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公開番号2025058849
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2024039580
出願日2024-03-14
発明の名称セルバランシング装置
出願人ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド
代理人弁理士法人はるか国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250401BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高電圧素子を用いることなくバッテリセルに並列に連結されるバランシングスイッチのリーク電流を抑制し、逆電圧が発生する場合、バランシングスイッチの動作を遮断するセルバランシング装置を提供する。
【解決手段】セルバランシング装置は、第1スイッチと第2スイッチのソース端が共通に直列連結され、それぞれのドレイン端がバッテリセルの両端に並列に連結されるバランシングスイッチング部と、バランシングスイッチング部のソース端とバッテリセルの検知ピンとの間に介在し、イネーブル信号と反転イネーブル信号とを受信して、駆動電圧をバランシングスイッチング部のゲート端に出力してバランシングスイッチング部を駆動させるラッチ部と、バランシングスイッチング部のソース端とバッテリセルの検知ピンとの間に介在する逆電圧保護部と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１スイッチと第２スイッチのソース端が共通に直列連結され、それぞれのドレイン端がバッテリセルの両端に並列に連結されるバランシングスイッチング部と、
前記バランシングスイッチング部のソース端と前記バッテリセルの検知ピンとの間に介在し、イネーブル信号と反転イネーブル信号とを受信して、駆動電圧を前記バランシングスイッチング部のゲート端に出力して前記バランシングスイッチング部を駆動させるラッチ部と、
前記バランシングスイッチング部のソース端と前記バッテリセルの検知ピンとの間に介在する逆電圧保護部と、を含むことを特徴とするセルバランシング装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記逆電圧保護部は、保護抵抗や逆方向のツェナーダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。
【請求項３】
前記ラッチ部は、
前記検知ピンと前記バランシングスイッチング部のソース端との間にそれぞれ第１ＰＭＯＳと第１ＮＭＯＳとが直列に介在し、第２ＰＭＯＳと第２ＮＭＯＳとが直列に介在し、
前記第１ＰＭＯＳのゲート端と前記第２ＰＭＯＳのソース端とが連結され、前記第２ＰＭＯＳのゲート端と前記第１ＰＭＯＳのソース端とが連結され、前記第１ＰＭＯＳと前記第１ＮＭＯＳの共通ノードが前記バランシングスイッチング部のゲート端に連結され、前記第１ＮＭＯＳのゲート端に第１高電圧キャパシタを介して反転イネーブル端が連結され、前記第２ＮＭＯＳのゲート端に第２高電圧キャパシタを介してイネーブル端が連結されることを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。
【請求項４】
前記ラッチ部は、
前記第１ＮＭＯＳのゲート端と前記バランシングスイッチング部のソース端との間にそれぞれ介在する逆方向の第１ダイオードおよび第１抵抗、をさらに含み、
前記第２ＮＭＯＳのゲート端と前記バランシングスイッチング部のソース端との間にそれぞれ介在する逆方向の第２ダイオードおよび第２抵抗、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のセルバランシング装置。
【請求項５】
前記ラッチ部は、
前記第１ＰＭＯＳのゲート端と前記バランシングスイッチング部のソース端との間に逆方向に介在する第１ツェナーダイオード、をさらに含み、
前記第２ＰＭＯＳのゲート端と前記バランシングスイッチング部のソース端との間に逆方向に介在する第２ツェナーダイオード、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のセルバランシング装置。
【請求項６】
前記ラッチ部から出力される駆動電圧をバッファリングして前記バランシングスイッチング部のゲート端に出力するバッファ、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。
【請求項７】
前記バランシングスイッチング部は、前記第１スイッチと順方向のダイオードとが直列連結されて、前記バッテリセルの両端に並列に連結されることを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。
【請求項８】
前記ラッチ部から出力される駆動電圧と反転駆動電圧とを受信して、前記バランシングスイッチング部のゲート端に駆動電圧を出力するＳＲラッチ、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。
【請求項９】
前記バッテリセルの両端と前記バランシングスイッチング部との間にそれぞれ介在するバランシング抵抗、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のセルバランシング装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルバランシング装置に関し、より詳しくは、直列連結されたバッテリセルに並列に連結されるバランシングスイッチのリーク電流を抑制し、逆電圧が発生する場合、バランシングスイッチの動作を遮断するセルバランシング装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
最近、化石エネルギーの枯渇と化石エネルギーの使用による環境汚染によって、二次電池バッテリを用いて駆動できる電気製品に対する関心が高まっている。これによって、モバイル機器、電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ；ＨＶ）、エネルギー貯蔵システム（ＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）および無停電電源供給装置（ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ；ＵＰＳ）などに対する技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池バッテリの需要が急激に増加している。
【０００３】
このような二次電池バッテリは、化石エネルギーの使用を画期的に減少させることができるという一次的なメリットだけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で、環境配慮およびエネルギー効率性アップのための新しいエネルギー源として注目されている。
【０００４】
特に、電気自動車、ハイブリッド自動車、エネルギー貯蔵システムおよび無停電電源供給装置に用いられる二次電池バッテリは、高出力および大容量の電力を充電または放電するためにバッテリセルを複数個連結して構成される。
【０００５】
このような、二次電池バッテリのバッテリセルは理想的に同一の特性を有しなければならないが、容量、インピーダンスおよび内部抵抗の偏差を有し、二次電池バッテリの充放電が行われるにつれ、バッテリセル間の偏差は増加する。このようなバッテリセル間の偏差によって特定のバッテリセルは過充電または過放電されてバッテリセルの寿命が短縮され、ひいては二次電池バッテリの寿命まで短縮される問題点がある。
【０００６】
これによって、バッテリセルの安定性と寿命向上のためにバッテリセル間の電圧を均一に維持するバランシング技術が二次電池バッテリに適用される。
【０００７】
より具体的には、二次電池バッテリに含まれている各バッテリセルの電圧を均一にバランシングする方法には、電圧が相対的に低いバッテリセルに充電電流を供給して電圧を上昇させるアクティブバランシング（ＡｃｔｉｖｅＢａｌａｎｃｉｎｇ）と、電圧が相対的に高いバッテリセルを放電させて電圧を降下させるパッシブバランシング（ＰａｓｓｉｖｅＢａｌａｎｃｉｎｇ）などがある。
【０００８】
本発明の背景技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
韓国公開特許第１０－２０１８－００１３５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このようなセルバランシング装置は、直列に連結されたバッテリセル１つあたり１つのチャネルを構成してバッテリと並列にバランシングスイッチが連結され、バランシングスイッチの上位ピンと下位ピンにはバッテリセルとバランシング抵抗が介在して構成されて、バランシングスイッチのオンオフ動作でセルバランシング動作をする。
（【００１１】以降は省略されています）

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