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KR20140029017A - Secondary battery - Google Patents

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KR20140029017A
KR20140029017A KR1020120096579A KR20120096579A KR20140029017A KR 20140029017 A KR20140029017 A KR 20140029017A KR 1020120096579 A KR1020120096579 A KR 1020120096579A KR 20120096579 A KR20120096579 A KR 20120096579A KR 20140029017 A KR20140029017 A KR 20140029017A
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KR
South Korea
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battery
battery cells
individual
voltage
cell
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Ceased
Application number
KR1020120096579A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한만기
우정환
Original Assignee
아남전자주식회사
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 아남전자주식회사 filed Critical 아남전자주식회사
Priority to KR1020120096579A priority Critical patent/KR20140029017A/en
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    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
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Abstract

본 발명에서는 복수개의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하여, 전지 수명을 높일 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 복수개로 구비된 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 복수개의 개별 충전기; 및 상기 배터리 셀 및 개별 충전기에 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀에 충전된 전체 전압을 인가받아, 상기 전체 전압을 통해 상기 배터리 셀을 충전하여 셀 밸런싱을 수행하는 이차 전지가 개시된다.Disclosed is a secondary battery capable of increasing battery life by performing cell balancing on a plurality of battery cells.
For example, a plurality of battery cells provided; A plurality of individual chargers electrically connected to the battery cells; And a battery management system electrically connected to the battery cells and the individual chargers to control charging and discharging of the battery cells, wherein the individual chargers receive the full voltage charged in the battery cells, through the full voltages. A secondary battery that charges a battery cell to perform cell balancing is disclosed.

Description

이차 전지{Secondary Battery}Secondary Battery

본 발명은 복수개의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하여, 전지 수명을 높일 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a secondary battery capable of increasing battery life by performing cell balancing on a plurality of battery cells.

이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 의미한다. 근래에는 필요한 전압을 제공하기 위해, 복수개의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 형태의 이차 전지가 많이 사용되고 있다.A rechargeable battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that is not rechargeable. In recent years, in order to provide a necessary voltage, a plurality of secondary batteries having a plurality of battery cells packaged in a pack form are used.

그런데, 이러한 배터리 셀들은 필연적으로 각각 용량에 편차가 있으며, 충방전 횟수가 증가함에 따라 각각의 열화 정도가 달라지게 된다.However, these battery cells inevitably have variations in their respective capacities, and the degree of deterioration of the battery cells changes as the number of charge and discharge cycles increases.

또한, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들의 충전은 과충전을 방지하기 위해 가장 전압값이 높은 배터리 셀의 전압이 기준 전압에 도달하기까지 이루어지기 때문에, 나머지 배터리 셀들은 완충이 되지 않는 문제가 있다. 게다가, 방전의 경우에는 가장 전압값이 낮은 배터리 셀의 전압이 기준 전압에 도달하기까지 이루어지기 때문에, 배터리 셀의 열화가 더욱 심화될 수 있다. 그리고 배터리 셀의 열화는 배터리의 수명을 줄이기 때문에, 배터리의 사용 시간이 줄어들고 결국 배터리 셀의 교체가 수반되어야 하는 문제가 발생될 수 있다.
In addition, since charging of the battery cells constituting the battery pack is performed until the voltage of the battery cell having the highest voltage value reaches the reference voltage in order to prevent overcharging, the remaining battery cells are not fully buffered. In addition, in the case of discharge, since the voltage of the battery cell having the lowest voltage value reaches the reference voltage, deterioration of the battery cell can be further intensified. In addition, since deterioration of the battery cell reduces the life of the battery, a problem may occur in that the usage time of the battery is reduced and eventually the replacement of the battery cell is accompanied.

본 발명은 복수개의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하여, 전지 수명을 높일 수 있는 이차 전지를 제공한다.
The present invention provides a secondary battery capable of increasing battery life by performing cell balancing on a plurality of battery cells.

본 발명에 따른 이차 전지는 복수개로 구비된 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 복수개의 개별 충전기; 및 상기 배터리 셀 및 개별 충전기에 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀에 충전된 전체 전압을 인가받아, 상기 전체 전압을 통해 상기 배터리 셀을 충전하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.Secondary battery according to the present invention comprises a plurality of battery cells; A plurality of individual chargers electrically connected to the battery cells; And a battery management system electrically connected to the battery cells and the individual chargers to control charging and discharging of the battery cells, wherein the individual chargers receive the full voltage charged in the battery cells, through the full voltages. Cell balancing may be performed by charging the battery cell.

여기서, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 일대일로 연결될 수 있다.Here, the individual charger may be connected one-to-one with the battery cell.

그리고 상기 개별 충전기는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 제어되는 스위칭 소자를 통해 상기 배터리 셀의 충전 라인에 연결될 수 있다.And the individual charger may be connected to the charging line of the battery cell via a switching element controlled by the battery management system.

또한, 상기 개별 충전기는 각각 상기 배터리 셀에 연결되어, 상기 배티러 셀의 전체 전압을 인가받고, 상기 전체 전압을 상기 배터리 셀의 수로 나눈 값으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함될 수 있다.Each of the individual chargers may include a DC-DC converter connected to the battery cells to receive the total voltage of the battery cell and convert the total voltage into a value divided by the number of battery cells.

또한, 상기 개별 충전기는 상기 DC-DC 컨버터에 연결되어, 상기 변환된 전압을 전달받아 저장하고, 상기 변환된 전압으로 상기 배터리 셀을 각각 충전하는 충전부를 포함될 수 있다.The individual charger may be connected to the DC-DC converter, and may include a charging unit configured to receive and store the converted voltage and to charge the battery cells with the converted voltage.

또한, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 상기 충전부의 사이에 스위칭 소자를 더 구비하여, 상호간의 연결을 제어할 수 있다.In addition, the individual charger may further include a switching element between the battery cell and the charging unit to control the interconnection.

또한, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 상기 충전부의 전압을 비교하여, 상기 개별 충전기의 동작을 제어하는 마이크로 컴퓨터 유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, the individual charger may further include a microcomputer unit for controlling the operation of the individual charger by comparing the voltage of the battery cell and the charging unit.

또한, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀의 전압을 상기 배터리 관리 시스템에 전달할 수 있다.In addition, the individual charger may transfer the voltage of the battery cell to the battery management system.

또한, 상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀의 충전 또는 방전 동작시 수행되어, 각 배터리 셀간 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, the individual charger may be performed during the charging or discharging operation of the battery cells to perform balancing between the battery cells.

또한, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 셀간 전압의 편차가 기준값 이내인 경우, 상기 개별 충전기의 연결을 개방할 수 있다.
The battery management system may open the connection of the individual charger when the voltage difference between the battery cells is within a reference value.

본 발명에 의한 이차 전지는 각 배터리 셀에 일대일로 대응되는 개별 충전기를 구비하여, 충전 또는 방전시 전체 배터리 셀의 전압을 셀의 숫자로 나눈 값을 개별 충전기에 저장하고, 이로써 각 배터리 셀을 충전함으로써 셀 밸런싱을 수행하여 배터리 셀의 수명을 높일 수 있다.
The secondary battery according to the present invention includes an individual charger corresponding to each battery cell one to one, and stores the value obtained by dividing the voltage of all battery cells by the number of cells in the individual charger during charging or discharging, thereby charging each battery cell. As a result, cell balancing may be performed to increase the life of the battery cell.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 상세한 회로도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 충전이 진행되는 동안 셀 밸런싱이 수행되는 과정을 도시한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 방전이 진행되는 동안 셀 밸런싱이 수행되는 과정을 도시한 것이다.1 is a schematic circuit diagram of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a detailed circuit diagram of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 illustrate a process in which cell balancing is performed while charging is performed in a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 to 8 illustrate a process in which cell balancing is performed during discharge in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 회로도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 상세한 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a detailed circuit diagram of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 복수개의 배터리 셀(110), 개별 충전기(120), 배터리 관리 시스템(130)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the secondary battery 100 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells 110, individual chargers 120, and a battery management system 130.

상기 배터리 셀(110)은 상호간에 전기적으로 연결된 제 1 배터리 셀(110a) 내지 제 n 배터리 셀(110n)의 복수개의 셀로 구비된다. 상기 배터리 셀(110)은 노트북 등에 사용되는 리튬 이온 전지일 수 있고, 또는 연료 전지 또는 납축 전지와 같은 이차 전지로 구성되는 것도 가능하다. 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 전체적인 출력 전압을 형성하기 위해 직렬로 연결되어 있으며, 경우에 따라서는 병렬 연결 또는 직병렬 연결되는 것도 가능하다. 다만, 편의상 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)이 직렬로 연결되어 있는 것을 기준으로 설명하도록 한다.The battery cell 110 includes a plurality of cells of the first battery cell 110a to the nth battery cell 110n electrically connected to each other. The battery cell 110 may be a lithium ion battery used in a notebook or the like, or may be composed of a secondary battery such as a fuel cell or a lead acid battery. The battery cells 110a to 110n are connected in series to form an overall output voltage. In some cases, the battery cells 110a to 110n may be connected in parallel or in parallel. However, for convenience, the secondary battery 100 according to the exemplary embodiment of the present invention will be described based on the fact that the battery cells 110a to 110n are connected in series.

상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 제 1 배터리 셀(110a)의 제 1 전극(예를 들어, 양극)이 제 1 스위칭 소자(SW-1) 및 제 2 스위칭 소자(SW-2)를 통해 AC 전원(10)에 연결된 외부 충전기(20)와 연결됨으로써, 충전을 수행할 수 있다. 물론, 이 경우 상기 제 n 배터리 셀(110n)의 제 2 전극(예를 들어, 음극)은 접지에 연결될 수 있다.The battery cells 110a to 110n have a first electrode (eg, an anode) of the first battery cell 110a connected to the AC through the first switching element SW-1 and the second switching element SW-2. Charging may be performed by being connected to the external charger 20 connected to the power source 10. Of course, in this case, the second electrode (eg, the cathode) of the nth battery cell 110n may be connected to the ground.

상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 충방전 횟수가 증가함에 따라 열화가 진행되며, 그 결과 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 용량에서 편차가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 하기와 같이 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행하여 수명을 향상시킨다.
The battery cells 110a to 110n deteriorate as the number of charge / discharge increases, and as a result, a deviation occurs in the capacity of the battery cells 110a to 110n. Therefore, the secondary battery 100 according to the embodiment of the present invention improves life by performing cell balancing of the battery cells 110a to 110n as follows.

상기 개별 충전기(120)는 상기 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로 상기 개별 충전기(120)는 일측이 상기 제 1 스위칭 소자(SW-1) 및 제 2 스위칭 소자(SW-2)의 사이에 연결되고, 타측이 상기 개별 충전기(120)에 연결된 제 3 스위칭 소자(SW-3)를 통해 상기 배터리 셀(110)의 충전 라인에 연결될 수 있다.The individual charger 120 is electrically connected to the battery cell 110. More specifically, the third charger 120 has one side connected between the first switching element SW-1 and the second switching element SW-2 and the other side connected to the individual charger 120. The switching element SW-3 may be connected to the charging line of the battery cell 110.

상기 개별 충전기(120)는 제 1 개별 충전기(120a) 내지 제 n 개별 충전기(120n)로 구비되며, 각각(120a 내지 120n)은 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)과 일대일로 연결된다.The individual chargers 120 are provided as first individual chargers 120a to nth individual chargers 120n, and 120a to 120n are connected to the battery cells 110a to 110n in a one-to-one manner.

상기 개별 충전기(120)는 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 충전 또는 방전이 수행되는 동안, 직렬 연결된 상기 배터리 셀(110a 내지 110n)의 전체 전압을 인가받는다. 또한, 상기 개별 충전기(120)는 이를 다시 각각 1/n으로 변환하고, 각 전압으로 각 배터리 셀(110a 내지 110n)을 다시 충전함으로써, 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 충전 전압을 일정하게 유지하여 셀 밸런싱 동작을 수행한다.The individual charger 120 receives the total voltage of the battery cells 110a to 110n connected in series while charging or discharging is performed on the battery cells 110a to 110n. In addition, the individual charger 120 converts it back to 1 / n, respectively, and recharges each battery cell 110a to 110n at each voltage, thereby maintaining a constant charging voltage of the battery cells 110a to 110n. Perform cell balancing operation.

보다 구체적으로, 대표적으로 제 1 개별 충전기(120a)는 상기 제 1 배터리 셀(110a)에 전기적으로 연결된 DC-DC 컨버터(121a), 상기 DC-DC 컨버터(121a)에 연결된 충전부(122a), 상기 충전부(122a)에 연결된 마이크로 컴퓨터 유닛(Micro Computer Unit, MCU, 123a), 상기 마이크로 컴퓨터 유닛(123a)과 배터리 관리 시스템(130)의 사이에 연결된 통신부(124a)를 포함한다.More specifically, the first individual charger 120a typically includes a DC-DC converter 121a electrically connected to the first battery cell 110a, a charging unit 122a connected to the DC-DC converter 121a, and The micro computer unit (Micro Computer Unit, MCU, 123a) connected to the charging unit 122a, and the communication unit 124a connected between the micro computer unit 123a and the battery management system 130.

상기 DC-DC 컨버터(121a)는 직렬 연결된 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 전체 전압에 대응되는 전압을 인가받고, 이를 1/n의 전압으로 변환하여 상기 전압을 상기 충전부(122a)에 적정한 전압으로 변환하여 전달한다.The DC-DC converter 121a receives a voltage corresponding to the total voltage of the battery cells 110a to 110n connected in series, converts the voltage into a voltage of 1 / n, and converts the voltage to the charging unit 122a. Convert to and pass.

상기 충전부(122a)는 상기 DC-DC 컨버터(121a)로부터 인가받은 전압을 저장한다. 또한, 상기 충전부(122a)는 저장된 전압을 통해 연결된 상기 제 1 배터리 셀(110a)을 충전한다. 따라서, 상기 제 1 배터리 셀(110a)은 전체 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 충전된 전압의 1/n에 해당되는 전압값을 갖도록 충전될 수 있다. 또한, 다른 배터리 셀들(110b 내지 110n) 역시 동일한 충전 동작이 이루어지기 때문에, 상기 제 1 배터리 셀(110a)과 동일한 전압값을 갖도록 충전되어, 셀 밸런싱이 이루어질 수 있다.The charging unit 122a stores the voltage applied from the DC-DC converter 121a. In addition, the charging unit 122a charges the first battery cell 110a connected through the stored voltage. Therefore, the first battery cell 110a may be charged to have a voltage value corresponding to 1 / n of the voltages charged in all the battery cells 110a to 110n. In addition, since the same charging operation is performed in the other battery cells 110b to 110n, the battery cells may be charged to have the same voltage value as that of the first battery cell 110a.

상기 마이크로 컴퓨터 유닛(123a)은 상기 충전부(122a) 및 제 1 배터리 셀(110a)의 전압을 각각 측정하고 상기 전압값을 비교하여, 상기 제 1 배터리 셀(110a)과의 연결을 담당하는 제 4 스위칭 소자(SW-4a)의 온오프를 제어한다. 또한, 상기 마이크로 컴퓨터 유닛(123a)은 상기 전압값들을 상기 배터리 관리 시스템(130)에 전달하여, 상기 배터리 관리 시스템(130)이 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)의 동작을 제어하도록 한다.The microcomputer unit 123a measures a voltage of the charging unit 122a and the first battery cell 110a and compares the voltage values, respectively, and is responsible for connection with the first battery cell 110a. The on / off of the switching element SW-4a is controlled. In addition, the microcomputer unit 123a transmits the voltage values to the battery management system 130 so that the battery management system 130 controls the operation of the individual chargers 120a to 120n.

상기 통신부(124a)는 상기 마이크로 컴퓨터 유닛(123a)과 배터리 관리 시스템(130)의 사이에 연결되어, 상기 마이크로 컴퓨터 유닛(123a)에서 측정된 충전부(122a)의 전압값 및 제 1 배터리 셀(120a)의 전압을 상기 배터리 관리 시스템(130)에 전달한다. 상기 통신부(124a)는 RS485 또는 CAN 통신 등의 규격을 이용할 수 있으나, 이로써 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
The communication unit 124a is connected between the microcomputer unit 123a and the battery management system 130, and the voltage value of the charging unit 122a measured by the microcomputer unit 123a and the first battery cell 120a. ) Is transferred to the battery management system 130. The communication unit 124a may use a standard such as RS485 or CAN communication, but this does not limit the content of the present invention.

상기 배터리 관리 시스템(130)은 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 연결되어, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 이 경우, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 충전 동작은 과충전을 방지하기 위해 가장 전압값이 높은 배터리 셀이 제 1 기준 전압(예를 들어, 4.2[V])에 도달할 때까지 수행될 수 있고, 방전 동작은 과방전을 방지하기 위해 가장 전압값이 낮은 배터리 셀의 전압이 제 2 기준 전압(예를 들어, 2.5[V])에 도달할 때까지 수행될 수 있다.The battery management system 130 is connected to the battery cells 110a through 110n to control charging and discharging operations of the battery cells 110a through 110n. In this case, the charging operation of the battery cells 110a to 110n may be performed until the battery cell having the highest voltage value reaches the first reference voltage (for example, 4.2 [V]) to prevent overcharging. The discharge operation may be performed until the voltage of the battery cell having the lowest voltage reaches the second reference voltage (for example, 2.5 [V]) to prevent over discharge.

한편, 상기 배터리 관리 시스템(130)은 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n) 각각과도 연결되어 있다. 상기 배터리 관리 시스템(130)은 상기 제 1 스위칭 소자(SW-1) 내지 제 3 스위칭 소자(SW-3)들의 온오프를 제어하여 개별 충전기들(120a 내지 120n)이 턴온 또는 턴오프 되도록 제어하여 셀 밸런싱 동작을 수행하도록 할 수 있다. 또한, 상기 배터리 관리 시스템(130)은 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n) 각각의 전압을 인가받고, 상기 배터리 셀(110a 내지 110n)의 전압값의 편차가 기준값 이내인 경우 상기 제 3 스위칭 소자(SW-3)의 연결을 개방하여 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)의 동작을 정지할 수 있다. 따라서, 이러한 동작에 의해 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 균일한 정도의 전압을 유지할 수 있고, 이에 따라 수명을 늘릴 수 있다.
Meanwhile, the battery management system 130 is also connected to each of the individual chargers 120a to 120n. The battery management system 130 controls the individual chargers 120a to 120n to be turned on or off by controlling the on / off of the first switching elements SW-1 to the third switching elements SW-3. Cell balancing may be performed. In addition, the battery management system 130 receives the voltage of each of the battery cells 110a to 110n, and when the deviation of the voltage value of the battery cells 110a to 110n is within a reference value, the third switching device SW. -3) the connection of the individual chargers (120a to 120n) can be stopped by opening the connection. Therefore, by such an operation, the battery cells 110a to 110n may maintain a uniform voltage, thereby increasing the lifespan.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)의 충전시 셀 밸런싱 동작을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the cell balancing operation during charging of the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 충전이 진행되는 동안 셀 밸런싱이 수행되는 과정을 도시한 것이다.3 to 5 illustrate a process in which cell balancing is performed while charging is performed in a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 3을 참조하면, 제 1 스위칭 소자(SW-1) 및 제 2 스위칭 소자(SW-2)가 턴온되어, AC 전원(10)에 연결된 외부 충전기(20)가 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 연결된다. 그리고 이에 따라 점선으로 표시된 것과 같이, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)의 충전이 이루어진다. 충전 동작은 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n) 중에서 전압값이 가장 높은 셀을 기준으로 전압값이 제 1 기준 전압에 도달할 때까지 수행될 수 있다.
First, referring to FIG. 3, the first switching device SW-1 and the second switching device SW-2 are turned on so that the external charger 20 connected to the AC power source 10 is connected to the battery cells 110a to 110n. ) As a result, as indicated by the dotted line, the battery cells 110a to 110n are charged. The charging operation may be performed until the voltage value reaches the first reference voltage based on the cell having the highest voltage value among the battery cells 110a to 110n.

다음으로, 도 4를 참조하면, 제 1 스위칭 소자(SW-1)가 턴오프되어, 외부 충전기(20)의 연결이 개방된다. 그리고 상기 제 3 스위칭 소자(SW-3)가 턴온되어, 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)이 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)과 연결된다. 따라서, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 충전된 전체 전압은 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)의 각각에 전달되며, 특히 DC-DC 컨버터(121a 내지 121n)을 통해 전체 충전 전압의 1/n으로 변환되어 균등하게 충전부(122a 내지 122n)에 저장된다.
Next, referring to FIG. 4, the first switching device SW-1 is turned off to open the connection of the external charger 20. The third switching device SW-3 is turned on to connect the individual chargers 120a to 120n with the battery cells 110a to 110n. Thus, the total voltage charged in the battery cells 110a through 110n is transmitted to each of the individual chargers 120a through 120n, in particular 1 / n of the total charging voltage through the DC-DC converters 121a through 121n. Are converted to and are equally stored in the charging units 122a to 122n.

그 다음으로, 도 5를 참조하면, 제 4 스위칭 소자(SW-4a 내지 SW-4n)이 턴온되어, 상기 충전부(122a 내지 122n)에 저장된 전압이 각각의 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 전달되어, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)을 충전한다. 따라서, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 상기 충전부(122a 내지 122n)의 전압에 대응되는 전압값으로 충전되어, 균등하게 충전되므로, 셀 밸런싱이 이루어지게 된다.
Next, referring to FIG. 5, the fourth switching elements SW-4a to SW-4n are turned on, and the voltages stored in the charging units 122a to 122n are transferred to the respective battery cells 110a to 110n. The battery cells 110a to 110n are charged. Therefore, since the battery cells 110a to 110n are charged at a voltage value corresponding to the voltages of the charging units 122a to 122n and are evenly charged, cell balancing is performed.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)의 방전시 셀 밸런싱 동작을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the cell balancing operation during discharging of the secondary battery 100 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 방전이 진행되는 동안 셀 밸런싱이 수행되는 과정을 도시한 것이다.6 to 8 illustrate a process in which cell balancing is performed during discharge in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, 제 1 스위칭 소자(SW-1), 제 2 스위칭 소자(SW-2) 및 제 3 스위칭 소자(SW-3)이 모두 턴오프된 상태에서, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 부하에 연결되고, 이에 따라 점선으로 표시된 것과 같이 방전 동작이 이루어진다. 그리고 이 때의 방전 동작은 배터리 셀들(110a 내지 110n) 중에서 전압값이 가장 낮은 셀의 전압값이 제 2 기준 전압에 도달할 때까지 수행될 수 있다.
First, referring to FIG. 6, in a state where all of the first switching element SW-1, the second switching element SW-2, and the third switching element SW-3 are turned off, the battery cells 110a. To 110n) are connected to the load, whereby the discharge operation is performed as indicated by the dotted line. In this case, the discharge operation may be performed until the voltage value of the cell having the lowest voltage value among the battery cells 110a to 110n reaches the second reference voltage.

다음으로, 도 7을 참조하면, 제 2 스위칭 소자(SW-2) 및 제 3 스위칭 소자(SW-3)가 턴온되어, 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)이 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)과 연결된다. 따라서, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 잔존하는 전체 전압은 상기 개별 충전기들(120a 내지 120n)의 각각에 전달되며, DC-DC 컨버터(121a 내지 121n)를 통해 전체 충전 전압의 1/n으로 변환된 전압이 충전부(122a 내지 122n)에 각각 저장된다.
Next, referring to FIG. 7, the second switching device SW-2 and the third switching device SW-3 are turned on so that the individual chargers 120a to 120n are connected to the battery cells 110a to 110n. Connected with Accordingly, the total voltage remaining in the battery cells 110a through 110n is transmitted to each of the individual chargers 120a through 120n, and is 1 / n of the total charging voltage through the DC-DC converters 121a through 121n. The converted voltages are stored in the charging units 122a to 122n, respectively.

그 다음으로, 도 8을 참조하면, 제 4 스위칭 소자(SW-4a 내지 SW-4n)이 턴온되어, 상기 충전부(122a 내지 122n)에 저장된 전압이 각각의 배터리 셀들(110a 내지 110n)에 전달되어, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)을 충전한다. 따라서, 상기 배터리 셀들(110a 내지 110n)은 상기 충전부(122a 내지 122n)의 전압에 대응되는 전압값으로 충전되어, 균등하게 충전되므로, 셀 밸런싱이 이루어지게 된다.
Next, referring to FIG. 8, the fourth switching elements SW-4a to SW-4n are turned on, and the voltages stored in the charging units 122a to 122n are transferred to the respective battery cells 110a to 110n. The battery cells 110a to 110n are charged. Therefore, since the battery cells 110a to 110n are charged at a voltage value corresponding to the voltages of the charging units 122a to 122n and are evenly charged, cell balancing is performed.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is just one embodiment for carrying out the secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and as claimed in the following claims, the scope of the present invention is departed. Without departing from the scope of the present invention, those skilled in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

100; 이차 전지 110; 배터리 셀
120; 개별 충전기 121; DC-DC 컨버터
122; 충전부 123; 마이크로 컴퓨터 유닛
124; 통신부 130; 배터리 관리 시스템
10; AC 전원 20; 외부 충전기100; A secondary battery 110; Battery cell
120; Individual charger 121; DC-DC converter
122; A charging unit 123; Microcomputer unit
124; A communication unit 130; Battery management system
10; AC power supply 20; External charger

Claims (10)

복수개로 구비된 배터리 셀;
상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 복수개의 개별 충전기; 및
상기 배터리 셀 및 개별 충전기에 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템을 포함하고,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀에 충전된 전체 전압을 인가받아, 상기 전체 전압을 통해 상기 배터리 셀을 충전하여 셀 밸런싱을 수행하는 이차 전지.A plurality of battery cells;
A plurality of individual chargers electrically connected to the battery cells; And
A battery management system electrically connected to the battery cells and individual chargers to control charging and discharging of the battery cells;
The individual charger receives a total voltage charged in the battery cell, and charges the battery cell through the total voltage to perform cell balancing. 제 1 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 일대일로 연결된 이차 전지.The method of claim 1,
The individual charger is a secondary battery connected one to one with the battery cell. 제 1 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 관리 시스템에 의해 제어되는 스위칭 소자를 통해 상기 배터리 셀의 충전 라인에 연결되는 이차 전지.The method of claim 1,
The individual charger is connected to a charging line of the battery cell via a switching element controlled by the battery management system. 제 1 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 각각 상기 배터리 셀에 연결되어, 상기 배티러 셀의 전체 전압을 인가받고, 상기 전체 전압을 상기 배터리 셀의 수로 나눈 값으로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함하는 이차 전지.The method of claim 1,
Each of the individual chargers is connected to the battery cell, and receives a total voltage of the battery cell, and includes a DC-DC converter for converting the total voltage divided by the number of battery cells. 제 4 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 DC-DC 컨버터에 연결되어, 상기 변환된 전압을 전달받아 저장하고, 상기 변환된 전압으로 상기 배터리 셀을 각각 충전하는 충전부를 포함하는 이차 전지.5. The method of claim 4,
The individual charger includes a charging unit connected to the DC-DC converter to receive and store the converted voltage and to charge the battery cells with the converted voltage. 제 5 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 상기 충전부의 사이에 스위칭 소자를 더 구비하여, 상호간의 연결을 제어하는 이차 전지.The method of claim 5, wherein
The individual charger further comprises a switching element between the battery cell and the charging unit, to control the connection between each other. 제 6 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀과 상기 충전부의 전압을 비교하여, 상기 개별 충전기의 동작을 제어하는 마이크로 컴퓨터 유닛을 더 포함하는 이차 전지.The method according to claim 6,
The individual charger further comprises a microcomputer unit for comparing the voltage of the battery cell and the charging unit to control the operation of the individual charger. 제 1 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀의 전압을 상기 배터리 관리 시스템에 전달하는 이차 전지.The method of claim 1,
And the individual charger delivers the voltage of the battery cell to the battery management system. 제 1 항에 있어서,
상기 개별 충전기는 상기 배터리 셀의 충전 또는 방전 동작시 수행되어, 각 배터리 셀간 밸런싱을 수행하는 이차 전지.The method of claim 1,
The individual charger is performed during the charging or discharging operation of the battery cells, thereby performing balancing between each battery cell. 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 셀간 전압의 편차가 기준값 이내인 경우, 상기 개별 충전기의 연결을 개방하는 이차 전지.The method of claim 1,
The battery management system opens the connection of the individual charger when the deviation of the voltage between the battery cells is within a reference value.
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