KR102054202B1 - System for Cell Temperature Balancing of Battery Pack - Google Patents

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KR102054202B1
KR102054202B1 KR1020180142128A KR20180142128A KR102054202B1 KR 102054202 B1 KR102054202 B1 KR 102054202B1 KR 1020180142128 A KR1020180142128 A KR 1020180142128A KR 20180142128 A KR20180142128 A KR 20180142128A KR 102054202 B1 KR102054202 B1 KR 102054202B1
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안양임
홍세훈
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Abstract

The present invention relates to a system for equalizing cell temperature of a battery pack capable of allowing a temperature deviation between battery cells constituting a battery pack not to exceed a threshold. The system for equalizing cell temperature of a battery pack comprises a temperature balancing path, a fluid moving motor, a plurality of cell temperature sensors, and a controlling unit. The temperature balancing path is installed in a pack case in which a plurality of battery cells are packed, has a temperature balancing fluid flown therein, and comes into contact with at least two battery cells including a maximal temperature battery cell and a minimal temperature battery cell among the plurality of battery cells. The fluid moving motor controls flow of the temperature balancing fluid. The plurality of cell temperature sensors measure individual temperature of the plurality of battery cells. The controlling unit measures the individual temperature of the plurality of battery cells and calculates a maximal temperature deviation by using the plurality of cell temperature sensors, drives the fluid moving motor at a low speed when the maximal temperature deviation is equal to or greater than a first critical temperature and is lower than a second critical temperature, and drives the fluid moving motor at a high speed when the maximal temperature deviation is equal to or greater than greater than the second critical temperature.

Description

배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템 {System for Cell Temperature Balancing of Battery Pack}System for Cell Temperature Balancing of Battery Pack

이 발명은 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들의 온도를 균일화하는 셀 온도 균일화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들 간 온도 편차가 임계값을 초과하지 않도록 하는 배터리 셀 온도 균일화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cell temperature equalization system that equalizes the temperature of battery cells constituting a battery pack, and more particularly, to a battery cell temperature equalization system such that a temperature deviation between battery cells constituting a battery pack does not exceed a threshold value. It is about.

이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다. 이차 전지는 배터리 팩의 형태로 제작되어 사용되는데, 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성되며, 다수의 배터리 팩들이 직렬 또는 병렬로 연결되기도 한다. 각 배터리 셀은 최근 리튬 배터리가 주로 이용된다.Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that they have a primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels, as well as no by-products of energy use. The secondary battery is manufactured and used in the form of a battery pack. The battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series or in parallel, and a plurality of battery packs may be connected in series or in parallel. Each battery cell is currently mainly used lithium batteries.

이러한 배터리 팩의 본질적인 전기 화학 또는 전기 물리적 특성은 배터리 팩이 사용되는 외부 환경에 영향을 받지 않을 수 없다. 배터리 팩이 노출되는 외부 환경에 따라 배터리 팩의 내재적인 전기 화학적 특성이 급변하기도 하고, 이에 따라 배터리 팩의 수명이나 안정성 또는 구동 성능 등도 변화하게 된다.The intrinsic electrochemical or electrophysical properties of such battery packs must be affected by the external environment in which the battery pack is used. The intrinsic electrochemical characteristics of the battery pack may change abruptly depending on the external environment to which the battery pack is exposed, thereby changing the lifespan, stability, or driving performance of the battery pack.

특히, 리튬 배터리의 경우, 배터리 팩이 사용되는 외부 환경 온도는 배터리 팩의 성능 및 수명에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 배터리 셀의 최적 사용 온도 조건은 대략 25℃ 전후이며, 방전 시 배터리 셀에 대한 보증 온도는 -20℃ ~ 70℃이다. 배터리 셀이 최적 사용 온도 조건인 25℃ 전후 온도에서 사용되는 경우, 배터리 셀의 효율(99%)도 우수하고 그 수명 또한 증가하게 된다.In particular, in the case of lithium batteries, the external environmental temperature at which the battery pack is used has a great impact on the performance and life of the battery pack. In general, the optimum operating temperature condition of the battery cell is around 25 ° C, and the guaranteed temperature for the battery cell at discharge is -20 ° C to 70 ° C. When the battery cell is used at a temperature of about 25 ° C., which is an optimum use temperature condition, the efficiency (99%) of the battery cell is excellent and its life is also increased.

배터리 셀의 사용 환경에 따라서는 이러한 최적 사용 온도 조건에서 사용하지 못하게 되는 경우가 많이 발생하기 때문에, 배터리 셀의 온도를 적정 범위로 유지하기 위한 기술이 개발되어 있다.According to the use environment of the battery cell, since the use of such an optimum use temperature condition often occurs in many cases, a technique for maintaining the temperature of the battery cell in an appropriate range has been developed.

종래의 배터리 셀 온도 제어 기술은 배터리 셀의 작동시 발생하는 발열에 의한 배터리 팩 온도 상승을 억제하기 위한 냉각 기술과, 외기 온도가 저온일 때 배터리 팩 온도를 상승시키기 위한 히팅 기술로 이루어진다. 통상적으로 이러한 배터리 셀의 온도 제어는 배터리 팩 단위로 이루어지는데, 배터리 팩 단위로 최적 사용 온도가 되도록 하여 해당 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 셀의 온도가 적정 사용 온도가 되도록 한다.The conventional battery cell temperature control technique includes a cooling technique for suppressing a battery pack temperature rise due to heat generated when the battery cell is operated, and a heating technique for raising the battery pack temperature when the ambient temperature is low. Typically, the temperature control of such battery cells is performed in units of battery packs, so that the optimum use temperature is in units of battery packs so that the temperature of each battery cell constituting the corresponding battery pack becomes an appropriate use temperature.

한편, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 케이스 내에서의 셀 배치 위치에 따라 배터리 셀들 간 온도 차이가 발생한다. 배터리 셀들은 그 온도에 따라 용량이 달라진다. 특히, 단위 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들간 온도 차이가 7℃를 초과하면, 최고온 배터리 셀의 충방전량과 최저온 배터리 셀의 충방전량 차이가 발생하여 배터리 셀들간 SOC(State of Charge)의 심각한 불균일을 초래한다. 통상적으로 하나의 배터리 팩을 충방전하는 동안에 고온이 되는 배터리 셀과 저온이 되는 배터리 셀은 바뀌지 않는다. 즉, 일부 배터리 셀은 계속하여 다른 배터리 셀들 대비 고온 상태를 유지하고, 일부 배터리 셀은 계속하여 다른 배터리 셀들 대비 저온 상태를 유지한다. 이러한 현상이 누적되면 개별 배터리 셀들 수명의 심각한 불균일이 초래되며, 이로 인해 전체 배터리 팩 수명이 단축되는 문제점이 있다.On the other hand, the battery cells constituting the battery pack, the temperature difference between the battery cells occurs according to the cell arrangement position in the case. Battery cells vary in capacity depending on their temperature. In particular, when the temperature difference between the battery cells constituting the unit battery pack exceeds 7 ℃, the charge and discharge amount of the highest temperature battery cell and the charge and discharge amount of the lowest temperature battery cell occurs, so that the serious state of charge (SOC) between the battery cells Causes unevenness. Typically, during charging and discharging of one battery pack, the high temperature battery cells and the low temperature battery cells are not changed. That is, some battery cells continue to be hot compared to other battery cells, and some battery cells continue to be cold compared to other battery cells. Accumulation of this phenomenon causes serious non-uniformity of individual battery cells life, which shortens the overall battery pack life.

대한민국 등록특허 제10-1195077호Republic of Korea Patent No. 10-1195077 대한민국 등록특허 제10-1620185호Republic of Korea Patent No. 10-1620185 국내공개특허 제10-2018-0085123호Domestic Publication No. 10-2018-0085123

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들간 온도 차이를 감지하여 그 온도 차이가 감소하도록 밸런싱하는 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention, which is devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, is to provide a system for equalizing the cell temperature of a battery pack which senses a temperature difference between battery cells constituting the battery pack and balances the temperature difference to be reduced. .

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템은, 복수의 배터리 셀들이 패킹된 팩 케이스 내에 설치되고, 내부로 온도 밸런싱 유체가 흐르며, 상기 복수의 배터리 셀들 중 최고온 배터리 셀과 최저온 배터리 셀을 포함하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들과 접촉되도록 형성된 온도 밸런싱 유로와;According to an aspect of the present invention, there is provided a cell temperature equalization system of a battery pack, which is installed in a pack case in which a plurality of battery cells are packed, in which a temperature balancing fluid flows, and the highest temperature battery among the plurality of battery cells. A temperature balancing flow passage configured to be in contact with at least two battery cells including the cell and the lowest temperature battery cell;

상기 온도 밸런싱 유체의 흐름을 제어하는 유체유동모터와;A fluid flow motor for controlling the flow of the temperature balancing fluid;

상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하는 복수의 셀 온도센서들과;A plurality of cell temperature sensors measuring individual temperatures of the plurality of battery cells;

상기 복수의 셀 온도센서들을 이용하여 상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하고 최대 온도 편차를 연산하고, 상기 최대 온도 편차가 제1임계온도 이상이고 제2임계온도 미만이면 상기 유체유동모터를 저속 구동하고, 상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면 상기 유체유동모터를 고속 구동하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 한다.The individual temperature of the plurality of battery cells are measured using the plurality of cell temperature sensors and a maximum temperature deviation is calculated. When the maximum temperature deviation is greater than or equal to a first threshold temperature and less than a second threshold temperature, the fluid flow motor is slowed down. And a controller for driving the fluid flow motor at a high speed when the maximum temperature deviation is equal to or greater than the second threshold temperature.

보다 바람직하게는, 이 발명에 따른 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템은, 상기 복수의 배터리 셀들을 개별적으로 가열하는 복수의 셀 히터들과, 상기 팩 케이스 내의 온도를 측정하는 팩 온도센서를 더 포함하고,More preferably, the cell temperature equalization system of the battery pack according to the present invention further comprises a plurality of cell heaters for individually heating the plurality of battery cells, and a pack temperature sensor for measuring the temperature in the pack case; ,

상기 제어부는, 상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면, 상기 복수의 배터리 셀들의 온도 평균값을 연산하고, 상기 팩 온도센서를 이용하여 상기 팩 케이스의 팩 온도를 측정하고;The controller may be configured to calculate a temperature average value of the plurality of battery cells when the maximum temperature deviation is greater than or equal to the second threshold temperature, and measure the pack temperature of the pack case using the pack temperature sensor;

상기 팩 온도가 적정온도범위 미만이면 상기 복수의 배터리 셀들 중 셀 온도가 상기 평균값 이하인 모든 배터리 셀들을 선택하여, 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 상기 제1임계온도 미만이 될 때까지 개별적으로 매칭된 셀 히터들을 구동하여 가열하고;If the pack temperature is less than the proper temperature range, all battery cells having a cell temperature of less than or equal to the average value among the plurality of battery cells are selected and individually matched until a temperature deviation from the highest temperature battery cell is less than the first threshold temperature. Driven cell heaters to heat them;

상기 팩 온도가 적정온도 범위 이상이면 상기 복수의 배터리 셀들 중 하나의 최저온 배터리 셀을 선택하여, 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 상기 제1임계온도 미만이 될 때까지 매칭된 셀 히터를 구동하여 가열하는 것을 특징으로 한다.If the pack temperature is greater than or equal to an appropriate temperature range, one of the plurality of battery cells is selected to drive the lowest-temperature battery cell to drive the matched cell heater until the temperature deviation with the highest temperature battery becomes less than the first threshold temperature. It is characterized in that the heating.

이상과 같이 이 발명에 따르면, 배터리 팩을 충방전하는 동안에 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들간 온도 차이가 임계값 이내를 유지되도록 함으로써, 배터리 셀들의 SOC가 밸런싱되어 배터리 팩 수명을 연장하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the temperature difference between the battery cells constituting the battery pack is maintained within a threshold value during charging and discharging of the battery pack, so that SOCs of the battery cells are balanced to extend battery pack life. .

도 1 및 도 2는 이 발명에 따른 배터리 팩 내부 구조를 도시한 구성도이다.
도 3은 이 발명에 따른 셀 온도 균일화 시스템을 도시한 구성 블록도이다.
도 4는 이 발명에 따른 제어부의 온도 밸런싱 제어 방법을 도시한 동작 흐름도이다.1 and 2 is a block diagram showing the internal structure of the battery pack according to the present invention.
3 is a block diagram showing a cell temperature equalization system according to the present invention.
4 is an operation flowchart illustrating a temperature balancing control method of the control unit according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 이 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a cell temperature equalization system of a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1과 도 2는 이 발명에 따른 배터리 팩 내부 구조를 도시한 구성도로서, 도 1은 다수의 배터리 셀들이 온도 밸런싱 유로에 이격된 상태를 도시하고, 도 2는 다수의 배터리 셀들이 온도 밸런싱 유로에 안착된 상태를 도시한다. 도 3은 이 발명에 따른 셀 온도 균일화 시스템을 도시한 구성 블록도이다.1 and 2 are diagrams illustrating an internal structure of a battery pack according to the present invention, in which FIG. 1 illustrates a state in which a plurality of battery cells are spaced apart from a temperature balancing flow path, and FIG. 2 illustrates a plurality of battery cells in temperature balancing. The state seated in the flow path is shown. 3 is a block diagram showing a cell temperature equalization system according to the present invention.

상호 직렬 연결된 다수의 배터리 셀들(10)과, 상기 다수의 배터리 셀들 간 온도 편차를 조절하는 셀 온도 균일화 시스템이 팩 케이스(20) 내에 패킹된다. 도 1과 도 2에는 팩 케이스 내에 16개의 배터리 셀들이 패킹되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다.A plurality of battery cells 10 connected in series with each other and a cell temperature equalization system for adjusting the temperature deviation between the plurality of battery cells is packed in the pack case 20. 1 and 2, 16 battery cells are packed in a pack case, but are not limited thereto.

이 발명의 셀 온도 균일화 시스템은, 내부로 온도 밸런싱 유체가 흐르고 상기 복수의 배터리 셀들(10) 중 적어도 둘 이상의 배터리 셀들과 접촉되도록 형성된 온도 밸런싱 유로(150)와, 상기 온도 밸런싱 유체의 흐름을 제어하는 유체유동모터(151)와, 상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하는 복수의 셀 온도센서들(111,112,113)과, 상기 복수의 배터리 셀들을 개별적으로 가열하는 복수의 셀 히터들(121,122,123)과, 상기 팩 케이스(20) 내부 온도를 측정하는 팩 온도센서(140)와, 상기 다수의 배터리 셀들에 대한 온도 밸런싱 기능을 수행하는 제어부(130)를 포함한다.The cell temperature equalization system of the present invention controls the flow of the temperature balancing fluid 150 and a temperature balancing flow path 150 formed so that a temperature balancing fluid flows into and comes into contact with at least two or more battery cells of the plurality of battery cells 10. A fluid flow motor 151, a plurality of cell temperature sensors 111, 112, and 113 for measuring individual temperatures of the plurality of battery cells, a plurality of cell heaters 121, 122, and 123 that individually heat the plurality of battery cells; And a pack temperature sensor 140 for measuring an internal temperature of the pack case 20, and a controller 130 performing a temperature balancing function for the plurality of battery cells.

이 발명의 한 실시예로서, 상기 온도 밸런싱 유로(150)는 하나 이상의 고온 경향 배터리 셀 및 하나 이상의 저온 경향 배터리 셀과 동시에 접촉되도록 형성될 수 있다. 통상적으로 배터리 팩 설계시, 패킹되는 배터리 셀들의 배치 위치에 따라 충방전시 다른 배터리 셀들에 비해 고온 상태가 되는 고온 경향 배터리 셀의 위치와 다른 배터리 셀들에 비해 저온 상태가 되는 저온 경향 배터리 셀의 위치를 미리 알 수 있다. 이 발명에서는, 하나 이상의 고온 경향 배터리 셀 및 하나 이상의 저온 경향 배터리 셀과 동시에 접촉하도록 온도 밸런싱 유로(150)를 형성하여, 유체유동모터(151) 구동시 온도 밸런싱 유체가 온도 밸런싱 유로(150)를 따라 고온 경향 배터리 셀과 저온 경향 배터리 셀 사이를 이동하면서 열 평형이 이루어지도록 함으로써, 고온 경향 배터리 셀과 저온 경향 배터리 셀 사이의 온도 밸런싱이 이루어지도록 한다.In one embodiment of the present invention, the temperature balancing flow path 150 may be formed to be in contact with at least one high temperature trend battery cell and at least one low temperature trend battery cell at the same time. Typically, when designing a battery pack, the position of a high temperature tendency battery cell that is higher in temperature than other battery cells during charging and discharging depending on an arrangement position of the battery cells being packed, and a position of low temperature tendency battery cell that is in a low temperature state compared to other battery cells It can be known in advance. In the present invention, the temperature balancing flow path 150 is formed to be in contact with the at least one high temperature trend battery cell and the at least one low temperature trend battery cell at the same time, so that the temperature balancing fluid at the time of the fluid flow motor 151 drives the temperature balancing flow path 150. Accordingly, the thermal balance is performed while moving between the high temperature trend battery cell and the low temperature trend battery cell, thereby achieving temperature balancing between the high temperature trend battery cell and the low temperature trend battery cell.

이 발명의 다른 실시예로서, 상기 온도 밸런싱 유로(150)는 모든 배터리 셀들과 동시에 접촉되도록 형성될 수 있다. 유체유동모터(151) 구동시 온도 밸런싱 유체가 온도 밸런싱 유로(150)를 따라 모든 배터리 셀들 사이를 이동하면서 열 평형이 이루어지며, 모든 배터리 셀들 사이에 온도 격차가 줄어들어 온도 밸런싱이 이루어지도록 한다.In another embodiment of the present invention, the temperature balancing flow path 150 may be formed to be in contact with all battery cells at the same time. Temperature Balancing When the Fluid Flow Motor 151 is Driven A thermal balance is achieved while the fluid moves between all the battery cells along the temperature balancing flow path 150, and the temperature gap is reduced between all the battery cells to achieve temperature balancing.

제어부(130)는 다수의 배터리 셀들의 최대 온도 편차, 즉 최고온 배터리 셀의 온도와 최저온 배터리 셀의 온도 차이를 기반으로 온도 밸런싱 기능을 수행한다. 먼저, 제어부(130)는 복수의 셀 온도센서들(111)을 이용하여 상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하여 최대 온도 편차를 연산하고, 상기 최대 온도 편차가 제1임계온도(예컨대, 3℃) 이상이고 제2임계온도(예컨대, 7℃) 미만이면 상기 유체유동모터(151)를 저속 구동하고, 상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면 상기 유체유동모터(151)를 고속 구동한다. 배터리 셀들간 최대 온도 편차가 제1임계온도 미만인 경우에는 비교적 안전한 상태이므로 유체유동모터(151)를 구동 정지하고, 배터리 셀들간 최대 온도 편차가 제1임계온도와 제2임계온도 사이일 경우에는 유체유동모터(151)를 저속 구동하여 비교적 낮은 속도로 열 평형이 이루어지도록 한다. 한편, 배터리 셀들간 최대 온도 편차가 제2임계온도 이상인 경우에는 위험한 구간에 진입한 것이기 때문에 유체유동모터(151)를 고속으로 구동하여 빠른 속도로 열 평형이 이루어지도록 한다.The controller 130 performs a temperature balancing function based on the maximum temperature deviation of the plurality of battery cells, that is, the temperature difference between the temperature of the highest temperature battery cell and the temperature of the lowest temperature battery cell. First, the controller 130 calculates a maximum temperature deviation by measuring individual temperatures of the plurality of battery cells using the plurality of cell temperature sensors 111, and the maximum temperature deviation is a first threshold temperature (eg, 3). Higher than the second critical temperature (eg, 7 ° C.), and the low speed drive of the fluid flow motor 151, and high speed driving of the fluid flow motor 151 if the maximum temperature deviation is higher than the second critical temperature. do. When the maximum temperature deviation between the battery cells is less than the first critical temperature, the fluid flow motor 151 is stopped because it is a relatively safe state, and when the maximum temperature deviation between the battery cells is between the first and second critical temperatures, the fluid is stopped. By driving the flow motor 151 at a low speed, thermal equilibrium is achieved at a relatively low speed. On the other hand, when the maximum temperature deviation between the battery cells is greater than the second threshold temperature, since the dangerous section has been entered, the fluid flow motor 151 is driven at a high speed to achieve thermal equilibrium at a high speed.

아울러, 제어부(130)는, 상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면, 저온의 배터리 셀을 가열하여 온도 편차가 빠르게 감소되도록 한다. 이 발명에서는 배터리 팩 온도와 배터리 구동 적정온도범위(예컨대, 25℃±2℃)를 비교하고, 그 비교 결과를 기반으로 가열 대상 배터리 셀을 선택한다.In addition, when the maximum temperature deviation is greater than or equal to the second threshold temperature, the controller 130 heats a low temperature battery cell so that the temperature deviation is rapidly reduced. In the present invention, the battery pack temperature is compared with the battery driving temperature range (for example, 25 ° C. ± 2 ° C.), and a heating target battery cell is selected based on the comparison result.

먼저, 제어부(130)는 복수의 셀 온도센서들(111,112,113)을 이용하여 복수의 배터리 셀들(10)의 개별 온도를 측정하여 그 온도 평균값을 연산하고, 팩 온도센서(140)를 이용하여 상기 팩 케이스(20)의 팩 온도를 측정한다. 상기 팩 온도가 적정온도범위(예컨대, 25℃±2℃) 미만이면 복수의 배터리 셀들(10) 중 셀 온도가 상기 온도 평균값 이하인 모든 배터리 셀들을 선택하여, 선택된 배터리 셀들 개별적으로 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 상기 제1임계온도 미만이 될 때까지 각각 매칭된 셀 히터들을 구동하여 가열한다. 이렇게 하면 전체 배터리 팩의 온도가 배터리 구동 적정온도범위보다 낮은 저온 상태에서는, 온도 균일화를 하면서 동시에 많은 개수의 배터리 셀들을 한꺼번에 가열하여 배터리 팩 온도가 빠른 시간 내에 배터리 구동 적정온도범위 내로 진입하도록 할 수 있다.First, the controller 130 measures individual temperatures of a plurality of battery cells 10 by using a plurality of cell temperature sensors 111, 112, and 113, calculates an average temperature thereof, and uses the pack temperature sensor 140 to pack the packs. The pack temperature of the case 20 is measured. When the pack temperature is less than the proper temperature range (eg, 25 ° C. ± 2 ° C.), all battery cells having a cell temperature of less than or equal to the temperature average value among the plurality of battery cells 10 are selected to select the selected battery cells individually and the highest temperature battery cell. Each of the matched cell heaters is heated by heating until the temperature deviation is less than the first threshold temperature. This ensures that when the temperature of the entire battery pack is lower than the battery-driven temperature range, the temperature is uniformized and many battery cells are heated at the same time so that the battery pack temperature enters the battery-driven temperature range within a short time. have.

그러나, 배터리 팩 온도가 배터리 구동 적정온도범위 내 또는 그 이상인 경우에는 많은 개수의 배터리 셀들을 가열하면 배터리 팩이 과열되는 문제점이 발생한다. 따라서, 팩 온도가 적정온도범위 내 또는 이상이면, 복수의 배터리 셀들 중 하나의 최저온 배터리 셀을 선택하여, 선택된 배터리 셀에 대해 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 제1임계온도 미만이 될 때까지 매칭된 셀 히터를 구동하여 가열한다. 이렇게 하면 배터리 팩 온도에 영향을 주지 않으면서도 온도 균일화를 할 수 있다.However, when the battery pack temperature is within or above the battery driving temperature range, the battery pack may be overheated when a large number of battery cells are heated. Therefore, when the pack temperature is within or above the proper temperature range, when the lowest temperature battery cell of one of the plurality of battery cells is selected, when the temperature deviation with the highest temperature battery cell for the selected battery cell becomes less than the first threshold temperature Heated by driving the matched cell heater. This allows temperature equalization without affecting the battery pack temperature.

도 4는 이 발명에 따른 제어부의 온도 밸런싱 제어 방법을 도시한 동작 흐름도이다.4 is an operation flowchart illustrating a temperature balancing control method of the control unit according to the present invention.

제어부는 배터리 팩을 구성하는 모든 배터리 셀들 즉, 제1배터리 셀 내지 제16배터리 셀의 개별 셀 온도를 측정한다(S41).The controller measures the individual cell temperatures of all battery cells constituting the battery pack, that is, the first to sixteenth battery cells (S41).

최고온 셀 온도와 최저온 셀 온도의 온도 편차가 제1임계온도 미만이면(S42), 유체유동모터를 구동정지하고(S43), 단계 S41로 되돌아 간다.If the temperature deviation between the highest temperature and the lowest temperature is less than the first critical temperature (S42), the fluid flow motor is stopped by driving (S43), and the flow returns to step S41.

단계 S42에서 최고온 셀 온도와 최저온 셀 온도의 온도 편차가 제1임계온도 미만이 아니고, 상기 온도 편차가 제2임계온도 미만이면(S44), 유체유동모터를 저속으로 구동하고(S45), 단계 S41로 되돌아간다. 이때, 유체유동모터가 구동하여 최고온 셀 온도와 최저온 셀 온도의 온도 편차가 제1임계온도 미만으로 낮아지면 단계 S43으로 진행하여 유체유동모터 구동을 정지시킨다.In step S42, if the temperature deviation between the highest temperature and the lowest temperature is not less than the first critical temperature, and the temperature deviation is less than the second critical temperature (S44), the fluid flow motor is driven at a low speed (S45), Return to step S41. At this time, when the fluid flow motor is driven to lower the temperature deviation between the highest and lowest cell temperatures below the first threshold temperature, the flow proceeds to step S43 to stop the fluid flow motor driving.

한편, 단계 S44에서 온도 편차가 제2임계온도 미만이 아니면, 유체유동모터를 고속으로 구동하고(S46), 셀 온도 평균값을 연산하고 팩 온도를 측정한다(S47). 팩 온도가 배터리 구동을 위한 적정온도범위의 미만이면(S48), 셀 온도가 평균값 이하인 모든 배터리 셀들에 대해, 최고온 배터리 셀과의 온도차가 제1임계온도 미만이 될 때까지 매칭되는 개별 셀 히터들을 구동하여 가열한다(S49). 이렇게 하면, 배터리 팩 온도가 적정온도범위보다 낮은 저온 상태에서 많은 개수의 배터리 셀들이 한꺼번에 가열되기 때문에 배터리 팩 온도가 적정온도범위로 신속하게 상승할 수 있다. 또한, 저온의 배터리 셀들에 대해 개별적으로 최고온 배터리 셀과의 온도차가 온도 밸런싱이 필요없는 제1임계온도 미만이 될 때까지 가열하면서, 유체유동모터를 고속 동작시켜 열 평형이 고속으로 이루어지도록 하여 팩 온도를 상승시키면서도 온도 밸런싱이 신속하게 이루어지도록 할 수 있다. 온도 밸런싱 후 단계 S41로 되돌아가서 반복 수행한다.On the other hand, if the temperature deviation is not less than the second critical temperature in step S44, the fluid flow motor is driven at high speed (S46), the cell temperature average value is calculated and the pack temperature is measured (S47). If the pack temperature is below the proper temperature range for driving the battery (S48), for all battery cells whose cell temperature is below the average value, the individual cell heaters matched until the temperature difference with the hottest battery cell is less than the first threshold temperature Drive them to heat (S49). In this case, since a large number of battery cells are heated at a low temperature in a state where the battery pack temperature is lower than the proper temperature range, the battery pack temperature can be quickly increased to the proper temperature range. In addition, the low temperature battery cells are heated individually until the temperature difference with the hottest battery cells is less than the first threshold temperature, which does not require temperature balancing, so that the fluid flow motor is operated at high speed so that the thermal equilibrium is made high speed. The temperature can be balanced quickly while increasing the pack temperature. After temperature balancing, the process returns to step S41 to be repeated.

한편, 단계 S48에서 팩 온도가 배터리 구동을 위한 적정온도범위의 미만이 아니면, 셀 온도가 최저온인 하나의 배터리 셀에 대해, 최고온 셀과의 온도차가 제1임계온도 미만이 될 때까지 매칭되는 개별 셀 히터를 구동하여 가열한다(S50). 이렇게 하면, 배터리 팩 온도가 적정온도범위 내 또는 이상인 경우에 최소한의 배터리 셀을 가열하기 때문에 배터리 팩 온도를 상승시키지 않으면서 유체유동모터를 고속 동작시켜 열 평형이 고속으로 이루어져 온도 밸런싱이 이루어지도록 할 수 있다. 하나의 최저온 배터리 셀에 대한 온도 밸런싱 후 단계 S41로 되돌아가서 반복 수행한다.On the other hand, if the pack temperature is not less than the proper temperature range for driving the battery in step S48, for one battery cell with the lowest cell temperature, matching until the temperature difference with the highest temperature cell is less than the first threshold temperature The individual cell heater to be heated is heated (S50). In this case, since the minimum battery cell is heated when the battery pack temperature is within or above the proper temperature range, the fluid flow motor is operated at high speed without raising the battery pack temperature, so that the thermal balance is made high speed to achieve temperature balancing. Can be. After temperature balancing for one of the lowest temperature battery cells, the process returns to step S41 and is repeated.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only for describing the best embodiment of the present invention and not for limiting the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

10 : 배터리 셀 20 : 팩 케이스
111,112,113 : 셀 온도센서 121,122,123 : 셀 히터
130 : 제어부 140 : 팩 온도센서
150 : 온도 밸런싱 유로 151 : 유체유동모터10: battery cell 20: pack case
111,112,113: Cell temperature sensor 121,122,123: Cell heater
130 control unit 140 pack temperature sensor
150: temperature balancing flow path 151: fluid flow motor

Claims (4)

복수의 배터리 셀들이 패킹된 팩 케이스 내에 설치되고, 내부로 온도 밸런싱 유체가 흐르며, 상기 복수의 배터리 셀들 중 최고온 배터리 셀과 최저온 배터리 셀을 포함하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들과 접촉되도록 형성된 온도 밸런싱 유로와;
상기 온도 밸런싱 유체의 흐름을 제어하는 유체유동모터와;
상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하는 복수의 셀 온도센서들과;
상기 복수의 셀 온도센서들을 이용하여 상기 복수의 배터리 셀들의 개별 온도를 측정하고 최대 온도 편차를 연산하고, 상기 최대 온도 편차가 제1임계온도 이상이고 제2임계온도 미만이면 상기 유체유동모터를 저속 구동하고, 상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면 상기 유체유동모터를 고속 구동하는 제어부와;
상기 복수의 배터리 셀들을 개별적으로 가열하는 복수의 셀 히터들과;
상기 팩 케이스 내의 온도를 측정하는 팩 온도센서를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 최대 온도 편차가 상기 제2임계온도 이상이면, 상기 복수의 배터리 셀들의 온도 평균값을 연산하고, 상기 팩 온도센서를 이용하여 상기 팩 케이스의 팩 온도를 측정하고;
상기 팩 온도가 적정온도범위 미만이면 상기 복수의 배터리 셀들 중 셀 온도가 상기 평균값 이하인 모든 배터리 셀들을 선택하여, 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 상기 제1임계온도 미만이 될 때까지 개별적으로 매칭된 셀 히터들을 구동하여 가열하고;
상기 팩 온도가 적정온도 범위 내 또는 이상이면 상기 복수의 배터리 셀들 중 하나의 최저온 배터리 셀을 선택하여, 최고온 배터리 셀과의 온도 편차가 상기 제1임계온도 미만이 될 때까지 매칭된 셀 히터를 구동하여 가열하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템.A plurality of battery cells are installed in a packed pack case, the temperature balancing fluid flows therein, and the temperature balancing formed to contact at least two or more battery cells including the highest temperature battery cell and the lowest temperature battery cell among the plurality of battery cells. A flow path;
A fluid flow motor for controlling the flow of the temperature balancing fluid;
A plurality of cell temperature sensors measuring individual temperatures of the plurality of battery cells;
The individual temperature of the plurality of battery cells are measured using the plurality of cell temperature sensors, a maximum temperature deviation is calculated, and when the maximum temperature deviation is greater than or equal to a first threshold temperature and less than a second threshold temperature, the fluid flow motor is slowed down. A controller configured to drive the fluid flow motor at a high speed when the maximum temperature deviation is equal to or greater than the second threshold temperature;
A plurality of cell heaters for individually heating the plurality of battery cells;
A pack temperature sensor for measuring a temperature in the pack case,
The control unit,
If the maximum temperature deviation is greater than or equal to the second threshold temperature, calculate a temperature average value of the plurality of battery cells, and measure a pack temperature of the pack case using the pack temperature sensor;
When the pack temperature is less than the proper temperature range, all battery cells having a cell temperature below the average value are selected among the plurality of battery cells, and individually matching until the temperature deviation with the highest temperature battery becomes less than the first threshold temperature. Driven cell heaters to heat them;
If the pack temperature is within or above an appropriate temperature range, the lowest temperature battery cell of one of the plurality of battery cells is selected, and the matched cell heater until a temperature deviation from the highest temperature battery cell becomes less than the first threshold temperature. Cell temperature uniformity system of a battery pack, characterized in that for driving by heating. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 온도 밸런싱 유로는 하나 이상의 고온 경향 배터리 셀 및 하나 이상의 저온 경향 배터리 셀과 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템.The system of claim 1, wherein the temperature balancing flow path is formed in contact with at least one high temperature trend battery cell and at least one low temperature trend battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 밸런싱 유로는 모든 배터리 셀들과 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 셀 온도 균일화 시스템.
The system of claim 1, wherein the temperature balancing flow path is formed to be in contact with all battery cells.
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