KR20180035080A - Battery cell balancing circuit - Google Patents

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KR20180035080A
KR20180035080A KR1020160125121A KR20160125121A KR20180035080A KR 20180035080 A KR20180035080 A KR 20180035080A KR 1020160125121 A KR1020160125121 A KR 1020160125121A KR 20160125121 A KR20160125121 A KR 20160125121A KR 20180035080 A KR20180035080 A KR 20180035080A
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김현수
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한국단자공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery cell balancing circuit and, more specifically, to a battery cell balancing circuit which shares a battery cell balancing resistor in two adjacent battery cells, applies priority to cell balancing control to prevent a short circuit, reduces the size thereof, and improves heat generation by balancing. According to the present invention, the battery cell balancing circuit which balances two adjacent battery cells among a plurality of battery cells included in a battery module, comprises: a first battery cell; a second battery cell connected in series to the first battery cell; a balancing resistor connected in parallel to a midpoint between the first battery cell and the second battery cell; a first balancing switch connected in series between the first battery cell and the balancing resistor; a second balancing switch connected in series between the second battery cell and the balancing resistor; a control unit for outputting a first control signal and a second control signal to the first and second balancing switches, respectively; and a priority control unit for receiving the first and second control signals to output the same to the first and second balancing switches, respectively, and sequentially outputting the control signals according to a preset priority when the first and second control signals are simultaneously inputted.

Description

배터리 셀 밸런싱 회로{BATTERY CELL BALANCING CIRCUIT}[0001] BATTERY CELL BALANCING CIRCUIT [0002]

본 발명은 배터리 셀 밸런싱 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀 밸런싱 저항을 인접한 두 개의 배터리 셀에서 공유하고, 셀 밸런싱 제어에 우선순위를 적용하여 단락을 보호하여 크기를 소형화하고 밸런싱에 의한 발열을 개선 시키는 배터리 셀 밸런싱 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell balancing circuit, and more particularly, to a battery cell balancing circuit that shares a battery cell balancing resistance in two adjacent battery cells and protects a short circuit by applying priority to cell balancing control, Battery cell balancing circuit.

최근 차량과 전원장치에 쓰이는 전지가 연축전지에서 리튬 이온계 2차전지로 세대교체 되어가고 있다.Recently, batteries used in vehicles and power supplies have been replaced by rechargeable batteries and lithium-ion secondary batteries.

리튬 이온계 이차전지모듈은 하나의 전지 셀에 의한 단일 셀 보다는 다 수개가 전기적으로 연결되어 고전압을 인가하나 용량을 증가시킬 수 있도록 다 수개의 전지 셀이 연결되어 모듈화된 이차전지모듈로 출시되었다.The lithium ion secondary battery module is a modularized secondary battery module in which a plurality of battery cells are connected to increase the capacity while a plurality of batteries are electrically connected to each other rather than a single cell by a single battery cell.

이러한 이차전지모듈은 전지 셀 자체적으로 충방전 특성이 달라 시간이 경과될 수록 전지 셀간의 충방전 전압의 밸런스가 맞지 않는 경향이 있다.In such a secondary battery module, charging and discharging characteristics of the battery cell itself vary, and as the time elapses, the charging / discharging voltage between battery cells tends not to be balanced.

이러한 전지 셀의 언밸런싱(UNBALANCINE)은 배터리 팩의 용량 손실을 초래할 수 있어 모든 배터리 전지의 과충전 및 과방전을 방지하기 위하여 셀 밸런싱을 수행할 필요가 있다.UNBALANCING of such battery cells may result in loss of capacity of the battery pack, and it is necessary to perform cell balancing in order to prevent overcharge and over discharge of all battery cells.

이러한 셀 밸런싱을 위하여 다양한 회로가 제안되어 있으며, 이중에서 전지 셀에 연결되는 전원라인에 저항과 스위칭소자(예를 들면, FET)를 구비하는 바이패스 저항방식이 가장 보편적으로 사용되고 있다.Various circuits have been proposed for such cell balancing. Among them, a bypass resistance method including a resistor and a switching element (for example, FET) in a power line connected to a battery cell is most commonly used.

도 1에 이러한 종래의 바이패스 저항방식의 셀 밸런싱 회로를 나타내었다.FIG. 1 shows a conventional cell balancing circuit of the bypass resistance type.

도 1을 참조하면, 종래의 바이패스 저항방식의 셀 밸런싱 회로는 다수개의 배터리 셀(10)이 직렬로 연결된 상태에서 각 배터리 셀(10)의 양단에 각 배터리 셀의 전압을 일정하게 맞추도록 전류를 소모시키는 밸런싱 저항(20)과 이러한 밸런싱 저항에 의한 방전을 ON/OFF 시키는 스위치(30)가 직렬로 연결되어 있으며, 각 배터리 셀의 전압을 모니터링하는 제어부(40)가 밸런싱이 필요한 셀(10)에 연결된 스위치에 제어신호를 출력하는 형태로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a conventional bypass resistance type cell balancing circuit includes a plurality of battery cells 10 connected in series to each of the battery cells 10, And a switch 30 for turning on and off discharging by the balancing resistance are connected in series. A controller 40 for monitoring the voltage of each battery cell is connected to a cell 10 And outputs a control signal to the switch connected to the switch.

이러한 종래의 바이패스 저항방식의 셀 밸런싱 회로는 각각의 셀마다 높은 전류를 소모할 수 있는 저항이 필요하며, 이러한 저항은 높은 전류소모를 위해 전력용 저항을 적용하는데 전력용 저항은 일반저항에 비해 사이즈가 커서 배터리 팩의 전체 사이즈에 영향을 미치게 된다.This conventional bypass resistance type cell balancing circuit requires a resistance that can consume a high current for each cell. Such a resistance applies a power resistance for high current consumption, and a power resistance is higher than a general resistance The size is large, which affects the overall size of the battery pack.

따라서 배터리 팩의 사이즈 개선을 위해 전류 정격이 낮은 저항을 사용하는 경우, 방전 시 저항에서 발생하는 열로 인하여 배터리 팩의 수명을 단축 시킬 수 있는 단점이 있었다.Therefore, when a resistor having a low current rating is used to improve the size of the battery pack, there is a disadvantage that the life of the battery pack can be shortened due to heat generated in the resistor during discharging.

한국등록특허 제10-0852060호Korean Patent No. 10-0852060 한국등록특허 제10-1080207호Korean Patent No. 10-1080207

이에 본 발명은 배터리 셀 밸런싱 저항을 인접한 두 개의 배터리 셀에서 공유하도록 회로를 구성하여 동일한 비용으로 좀더 전류 정격이 높은 저항을 사용하여 방전에 의한 발열은 줄이고 배터리 팩의 사이즈를 줄여 배터리 팩의 성능을 개선할 수 있도록 하는 배터리 셀 밸런싱 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is configured such that a battery cell balancing resistance is shared by two adjacent battery cells, and a resistor having a higher current rating is used for the same cost to reduce the heat generated by discharging and reduce the size of the battery pack, And to provide a battery cell balancing circuit that can improve the performance of the battery cell.

본 발명에 따른 배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 중 인접한 두 개의 배터리 셀을 밸런싱하는 배터리 셀 밸런싱 회로는 제1배터리 셀; 상기 제1배터리 셀과 직렬로 연결된 제2배터리 셀; 상기 제1배터리 셀과 상기 제2배터리 셀의 중간점에 병렬로 연결된 밸런싱 저항; 상기 제1배터리 셀과 상기 밸런싱 저항 사이에 직렬로 연결된 제1밸런싱 스위치; 상기 제2배터리 셀과 상기 밸런싱 저항 사이에 직렬로 연결된 제2밸런싱 스위치; 상기 제1 및 제2밸런싱 스위치에 각각 제1제어신호, 제2제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1제어신호, 제2제어신호를 입력받아 각각 상기 제1밸런싱 스위치, 상기 제2밸런싱 스위치에 출력하며, 상기 제1제어신호, 제2제어신호가 동시에 입력된 경우 기설정된 우선순위에 따라 순차적으로 제어신호를 출력하는 우선순위 제어부; 를 포함한다.A battery cell balancing circuit for balancing two adjacent battery cells among a plurality of battery cells included in the battery module according to the present invention includes a first battery cell; A second battery cell connected in series with the first battery cell; A balancing resistor connected in parallel to a midpoint between the first battery cell and the second battery cell; A first balancing switch serially connected between the first battery cell and the balancing resistor; A second balancing switch connected in series between the second battery cell and the balancing resistor; A control unit for outputting a first control signal and a second control signal to the first and second balancing switches, respectively; And outputs the first control signal and the second control signal to the first balancing switch and the second balancing switch, respectively. When the first control signal and the second control signal are input at the same time, A priority controller for sequentially outputting a control signal; .

본 발명에서 상기 제어부는 상기 제1배터리 셀과 상기 제2배터리 셀의 전압을 감지하는 전압감지부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전압감지부에서 감지된 상기 제1배터리 셀 또는 상기 제2배터리 셀의 전압이 기설정된 기준 전압보다 높은 경우 제1제어신호, 또는 제2제어신호를 출력한다.In the present invention, the controller may include: a voltage sensing unit for sensing a voltage of the first battery cell and the second battery cell; The control unit outputs a first control signal or a second control signal when the voltage of the first battery cell or the second battery cell detected by the voltage sensing unit is higher than a preset reference voltage.

본 발명에서 상기 우선순위 제어부는, 기설정된 우선순위에 따라 상기 제1제어신호 또는 제2제어신호 중 어느 하나를 출력한 뒤 상기 출력된 제어신호가 OFF되면 다른 하나의 제어신호를 출력한다.In the present invention, the priority control unit outputs one of the first control signal and the second control signal according to a predetermined priority, and outputs another control signal when the output control signal is OFF.

본 발명에서 상기 우선순위 제어부는, 상기 전압감지부에서 감지된 상기 제1배터리 셀 및 상기 제2배터리 셀의 전압 중 전압이 더 높은 배터리 셀의 우선순위를 상위로 설정하여 상기 제1제어신호 또는 상기 제2제어신호를 출력한다.In the present invention, the priority control unit may set the priority of a battery cell having a higher voltage among the voltages of the first battery cell and the second battery cell detected by the voltage sensing unit to an upper level, And outputs the second control signal.

본 발명에 따르면 두 개의 셀에서 밸런싱 저항을 공유함으로써, 밸런싱 저항의 개수를 줄여 배터리 팩의 사이즈를 줄일 수 있으며, 동일한 비용으로 좀 더 전류 정격이 높은 저항을 적용하여 방전 시 발생하는 열을 줄여 발열에 의한 배터리 팩의 수명 단축을 개선시키는 효과가 있다.According to the present invention, by sharing the balancing resistance in two cells, the size of the battery pack can be reduced by reducing the number of balancing resistors, and by applying a resistor having a higher current rating at the same cost, Thereby reducing the life span of the battery pack.

도 1은 종래의 바이패스 저항방식의 배터리 셀 밸런싱 회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 제1배터리 셀의 밸런싱 동작에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 우선순위 제어에 의한 밸런싱 동작에 관한 도면이다.1 is a circuit diagram of a battery cell balancing circuit of a conventional bypass resistance type.
2 is a circuit diagram of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a balancing operation of a first battery cell of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a balancing operation by priority control of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명에 배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 중 인접한 두 개의 배터리 셀을 밸런싱하는 배터리 셀 밸런싱 회로(100)는 제1배터리 셀(110)과 제2배터리 셀(120)이 직렬로 연결되어 있고, 그 연결의 중간점에 밸런싱 저항(130)이 연결되어 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, a battery cell balancing circuit 100 for balancing two adjacent battery cells among a plurality of battery cells included in a battery module includes a first battery cell 110 and a second battery cell 120 And the balancing resistor 130 is connected to the midpoint of the connection.

제1배터리 셀(110)과 밸런싱 저항(130)의 사이에 제1밸런싱 스위치(140)가 직렬로 연결되어 있으며, 제2배터리 셀(120)과 밸런싱 저항(130)의 사이에는 제2밸런싱 스위치(150)가 연결되어 있다.A first balancing switch 140 is connected in series between the first battery cell 110 and the balancing resistor 130 and a second balancing switch 140 is connected between the second battery cell 120 and the balancing resistor 130. [ (Not shown).

제1 및 제2밸런싱 스위치(140, 150)는 스위치가 연결되어 있는 경로를 연결/차단시킬 수 있는 스위치라면 어떠한 스위치라도 적용될 수 있으며, 도 2에서는 반도체 스위치가 적용되었으나 이는 본 발명에 한정된 것이 아니며 다른 실시 예에서 다른 종류의 스위치가 적용될 수 있다.The first and second balancing switches 140 and 150 may be any switches as long as they are capable of connecting / disconnecting the paths to which the switches are connected. In FIG. 2, a semiconductor switch is used. However, the present invention is not limited thereto Other types of switches may be applied in other embodiments.

제1밸런싱 스위치(140)가 ON되면 제1배터리 셀(110)과 제1밸런싱 스위치(140) 및 밸런싱 저항(130)의 연결에 의한 폐루프가 형성되어 제1배터리 셀(110)의 에너지가 밸런싱 저항(130)을 통해 방전되어 셀 밸런싱이 이루어지고, 제2밸런싱 스위치(150)가 ON되면 제2배터리 셀(110)과 밸런싱 저항(130) 및 제2밸런싱 스위치(150)의 연결에 의한 폐루프가 형성되어 제2배터리 셀(120)의 에너지가 밸런싱 저항(130)을 통해 방전되어 셀 밸런싱이 이루어진다.When the first balancing switch 140 is turned on, a closed loop is formed by the connection of the first battery cell 110, the first balancing switch 140, and the balancing resistor 130, so that the energy of the first battery cell 110 When the second balancing switch 150 is turned on, the second battery cell 110 is connected to the balancing resistor 130 and the second balancing switch 150 through the balancing resistor 130, The closed loop is formed and the energy of the second battery cell 120 is discharged through the balancing resistor 130 to perform cell balancing.

이때 제1 및 제2밸런싱 스위치(140, 150)의 ON, OFF 제어를 위한 제1제어신호와 제2제어신호는 제어부(160)에서 출력된다.At this time, the first control signal and the second control signal for ON / OFF control of the first and second balancing switches 140 and 150 are outputted from the controller 160.

제어부(160)는 제1배터리 셀(110) 또는 제2배터리 셀(120)의 전압을 모니터링 하여 기준전압보다 높아 셀 밸런싱이 필요하다고 판단되면 제1제어신호 또는 제2제어신호를 출력하여 제1 또는 제2밸런싱 스위치(140, 150)을 ON시켜 밸런싱 저항(130)을 통해 에너지를 방전하여 셀 밸런싱이 이루어지도록 하고, 방전에 의해 셀 전압이 기준전압을 만족하면, 제1 또는 제2밸런싱 스위치(140, 150)를 OFF시켜 방전을 셀 밸런싱을 중단 시킨다.The controller 160 monitors the voltage of the first battery cell 110 or the second battery cell 120 and outputs a first control signal or a second control signal when it is determined that cell balancing is necessary because the voltage is higher than the reference voltage, Or the second balancing switch 140 or 150 is turned on to discharge the energy through the balancing resistor 130 so that the cell balancing is performed. When the cell voltage satisfies the reference voltage by discharging, the first or second balancing switch The cells 140 and 150 are turned off to stop the cell balancing.

이때, 제어부(160)는 제1배터리 셀(110) 및 제1배터리 셀(120)의 전압을 감지하기 위해 전압감지부(미도시)를 포함 할 수 있다.At this time, the controller 160 may include a voltage sensing unit (not shown) for sensing the voltages of the first battery cell 110 and the first battery cell 120.

그러나 이때, 제1 및 제2밸런싱 스위치(140, 150)를 동시에 ON 시킨다면, 밸런싱 저항(130)을 하나의 경로로 공유하고 있기 때문에 제1배터리 셀(110)과 제2배터리 셀(120)에 단락이 발생하여 손상될 수 있다.However, if the first and second balancing switches 140 and 150 are turned on at the same time, since the balancing resistor 130 is shared by one path, the first and second battery cells 110 and 120 A short circuit may occur and be damaged.

따라서, 한 번에 하나의 배터리 셀만 셀 밸런싱을 수행해야 하는데 이러한 제어를 위해 필요한 구성이 우선순위 제어부(170)이다.Therefore, only one battery cell at a time needs to perform cell balancing. The configuration required for such control is the priority control unit 170.

우선순위 제어부(170)는 제어부(160)로부터 제1제어신호와 제2제어신호를 입력으로 받아 각각 제1밸런싱 스위치(140), 제2밸런싱 스위치(150)에 출력하여 각 스위치를 ON/OFF 시키는데, 제어부(160)로부터 제1제어신호와 제2제어신호 중 어느 하나만 입력된 경우에는 입력된 제어신호를 그냥 출력하면 된다.The priority control unit 170 receives the first control signal and the second control signal from the control unit 160 and outputs the first control signal and the second control signal to the first balancing switch 140 and the second balancing switch 150, If either the first control signal or the second control signal is inputted from the controller 160, the control signal may be outputted.

그러나 우선순위 제어부(170)가 제1제어신호 또는 제2제어신호 중 어느 하나의 제어신호를 출력하고 있는 상태에서 다른 제어신호가 입력이 된다면, 제1밸런싱 스위치(140)와 제2밸런싱 스위치(150)가 함께 ON되는 상태가 발생하므로, 나중에 입력되는 제어신호는 출력하지 않고 대기한 후 먼저 입력된 제어신호의 출력이 중지된 후 대기하였던 제어신호를 출력하여 제1밸런싱 스위치(140)와 제2밸런싱 스위치(150)가 동시에 ON되는 상황이 없도록 한다.However, if the priority control unit 170 outputs any one of the first control signal and the second control signal, if a different control signal is input, the first balancing switch 140 and the second balancing switch 150 are turned on together. Therefore, a control signal input at a later time is not outputted, and after the output of the first control signal is stopped after outputting the control signal, the first control signal is output to the first balancing switch 140 So that the two balancing switches 150 are not turned on at the same time.

또한 제어부(160)로부터 우선순위 제어부(170)에 제1제어신호와 제2제어신호가 동시에 입력된 경우, 우선순위 제어부(170)는 기설정된 우선순위에 따라 두 제어신호를 순차적으로 출력하여 제1배터리 셀(110)과 제2배터리 셀(120)이 동시에 셀 밸런싱을 수행하지 않도록 한다.When the first control signal and the second control signal are inputted from the control unit 160 to the priority control unit 170 simultaneously, the priority control unit 170 sequentially outputs two control signals according to the preset priority order, 1 battery cell 110 and the second battery cell 120 do not simultaneously perform cell balancing.

우선순위는 다양한 실시 예에 따라 다른 기준을 적용하여 설정할 수 있는데, 예를 들어 전압이 더 높은 배터리 셀, 즉 밸런싱을 더 많이 해야 하는 배터리 셀의 우선순위를 높게 설정할 수도 있다.The priority can be set by applying different criteria according to various embodiments. For example, the priority of a battery cell having a higher voltage, that is, a battery cell requiring more balancing, can be set higher.

우선순위 제어부(170)는 제어부(160)가 전압감지부를 통해 감지한 제1배터리 셀(110)과 제2배터리 셀(120)의 전압 중 기준 전압을 더 많이 초과한 배터리 셀에 대해 우선순위를 높게 설정하여 제1제어신호 및 제2제어신호 중 우선순위가 높은 배터리 셀을 밸런싱하기 위한 제어신호의 우선순위를 상위로 설정한다.The priority control unit 170 sets the priority order of the battery cells that exceed the reference voltage among the voltages of the first battery cell 110 and the second battery cell 120 sensed by the controller 160 through the voltage sensing unit The priority of the control signal for balancing the battery cells having the higher priority among the first control signal and the second control signal is set to an upper level.

또 다른 예에서는 임의로 제어신호의 우선순위를 설정할 수 있는데 예를 들어 제1제어신호의 우선순위를 제2제어신호보다 더 높게 설정하여 제1제어신호와 제2제어신호가 동시에 입력된 경우 무조건 제1제어신호부터 출력하여 제1배터리 셀(110)을 먼저 밸런싱 한 후 밸런싱이 완료되면 제1제어신호를 OFF하고 제2제어신호를 출력하여 제2배터리 셀(120)을 밸런싱하도록 할 수 있다.In another example, the priority of the control signal can be set arbitrarily. For example, when the first control signal and the second control signal are input at the same time by setting the priority of the first control signal higher than that of the second control signal, The first battery cell 110 may be firstly balanced by outputting a first control signal, and if the balancing is completed, the first control signal may be turned off and the second control signal may be output to balance the second battery cell 120.

이러한 배터리 셀 밸런싱 회로(110)에 의한 각각의 배터리 셀의 밸런싱 동작에 대해 도 3과 도 4에서 자세하게 살펴보기로 한다.The balancing operation of each battery cell by the battery cell balancing circuit 110 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 제1배터리 셀의 밸런싱 동작에 관한 도면이다.3 is a diagram illustrating a balancing operation of a first battery cell of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1밸런싱 스위치(140) 및 제2밸런싱 스위치(150)가 OFF되어 있는 상태에서 제어부(160)로부터 제1제어신호가 출력되면, 우선순위 제어부(170)는 이를 입력받아 제1밸런싱 스위치(140)에 출력한다.3, when the first balancing switch 140 and the second balancing switch 150 are OFF and the first control signal is outputted from the controller 160, the priority controller 170 receives the first control signal And outputs it to the first balancing switch 140.

제1밸런싱 스위치(140)는 제1제어신호에 의해 ON되어 제1밸런싱 스위치(140)의 양단을 도통시키게 되고, 이러한 도통에 의해 제1배터리 셀(110), 제1밸런싱 스위치(140), 밸런싱 저항(130)은 폐루프를 구성하여 제1배터리 셀(110)에 저장된 에너지는 밸런싱 저항(130)을 통해 방전된다.The first balancing switch 140 is turned on by the first control signal to make both ends of the first balancing switch 140 conductive and the first balancing switch 140 is connected to the first balancing switch 140, The balancing resistor 130 constitutes a closed loop, so that the energy stored in the first battery cell 110 is discharged through the balancing resistor 130.

밸런싱 저항(130)을 통해 밸런싱을 수행하면서 제어부(160)는 전압감지부를 통해 제1배터리 셀(110)의 전압을 감지하는데 기설정된 시간간격으로 제1배터리 셀(110)의 전압을 감지하다가 제1배터리 셀(110)의 전압이 방전을 통해 기설정된 기준 전압을 만족하게 되면, 제1제어신호의 출력을 중단하여 제1밸런싱 스위치(140)를 OFF시켜 밸런싱을 종료한다.The controller 160 senses the voltage of the first battery cell 110 at a predetermined time interval to sense the voltage of the first battery cell 110 through the voltage sensing unit while performing balancing through the balancing resistor 130, When the voltage of one battery cell 110 satisfies a predetermined reference voltage through discharging, the output of the first control signal is stopped, and the first balancing switch 140 is turned off to terminate balancing.

이러한 제1배터리 셀(110)의 밸런싱 동작은 제2배터리 셀(120)의 밸런싱 동작에도 동일하게 적용 가능하며, 제2배터리 셀(120)의 밸런싱은 제2제어신호에 의해 제2밸런싱 스위치(150)가 도통 되면, 제2배터리셀(120), 밸런싱 저항(130), 제2밸런싱 스위치(150)가 형성하는 폐루프에 의해 밸런싱 저항(130)이 방전되어 밸런싱이 진행된다.The balancing operation of the first battery cell 110 is equally applicable to the balancing operation of the second battery cell 120. The balancing of the second battery cell 120 is performed by the second balancing switch The balancing resistor 130 is discharged by the closed loop formed by the second battery cell 120, the balancing resistor 130 and the second balancing switch 150 and the balancing proceeds.

이때, 제어부(160)는 마찬가지로 전압감지부를 통해 제2배터리 셀(120)의 전압을 지속적으로 감지하다가 제2배터리 셀(120)의 전압이 기설정된 기준 전압을 만족하면 제2제어신호의 출력을 중단하여 밸런싱을 종료한다.At this time, the controller 160 continuously senses the voltage of the second battery cell 120 through the voltage sensing unit and outputs the second control signal when the voltage of the second battery cell 120 satisfies the predetermined reference voltage Stop and end balancing.

이러한 과정은 제1배터리 셀(110) 또는 제2배터리 셀(120) 중 어느 하나의 배터리 셀에 대해서만 밸런싱을 수행하는 경우에 해당하는 실시 예이며, 제1 및 제2배터리 셀(110, 120)을 동시에 밸런싱해야 하는 경우가 발생할 수도 있다.This process corresponds to the case where balancing is performed only for one of the first battery cell 110 and the second battery cell 120. The first and second battery cells 110 and 120 are connected to each other, May need to be balanced at the same time.

제어부(160)가 전압감지부를 통해 제1 및 제2배터리 셀(110, 120)의 전압을 모니터링하는데 두 셀의 전압이 동시에 밸런싱을 위한 기준 전압에 도달하는 경우 제어부(160)는 제1배터리 셀(110)을 밸런싱하기 위한 제1제어신호와, 제2배터리 셀(120)을 밸런싱하기 위한 제2제어신호를 동시에 출력하게 된다.When the controller 160 monitors the voltages of the first and second battery cells 110 and 120 through the voltage sensing unit and the voltages of the two cells reach the reference voltage for balancing simultaneously, A first control signal for balancing the first battery cell 110 and a second control signal for balancing the second battery cell 120 at the same time.

이러한 상황에서 배터리 셀 밸런싱 회로(110)의 동작에 대해 도 4에 나타내었다.The operation of the battery cell balancing circuit 110 in this situation is shown in FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 밸런싱 회로의 우선순위 제어에 의한 밸런싱 동작에 관한 도면이다.4 is a diagram illustrating a balancing operation by priority control of a battery cell balancing circuit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(160)로부터 제1제어신호와 제2제어신호가 함께 출력된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the first control signal and the second control signal are outputted from the controller 160 together.

만약 두 개의 제어신호가 동시에 제1 및 제2밸런싱 스위치(140, 150)에 입력되면, 동시에 도통되어 밸런싱 저항(130)에 의한 폐루프가 제1배터리 셀(110)과 제2배터리 셀(120)에 동시에 형성이 되어 short가 발생하여 회로에 손상이 발생할 수 있게 된다.If the two control signals are simultaneously input to the first and second balancing switches 140 and 150, the closed loop by the balancing resistor 130 is conducted to the first battery cell 110 and the second battery cell 120 ) Are formed at the same time, short circuiting may occur and damage to the circuit may occur.

이러한 short 상황을 방지하기 위해 우선순위 제어부(170)는 기설정된 우선순위에 따라 입력된 두 개의 제어신호 중 어느 하나의 제어신호만 출력하는데, 도 4에서 우선순위는 제1제어신호보다 제2제어신호가 더 높은 것으로 설정된 것을 알 수 있다. 이러한 우선순위는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 다른 실시 예에서 다른 기준에 따라 우선순위는 다르게 설정될 수 있다.In order to prevent such a short situation, the priority control unit 170 outputs only one of the two control signals input according to the preset priority. In FIG. 4, the priority is higher than the first control signal It can be seen that the signal is set higher. This priority is only an embodiment of the present invention, and in another embodiment, the priority may be set differently according to another criterion.

우선순위 제어부(170)는 설정된 우선순위에 따라 제1제어신호는 출력하지 않고 제2제어신호부터 출력하여 제2밸런싱 스위치(150)를 ON시키고 제2배터리 셀(120)을 먼저 밸런싱한다.The priority control unit 170 outputs the second control signal without outputting the first control signal according to the set priority, turns on the second balancing switch 150, and balances the second battery cell 120 first.

이후 제2배터리 셀(120)의 밸런싱에 의해 제2배터리 셀(120)의 전압이 기설정된 기준 전압을 만족하게 되면 제어부(160)는 제2제어신호의 출력을 중단하게 되고 우선순위 제어부(170)는 제2제어신호의 출력이 중단되면, 출력을 잠시 중지했던 제1제어신호를 제1밸런싱 스위치(140)에 출력하여 제1밸런싱 스위치(140)를 ON 시키고 제1배터리 셀(110)의 밸런싱을 수행하도록 한다.If the voltage of the second battery cell 120 satisfies the preset reference voltage by balancing the second battery cell 120, the controller 160 stops outputting the second control signal, and the priority controller 170 When the output of the second control signal is stopped, the first balancing switch 140 outputs the first control signal, which has temporarily stopped the output, to turn on the first balancing switch 140, Perform balancing.

이러한 과정을 통해 배터리 셀 밸런싱 회로(100)는 인접한 두개의 배터리 셀에 대해 밸런싱 저항(130)을 공유하여 부품의 개수는 줄이되, 정격 전력 사양이 높은 밸런싱 저항(130)을 적용함으로써 발열을 줄이고, 각 셀의 밸런싱 제어에 있어서 우선순위를 적용하여 안정적인 동작을 제공할 수 있도록 한다.Through this process, the battery cell balancing circuit 100 reduces the number of parts by sharing the balancing resistor 130 with respect to two adjacent battery cells, and reduces the heat generation by applying the balancing resistor 130 having a high rated power specification, The priority is applied to the balancing control of each cell to provide stable operation.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope of the appended claims, The genius will be so self-evident. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 배터리 셀 밸런싱 회로 110 : 제1배터리 셀
120 : 제2배터리 셀 130 : 밸런싱 저항
140 : 제1밸런싱 스위치 150 : 제2밸런싱 스위치
160 : 제어부 170 : 우선순위 제어부100: battery cell balancing circuit 110: first battery cell
120: second battery cell 130: balancing resistance
140: first balancing switch 150: second balancing switch
160: control unit 170: priority control unit

Claims (6)

배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 중 인접한 두 개의 배터리 셀을 밸런싱하는 배터리 셀 밸런싱 회로에 있어서,
제1배터리 셀;
상기 제1배터리 셀과 직렬로 연결된 제2배터리 셀;
상기 제1배터리 셀과 상기 제2배터리 셀의 중간점에 병렬로 연결된 밸런싱 저항;
상기 제1배터리 셀과 상기 밸런싱 저항 사이에 직렬로 연결되어 입력되는 제1제어신호에 의해 ON되는 제1밸런싱 스위치;
상기 제2배터리 셀과 상기 밸런싱 저항 사이에 직렬로 연결되어 입력되는 제2제어신호에 의해 ON되는 제2밸런싱 스위치;
상기 제1 및 제2밸런싱 스위치를 ON시키기 위한 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 입력받아 기설정된 우선순위에 따라 상기 제1밸런싱 스위치, 상기 제2밸런싱 스위치에 각각 순차적으로 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 출력하는 우선순위 제어부; 를 포함하는 배터리 셀 밸런싱 회로.A battery cell balancing circuit for balancing two adjacent battery cells among a plurality of battery cells included in a battery module,
A first battery cell;
A second battery cell connected in series with the first battery cell;
A balancing resistor connected in parallel to a midpoint between the first battery cell and the second battery cell;
A first balancing switch that is turned on by a first control signal input in series between the first battery cell and the balancing resistor;
A second balancing switch that is turned on by a second control signal input in series between the second battery cell and the balancing resistor;
A controller for outputting the first control signal and the second control signal for turning on the first and second balancing switches; And
And receives the first control signal and the second control signal from the control unit and sequentially outputs the first control signal and the second control signal to the first balancing switch and the second balancing switch in accordance with a predetermined priority order A priority control unit; The battery cell balancing circuit comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 우선순위 제어부는,
상기 제어부로부터 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호 중 어느 하나의 제어신호가 입력되면, 상기 입력된 제어신호를 상기 제1밸런싱 스위치 또는 상기 제2밸런싱 스위치에 출력하는 배터리 셀 밸런싱 회로.The method according to claim 1,
The priority control unit,
And outputs the input control signal to the first balancing switch or the second balancing switch when any one of the first control signal and the second control signal is input from the controller. 제 1 항에 있어서,
상기 우선순위 제어부는,
상기 제어부로부터 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호 중 어느 하나의 제어신호가 입력되어 상기 입력된 제어신호를 상기 제1밸런싱 스위치 또는 상기 제2밸런싱 스위치에 출력하고 있는 상태에서 상기 입력된 제어신호 외의 다른 제어신호가 입력되면 상기 입력된 제어신호의 출력이 중지되기 전까지 상기 다른 제어신호의 출력을 중지시키는 배터리 셀 밸런싱 회로.The method according to claim 1,
The priority control unit,
Wherein the first control signal and the second control signal are inputted from the control unit and the control signal is outputted to the first balancing switch or the second balancing switch, When the control signal other than the signal is input, the output of the other control signal is stopped until the output of the control signal is stopped. 제 1 항에 있어서,
상기 우선순위 제어부는,
상기 제어부로부터 상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호가 동시에 입력되면, 기설정된 우선순위에 따라 어느 하나의 제어신호를 먼저 출력하고, 출력된 제어신호의 출력이 중지된 후 다른 하나의 제어신호를 출력하는 배터리 셀 밸런싱 회로.The method according to claim 1,
The priority control unit,
When the first control signal and the second control signal are input from the control unit at the same time, one of the control signals is output first according to a predetermined priority, and after the output of the output control signal is stopped, The battery cell balancing circuit outputting the battery cell balancing circuit. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1배터리 셀과 상기 제2배터리 셀의 전압을 감지하는 전압감지부; 를 포함하고,
상기 제어부는 상기 전압감지부에서 감지된 상기 제1배터리 셀 또는 상기 제2배터리 셀의 전압이 기설정된 기준 전압보다 높은 경우 제1제어신호, 또는 제2제어신호를 출력하는 배터리 셀 밸런싱 회로.The method according to claim 1,
The control unit includes: a voltage sensing unit for sensing a voltage of the first battery cell and the second battery cell; Lt; / RTI >
Wherein the control unit outputs a first control signal or a second control signal when the voltage of the first battery cell or the second battery cell detected by the voltage sensing unit is higher than a preset reference voltage. 제 5 항에 있어서,
상기 우선순위 제어부는,
상기 제1제어신호 및 상기 제2제어신호 중 상기 전압감지부에서 감지된 상기 제1배터리 셀 및 상기 제2배터리 셀의 전압 중 전압이 더 높은 배터리 셀을 밸런싱 하기 위한 제어신호의 우선순위를 상위로 설정하는 배터리 셀 밸런싱 회로.6. The method of claim 5,
The priority control unit,
A control signal for balancing a higher voltage among the voltages of the first battery cell and the second battery cell detected by the voltage sensing unit among the first control signal and the second control signal, Battery cell balancing circuit.
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