KR101573227B1 - Process For Controlling Temperature of Battery Pack - Google Patents
Process For Controlling Temperature of Battery Pack Download PDFInfo
- Publication number
- KR101573227B1 KR101573227B1 KR1020120150425A KR20120150425A KR101573227B1 KR 101573227 B1 KR101573227 B1 KR 101573227B1 KR 1020120150425 A KR1020120150425 A KR 1020120150425A KR 20120150425 A KR20120150425 A KR 20120150425A KR 101573227 B1 KR101573227 B1 KR 101573227B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- temperature
- battery pack
- cooling
- battery
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/623—Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 디바이스에 장착된 전지팩의 온도를 제어하는 방법으로서, 기 디바이스 또는 전지팩에는 냉각부, 가열부, 및 전지팩의 열량을 완충하는 열 관리부가 포함되어 있으며, 상기 디바이스의 작동 시, 상기 전지팩에 포함되어 있는 전지셀의 온도(Tc)가 권장 최고 셀 온도(upper control temp: UCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 상기 디바이스의 미작동 시, 상기 Tc가 권장 최고 셀 온도(PUCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 권장 최저 셀 온도(PLCT)보다 낮은 경우에 가열부를 가동하여 가열을 수행함으로써, 전지팩의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of controlling the temperature of a battery pack mounted on a device, wherein the base device or the battery pack includes a cooling part, a heating part, and a heat management part for buffering the heat amount of the battery pack, When the temperature Tc of the battery cell included in the battery pack is higher than a recommended upper cell temperature (UCT), the cooling unit is operated to perform cooling, and when the device is not operating, the Tc is recommended Wherein when the temperature of the battery pack is higher than the maximum cell temperature (PUCT), the cooling unit is operated to perform cooling, and when the temperature is lower than the recommended minimum cell temperature (PLCT), the heating unit is operated to perform heating to adjust the temperature of the battery pack And a temperature control method of the battery pack.
Description
본 발명은 디바이스에 장착된 전지팩의 온도를 제어하는 방법으로서, 상기 디바이스 또는 전지팩에는 냉각부, 가열부, 및 전지팩의 열량을 완충하는 열 관리부가 포함되어 있으며, 상기 디바이스의 작동 시, 상기 전지팩에 포함되어 있는 전지셀의 온도(Tc)가 권장 최고 셀 온도(upper control temp: UCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 상기 디바이스의 미작동 시, 상기 Tc가 권장 최고 셀 온도(PUCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 권장 최저 셀 온도(PLCT)보다 낮은 경우에 가열부를 가동하여 가열을 수행함으로써, 전지팩의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling the temperature of a battery pack mounted on a device, wherein the device or the battery pack includes a cooling unit, a heating unit, and a thermal management unit for buffering a heat amount of the battery pack, When the temperature Tc of the battery cell included in the battery pack is higher than a recommended upper cell temperature (UCT), the cooling unit is operated to perform cooling, and when the device is not operating, the Tc is recommended Wherein when the temperature of the battery pack is higher than the maximum cell temperature (PUCT), the cooling unit is operated to perform cooling, and when the temperature is lower than the recommended minimum cell temperature (PLCT), the heating unit is operated to perform heating to adjust the temperature of the battery pack And a method of controlling the temperature of the battery pack.
가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중의 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리 만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. One of the biggest problems with vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel is that it causes air pollution. As a solution to this problem, a technique of using a power source of a vehicle as a secondary battery capable of charging and discharging has attracted attention. Accordingly, an electric vehicle (EV) that can be operated only by a battery, and a hybrid electric vehicle (HEV) that uses a battery and an existing engine have been developed, and some of them have been commercialized.
그 중, HEV는 동력원으로서 충방전이 가능한 이차전지를 기반으로 하는 중대형 전지팩과 가솔린, 경유 등을 연소시키는 엔진을 함께 사용하여, 주행 조건 등에 따라 전지팩의 작동과 엔진의 작동을 조율(제어)하는 구조로 이루어져 있다. 즉, 작동의 효율성을 향상시키면서 연료의 사용을 최소화하기 위해, 차량의 운행 조건에 따라 엔진과 전지시스템의 작동 상태가 변하게 된다. 예를 들어, 차량이 정상 속도로 운행되거나 경사면을 내려오는 운행을 할 때에는, 엔진을 사용하지 않고 전지시스템이 작용하게 되며, 반대로 가속 운행을 행하거나 경사면을 올라가는 운행을 할 경우에는 연료를 사용하는 엔진이 주로 작동하고 그로 인한 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전지를 충전하게 된다.Among them, the HEV uses a middle- or large-sized battery pack based on a secondary battery capable of charging and discharging as a power source, and an engine that burns gasoline and light oil, and controls the operation of the battery pack and the operation of the engine ). That is, in order to improve the efficiency of operation and minimize the use of fuel, the operating conditions of the engine and the battery system are changed according to the driving conditions of the vehicle. For example, when the vehicle travels at a normal speed or when the vehicle runs downhill, the battery system operates without using the engine. On the other hand, when the vehicle runs at an accelerated speed or runs on an inclined surface, The engine mainly operates and the kinetic energy resulting from the engine is converted into electrical energy to charge the battery.
EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온전지 등이 사용되고 있다. 이러한 이차전지가 EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는 바, 이를 위하여 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지모듈을 형성하고 이러한 전지모듈을 다수 개 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나의 전지팩을 형성하여 사용하고 있다.BACKGROUND ART [0002] A secondary battery as a power source for EV, HEV and the like mainly uses a nickel metal hydride (Ni-MH) battery or a lithium ion battery. In order for such a secondary battery to be used as a power source for EV, HEV, etc., a high output large capacity is required. To this end, a plurality of small secondary cells (unit cells) are connected in series or in parallel to form a battery module, And one battery pack is formed by being connected in parallel or in series.
그러나, 이와 같은 고출력 대용량의 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는 바, 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 초래한다. However, such a high-power, large-capacity secondary battery generates a large amount of heat during the charging and discharging process. If the heat of the unit cell generated during the charging and discharging process can not be effectively removed, heat accumulation occurs and consequently deterioration of the unit battery occurs .
또한, 전지팩의 온도가 과도하게 저하되는 경우에는 단위전지내의 전기화학적 반응에 많은 저항요소들이 작용하여 전지의 성능이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. In addition, when the temperature of the battery pack excessively decreases, many resistance elements act on the electrochemical reaction in the unit cell, resulting in a significant deterioration of the performance of the battery.
따라서, 고출력 대용량의 전지인 전지팩에서 단위전지의 효율적인 작동을 위한 온도 제어가 요구된다.Therefore, temperature control for efficient operation of a unit cell in a battery pack which is a high-output large-capacity battery is required.
전지팩의 그러한 온도 제어 방법으로서 종래기술에서는, 전지의 효율적 작동을 위한 온도 범위와 전지의 최대 허용 온도 및 최저 허용 온도를 각각 설정하여, 전지팩의 온도가 최대 허용 온도 이상이 될 때에는 냉각을 수행하고, 반대로 최저 허용 온도 이하가 될 때에는 히터를 작동하여 전지팩의 온도를 최저 허용 온도로 유지하는 방법이 사용되고 있다. As a temperature control method of the battery pack, in the prior art, the temperature range for efficient operation of the battery, the maximum allowable temperature and the minimum allowable temperature of the battery are set respectively, and when the temperature of the battery pack reaches the maximum allowable temperature or more, On the contrary, when the temperature is below the minimum allowable temperature, a method of operating the heater to keep the temperature of the battery pack at the minimum allowable temperature is used.
또한, 일부 선행기술에서는 최저 허용 온도와 최고 허용 온도의 온도구간을 세분화하여 냉각 팬 또는 히터의 구동률을 조절하는 방법을 더 포함하고 있다.Further, some prior arts further include a method of controlling the driving rate of the cooling fan or the heater by subdividing the temperature range of the minimum allowable temperature and the maximum allowable temperature.
그러나, 이러한 종래기술의 방법은 냉매에 의한 냉각 또는 히터에 의한 가열 효율이 고려되지 않고 전지팩의 온도변화만을 감지하여 냉각 또는 가열이 수행되므로 온도 제어의 효율이 현격히 낮다. 즉, 냉매의 온도 또는 히터의 가열 세기가 고려되지 않고 단순하게 최저 허용 온도 이하일 때 가열, 및 최고 허용 온도 이상일 때 냉각을 수행함으로써, 냉각 및 가열이 불규칙적으로 빈번하게 발생한다. However, the conventional method does not consider the cooling efficiency by the coolant or the heating efficiency by the heater, and only the temperature change of the battery pack is sensed and cooling or heating is performed, so that the efficiency of the temperature control is remarkably low. That is, when the temperature of the coolant or the heating intensity of the heater is not considered, and the temperature is simply below the minimum allowable temperature, cooling and cooling are performed irregularly and frequently by performing cooling when the temperature exceeds the maximum allowable temperature.
또한, 전지팩 외부의 공기의 온도를 고려하지 않고 냉각 또는 가열을 수행하기 때문에, 온도 제어 효율이 더욱 낮다. 예를 들어 최고 허용 온도 이상의 전지팩의 냉각을 수행함에 있어서, 전지팩의 외부 공기의 온도가 전지팩보다 최고 허용 온도보다 낮은 경우, 외부 공기에 의한 냉각이 고려되지 않은 상태에서 냉각이 수행되므로 냉각효율이 떨어지는 단점이 있다. Further, since the cooling or heating is performed without considering the temperature of the air outside the battery pack, the temperature control efficiency is further lowered. For example, when the temperature of the outside air of the battery pack is lower than the maximum permissible temperature in cooling the battery pack at the maximum permissible temperature or higher, the cooling is performed in a state in which the cooling by the outside air is not considered, There is a disadvantage that the efficiency is low.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은, 최소한의 냉각 또는 가열로 최적의 온도 제어를 실행할 수 있는 전지팩의 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a temperature control method of a battery pack capable of performing optimal temperature control with minimum cooling or heating.
본 발명의 또 다른 목적은, 디바이스의 미작동 시에도 효율적인 온도 제어를 실행할 수 있는 전지팩의 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a temperature control method of a battery pack capable of performing efficient temperature control even when the device is not operating.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩의 온도를 제어하는 방법은, 디바이스에 장착된 전지팩의 온도를 제어하는 방법으로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a temperature of a battery pack mounted on a device,
상기 디바이스 또는 전지팩에는 냉각부, 가열부, 및 전지팩의 열량을 완충하는 열 관리부가 포함되어 있으며, The device or the battery pack includes a thermal management unit for buffering the amount of heat of the cooling unit, the heating unit, and the battery pack,
상기 디바이스의 작동 시, 상기 전지팩에 포함되어 있는 전지셀의 온도(Tc)가 권장 최고 셀 온도(upper control temp: UCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, Wherein when the temperature Tc of the battery cell included in the battery pack is higher than a recommended upper cell temperature (UCT) during operation of the device, the cooling unit is operated to perform cooling,
상기 디바이스의 미작동 시, 상기 Tc가 권장 최고 셀 온도(PUCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 권장 최저 셀 온도(PLCT)보다 낮은 경우에 가열부를 가동하여 가열을 수행함으로써, 전지팩의 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다. The cooling unit is operated to perform cooling when the Tc is higher than the recommended maximum cell temperature (PUCT), and when the temperature is lower than the recommended minimum cell temperature (PLCT), the heating unit is operated to perform heating, And the temperature of the battery pack is adjusted.
즉, 본 발명에 따른 전지팩의 온도 제어 방법은, 디바이스의 작동 시뿐 만 아니라, 미작동 시에도 전지팩의 온도를 능동적으로 제어하며, 디바이스의 작동 여부에 따라 냉각 또는 가열을 수행하는 과정을 포함하고 있다. That is, the method of controlling the temperature of the battery pack according to the present invention includes the steps of actively controlling the temperature of the battery pack not only during operation of the device but also during non-operation thereof, .
또한, 전지팩의 열량을 완충하는 열 관리부를 포함함으로써, 최적의 온도를 유지하기 위한 가열 또는 냉각의 횟수를 감소시킬 수 있는 구조로 이루어져 있다. Further, by including the heat management unit for buffering the heat quantity of the battery pack, it is possible to reduce the number of times of heating or cooling for maintaining the optimum temperature.
상기 디바이스는 예를 들어, 주 동력원 또는 보조 동력원으로서 엔진을 포함하는 차량, 에너지 저장 시스템(ESS), 또는 모바일 기기일 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 따라서, 상기 디바이스의 작동은 엔진의 작동을 의미할 수 있으며, 상기 엔진의 작동 여부에 따라서 전지팩의 냉각 및 가열이 조절될 수 있다. The device may be, but is not limited to, a vehicle, an energy storage system (ESS), or a mobile device, including for example a main power source or an auxiliary power source. Therefore, the operation of the device may mean the operation of the engine, and the cooling and heating of the battery pack may be controlled depending on whether the engine is operating or not.
상기 전지팩은 둘 이상의 전지셀들이 적층 배열된 구조의 전지셀 적층체를 포함하고 있고, 상기 열 관리부는 상변환 물질을 포함하고 전지셀 적층체와 열적으로 연결된 구조로 이루어질 수 있다. The battery pack may include a battery cell stack having a structure in which two or more battery cells are stacked, and the thermal management unit may include a phase change material and be thermally connected to the battery cell stack.
상기 상변환 물질은, 소정의 온도에서 상변환, 바람직하게는 고상에서 액상 또는 고상에서 기상으로의 상변환이 일어나며, 큰 잠열을 가지는 물질이다. 상기 상변환 물질은 단일 화합물, 혼합물 또는 복합체 등일 수 있다. 이들 물질의 상변환은 상기 소정의 온도에서 물리적으로 상변환하는 경우뿐만 아니라, 둘 또는 그 이상의 물질의 혼합물이 상기 소정의 온도에서 가역적인 물리적 또는 화학적 반응에 의해 상변환하는 경우를 또한 포함한다.The phase-change material is phase-transformed at a predetermined temperature, preferably a phase transition from a solid phase to a liquid phase or from a solid phase to a gas phase, and has a large latent heat. The phase change material may be a single compound, a mixture or a complex, and the like. The phase transformation of these materials not only includes the case of a physical phase transformation at the predetermined temperature but also a case where a mixture of two or more materials undergoes a phase transformation by a reversible physical or chemical reaction at the predetermined temperature.
상기 상변환 물질의 대표적인 예로는, 파라핀(paraffin), 폴리에틸렌 글리콜, 무기 수화물(예를 들어, Na2HPO4·12H2O, Na2SO4·10H2O, Zn(NO3)2·6H2O 등) 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Representative examples of the phase change material include paraffin, polyethylene glycol, inorganic hydrates (e.g., Na 2 HPO 4 .12H 2 O, Na 2 SO 4 .10H 2 O, Zn (NO 3 ) 2. 2 O, etc.), but the present invention is not limited to these.
본 발명에 따른 전지팩의 온도를 제어하는 방법은, 하기와 같이 디바이스의 작동 시, 및 미작동 시에 따라서 구분될 수 있다. The method of controlling the temperature of the battery pack according to the present invention can be classified according to the operation of the device and the non-operation as described below.
먼저, 상기 디바이스의 작동 시, 상기 Tc가 냉각 개시 온도(CST)와 동일하거나 그 보다 높은 경우, 전지셀에서 단위시간당 생성하는 열에너지(Q.b(T))에서 전지팩의 열저항 요소의 저항값(Rf)에 기반한 열량을 차감하여 값(CQ)를 도출한 후, 상기 CQ가 임계값(CQ0) 이상일 때 냉각부를 가동하여 냉각을 수행할 수 있다. First, when the device operates, if the Tc is equal to or higher than the cooling start temperature (CST), the resistance value of the thermal resistance element of the battery pack in the thermal energy Qb (T) Rf) to derive the value CQ, and then, when the CQ is equal to or greater than the threshold value CQ0, the cooling unit is operated to perform cooling.
이 때, 상기 Rf는 전지셀들과 열 관리부 사이에서 열을 전달하는 부재들에 대한 열저항 요소들로서, 실험 또는 시뮬레이션에 의해 그 값을 도출할 수 있다. 또한, 상기 CQ는 상기 전지셀의 온도와 외기 온도의 차등값(Tc-Ta)을 Rf에 곱한 값을 Q.b(T)에서 차감하여 도출할 수 있다. At this time, the Rf is a thermal resistance element for the members that transfer heat between the battery cells and the thermal management unit, and can derive its value by experiment or simulation. Further, the CQ can be derived by subtracting a value obtained by multiplying Rf by a differential value (Tc-Ta) between the temperature of the battery cell and the outside air temperature, from Q.b (T).
상기 CST는 구체적으로 20 내지 35℃의 범위에서 설정될 수 있으며, 필요에 따라서 상기 범위 내에서 조정될 수 있다. The CST may be specifically set in the range of 20 to 35 占 폚, and may be adjusted within the range as required.
상기 Tc가 LCT보다 높은 경우, 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 열 관리부의 온도(Ts)가 열 관리부의 임계 온도(SET) 이하일 때 냉각이 중지될 수 있다. 상기 열 관리부의 임계 온도는, 예를 들어, 냉각이 중지되었을 때 열 관리부의 잠열에 의해 소정의 시간 동안 전지셀 적층체가 냉각되도록 유지되는 온도를 의미할 수 있다. 이 때, 상기 LCT는 30 내지 40℃의 범위에서 설정될 수 있다. When the Tc is higher than the LCT, the cooling unit is operated to perform cooling, and cooling can be stopped when the temperature Ts of the thermal management unit is equal to or lower than the critical temperature SET of the thermal management unit. The critical temperature of the thermal management section may mean, for example, a temperature at which the battery cell stack is kept cooled for a predetermined time by the latent heat of the thermal management section when cooling is stopped. At this time, the LCT may be set in the range of 30 to 40 占 폚.
또한, 상기 디바이스의 미작동 시, Ta가 PLCT보다 낮은 경우, 인터벌 시간(IH) 동안 가열부의 작동 없이 전지팩의 온도가 PUCT 내지 PLCT 사이에서 유지되도록 하는 전지팩의 목표 온도(TTp)를 구하는 과정이 추가로 포함될 수 있다. In the case where Ta is lower than PLCT during the non-operation of the device, a process of obtaining a target temperature TTp of the battery pack such that the temperature of the battery pack is maintained between PUCT and PLCT without operating the heating part during the interval time IH May be further included.
상기 인터벌 시간(IH)은 가열부 또는 냉각부의 작동 없이, 또는 가열 또는 냉각이 중지된 시점로부터 전지팩의 전지팩의 온도가 PUCT 내지 PLCT 사이에서 유지되는 시간을 의미할 수 있다.The interval time IH may mean the time during which the temperature of the battery pack of the battery pack is maintained between the PUCT and the PLCT without the heating unit or the cooling unit operating or when the heating or cooling is stopped.
또한, 상기 TTp를 구하는 과정 이후, 상기 Tc가 TTp보다 낮은 경우에 IH가 경과한 후 가열부를 가동하여 가열을 수행하는 과정이 추가로 포함될 수 있다. Further, after the step of obtaining the TTp, if the Tc is lower than the Ttp, a process may be further included in which the heating unit is operated to perform heating after the IH has elapsed.
반대로, 상기 TTp가 PUCT보다 높은 경우, TTp가 PUCT와 같아지는 IH를 재계산한 후 가열부를 가동하여 가열을 수행하는 과정, 및 전지팩의 온도(Tp)가 TTp보다 높은 경우에 가열부의 가동을 중지하는 과정을 추가로 포함될 수 있다. Conversely, when the TTp is higher than the PUCT, a process of recalculating the IH at which TTp becomes equal to the PUCT and then operating the heating unit to perform heating and a process of operating the heating unit when the temperature Tp of the battery pack is higher than TTp And stopping the process.
하나의 구체적인 예에서, 상기 디바이스의 미작동 시, 상기 Ta가 PLCT보다 높은 경우, 인터벌 시간(IH) 동안 냉각부의 작동 없이 Tp가 PUCT 내지 PLCT 사이에서 유지되도록 하는 전지팩의 목표 온도(TTp)를 구하는 과정이 추가로 포함될 수 있다. In one specific example, when the device is not operating, if the Ta is higher than the PLCT, the target temperature TTp of the battery pack such that Tp is maintained between PUCT and PLCT without operation of the cooling part during the interval time (IH) The process of obtaining can be further included.
상기 TTp를 구하는 과정 이후, 상기 Tc가 TTp보다 높은 경우에는 IH가 경과한 후 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하는 과정을 추가로 포함될 수 있다. If the Tc is higher than the TTp after the TTp is obtained, the cooling unit may be operated after the IH has elapsed to perform cooling.
또한, 상기 TTp가 PLCT보다 낮은 경우, TTp가 PLCT와 같아지는 인터벌 시간(IH)를 재계산한 후 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하는 과정, 및 Tp가 TTp보다 낮은 경우에 가열부의 가동을 중지하는 과정이 추가로 포함될 수 있다. In addition, if the TTp is lower than the PLCT, a process of recalculating the interval time (IH) at which the TTp becomes equal to the PLCT, and then cooling the cooling unit, and stopping the operation of the heating unit when Tp is lower than TTp The process may be further included.
이 때, 상기 PUCT는 20 내지 40℃의 범위에서 설정되고, 상기 PLCT는 0 내지 20℃의 범위에서 설정될 수 있다. At this time, the PUCT may be set in the range of 20 to 40 ° C, and the PLCT may be set in the range of 0 to 20 ° C.
본 발명은 또한 상기 온도 제어 방법으로 온도를 조절하는 전지팩을 제공하며, 상기 전지팩은, The present invention also provides a battery pack in which the temperature is controlled by the temperature control method,
단열성을 가진 전지팩 케이스;A battery pack case having heat insulation;
충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들이 적층 배열된 구조의 전지셀 적층체;A battery cell laminate having a structure in which two or more battery cells capable of charge / discharge are stacked;
상기 전지셀 적층체의 적어도 일측에 장착되어 있는 열 관리부;A thermal management unit mounted on at least one side of the battery cell stack;
상기 전지셀 적층체의 열을 상기 열 관리부로 전달하도록 상기 전지셀 적층체 및 열 관리부 사이에 개재되어 있는 열전달 핀; 및A heat transfer fin interposed between the battery cell stack and the thermal management unit to transfer heat of the battery cell stack to the thermal management unit; And
상기 열 관리부의 가열 및 냉각을 수행하는 가열부 및 냉각부;A heating unit and a cooling unit for performing heating and cooling of the thermal management unit;
를 포함하고 있고, And,
상기 열 관리부는 단열성 및 절연성을 가진 탱크, 상기 탱크 내에 수납되며 상기 열전달 핀과 열적으로 접촉되어 있는 열전달 플레이트, 및 상기 탱크의 내부를 채우는 상변환 물질을 추가로 포함하는 구조로 이루어져 있다.The thermal management unit may further include a tank having a heat insulating property and an insulating property, a heat transfer plate housed in the tank and in thermal contact with the heat transfer fin, and a phase change material filling the inside of the tank.
하나의 구체적인 예에서, 상기 열 관리부는, 탱크, 열전달 핀, 및 상기 열 관리부를 채우는 상변환 물질을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. In one specific example, the thermal management section may comprise a structure including a tank, a heat transfer fin, and a phase change material filling the thermal management section.
상기 탱크는 단열성 및 절연성을 가지는 소재로 형성되어 있고, 상기 열전달 플레이트는 상기 전지셀 적층체의 열을 상기 열전달 핀을 통해 전달받는 구조로 구성되며, 상기 탱크 내에 수납되며 상기 상변환 물질과 접촉될 수 있다. Wherein the tank is formed of a material having a heat insulating property and an insulating property and the heat transfer plate is configured to receive the heat of the battery cell stack body through the heat transfer fin and is accommodated in the tank, .
이러한 열전달 플레이트는 상변환 물질과의 열교환을 위한 구조로서, 예를 들어, 다수의 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 있는 구조로 형성될 수 있으며, 상기 플레이트에는 상변환 물질과의 접촉 면적을 넓히기 위한 하나 이상의 관통홈이 천공될 수 있다. The heat transfer plate may have a structure for heat exchange with the phase change material, for example, a structure in which a plurality of plates are spaced apart at a predetermined interval, At least one through-hole may be drilled.
한편, 상기 전지셀 적층체, 열 관리부, 및 전지팩의 외부 중 적어도 하나 이상에는 써미스터가 장착되어 있고, 상기 써미스터로부터 수신된 온도 측정치를 바탕으로 냉각 장치 및 히터의 작동을 제어하는 제어부가 추가로 포함될 수 있다. Meanwhile, a thermistor is mounted on at least one of the battery cell stack, the thermal management unit, and the outside of the battery pack, and a control unit for controlling the operation of the cooling device and the heater based on the temperature measurement value received from the thermistor is additionally provided .
구체적으로, 상기 써미스터는 전지셀 적층체의 내부, 열 관리부의 내부, 및 전지팩의 외부에 각각 장착되어 있고, 상기 제어부는 상기 각각의 써미스터들의 온도 측정치를 설정 조건과 비교하여 냉각 장치 및 히터의 작동을 제어하는 구조로 형성될 수 있다. Specifically, the thermistor is mounted inside the battery cell stack body, inside the heat management unit, and outside the battery pack, and the controller compares the temperature measurement values of the respective thermistors with the setting conditions, And may be formed in a structure for controlling operation.
또한, 상기 전지셀은 전지모듈 및 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the battery cell is not particularly limited as long as it is capable of providing a high voltage and a high current when the battery module and the battery pack are constructed. For example, the battery can be a lithium secondary battery having a large energy storage amount per volume.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack.
상기 디바이스는 고출력 대용량의 전지팩을 탑재하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle that is equipped with a high-output large-capacity battery pack, but the scope of application is not limited thereto.
이러한 차량의 구조 및 제조 공정은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing process of such a vehicle are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩의 온도 제어 방법은 열 관리부의 상변화 물질에 의하여 발생하는 인터벌 시간(IH)를 재계산 하는 과정을 포함함으로써 최소한의 냉각 또는 가열로 최적의 온도 제어를 실행할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the method for controlling the temperature of the battery pack according to the present invention includes the step of recalculating the interval time (IH) generated by the phase change material of the thermal management unit, so that the optimal temperature control And the like.
또한, 본 발명에 따른 전지팩의 온도 제어 방법은, 디바이스의 미작동 시에도 효율적인 온도 제어가 가능하며, 외기 온도를 고려하여 가열 또는 냉각을 수행함으로써 더욱 효율적으로 온도를 제어할 수 있는 효과를 제공한다.Also, the temperature control method of the battery pack according to the present invention can efficiently control the temperature even when the device is not operating, and can perform temperature control more efficiently by performing heating or cooling in consideration of the outside air temperature do.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 온도 제어 방법을 사용하여 온도를 조절하는 전지팩에 관한 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지팩의 온도를 조절하는 온도 제어 방법을 구현하기 위한 작동 흐름도이다.FIG. 1 is a schematic view of a battery pack in which temperature is controlled using a temperature control method of a battery pack according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an operational flowchart for implementing a temperature control method for controlling the temperature of the battery pack of FIG.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 온도 제어 방법을 사용하여 온도를 조절하는 전지팩에 관한 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic diagram of a battery pack in which temperature is controlled using a temperature control method of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전지팩(100)은, 단열성을 가진 전지팩 케이스(120), 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들(112)이 적층 배열된 구조의 전지셀 적층체(110), 전지셀들(112)의 일면에 장착되어 있고, 냉매와 열적으로 접촉하는 열전달 패드(132)를 포함하는 열 관리부(130), 및 전지셀 적층체(110) 및 냉각부(130) 사이에 개재되어 있는 열전달 핀(132), 열 관리부(130)의 가열 및 냉각을 수행하는 가열부 및 냉각부(도시하지 않음)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. 1, a
열 관리부(130)는, 탱크(134), 열전달 플레이트(136), 탱크(134) 내부를 채우는 상변환 물질(138), 및 가열부 또는 냉각부에 의해 가열 또는 냉각되어 상변환 물질에 열을 전달하는 열전달 패드(135)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. 탱크(134)는 단열성 및 절연성을 가지는 소재로 형성되어 있고, 열전달 플레이트(136)는 전지셀 적층체(110)의 열을 열전달 핀(150)을 통해 전달받는 구조로 구성되며, 탱크(134) 내에 수납되며 상변환 물질(338)과 접촉된다. The heat management unit 130 is configured to heat or cool the phase transition material by heating or cooling the
이러한 열전달 플레이트(136)는 상변환 물질(138)과의 열교환을 위한 구조로서, 상변환 물질(138)과의 접촉 면적을 넓히기 위한 다수의 돌출부가 소정의 간격으로 이격되어 있는 구조를 포함하고 있으며, 상변환 물질(138)과의 접촉 면적을 더욱 넓히기 위한 다수의 관통홈들(137)이 천공되어 있다. The
또한, 전지셀 적층체(110), 열 관리부(130)의 내부, 및 전지팩(100)의 외부에는 각각 써미스터들(142, 144, 146)이 장착되어 있고, 써미스터들(142, 144, 146)로부터 수신된 온도 측정치를 바탕으로 가열부 또는 냉각부의 작동을 제어하는 제어부(도시하지 않음)가 추가로 포함되어 있으며, 제어부는 각각의 써미스터들(142, 144, 146)의 온도 측정치를 설정 조건과 비교하여 가열부 및 냉각부의 작동을 제어하는 구조로 형성되어 있다.The
도 2에는 도 1의 전지팩의 온도를 조절하는 온도 제어 방법을 구현하기 위한 작동 흐름도가 도시되어 있다.2 is an operational flowchart for implementing a temperature control method for controlling the temperature of the battery pack of FIG.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 전지팩의 온도 제어 방법의 흐름은 디바이스의 엔진(S100)이 작동중인 경우와 엔진이 미작동인 경우로 구분된다.Referring to Fig. 2 together with Fig. 1, the flow of the temperature control method of the battery pack is divided into the case where the engine S100 of the device is in operation and the case where the engine is not operated.
먼저, 엔진이 작동되는 경우, 소정의 냉각 시작 온도(CST)와 전지셀의 온도(Tc)를 비교(S200)하여, Tc가 CST보다 높은 경우, 전지셀에서 단위시간당 생성하는 열에너지(Q.b(T))에서 전지팩의 열저항 요소의 저항값(Rf)에 기반한 열량을 차감한 값(CQ)를 도출(S210)한 후, CQ와 임계값(CQ0)을 비교하거나 또는 Tc와 권장 최저 셀 온도(LCT)를 비교(S220)한다. CQ가 CQ0 보다 높을 경우, 또는 Tc가 LCT 보다 높을 경우에는 냉각부를 가동(S230)하여 냉각을 수행한다. First, when the engine is operated, a predetermined cooling start temperature (CST) is compared with a temperature Tc of the battery cell (S200). If Tc is higher than CST, thermal energy Qb (T (CQ0) obtained by subtracting the heat amount based on the resistance value (Rf) of the thermal resistance element of the battery pack (S210) from the battery pack (S210) and comparing the CQ with the threshold value (LCT) (S220). When CQ is higher than CQ0, or when Tc is higher than LCT, the cooling unit is operated (S230) to perform cooling.
한편, Rf는 전지셀들과 열 관리부 사이에서 열을 전달하는 부재들에 대한 열저항 요소들로서, 각각의 부재들에 대해 열저항 실험 또는 시뮬레이션을 통하여 미리 그 값을 도출한다. 또한, CQ는 전지셀의 온도(Tc)와 외기 온도(Ta)의 차등값(Tc-Ta)을 Rf에 곱한 값을 Q.b(T)에서 차감하여 도출한다. On the other hand, Rf is a thermal resistance element for the members that transfer heat between the battery cells and the thermal management unit, and derives its values in advance through thermal resistance experiments or simulations for the respective members. Further, CQ is derived by subtracting a value obtained by multiplying Rf by a difference (Tc-Ta) between the temperature Tc of the battery cell and the outside air temperature Ta, from Q.b (T).
냉각 수행 중 Tc가 권장 최저 셀 온도(LCT)보다 낮은 경우, 열 관리부 내부의 온도(Ts)를 열 관리부의 임계 온도(SET)와 비교(S250)하여 Ts보다 SET이 높은 경우 냉각을 중지(S260)한다. When the Tc is lower than the recommended minimum cell temperature (LCT) during cooling, the temperature Ts in the thermal management unit is compared with the threshold temperature SET of the thermal management unit (S250) )do.
또한, Tc가 권장 최저 온도(LCT)보다 높은 경우, 냉각부를 작동(S245)시켜 계속 냉각을 수행하다가 Ts와 SET를 비교(S250)하여 Ts보다 SET가 높은 경우 냉각부를 정지(S260)시켜 냉각을 중지한다. If the Tc is higher than the recommended minimum temperature (LCT), the cooling unit is operated (S245) to continue the cooling, and Ts and SET are compared (S250). If the SET is higher than Ts, the cooling unit is stopped Stop.
냉각이 중지된 후 인터벌 시간(IH)이 지나면 다시 CQ를 도출하는 과정(S210)으로 회귀하여, CQ가 CQ0 이상일 경우, 또는 Tc가 LCT보다 높을 경우 냉각부를 가동하여 냉각을 수행한다. When the interval time IH has passed after the cooling is stopped, the routine returns to the step of deriving the CQ again (S210). When the CQ is equal to or greater than CQ0 or when the Tc is higher than the LCT, the cooling unit is operated to perform cooling.
본 명세서에서, IH는 냉각 또는 가열이 중지된 시점로부터 Tc가 UCT 또는 PUCT 보다 높아지거나, LCT 또는 PLCT보다 낮아질 때까지 걸리는 시간을 의미한다. 또한, UCT 및 PUCT는 각각, 엔진 작동 시 및 엔진 미작동시의 권장 최고 셀 온도를 의미하고, LCT 및 PLCT는 각각 엔진 작동시 및 엔진 미작동시의 권장 최저 셀 온도를 의미한다.In the present specification, IH means the time taken for the Tc to be higher than UCT or PUCT or lower than LCT or PLCT from the point of time when cooling or heating is stopped. In addition, UCT and PUCT refer to the recommended maximum cell temperature during engine operation and at engine startup, respectively, and LCT and PLCT refer to the recommended minimum cell temperature during engine operation and at engine startup, respectively.
엔진이 미작동인 경우, 외기 온도(Ta)와 엔진 미작동 상태에서의 권장 최소 셀 온도(PLCT)를 비교(S300)하여, Ta가 PLCT보다 높은 경우와, Ta가 PLCT보다 낮은 경우로 흐름이 구분된다.When the engine is not operated, the outside air temperature (Ta) is compared with the recommended minimum cell temperature (PLCT) in the engine inoperative state (S300). If Ta is higher than PLCT and Ta is lower than PLCT Respectively.
먼저 Ta가 PLCT보다 낮은 경우, IH 동안 가열부 또는 냉각부의 작동없이 전지팩의 전지팩의 온도가 권장 최고 셀 온도(PUCT) 내지 권장 최저 셀 온도(PLCT) 사이에서 유지되도록 하는 온도, 즉 전지팩의 목표 온도(TTp)를 계산(S410)한다. 그리고, Tc와 TTp를 비교(S420)하여 Tc가 TTp보다 높은 경우, IH 동안 기다린 후 가열부를 작동(S450)시켜 전지팩을 가열하고, 전지팩의 온도(Tp)가 TTp보다 높아지면(S460) 가열부의 작동을 중지(S470)한다. 이와 반대로, Tc가 TTp보다 낮은 경우, TTp와 PUCT를 비교(S430)하여 TTp가 PUCT보다 높은 경우 TTp 및 PUCT가 동일해 지도록 대기(S440)하여 IH를 재계산한 후, 가열부를 작동(S450)시켜 전지팩을 가열하고, 전지팩의 온도(Tp)가 TTp보다 높아지면(S460) 가열부의 작동을 중지(S470)한다. 또한 TTp가 PUCT보다 낮은 경우 즉시 가열부를 작동(S450)시켜 전지팩을 가열하고, 전지팩의 온도(Tp)가 TTp보다 높아지면(S460) 가열부의 작동을 중지(S470)한다. 그 후, IH 가 지나면(S480) 다시 가열부를 작동시키는 과정(S450)으로 회귀한다.First, when Ta is lower than PLCT, the temperature at which the temperature of the battery pack of the battery pack is maintained between the recommended maximum cell temperature (PUCT) and the recommended minimum cell temperature (PLCT) without the operation of the heating unit or the cooling unit during IH, The target temperature TTp is calculated (S410). If the temperature Tp of the battery pack is higher than the temperature TTp (S460), the battery pack is heated by operating the heating unit (S450) after waiting for IH when Tc is higher than TTp (S420) The operation of the heating unit is stopped (S470). In contrast, when Tc is lower than TTp, TTp and PUCT are compared (S430). If TTp is higher than PUCT, the controller waits for the TTp and the PUCT to be identical (S440) The battery pack is heated. When the temperature Tp of the battery pack becomes higher than TTp (S460), the operation of the heating unit is stopped (S470). If TTp is lower than PUCT, the heating unit is immediately operated (S450) to heat the battery pack. If the temperature Tp of the battery pack becomes higher than TTp (S460), the operation of the heating unit is stopped (S470). Thereafter, when the IH is passed (S480), the process returns to the process of operating the heating unit again (S450).
Ta가 PLCT보다 높은 경우, TTp를 계산(S510)한 다음, Tc와 TTp를 비교(S520)하여 Tc가 TTp보다 낮은 경우, IH 동안 기다린 후(S580) 냉각부를 작동(S550)시켜 전지팩을 냉각시키고, Tp가 TTp보다 낮아지면(S560) 냉각부의 작동을 중지(S570)한다. 이와 반대로, Tc가 TTp보다 높은 경우, TTp와 PUCT를 비교(S530)하여 TTp가 PUCT보다 낮은 경우 TTp 및 PUCT가 동일해 지도록 대기하여 IH를 재계산(S540)한 후, 냉각부를 작동(S550)시켜 전지팩을 냉각시키고, Tp가 TTp보다 낮아지면(S560) 냉각부의 작동을 중지(S570)한다. 또한 TTp가 PUCT보다 높은 경우 냉각부를 작동(S550)시켜 전지팩을 냉각시키고, 전지팩의 온도(Tp)가 TTp보다 낮아지면(S560) 냉각부의 작동을 중지(S570)한다. 그 후, IH 가 지나면(S580) 다시 냉각부를 작동시키는 과정(S550)으로 회귀한다.
When Ta is higher than PLCT, TTp is calculated (S510), and Tc is compared with TTp (S520). When Tc is lower than TTp, IH is waited for (S580) If Tp is lower than Ttp (S560), the operation of the cooling unit is stopped (S570). In contrast, when Tc is higher than TTp, the TTp and PUCT are compared (S530). If the TTp is lower than the PUCT, the controller waits for the TTp and the PUCT to become identical to recalculate IH (S540) The battery pack is cooled. When Tp becomes lower than Ttp (S560), the operation of the cooling unit is stopped (S570). If the temperature Tp of the battery pack is lower than the temperature TTp (S560), the cooling unit is stopped (S570). Thereafter, when IH passes (S580), the process returns to the process of operating the cooling unit again (S550).
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (21)
상기 디바이스 또는 전지팩에는 냉각부, 가열부, 및 전지팩의 열량을 완충하는 열 관리부가 포함되어 있으며,
상기 디바이스의 작동 시, 상기 전지팩에 포함되어 있는 전지셀의 온도(Tc)가 권장 최고 셀 온도(upper control temp: UCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고,
상기 디바이스의 미작동 시, 상기 Tc가 권장 최고 셀 온도(PUCT)보다 높은 경우에 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 권장 최저 셀 온도(PLCT)보다 낮은 경우에 가열부를 가동하여 가열을 수행함으로써, 전지팩의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법.A method for controlling a temperature of a battery pack mounted on a device,
The device or the battery pack includes a thermal management unit for buffering the amount of heat of the cooling unit, the heating unit, and the battery pack,
Wherein when the temperature Tc of the battery cell included in the battery pack is higher than a recommended upper cell temperature (UCT) during operation of the device, the cooling unit is operated to perform cooling,
The cooling unit is operated to perform cooling when the Tc is higher than the recommended maximum cell temperature (PUCT), and when the temperature is lower than the recommended minimum cell temperature (PLCT), the heating unit is operated to perform heating, And controlling the temperature of the battery pack.
상기 Tc가 냉각 개시 온도(CST)와 동일하거나 그 보다 높은 경우,
전지셀에서 단위시간당 생성하는 열에너지(Q.b(T))에서 전지팩의 열저항 요소의 저항값(Rf)에 기반한 열량을 차감하여 값(CQ)를 도출한 후, 상기 CQ가 임계값(CQ0) 이상일 때 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법.2. The method of claim 1,
When the Tc is equal to or higher than the cooling start temperature (CST)
A value CQ is derived by subtracting the heat amount based on the resistance value Rf of the thermal resistance element of the battery pack from the thermal energy Qb (T) generated per unit time in the battery cell, The method further comprising the step of operating the cooling unit to perform cooling.
상기 Tc가 LCT보다 높은 경우, 냉각부를 가동하여 냉각을 수행하고, 열 관리부의 온도(Ts)가 열 관리부의 임계 온도(SET) 이하일 때 냉각을 중지하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법.5. The method of claim 4,
Wherein when the Tc is higher than the LCT, the cooling unit is operated to perform cooling, and the cooling is stopped when the temperature Ts of the thermal management unit is equal to or lower than the critical temperature SET of the thermal management unit.
Ta가 PLCT보다 낮은 경우, 인터벌 시간(IH) 동안 가열부의 작동 없이 전지팩의 온도가 PUCT 내지 PLCT 사이에서 유지되도록 하는 전지팩의 목표 온도(TTp)를 구하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법.2. The method of claim 1,
Further comprising the step of obtaining a target temperature (TTp) of the battery pack such that the temperature of the battery pack is maintained between PUCT and PLCT without operating the heating part during the interval time (IH) when Ta is lower than PLCT A method of controlling the temperature of a battery pack.
Ta가 PLCT보다 높은 경우, 인터벌 시간(IH) 동안 냉각부의 작동 없이 Tp가 PUCT 내지 PLCT 사이에서 유지되도록 하는 전지팩의 목표 온도(TTp)를 구하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 온도 제어 방법.2. The method of claim 1,
Further comprising the step of obtaining a target temperature (TTp) of the battery pack such that Tp is maintained between PUCT and PLCT during the interval time (IH) when Ta is higher than PLCT Temperature control method.
단열성을 가진 전지팩 케이스;
충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들이 적층 배열된 구조의 전지셀 적층체;
상기 전지셀 적층체의 적어도 일측에 장착되어 있는 열 관리부;
상기 전지셀 적층체의 열을 상기 열 관리부로 전달하도록 상기 전지셀 적층체 및 열 관리부 사이에 개재되어 있는 열전달 핀; 및
상기 열 관리부의 가열 및 냉각을 수행하는 가열부 및 냉각부;
를 포함하고 있고,
상기 열 관리부는 단열성 및 절연성을 가진 탱크, 상기 탱크 내에 수납되며 상기 열전달 핀과 열적으로 접촉되어 있는 열전달 플레이트, 및 상기 탱크의 내부를 채우는 상변환 물질을 추가로 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack for controlling temperature by a temperature control method according to any one of claims 1 to 16,
A battery pack case having heat insulation;
A battery cell laminate having a structure in which two or more battery cells capable of charge / discharge are stacked;
A thermal management unit mounted on at least one side of the battery cell stack;
A heat transfer fin interposed between the battery cell stack and the thermal management unit to transfer heat of the battery cell stack to the thermal management unit; And
A heating unit and a cooling unit for performing heating and cooling of the thermal management unit;
And,
Wherein the thermal management unit further comprises a tank having a heat insulating property and an insulating property, a heat transfer plate housed in the tank and in thermal contact with the heat transfer fin, and a phase change material filling the inside of the tank Battery pack.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120150425A KR101573227B1 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Process For Controlling Temperature of Battery Pack |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120150425A KR101573227B1 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Process For Controlling Temperature of Battery Pack |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140081972A KR20140081972A (en) | 2014-07-02 |
| KR101573227B1 true KR101573227B1 (en) | 2015-12-01 |
Family
ID=51732987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120150425A KR101573227B1 (en) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Process For Controlling Temperature of Battery Pack |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101573227B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220057228A (en) | 2020-10-29 | 2022-05-09 | (주)비에이에너지 | Control method of air conditioning system of ESS using virtual sensor data |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785237B (en) * | 2016-11-30 | 2023-09-08 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | Power battery thermal management method and system |
| KR102527004B1 (en) * | 2017-12-20 | 2023-04-27 | 에스케이온 주식회사 | Battery module |
| CN115668594A (en) * | 2020-06-03 | 2023-01-31 | 威斯克航空有限责任公司 | Battery with selective phase change characteristics |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5008863B2 (en) | 2005-11-30 | 2012-08-22 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | Secondary battery control device, secondary battery deterioration determination method using secondary battery temperature estimation method |
-
2012
- 2012-12-21 KR KR1020120150425A patent/KR101573227B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5008863B2 (en) | 2005-11-30 | 2012-08-22 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | Secondary battery control device, secondary battery deterioration determination method using secondary battery temperature estimation method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220057228A (en) | 2020-10-29 | 2022-05-09 | (주)비에이에너지 | Control method of air conditioning system of ESS using virtual sensor data |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140081972A (en) | 2014-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | A review on air cooled and air centric hybrid thermal management techniques for Li-ion battery packs in electric vehicles | |
| Al‐Zareer et al. | A review of novel thermal management systems for batteries | |
| JP5142605B2 (en) | Power supply for vehicle | |
| Mohammed et al. | Recent advancement and enhanced battery performance using phase change materials based hybrid battery thermal management for electric vehicles | |
| JP5078463B2 (en) | Power supply for vehicle | |
| US8338012B2 (en) | Method for managing the heat in an electric battery | |
| KR100833797B1 (en) | Process for Controlling Temperature of Battery Pack | |
| JP2014103005A (en) | Battery pack and in-vehicle heating system | |
| CN105958155A (en) | Phase-change material energy-storage based cooling method and apparatus for power battery | |
| JP5585621B2 (en) | Power supply for vehicle | |
| TW201941487A (en) | Thermal management system for independent electric device using large amount of power | |
| KR101573227B1 (en) | Process For Controlling Temperature of Battery Pack | |
| CN111837292A (en) | Power supply device and electric vehicle provided with same | |
| Alaoui | Passive/active BTMS for EV lithium-ion batteries | |
| Satyanarayana et al. | Experimental investigation and comparative analysis of immersion cooling of lithium-ion batteries using mineral and therminol oil | |
| KR101522164B1 (en) | Battery Pack Containing Peltier Element for Controlling Temperature | |
| Rizk et al. | Passive cooling of high capacity lithium-ion batteries | |
| CN210379345U (en) | Liquid cooling system of power battery | |
| Sikarwar et al. | Battery thermal management system for the cooling of Li-Ion batteries, used in electric vehicles | |
| Rugh et al. | Electric vehicle battery thermal issues and thermal management techniques (presentation) | |
| CN108199115B (en) | Heat dissipation system of electric automobile lithium battery | |
| KR101515114B1 (en) | Battery Pack Using Perfluorinated Solution as Coolant | |
| Zhang et al. | A review on battery thermal management and its digital improvement‐based cyber hierarchy and interactional network | |
| Sökmen et al. | Review of batteries thermal problems and thermal management systems | |
| CN105449311A (en) | Liquid heat exchange battery module structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181016 Year of fee payment: 4 |