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직렬연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법 및장치

  • 기술번호 : KST2015118013
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 직렬 연결된 배터리 스트링을 위한 본 발명의 2단 전하 균일 장치는 상기 배터리 스트링의 전체 전위를 입력으로 가지며 입력된 전위보다 낮은 전위를 출력하는 제 1DC-DC 컨버터; 및 상기 제 1DC-DC 컨버터의 출력을 입력으로 가지며 특정 배터리 셀을 충전하기 위한 충전전류를 출력하는 제 2DC-DC 컨버터;를 포함하는 2단의DC-DC 컨버터 구조를 가지며, 상기 배터리 스트링은 다수의 배터리 셀이 직렬 연결된 하나 이상의 배터리 모듈로 나눠지며, 상기 배터리 모듈 별로 상기 제 2DC-DC 컨버터가 구비되며, 상기 배터리 모듈과 상기 제 2DC-DC 컨버터 사이에 상기 충전전류가 상기 배터리 모듈을 구성하는 특정 배터리 셀에 인가되도록 상기 충전전류의 경로를 형성하며 충전전류의 인가 방향을 제어하는 전류변환스위치모듈가 구비되며, 저충전된 배터리 셀인 충전 대상 배터리 셀을 결정하고, 상기 충전 대상 배터리 셀에 상기 충전 전류가 인가되도록 전류변환스위치모듈를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하여 구성되는 특징이 있다. 본 발명의 2단 전하 균일 장치는 전체 배터리를 모듈로 나누고, 배터리 모듈별로DC-DC 컨버터를 공유하는 특징에 의해 전하 균일 장치의 복잡성을 줄임과 동시에 효율적인 전하 균일을 얻을 수 있으며, 배터리 모듈별로 공유되는DC-DC 컨버터의 입력과 연결되는 단일한DC-DC 컨버터를 갖는 2단DC-DC 컨버터의 구성에 의해, 통상적으로 높은 전압 스트레스를 갖는DC-DC 컨버터 및 제어 스위치의 전압 스트레스를 획기적으로 감소시키는 효과가 있으며, 배터리 모듈별로 공유되는DC-DC 컨버터가 개별 배터리와 병렬로 연결됨으로써 종래의 각 배터리에 충전회로가 구비된 것과 같은 충전 효율을 갖는 장점이 있으며, 충전전류의 경로를 형성하며 충전전류의 인가 방향을 제어하는 전류변환스위치모듈이 구비되어 개별 배터리의 충전을 위한 회로의 복잡성 및 부피를 획기적으로 감소시키는 장점이 있다. 전하 균일, 직렬 배터리 스트링,DC-DC 컨버터, 2단DC-DC 컨버터, 전류변환기
Int. CL H02J 7/00 (2006.01.01) H01M 10/44 (2006.01.01) H02J 7/34 (2006.01.01)
CPC H02J 7/0016(2013.01) H02J 7/0016(2013.01) H02J 7/0016(2013.01) H02J 7/0016(2013.01) H02J 7/0016(2013.01)
출원번호/일자 1020080037252 (2008.04.22)
출원인 에스케이이노베이션 주식회사, 한국과학기술원
등록번호/일자 10-1077154-0000 (2011.10.20)
공개번호/일자 10-2009-0111571 (2009.10.27) 문서열기
공고번호/일자 (20111027) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.04.19)
심사청구항수 18

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 에스케이이노베이션 주식회사 대한민국 서울특별시 종로구
2 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이중휘 대한민국 대전광역시 유성구
2 임재환 대한민국 대전광역시 유성구
3 박상현 대한민국 대전광역시 서구
4 문건우 대한민국 대전광역시 유성구
5 박홍선 대한민국 대전광역시 유성구
6 김철호 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김종관 대한민국 대전광역시 서구 한밭대로 ***번지 (둔산동, 사학연금회관) **층(특허법인 플러스)
2 박창희 대한민국 대전광역시 서구 한밭대로 ***번지 (둔산동, 사학연금회관) **층(특허법인 플러스)
3 권오식 대한민국 대전광역시 서구 한밭대로 ***번지 (둔산동, 사학연금회관) **층(특허법인 플러스)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 에스케이이노베이션 주식회사 대한민국 서울특별시 종로구
2 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2008.04.22 수리 (Accepted) 1-1-2008-0286897-24
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2009.04.16 수리 (Accepted) 1-1-2009-0229827-14
3 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)
2010.04.19 수리 (Accepted) 1-1-2010-0249808-28
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2011.01.06 수리 (Accepted) 4-1-2011-5003468-16
5 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2011.06.14 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
6 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2011.07.15 수리 (Accepted) 9-1-2011-0060681-83
7 등록결정서
Decision to grant
2011.10.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0591939-60
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2012.02.13 수리 (Accepted) 4-1-2012-5031054-64
9 출원인정보변경(경정)신고서
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2013.02.01 수리 (Accepted) 4-1-2013-5019983-17
10 출원인정보변경(경정)신고서
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2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157968-69
11 출원인정보변경(경정)신고서
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2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5158129-58
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2014.12.24 수리 (Accepted) 4-1-2014-5157993-01
13 출원인정보변경(경정)신고서
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2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
14 출원인정보변경(경정)신고서
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2019.12.10 수리 (Accepted) 4-1-2019-5260828-53
15 출원인정보변경(경정)신고서
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2019.12.12 수리 (Accepted) 4-1-2019-5263004-74
16 출원인정보변경(경정)신고서
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2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
17 출원인정보변경(경정)신고서
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2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
둘 이상의 배터리 셀이 직렬 연결된 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치에 있어서, 상기 배터리 스트링의 전체 전위를 입력으로 가지며 입력된 전위보다 낮은 전위를 출력하는 제 1DC-DC 컨버터; 및 상기 제 1DC-DC 컨버터의 출력을 입력으로 가지며 특정 배터리 셀을 충전하기 위한 충전전류를 출력하는 제 2DC-DC 컨버터;를 포함하는 2단의DC-DC 컨버터 구조를 가지며, 상기 배터리 스트링은 다수의 배터리 셀이 직렬 연결된 하나 이상의 배터리 모듈로 나눠지며, 상기 배터리 모듈 별로 상기 제 2DC-DC 컨버터가 구비되며, 상기 배터리 모듈과 상기 제 2DC-DC 컨버터 사이에 상기 충전전류가 상기 배터리 모듈을 구성하는 특정 배터리 셀에 인가되도록 상기 충전전류의 경로를 형성하며 충전전류의 인가 방향을 제어하는 전류변환스위치모듈가 구비되며, 저충전된 배터리 셀인 충전 대상 배터리 셀을 결정하고, 상기 충전 대상 배터리 셀에 상기 충전 전류가 인가되도록 전류변환스위치모듈를 제어하는 마이크로프로세서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
2 2
제 1항에 있어서, 상기 배터리 모듈 별로 상기 전류변환스위치모듈이 구비되며, 상기 전류변환스위치모듈은 상기 제 2DC-DC 컨버터의 출력과 연결되어 전류의 인가 방향을 제어하는 전류변환부 및 충전제어스위치부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
3 3
제 2항에 있어서, 상기 충전제어스위치부는 상기 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 수와 동일한 수의 충전제어스위치로 구성되며, 상기 충전제어스위치가 상기 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어, 상기 전류변환부와 상기 배터리 모듈간 전류이동경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
4 4
제 3항에 있어서, 상기 전류변환부는 상기 제 2DC-DC 컨버터의 음/양 두 출력과 연결되어, 상기 충전제어스위치에 의해 형성된 전류이동경로에 음 또는 양의 출력을 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
5 5
제 3항에 있어서, 상기 충전제어스위치는 양방향 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치인 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
6 6
제 5항에 있어서, 상기 양방향 MOSFET 스위치를 구성하는 MOSFET의 턴온시 가해지는 Vgs는 상기 배터리 모듈의 일부분이며 둘 이상 직렬 연결된 배터리의 전위인 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
7 7
제 5항에 있어서, 상기 양방향 MOSFET 스위치를 구성하는 MOSFET의 게이트에 전자식 릴레이가 구비된 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
8 8
제 7항에 있어서, 상기 전자식 릴레이는 발광다이오드와 수광소자를 포함하여 구성되며, 상기 발광다이오드는 충전제어스위치부를 제어하기 위한 마이크로프로세서의 제어신호에 의해 발광하는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
9 9
제 1항에 있어서, 상기 2단 전하 균일 장치는 상기 배터리 스트링을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전위를 입력으로 갖는 멀티플렉서(multiplexer) 및 상기 멀티플렉서의 출력과 연결된 전압센서를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
10 10
제 9항에 있어서, 상기 멀티플렉서는 상기 마이크로프로세서에 의해 제어되며, 상기 전압센서에 의해 측정된 상기 배터리 스트링을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전위는 상기 마이크로프로세서에 입력되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
11 11
제 1항에 있어서, 상기 제 1DC-DC 컨버터는 부귀환 회로(negative feedback)가 구비된DC-DC 컨버터인 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
12 12
제 1항에 있어서, 상기 2단 전하 균일 장치는 상기 제 1DC-DC 컨버터 및 제 2DC-DC 컨버터 각각의 동작(on/off)을 제어하는 스위치 소자가 구비되며, 상기 스위치 소자는 상기 마이크로프로세서에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
13 13
제 12항에 있어서, 상기 스위치 소자는 상기 마이크로프로세서에서 생성된 PWM 신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 장치
14 14
제 1항 내지 제 13항에서 선택된 어느 한 항의 전하 균일 장치를 이용한 직렬 연결된 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법에 있어서, (a) 상기 배터리 스트링을 구성하는 배터리 셀 각각의 전위를 측정하여 측정된 전위의 차이를 기반으로 배터리 스트링의 전하 균일화의 수행 여부를 결정하는 단계; (b) 배터리 스트링의 전하 균일화가 수행되는 경우, 상기 측정된 전위를 기반으로 저충전된 배터리 셀을 선택하는 단계; (c) 제 2DC-DC 컨버터의 음 및 양의 두 출력의 방향이 제어되며, 상기 저충전된 배터리셀과 상기 제 2DC-DC 컨버터의 두 출력이 병렬 연결되는 단계; (d) 상기 제 2DC-DC 컨버터를 동작시키는 단계; 및 (e) 제 1DC-DC 컨버터를 동작시켜 상기 저충전된 배터리 셀을 충전시키는 단계; 를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법
15 15
제 14항에 있어서, (c) 단계는 상기 저충전된 배터리 셀에 제 2DC-DC 컨버터의 음 또는 양의 두 출력이 선택적으로 인가되도록 제어하고, 상기 저 충전된 배터리 셀과 상기 제 2DC-DC 컨버터의 두 출력 사이에 전류 이동경로가 형성되도록 제어함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법
16 16
제 14항에 있어서, (e) 단계는 상기 제 1DC-DC 컨버터의 동작이 중지되며(off) 제 1DC-DC 컨버터에 저장된 자기 에너지가 제 2DC-DC 컨버터로 이동하며, 제 2DC-DC 컨버터는 일정한 듀티비(duty ratio)로 동작(on)하는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법
17 17
제 14항에 있어서, 상기 전하 균일 방법은 상기 (a) 단계에서 상기 배터리 스트링을 구성하는 모든 배터리 각각의 전위가 측정되며, 상기 (b) 내지 (e)의 단계가 상기 배터리 스트링을 구성하며 직렬 연결된 다수의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈별로 서로 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법
18 18
제 14항에 있어서, (e) 단계의 상기 저충전된 배터리 셀의 충전은 상기 제 1DC-DC 컨버터의 입력인 전체 배터리 스트링의 전위에 기인한 것을 특징으로 하는 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법
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