KR101416308B1 - Independent cooling method for operating temperature optimizations of medium and large sized batteries electric vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명의 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법은 (a) 모듈 단위로 구성되는 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 냉각팬이 구동 가능한 상태인지를 확인하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 상기 냉각팬이 구동 가능한 상태인 경우 상기 냉각팬의 구동 온도값을 설정하는 단계; (c) 상기 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 각 배터리 모듈의 온도를 감지하는 단계; (d) 상기 단계(c)에서 감지된 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 단계(b)에서 설정된 냉각팬 구동 설정 온도값을 비교하는 단계; 및 (e) 상기 단계(d)에서 상기 각 배터리 모듈의 온도값이 상기 냉각팬 구동 설정 온도값을 초과한 경우 해당 배터리 모듈의 냉각팬을 독립적으로 구동시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 각 배터리 모듈의 다소 상이한 온도 차이에 따라 모든 냉각팬을 동시에 구동하지 않고 배터리 온도 파라미터를 기반으로 독립적으로 냉각팬을 구동시킴으로써 순시 에너지 소비량을 줄이고 소음을 획기적으로 저감시킬 수 있다.The independent cooling method for optimizing the operating temperature of the middle- or large-sized battery of an electric vehicle according to the present invention comprises the steps of: (a) confirming whether the cooling fan of the middle- or large- (b) setting a driving temperature value of the cooling fan when the cooling fan is in a driveable state in the step (a); (c) sensing the temperature of each battery module of the middle- or large-sized battery system of the electric vehicle; (d) comparing a temperature value of each battery module sensed in the step (c) with a cooling fan drive set temperature value set in the step (b); And (e) independently driving the cooling fan of the corresponding battery module when the temperature value of each of the battery modules exceeds the cooling fan drive set temperature value in the step (d). According to the present invention, the instantaneous energy consumption can be reduced and the noise can be drastically reduced by independently driving the cooling fan based on the battery temperature parameter without simultaneously driving all the cooling fans according to a somewhat different temperature difference of each battery module.
Description
본 발명은 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기에너지를 동력원으로 사용하는 전기자동차 및 기타 전기 에너지를 사용하는 특수 차량 등의 이동체에 적용/탑재되는 중대형 배터리의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an electric automobile middle- or large-sized battery, and more particularly, to an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an electric automobile middle- To an independent cooling method for optimizing the operating temperature of a middle- or large-sized battery.
21세기 전기자동차의 등장으로 에너지 공급원인 배터리 및 슈퍼커패시터 등 에너지 저장장치에 대한 중요성이 증대되었다. 다양한 전지 가운데 순간 방전률 성능이 우수하고 급속 충전이 가능한 리튬 폴리머 물성 기반의 전지가 전기자동차 및 기타 전기에너지를 사용하는 이동체에 널리 적용되고 있다.The emergence of electric cars in the 21st century has increased the importance of energy storage devices such as batteries and supercapacitors. Lithium polymer materials based batteries, which have excellent instantaneous discharge rate performance and can be rapidly charged among various batteries, are widely applied to electric vehicles and other mobile vehicles using electric energy.
배터리는 흔히 볼 수 있는 휴대폰과 같은 모바일 기기, 기타 최소한의 전원을 필요로 하고 잔여 전력을 구비해야 하는 시스템에 필수적으로 적용되어 있다. 최근 신재생 에너지 분야에서는 풍력, 파력, 태양광 시스템에도 안정된 전원 공급과 충전이 가능한 2차 전지 채택 및 활용이 급격화되고 있으며, 나아가 차세대 자동차 산업에도 중대형 2차 전지를 이용한 자동차의 기술혁신과 기술개선을 꾀하고 있다. 이러한 모든 산업 전반에 2차 전지 배터리의 응용이 다각화됨으로 더욱 쓰임새와 활용범위가 커지고 있다.Batteries are essential for mobile devices such as cell phones, which are commonly seen, and for systems that require minimal power and have residual power. Recently, in the renewable energy field, the adoption and application of the secondary battery which can supply and charge the stable power to the wind power, the wave power and the photovoltaic system are rapidly increasing. Furthermore, the automobile industry using the middle- And is trying to improve it. As the application of secondary battery battery is diversified in all of these industries, the utilization and range of application is increasing.
그러나, 슈퍼커패시터에 비해 에너지 밀도가 크고, 주요 전력 공급체로 사용되는 배터리는 슈퍼커패시터에 반해 운용 온도 범위가 매우 제한된다. 일반적인 리튬 폴리머 배터리는 상온 충전을 권장하며, 방전은 미소한 영하의 온도에서부터 방전이 가능하다.However, the energy density is higher than that of the super capacitor, and the battery used as the main power supply has a very limited operating temperature range as opposed to the super capacitor. General lithium polymer batteries are recommended to charge at room temperature, and discharges can be discharged from a subzero temperature.
따라서, 정상적인 운용 및 차량 성능을 내려면 배터리 관리가 매우 중요하며 이는 곧, 배터리의 냉각장치 제어 및 기구 설계 기술에 종속된다고 해도 과언이 아니다. 현재 전기에너지를 사용하는 이동체에 배터리를 냉각하는 방식은 강제공냉, 순환식이 주류를 이루고 있다.Therefore, battery management is very important for normal operation and vehicle performance, and it is no exaggeration to say that it depends on battery cooling control and mechanism design technology. Currently, forced air cooling and circulation are the main methods of cooling the battery to mobile bodies using electric energy.
도 1은 종래의 전기자동차에 적용된 리튬 이온 배터리를 나타내는 도면으로, 공랭식 냉각 방법으로 흡입(Intake)부와 방출(Outlet)부가 외부에 설치되어 있다. 도 2는 배터리 냉각을 위한 자연 순환식 공기 유로의 일반적인 형태를 나타내는 도면으로, 블로워 팬을 통해 유입되어 방출되는 공기에 의해 배터리를 냉각시킨다.FIG. 1 is a view showing a lithium ion battery applied to a conventional electric vehicle, in which an intake part and an outlet part are provided outside by an air cooling method. FIG. 2 is a view showing a general form of a natural circulation air passage for cooling a battery, in which the battery is cooled by air introduced and discharged through a blower fan.
특히, 전기에너지를 사용하는 이동체의 중대형 배터리는 여러 전지 또는 모듈이 직렬로 연결되어 하나의 팩으로 구성된다. 일반적으로 공랭식 냉각장치의 구성은 냉각팬이라는 장치를 이용하여 강제 냉각한다. 냉각팬의 수량은 모듈 수량 및 규모에 비례하여 많아지고 취부 위치도 각기 다르다. 그러나, 이러한 다수의 냉각팬을 이용하여 배터리 냉각을 하는데 있어 모든 냉각팬이 동시에 구동됨으로 순시 에너지 소비량이 많고 소음이 심하게 발생한다는 문제점이 있었다.Particularly, a middle- or large-sized battery of a moving object using electric energy is composed of one pack in which several batteries or modules are connected in series. Generally, the configuration of the air-cooled cooling device is forcedly cooled using a device called a cooling fan. The number of cooling fans is increased in proportion to the number and size of modules and mounting positions are different. However, since all the cooling fans are simultaneously driven in cooling the battery using the plurality of cooling fans, there is a problem that the instantaneous energy consumption is large and the noise is seriously generated.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 각 배터리의 모듈은 다소 상이한 온도차이가 발생함으로 모든 냉각팬을 동시에 구동하지 않고 배터리 온도 파라미터를 기반으로 독립적으로 냉각팬이 구동될 수 있도록 한 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법을 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery module in which a cooling fan can be driven independently based on battery temperature parameters And to provide an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an electric vehicle middle- or large-sized battery.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법의 일 측면에 따르면, (a) 모듈 단위로 구성되는 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 냉각팬이 구동 가능한 상태인지를 확인하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 상기 냉각팬이 구동 가능한 상태인 경우 상기 냉각팬의 구동 온도값을 설정하는 단계; (c) 상기 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 각 배터리 모듈의 온도를 감지하는 단계; (d) 상기 단계(c)에서 감지된 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 단계(b)에서 설정된 냉각팬 구동 설정 온도값을 비교하는 단계; 및 (e) 상기 단계(d)에서 상기 각 배터리 모듈의 온도값이 상기 냉각팬 구동 설정 온도값을 초과한 경우 해당 배터리 모듈의 냉각팬을 독립적으로 구동시키는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an electric vehicle middle- or large-sized battery, the method comprising the steps of: (a) Confirming whether it is in a state; (b) setting a driving temperature value of the cooling fan when the cooling fan is in a driveable state in the step (a); (c) sensing the temperature of each battery module of the middle- or large-sized battery system of the electric vehicle; (d) comparing a temperature value of each battery module sensed in the step (c) with a cooling fan drive set temperature value set in the step (b); And (e) independently driving the cooling fan of the corresponding battery module when the temperature value of each of the battery modules exceeds the cooling fan drive set temperature value in the step (d).
본 발명에 의하면, 각 배터리 모듈의 다소 상이한 온도 차이에 따라 모든 냉각팬을 동시에 구동하지 않고 배터리 온도 파라미터를 기반으로 독립적으로 냉각팬을 구동시킴으로써 순시 에너지 소비량을 줄이고 소음을 획기적으로 저감시킬 수 있다.According to the present invention, the instantaneous energy consumption can be reduced and the noise can be drastically reduced by independently driving the cooling fan based on the battery temperature parameter without simultaneously driving all the cooling fans according to a somewhat different temperature difference of each battery module.
또한, 모듈 단위로 배터리 팩이 구성되는 전기에너지 기반 이동체 중대형 배터리의 냉각 시스템 설계에 또 다른 개선된 설계 방법을 제안할 수 있다.In addition, another improved design method can be proposed for designing a cooling system for an electric energy-based mobile medium-sized battery in which a battery pack is configured on a module basis.
또한, 각 배터리 모듈의 독립적 냉각 방식이 에너지 효율 측면에서 합리적임으로 기술 경쟁력에 높은 우위를 점할 수 있다.In addition, the independent cooling method of each battery module is reasonable from the energy efficiency standpoint, and thus can have a high advantage in technology competitiveness.
또한, 관련 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS) 제어기의 로직 설계에 더 많은 인력이 필요함으로 일자리 창출 효과와 해당 분야 활성화를 기대할 수 있다.In addition, more labor force is required to design the logic of the related battery management system (BMS) controller, so job creation effect and activation of the field can be expected.
도 1은 종래의 전기자동차에 적용된 리튬 이온 배터리를 나타내는 도면.
도 2는 배터리 냉각을 위한 자연 순환식 공기 유로의 일반적인 형태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법을 나타내는 도면.
도 4는 도 3에서 냉각팬의 비례적분제어 방식의 일예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 2차 전지 잔존용량 연산 방법을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 2차 전지 잔존수명 연산 방법을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중대형 에너지 저장장치의 모듈 관리 시스템을 나타내는 도면.
도 8은 중대형 에너지 저장장치 모듈의 시리얼 형식의 일예를 나타내는 도면.
도 9는 중대형 에너지 저장장치의 모듈관리 프로그램을 이용한 관리화면의 일예를 나타내는 도면.
도 10은 사용자가 에너지 저장장치의 성능 유지 및 관리를 위해 각 관련된 파라미터를 설정, 변경하는 튜닝 섹션(section)의 일예를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중대형 에너지 저장장치의 모듈 관리 방법을 나타내는 도면.1 is a view showing a lithium ion battery applied to a conventional electric vehicle;
2 is a view showing a general form of a natural circulation type air passage for battery cooling;
3 is a view illustrating an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an EV battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an example of a proportional integral control method of a cooling fan in Fig.
5 is a diagram illustrating a method for calculating the remaining capacity of a secondary battery in a battery management system according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method for calculating the remaining life of a secondary battery in a battery management system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a module management system for a medium and large-sized energy storage device according to another embodiment of the present invention. FIG.
8 is an illustration of an example of a serial format of a medium to large-capacity energy storage device module.
9 is a view showing an example of a management screen using a module management program of a medium and large-sized energy storage device;
10 illustrates an example of a tuning section in which a user sets and changes each related parameter for performance maintenance and management of an energy storage device.
11 is a diagram illustrating a module management method for a medium and large-sized energy storage device according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에서 냉각팬의 비례적분제어 방식의 일예를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an independent cooling method for optimizing the operating temperature of an EV battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a proportional integral control method of a cooling fan in FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 1차적으로 다수의 냉각팬 장치가 구동 가능한지 하드웨어 상태를 냉각팬에서 생성되는 디지털 값을 갖는 Ack. 신호를 통해서 확인(S10)하여 냉각팬의 구동 여부를 판단(S30)한다. 이때 냉각팬에서 생성되는 Ack. 신호는 각 배터리 모듈의 냉각오류 상태값인 'Cooling fault' 상태값을 나타낸다.As shown in FIG. 3, the hardware status of a plurality of cooling fan devices is primarily described by an Ack. Digital value having a digital value generated in the cooling fan. (S10) to determine whether the cooling fan is driven (S30). At this time, the Ack generated from the cooling fan. The signal indicates the 'Cooling fault' status value, which is the cooling error status of each battery module.
단계S30에서 다수의 냉각팬의 'Cooling fault' 상태값을 확인한 결과 냉각팬 구동이 가능하지 않은 상태이면 경고 알람을 발생(S50)시킨다. 이때 냉각팬 구동이 가능하지 않은 경우는 다수의 냉각팬의 'Cooling fault' 상태값 중에서 1개 이상의 냉각팬의 'Cooling fault' 상태값이 1을 가지는 경우로서 이러한 경우 'Cooling fault' 활성화에 의해 경고 알람이 발생됨으로써 시스템 운용자는 발생된 경고 알람을 인식할 수 있게 된다.If it is determined in step S30 that the cooling fan operation is not possible as a result of checking the 'cooling fault' state values of the plurality of cooling fans, a warning alarm is generated (S50). If the cooling fan can not be driven at this time, one of the 'Cooling fault' status values of the cooling fans has a 'Cooling fault' status value of 1. In this case, the 'Cooling fault' By generating an alarm, the system operator can recognize the generated alarm.
한편, 단계S30에서 다수의 냉각팬의 'Cooling fault' 상태값을 확인한 결과 냉각팬 구동이 가능한 상태이면 냉각팬 구동 온도값(Tcooling-gole)을 설정(S70)한다. 이때 냉각팬 구동이 가능한 경우는 다수의 냉각팬의 'Cooling fault' 상태값이 0인 경우로서 이러한 경우에는 냉각팬을 독립적으로 구동시키기 위한 단계가 수행된다.On the other hand, if it is determined in step S30 that the 'cooling fault' state values of the plurality of cooling fans have been checked, the cooling fan driving temperature value (T cooling-gole ) is set (S70). In this case, when the cooling fan can be driven, the 'cooling fault' state value of the plurality of cooling fans is 0. In this case, a step for independently driving the cooling fan is performed.
단계S70에서 냉각팬 구동 온도값(Tcooling-gole)이 설정된 이후에는 각 배터리 모듈에 서리된 온도센서에 의해 각 배터리 모듈의 온도(Teach - module)가 감지(S90)된다.After the predetermined cooling fan driving temperature value (T-cooling gole) in step S70, the temperature of each battery module by a temperature sensor frost each battery module is (T each module) is detected (S90).
이어서, 단계S90에서 감지된 각 배터리 모듈의 온도(Teach-module)값은 냉각팬 구동을 결정하는 문턱값(Threshold)인 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)과 독립적이면서 순차적으로 비교(S110)된다.The T- each-module value of each battery module detected in step S90 is independent of the cooling fan drive set temperature value (T cooling-gole ), which is a threshold value for determining the cooling fan drive, (S110).
단계S110에서 비교한 결과, 각 배터리 모듈의 온도(Teach - module)가 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)을 초과하는 경우 즉, Teach - module 〉Tcooling - gole 인 경우에는 해당 배터리 모듈의 냉각팬이 독립적으로 구동(S130)됨으로써 해당 배터리 모듈이 독립적으로 냉각된다. 이때 냉각팬 구동을 결정하는 문턱값(Threshold)은 개발자에 의해 정의된 값이다.The comparison in step S110, the temperature of each battery module case that (T each module) exceeds the cooling fan drive set temperature value (T-cooling gole) i.e., each T-module > T cooling - gole The cooling fan of the corresponding battery module is independently driven (S130) so that the corresponding battery module is cooled independently. At this time, the threshold for determining the driving of the cooling fan is a value defined by the developer.
한편, 단계S110에서 비교한 결과, 각 배터리 모듈의 온도(Teach - module)가 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)보다 작거나 같은 경우 즉, Teach - module ≤Tcooling - gole 인 경우에는 해당 배터리 모듈의 냉각팬 구동이 제한(S150)된다.On the other hand, the comparison in step S110, the temperature of each battery module case (T each module) is smaller than the cooling fan drive set temperature value (T-cooling gole) or that is the same, each T-module ≤ T cooling - gole The driving of the cooling fan of the corresponding battery module is limited (S150).
이어서, 단계S150에서 각 배터리 모듈의 냉각팬이 독립적으로 구동된 이후에는 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)과 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)을 비교하여 비례적분제어(PI control)가 수행(S170)된다. 비례적분제어는 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)과 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)을 비교하여 각 배터리 모듈의 냉각팬을 제어하는 방식이다. 이러한 비례적분제어에 대해서는 첨부된 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Subsequently, after the cooling fans of the respective battery modules are independently driven in step S150, the temperature values (T each -module ) of the respective battery modules are compared with the cooling fan drive set temperature value (T cooling-gole ) PI control) is performed (S170). The proportional integral control is a method of controlling the cooling fan of each battery module by comparing the temperature value (T each-module ) of each battery module with the cooling-fan setting temperature value (T cooling-gole ). This proportional integral control will be described in more detail with reference to FIG. 4 attached hereto.
이어서, 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)과 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling - gole)이 동일한지를 확인(S190)한다. 확인 결과 각 배터리 모듈의 온도값(Teach - module)과 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)이 동일한 경우에는 해당 배터리 모듈의 냉각팬이 오프(S210)된다. 만약, 온도값이 동일하지 않은 경우에는 전술한 단계S170의 비례적분제어 단계가 수행된다.Then, it is confirmed whether the temperature values (T each -module ) of the respective battery modules are equal to the cooling fan drive set temperature value (T cooling - gole ) (S190). Determined that the temperature values of the respective battery module cases (T each module) and a cooling fan drive set temperature value (T-cooling gole) are the same, the cooling fan of the battery module is turned off (S210). If the temperature values are not the same, the proportional integral control step of the above-described step S170 is performed.
전술한 비례적분제어에 대해 설명하면, 도 4에서와 같이 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling-gole)과 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)이 비교되어 비례적분제어가 수행된다. 비례적분제어는 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling - gole)과 서모스탯(thermostat)에서 획득된 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)을 비교하여 온도값의 차이에 따라 해당 냉각팬(Cooler)으로 펄스폭 변조(PWM) 신호를 전송하는 제어 방식이다. 즉, 냉각팬 구동 설정 온도값(Tcooling - gole)과 서모스탯(thermostat)에서 획득된 각 배터리 모듈의 온도값(Teach-module)의 차이가 클수록 냉각팬의 회전속도가 빨라지고, 온도값의 차이가 작을수록 냉각팬의 회전속도가 줄어들도록 제어된다. 이와 같은 제어연산에 의한 제어연산 최종값(Tcontrol)은 Tcontrol = Teach - module - Tcooling - gole 와 같이 정의되며, 이때 제어연산 최종값(Tcontrol)이 허용된 오차 범위 내에서 미소하게 작은 값으로 수렴하여 그 값이 0이 되는 경우에는 해당 배터리 모듈의 냉각팬이 오프(off)되고 냉각 로직의 초기 상태로 전이된다.Referring to the above-described proportional plus integral control, proportional integral control is performed by comparing the cooling fan drive set temperature value (T cooling-gole ) with the temperature value (T each-module ) of each battery module as shown in FIG. The proportional integral control compares the T cooling - gole set value of the cooling fan driving operation with the temperature value (T each-module ) of each battery module obtained from the thermostat, Pulse width modulated (PWM) signal is transmitted to the controller. That is, the larger the difference between the cooling fan drive set temperature (T cooling - gole ) and the temperature value (T each-module ) of each battery module obtained from the thermostat, the faster the rotation speed of the cooling fan, The smaller the difference is, the more the rotational speed of the cooling fan is controlled to be reduced. The control computation final value (T control ) by this control operation is T control = T each - module - T cooling - gole At this time, if the control calculation final value T control converges to a very small value within an allowable error range and the value becomes 0, the cooling fan of the corresponding battery module is turned off, To the initial state of < / RTI >
전술한 바와 같이 본 발명에서는 모듈 단위로 구성되는 중대형 배터리 시스템을 각 모듈에 설치된 온도센서의 독립적 온도 변화 차이를 이용하여 전체 냉각이 아닌 냉각팬 구동 문턱값(Threshold)을 초과하는 모듈에 해당되는 부분만을 냉각시킴으로써 에너지 효율을 극대화시킬 수 있다.
As described above, in the present invention, a middle- or large-sized battery system constituted by modules is divided into a plurality of modules corresponding to modules that exceed a cooling fan drive threshold value It is possible to maximize the energy efficiency.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 2차 전지 잔존용량 연산 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method for calculating the remaining capacity of a secondary battery in a battery management system according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(BMS)에 구동 전원이 인가(S10)되어 활성화되면 전지의 충/방전 전류를 획득하는 센서(Shunt 또는 CT)와 전압 센서, 온도(thermostat) 센서가 초기화(S30)된다. 각각의 센서로부터 획득된 데이터값은 A/D 변환(S50)되어 BMS 제어기에서 디코딩(S70)된다.5, when a driving power is applied (S10) to a battery management system (BMS) and activated, a sensor (Shunt or CT) that acquires charge / discharge current of the battery, a voltage sensor, and a thermostat sensor (S30). The data values obtained from the respective sensors are A / D converted (S50) and decoded by the BMS controller (S70).
전지 잔종용량(SOC)을 결정짓는 Majority 파라미터는 크게 2가지로 개방회로전압(Open Circuit Voltage: OCV) 기반 전압값과 전류 적산에 의해 연산된 값이다. 이 2가지 값을 평균을 취하여 이퀄라이징(Equalizing)을 수행(S90)한다. 이에 대한 연산 방법을 하기에서 보다 구체적으로 설명한다.Majority parameters that determine the battery residual capacity (SOC) are roughly two values calculated by the open circuit voltage (OCV) -based voltage value and current integration. The two values are averaged to perform equalization (S90). The calculation method therefor will be described in more detail below.
배터리 관리 시스템(BMS)의 활성화시 개방회로전압(Open Circuit Voltage: OCV) 즉, 무부하 상태에서 전지 전압값을 읽어들여 초기 용량값을 결정하는 매우 중요한 파라미터로 활용된다. 동시에 개방회로전압(OCV)을 통해 SOC 값으로 매칭하여 연산된다. 해당 파라미터와 연산은 일반적으로 전압변동이 적은 충/방전 상태 또는 무부하시에 반영한다.(V_cell Vs. SOC)When the battery management system (BMS) is activated, it is used as an important parameter for determining the initial capacity value by reading the open circuit voltage (OCV), that is, the battery voltage value in a no-load state. Simultaneously, it is calculated by matching the SOC value through the open circuit voltage (OCV). The corresponding parameters and calculations are usually reflected in charge / discharge conditions with little voltage fluctuation or no load (V_cell Vs. SOC)
상기 수학식 1은 개방회로전압(OCV)의 전압값에 대해 변화가 미소한 안정된 범위에 있는지를 검사하고 안정된 상태에 있으면 개방회로전압(OCV)의 SOC값으로 매칭하는 연산방법을 나타낸다.Equation (1) shows a calculation method for checking whether the change is in a minute stable range with respect to the voltage value of the open circuit voltage (OCV) and matching the SOC value of the open circuit voltage (OCV) when it is in a stable state.
아래는 전류 적산에 의한 SOC값을 산출하는 것으로 기존 모든 SOC 산출 로직에 적용된 방법으로, 하기의 수학식 2는 전지의 충전시에 대한 식으로 기존 저장되어 있던 용량에 충전되고 있는 전류에 대한 적산으로 나타낸 식이며, 수학식 3은 전지의 방전시 전류 적산을 방정식으로 현재 저장된 용량에 방전된 전류량을 감하는 것을 나타낸 식이다.The following is a method applied to all existing SOC calculation logic to calculate the SOC value by current integration. The following equation (2) is an integration of the current stored in the previously stored capacity Equation (3) is an expression for integrating the current during discharging of the battery by subtracting the amount of current discharged to the currently stored capacity by an equation.
하기의 수힉식 4는 충/방전 전류 적산이 종료된 값에 대해 배터리 풀 충전시(full charging) 용량으로 나누고 100의 팩터를 통해 SOC 값으로 환산한다.The following equation (4) is divided by the full charging capacity of the battery at the end of charge / discharge current integration and converted into the SOC value by a factor of 100.
이어서, 오차 누적을 최소화하기 위하여 Minority 파라미터로 전지 온도, 전지 잔존수명(SOH)을 연산하는 2가지 파라미터를 통해 가감 연산을 수행(S110)한다. 이에 대한 연산 방법을 하기에서 보다 구체적으로 설명한다.Subsequently, in order to minimize the error accumulation, an addition / subtraction operation is performed (S110) through two parameters for calculating the battery temperature and the remaining battery life (SOH) using the minority parameter. The calculation method therefor will be described in more detail below.
하기의 수학식 5에서 산출된 SOC 값에 대한 보상 대책으로 전지 온도를 고려하는 연산 모듈을 정의한다. 일련의 전지 온도 특성맵을 참조하여 SOC 온도 보상값을 적용할 수 있다. 온도 특성 맵의 입력 파라미터는 전지의 평균 온도와 전지 평균 전압을 입력 파라미터로 정의하였다.A calculation module for considering the battery temperature is defined as a countermeasure for the SOC value calculated in the following equation (5). The SOC temperature compensation value can be applied by referring to a series of battery temperature characteristic maps. The input parameters of the temperature characteristic map are defined as the average temperature of the battery and the average voltage of the battery as input parameters.
또한, 전지 온도 보상 외에 전지 잔존 수명 파라미터를 반영한 SOC 보상으로 충/방전 횟수에 비례하여 잔존 수명이 감소하는 특성을 갖는다. 하기의 수학식 6은 전지 잔존 수명을 연산하고 수학식 7에 보상된 SOC를 산출하는 일련의 과정을 방정식을 통해 나타내었다.In addition to the battery temperature compensation, the remaining life is reduced in proportion to the number of charge / discharge cycles by the SOC compensation that reflects the remaining battery life parameter. Equation (6) below represents a series of processes for calculating the remaining battery life and calculating SOC compensated in Equation (7) through an equation.
최종적으로 Majority 파라미터를 통해 산출된 전지 잔종용량(SOC) 값과 보상을 위한 Minority 파라미터를 통해 합산하여 Real SOC 값을 도출(S130)한다. 이에 대한 연산 방법을 하기에서 보다 구체적으로 설명한다.Finally, a Real SOC value is calculated (S130) by summing the battery residual capacity (SOC) value calculated through the Majority parameter and the Minority parameter for compensation. The calculation method therefor will be described in more detail below.
전술한 4가지의 SOC 산출 및 보상 연산 모듈을 통해 하기의 수학식 8와 같이 Real SOC값을 산출할 수 있다. 그러나 개방회로전압(OCV)에 의한 SOC값 모듈의 전압이 불안정한 경우 수학식 7와 같이 전류적산된 SOC값과 평균을 취하지 않고 전류적산된 SOC값만을 적용하고 온도 및 잔존 수명 부분을 보상한다.Real SOC values can be calculated by the following Equation (8) through the four SOC calculation and compensation operation modules described above. However, when the voltage of the SOC value module due to the open circuit voltage (OCV) is unstable, only the current accumulated SOC value is applied and the temperature and the remaining service life portion are compensated without taking an average and the current accumulated SOC value as shown in Equation (7).
상기 잔존용량 산출 연산 모듈에 대한 로직을 무한 루프(loop)로 반복함으로 Real SOC값을 연속하여 갱신하고 알 수 있게 된다.
By repeating the logic for the remaining capacity calculation module in an infinite loop, the Real SOC value can be continuously updated and known.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 2차 전지 잔존수명 연산 방법을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a method for calculating the remaining life of a secondary battery in a battery management system according to another embodiment of the present invention.
본 발명에서는 전지의 잔존 수명 정확성 향상을 위해 획득되는 데이터의 파라미터 중 충/방전 전류량을 사용하였으며, 이는 풀 충전(full charging), 풀 방전(full discharging)을 잔존 수명 1 사이클(cycle)로 정의하는 방전심도(DOD: Deep of Discharge) 개념에 기인한다.In the present invention, the charge / discharge current amount is used as a parameter of data obtained for improving the remaining lifetime accuracy of a battery. This is defined as a full charge and a full discharging in a remaining cycle of 1 cycle This is due to the concept of DOD (Deep of Discharge).
도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(BMS)에 구동 전원이 인가(S10)되어 활성화되면 전지의 충/방전 전류를 획득하는 센서(Shunt 또는 CT)가 켜져 충/방전 전류값이 획득(S30)된다. 획득된 데이터는 A/D 변환(S50)되어 BMS 제어기에서 디코딩(S70)된다.As shown in FIG. 6, when a driving power is applied (S10) to a battery management system (BMS) and activated, a sensor (Shunt or CT) for acquiring charge / discharge current of the battery is turned on, S30). The obtained data is A / D converted (S50) and decoded by the BMS controller (S70).
해당 값은 하기의 수학식 9에서와 같이 전류량은 충/방전에 관계없이 절대값을 취하여 1차 연산인 전류 적산(S90)을 수행한다. 즉, 잔존 수명(SOH) 연산/도출을 위한 파라미터로 배터리 충/방전 전류 적산이 사용된다.As shown in Equation (9), the current value is an absolute value regardless of charging / discharging, and performs a current integration (S90) as a primary calculation. That is, battery charge / discharge current integration is used as a parameter for calculation / derivation of remaining life (SOH).
1차 연산 수행과 동시에 배터리 관리 시스템(BMS)은 전류값을 기반으로 충/방전 또는 무부하 2가지의 상태 검사를 수행하여 충/방전 중인지를 확인(S110)한다.Simultaneously with the primary operation, the battery management system (BMS) checks whether the battery is being charged or discharged (S110) by performing two status tests of charge / discharge or no-load based on the current value.
배터리 관리 시스템(BMS)은 충/방전 중이면 연속하여 단계S90의 1차 연산을 수행함으로 전류량을 산출한다. 그러나, 무부하 상태가 되어 충/방전이 종료되면 1차 연산을 중지하고 잔존 수명을 산출하기 위한 2차 연산을 수행(S130)한다. 즉, 충/방전 종료 여부를 검사하고 종료되면 절대값으로 적산된 전류량에 의해 잔존 수명을 산출하기 위한 2차 연산이 수행된다.If the battery management system BMS is charging / discharging, the battery management system BMS performs the primary calculation in step S90 continuously to calculate the amount of current. However, when the charge / discharge state is ended without charge, the primary calculation is stopped and a secondary calculation is performed to calculate the remaining lifetime (S130). That is, it is checked whether charge / discharge is completed, and when the charge / discharge is completed, a secondary operation is performed to calculate the remaining lifetime by the amount of current accumulated in the absolute value.
상기 수학식 10에서 적산된 충/방전 전류량을 배터리 충/방전 전류용량 합으로 나누고 배터리의 총 수명 사이클에서 빼주면 잔존수명이 연산된다. 즉, 적산된 충/방전 전류량을 배터리 풀충전/풀방전량으로 나누고 최근 업데이트된 잔존수명으로 빼주면 현재의 가용할 수 있는 전지의 잔존 수명을 알 수 있게 된다.If the charge / discharge current accumulated in Equation (10) is divided by the battery charge / discharge current capacity sum and subtracted from the total life cycle of the battery, the remaining life is calculated. That is, if the accumulated charge / discharge current amount is divided by the full charge / discharge amount of the battery and subtracted to the latest updated remaining life, the remaining available life of the battery can be known.
단계S130에서 연산이 완료되어 갱신된 배터리의 잔존수명 데이터는 ROM(Read Only Memory) 또는 플래쉬 롬(Flash RAM) 등의 BMS 메모리에 저장(S150)된다. 이와 같이 저장된 배터리의 잔존수명 데이터는 배터리 관리 시스템(BMS)의 온/오프(On/Off)에 관계없이 항상 참조해야 하는 파라미터로서 배터리 관리 시스템(BMS)이 오프(Off)되어도 데이터가 저장되며, 배터리 관리 시스템(BMS)이 활성화(On)되었을 때 갱신된 잔존수명 데이터는 로딩(loading)되어 연산시 가용할 수 있는 최종 잔존수명의 파라미터에 반영된다. 즉, 잔존수명 데이터는 배터리 관리 시스템(BMS)의 메모리에 액세스(access)하여 반영구적으로 확보된다.The remaining lifetime data of the battery which has been calculated and updated in step S130 is stored in a BMS memory such as a ROM (Read Only Memory) or a Flash ROM (S150). The remaining life data of the battery thus stored is a parameter that should be always referred to regardless of the on / off state of the battery management system (BMS), and data is stored even when the battery management system (BMS) When the battery management system (BMS) is activated, the updated remaining life data is loaded and reflected in the final remaining life parameters available during operation. That is, the remaining life data is semi-permanently secured by accessing the memory of the battery management system (BMS).
최종적으로 해당 값을 모니터링(S170)함으로 사용자가 전지의 성능을 관리할 수 있게 됨으로써 전지 사용에 최적 성능을 유지/확보하며 운영할 수 있게 된다.Finally, by monitoring the corresponding value (S170), the user can manage the performance of the battery, thereby maintaining / securing the optimum performance for battery use.
상기 로직은 배터리 관리 시스템(BMS)이 활성화(On) 상태일 때 잔존수명 산출 로직을 무한 루프(loop)로 반복한다.
The logic repeats the remaining life calculation logic in an infinite loop when the battery management system (BMS) is in the On state.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중대형 에너지 저장장치의 모듈 관리 시스템을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a module management system for a medium and large-sized energy storage device according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 중대형 에너지 저장장치의 모듈 단위의 실시간 관리를 위해, 배터리 제어기 역할을 수행하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)(10)과, 차량용 PC에 탑재되는 에너지 저장장치 운용관리모듈(30)을 포함한다. 배터리 관리 시스템(BMS)(10)과 차량용 PC에 탑재되는 에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 상호간에 유기적인 데이터 교환이 가능하고 통신 오류에 강인할 수 있도록 CAN 통신 매체를 이용한다.As shown in FIG. 7, the system of the present invention includes a battery management system (BMS) 10 serving as a battery controller for real-time management in units of modules of a medium to large-sized energy storage device, And an energy storage device
에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명을 변경 및 설정한다. 즉, 제한된 사용 수명으로 모듈 교체시 수명값을 초기화하고, 설정된 값은 배터리 관리 시스템(BMS)(10)에 CAN 통신을 통해 전송되어 반영/적용될 수 있도록 한다.The energy storage device
에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명 한계값을 설정한다. 즉, 제한된 사용 수명의 한계값을 설정함으로 적절한 시기 즉, 물리적 수명이 다되어 사용할 수 없는 한계값을 적절히 설정함으로 기타 잔존수명을 갖고 있는 주변 모델에 데미지(damage)를 최소화하고 정상적인 성능을 발휘하고 유지할 수 있는 파라미터 및 기능으로 활용된다.The energy storage device
에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 교체 횟수를 설정한다. 즉, 모듈의 교체된 횟수를 카운팅하고 설정함으로 에너지 저장장치의 기구 설계 및 배치의 문제점은 물론 구동 시스템의 부하 정도를 조정하는 등 일련의 에너지 저장장치 관리에 있어 다양한 문제를 파악할 수 있는 파라미터 및 기능으로 활용할 수 있다.The energy storage device
에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 배터리 관리 시스템(BMS)(10)에서 연산된 각 모듈의 잔존수명을 모니터링한다. 즉, 모듈이 설치되고 배터리 관리 시스템(BMS)(10)에서 연산된 각 모듈의 잔존수명 상태(값)를 사용자가 보고 전술한 바와 같이 고장진단 및 잔존수명 진행 상태를 참조하는 값으로 활용할 수 있다.The energy storage device
에너지 저장장치 운용관리모듈(30)은 모듈별 시리얼과 잔존수명 로깅 기능을 갖는다. 즉, 이전 데이터 기록, 이력 변경, 통계 및 해석에 필요한 데이터 로깅(logging) 기능으로 txt 파일로 포맷된다. 로깅 파라미터는 각 모듈의 시리얼 번호, 모듈 번호, 잔존수명, 교체 횟수이다.The energy storage device
배터리 관리 시스템(BMS)(10)은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명을 연산 및 갱신한다. 즉, 에너지 저장장치 운용관리모듈(30)에서 설정된 값 즉, 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명값, 잔존수명 한계값, 교체횟수 설정값을 수신하여 메모리에 저장하고 잔존용량(SoC) 및 잔존수명(SoH) 연산에 반영한다. 그리고 업데이트된 데이터 값을 에너지 저장장치 운용관리모듈(30)로 전송함으로써 에너지 저장장치 운용관리모듈(30)에서는 업데이트된 데이터 값을 모니터링한다.
The battery management system (BMS) 10 computes and updates the remaining lifetime of the middle- or large-sized energy storage device by module. That is, a value set by the energy storage device
도 8은 중대형 에너지 저장장치 모듈의 시리얼 형식의 일예를 나타내는 도면으로서, 모듈의 시리얼 형식은 크게 4가지로 분류된다. 예를 들어, 'OLEV'는 모듈 설계 및 운용 업체, 'MOD'는 모듈, '2010'은 조립 및 설치 연도, '001'은 교체 횟수를 나타낸다.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a serial type of a medium-to-large-type energy storage device module. The serial type of the module is classified into four types. For example, 'OLEV' is the module design and management company, 'MOD' is the module, '2010' is the assembly and installation year, '001' is the number of replacement.
도 9는 중대형 에너지 저장장치의 모듈관리 프로그램을 이용한 관리화면의 일예를 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing an example of a management screen using a module management program of a medium and large-sized energy storage device.
도 9에 도시된 바와 같이, 중대형 에너지 저장장치의 UI 프로그램 부분으로, 에너지 저장장치의 전압, 전류, 온도, 잔존용량(SoC), 상태 정보, 결함 정보를 포함하는 다양한 정보와 함께 하단에 각 모듈 관리를 위한 부분이 있다. 각 모듈의 시리얼 번호, 모듈 번호, 잔존 수명값과 해당 파라미터들을 로깅할 수 있는 ‘Data log’ 이벤트 버튼(31)과 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 연산된 현재의 각 모듈 잔존 수명값 업로드를 요청하는 ‘Data read’ 이벤트 버튼(33)이 구비된다.
As shown in FIG. 9, the UI program portion of the medium to large-sized energy storage device includes various information including voltage, current, temperature, remaining capacity (SoC), status information and defect information of the energy storage device, There is a part for management. Requesting upload of each module remaining lifetime value calculated from the 'Data log'
도 10은 사용자가 에너지 저장장치의 성능 유지 및 관리를 위해 각 관련된 파라미터를 설정, 변경하는 튜닝 섹션(section)의 일예를 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing an example of a tuning section in which a user sets and changes each related parameter for performance maintenance and management of the energy storage device.
도 10에 도시된 바와 같이, 인덱스 9번에 각 모듈의 잔존수명 초기화 및 변경이 가능하도록 수치를 기입하는 부분과 모듈의 잔존수명 한계값을 기입하는 부분에서 모듈의 잔존수명 수치 변경 및 한계값 설정이 가능하다. 모든 설정된 데이터 값을 공장 레벨(Factory level)로 초기화 할 수 있는 ‘Reset’ 이벤트 버튼(35)과 UI 프로그램 상에서 설정, 변경된 값을 배터리 관리 시스템(BMS)으로 전송하여 반영시키기 위한 ‘Update’ 이벤트 버튼(37)이 구비된다.
As shown in FIG. 10, in the portion where the numerical value is written so that the remaining lifetime of each module can be initialized and changed and the remaining life limit value of the module is written in Index No. 9, This is possible. A 'Reset'
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중대형 에너지 저장장치의 모듈 관리 방법을 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a module management method of a medium to large-sized energy storage device according to another embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 에너지 저장장치 운용관리모듈은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명을 변경 및 설정(S10)한다. 즉, 제한된 사용 수명으로 모듈 교체시 수명값을 초기화하고, 설정된 값은 배터리 관리 시스템(BMS)으로 CAN 통신을 통해 전송한다.As shown in FIG. 11, the energy storage device operation management module changes and sets the remaining lifetime of the medium and large-sized energy storage devices by module (S10). That is, the lifetime value is initialized when the module is replaced with the limited service life, and the set value is transmitted through the CAN communication to the battery management system (BMS).
에너지 저장장치 운용관리모듈은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명 한계값을 설정(S30)한다. 설정된 값은 배터리 관리 시스템(BMS)으로 CAN 통신을 통해 전송한다. 즉, 제한된 사용 수명의 한계값을 설정함으로 적절한 시기 즉, 물리적 수명이 다되어 사용할 수 없는 한계값을 적절히 설정함으로 기타 잔존수명을 갖고 있는 주변 모델에 데미지(damage)를 최소화하고 정상적인 성능을 발휘하고 유지할 수 있는 파라미터 및 기능으로 활용된다.The energy storage device operation management module sets a remaining lifetime limit value for each module of the medium and large-sized energy storage device (S30). The set value is transmitted via CAN communication to the battery management system (BMS). That is, by setting the limit value of the limited service life, it is possible to minimize the damage to the peripheral model having other remaining service life by properly setting the appropriate time, that is, the unusable limit value due to the expiration of the physical life, And can be used as parameters and functions that can be maintained.
에너지 저장장치 운용관리모듈은 중대형 에너지 저장장치의 모듈별 교체 횟수를 설정(S50)한다. 설정된 값은 배터리 관리 시스템(BMS)으로 CAN 통신을 통해 전송한다. 즉, 모듈의 교체된 횟수를 카운팅하고 설정함으로 에너지 저장장치의 기구 설계 및 배치의 문제점은 물론 구동 시스템의 부하 정도를 조정하는 등 일련의 에너지 저장장치 관리에 있어 다양한 문제를 파악할 수 있는 파라미터 및 기능으로 활용할 수 있다.The energy storage device operation management module sets the number of times of replacement of the medium and large-sized energy storage devices by module (S50). The set value is transmitted via CAN communication to the battery management system (BMS). That is, by counting and setting the number of times the module is replaced, it is possible to set parameters and functions that can identify various problems in the management of a series of energy storage devices, such as adjusting the load of the drive system, .
배터리 관리 시스템(BMS)은 차량용 PC에 탑재된 에너지 저장장치 운용관리모듈에서 설정된 값을 수신하여 메모리에 저장하고, 설정된 값을 반영하여 에너지 저장장치의 모듈별 잔존용량(SoC) 및 잔존수명(SoH)을 연산 및 갱신(S70)한다. 여기서, 에너지 저장장치 운용관리모듈에서 설정된 값은 에너지 저장장치의 모듈별 잔존수명값, 잔존수명 한계값, 교체횟수 설정값이 포함된다.The battery management system (BMS) receives the set values from the energy storage device operation management module mounted on the vehicle PC, stores the values in the memory, reflects the set values, and calculates the remaining capacity SoC and remaining lifetime SoH (Step S70). Here, the values set in the energy storage device operation management module include the remaining life value of each module of the energy storage device, the remaining lifetime limit value, and the set number of replacement times.
배터리 관리 시스템(BMS)은 갱신된 에너지 저장장치의 모듈별 잔존용량(SoC) 및 잔존수명(SoH) 데이터 값을 차량용 PC에 탑재된 에너지 저장장치 운용관리모듈로 전송(S90)한다.The battery management system (BMS) transfers the remaining capacity (SoC) and remaining life (SoH) data for each module of the updated energy storage device to the energy storage device operation management module mounted on the vehicle PC (S90).
에너지 저장장치 운용관리모듈은 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 각 모듈의 잔존수명 상태값을 수신하여 사용자에 의해 모니터링(S110)된다. 즉, 모듈이 설치되고 배터리 관리 시스템(BMS)에서 연산된 각 모듈의 잔존수명 상태값을 사용자가 보고 고장진단 및 잔존수명 진행 상태를 참조하는 값으로 활용할 수 있다.
The energy storage device operation management module receives the remaining lifetime status value of each module transmitted from the battery management system (BMS) and is monitored by the user (S110). That is, the remaining lifetime status value of each module installed in the module and calculated in the battery management system (BMS) can be used by the user as a value referring to the failure diagnosis and the remaining life progress status.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
S10 : Ack 신호값 확인단계 S30 : 냉각팬 구동 확인단계
S50 : 경고 알람 발생단계 S70 : 냉각팬 구동온도값 설정단계
S90 : 온도 센싱 단계 S110, S190 : 온도값 비교 단계
S130 : 냉각팬 구동단계 S150 : 냉각팬 구동 제한 단계
S170 : 비례적분제어단계 S210 : 냉각팬 오프 단계S10: Ack signal value confirmation step S30: Cooling fan drive confirmation step
S50: Warning alarm generation step S70: Cooling fan drive temperature value setting step
S90: Temperature sensing step S110, S190: Temperature value comparison step
S130: Cooling fan driving step S150: Cooling fan driving limiting step
S170: Proportional Integral Control Step S210: Cooling Fan Off Step
Claims (5)
(a) 모듈 단위로 구성되는 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 냉각팬이 구동 가능한 상태인지를 확인하는 단계;
(b) 상기 단계(a)에서 상기 냉각팬이 구동 가능한 상태인 경우 상기 냉각팬의 구동 온도값을 설정하는 단계;
(c) 상기 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 각 배터리 모듈의 온도를 감지하는 단계;
(d) 상기 단계(c)에서 감지된 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 단계(b)에서 설정된 냉각팬 구동 설정 온도값을 비교하는 단계;
(e) 상기 단계(d)에서 상기 각 배터리 모듈의 온도값이 상기 냉각팬 구동 설정 온도값을 초과한 경우 해당 배터리 모듈의 냉각팬을 독립적으로 구동시키고, 상기 각 배터리 모듈의 온도값이 상기 냉각팬 구동 설정 온도값보다 작거나 같은 경우 해당 배터리 모듈의 냉각팬 구동을 제한하는 단계;
(f) 상기 단계(e) 이후에 상기 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 냉각팬 구동 설정 온도값을 비교하여 상기 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 냉각팬 구동 설정 온도값의 차이가 커질수록 해당 배터리 모듈의 냉각팬의 회전속도를 높이고, 상기 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 냉각팬 구동 설정 온도값의 차이가 작을수록 해당 배터리 모듈의 냉각팬의 회전속도를 줄이는 비례적분제어를 수행하는 단계; 및
(g) 상기 각 배터리 모듈의 온도값과 상기 냉각팬 구동 설정 온도값의 차이가 없는 경우 해당 배터리 모듈의 냉각팬을 오프시키는 단계를 포함하고,
상기 단계(a)는,
(a1) 상기 모듈 단위로 구성되는 전기자동차의 중대형 배터리 시스템의 냉각팬에서 각 배터리 모듈의 냉각오류 상태값이 생성되는 단계;
(a2) 상기 단계 (a1)에서 생성된 각 배터리 모듈의 냉각오류 상태값 중에서 1개 이상의 냉각오류 상태값이 1을 가지는 경우 상기 냉각팬의 구동이 불가능한 상태이고, 상기 각 배터리 모듈의 냉각오류 상태값이 0인 경우 상기 냉각팬의 구동이 가능한 상태인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법.
An independent cooling method for operating temperature optimization of an electric vehicle middle- or large-sized battery,
(a) confirming whether a cooling fan of a middle- or large-sized battery system of an electric vehicle configured as a module is in a driveable state;
(b) setting a driving temperature value of the cooling fan when the cooling fan is in a driveable state in the step (a);
(c) sensing the temperature of each battery module of the middle- or large-sized battery system of the electric vehicle;
(d) comparing a temperature value of each battery module sensed in the step (c) with a cooling fan drive set temperature value set in the step (b);
(e) when the temperature value of each of the battery modules exceeds the cooling fan drive set temperature value in the step (d), the cooling fan of the corresponding battery module is independently driven, Limiting the cooling fan drive of the battery module when the temperature is less than or equal to the fan drive set temperature value;
(f) comparing the temperature value of each battery module with the cooling fan driving set temperature value after the step (e), and as the difference between the temperature value of each battery module and the cooling fan driving set temperature value increases, Performing proportional integral control for increasing the rotational speed of the cooling fan of the module and reducing the rotational speed of the cooling fan of the corresponding battery module as the difference between the temperature value of each battery module and the set temperature value of the cooling fan is smaller; And
(g) turning off the cooling fan of the corresponding battery module when there is no difference between the temperature value of each battery module and the set value of the cooling fan driving set temperature,
The step (a)
(a1) generating a cooling error state value of each battery module in a cooling fan of a middle- or large-sized battery system of an electric vehicle configured by the module;
(a2) when one or more of the cooling error status values of the battery modules generated in the step (a1) has a value of 1, the cooling fan can not be driven, and the cooling error status And determining that the cooling fan is in a state in which the cooling fan can be driven when the value is 0, the independent cooling method for optimizing the operating temperature of the electric vehicle middle- or large-sized battery.
상기 (a2)에서 상기 냉각팬의 구동이 불가능한 상태인 경우 경고 알람이 발생되는 단계를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 전기자동차 중대형 전지의 작동온도 최적화를 위한 독립 냉각 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of (a2) generating a warning alarm when the cooling fan can not be driven
Wherein the independent cooling method for optimizing the operating temperature of the middle- or large-sized battery of an electric automobile is characterized in that:
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980062585U (en) * | 1997-04-04 | 1998-11-16 | 김영귀 | Error Detection Device of Vehicle Cooling System |
| JP2000100481A (en) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Fuji Heavy Ind Ltd | Battery box for electric vehicle |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980062585U (en) * | 1997-04-04 | 1998-11-16 | 김영귀 | Error Detection Device of Vehicle Cooling System |
| JP2000100481A (en) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Fuji Heavy Ind Ltd | Battery box for electric vehicle |
| KR100658623B1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-12-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method for controlling temperature of secondary battery module |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230088135A (en) | 2021-12-10 | 2023-06-19 | 한국원자력연구원 | Power converting device and method for operating thereof |
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