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병렬 연결된 다수의 배터리들의 에너지를 균등화하는 장치에 있어서,다수의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 다수의 배터리들 각각에 대한 충전 경로 또는 방전 경로를 형성하는 매트릭스 스위치 모듈(matrix-switch module);상기 매트릭스 스위치 모듈을 통해 연결된 적어도 하나의 배터리를 기 설정된 충전 전류로 충전하거나, 기 설정된 방전 전류로 방전하는 양방향 컨버터(bi-directional converter); 및상기 장치의 동작 모드 및 각 배터리의 충전 상태에 기초하여, 상기 다수의 배터리들의 에너지를 균등화하기 위해 상기 매트릭스 스위치 모듈 및 상기 양방향 컨버터를 제어하는 연산장치를 포함하고,상기 매트릭스 스위치 모듈은각 배터리와 상기 장치의 출력단 사이의 연결을 스위칭하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위치부; 및각 배터리와 상기 양방향 컨버터의 제2 단자 사이의 연결을 스위칭하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 제2 스위치부를 포함하고,상기 양방향 컨버터는상기 제1 스위치부 및 상기 출력단과 연결되는 제1 단자; 및상기 제2 스위치부와 연결되는 제2 단자를 포함하고,상기 연산장치는상기 다수의 배터리들 중 일부가 새로운 배터리로 교체되는 경우 새로운 배터리의 위치 및 충전 상태를 감지하고,상기 다수의 배터리들 중 나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 계산하여, 상기 새로운 배터리의 충전 상태와 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 비교하고,상기 새로운 배터리의 충전상태 및 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태가 지정된 범위 이내가 아니고, 상기 다수의 배터리들이 외부 전원에 의해 충전되고 있는 충전 모드에서 상기 새로운 배터리가 교체된 경우 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 상기 나머지 배터리들이 상기 출력단에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고,상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태보다 큰 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전 전류보다 작은 충전 전류로 상기 새로운 배터리가 충전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하고, 및상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태보다 작은 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전 전류보다 큰 충전전류로 상기 새로운 배터리가 충전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 다수의 배터리들 각각은적어도 2개의 배터리들이 직렬 연결된 배터리 팩인 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는상기 새로운 배터리의 충전상태 및 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태가 상기 지정된 범위 이내인 경우, 상기 제1 스위치부를 온하고 제2 스위치부를 오프하여 상기 새로운 배터리 및 상기 나머지 배터리들이 상기 출력단에 연결되도록 하고, 상기 양방향 컨버터를 오프하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는상기 지정된 범위 이내가 아니고, 휴지 모드에서 상기 새로운 배터리가 교체된 경우, 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 상기 나머지 배터리들이 상기 양방향 컨버터의 제1 단자에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고, 및상기 새로운 배터리의 충전 상태와 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태의 비교 결과, 상기 새로운 배터리 또는 상기 나머지 배터리들 중 충전 상태가 큰 배터리를 이용하여 상기 새로운 배터리 또는 상기 나머지 배터리들 중 충전 상태가 작은 배터리를 설정된 충전 전류로 충전하도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는상기 지정된 범위 이내가 아니고, 상기 다수의 배터리들이 부하에 의해 방전되고 있는 방전 모드에서 상기 새로운 배터리가 교체된 경우 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 상기 나머지 배터리들이 상기 출력단에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고,상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태보다 작은 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 부하에 의한 방전 전류보다 작은 방전 전류로 상기 새로운 배터리가 방전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하고, 및상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태보다 큰 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 부하에 의한 방전전류보다 큰 방전전류로 상기 새로운 배터리가 방전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는휴지 모드에서 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 측정하고, 최대 충전량 및 최소 충전량을 가지는 배터리를 각각 검출하여 충전 상태를 비교하고,상기 비교 결과 충전 상태의 차이가 지정된 범위 이내가 아닌 경우, 상기 최소 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 나머지 배터리들이 상기 양방향 컨버터의 제1 단자에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고, 및상기 나머지 배터리를 이용하여 상기 최소 충전량의 배터리를 설정된 충전 전류로 충전하도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는상기 다수의 배터리들이 외부 전원에 의해 충전되고 있는 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 측정하고,최대 충전량 및 최소 충전량을 가지는 배터리를 각각 검출하여 충전 상태를 비교하고,상기 비교 결과 충전 상태의 차이가 지정된 범위 이내가 아닌 경우, 상기 최대 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 나머지 배터리들이 상기 출력단에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고, 및상기 최대 충전량의 배터리가 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전 전류보다 작은 충전 전류로 충전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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제 1 항에 있어서,상기 연산장치는상기 다수의 배터리들이 부하에 의해 방전되고 있는 방전 모드에서 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 측정하고, 최대 충전량 및 최소 충전량을 가지는 배터리를 각각 검출하여 충전 상태를 비교하고,상기 비교 결과 충전 상태의 차이가 지정된 범위 이내가 아닌 경우, 상기 최소 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되도록 상기 제2 스위치부를 제어하고, 나머지 배터리들이 상기 출력단에 연결되도록 상기 제1 스위치부를 제어하고, 및상기 최소 충전량의 배터리가 상기 나머지 배터리들의 상기 부하에 의한 방전 전류보다 작은 방전 전류로 방전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 것을 특징으로 하는 장치
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병렬 연결된 다수의 배터리들의 에너지를 균등화하는 방법에 있어서,상기 다수의 배터리들의 충전 상태를 측정하는 단계;최대 충전량을 가지는 배터리의 충전 상태와 최소 충전량을 가지는 배터리의 충전 상태를 비교하고, 충전 상태의 차이가 설정된 범위 이내인지 확인하는 단계; 및상기 차이가 설정된 범위 이내가 아닌 경우 상기 다수의 배터리들 각각에 대한 충전 경로 또는 방전 경로를 형성하는 매트릭스 스위치 모듈(matrix-switch module) 및 상기 매트릭스 스위치 모듈을 통해 연결된 적어도 하나의 배터리를 기 설정된 충전 전류로 충전하거나, 기 설정된 방전 전류로 방전하도록 양방향 컨버터(bi-directional converter)를 제어하여 상기 다수의 배터리들의 에너지를 균등화하는 단계;상기 다수의 배터리들이 외부 전원에 의해 충전되고 있는 충전 모드에서 상기 다수의 배터리들 중 일부가 새로운 배터리로 교체되는 경우 새로운 배터리의 위치 및 충전 상태를 감지하는 단계;나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 계산하는 단계;상기 새로운 배터리의 충전 상태와 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 비교하는 단계;상기 새로운 배터리의 충전상태 및 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태가 지정된 범위 이내가 아닌 경우 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 상기 나머지 배터리들이 상기 외부 전원에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하는 단계; 및상기 비교 결과, 상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태보다 큰 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전 전류보다 작은 충전 전류로 상기 새로운 배터리가 충전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하고, 상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태보다작은 경우 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전전류보다 큰 충전전류로 상기 새로운 배터리가 충전 되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제 11 항에 있어서,상기 다수의 배터리들의 에너지를 균등화하는 단계는휴지 모드인 경우, 상기 최소 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 나머지 배터리들이 상기 양방향 컨버터의 제1 단자에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하고, 상기 나머지 배터리를 이용하여 상기 최소 충전량의 배터리를 설정된 충전 전류로 충전하도록 상기 양방향 컨버터를 제어하고,상기 다수의 배터리들이 외부 전원에 의해 충전되고 있는 충전 모드인 경우, 상기 최대 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 나머지 배터리들이 상기 외부 전원에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하고, 상기 최대 충전량의 배터리가 상기 나머지 배터리들의 상기 외부 전원에 의한 충전 전류보다 작은 충전 전류로 충전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하며,상기 다수의 배터리들이 부하에 의해 방전되고 있는 방전 모드인 경우, 상기 최소 충전량의 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 나머지 배터리들이 상기 부하에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하고, 상기 최소 충전량의 배터리가 상기 나머지 배터리들의 상기 부하에 의한 방전 전류보다 작은 방전 전류로 방전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제 11 항에 있어서,상기 차이가 설정된 범위 이내인 경우 상기 다수의 배터리들의 균등화가 완료된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제 11 항에 있어서,휴지 모드에서 상기 다수의 배터리들 중 일부가 새로운 배터리로 교체되는 경우 새로운 배터리의 위치 및 충전 상태를 감지하는 단계;나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 계산하는 단계;상기 새로운 배터리의 충전 상태와 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 비교하는 단계; 상기 새로운 배터리의 충전상태 및 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태가 지정된 범위 이내가 아닌 경우 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 나머지 배터리들이 상기 양방향 컨버터의 제1 단자에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하는 단계; 및상기 비교 결과, 상기 새로운 배터리 또는 상기 나머지 배터리들 중 충전 상태가 큰 배터리를 이용하여 상기 새로운 배터리 또는 상기 나머지 배터리들 중 충전 상태가 작은 배터리를 설정된 충전 전류로 충전하도록 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제 11 항에 있어서,상기 다수의 배터리들이 부하에 의해 방전되고 있는 방전 모드에서 상기 다수의 배터리들 중 일부가 새로운 배터리로 교체되는 경우 새로운 배터리의 위치 및 충전 상태를 감지하는 단계;나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 계산하는 단계;상기 새로운 배터리의 충전 상태와 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태를 비교하는 단계;상기 새로운 배터리의 충전상태 및 상기 나머지 배터리들의 평균 충전상태가 지정된 범위 이내가 아닌 경우, 상기 새로운 배터리가 상기 양방향 컨버터의 제2 단자에 연결되고, 상기 나머지 배터리들이 상기 부하에 연결되도록 상기 매트릭스 스위치 모듈을 제어하는 단계; 및상기 비교 결과, 상기 새로운 배터리의 충전 상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태보다 작은 경우 상기 나머지 배터리들의 부하에 의한 방전 전류보다 작은 방전 전류로 상기 새로운 배터리가 방전되도록 상기 양방향 컨버터를 제어하고, 상기 새로운 배터리의 충전상태가 상기 나머지 배터리들의 평균 충전 상태보다 큰 경우 상기 나머지 배터리들의 부하에 의한 방전전류보다 큰 방전전류로 상기 새로운 배터리가 방전되도록, 상기 양방향 컨버터를 제어하여 상기 새로운 배터리와 상기 나머지 배터리들의 충전 상태를 균등화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제 11 항, 제 14 항, 및 제 16 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 균등화가 완료되면, 상기 새로운 배터리를 부하에 연결하고, 상기 양방향 컨버터를 오프하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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