KR101006301B1 - Battery pack capacity adjusting device and method - Google Patents

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신스께 요시다
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 배터리팩 용량 조절 장치는 제어 회로 기판과 제어부를 포함한다. 제어 회로 기판은 배터리팩에 설치 가능하며 각각의 이차전지의 용량을 조절하기 위해 이차전지에 전기 접속될 용량 조절부를 포함한다. 제어부는 용량들이 제어 회로 기판의 열 방출량과 용량 조절부의 발열량 사이의 관계에 기초하여 함께 조절 가능한 많은 이차전지들을 결정하고 함께 조절 가능한 것으로 결정된 많은 이차전지의 용량을 조절하기 위한 용량 제어부를 제어하도록 구성된다.The battery pack capacity adjusting apparatus for adjusting the capacity of a battery pack having a plurality of secondary batteries includes a control circuit board and a controller. The control circuit board may be installed in the battery pack and includes a capacity adjusting unit to be electrically connected to the secondary batteries in order to adjust the capacity of each secondary battery. The control unit is configured to control the capacity control unit for determining the capacity of the plurality of secondary batteries determined to be adjustable together and determine the capacity of the plurality of secondary batteries based on the relationship between the capacity of the heat discharge amount of the control circuit board and the heat generation amount of the capacity control unit do.

배터리팩 용량 조절 장치, 배터리팩, 이차전지, 용량 조절부, 제어 회로 기판 Battery pack capacity controller, battery pack, secondary battery, capacity controller, control circuit board

Description

배터리팩 용량 조절 장치 및 그 방법{BATTERY PACK CAPACITY ADJUSTING DEVICE AND METHOD}BATTERY PACK CAPACITY ADJUSTING DEVICE AND METHOD}

본 출원은 2006년 12월 28일 출원된 일본특허출원 제2006-354553호 및 2007년 12월 4일 출원된 일본특허출원 제2007-313132호의 우선권을 주장한다. 일본특허출원 제2006-354553호 및 제2007-313132호의 전체 내용은 본 명세서에 원용된다.This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2006-354553, filed December 28, 2006, and Japanese Patent Application No. 2007-313132, filed December 4, 2007. The entire contents of Japanese Patent Application Nos. 2006-354553 and 2007-313132 are incorporated herein.

본 발명은 일반적으로 배터리팩 용량 조절 장치 및 복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to a battery pack capacity adjusting device and a method for adjusting the capacity of a battery pack having a plurality of secondary batteries.

복수의 전지(이차전지)가 서로 접속된 배터리팩이 반복해서 충/방전되고 그리고/또는 소정 기간 동안 사용되지 않은 상태로 방기되면, 전지의 특성 변화로 인해 전지들 사이에 용량차가 발생한다. 이런 용량차가 존재하는 상태로 배터리팩이 사용되는 경우, 일부 전지는 과충전되거나 과방전될 수 있으며, 배터리팩의 수명은 전체적으로 단축될 것이다. 따라서, 개별 전지들의 용량은 이들 용량을 사실상 균일하게 만들기 위해 조정된다.When a battery pack in which a plurality of batteries (secondary batteries) are connected to each other is repeatedly charged / discharged and / or left unused for a predetermined period of time, a capacity difference occurs between the batteries due to a change in characteristics of the batteries. When the battery pack is used with such a difference in capacity, some batteries may be overcharged or overdischarged, and the life of the battery pack will be shortened as a whole. Thus, the capacities of the individual cells are adjusted to make these capacities substantially uniform.

에틸렌 카보네이트와 같은 유기 용매가 리튬 코발트 산화물로 제조된 양극 및 탄소로 제조된 음극을 갖는 리튬 이온 이차 전지 및 리튬 코발트 산화물로 제조된 양극 및 리튬 금속으로 제조된 음극을 갖는 리튬 이차 전지와 같은 리튬계 이차 전지에 전해질로 사용된다. 리튬계 이차 전지가 과충전되면, 유기 용매는 분해되어 기화됨으로써 이차 전지의 용기를 비정상적으로 팽창시킨다. 또한, 전해질로서 작용하는 유기 용매가 증발하기 때문에, 다음번에 이차 전지가 충전될 때 충전 용량은 크게 저하된다.An organic solvent such as ethylene carbonate is a lithium-based secondary battery having a positive electrode made of lithium cobalt oxide and a negative electrode made of carbon and a lithium secondary battery having a positive electrode made of lithium cobalt oxide and a negative electrode made of lithium metal. Used as an electrolyte in secondary batteries. When the lithium secondary battery is overcharged, the organic solvent decomposes and vaporizes, thereby abnormally inflating the container of the secondary battery. In addition, since the organic solvent serving as the electrolyte evaporates, the charge capacity is greatly reduced the next time the secondary battery is charged.

그 결과, 다른 전지들보다 큰 용량을 갖는 전지들을 방전시킴으로써 개별 전지의 용량을 균일하게 조절하는 방법이 리튬계 이차 전지에 사용된다. 이런 개별 전지의 용량 조절은 조절 용량에 대응하는 기간동안 각각의 전지와 병렬 접속된 바이패스 레지스터를 통해 전지들을 방전시킴으로써 달성된다.As a result, a method of uniformly adjusting the capacity of an individual battery by discharging batteries having a larger capacity than other batteries is used in lithium-based secondary batteries. Capacity regulation of such individual cells is achieved by discharging the cells through a bypass resistor connected in parallel with each cell for a period corresponding to the regulated capacity.

그러나, 다수의 용량 조절 바이패스 레지스터를 통해 용량 조절 방전이 실행되면, 레지스터에서 발열되는 열량은 과도하게 될 수 있다. 따라서, 제어 회로 기판에 장착된 바이패스 레지스터에 결합된 CPU와 그 밖의 전기 부품이 열에 의해 부정적인 영향을 받게 될 가능성이 있다. 이런 문제를 해결하기 위해, 일본 특허 출원 공개 제2006-73364호는 용량 조절 바이패스 레지스터가 장착된 회로 기판의 온도가 임계값을 넘으면 충전 용량이 과도하게 불균일하지 않은 전지들에 대한 용량 조절을 정지하는 방안을 제시한다.However, when the capacitive control discharge is performed through the plurality of capacity control bypass resistors, the amount of heat generated in the resistors may be excessive. Thus, there is a possibility that the CPU and other electrical components coupled to the bypass resistor mounted on the control circuit board will be adversely affected by heat. To solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-73364 stops capacity adjustment for batteries in which the charge capacity is not excessively uneven when the temperature of the circuit board equipped with the capacity regulation bypass resistor exceeds a threshold. Suggest ways to do it.

이런 점에 비추어, 본 기술분야의 당사자라면 개선된 배터리팩 용량 조절 장치 및 방법이 필요함을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 당업계의 이런 요구와 함께 본 명세서에서 기술분야의 당업자라면 알 수 있는 그 밖의 필요 사항을 해결하고자 한다.In view of this, it will be apparent to those skilled in the art that there is a need for an improved battery pack capacity adjusting device and method. The present invention seeks to address these needs in the art, as well as other needs that will be appreciated by those skilled in the art.

비록 상술한 문헌에 제시된 용량 조절 방법은 제어 회로 기판에 장착된 전자 부품의 작업을 보장하는 온도를 유지할 수 있지만, 이런 용량 조절 방법은 냉각 장치의 냉각 효과와 바이패스 레지스터의 발열량 사이의 관계를 고려하지 않기 때문에 발열량을 필요한 양보다 더 억제하기도 한다. 그 결과, 개별 전지들의 용량 조절이 뒤늦게 실행되기도 한다.Although the capacity adjustment method presented in the above-mentioned document can maintain a temperature to ensure the operation of the electronic components mounted on the control circuit board, this capacity adjustment method takes into account the relationship between the cooling effect of the cooling device and the calorific value of the bypass resistor. In some cases, the amount of heat generated is suppressed more than necessary. As a result, the capacity adjustment of individual cells may be performed late.

따라서, 본 발명의 목적은 배터리팩의 이차전지의 용량 조절에 필요한 시간을 단축시킬 수 있는 배터리팩 용량 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery pack capacity control apparatus and method that can shorten the time required to adjust the capacity of a secondary battery of a battery pack.

상술한 목적을 달성하기 위해, 복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 배터리팩 용량 조절 장치는 제어 회로 기판과 제어부를 포함한다. 제어 회로 기판은 배터리팩에 설치 가능하며 각각의 이차전지의 용량을 조절하기 위해 이차전지에 전기 접속될 용량 조절부를 포함한다. 제어부는 용량들이 제어 회로 기판의 열 방출량과 용량 조절부의 발열량 사이의 관계에 기초하여 함께 조절될 수 있는 이차전지들을 결정하고, 함께 조절될 수 있다고 결정된 이차전지들의 용량을 조절하기 위해 용량 조절부를 제어하도록 구성된다.In order to achieve the above object, the battery pack capacity adjusting apparatus for adjusting the capacity of the battery pack having a plurality of secondary batteries includes a control circuit board and a control unit. The control circuit board may be installed in the battery pack and includes a capacity adjusting unit to be electrically connected to the secondary batteries in order to adjust the capacity of each secondary battery. The control unit controls the capacity adjusting unit to determine the secondary batteries that can be regulated together based on the relationship between the capacitance of the control circuit board and the heat generation amount of the capacity adjusting unit, and to adjust the capacity of the secondary batteries determined to be adjustable together. It is configured to.

본 발명에 따르는 배터리팩 용량 조절 장치와 그 방법은 배터리팩의 이차전지의 용량 조절에 필요한 시간을 단축시키는 효과를 제공한다.The battery pack capacity adjusting device and the method according to the present invention provide an effect of shortening the time required for adjusting the capacity of the secondary battery of the battery pack.

본 발명의 여러 목적들과 특징들과 태양들과 장점들은 첨부도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 개시한 후술하는 발명의 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 자명하게 될 것이다. Various objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the invention which discloses a preferred embodiment of the invention in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 출원의 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조하기로 한다.Reference will now be made to the accompanying drawings, which form a part of the present application.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 선택 실시예들을 설명한다. 기술분야의 당업자라면 본 명세에서 본 발명의 실시예들이나 변형예에 대한 다음의 설명이 단지 예시적으로 제시된 것이며 첨부된 특허청구의 범위 및 그 균등 내용에 의해 한정되는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 알 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following description of embodiments or modifications of the present invention in the present specification is presented by way of example only, and not for the purpose of limiting the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Will know.

우선, 도1, 도2 및 도6 내지 도8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 배터리팩 용량 조절 장치가 도시되어 있다. 도1은 배터리팩(1)과 제1 실시예의 배터리팩 용량 조절 장치를 포함하는 배터리팩 시스템(100)의 블록 다이어그램이다. 도2는 제1 실시예에 따르는 배터리팩 용량 조절 장치에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한 플로우챠트이다. 도6은 제1 실시예의 배터리팩 시스템(100)이 장착된 차량(B)의 일 예를 도시한 개략적 측면도이다. 도7은 제1 실시예에 따르는 배터리팩 시스템(100)의 구조의 일 예를 도시한 개략적 단면도이다. 도8은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 배터리팩 시스템(100)의 제어 회로 기판(15)의 일 예를 단순화하여 도시한 사시도이다.First, referring to Figures 1, 2 and 6 to 8, there is shown a battery pack capacity adjusting apparatus according to a first embodiment of the present invention. 1 is a block diagram of a battery pack system 100 including a battery pack 1 and a battery pack capacity adjusting device of the first embodiment. Fig. 2 is a flowchart showing control processing executed by the battery pack capacity adjusting device according to the first embodiment. 6 is a schematic side view showing an example of a vehicle B on which the battery pack system 100 of the first embodiment is mounted. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the battery pack system 100 according to the first embodiment. 8 is a perspective view schematically illustrating an example of the control circuit board 15 of the battery pack system 100 according to the first embodiment of the present invention.

이하, 차량(B)에 설치된 제1 실시예에 따르는 배터리팩 시스템(100)의 구조 의 예들을 설명한다. 도6에 도시된 예에서, 차량(B)은 차량(B)의 트렁크실(B1) 내부에 설치된 배터리팩 시스템(100)을 포함한다. 또한, 차량(B)의 후방 포장판(B2)에는 개구(B3)가 마련되어 있으며, 배터리팩 시스템(100) 내로 냉각 공기를 도입하기 위해 승객실(캐빈)에서 나온 공기가 배터리팩 시스템(100) 내부로 안내되도록 덕트(19)가 개구(B3)로부터 배터리팩 시스템(100)까지 이어진다. 본 발명에서, 차량내 배터리팩 시스템(100)의 설치 위치는 도6에 도시된 위치로 제한되지 않는다. 예컨대, 배터리팩 시스템(100)은 승객실 내부, 바닥밑, 엔진실 등에 설치될 수도 있다.Hereinafter, examples of the structure of the battery pack system 100 according to the first embodiment installed in the vehicle B will be described. In the example shown in FIG. 6, the vehicle B includes a battery pack system 100 installed inside the trunk compartment B 1 of the vehicle B. In addition, the rear packaging plate B 2 of the vehicle B is provided with an opening B 3 , and air from the passenger compartment (cab) for introducing cooling air into the battery pack system 100 is provided with a battery pack system ( A duct 19 runs from the opening B 3 to the battery pack system 100 to be guided inside 100. In the present invention, the installation position of the in-vehicle battery pack system 100 is not limited to the position shown in FIG. For example, the battery pack system 100 may be installed in the passenger compartment, under the floor, the engine compartment, or the like.

도7에 도시된 바와 같이, 배터리팩 시스템(100)은 배터리팩(1)과 제어 회로 기판(15)과 배터리팩 케이스(17)를 포함한다. 배터리팩(1)은 그 양극 단자와 음극 단자가 서로 직렬 연결되어 적층으로 배열된(도7에서 네 개가 적층) 배터리 유닛(11)을 복수개 포함한다. 또한, 각각의 배터리 유닛(11)은 그 양극 단자와 음극 단자가 서로 직렬 연결된 상태로 서로 적층된 복수의 얇은 이차전지(14)(도1에 도시)를 포함한다. 복수의 배터리 유닛(11)의 적층체(예컨대, 도7에서 세 개의 적층체)가 일렬로 배열되고 이들 적층체의 양극 단자 및 음극 단자들은 서로 직렬 연결된다. 배터리팩(1)은 배터리 유닛(11)의 적층체의 상측과 하측에 배치되는 한 쌍의 상측 및 하측 단부판(12)과, 상측 및 하측 단부판(12)을 서로 체결하는 복수의 볼트(13)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the battery pack system 100 includes a battery pack 1, a control circuit board 15, and a battery pack case 17. The battery pack 1 includes a plurality of battery units 11 whose positive terminals and negative terminals are connected in series to each other (four stacked in FIG. 7). Each battery unit 11 also includes a plurality of thin secondary batteries 14 (shown in FIG. 1) stacked on each other with their positive and negative terminals connected in series. A stack of a plurality of battery units 11 (e.g., three stacks in FIG. 7) is arranged in a row and the positive and negative terminals of these stacks are connected in series with each other. The battery pack 1 includes a plurality of bolts for fastening a pair of upper and lower end plates 12 and upper and lower end plates 12 disposed on the upper and lower sides of the laminate of the battery unit 11. 13).

제어 회로 기판(15)은 배터리팩(1)을 구성하는 개개의 이차전지(14)(도1)를 제어하도록 구성된 전기 부품을 포함한다. 제어 회로 기판(15)은 도7에 도시된 바와 같이 상측 단부판(12)에 장착된 케이스(16) 내부에 수납된다. 제어 회로 기판(15)은 복수의 집적 회로(151) 및 복수의 용량 조절 회로(152)가 도8에 도시된 바와 같이 장착된 인쇄 회로 기판(153)을 포함한다. 집적 회로(151)는 배터리팩(1)을 구성하는 개개의 이차전지(14)(도1)를 제어하도록 구성된 전자 부품이다. 용량 조절 회로(152)는 이차전지(14)(도1)의 용량을 조절하도록 구성된 전자 부품이다. 보다 구체적으로, 각각의 용량 조절 회로(152)는 대응하는 이차전지(14)를 선택적으로 방전시키도록 구성되고 배열되는 레지스터를 포함한다.The control circuit board 15 includes an electrical component configured to control the individual secondary batteries 14 (FIG. 1) constituting the battery pack 1. The control circuit board 15 is housed inside the case 16 mounted to the upper end plate 12 as shown in FIG. The control circuit board 15 includes a printed circuit board 153 on which a plurality of integrated circuits 151 and a plurality of capacitance adjusting circuits 152 are mounted as shown in FIG. The integrated circuit 151 is an electronic component configured to control the individual secondary batteries 14 (FIG. 1) constituting the battery pack 1. The capacity adjusting circuit 152 is an electronic component configured to adjust the capacity of the secondary battery 14 (FIG. 1). More specifically, each capacity adjustment circuit 152 includes a resistor constructed and arranged to selectively discharge the corresponding secondary battery 14.

도8은 제어 회로 기판(15)의 일 예를 단순화하여 도시한 사시도이다. 상술한 바와 같이, 제어 회로 기판(15)은 집적 회로(IC 칩)(151), 용량 조절 회로(152) 및 인쇄 회로 기판(153)을 포함한다. 또한, 제어 회로 기판(15)은 복수의 커넥터(154)와 제어 회로(IC 칩)(155)를 추가로 포함한다. 인쇄 회로 기판(153)은 그 내부에 배선 패턴이 형성되어 있다. 집적 회로(151)와 용량 조절 회로(152)는 인쇄 회로 기판(153)의 전면과 이면에 매트릭스형 배열로 장착된다. 도8은 예시를 위해 열두 개의 집적 회로(151)와 열두 개의 용량 조절 회로(152)를 도시한다. 그러나, 기술분야의 당업자라면 본 명세서로부터 본 발명이 도8에 도시된 배열로 제한되지 않음을 알 것이다. 예컨대 배터리팩(1)이 육십 개의 얇은 이차전지(14)를 갖는 경우, 육십 개의 용량 조절 회로(152)와 육십 개의 집적 회로(151)[즉, 각각의 이차전지(14)의 용량을 조절하기 위한 각각의 집적 회로]가 인쇄 회로 기판(153)에 장착될 것이다. 또한, 각각의 집적 회로(151)는 도1에 도시된 바와 같 이 이차전지(14) 중 대응하는 이차전지를 가로지르는 전압을 검출하도록 구성되는 전압 검출 회로(151a)를 포함한다. 도1은 이차전지(14), 용량 조절 회로(152) 및 전압 검출 회로(151a) 사이의 대응성을 도시한다. 또한, 커넥터(154)는 입/출력 단자를 갖는다. 제어 회로(155)는 전체 배터리팩 시스템(100)을 전체적으로 제어하도록 구성된다.8 is a perspective view showing a simplified example of the control circuit board 15. As described above, the control circuit board 15 includes an integrated circuit (IC chip) 151, a capacitance adjusting circuit 152, and a printed circuit board 153. In addition, the control circuit board 15 further includes a plurality of connectors 154 and control circuits (IC chips) 155. The printed circuit board 153 has a wiring pattern formed therein. The integrated circuit 151 and the capacitance adjusting circuit 152 are mounted in a matrix arrangement on the front and rear surfaces of the printed circuit board 153. 8 shows twelve integrated circuits 151 and twelve capacitance adjusting circuits 152 for illustrative purposes. However, those skilled in the art will appreciate from this specification that the present invention is not limited to the arrangement shown in FIG. For example, if the battery pack 1 has sixty thin secondary batteries 14, sixty capacity regulating circuits 152 and sixty integrated circuits 151 (that is, adjusting the capacity of each secondary battery 14). Each integrated circuit] will be mounted to the printed circuit board 153. Each integrated circuit 151 also includes a voltage detection circuit 151a configured to detect a voltage across the corresponding secondary battery of the secondary batteries 14 as shown in FIG. 1 shows the correspondence between the secondary battery 14, the capacitance adjusting circuit 152, and the voltage detection circuit 151a. The connector 154 also has an input / output terminal. The control circuit 155 is configured to control the entire battery pack system 100 as a whole.

보다 구체적으로, 제어 회로(155)는 바람직하게는 후술하는 바와 같이 집적 회로(151)와 용량 조절 회로(152)를 제어하는 배터리팩 용량 조절 제어 프로그램을 구비한 마이크로컴퓨터를 포함한다. 제어 회로(155)는 ROM(판독 전용 메모리) 장치와 RAM(임의 접근 메모리) 장치와 같은 저장 장치와 같이 그 밖의 종래 부품을 포함할 수도 있다. 제어 회로(155)의 마이크로컴퓨터는 집적 회로(151)와 용량 조절 회로(152)를 제어하도록 프로그램된다. 메모리 회로는 프로세서 회로에 의해 운행되는 용량 조절 작업을 위한 프로그램들과 같은 처리 결과 및 제어 프로그램을 저장한다. 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100)의 다양한 부품에 종래 방식으로 작동 결합된다. 제어 회로(155)의 내부 RAM은 작업 플래그의 상태와 다양한 제어 데이터를 저장한다. 제어 회로(155)의 내부 ROM은 다양한 작업을 위한 데이터와 사전 설정 맵을 저장한다. 제어 회로(155)는 제어 프로그램에 따라 제어 시스템의 임의의 부품을 선택적으로 제어할 수 있다. 기술분야의 당업자라면 본 내용으로부터 제어 회로(155)를 위한 정밀 구조와 알고리즘이 본 발명의 기능을 수행하게 될 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합일 수 있음을 알 것이다.More specifically, the control circuit 155 preferably includes a microcomputer having a battery pack capacity adjustment control program for controlling the integrated circuit 151 and the capacity adjustment circuit 152 as described below. The control circuit 155 may include other conventional components, such as a storage device such as a ROM (Read Only Memory) device and a Random Access Memory (RAM) device. The microcomputer of the control circuit 155 is programmed to control the integrated circuit 151 and the capacitance adjusting circuit 152. The memory circuit stores processing results and control programs such as programs for the capacity adjusting operation run by the processor circuit. The control circuit 155 is operatively coupled to the various components of the battery pack system 100 in a conventional manner. The internal RAM of the control circuit 155 stores the state of the work flag and various control data. The internal ROM of the control circuit 155 stores data and preset maps for various tasks. The control circuit 155 may selectively control any part of the control system in accordance with the control program. Those skilled in the art will appreciate from the present disclosure that the precise structure and algorithms for the control circuit 155 can be any combination of hardware and software that will perform the functions of the present invention.

다시 도7을 참조하면, 상측 및 하측 단부판(12) 사이에 개재된 배터리 유 닛(11)은 배터리팩 케이스(17) 내부에 수납된다. 배터리팩 케이스(17)는 승객실 내부로부터 공기를 유입하기 위한 유입공(171)과 배터리팩 케이스(17)의 내부로부터 공기를 배출하기 위한 유출공(172)을 갖는다. 유입팬(18)이 유입공(171)에 연결된 덕트(19) 내에 마련된다. 덕트(19)의 상류단은 도6에 도시된 바와 같이 차량(B)의 후방 포장판(B2)의 개구(B3)에 연결된다.Referring to FIG. 7 again, the battery unit 11 interposed between the upper and lower end plates 12 is accommodated in the battery pack case 17. The battery pack case 17 has an inlet hole 171 for introducing air from the inside of the passenger compartment and an outlet hole 172 for discharging air from the inside of the battery pack case 17. An inlet fan 18 is provided in the duct 19 connected to the inlet hole 171. The upstream end of the duct 19 is connected to the opening B 3 of the rear pavement plate B 2 of the vehicle B, as shown in FIG. 6.

이차전지(14)(도1)는 충전될 때 열 방출하기 때문에, 유입팬(18)이 배터리팩(1) 내의 배터리 유닛(11)의 이차전지(14)를 냉각시키기 위해 승객실로부터 배터리팩 케이스(17) 내부로 공기(냉각 공기)를 유입시키도록 작동된다. 배터리팩 케이스(17)의 유입구(171)를 통해 내부로 유입된 공기의 대부분은 유출공(172)에서 배출되기에 앞서 배터리 유닛(11)들 사이의 간극을 통과하여 이차전지(14)를 냉각시킨다. 또한, 공기의 일부는 상측 단부판(12)에 장착된 제어 회로 기판(15)을 냉각시키기 위해 이용된다. 보다 구체적으로, 제어 회로 기판(15)이 수납된 케이스(16)의 양단에는 공기가 케이스(16) 내부를 통과할 수 있도록 공기 유동 방향으로 한 쌍의 구멍(161)이 마련된다. 이 공기는 제어 회로 기판(15)에 장착된 용량 조절 회로(152)의 레지스터를 냉각시키는 작용을 한다. 그러나, 케이스(16)로 순환되는 공기의 양은 정밀하게 제어될 수 없다[즉, 제어 회로 기판(15)의 케이스(16)와 배터리 팩(1) 사이의 유입 공기의 분포는 정밀하게 제어될 수 없다]. 따라서, 제어 회로(155)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 후술하는 방식으로 용량 조절 회로(152)의 레지스터를 이용함으로써 수행되는 이차전지(14)의 용량 조절을 제어하도록 구성된다.Since the secondary battery 14 (FIG. 1) dissipates heat when charged, the inlet fan 18 allows the battery pack from the passenger compartment to cool the secondary battery 14 of the battery unit 11 in the battery pack 1. It is operated to introduce air (cooling air) into the case 17. Most of the air introduced into the inside through the inlet 171 of the battery pack case 17 passes through the gap between the battery units 11 before being discharged from the outlet hole 172 to cool the secondary battery 14. Let's do it. Part of the air is also used to cool the control circuit board 15 mounted on the upper end plate 12. More specifically, a pair of holes 161 are provided at both ends of the case 16 in which the control circuit board 15 is accommodated in the air flow direction so that air can pass through the case 16. This air serves to cool the resistor of the capacitance adjusting circuit 152 mounted on the control circuit board 15. However, the amount of air circulated to the case 16 cannot be precisely controlled (i.e., the distribution of inlet air between the case 16 of the control circuit board 15 and the battery pack 1 can be precisely controlled). none]. Thus, the control circuit 155 is configured to control the capacity adjustment of the secondary battery 14 performed by using the register of the capacity adjustment circuit 152 in the manner described below according to the first embodiment of the present invention.

우선, 도1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치를 포함하는 배터리팩 시스템(100)의 전기적 특징을 설명한다.First, the electrical characteristics of the battery pack system 100 including the battery pack capacity adjusting apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

제1 실시예의 배터리팩(1)에서, 이차전지(14)들은 도1에 도시된 바와 같이 서로 연결된다. 예컨대 시동 모터 또는 전기 자동차용 구동 모터와 같은 차량 부하(2)가 배터리팩(1)의 양극 및 음극 모두에 연결된다.In the battery pack 1 of the first embodiment, the secondary batteries 14 are connected to each other as shown in FIG. A vehicle load 2, for example a starter motor or a drive motor for an electric vehicle, is connected to both the positive and negative poles of the battery pack 1.

전압 검출 회로(151a) 중 하나와 용량 조절 회로(152) 중 하나가 대응하는 하나의 이차전지(14)에 연결된다. 각각의 전압 검출 회로(151a)는 각각의 이차전지(14)의 전압값을 검출해서 검출된 전압값을 제어 회로(155)로 전송하도록 구성된다. 각각의 용량 조절 회로(152)는 이차전지(14)의 용량을 조절하기 위해 레지스터와 그 밖의 부품을 포함한다. 전압 검출 회로(151a)는 예컨대 도8에 도시된 집적 회로(151)에 설치된다. 배터리팩 시스템(100)은 도1에 도시된 차단 회로(155a)도 포함한다. 차단 회로(155a)는 제어 회로(155)와 전압 검출 회로(151a)와 각각의 이차전지(14)에 대해 마련된 용량 조절 회로(152) 사이에서 신호를 전송하도록 구성된 차단 신호 전송 회로이다. 차단 회로(155a)는 전기 차단 방식으로 신호 전달을 실행하기 위해 광결합기 등을 이용한다. 차단 회로(155a)는 예컨대 도8에 도시된 바와 같이 제어 회로(155) 내에 설치된다.One of the voltage detection circuit 151a and one of the capacitance adjusting circuit 152 are connected to one corresponding secondary battery 14. Each voltage detection circuit 151a is configured to detect the voltage value of each secondary battery 14 and transmit the detected voltage value to the control circuit 155. Each capacity control circuit 152 includes a resistor and other components to adjust the capacity of the secondary battery 14. The voltage detection circuit 151a is provided in, for example, the integrated circuit 151 shown in FIG. The battery pack system 100 also includes a blocking circuit 155a shown in FIG. The blocking circuit 155a is a blocking signal transmission circuit configured to transmit a signal between the control circuit 155, the voltage detection circuit 151a, and the capacitance adjusting circuit 152 provided for each secondary battery 14. The blocking circuit 155a uses an optocoupler or the like to carry out signal transmission in an electrical shutdown manner. The blocking circuit 155a is provided in the control circuit 155, for example, as shown in FIG.

도1에 도시된 바와 같이, 배터리팩 시스템(100)도 총전압 센서(4)와, 전류 센서(5)와, 보조 배터리(3D)에 결합된다. 총전압 센서(4)는 배터리팩(1)의 전압값을 전체적으로 검출하도록 구성된다. 전류 센서(5)는 배터리팩(1)을 통해 흐르는 전류를 전체적으로 검출하도록 구성된다. 보조 배터리(3D)는 제어 회로(155)를 구동하기 위한 전력을 공급하도록 구성되고 배열된다.As shown in FIG. 1, the battery pack system 100 is also coupled to the total voltage sensor 4, the current sensor 5, and the auxiliary battery 3D. The total voltage sensor 4 is configured to detect the voltage value of the battery pack 1 as a whole. The current sensor 5 is configured to detect the current flowing through the battery pack 1 as a whole. The auxiliary battery 3D is configured and arranged to supply power to drive the control circuit 155.

또한, 제1 실시예의 배터리팩 시스템(100)은 바람직하게는 냉매 온도 센서(3A), 유입팬 회전 속도 센서(3B) 및 복수의 이차전지 온도 센서(3C)를 포함하는 다양한 센서에 결합된다. 냉매 온도 센서(3A)는 냉각 공기의 온도를 검출하기 위해 승객실이나 덕트(19) 내부에 마련된다. 유입팬 회전 속도 센서(3B)는 유입팬(18)의 회전 속도를 검출하도록 구성된다. 냉매 온도 센서(3A)에 의해 검출된 냉각 공기의 온도와 유입팬 회전 속도 센서(3B)에 의해 검출된 유입팬의 회전 속도는 제어 회로(155)로 공급된다.In addition, the battery pack system 100 of the first embodiment is preferably coupled to various sensors including a refrigerant temperature sensor 3A, an inflow fan rotational speed sensor 3B, and a plurality of secondary battery temperature sensors 3C. The coolant temperature sensor 3A is provided inside the passenger compartment or the duct 19 to detect the temperature of the cooling air. Inlet fan rotational speed sensor 3B is configured to detect the rotational speed of inlet fan 18. The temperature of the cooling air detected by the refrigerant temperature sensor 3A and the rotational speed of the inlet fan detected by the inlet fan rotational speed sensor 3B are supplied to the control circuit 155.

간접적인 방식으로 제어 회로 기판(15)의 열 방출량을 결정하기 위해, 이차전지 온도 센서(3C)는 이차전지(14)의 발열량을 결정하도록 구성되어 배열된다. 도7에 도시된 바와 같이, 이차전지 온도 센서(3C)는 이차전지(14)의 온도(Tb)를 검출하기 위해 배터리팩 시스템(100)의 케이스(17) 내부에 마련된다. 이차전지 온도 센서(3C)에 의해 검출된 온도(Tb)는 제어 회로(155)로 전송된다. 이차전지 온도 센서(3C)에 의해 검출된 온도(Tb)는 이차전지(14)의 발열량(Qi)를 결정하기 위해 사용된다. 이에 따라, 제어 회로 기판(15)의 냉각 에너지에 대응하는 에너지량(Qb, 열 방출량)은 유입팬(18)의 작동에 의한 열 방출량(Q0)에서 이차전지(14)의 발열량(Qi)을 뺌으로써 얻어진다(즉, Qb = Q0 -Qi).In order to determine the heat dissipation amount of the control circuit board 15 in an indirect manner, the secondary battery temperature sensor 3C is configured and arranged to determine the heat generation amount of the secondary battery 14. As shown in FIG. 7, the secondary battery temperature sensor 3C is provided inside the case 17 of the battery pack system 100 to detect the temperature Tb of the secondary battery 14. The temperature Tb detected by the secondary battery temperature sensor 3C is transmitted to the control circuit 155. The temperature Tb detected by the secondary battery temperature sensor 3C is used to determine the calorific value Qi of the secondary battery 14. Accordingly, the amount of energy Qb corresponding to the cooling energy of the control circuit board 15 corresponds to the amount of heat generated Qi of the secondary battery 14 in the amount of heat released Q0 caused by the operation of the inlet fan 18. Is obtained by (i.e., Qb = Q0-Qi).

또한, 이차전지 온도 센서(3C)를 이용하는 대신 제어 회로 기판(15)의 온도를 직접 검출하기 위한 하나 이상의 온도 센서(Y)를 제공하는 것도 가능하다. 이런 온도 센서(Y)는 집적 회로(151) 및 제어 회로(155) 근처의 온도를 직접 측정하기 위해 예컨대 인쇄 회로 기판(153) 상의 적정 위치(도8 참조)에 제공될 수 있다. 이런 경우, 측정된 온도는 제어 회로 기판(15)의 냉각 에너지(열 방출량)를 결정하기 위해 사용될 수 있다.It is also possible to provide one or more temperature sensors Y for directly detecting the temperature of the control circuit board 15 instead of using the secondary battery temperature sensor 3C. Such a temperature sensor Y may be provided at a suitable location on the printed circuit board 153 (see FIG. 8), for example, to directly measure the temperature near the integrated circuit 151 and the control circuit 155. In this case, the measured temperature can be used to determine the cooling energy (heat dissipation amount) of the control circuit board 15.

제1 실시예에서, 용량이 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 최대수는 제어 회로 기판(15)을 가로질러 유동하는 냉각 공기의 온도 및 유속[즉, 제어 회로 기판(15)의 열 방출량]과 용량 조절 회로(152)의 발열량[즉, 레지스터의 발열량] 사이의 관계에 기초해서 결정된다. 용량 조절 동안 과도 전류가 용량 조절 회로(152)의 레지스터를 통해 흐를 때, 용량 조절 회로(152)의 레지스터는 제어 회로 기판(15) 상에 장착된 집적 회로(151)와 제어 회로(155)가 한계 온도를 넘도록 할 수 있는 열 방출한다. 그러나, 제어 회로 기판(15)의 열 방출량이 큰 경우[즉, 제어 회로 기판(15)에 대한 냉각 에너지가 큰 경우], 다수의 이차전지(14)의 용량을 동시에 조절하더라도 발열된 열이 흡수될 수 있기 때문에, 따라서 용량 조절은 집적 회로(151)와 제어 회로(155)를 과열시키지 않고도 효율적으로 달성될 수 있다. 한편, 제어 회로 기판(15)의 열 방출량이 작은 경우[즉, 제어 회로 기판(15)에 대한 냉각 에너지가 작은 경우], 집적 회로(151)와 제어 회로(155)는 보다 작은 냉각능이라는 점에 있어 적절한 수만큼의 이차전지(14)의 용량을 조절함으로써 과열이 방지될 수 있다.In the first embodiment, the maximum number of secondary cells 14 whose capacity can be adjusted simultaneously is the temperature and flow rate of the cooling air flowing across the control circuit board 15 (ie, the heat of the control circuit board 15). Discharge amount] and the heat generation amount (ie, the heat generation amount of the resistor) of the capacity adjusting circuit 152. When the transient current flows through the resistor of the capacitor adjusting circuit 152 during the capacitor adjustment, the resistor of the capacitor adjusting circuit 152 is connected to the integrated circuit 151 and the control circuit 155 mounted on the control circuit board 15. Emit heat to exceed the limit temperature. However, when the heat dissipation amount of the control circuit board 15 is large (that is, when the cooling energy for the control circuit board 15 is large), even if the capacity of the plurality of secondary batteries 14 is adjusted at the same time, the generated heat is absorbed. As such, capacitance regulation can thus be efficiently achieved without overheating the integrated circuit 151 and the control circuit 155. On the other hand, when the heat dissipation amount of the control circuit board 15 is small (that is, when the cooling energy to the control circuit board 15 is small), the integrated circuit 151 and the control circuit 155 have a smaller cooling capacity. By adjusting the capacity of the secondary battery 14 in an appropriate number, overheating can be prevented.

이하, 용량이 냉각 에너지에 기초해서 동시에 조절될 수 있는 이차전지의 수를 설정하는 방법을 설명한다. 제어 회로 기판(15)을 가로질러 유동하는 냉각 공 기는 승객실로부터 유입되기 때문에, 냉매 온도 센서(3A)에 의해 검출되는 온도는 냉각 공기의 온도로서 사용된다. 또한, 제어 회로 기판(15)을 가로질러 유동하는 냉각 공기의 유속은 유입팬(18)의 회전 속도와 상호 관련되기 때문에, 냉각 공기 유속은 유입팬(18)의 회전 속도에 기초해서 계산된다. 공기 유속을 결정하기 위해 사전설정 맵을 이용하는 것도 가능하다. 한편, 각각의 이차전지(14)가 필요로 하는 용량 조절의 크기는 각각의 이차전지(14)의 전류 충전 용량 및 목표값 사이의 편차에 기초해서 계산된다. 이에 따라, 용량 조절의 결과로서 용량 조절 회로(152)의 각 레지스터에서 생성될 발열량이 계산된다.Hereinafter, a method of setting the number of secondary batteries whose capacity can be simultaneously adjusted based on cooling energy will be described. Since cooling air flowing across the control circuit board 15 flows in from the passenger compartment, the temperature detected by the refrigerant temperature sensor 3A is used as the temperature of the cooling air. Further, since the flow rate of the cooling air flowing across the control circuit board 15 correlates with the rotational speed of the inlet fan 18, the cooling air flow rate is calculated based on the rotational speed of the inlet fan 18. It is also possible to use a preset map to determine the air flow rate. On the other hand, the magnitude of capacity adjustment required by each secondary battery 14 is calculated based on the deviation between the current charging capacity and the target value of each secondary battery 14. Thus, the amount of heat to be generated in each register of the capacitance adjusting circuit 152 as a result of the capacitance adjustment is calculated.

다음으로, 용량 조절 회로(152)의 각 레지스터의 발열량과 유입팬(18)의 회전 속도 및 공기 온도의 조합 사이의 관계에 기초하여 용량이 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 최대수가 계산된다.Next, the maximum number of secondary batteries 14 whose capacity can be adjusted simultaneously is calculated based on the relationship between the calorific value of each register of the capacity adjusting circuit 152 and the combination of the rotational speed and the air temperature of the inlet fan 18. do.

예컨대, 냉각 공기의 온도가 높고 유입팬(18)의 회전 속도가 낮은 경우, 제어 회로 기판(15)을 냉각시키는 능력은 아주 작을 것이다. 이런 경우, 조절이 필요한 이차전지(14)의 용량의 정도가 크다면, 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 최대수는 작을 것이다. 한편, 조절되어야 할 이차전지(14)의 용량의 정도가 작다면, 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 최대수가 작을 필요는 없다. 즉, 상당한 수의 이차전지(14)가 동시에 조절될 수 있다. 공지된 용량 조절 방법(예컨대, 상술한 발명의 배경에서 언급된 인용문헌에 개시된 방법)에서는 단지 제어 회로 기판(15)의 열 방출량(즉, 냉각 효과)만이 고려되며 냉각 효과가 작을 때 단지 소수의 이차전지의 용량이 조절된다. 그 결과, 용량 조절 시간이 길다. 한편, 본 실시예의 방법을 이용하면, 냉각 효과가 작은 경우에도 용량 조절량이 작을 때[즉, 용량 조절 회로(152)의 레지스터의 발열량이 작을 때], 많은 수의 이차전지가 동시에 조절될 수 있다. 따라서, 용량 조절이 짧은 기간 내에 달성될 수 있다.For example, if the temperature of the cooling air is high and the rotational speed of the inlet fan 18 is low, the ability to cool the control circuit board 15 will be very small. In this case, if the degree of the capacity of the secondary battery 14 to be adjusted is large, the maximum number of secondary batteries 14 that can be adjusted at the same time will be small. On the other hand, if the degree of capacity of the secondary battery 14 to be adjusted is small, the maximum number of secondary batteries 14 that can be adjusted at the same time need not be small. That is, a significant number of secondary batteries 14 can be adjusted at the same time. In known capacity adjustment methods (e.g., those disclosed in the references cited in the background of the invention above) only the heat dissipation (i.e. cooling effect) of the control circuit board 15 is taken into account and only a few when the cooling effect is small. The capacity of the secondary battery is adjusted. As a result, the dose adjustment time is long. On the other hand, by using the method of this embodiment, even when the cooling effect is small, when the capacity adjustment amount is small (that is, when the heat generation amount of the resistor of the capacity control circuit 152 is small), a large number of secondary batteries can be adjusted simultaneously. . Thus, dose adjustment can be achieved in a short period of time.

제어 회로 기판(15)에 대한 냉각능과 용량 조절량 사이의 관계 외에, 전체 용량 조절 시간은 또한 각각의 이차전지(14)의 용량 조절 시간에 영향을 받는다. 따라서, 이차전지(14)의 최대수가 결정되고 용량이 조절될 이차전지(14)들에 대한 최종 선택이 이루어질 때, 이차전지(14)들의 충전 용량과 충전 용량 목표값 사이의 편차가 큰(즉, 용량 조절 시간이 길어질) 이차전지(14)들에게 우선권이 주어지도록 이차전지(14)들이 선택된다. 즉, 이차전지(14)들은 작은 편차를 갖는 이차전지(14)보다 큰 편차를 갖는 이차전지(14)에 우선권이 주어지도록 편차량에 따라 용량을 조절하기 위한 우선 순위가 매겨진다.In addition to the relationship between the cooling capacity for the control circuit board 15 and the capacity adjustment amount, the overall capacity adjustment time is also influenced by the capacity adjustment time of each secondary battery 14. Therefore, when the maximum number of secondary batteries 14 is determined and the final selection for the secondary batteries 14 whose capacity is to be made is made, the deviation between the charging capacity of the secondary batteries 14 and the target value of the charging capacity is large (that is, The secondary batteries 14 are selected to give priority to the secondary batteries 14, which will have a long capacity adjustment time. That is, the secondary batteries 14 are prioritized to adjust the capacity according to the amount of deviation so that priority is given to the secondary battery 14 having a larger deviation than the secondary battery 14 having a small deviation.

유입팬(18)의 회전 속도는 제어될 수 있기 때문에, 제어 회로 기판(15)의 열 방출량은 유입팬(18)의 회전 속도를 제어하기 위해 오직 냉매의 온도만을 기초로 계산될 수 있다.Since the rotational speed of the inlet fan 18 can be controlled, the heat dissipation amount of the control circuit board 15 can be calculated based only on the temperature of the refrigerant to control the rotational speed of the inlet fan 18.

제어 회로 기판(15)의 열 방출량[즉, 제어 회로 기판(15)에 대한 냉각 에너지]을 계산하기 위해 유입팬(18)의 작업으로 인한 냉각 에너지와 이차전지(14)로부터 발열될 열량을 계산한 후 유입팬(18)의 냉각 에너지로부터 이차전지(14)를 냉각하기 위해 사용될 냉각 에너지의 양을 빼는 것도 가능하다.Calculate the cooling energy due to the operation of the inlet fan 18 and the amount of heat to be generated from the secondary battery 14 to calculate the amount of heat released from the control circuit board 15 (ie, cooling energy for the control circuit board 15). It is also possible to subtract the amount of cooling energy to be used to cool the secondary battery 14 from the cooling energy of the inlet fan 18.

다음으로 도2의 플로우챠트를 참조하여, 제1 실시예에서 제어 회로(155)에 의해 실행되는 이차전지(14)의 용량을 조절하기 위한 제어 처리를 설명한다.Next, with reference to the flowchart of FIG. 2, a control process for adjusting the capacity of the secondary battery 14 executed by the control circuit 155 in the first embodiment will be described.

단계 ST10에서, 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100)이 용량 조절 모드에 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 용량 조절 타이밍에 대한 특별한 제한은 없지만, 그 예로는 차량이 시동(턴-온)될 때와 차량이 중단(턴-오프)될 때가 있다. 또한, 차량이 주행 중일 때 용량 조절을 수행하는 것도 가능하다. 배터리팩 시스템(100)이 용량 조절 모드에 있을 때(단계 ST10에서 예), 제어 회로(155)는 단계 ST20으로 진행한다.In step ST10, the control circuit 155 is configured to determine whether the battery pack system 100 is in the capacity adjustment mode. There is no particular limitation on the timing of capacity adjustment, but examples include when the vehicle is started (turned on) and when the vehicle is stopped (turned off). It is also possible to perform capacity adjustment while the vehicle is driving. When the battery pack system 100 is in the capacity adjustment mode (YES in step ST10), the control circuit 155 proceeds to step ST20.

단계 ST20에서, 제어 회로(155)는 각각의 전압 검출 회로(151a)에 의해 검출된 전압값(Vc) 형태로 배터리팩(1)의 각각의 이차전지(14)의 용량을 구하도록 구성된다. 또한, 제어 회로(155)는 전류 센서(5)로부터 전류값(I)과 냉매 온도 센서(3A)로부터 냉각 공기 온도(Tr)와 이차전지 온도 센서(3C)로부터 이차전지 온도(Tb)를 구하도록 구성된다. 또한, 제어 회로(155)는 유입팬(18)의 팬 회전 속도(Nb)를 구하도록 구성된다.In step ST20, the control circuit 155 is configured to obtain the capacity of each secondary battery 14 of the battery pack 1 in the form of the voltage value Vc detected by each voltage detection circuit 151a. In addition, the control circuit 155 obtains the secondary battery temperature Tb from the current value I from the current sensor 5 and the cooling air temperature Tr from the refrigerant temperature sensor 3A and the secondary battery temperature sensor 3C. It is configured to. In addition, the control circuit 155 is configured to obtain the fan rotational speed Nb of the inlet fan 18.

단계 ST30에서, 제어 회로(155)는 이차전지 전압(Vc), 전류값(I) 및 이차전지 온도(Tb)에 기초해서 이차전지(14)의 내부 저항(R)을 계산하도록 구성된다. 또한, 제어 회로(155)는 내부 저항(R)과 전류값(I)에 기초해서 이차전지(14)의 발열량(Qi)을 계산하도록 구성된다.In step ST30, the control circuit 155 is configured to calculate the internal resistance R of the secondary battery 14 based on the secondary battery voltage Vc, the current value I and the secondary battery temperature Tb. In addition, the control circuit 155 is configured to calculate the calorific value Qi of the secondary battery 14 based on the internal resistance R and the current value I. FIG.

단계 ST40에서, 제어 회로(155)는 냉각 공기 온도(Tr)와 유입팬(18)의 회전 속도(Nb)에 기초해서 전체적으로 배터리팩 시스템(100)으로 공급되는 냉각 에너지(열 방출량)(Q0)를 계산하도록 구성된다.In step ST40, the control circuit 155 cools energy (heat amount) Q0 supplied to the battery pack system 100 as a whole based on the cooling air temperature Tr and the rotational speed Nb of the inlet fan 18. It is configured to calculate.

전체 배터리팩 시스템(100)으로 공급되는 냉각 에너지(열 방출량)(Q0)는 상술한 바와 같이 배터리팩(10)의 이차전지(14) 및 제어 회로 기판(15) 모두를 냉각하기 위해 사용된다. 따라서, 후속 단계 ST50에서, 제어 회로 기판(15)을 냉각하기 위해 사용될 수 있는 냉각 에너지(열 방출량)(Qb)가 열 방출량(Q0)(냉각 에너지)에서 이차전지(14)의 발열량(Qi)을 뺌으로써 계산된다(Qb = Q0 -Qi).Cooling energy (heat release amount) Q0 supplied to the entire battery pack system 100 is used to cool both the secondary battery 14 and the control circuit board 15 of the battery pack 10 as described above. Therefore, in the subsequent step ST50, the cooling energy (heat release amount) Qb that can be used to cool the control circuit board 15 is the heat generation amount Qi of the secondary battery 14 at the heat release amount Q0 (cooling energy). Calculated by subtracting (Qb = Q0-Qi).

단계 ST60에서, 제어 회로(155)는 단계 ST20에서 얻어진 개별 이차전지(14)의 전압(Vc)에 기초해서 용량 조절 목표 전압(Vct)을 결정하도록 구성된다. 그 후, 제어 회로(155)는 또한 전압(Vc)으로부터 용량 조절 목표 전압(Vct)을 뺌으로써 용량 조절 목표 전압(Vct)에서 각각의 이차전지(14)의 전압(Vc)의 편차량(Vchn)을 계산하도록 추가로 구성된다(Vchn = Vc - Vct). 다음으로, 제어 회로(155)는 최대 편차(Vchn)를 갖는 이차전지(14)로부터 최소 편차(Vchn)를 갖는 이차전지(14)까지 이차전지(14)들을 정리함으로써 용량 조절을 수행하기 위한 이차전지(14)의 우선 순위를 결정하도록 구성된다. 정리된 전압값들은 Vcnk(k = 1, 2, 3, …)로 표현된다.In step ST60, the control circuit 155 is configured to determine the capacity adjustment target voltage Vct based on the voltage Vc of the individual secondary batteries 14 obtained in step ST20. Thereafter, the control circuit 155 also subtracts the capacitance adjusting target voltage Vct from the voltage Vc to determine the deviation amount Vchn of the voltage Vc of each secondary battery 14 in the capacitance adjusting target voltage Vct. ) Is further configured (Vchn = Vc-Vct). Next, the control circuit 155 arranges the secondary batteries 14 from the secondary battery 14 having the maximum deviation Vchn to the secondary battery 14 having the minimum deviation Vchn to perform the capacity adjustment by performing the adjustment. Configured to determine the priority of the battery 14. The summed voltage values are expressed as Vcnk (k = 1, 2, 3, ...).

단계 ST70에서, 제어 회로(155)는 단계 ST50에서 계산된 제어 회로 기판(15)의 열 방출량(Qb)을 넘지 않고 용량이 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)들의 최대수를 결정하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 제어 회로(155)는 단계 ST60에서 결정된 우선 순위로 대응하는 이차전지(14)의 전압(Vcnk)(k = 1, 2, 3, …)과 레지스터의 저항값(Rb)(미리 공지됨)에 기초해서 용량 조절 회로(152)의 각 레지스터의 발열량(Qbnk)(k = 1, 2, 3, …)을 계산하도록 구성된다. 다음으로, 제어 회로(155)는 합산값(ΣQbnk)이 단계 ST50에서 계산된 제어 회로 기판(15)의 열 방출량(Qb)을 넘지 않는 k(k = 1, 2, 3, …)의 최대값을 계산하도록 구성된다. 즉, 제어 회로(155)는 조건 ΣQbnk ≤ Qb이 만족되는 최대값(kmax)을 결정하도록 구성된다.In step ST70, the control circuit 155 is configured to determine the maximum number of secondary batteries 14 whose capacity can be adjusted simultaneously without exceeding the heat dissipation amount Qb of the control circuit board 15 calculated in step ST50. . More specifically, the control circuit 155 includes the voltage Vcnk (k = 1, 2, 3, ...) of the secondary battery 14 corresponding to the priority determined in step ST60 and the resistance value Rb of the resistor (preliminary). Is known to calculate the calorific value Qbnk (k = 1, 2, 3, ...) of each register of the capacitance adjusting circuit 152. Next, the control circuit 155 has a maximum value of k (k = 1, 2, 3, ...) in which the sum value ΣQbnk does not exceed the heat dissipation amount Qb of the control circuit board 15 calculated in step ST50. It is configured to calculate. In other words, the control circuit 155 is configured to determine the maximum value kmax at which the condition? Qbnk? Qb is satisfied.

단계 ST75에서, 제어 회로(155)는 단계 ST170에서 결정된 이차전지(14)의 수의 용량이 조절될 때 용량 조절 회로(152)의 레지스터로부터 생성될 발열량(Qbkmax)을 고려하여 유입팬(18)의 회전 속도(Nb)를 미세 조절 또는 미세 조율하도록 구성된다. 단계 ST75의 제어 과정을 생략하는 것도 가능하다.In step ST75, the control circuit 155 takes into account the heat generation amount Qbkmax to be generated from the register of the capacity adjusting circuit 152 when the capacity of the number of secondary batteries 14 determined in step ST170 is adjusted. It is configured to fine tune or fine tune the rotational speed (Nb) of. It is also possible to omit the control procedure of step ST75.

동시에 조절될 이차전지(14)의 수와 우선 순위가 결정된 후, 제어 회로(155)는 단계 ST80으로 진행한다.After the number and priority of the secondary batteries 14 to be adjusted simultaneously are determined, the control circuit 155 proceeds to step ST80.

단계 ST80에서, 제어 회로(155)는 선택된 이차전지(14)의 용량 조절을 시작하도록 [즉, 결정된 이차전지(14)의 수의 용량을 조절하도록] 구성된다. 단계 ST80에서 실행되는 이 작업은 선택된 이차전지(14)의 용량 조절 회로(152)로 용량 조절 신호를 보내는 도1에 도시된 제어 회로(155)에 의해 전류가 소정 기간 동안 용량 조절 회로(152)의 레지스터를 통과함으로써 달성된다.In step ST80, the control circuit 155 is configured to start adjusting the capacity of the selected secondary battery 14 (i.e., adjusting the capacity of the determined number of secondary batteries 14). This operation executed in step ST80 is performed by the control circuit 155 shown in FIG. 1 by the control circuit 155 shown in FIG. 1, which sends a capacity control signal to the capacity control circuit 152 of the selected secondary battery 14 for a predetermined period. This is achieved by passing through the registers.

단계 ST90에서, 제어 회로(155)는 이차전지(14) 중 어느 하나의 용량 조절이 완료되었는지 여부를 점검하도록 구성된다. 이차전지들 중 하나의 용량 조절이 완료되면(단계 ST90에서 예), 제어 회로(155)는 단계 ST100으로 진행한다.In step ST90, the control circuit 155 is configured to check whether the capacity adjustment of any of the secondary batteries 14 is completed. When the capacity adjustment of one of the secondary batteries is completed (YES in step ST90), the control circuit 155 proceeds to step ST100.

단계 ST100에서, 제어 회로(155)는 모든 이차전지(14)의 용량 조절이 완료되었는지 여부를 결정하도록 구성된다. 용량 조절이 완료되지 않은 이차전지(14)가 남아 있다면(단계 ST100에서 아니오), 제어 회로(155)는 단계 ST110으로 진행한다.In step ST100, the control circuit 155 is configured to determine whether the capacity adjustment of all secondary batteries 14 has been completed. If the secondary battery 14 in which capacity adjustment is not completed remains (NO in step ST100), the control circuit 155 proceeds to step ST110.

단계 ST110에서, 제어 회로(155)는 이차전지(14)들을 우선 순위에 따라 선택하도록 구성된다. 다음으로, 제어 회로(155)는 단계 ST80으로 돌아가서 선택된 이차전지(14)의 용량 조절을 시작한다. 제어 회로(155)는 제어 회로(155)가 단계 ST100에서 모든 이차전지(14)의 용량 조절이 완료되었다고 결정할 때까지 이런 작업을 반복한다. 그 후, 제어 회로(155)는 플로우챠트의 처리를 종료한다.In step ST110, the control circuit 155 is configured to select the secondary batteries 14 in order of priority. Next, the control circuit 155 returns to step ST80 to start adjusting the capacity of the selected secondary battery 14. The control circuit 155 repeats this operation until the control circuit 155 determines that the capacity adjustment of all the secondary batteries 14 is completed in step ST100. Thereafter, the control circuit 155 ends the processing of the flowchart.

제1 실시예에서, 용량이 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 최대수는 (열을 생성하는) 용량 조절 회로(152)의 레지스터의 발열량뿐 아니라 용량 조절 회로(152)가 장착되는 제어 회로 기판(15)으로 공급되는 냉매의 유속 및 온도와 발열량 간의 관계, 즉 제어 회로 기판(15)의 냉각 에너지(열 방출량)에 기초해서 결정된다. 그 결과, 용량 조절은 제어 회로 기판(15)을 과열시키지 않고 효율적으로 단기간 내에 실행될 수 있다.In the first embodiment, the maximum number of secondary batteries 14 whose capacity can be adjusted simultaneously is the control in which the capacity adjusting circuit 152 is mounted, as well as the amount of heat generated by the resistor of the capacity adjusting circuit 152 (generating heat). It is determined based on the relationship between the flow rate and the temperature of the refrigerant supplied to the circuit board 15 and the heat generation amount, that is, the cooling energy (heat release amount) of the control circuit board 15. As a result, capacitance adjustment can be performed efficiently and in a short period of time without overheating the control circuit board 15.

제2 실시예Second embodiment

이하, 도3 및 도4를 참조로 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치와 방법을 설명한다. 제1 및 제2 실시예 간의 유사성이란 점에 있어 제1 실시예의 부품과 동일한 제2 실시예의 부품에는 제1 실시예의 부품과 동일한 동일한 도면 부호가 주어질 것이다. 또한, 제1 실시예의 부품과 동일한 제2 실시예의 부품에 대한 설명은 간략한 설명을 위해 생략한다.Hereinafter, a battery pack capacity adjusting apparatus and method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Parts of the second embodiment that are identical to the parts of the first embodiment will be given the same reference numerals as the parts of the first embodiment in terms of similarity between the first and second embodiments. Also, the descriptions of the parts of the second embodiment that are identical to the parts of the first embodiment are omitted for the sake of brevity.

제2 실시예의 배터리팩 용량 조절 장치는 제2 실시예에서 제어 회로(155)가 도2에 도시된 제어 흐름의 단계 ST10에 앞서 도3의 플로우챠트에 도시된 제어 처리 를 실행하도록 구성된다는 점을 제외하고 도1 및 도6 내지 도8에 도시된 제1 실시예의 배터리팩 용량 조절 장치와 동일하다.The battery pack capacity adjusting device of the second embodiment is that, in the second embodiment, the control circuit 155 is configured to execute the control processing shown in the flowchart of FIG. 3 prior to step ST10 of the control flow shown in FIG. Except for the same capacity as the battery pack capacity adjusting device of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 6 to 8.

배터리팩 시스템(100)이 중단된 후 소정 기간이 경과했을 때, 비록 조절될 수 있는 전지의 수도 냉매의 온도에 따르지만 제어 회로 기판(15)은 원활히 냉각되고 용량이 동시에 조절될 수 있는 이차전지(14)의 수는 차량이 정상 구동될 때에 비해 크다. 따라서, 제2 실시예에서, 배터리팩 시스템(100)이 시동되면, 제어 회로 기판(15)이 냉각되는 정도는 배터리팩 시스템(100)이 얼마나 오랫동안 중단되는지에 대한 결정에 기초해서 평가된다. 제어 회로 기판(15)이 충분히 냉각된 것으로 평가되면, 모든 이차전지(14)는 동시에 조절될 수 있다.When a predetermined period has elapsed after the battery pack system 100 is stopped, the control circuit board 15 may be smoothly cooled and the capacity may be adjusted simultaneously, even though the water temperature of the battery that may be adjusted depends on the temperature of the refrigerant. The number of 14) is larger than when the vehicle is normally driven. Thus, in the second embodiment, when the battery pack system 100 is started up, the degree to which the control circuit board 15 is cooled is evaluated based on the determination of how long the battery pack system 100 is stopped. If the control circuit board 15 is evaluated to be sufficiently cooled, all the secondary batteries 14 can be adjusted at the same time.

도3에는 제2 실시예에 따라 모든 이차전지(14)의 용량을 한꺼번에 조절하기 위한 제어 흐름이 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 제어 회로(155)는 도2에 도시된 제어 흐름의 단계 ST10에서 제어 처치를 시작하기 전에 도3에 도시된 제어 로직을 실행하도록 구성된다.3 shows a control flow for adjusting the capacities of all secondary batteries 14 at once according to the second embodiment. As described above, the control circuit 155 is configured to execute the control logic shown in FIG. 3 before starting the control treatment in step ST10 of the control flow shown in FIG.

단계 ST1에서, 제어 회로(155)는 이차전지 온도 센서(3C)로부터 이차전지(14)의 온도(Tb)와 냉매 온도 센서(3A)로부터 냉각 공기의 온도(Tr)와 총전압 센서(4)로부터 이차전지(14)의 총전압(V)을 구하도록 구성된다. 단계 ST1의 제어 처리에 앞서 제어 회로(155)는 선행 제어 주기, 즉 배터리팩 시스템(100)이 중단되었을 때 존재했던 총전압(Vm)을 저장한다.In step ST1, the control circuit 155 performs the temperature Tb of the secondary battery 14 from the secondary battery temperature sensor 3C and the temperature Tr of the cooling air and the total voltage sensor 4 from the refrigerant temperature sensor 3A. It is configured to obtain the total voltage V of the secondary battery 14 from the. Prior to the control process of step ST1, the control circuit 155 stores the preceding control period, that is, the total voltage Vm that existed when the battery pack system 100 was stopped.

단계 ST2에서, 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100)이 시동될 때에 대응하는 현행 총전압(V)과 사전 저장 총전압(Vm) 사이의 차이, 즉 전압차(Vm-V)가 소 정 전압(V1)(바람직하게는 실험적으로 미리 결정됨)보다 큰지 여부를 결정하도록 구성된다. 전압차가 소정 전압(V1)보다 큰 경우(단계 ST2에서 예), 제어 회로(155)는 전압차가 이차전지(14)가 중단된 기간 동안 발생하는 자기 방전의 결과이고 소정 기간이 경과했다고 결정한다. 그 후, 제어 회로(155)는 단계 ST3으로 진행한다. 한편, 제어 회로(155)가 단계 ST2에서 전압차(Vm-V)가 소정 전압(V1)보다 작다(단계 ST2에서 아니오)고 결정하면, 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100)이 중단된 후 (선행 제어 주기에 대응하는) 소정 기간이 경과하지 않았고 제어 회로 기판(15)이 충분히 냉각되지 않은 것으로 결정한다. 따라서, 제어 회로(155)는 제1 실시예에서 설명된 바와 같이 조절 대상인 이차전지(14)의 수를 제한하는 것을 포함하는 용량 조절 제어를 수행하기 위해 도2의 단계 ST10으로 진행한다.In step ST2, the control circuit 155 determines that the difference between the corresponding current total voltage V and the pre-stored total voltage Vm, that is, the voltage difference Vm-V, is small when the battery pack system 100 is started. And determine whether greater than the constant voltage V1 (preferably experimentally predetermined). If the voltage difference is greater than the predetermined voltage V1 (YES in step ST2), the control circuit 155 determines that the voltage difference is a result of self discharge occurring during the period in which the secondary battery 14 is stopped and the predetermined period has elapsed. Thereafter, the control circuit 155 proceeds to step ST3. On the other hand, if the control circuit 155 determines in step ST2 that the voltage difference Vm-V is less than the predetermined voltage V1 (NO in step ST2), the control circuit 155 stops the battery pack system 100. After that, it is determined that the predetermined period (corresponding to the preceding control period) has not elapsed and the control circuit board 15 is not sufficiently cooled. Therefore, the control circuit 155 proceeds to step ST10 of FIG. 2 to perform the capacity adjustment control including limiting the number of secondary batteries 14 to be adjusted as described in the first embodiment.

단계 ST3에서, 제어 회로(155)는 후속 단계에서 모든 이차전지(14)의 용량을 한꺼번에 조절하기 위한 기간을 결정하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 제어 회로(155)는 도4에 도시된 관계와 같이 용량 조절 시간(Ct1) 대 이차전지 온도(Tb) 관계에 대응하는 맵을 참조하도록 구성된다. 용량 조절 시간(Ct1)은 제어 회로 기판(15)의 온도가 극한값에 도달하지 않으면서도 이차전지(14)들이 한꺼번에 조절될 수 있는 기간이다. 도4에 도시된 바와 같이, 이차전지 온도(Tb)는 용량 조절 시간(Ct1)이 길어짐에 따라 낮아진다. 따라서, 이차전지(14)들의 용량은 장기간의 용량 조절 시간(Ct1)에 걸쳐 한꺼번에 조절될 수 있다.In step ST3, the control circuit 155 is configured to determine a period for adjusting the capacities of all the secondary batteries 14 at once in a subsequent step. More specifically, the control circuit 155 is configured to refer to the map corresponding to the capacity adjustment time (Ct1) vs. secondary battery temperature (Tb) relationship as shown in FIG. The capacity adjusting time Ct1 is a period in which the secondary batteries 14 can be adjusted at once without the temperature of the control circuit board 15 reaching an extreme value. As shown in FIG. 4, the secondary battery temperature Tb is lowered as the capacity adjusting time Ct1 becomes longer. Therefore, the capacity of the secondary batteries 14 can be adjusted all at once over a long period of capacity adjustment time (Ct1).

단계 ST4에서, 제어 회로(155)는 모든 이차전지(14)의 용량을 한번에 조절하 도록 구성된다. 이런 용량 조절 동안, 각 이차전지(14)의 용량은 이차전지(14)의 용량과 용량 조절 목표값 사이의 편차량에 의해 조절된다. 그 후, 제어 회로(155)는 용량 조절이 완료된 이차전지(14)로부터 순서대로 용량 조절을 종료하기 위한 제어를 실행하도록 구성된다.In step ST4, the control circuit 155 is configured to adjust the capacities of all the secondary batteries 14 at once. During this capacity adjustment, the capacity of each secondary battery 14 is adjusted by the amount of deviation between the capacity of the secondary battery 14 and the capacity adjustment target value. Thereafter, the control circuit 155 is configured to execute control for terminating the capacity adjustment in order from the secondary battery 14 whose capacity adjustment is completed.

단계 ST5에서, 제어 회로(155)는 타이머 값(Ct)을 증분한 다음 타이머 값(Ct)이 단계 ST3에서 설정된 용량 조절 시간(Ct1)을 초과했는지 여부를 결정하도록 구성된다. 용량 조절 시간(Ct1)이 도달될 때까지 단계 ST4의 전부-동시 용량 조절이 반복된다. 단계 ST3에서 설정된 용량 조절 시간(Ct1)이 경과할 때, 제어 회로(155)는 도2의 단계 ST10으로 진행해서 제1 실시예에서 설명된 바와 같이 도2의 플로우챠트에 도시된 제어를 실행한다.In step ST5, the control circuit 155 is configured to increment the timer value Ct and then determine whether the timer value Ct has exceeded the capacity adjustment time Ct1 set in step ST3. The all-simultaneous dose adjustment of step ST4 is repeated until the dose adjustment time Ct1 is reached. When the capacitance adjusting time Ct1 set in step ST3 has elapsed, the control circuit 155 proceeds to step ST10 in FIG. 2 and executes the control shown in the flowchart of FIG. 2 as described in the first embodiment. .

배터리팩 시스템(100)이 시동될 때 도3에 도시된 제어를 실행함으로써 배터리팩(1)의 용량은 보다 균일하게 유지될 수 있으며 용량 조절 시간은 차량이 정상 구동될 때에만 용량 조절을 실행하는 경우에 비해 크게 단축될 수 있다.By executing the control shown in FIG. 3 when the battery pack system 100 is started, the capacity of the battery pack 1 can be kept more uniform, and the capacity adjustment time is performed only when the vehicle is normally driven. Compared to the case can be greatly shortened.

제3 실시예Third embodiment

이하, 도5를 참조로 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치와 방법을 설명한다. 제1 및 제3 실시예 간의 유사성이란 점에 있어 제1 실시예의 부품과 동일한 제3 실시예의 부품에는 제1 실시예의 부품과 동일한 동일한 도면 부호가 주어질 것이다. 또한, 제1 실시예의 부품과 동일한 제3 실시예의 부품에 대한 설명은 간략한 설명을 위해 생략하기로 한다.Hereinafter, a battery pack capacity adjusting apparatus and method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. Parts of the third embodiment that are identical to the parts of the first embodiment will be given the same reference numerals as the parts of the first embodiment in terms of similarities between the first and third embodiments. In addition, the description of the parts of the third embodiment that are identical to the parts of the first embodiment will be omitted for the sake of brevity.

제3 실시예의 배터리팩 용량 조절 장치와 방법은 제3 실시예에서 제어 회로(155)가 도2에 도시된 플루우챠트가 아닌 도5의 플로우챠트에 도시된 제어 흐름을 실행하도록 구성된다는 점을 제외하고 도1 및 도6 내지 도8에 도시된 제1 실시예의 배터리팩 용량 조절 장치 및 방법과 동일하다. 보다 구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에서 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100)이 도5의 플로우챠트에 따라 중단될 때 이차전지(14)의 용량 조절을 수행하도록 구성된다. 제3 실시예에서, 제어 회로(155)로 전력을 공급하는 보조 배터리(3D)의 전압(Vb)이 배터리팩 시스템(100)이 중단될 때 충분하다면, 제어 회로(155)는 이차전지(14)의 용량 조절이 필요한 경우 배터리팩 시스템(100)이 중단된 후에도 용량 조절을 실행하도록 구성된다. 본 명세서에서 기술분야의 당업자라면 배터리팩 시스템(100)이 작동하는 동안 제어 회로(155)가 도2에 도시된 제어 흐름을 실행하거나 도2 및 도3에 도시된 제어 흐름을 실행하는 것 외에 배터리팩 시스템(100)이 중단될 때 도5의 플로우챠트에 도시된 제어 흐름을 실행하도록 구성될 수 있음을 알 것이다.The apparatus and method for adjusting battery pack capacity of the third embodiment is that in the third embodiment the control circuit 155 is configured to execute the control flow shown in the flowchart of FIG. 5 rather than the flute chart shown in FIG. Except for the battery pack capacity adjusting apparatus and method of the first embodiment shown in Figures 1 and 6 to 8 are the same. More specifically, in the third embodiment of the present invention, the control circuit 155 is configured to perform capacity adjustment of the secondary battery 14 when the battery pack system 100 is interrupted according to the flowchart of FIG. In the third embodiment, if the voltage Vb of the auxiliary battery 3D for supplying power to the control circuit 155 is sufficient when the battery pack system 100 is stopped, the control circuit 155 is the secondary battery 14. If capacity adjustment is required, the battery pack system 100 is configured to execute the capacity adjustment even after the interruption. Those skilled in the art will appreciate that while the battery pack system 100 is operating, the control circuit 155 may execute the control flow shown in FIG. 2 or the battery in addition to executing the control flow shown in FIGS. 2 and 3. It will be appreciated that the pack system 100 can be configured to execute the control flow shown in the flowchart of FIG. 5 when the pack system 100 is interrupted.

단계 ST200에서, 제어 회로(155)는 배터리팩 시스템(100) 중단 요구가 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 배터리팩 시스템(100) 중단 요구가 있다면(단계 ST200에서 예), 제어 회로(155)는 후술하는 바와 같은 후속 단계로 진행한다.In step ST200, the control circuit 155 is configured to determine whether there is a request to stop the battery pack system 100. If there is a request to stop the battery pack system 100 (YES in step ST200), the control circuit 155 proceeds to a subsequent step as described below.

보다 구체적으로, 단계 ST210에서 제어 회로(155)는 이차전지(14)의 전압(Vc)과 보조 배터리(3D)의 전압(Vb)을 구하도록 구성된다.More specifically, in step ST210, the control circuit 155 is configured to obtain the voltage Vc of the secondary battery 14 and the voltage Vb of the auxiliary battery 3D.

단계 ST220에서, 제어 회로(155)는 용량 조절을 요하는 이차전지(14)들의 충전 용량 간에 충분한 편차(산포)가 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 제3 실시 예에서, 용량 조절은 이차전지(14)의 전압(Vc) 중 최대값(Vcmax)과 용량 조절 목표값(Vct) 간의 전압차가 소정값(Vcs)보다 클 때(용량 편차량이 용량 조절을 촉발시키기 위해 요구되는 조건의 일 예) 실행된다.In step ST220, the control circuit 155 is configured to determine whether there is sufficient variation (dispersion) between the charging capacities of the secondary batteries 14 requiring capacity adjustment. In the third embodiment, the capacity adjustment is performed when the voltage difference between the maximum value Vcmax and the capacity adjustment target value Vct among the voltages Vc of the secondary battery 14 is larger than the predetermined value Vcs (the capacity deviation amount is the capacity. One example of the conditions required to trigger an adjustment is performed.

단계 ST220에서, 용량 조절을 위해 필요한 용량 편차가 존재하지 않을 경우(단계 ST210에서 아니오), 제어 회로(155)는 단계 ST230에서 용량 조절 실행을 중단시키고 단계 ST240에서 배터리팩 시스템(100)을 중단시키는 처리를 실행하도록 구성된다.In step ST220, if there is no capacity deviation necessary for capacity adjustment (NO in step ST210), the control circuit 155 stops performing the capacity adjustment in step ST230 and stops the battery pack system 100 in step ST240. Configured to execute a process.

한편, 제어 회로(155)가 단계 ST220에서 용량 조절을 위해 필요한 용량 편차가 존재한다고 결정하면(단계 ST220에서 예), 제어 회로(155)는 단계 ST250로 진행한다.On the other hand, if the control circuit 155 determines in step ST220 that there is a capacitance deviation necessary for capacity adjustment (YES in step ST220), the control circuit 155 proceeds to step ST250.

단계 ST250에서, 제어 회로(155)는 보조 배터리(3D)가 용량 조절을 실행하기에 충분한 전압(V1)을 갖는지 여부를 결정한다. 전압이 충분하다면(단계 ST250에서 예), 제어 회로(155)는 단계 ST260으로 진행한다. 전압이 불충분하다면(단계 ST250에서 아니오), 제어 회로(155)는 단계 ST230으로 진행해서 용량 조절을 중단시키고 배터리팩 시스템(100)을 중단시킨다.In step ST250, the control circuit 155 determines whether the auxiliary battery 3D has a sufficient voltage V1 to perform the capacity adjustment. If the voltage is sufficient (YES in step ST250), control circuit 155 proceeds to step ST260. If the voltage is insufficient (NO in step ST250), the control circuit 155 proceeds to step ST230 to stop the capacity adjustment and stop the battery pack system 100. FIG.

단계 ST260, ST270, ST280, ST290, ST300 및 ST310에서 실행되는 제어 처리는 각각 도2의 단계 ST60, ST70, ST80, ST90, ST100 및 ST110에서 실행되는 제어 처리 용량 조절을 위한 제어 처리와 동일하다.The control processing executed in steps ST260, ST270, ST280, ST290, ST300, and ST310 is the same as the control processing for adjusting the control processing capacity executed in steps ST60, ST70, ST80, ST90, ST100, and ST110 of FIG.

제3 실시예에서는 보조 배터리(3D)의 전압이 충분한 전압을 갖고 있기만 하다면 배터리팩 시스템(100)이 중단될 때 필요 용량 조절이 실행되기 때문에, 배터 리팩 시스템(100)은 배터리팩 시스템(100)이 시동된 다음 이차전지(14)의 용량이 조절되는 상태에서 작동될 수 있다.In the third embodiment, since the required capacity adjustment is performed when the battery pack system 100 is interrupted as long as the voltage of the auxiliary battery 3D has a sufficient voltage, the battery pack system 100 is connected to the battery pack system 100. After starting, it may be operated while the capacity of the secondary battery 14 is adjusted.

설명된 본 발명의 실시예들에 따르면, 배터리팩 용량 조절 장치는 용량 조절부[예컨대, 용량 조절 회로(152)의 레지스터](열원)이 장착되는 제어 회로 기판(15)의 열 방출량과 용량 조절부의 발열량 간의 관계에 기초해서 용량이 함께 조절되는 많은 이차전지(14)들을 결정하도록 구성된다. 그 결과, 용량 조절은 제어 회로 기판(15)이 냉각될 수 있는 정도에 따라 효율적으로 실행될 수 있다. 즉, 제어 회로 기판(15)이 냉각될 수 있는 정도가 크면, 많은 수의 이차전지의 용량이 함께 조절된다. 한편, 제어 회로 기판(15)이 냉각될 수 있는 정도가 작다면, 제어 회로 기판(15)가 냉각될 수 있는 정도에 따라 결정되는 적절히 적은 수의 이차전지(14)의 용량이 함께 조절된다. 이처럼, 제어 회로 기판(15)의 온도는 필요한 정도를 넘어 억제되지 않으며 용량 조절에 필요한 시간은 단축될 수 있다.According to the described embodiments of the present invention, the battery pack capacity adjusting device is adapted to adjust the amount of heat dissipation and capacity of the control circuit board 15 to which the capacity adjusting unit (for example, the register of the capacity adjusting circuit 152) (heat source) is mounted. It is configured to determine many secondary batteries 14 whose capacity is adjusted together based on the relationship between negative calorific values. As a result, the capacitance adjustment can be performed efficiently depending on the degree to which the control circuit board 15 can be cooled. That is, when the degree to which the control circuit board 15 can be cooled is large, the capacity of a large number of secondary batteries is adjusted together. On the other hand, if the degree to which the control circuit board 15 can be cooled is small, the capacity of the appropriately small number of secondary batteries 14 determined according to the degree to which the control circuit board 15 can be cooled is adjusted together. As such, the temperature of the control circuit board 15 is not suppressed beyond the required level and the time required for capacity adjustment can be shortened.

용어에 대한 일반 해석General interpretation of the term

본 발명의 범위를 이해함에 있어, 본 명세서에 사용되는 "포함하다"란 용어 및 그 파생어는 기술된 특징, 요소, 부품, 그룹, 정수 및/또는 단계의 존재를 특정하지만 기술되지 않은 그 밖의 특징, 요소, 부품, 그룹, 정수 및/또는 단계를 배제하지 않는 개방 목적의 용어로 이해되어야 한다. 또한, 상기 내용은 "구비하다", "갖는다" 및 그 파생어와 같은 용어와 같이 유사한 의미를 갖는 말에도 적용된다. 또한, 단수로 사용되는 "부", "구역", "부분", "부재" 또는 "요소"와 같은 용어는 단일 부품 또는 복수의 부품이라는 이중적 의미를 가질 수 있다. 부품, 구역, 장치 등에 의해 실행되는 작업이나 기능을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되는 "검출"이란 용어는 물리적 검출을 필요로 하는 것이 아닌 이런 작업이나 기능을 실행하기 위한 결정, 측정, 모델화, 예측 또는 계산 등을 포함한다. 장치의 부품, 구역 또는 일부를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되는 "구성된"이란 용어는 원하는 기능을 실행하도록 구성된 그리고/또는 프로그램된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다.In understanding the scope of the invention, the term "comprises" and derivatives thereof, as used herein, refers to the presence of the described features, elements, parts, groups, integers, and / or steps, but other features not described. It is to be understood in terms of open purpose not to exclude elements, components, groups, integers and / or steps. The above also applies to words having similar meanings, such as terms such as “having”, “having” and derivatives thereof. In addition, the terms "part", "zone", "part", "member" or "element" used in the singular may have the dual meaning of a single part or a plurality of parts. As used herein to describe a task or function performed by a part, zone, device, or the like, the term "detection" does not require physical detection, but rather a determination, measurement, modeling, or prediction to perform such a task or function. Or calculations. The term " configured " as used herein to describe parts, zones or parts of a device includes hardware and / or software that is configured and / or programmed to perform a desired function.

비록 선택된 실시예들만이 본 발명을 설명하기 위해 선택되었지만, 기술분야의 당업자라면 본 명세서에서 첨부된 특허청구범위에서 한정되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변경과 개조가 이루어질 수 있음을 명확히 알 수 있을 것이다. 예컨대, 다양한 부품의 크기, 형상, 위치 또는 방향은 필요에 따라 그리고/또는 원하는 바에 따라 변경될 수 있다. 서로 직접 연결되거나 접촉하는 것으로 도시된 부품들은 그 사이에 배치되는 중간 구조물을 가질 수 있다. 한 요소의 기능은 두 개에 의해 수행될 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 일 실시예의 구조와 기능은 다른 실시예에서 채택될 수 있다. 모든 장점들이 특정 실시예에서 동시에 존재할 필요는 없다. 종래 기술과 구별되는 모든 특징들도 단독 또는 다른 특징들과 함께 이런 특징(들)에 의해 구현되는 구조적 및/또는 기능적 개념을 포함하는 출원인의 다른 발명에 대한 별개의 설명으로 간주되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예들에 대한 상술한 설명은 단지 예시를 위해 제공된 것이며 첨부된 특허청구범위와 그 균등 실시예에 의해서 한정되는 본 발명을 제한하기 위한 것 이 아니다.Although only selected embodiments are selected to illustrate the invention, those skilled in the art will clearly appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. There will be. For example, the size, shape, position or orientation of the various components can be changed as needed and / or desired. Parts shown as being directly connected or in contact with each other may have intermediate structures disposed therebetween. The function of one element can be performed by two and vice versa. The structure and function of one embodiment may be adopted in another embodiment. Not all advantages need to be present at the same time in a particular embodiment. All features that distinguish themselves from the prior art should also be considered as separate descriptions of the applicant's other inventions, including the structural and / or functional concepts implemented by such feature (s), alone or in combination with other features. Accordingly, the foregoing description of the embodiments according to the present invention is provided for illustration only and is not intended to limit the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치가 마련된 배터리팩을 포함하는 배터리팩 시스템의 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram of a battery pack system including a battery pack provided with a battery pack capacity adjusting apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한 플로우챠트이다.Fig. 2 is a flowchart showing control processing executed by the battery pack capacity adjusting apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한 플로우챠트이다.3 is a flowchart showing control processing executed by the battery pack capacity adjusting apparatus according to the second embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치에 의해 이용되는 용량 조절 시간 대 이차전지 온도를 도시한 제어 맵이다.4 is a control map showing a capacity adjusting time versus a secondary battery temperature used by a battery pack capacity adjusting apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리팩 용량 조절 장치에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한 플로우챠트이다.Fig. 5 is a flowchart showing control processing executed by the battery pack capacity adjusting apparatus according to the third embodiment of the present invention.

도6은 본 발명의 제1 실시예의 배터리팩 시스템이 장착된 차량의 예를 도시한 개략적 측면도이다.Fig. 6 is a schematic side view showing an example of a vehicle equipped with the battery pack system of the first embodiment of the present invention.

도7은 본 발명의 제1 실시예의 배터리팩 시스템의 일 예를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing an example of the battery pack system of the first embodiment of the present invention.

도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩 시스템의 제어 회로 기판의 일 예를 단순화하여 도시한 사시도이다.8 is a perspective view schematically illustrating an example of a control circuit board of the battery pack system according to the first embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 배터리팩1: battery pack

2: 차량 부하2: vehicle load

4: 총전압 센서4: total voltage sensor

5: 전류 센서5: current sensor

14: 이차전지14: secondary battery

15: 제어 회로 기판15: control circuit board

100: 배터리팩 시스템100: battery pack system

151a: 전압 검출 회로151a: voltage detection circuit

152: 용량 조절 회로152: capacitance control circuit

155a: 차단 회로155a: blocking circuit

155: 제어 회로155: control circuit

3A: 냉매 온도 센서3A: refrigerant temperature sensor

3B: 유입팬 회전 속도 센서3B: Inlet Fan Rotational Speed Sensor

3C: 이차 전지 온도 센서3C: secondary battery temperature sensor

3D: 보조 배터리3D: secondary battery

Claims (8)

복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 배터리팩 용량 조절 장치에 있어서,In the battery pack capacity adjusting apparatus for adjusting the capacity of the battery pack having a plurality of secondary batteries, 배터리팩에 설치 가능하고 각각의 이차전지의 용량을 조절하기 위해 이차전지에 전기 접속될 용량 조절부를 포함하는 제어 회로 기판과,A control circuit board which can be installed in the battery pack and includes a capacity adjusting unit to be electrically connected to the secondary batteries to adjust the capacity of each secondary battery; 제어 회로 기판의 열 방출량과 용량 조절부의 발열량 사이의 관계에 기초하여 용량이 함께 조절될 수 있는 이차전지들을 결정하고, 함께 조절될 수 있다고 결정된 이차전지들의 용량을 조절하기 위해 용량 조절부를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.And configured to determine the secondary batteries whose capacity can be adjusted together based on the relationship between the heat emission amount of the control circuit board and the calorific value of the capacity adjusting unit, and to control the capacity adjusting unit to adjust the capacity of the secondary batteries determined to be adjustable together. Battery pack capacity control device comprising a control unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제어 회로 기판의 온도를 검출하도록 구성되어 배열되는 제어 회로 기판 온도 검출부와,A control circuit board temperature detector configured and arranged to detect a temperature of the control circuit board; 제어 회로 기판으로 공급되는 냉매의 온도를 검출하도록 구성되어 배열되는 냉매 온도 검출부와,A refrigerant temperature detector configured and arranged to detect a temperature of the refrigerant supplied to the control circuit board; 냉매의 유속을 검출하도록 구성되어 배열되는 유속 검출부를 추가로 포함하며,Further comprising a flow rate detecting unit configured and arranged to detect the flow rate of the refrigerant, 제어부는 제어 회로 기판의 온도, 냉매의 온도 및 냉매의 유속에 기초하여 제어 회로 기판의 열 방출량을 결정하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.The control unit is further configured to determine the heat dissipation amount of the control circuit board based on the temperature of the control circuit board, the temperature of the coolant and the flow rate of the coolant. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 각각의 이차전지의 전압을 검출하도록 구성되어 배열되는 전압 센서를 추가로 포함하며,Further comprising a voltage sensor configured and arranged to detect a voltage of each secondary battery, 제어부는 전압 센서에 의해 검출된 이차전지의 각각의 전압과 소정 목표 전압 사이의 편차량을 계산하고 작은 편차를 갖는 이차전지보다 큰 편차를 갖는 이차전지에 우선권이 주어지도록 편차량에 따라 용량을 조절하기 위해 이차전지들의 우선 순위를 정하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.The control unit calculates the amount of deviation between each voltage of the secondary battery detected by the voltage sensor and the predetermined target voltage, and adjusts the capacity according to the amount of deviation so that the secondary battery having a greater deviation is given priority than the secondary battery having a small deviation. Battery pack capacity control device, characterized in that further configured to prioritize the secondary batteries. 제2항에 있어서, 제어부는 용량 조절부의 발열량에 기초해서 냉매의 유속을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.The battery pack capacity adjusting apparatus of claim 2, wherein the control unit is configured to control the flow rate of the refrigerant based on the amount of heat generated by the capacity adjusting unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 배터리팩의 총전압을 검출하도록 구성되어 배열되는 총전압 센서를 추가로 포함하며,Further comprising a total voltage sensor configured and arranged to detect the total voltage of the battery pack, 제어부는 배터리팩이 중단될 때 배터리팩의 총전압과 배터리팩이 재시동될 때 배터리팩의 총전압 사이의 차이가 소정값보다 큰지 여부를 결정하고 차이가 소정값보다 클 때 모든 이차전지의 용량을 조절하도록 추가로 구성되는 것을 특징으 로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.The controller determines whether the difference between the total voltage of the battery pack when the battery pack is stopped and the total voltage of the battery pack when the battery pack is restarted is larger than a predetermined value, and sets the capacity of all secondary batteries when the difference is larger than the predetermined value. Battery pack capacity adjusting device, characterized in that further configured to adjust. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제어부에 전력을 공급하도록 구성되어 배열되는 보조 배터리를 추가로 포함하며,Further comprising a secondary battery configured and arranged to supply power to the control unit, 제어부는 배터리팩 중단 요구가 수신된 후 보조 배터리의 전압이 소정 전압 이상일 때 이차전지의 용량을 조절하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.The controller is further configured to adjust the capacity of the secondary battery when the voltage of the auxiliary battery is greater than a predetermined voltage after the battery pack stop request is received. 복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 배터리팩 용량 조절 방법에 있어서,In the battery pack capacity adjusting method for adjusting the capacity of the battery pack having a plurality of secondary batteries, 용량 조절부를 이용하여 이차전지의 용량을 선택적으로 조절하는 단계와, Selectively adjusting the capacity of the secondary battery using the capacity adjusting unit; 용량 조절부가 장착된 제어 회로 기판의 열 방출량을 계산하는 단계와,Calculating heat dissipation of a control circuit board equipped with a capacity adjusting unit, 용량 조절부의 발열량을 계산하는 단계와,Calculating a calorific value of the capacity adjusting unit; 제어 회로 기판의 열 방출량과 용량 조절부의 발열량 사이의 관계에 기초해서 용량이 함께 조절될 수 있는 이차전지를 결정하는 단계를 포함하며,Determining a secondary battery whose capacity can be adjusted together based on the relationship between the heat emission amount of the control circuit board and the heat generation amount of the capacity adjusting unit, 이차전지의 용량을 선택적으로 조절하는 단계는 함께 조절될 수 있다고 결정된 이차전지들의 용량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 방법.The step of selectively adjusting the capacity of the secondary battery comprises the step of adjusting the capacity of the secondary batteries determined that can be adjusted together. 복수의 이차전지를 갖는 배터리팩의 용량을 조절하기 위한 배터리팩 용량 조절 장치에 있어서,In the battery pack capacity adjusting apparatus for adjusting the capacity of the battery pack having a plurality of secondary batteries, 이차전지의 용량을 선택적으로 조절하기 위한 용량 조절수단과, Capacity adjusting means for selectively adjusting the capacity of the secondary battery, 용량 조절수단이 장착된 배터리팩의 제어 회로 기판의 열 방출량을 계산하기 위한 열 방출량 계산수단과,Heat release amount calculation means for calculating a heat release amount of a control circuit board of a battery pack equipped with a capacity adjusting means; 용량 조절수단의 발열량을 계산하기 위한 발열량 계산수단과,Calorific value calculating means for calculating the calorific value of the capacity adjusting means; 제어 회로 기판의 열 방출량과 용량 조절수단의 발열량 사이의 관계에 기초해서 용량이 함께 조절될 수 있는 이차전지들을 결정하고, 함께 조절될 수 있다고 결정된 이차전지들의 용량을 조절하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 용량 조절 장치.A control means for determining secondary batteries whose capacity can be regulated together based on the relationship between the heat emission amount of the control circuit board and the calorific value of the capacity adjusting means and adjusting the capacity of the secondary batteries determined to be adjustable together; Battery pack capacity adjusting device, characterized in that.
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