관리 시스템에는 배터리 셀의 밸런싱을 위해 배터리 셀 간의 전압을 측정하는 회로, 각 배터리 셀의 전압을 비교하는 회로, 낮은 셀의 전압을 방전시키는 회로 등이 필요하게 된다.This battery cell balancing technique discharges higher cell voltages based on the voltage of the lower cell. To this end, the battery management system requires a circuit for measuring the voltage between the battery cells, a circuit for comparing the voltages of the battery cells, and a circuit for discharging the voltages of the lower cells in order to balance the battery cells.

또한, 배터리 관리 시스템은 특정 구간에서만 각 배터리 셀의 전압을 측정하거나 비교하는 것이 아니라, 항상 배터리 셀을 모니터링하고 있어야 한다. 따라서 배터리 관리 시스템의 모니터링 및 제어와 관련된 부하가 가중될 수 있다.Also, the battery management system should always monitor the battery cells, not measure or compare the voltage of each battery cell only in a specific section. Thus, the load associated with monitoring and controlling the battery management system can be increased.

미국 특허공개공보 제2014-0070772호U.S. Patent Application Publication No. 2014-0070772

본 발명은 배터리 셀과 연결된 정류기를 이용하여 자율적으로 셀 밸런싱할 수 있는, 자율 배터리 밸런싱 장치를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an autonomous battery balancing device capable of autonomously cell balancing using a rectifier connected to a battery cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치는 방전 저항과 방전 스위치를 포함하고, 배터리 셀과 병렬로 연결되어 상기 방전 스위치가 온(on)되는 경우 상기 배터리 셀의 전압이 방전되도록 구성되는 밸런싱 회로; 상기 배터리 셀의 전압을 분배하는 분배기; 및 상기 분배기에서 출력된 전압을 입력받고, 상기 분배기에서 출력된 전압이 기준 전압(reference voltage) 이상인 경우 상기 밸런싱 회로로 방전 요구 전류를 흘려주는 정류기를 포함하고, 상기 밸런싱 회로는 상기 정류기로부터 상기 방전 요구 전류를 입력받은 경우, 상기 방전 스위치를 온(on)시켜 상기 배터리 셀의 전압이 상기 방전 저항을 통해 방전되도록 구성된다.An autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a discharging resistor and a discharging switch and is connected in parallel to the battery cell to discharge a voltage of the battery cell when the discharging switch is turned on, Circuit; A distributor for distributing a voltage of the battery cell; And a rectifier receiving a voltage output from the divider and flowing a discharge required current to the balancing circuit when the voltage output from the divider is equal to or higher than a reference voltage, When the requested current is input, the discharge switch is turned on so that the voltage of the battery cell is discharged through the discharge resistor.

상기 밸런싱 회로는 상기 방전 저항과 상기 방전 스위치가 직렬로 연결될 수 있다.In the balancing circuit, the discharging resistor and the discharging switch may be connected in series.

상기 방전 스위치는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구성되고, 상기 NMOS의 게이트 단이 상기 정류기와 연결되어 상기 방전 요구 전류가 입력되는 경우 온(on)될 수 있다.The discharge switch may be an NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor), and may be turned on when the gate terminal of the NMOS is connected to the rectifier to input the discharge request current.

상기 분배기는 과충전 기준 전압이 입력되는 경우, 상기 기준 전압(reference voltage)을 출력하도록 설정될 수 있다.The distributor may be configured to output the reference voltage when an overcharge reference voltage is input.

상기 정류기는 제너 다이오드(Zener diode)로 구성되고, 상기 기준 전압(reference voltage) 이상의 전압이 입력 되는 경우 음극에서 양극으로 전류가 흐를 수 있다.The rectifier includes a Zener diode. When a voltage higher than the reference voltage is input, a current flows from the cathode to the anode.

본 발명은 배터리 셀에 정류기를 연결하여 별도의 제어 없이도 자율적으로 배터리 셀 간의 전압이 밸런싱되는 효과가 있다.The present invention has an effect that the rectifier is connected to the battery cell so that the voltage between the battery cells is autonomously balanced without any control.

또한, 본 발명은 자율적으로 배터리 셀 간 전압 밸런싱이 이루어짐으로써, 배터리 관리 시스템에서 배터리 제어의 복잡도를 낮추는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of lowering the complexity of battery control in the battery management system by performing voltage balancing between battery cells autonomously.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 밸런싱 회로의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 분배기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 정류기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치가 복수의 배터리 셀 각각에 적용된 구성도이다.1 is a block diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a balancing circuit of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a distributor of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a rectifier of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention applied to each of a plurality of battery cells.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In the following description of the embodiments of the present invention, descriptions of techniques which are well known in the technical field of the present invention and are not directly related to the present invention will be omitted. This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 블럭도이다.1 is a block diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치는 밸런싱 회로(20), 정류기(30) 및 분배기(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a balancing circuit 20, a rectifier 30, and a distributor 40.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치는 배터리 셀(11)의 전압을 별도의 제어 없이 자율적으로 밸런싱 한다. 이때, 도 1에 도시된 배터리 셀(11)의 개수는 예시적인 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치는 적어도 둘 이상의 복수의 배터리 셀을 밸런싱한다. 따라서, 밸런싱 회로(20), 정류기(30) 및 분배기(40)는 각각의 배터리 셀에 도 1에서 배터리 셀(11)연결된 형태와 동일하게 연결된다.An autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention autonomously balances the voltage of the battery cell 11 without any control. The number of battery cells 11 shown in FIG. 1 is an exemplary one, and an autonomous battery balancing device according to an embodiment of the present invention balances at least two or more battery cells. Accordingly, the balancing circuit 20, the rectifier 30, and the distributor 40 are connected to the respective battery cells in the same manner as the connection of the battery cells 11 in Fig.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 밸런싱 회로의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a balancing circuit of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 밸런싱 회로(20)는 방전 저항(R3)과 방전 스위치(TR)를 포함한다. 밸런싱 회로(20)는 배터리 셀(11)과 병렬로 연결되어 방전 스위치(TR)가 온(on)되는 경우 배터리 셀(11)의 전압이 방전되도록 구성된다. 즉, 밸런싱 회로(20)는 정류기(30)로부터 방전 요구 전류를 입력받은 경우, 방전 스위치(TR)를 온(on)시켜 배터리 셀(11)의 전압이 방전 저항(R3)을 통해 방전되도록 구성된다. 이때, 밸런싱 회로(20)는 방전 저항(R3)과 방전 스위치(TR)가 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 방전 스위치(TR)은 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)를 의미할 수 있다. 이때, 상기 NMOS는 게이트 단이 정류기(30)와 연결되어 정류기(30)로부터 상기 방전 요구 전류가 입력되는 경우 온(on)되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 방전 요구 전류는 배터리 셀(11)이 과충전 상태가 되어 방전이 필요하다는 것을 밸런싱 회로(20)에 알려주는 신호를 의미한다.Referring to Fig. 2, the balancing circuit 20 includes a discharging resistor R3 and a discharging switch TR. The balancing circuit 20 is configured to be connected in parallel with the battery cell 11 so that the voltage of the battery cell 11 is discharged when the discharge switch TR is turned on. That is, when the discharge request current is inputted from the rectifier 30, the balancing circuit 20 turns on the discharge switch TR so that the voltage of the battery cell 11 is discharged through the discharge resistor R3 do. At this time, the balancing circuit 20 may be configured such that the discharging resistor R3 and the discharging switch TR are connected in series. Also, the discharge switch TR may mean an NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor). At this time, the NMOS may be configured to be turned on when the gate terminal thereof is connected to the rectifier 30 and the discharge demand current is inputted from the rectifier 30. At this time, the discharge request current means a signal informing the balancing circuit 20 that the battery cell 11 is overcharged and discharge is necessary.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 분배기의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a distributor of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 분배기(40)는 배터리 셀(11)의 전압을 분배한다. 분배기(40)는 분배된 전압을 정류기(30)로 출력한다. 즉, 정류기(30)는 분배기(40)의 출력을 입력받는다. 분배기(40)는 분배저항(R1,R2)으로 구성될 수 있다. 이때, 분배저항(R1,R2)의 값은 과충전 기준 전압이 입력되는 경우, 기준 전압(reference voltage)을 출력하도록 설정될 수 있다. 즉, 상기 기준 전압(reference voltage)을 Vf라 하고, 상기 과충전 기준 전압을 VC라고 할 때, Vf = VC × R2/(R1+R2) 의 관계를 갖도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 과충전 기준 전압은 배터리 셀(11)이 과충전으로 판단되는 전압을 의미한다. 예를 들어, 상기 과충전 기준 전압은 4.6 V를 의미할 수 있다. 한편, 상기 기준 전압(reference voltage)은 정류기(30)에서 역방향(음극에서 양극)으로 전류가 흐르도록 하는 최소 전압을 말한다. 예를 들어, 상기 기준 전압(reference voltage)은 3 V를 의미할 수 있다. 다만, 상기 과충전 기준 전압과 상기 기준 전압(reference voltage)은 예시적인 것으로, 배터리 셀의 종류 등에 따라 바뀔 수 있다.Referring to FIG. 3, the distributor 40 distributes the voltage of the battery cell 11. The divider (40) outputs the divided voltage to the rectifier (30). That is, the rectifier 30 receives the output of the distributor 40. The distributor 40 may comprise a distribution resistor R1, R2. At this time, the value of the distribution resistors R1 and R2 may be set to output a reference voltage when the overcharge reference voltage is input. That is, the reference voltage may be set to Vf, and the overcharge reference voltage may be set to be Vf = VC x R 2 / (R 1 + R 2). At this time, the overcharge reference voltage means a voltage at which the battery cell 11 is judged to be overcharged. For example, the overcharge reference voltage may mean 4.6V. The reference voltage refers to a minimum voltage that allows the current to flow from the rectifier 30 in the reverse direction (negative to positive). For example, the reference voltage may refer to 3V. However, the overcharge reference voltage and the reference voltage are illustrative and may vary depending on the type of the battery cell and the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 정류기의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a rectifier of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 정류기(30)는 제너 다이오드(Zener diode)를 의미할 수 있다. 정류기(30)는 분배기(40)에서 출력된 전압을 입력받고, 분배기(40)에서 출력된 전압이 상기 기준 전압(reference voltage) 이상인 경우 밸런싱 회로(20)로 방전 요구 전류를 흘려준다. 구체적으로, 정류기(30)는 배터리 셀(11)의 전압이 상기 과충전 기준 전압 이상의 값을 가지면 분배기(40)를 통해 상기 기준 전압(reference voltage) 이상의 값을 입력 받는다. 이 경우, 정류기(30)는 역방향(음극에서 양극)으로 전류가 흐를 수 있도록 경로가 형성된다. 상기 경로를 따라 상기 방전 요구 전류가 흐르게 되고, 경로 저항(R4)를 타고 흘러 전압 강하를 일으킨다. 이때, 방전 스위치(TR)가 NMOS인 경우, 게이트 단의 전압이 소스 단의 전압보다 커지게 되므로, 방전 스위치(TR)은 온(on) 된다. 따라서, 배터리 셀(11)의 전류가 방전 저항(R3)를 통해 흐르게 되어 배터리 셀(11)의 전압이 방전된다. 따라서, 복수의 배터리 셀간 자율적으로 전압 밸런싱이 이루어지게 된다.Referring to FIG. 4, the rectifier 30 may refer to a zener diode. The rectifier 30 receives the voltage output from the distributor 40 and supplies the discharge request current to the balancing circuit 20 when the voltage output from the distributor 40 is equal to or higher than the reference voltage. More specifically, when the voltage of the battery cell 11 has a value equal to or higher than the overcharge reference voltage, the rectifier 30 receives the reference voltage through the distributor 40. In this case, the rectifier 30 is formed with a path so that current can flow in a reverse direction (negative electrode to positive electrode). The discharge demand current flows along the path, and flows along the path resistance R4 to cause a voltage drop. At this time, when the discharge switch TR is an NMOS, the voltage at the gate end becomes higher than the voltage at the source end, so that the discharge switch TR is turned on. Therefore, the current of the battery cell 11 flows through the discharging resistor R3, and the voltage of the battery cell 11 is discharged. Therefore, voltage balancing is autonomously performed among a plurality of battery cells.

그러나, 정류기(30)는 분배기(40)에서 출력된 전압이 상기 기준 전압(reference voltage) 미만인 경우 밸런싱 회로(20)로 전류를 흘려주지 않는다. 따라서, 밸런싱 회로(20)의 방전 스위치(TR)는 오프(OFF) 상태를 유지한다. 즉, 이 경우는 밸런싱이 필요없는 정상상태를 의미한다.However, the rectifier 30 does not allow current to flow to the balancing circuit 20 when the voltage output from the distributor 40 is less than the reference voltage. Therefore, the discharging switch TR of the balancing circuit 20 maintains the OFF state. In other words, this means a steady state where balancing is not required.

한편, 정류기(30)와 분배기(40)는 함께 션트 레귤레이터(shunt regulator)를 구성할 수도 있다.Meanwhile, the rectifier 30 and the distributor 40 may together constitute a shunt regulator.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치가 복수의 배터리 셀 각각에 적용된 구성도이다.5 is a configuration diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention applied to each of a plurality of battery cells.

도 5를 참조하면, 복수의 배터리 셀(11a,11b,11c) 중 상기 과충전 기준 전압 이상의 전압을 갖는 배터리 셀이 있는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치에 의해 자율적으로 전압이 방전되어 복수의 배터리 셀(11a,11b,11c)간의 전압 밸런싱이 이루어지게 된다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(11a)의 전압이 3.5 V, 제2 배터리 셀(11b)의 전압이 4.7 V, 제3 배터리 셀(11c)의 전압이 3.9 V, 상기 과충전 기준 전압이 4.6 V인 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치에 의해 제2 배터리 셀(11b)의 전압이 자율적으로 방전되어, 복수의 배터리 셀(11a,11b,11c)간의 전압 밸런싱이 이루어지게 된다. 따라서, 별도의 제어 없이도 복수의 배터리 셀(11a,11b,11c)의 전압이 밸런싱이 맞춰져 배터리 셀의 화재, 폭발 등에 의한 안전 사고 위험을 감소시킬 수 있게 된다.5, when there is a battery cell having a voltage equal to or higher than the overcharge reference voltage among the plurality of battery cells 11a, 11b, and 11c, the autonomous battery balancing apparatus according to the embodiment of the present invention automatically And the voltage is balanced between the plurality of battery cells 11a, 11b, and 11c. For example, when the voltage of the first battery cell 11a is 3.5 V, the voltage of the second battery cell 11b is 4.7 V, the voltage of the third battery cell 11c is 3.9 V, the overcharge reference voltage is 4.6 V , The voltage of the second battery cell 11b is autonomously discharged by the autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention so that the voltage balancing between the plurality of battery cells 11a, 11b, and 11c is performed . Accordingly, the voltages of the plurality of battery cells 11a, 11b, and 11c are balanced without any separate control, thereby reducing the risk of safety accidents due to fire, explosion, or the like of the battery cells.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalents thereof are included in the scope of the present invention Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And is not intended to limit the scope of the invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

11 : 배터리 셀 20 : 밸런싱 회로
30 : 정류기 40 : 분배기11: battery cell 20: balancing circuit
30: Rectifier 40: Dispenser

Claims (5)

방전 저항과 방전 스위치를 포함하고, 배터리 셀과 병렬로 연결되어 상기 방전 스위치가 온(on)되는 경우 상기 배터리 셀의 전압이 방전되도록 구성되는 밸런싱 회로;
상기 배터리 셀의 전압을 분배하는 분배기; 및
상기 분배기에서 출력된 전압을 입력받고, 상기 분배기에서 출력된 전압이 기준 전압(reference voltage) 이상인 경우 상기 밸런싱 회로로 방전 요구 전류를 흘려주는 정류기를 포함하고,
상기 밸런싱 회로는 상기 정류기로부터 상기 방전 요구 전류를 입력받은 경우, 상기 방전 스위치를 온(on)시켜 상기 배터리 셀의 전압이 상기 방전 저항을 통해 방전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 배터리 밸런싱 장치.A balancing circuit including a discharging resistor and a discharging switch, the balancing circuit being connected in parallel with the battery cell to discharge the voltage of the battery cell when the discharging switch is turned on;
A distributor for distributing a voltage of the battery cell; And
And a rectifier for receiving a voltage output from the divider and for allowing a discharge demand current to flow to the balancing circuit when the voltage output from the divider is equal to or greater than a reference voltage,
Wherein the balancing circuit is configured to turn on the discharging switch to discharge the voltage of the battery cell through the discharging resistor when receiving the discharging request current from the rectifier. 제 1항에 있어서,
상기 밸런싱 회로는 상기 방전 저항과 상기 방전 스위치가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 자율 배터리 밸런싱 장치.The method according to claim 1,
Wherein the balancing circuit is connected in series with the discharging resistor and the discharging switch. 제 2항에 있어서,
상기 방전 스위치는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구성되고, 상기 NMOS의 게이트 단이 상기 정류기와 연결되어 상기 방전 요구 전류가 입력되는 경우 온(on)되는 것을 특징으로 하는 자율 배터리 밸런싱 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the discharging switch is composed of NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor), and the gate of the NMOS is connected to the rectifier and is turned on when the discharging request current is input. 제 1항에 있어서,
상기 분배기는 과충전 기준 전압이 입력되는 경우, 상기 기준 전압(reference voltage)을 출력하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 배터리 밸런싱 장치.The method according to claim 1,
Wherein the distributor is configured to output the reference voltage when an overcharge reference voltage is input. 제 1항에 있어서,
상기 정류기는 제너 다이오드(Zener diode)로 구성되고, 상기 기준 전압(reference voltage) 이상의 전압이 입력 되는 경우 음극에서 양극으로 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 자율 배터리 밸런싱 장치.The method according to claim 1,
Wherein the rectifier comprises a Zener diode and a current flows from the negative electrode to the positive electrode when a voltage greater than the reference voltage is input.
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KR20200032124A (en) * 2017-07-19 2020-03-25 르노 에스.아.에스. How to detect self-discharge faults in battery cells
WO2023063685A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery management device and method for operating same

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