KR102312926B1

KR102312926B1 - 병렬연결 구조의 배터리 팩의 히터 제어 시스템

Info

Publication number: KR102312926B1
Application number: KR1020170136117A
Authority: KR
Inventors: 홍성주; 김승환; 윤석진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2021-10-14
Also published as: JP7038945B2; CN110431708A; KR20190043958A; CN110431708B; EP3595079B1; US20200168966A1; EP3595079A1; JP2020517082A; US11677110B2; EP3595079A4; WO2019078475A1

Abstract

본 발명에 따른 병렬 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하나의 마스터 팩(Master Pack); 과 적어도 둘 이상의 슬레이브 팩(Slave Pack); 을 포함하여 구성되며, 상기 마스터 팩은, 다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2 셀 어레이; 와 그 사이에 구성되어 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터(116); 로 구성되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹; 상기 슬레이브 팩들과의 통신을 연결하는 마스터 통신부; 상기 마스터 통신부를 통하여 각각의 슬레이브 팩으로부터 전송 받은 온도 데이터를 바탕으로 히터의 동작 여부를 판단하여, 그 판단 결과에 따른 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 동작 판단부; 를 포함하여 구성되고, 상기 슬레이브 팩은, 다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2셀 어레이; 와 그 사이에 구성되어 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터; 로 구성되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹; 상기 마스터 팩과의 통신을 연결하는 슬레이브 통신부; 일정 주기 간격으로 제1, 2셀 어레이의 온도를 측정하고, 이를 바탕으로 히터 동작 여부의 판단을 위한 온도 데이터를 산출하는 온도 데이터 산출부; 상기 마스터 팩으로부터 전달 받은 히터 동작 제어신호에 따라, 각각의 히터의 동작을 개별 제어하는 제1 히터 동작 제어부;를 포함하여 구성되는 배터리 팩의 히터 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

병렬연결 구조의 배터리 팩의 히터 제어 시스템{Heater control system of battery pack of parallel connection structure}

본 발명은 배터리 팩의 히터 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 병렬 연결된 배터리 팩의 구조에서 각 히터를 제어를 통하여 연결된 배터리 팩 간의 온도 편차를 조절하는 시스템에 관한 것이다.

배터리는 제품군에 따른 적용이 용이하고, 우수한 보존성 및 높은 에너지 밀도 등의 특성을 가지고 있다. 또한, 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적 장점뿐만 아니라, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 에너지 공급원으로 주목받고 있다.

배터리는 충전하여 사용 가능한 이점을 가지고 있어 휴대폰, 노트북 등의 휴대용 기기를 비롯하여 전기차량 및 에너지 저장 시스템 등에 보편적으로 응용되며, 다양한 산업의 기반이 되는 것과 동시에 일상 생활에 편의성을 제공해주고 있다.

한편, 배터리는 저온 상태에서 충전될 시 배터리의 수명에 큰 영향을 받게 되므로 히터를 구성하여 저온 상태의 배터리를 충전 가능한 온도 상태로 올려주는 작업이 수행된다.

그러나 다수 개의 배터리 팩이 병렬로 연결된 구조인 경우에는, 그 구조적 특성상 중앙부 쪽에 배터리 팩보다 최외각에 위치한 배터리 팩에서 비교적 열 발산이 활발하게 일어난다. 따라서, 병렬 연결된 모든 배터리 팩에 동일하게 히터를 동작시키더라도 배터리 팩 간의 온도 편차가 발생하게 된다.

이와 같은 배터리 팩 간의 온도 편차는, 배터리 팩을 구성하는 셀들 간의 전압 상태의 균형을 무너뜨릴 수 있고, 이에 따라 셀들의 수명이 불균형 상태가 되는 문제를 초래한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히터 동작 시 발생하는 온도 편차에 따라 히터를 개별로 제어하여 배터리 팩들이 균일한 온도 상태로 히팅되도록 하는 시스템과 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 배터리 팩 내부에 포함되는 각각의 히터를 개별 제어함으로써 배터리 팩 간의 온도 편차뿐만 아니라 그 내부에 포함되는 셀들 간의 온도 편차또한 제어할 수 있어 배터리 팩을 이루는 내부 구성 또한 균일한 온도 상태로 히팅되도록 하는 시스템과 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 병렬 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 시스템은, 하나의 마스터 팩(Master Pack); 과 적어도 둘 이상의 슬레이브 팩(Slave Pack); 으로 구성되는 복수의 배터리 팩을 포함하여 구성되며, 상기 마스터 팩은, 다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2 셀 어레이; 와 그 사이에 구성되어 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터; 를 포함하여 구성되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹; 상기 슬레이브 팩들과의 통신을 연결하는 마스터 통신부; 상기 마스터 통신부를 통하여 각각의 슬레이브 팩으로부터 전송받은 온도 데이터를 바탕으로 슬레이브 팩의 히터의 동작 여부를 판단하여, 그 판단 결과에 따른 슬레이브 팩의 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 동작 판단부; 를 포함하여 구성되고, 상기 슬레이브 팩은, 다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2셀 어레이; 와 그 사이에 구성되어 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터; 로 구성되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹; 상기 마스터 팩과의 통신을 연결하는 슬레이브 통신부; 일정 주기 간격으로 제1, 2셀 어레이의 온도를 측정하고, 이를 바탕으로 슬레이브 팩의 히터 동작 여부의 판단을 위한 온도 데이터를 산출하는 온도 데이터 산출부; 상기 마스터 팩으로부터 전달받은 히터 동작 제어신호에 따라, 각각의 히터의 동작을 개별 제어하는 제1 히터 동작 제어부; 를 포함하여 구성된다.

각각의 히팅 그룹의 히터 개별마다 히터의 동작 전원 인가를 위한 동작 전원 스위치; 가 구비되어 있으며, 상기 히터 동작 제어부는, 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호에 따라 동작 전원 스위치의 온/오프를 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 온도 데이터 산출부는, 상기 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 셀 어레이 온도 측정부; 상기 측정된 제1, 2 셀 어레이의 온도 값을 이용하여 해당 히팅 그룹의 온도 데이터를 산출하는 히팅 그룹 온도 데이터 산출부; 상기 산출된 히팅 그룹의 온도 데이터를 이용하여 해당 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 팩 온도 데이터 산출부; 를 포함하여 구성되며, 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터 및 팩 온도 데이터는, 상기 슬레이브 통신부를 통하여 마스터 팩으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 히터 동작 판단부는, 각각의 슬레이브 팩으로부터 전송받은 히팅 그룹 온도 데이터 및 팩 온도 데이터를 슬레이브 팩 별로 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 각각의 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터 중 최대 팩 온도 데이터와 최소 팩 온도 데이터를 추출하여, 그 온도 편차를 산출하는 팩 온도 편차 산출부(132); 상기 저장부에 저장된 각 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 데이터에서, 해당 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 데이터 중 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출하여, 그 온도 편차를 산출하는 히팅 그룹 온도 편차 산출부(133); 상기 산출된 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교하여, 초과하는 경우 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히터의 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달하는 제1 판단부(134); 상기 산출된 각 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는지를 각각 비교하여, 초과하는 경우 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달하는 제2 판단부(135); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 히터 동작 제어부는, 상기 마스터 팩으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받으면, 팩 내에 포함되는 모든 동작 전원 스위치를 오프 시키며, 상기 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지 신호를 전달받은 경우, 그에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬레이브 팩은, 각각의 히터의 온도를 측정하는 히터 온도 측정부; 상기 측정된 각 히터의 온도 값과 소정의 제3,4 기준 값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 해당 히터의 동작을 제어하는 제2 히터 동작 제어부; 를 추가로 포함하여 구성되며, 상기 제2 히터 동작 제어부는, 상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우, 해당 히터의 동작 전원 스위치를 온 시키며, 상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우, 해당 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 병렬로 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 방법은, 외부 충전장치와의 연결을 통하여 히터 동작 전원을 인가 받아 히팅 동작을 시작하는 히팅 동작 시작단계; 슬레이브 팩에서, 일정 주기 간격으로 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하고, 이를 바탕으로 해당 슬레이브 팩의 온도 데이터를 산출하는 온도 데이터 산출단계; 상기 산출된 온도 데이터를 마스터 팩으로 전송하는 온도 데이터 전송단계; 를 포함하여 동작하고, 마스터 팩에서, 적어도 둘 이상의 슬레이브 팩으로부터 전송받은 온도 데이터를 슬레이브 팩별로 저장하는 온도 데이터 저장단계; 상기 저장된 온도 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 팩의 히터의 동작 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따른 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 슬레이브 팩 슬레이브 팩 히터 동작 판단단계; 를 포함하여 동작하며, 슬레이브 팩에서, 상기 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호에 따라, 각각의 히터의 동작을 개별 제어하는 제1 히터 동작 제어단계; 를 포함하여 동작하는 것으로 구성된다.

상기 온도 데이터 산출단계는, 슬레이브 팩 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹의 각각의 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 셀 어레이 온도 측정단계; 상기 측정된 제1, 2 셀 어레이를 이용하여 해당 히팅 그룹의 온도 데이터를 산출하는 히팅 그룹 온도 데이터 산출단계; 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여 해당 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 팩 온도 데이터 산출단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬레이브 팩 히터 동작 판단단계는, 상기 저장된 슬레이브 팩별 온도 데이터의 팩 온도 데이터 중 최대 팩 온도 데이터와 최소 팩 온도 데이터를 추출하고, 그 온도 편차를 산출하는 팩 온도 편차 산출단계; 상기 산출된 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교하여, 초과하는 경우 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달하는 제1 판단단계; 상기 저장된 슬레이브 팩별 온도 데이터의 히팅 그룹 온도 데이터에서, 각 슬레이브 팩별로 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출하고, 그 온도 편차를 산출하는 히팅 그룹 온도 편차 산출단계; 상기 산출된 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는지를 각각 비교하여, 초과하는 경우 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달하는 제2 판단단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 히터 동작 제어단계는, 상기 마스터 팩으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받은 경우, 팩 내에 포함되는 모든 히터의 동작을 오프 시키며, 상기 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지신호를 전달 받은 경우에는, 그에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 동작을 오프 시키는 것을 특징으로 한다.

상기 슬레이브 팩에서, 팩 내에 포함되는 각각의 히터의 온도를 측정하는 히터 온도 측정단계; 상기 측정된 각 히터의 온도 값과 소정의 제3, 4 기준 값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 각 히터의 동작을 제어하는 제2 히터 동작 제어단계; 를 추가로 동작하며, 상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우, 해당 히터의 동작을 온 시키고, 상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우, 해당 히터의 동작을 오프 시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 병렬로 연결된 배터리 팩의 구조에서, 하나의 팩 내부에 구성되는 각 히터를 개별 제어함으로써 배터리 팩 간의 발생하는 온도 편차뿐만 아니라 배터리 팩 내부에 발생하는 온도 편차 또한 관리할 수 있어 전체적으로 균일한 온도 상태로 히팅시킬 수 있다. 따라서, 온도 편차로 인한 셀들의 전압 및 수명의 불균형 문제를 방지할 수 있어 향상된 효율성을 가지는 배터리를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 내부 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 마스터 팩과 슬레이브 팩의 각 시스템 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 4는 마스터 팩과 슬레이브 팩의 구분의 실시 예1을 나타내는 도면이다.
도 5는 마스터 팩과 슬레이브 팩의 구분의 실시 예2를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리 팩 구조에서의 히팅 동작 시 온도 편차를 조절하는 방법을 간략하게 나타내는 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

1. 본 발명의 시스템 및 방법 개요

1.1. 마스터 팩(Master Pack, 100)

본 발명에 따른 히터 제어 시스템 및 방법은 적어도 둘 이상의 병렬로 연결된 배터리 팩들의 대상으로 한다.

배터리 팩의 병렬연결 구조에서는 하나의 배터리 팩을 마스터 팩(Master Pack)으로 설정하여, 상기 마스터 팩에 병렬로 연결된 후술하는 다수 개의 슬레이브 팩(Slave Pack)들로부터 상태 정보를 받아 이를 바탕으로 각각의 슬레이브 팩으로 제어 명령을 전달하여 슬레이브 팩들의 동작을 제어하는 역할을 수행한다.

이 때, 상기 마스터 팩은 상술한 마스터 팩의 역할을 수행하는 동시에 슬레이브 팩이기도 하므로 마스터 팩 또한 자기 자신의 상태 정보에 따라 자신의 동작을 제어한다.

즉, 마스터 팩은 마스터 팩인 동시에 슬레이브 팩이므로 마스터 팩의 역할을 수행하는 동시에 슬레이브 팩의 역할을 수행하는 것이다.

1.2. 슬레이브 팩(Slave Pack)

슬레이브 팩은, 상술한 바와 같이 자기 자신의 상태 정보를 산출하여 마스터 팩으로 전달한다. 여기서, 본 발명에서의 상태 정보는 해당 슬레이브 팩의 온도 상태를 대상으로 한다.

상기 마스터 팩과 병렬로 연결된 각각의 슬레이브 팩들은, 자기 자신의 온도 상태 정보를 마스터 팩으로 전달하고, 이에 따라 마스터 팩으로부터 전달되는 제어 명령에 따라 동작한다.

즉, 병렬 연결된 배터리 팩의 구조에서 물리적인 연결에 따라 마스터 팩과 슬레이브 팩으로 구분되는 것이며, 어느 팩이든 마스터 역할과 슬레이브 역할을 수행할 수 있다.

1.3. 외부 충전장치

각 배터리 팩에 구성되는 히터는, 그 동작 전원을 배터리 팩이 아닌 외부 충전장치로부터 인가받아 동작한다. 배터리 팩이 UV(Under Voltage) 상태이거나 저온 상태일 때 전류가 발생하게 되면 배터리 팩의 수명을 저하시킬 수 있으므로 히터는 배터리 팩이 아닌 외부 충전장치로부터 동작 전원을 공급받아 히팅 동작하도록 구성된다. 즉, 배터리 팩의 각 히터는 외부 충전장치와 연결된 상태에서만 동작 가능하며, 각각의 히터마다 외부 충전장치의 전원이 히터로 인가되는 것을 제어하는 동작 전원 스위치를 구성하여 각 히터의 히팅 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 이에 대한 설명은 시스템 구성 설명 시 보다 상세하게 설명하도록 한다.

2. 본 발명에 따른 배터리 팩의 구조

본 발명에 따른 히터 제어 시스템 및 방법을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 적용되는 배터리 팩의 내부 구조를 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 그 내부에 병렬로 연결된 4개의 히터(26)가 구성되며, 각각의 하나의 히터의 상부 및 하부에 각각 셀 어레이(22, 24)가 연결되어 있는 구조이다. 즉, 두 개의 셀 어레이가 하나의 히터를 공유하는 구조로서, 두 개의 셀 어레이 사이에 히터가 위치하여 각 셀 어레이를 히팅하는 구조로 구성된다. 또한, 각 배터리 팩에는 배터리관리시스템(BMS)이 구성된다.

또한, 본 발명에서는 하나의 히터(26)와 그 히터를 공유하는 두 개의 셀 어레이(22, 24)를 포함하여 하나의 히팅 그룹(20)으로 설정하며, 각 히터들이 병렬 연결 구조를 이루는 것에 따라 히팅 그룹들 또한 병렬로 연결된 구조이다.

따라서, 도 1과 같이 하나의 배터리 팩에는 4개의 히팅 그룹(20)이 구성되며, 이들을 관리, 제어하는 배터리관리시스템을 포함하여 구성되는 것이다.

여기서, 마스터 팩(100)과 슬레이브 팩(200)은 동일한 배터리 팩(10)으로서 그 물리적인 연결에 따라 기능과 역할이 다르게 설정되는 것이기 때문에 도 1에서는 배터리 팩(10)의 내부 구조를 설명하기 위한 것으로서 마스터 팩과 슬레이브 팩으로 구분하여 설명하지 않고 하나의 배터리 팩만을 간략하게 도시하여 설명한 것이다.

본 발명은 도 1의 배터리 팩이 다수 개로 구성되어 도 2에서 나타내는 바와 같이 팩 간의 병렬연결 구조를 이루며, 연결된 배터리 팩들을 하나의 마스터 팩(100, Master Pack)과 다수 개의 슬레이브 팩(200, Slave Pack 1~N)으로 설정하여 히터의 히팅 동작 시 발생하는 팩 간 및 하나의 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 편차를 조절하는 시스템과 그 방법에 대한 것이다.

여기서, 상기 도 1에는 각 배터리 팩 내부에 총 4개의 히터와 8개의 셀 어레이가 구성되는 것을 나타내고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 시스템 환경 등 경우에 따라 달라질 수 있다. 또한, 배터리 팩들 간의 연결 구조 또한 도면에서 나타내는 구조로 한정하는 것이 아니며 병렬연결 구조의 범위 내에서 그 형태는 달라질 수 있다.

3. 본 발명에 따른 병렬 연결 구조에서의 배터리 팩의 히터 제어 시스템

본 발명에 따른 병렬 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 시스템으로, 하나의 마스터 팩(Master Pack)과 상기 마스터 팩에 병렬 연결된 슬레이브 팩으로 구성된다.

각 구성을 설명하기에 앞서, 각 배터리 팩의 히터는 히팅 동작 가능한 상태 즉, 외부 충전장치와 연결된 상태이며, 각 배터리 팩이 저온 상태로서 충전 가능한 온도 상태로 올려주는 히팅 동작이 필요한 상태라는 전제하에 각 구성의 동작을 설명하도록 한다. 여기서, 마스터 팩은 병렬 연결된 슬레이브 팩들이 온도 상태를 모니터링하여 팩의 온도 상태가 저온 상태를 판단하는 기준 온도 값 미만인 경우 해당 팩이 저온 상태인 것으로 판단할 수 있으며 이는 공지의 기술이다.

본 발명에서는 외부 충전장치와 연결된 상태에서 각각의 히터마다 구비된 동작 전원 스위치의 온/오프를 제어하여 히터의 히팅 동작을 개별 제어할 수 있다. 즉, 본 발명은 히터의 히팅 동작에서 병렬 연결된 배터리 팩 간, 히팅 그룹 간에 발생하는 온도 편차를 조절하기 위한 것이다.

이하, 도 2 및 3을 참조하여 각 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

3.1 마스터 팩(Master Pack, 100)

가. 히팅 그룹(110)

마스터 팩은, 다수 개의 히팅 그룹(110)을 포함하여 구성된다. 상기 히팅 그룹은 다수 개의 셀로 구성되는 제1,2 셀 어레이(112, 114)와 그 사이에 구성되는 히터(116)로 구성된다. 즉, 상술한 바와 같이 하나의 히터(116)와 상기 하나의 히터를 공유하는 두 개의 셀 어레이(112, 114)를 하나의 히팅 그룹(110)으로 정의하는 것이며, 상기 히팅 그룹(110)들은 병렬 연결 구조를 이루고 있다.

여기서, 도면에는 도시되지 않았지만 팩 내에 구성되는 각각의 히터(110)마다 동작 전원 스위치(1142)가 개별적으로 구비되어 있다. 상기 동작 전원 스위치(1142)는 상술한 바와 같이 외부 충전장치로부터 공급되는 동작 전원이 히터로 인가되는 것을 제어하는 구성으로 각각의 히터마다 개별적으로 구비되어 있어 온도 상태에 따라 각 동작 전원 스위치(1142)의 온/오프를 제어하여 각 히터의 히팅 동작을 개별적으로 제어할 수 있다.

또한, 여기서 히터는 패드 형태로서 상기 히터의 상. 하부에 제1, 2 셀 어레이를 각각 배치하여 히터에 동작 전원을 인가함에 따라 히터에 의해 제1, 2 셀 어레이의 온도를 상승시켜 줄 수 있다.

나. 마스터 통신부(120)

마스터 통신부는, 상기 마스터 팩(100)이 슬레이브 팩(200)들로부터 각 온도 데이터를 제공받고, 이에 따른 제어 명령을 전달할 수 있도록 마스터 팩과 슬레이브 팩 간의 통신 연결하는 구성이다. 상기 마스터 통신부(120)는 CAN Bus를 사용하여 통신 연결할 수 있다.

다. 동작 판단부 (130)

동작 판단부는, 상기 마스터 통신부(120)를 통하여 각 슬레이브 팩(200)으로부터 수신한 온도 데이터를 바탕으로 해당 슬레이트 팩의 히터 동작 여부를 판단하는 구성이다.

1) 저장부(131)

저장부는, 마스터 팩과 병렬 연결된 각각의 슬레이브 팩(200)으로부터 수신한 온도 데이터를 슬레이브 팩 별로 저장하는 구성이다. 상기 온도 데이터는, 슬레이브 팩(200)의 구성 설명 시 상세하게 설명하겠지만 히팅 그룹 온도 데이터 및 팩 온도 데이터를 의미한다. 상기 저장부는, 예를 들어 각 슬레이브 팩의 팩 번호(Slave Pack 1~N)와 매칭하여 해당 슬레이브 팩의 온도 데이터를 저장할 수 있다.

2) 팩 온도 편차 산출부(132)

팩 온도 편차 산출부는, 상기 저장부에 저장된 각 슬레이브 팩(200, Slave Pack 1~N)들의 팩 온도 데이터를 이용하여 팩 간 온도 편차를 산출하는 구성이다.

그 온도 편차를 산출하기 위해서는, 상기 저장부(131)에 슬레이브 팩 별로 저장된 팩 온도 데이터 중 가장 큰 온도 값을 가지는 온도 데이터인 최대 팩 온도 데이터를 추출하고, 가장 작은 온도 값을 가지는 온도 데이터인 최소 팩 온도 데이터를 추출한다.

따라서, 상기 최대 팩 온도 데이터와 최소 팩 온도 데이터의 차이 값인 팩 온도 편차를 산출할 수 있다. 병렬 연결된 배터리 팩 들 간의 온도 편차를 산출함으로써 후술하는 제1 판단부(134)에서 이를 이용하여 배터리 팩 간의 온도 불균형 상태를 판단할 수 있다.

3) 히팅 그룹 온도 편차 산출부(133)

히팅 그룹 온도 편차 산출부는, 상기 저장부에 저장된 슬레이브 팩(200)들의 각 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여 하나의 슬레이브 팩(200) 내의 히팅 그룹 간의 온도 편차를 산출하는 구성이다.

그 온도 편차는 산출하기 위해서는, 상기 저장부(131)에 슬레이브 팩 별로 저장된 히팅 그룹 온도 데이터에서, 각 슬레이브 팩마다 해당 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 데이터 중 가장 큰 온도 값을 가지는 온도 데이터인 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 가장 작은 값을 가지는 온도 데이터인 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출한다.

따라서, 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 최소 히팅 그룹 온도 데이터의 차이 값인 히팅 그룹 온도 편차를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 히팅 그룹 온도 편차는, 각각의 슬레이브 팩마다 산출되는 것이다. 따라서, 후술하는 제2 판단부(135)에서 이를 이용하여 각 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 불균형 상태를 판단할 수 있다.

4) 제1 판단부(134)

제1 판단부는, 상술한 바와 같이 팩 온도 편차 산출부(132)에서 산출된 팩 온도 편차를 이용하여 팩 간의 온도 불균형 상태를 판단하는 구성이다.

상기 제1 판단부는, 상기 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교한다. 그 비교 결과 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과한 경우에는 팩 간의 온도가 불균형 상태인 것으로 판단하고, 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩의 히팅 동작을 중지해야 하는 것으로 판단한다. 따라서, 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달할 수 있다.

상기 소정의 제1 기준 값은, 예를 들어 1℃로 설정될 수 있다.

5) 제2 판단부(135)

제2 판단부는, 상술한 바와 같이 히팅 그룹 온도 편차 산출부(133)에서 산출된 각 슬레이브 팩 별 히팅 그룹 온도 편차를 이용하여 각 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 불균형 상태를 판단하는 구성이다.

상기 제2 판단부는, 상기 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는지를 비교한다. 그 비교 결과 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과한 경우에는 해당 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도가 불균형 상태인 것으로 판단하고, 소정의 제2 기준 값을 초과하는 히팅 그룹 온도 편차를 가지는 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달할 수 있다.

상기 소정의 제2 기준 값은, 예를 들어 1℃로 설정될 수 있다.

6) 제3 판단부(136)

제3 판단부는, 각 슬레이브 팩으로부터 전달 받은 셀 어레이 간의 온도 편차를 이용하여 셀 어레이 간의 온도 불균형 상태를 판단하는 구성이다.

각 슬레이브 팩으로부터 전달 받은 해당 팩 내에 포함되는 히팅 그룹을 구성하는 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 편차는 일정 기준 값의 이하 값이어야 한다. 만약, 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 편차가 일정 기준 값을 초과한 경우에는 해당 팩의 설계적 오류 혹은 셀 어레이의 온도 센싱의 문제가 발생할 것으로 판단하고, 해당 배터리 팩의 진단 기능을 수행할 수 있다. 제3 판단부의 판단에 따라 그 후에 배터리 팩의 진단 기능을 수행하는 것은 공지의 기술을 사용한다.

상기 일정 기준 값은, 예를 들어 2℃로 설정될 수 있다.

7) 제4 판단부(137)

제4 판단부(137)는, 히팅 동작 시간이 기 설정된 히팅 동작 시간 초과하게 되면 슬레이브 팩 내에 모든 히터의 히팅 동작을 중지시킬 수 있다. 히팅 동작 시간은 각 슬레이브 팩마다 히팅 동작이 시작한 시점으로부터의 시간을 카운팅하여, 카운팅된 시간이 기 설정된 히팅 동작 시간을 초과하면 해당 슬레이브 팩의 모든 히터의 히팅 동작을 중지시킬 수 있다. 히팅 동작을 중지시킨 후, 해당 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터가 소정의 충전 가능한 온도상태인지를 비교하여 충전 가능한 온도 상태라면 충전을 진행하고, 충전 가능한 온도 상태가 아니라면 기 설정된 히팅 동작시간 동안 히터의 히팅 동작을 수행하였음에도 불구하고 충전 가능한 온도 상태에 도달하지 못하였으므로 해당 슬레이브 팩의 히터에 문제가 있거나 혹은 배터리 팩의 외부 환경의 온도가 극 저온에 있는 것으로 판단하고, 해당 슬레이브 팩의 충전을 수행하지 않도록 제어할 수 있다. 이는 해당 슬레이브 팩으로 모든 히터의 히팅 동작을 중지하는 히팅 동작 종료 신호를 전달하는 것으로 수행될 수 있다.

여기서, 상기 기 설정된 히팅 동작시간은 예를 들어 3시간으로 설정할 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니며 요구 조건이나 히터의 성능에 따라 달라질 수 있다.

상술한 마스터 통신부(120) 및 동작 판단부(130)는 배터리관리시스템(BMS)의 기술 구성이다.

또한, 상기에서 언급한 바와 같이 마스터 팩은 마스터 팩의 기능을 수행함과 동시에 슬레이브 팩의 기능을 수행하는 것으로서, 상술한 마스터 팩의 각 구성뿐만 아니라 후술하는 슬레이브 팩의 각 구성에서 수행하는 기능 또한 동시에 수행한다.

즉, 마스터 팩은 병렬 연결된 슬레이브 팩들의 각 온도 데이터에 따라 팩 간 및 해당 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 편차 조절을 위하여 각 슬레이브 팩의 히터의 히팅 동작을 제어할 시 자기 자신의 온도 데이터 또한 포함하여 팩 간 및 해당 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 편차를 조절하는 것이다.

3.2. 슬레이브 팩(Slave Pack, 200)

가. 히팅 그룹(210)

슬레이브 팩은, 상기 마스터 팩의 내부 구조와 동일하게 다수 개의 히팅 그룹(210)을 포함하여 구성된다. 상기 히팅 그룹은 다수 개의 셀로 구성되는 1,2 셀 어레이(212, 214)와 그 사이에 구성되는 히터(216)로 구성된다. 즉, 상술한 바와 같이 하나의 히터(216)와 상기 하나의 히터를 공유하는 두 개의 셀 어레이(212, 214)를 하나의 히팅 그룹(210)으로 정의하는 것이며, 상기 히팅 그룹(210)들은 병렬 연결 구조를 이루고 있다.

여기서, 도면에는 도시되지 않았지만 팩 내에 구성되는 각각의 히터(210)마다 동작 전원 스위치(2142)가 개별적으로 구비되어 있다. 상기 동작 전원 스위치(2142)는 상술한 바와 같이 외부 충전장치로부터 공급되는 동작 전원이 히터로 인가되는 것을 제어하는 구성으로 각각의 히터마다 개별적으로 구비되어 있어 온도 상태에 따라 각 동작 전원 스위치(2142)의 온/오프를 제어하여 각 히터의 히팅 동작을 개별적으로 제어할 수 있다.

나. 슬레이브 통신부(220)

슬레이브 통신부는, 상기 슬레이브 팩(200)이 자기 자신의 온도 데이터를 마스터 팩(100)으로 전달하고, 이에 따른 제어 명령을 전달받을 수 있도록 슬레이브 팩과 마스터 팩 간의 통신 연결하는 구성이다. 상기 슬레이브 통신부(220)는 CAN Bus를 사용하여 통신 연결할 수 있다.

또한, 상기 슬레이브 팩은 마스터 팩이 요청하는 데이터를 슬레이브 통신부를 통하여 전달할 수 있다.

다. 온도 데이터 산출부 (230)

온도 데이터 산출부(230)는, 마스터 팩으로 전달하기 위하여 일정 주기 간격으로 팩 내에 포함되는 제1, 2셀 어레이(112, 114)의 온도를 측정하고 이를 바탕으로 히터의 히팅 동작 여부를 판단을 위한 온도 데이터를 산출하는 구성이다.

1) 셀 어레이 온도 측정부(231)

셀 어레이 온도 측정부는, 팩 내에 포함되는 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 구성이다. 각각의 셀 어레이마다 하나의 온도 센서를 구비하여 각 셀 어레이의 온도를 측정할 수 있다.

2) 히팅 그룹 온도 데이터 산출부(232)

히팅 그룹 온도 데이터 산출부는, 상기 셀 어레이 온도 측정부(231)에서 측정된 제1, 2 셀 어레이의 온도 값을 이용하여 해당 히팅 그룹의 온도 데이터를 산출하는 구성이다.

상기 히팅 그룹 온도 데이터는, 측정된 제1, 2셀 어레이의 온도 값의 평균으로 산출된다. 예를 들어 제1 셀 어레이의 온도가 5℃이고, 제2 셀 어레이가 6℃라면 상기 제1, 2셀 어레이의 해당 히팅 그룹의 온도 데이터는 (5+6)℃/2 로 산출되는 것이다. 따라서, 예를 들어 도 1과 같이 하나의 슬레이브 팩에 4개의 히팅 그룹이 구성되는 경우에는 상기 히팅 그룹 온도 데이터 산출부를 통하여 하나의 팩 당 4개의 히팅 그룹 온도 데이터가 산출된다. 즉, 히팅 그룹 온도 데이터는 해당 히팅 그룹을 대표하는 온도 값으로 설명할 수 있다.

3) 팩 온도 데이터 산출부(233)

팩 온도 데이터 산출부(233)는, 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여, 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 구성이다.

상기 팩 온도 데이터는, 하나의 팩에 포함되는 히팅 그룹들의 히팅 그룹 온도 데이터의 평균으로 산출된다. 예를 들어, 하나의 슬레이브 팩에 4개의 히팅 그룹이 구성되어 있어 하나의 팩 당 4개의 히팅 그룹 온도 데이터가 산출된 경우에는 4개의 히팅 그룹 온도 데이터를 합산한 값/4 로 산출되는 것이다.

즉, 팩 온도 데이터는 해당 슬레이브 팩을 대표하는 온도 값으로 설명할 수 있으며, 총 n개의 배터리 팩들이 병렬 연결된 구조에서는 n개의 팩 온도 데이터가 산출되는 것이다.

상기와 같이 산출된 히팅 그룹 온도 데이터와 팩 온도 데이터는, 상기 슬레이브 통신부(220)를 통하여 마스터 팩으로 전송한다.

4) 셀 어레이 온도 편차 산출부(234)

셀 어레이 온도 편차 산출부는, 상기 셀 어레이 온도 측정부에서 측정된 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 차를 산출하는 구성이다. 이는 하나의 히터(116)를 공유하는 셀 어레이(112, 114) 간의 온도 불균형 상태를 판단하기 위하여 산출하는 것으로 산출된 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 편차는 마스터 팩으로 전송한다.

라. 제1 히터 동작 제어부(240)

제1 히터 동작 제어부는, 상기 마스터 팩(100)으로부터 전달 받은 제어신호에 따라 각 히터의 동작을 제어하는 구성이다.

상술한 바와 같이, 각각의 히터에는 히터 동작을 개별적으로 제어할 수 있도록 개별적으로 동작 전원 스위치(1142, 1242)가 구성되어 있다. 따라서, 마스터 팩(100)으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받은 경우에는 팩 내에 포함되는 모든 동작 전원 스위치를 오프 시켜 해당 팩의 전체적인 히팅 동작을 중지시킬 수 있다.

또한, 마스터 팩(100)으로부터 제2 동작 중지신호를 전달받은 경우에는 팩 내의 제2 동작 중지신호에 해당하는 히팅 그룹의 히터에 해당하는 동작 전원 스위치를 오프 시켜 해당 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지시킬 수 있다.

이와 같이, 제1 히터 동작 제어부는, 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호(제1동작 중지신호, 제2 동작 중지신호)에 따라 그에 해당하는 히터의 온/오프를 제어하여 히팅 동작을 개별 제어할 수 있어 팩 간 및 히팅 그룹 간의 발생하는 온도 편차를 조절할 수 있다.

여기서, 제1 히터 동작 제어부(240)는, 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지 신호를 전달받아 해당 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지한 상태에서 제1 동작 중지신호를 전달받게 되면, 제2 동작 중지 신호에 따른 히팅 동작 제어는 무시하고 제1 동작 중지 신호에 따라 팩 내의 모든 히터를 오프 시켜 팩의 전체적인 히팅 동작을 중지시킨다.

추가로, 마스터 팩으로부터 히팅 동작 종료 신호를 전달받은 경우에는, 기 설정된 히팅 동작시간 동안 히팅 동작을 수행했음에도 불구하고, 저온 상태의 팩이 충전 가능한 온도까지 충분히 도달하지 못하여 히터에 문제가 있거나 혹은 배터리 팩의 외부 환경의 온도가 극 저온에 있는 것으로 판단되어 팩의 모든 히터의 히팅 동작을 중지하라는 명령이므로 팩의 모든 히터를 오프 시켜 히팅 동작을 중지시킬 수 있다.

마. 히터 온도 측정부 (250) / 제2 히터 동작 제어부(260)

슬레이브 팩은, 히터 온도 측정부 및 제2 히터 동작 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 히터 온도 측정부에서 팩 내에 포함되는 각각의 히터의 온도를 측정하면, 상기 제2 히터 동작 제어부는 상기 측정된 각각의 히터의 온도 값과 소정의 제3, 4기준 값의 비교를 통하여 히터의 히팅 동작을 제어할 수 있다.

측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우에는, 해당 히터가 적정 온도 기준 범위에 포함되도록 하기 위하여 히팅 동작하도록 제어한다. 만약, 해당 히터의 동작 전원 스위치가 오프 상태인 경우에는 다시 온 시켜 해당 히터에 동작 전원이 인가되도록 하여 히팅 동작하도록 한다.

또한, 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우에는, 해당 히터가 적정 온도 기준 범위에 포함되도록 하기 위하여 히팅 동작을 중지하도록 제어할 수 있다. 만약, 해당 히터의 동작 전원 스위치가 온 상태로 히팅 동작되고 있는 경우라면, 해당 동작 전원 스위치를 오프 시켜 동작 전원이 인가되지 않도록 하여 히팅 동작을 중지시킨다.

상기 적정 온도 기준 범위란 소정의 제3기준 값과 소정의 제4 기준 값 내의 범위를 의미하는 것으로 이를 예를 들어 58℃ ~ 60℃의 범위로 설정될 수 있다.

따라서, 각 슬레이브 팩은 히터 온도 측정부 및 제2 히터 동작 제어부를 통하여 해당 팩 내에 포함되는 각 히터들이 적정 온도 기준 범위를 유지하도록 제어할 수 있다.

상술한 온도 데이터 산출부(230), 제1 히터 동작 제어부(240), 히터 온도 측정부(250) 및 제2 히터 동작 제어부(260)는 슬레이브 팩에 구성되는 배터리관리시스템의 세부 구성으로 설명할 수 있다.

4. 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리 팩 구조에서의 히터 제어 방법(도 6)

본 발명에 따른 배터리 팩의 히터를 제어하는 방법을 설명하도록 한다. 시스템 설명에서 언급한 바와 같이, 각 배터리 팩이 저온 상태로 판단되어 충전 가능한 온도 상태로 올려주는 히팅 동작이 필요한 상태인 것을 전제로 하여 각 동작단계를 설명하도록 한다.

<실시 예 1>

실시 예 1은 도 4와 같이, 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 팩 중 제1 배터리 팩을 마스터 팩으로 설정하여 히터의 동작에서 발생하는 배터리 팩 간 및 히팅 그룹 간의 온도 편차를 조절하는 방법으로서, 각 동작 단계는 아래와 같이 구성된다.

가. 히팅 동작 시작단계(S100)

히팅 동작 시작단계는, 외부 충전장치와 연결된 상태로서 그로부터 히터 동작 전원을 인가 받아 히팅 동작을 시작하는 단계이다. 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에서의 히터는 배터리 팩이 아닌 외부 충전장치로부터 인가되는 전원으로 히터의 히팅 동작을 수행하므로 외부 충전장치와 연결된 상태에서만 히터의 히팅 동작이 수행될 수 있다.

여기서, 히팅 동작 시작단계의 시점부터 히팅 동작하는 시간을 카운팅하는 히팅 동작 시간 카운팅단계(S110)가 추가로 구성될 수 있다.

나. 온도 데이터 산출단계(S200)

이는 슬레이브 팩에서 수행하는 단계로서, 일정 주기 간격으로 온도 데이터를 산출하는 단계이다. 상기 산출된 온도 데이터를 이후 히터의 히팅 동작 여부를 판단에 사용된다. 그 세부 단계는 아래와 같이 구성된다.

1) 셀 어레이 온도 측정단계(S210)

각 히팅 그룹을 구성하는 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 단계이다. 이는 각각의 셀 어레이마다 구비된 온도 센서를 이용하여 측정할 수 있다.

2) 히팅 그룹 온도 데이터 산출단계(S220)

히팅 그룹 온도 데이터는, 상기 측정된 제1, 2 셀 어레이의 온도 값의 평균으로 산출한다. 예를 들어 제1 셀 어레이의 온도가 5℃이고, 제2 셀 어레이가 6℃라면 상기 제1, 2셀 어레이의 해당 히팅 그룹의 온도 데이터는 (5+6)℃/2 로 산출되는 것이다. 따라서, 예를 들어 도 1과 같이 하나의 슬레이브 팩에 4개의 히팅 그룹이 구성되는 경우에는 상기 히팅 그룹 온도 데이터 산출단계를 통하여 하나의 팩 당 4개의 히팅 그룹 온도 데이터가 산출되는 것이다. 즉, 히팅 그룹 온도 데이터는 해당 히팅 그룹을 대표하는 온도 값으로 설명할 수 있다.

3) 팩 온도 데이터 산출단계(S230)

팩 온도 데이터 산출단계는, 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여, 상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 단계이다. 상기 팩 온도 데이터는, 하나의 팩에 포함되는 히팅 그룹들의 히팅 그룹 온도 데이터의 평균으로 산출한다. 예를 들어, 하나의 슬레이브 팩에 4개의 히팅 그룹이 구성되어 있어 하나의 팩 당 4개의 히팅 그룹 온도 데이터가 산출된 경우에는 4개의 히팅 그룹 온도 데이터를 합산한 값/4 로 산출되는 것이다.

즉, 팩 온도 데이터는 해당 슬레이브 팩을 대표하는 온도 값으로 설명할 수 있으며, 총 n개의 배터리 팩들이 병렬 연결된 구조에서는 n개의 팩 온도 데이터가 산출된다.

4) 셀 어레이 온도 편차 산출단계(S240)

셀 어레이 온도 편차 산출단계는, 상기 셀 어레이 온도 측정단계(S210)에서 측정된 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 차를 산출하는 단계이다. 이는 하나의 히터(116)를 공유하는 두 개의 셀 어레이(112, 114) 간의 온도 불균형 상태를 판단하기 위하여 산출하는 것이다.

5) 히터 온도 측정단계(S250)

슬레이브 팩은, 히터 온도 측정단계를 통해 해당 팩 내에 구성되는 각각의 히터의 온도를 측정한다.

다. 온도 데이터 전송단계(S300)

상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터, 팩 온도 데이터 및 셀 어레이 온도 편차는 온도 데이터 전송단계를 통하여 마스터 팩으로 전송한다. 이는 마스터 팩과 슬레이브 팩 간의 CAN 통신 연결을 통하여 전송할 수 있다.

라. 온도 데이터 저장단계(S400)

이는 마스터 팩에서 수행하는 단계로서, 마스터 팩과 병렬 연결된 슬레이브 팩으로부터 전송 받은 온도 데이터, 즉 히팅 그룹 온도 데이터, 팩 온도 데이터 및 셀 어레이 온도 편차를 슬레이브 팩 별로 저장하는 단계로 저장부(131)에 저장된다.

마. 슬레이브 팩 히터 동작 판단단계(S500)

슬레이브 팩 히터 동작 판단단계는, 상기 저장된 히팅 그룹 온도 데이터, 팩 온도 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 팩의 히터의 동작 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따른 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 단계이다. 그 세부 단계는 아래와 같이 구성된다.

1) 팩 온도 편차 산출단계(S510)

팩 온도 편차 산출단계는, 상기 슬레이브 팩 별로 저장된 팩 온도 데이터를 이용하여 병렬 연결된 팩 간의 온도 편차를 산출하는 단계이다.

팩 간의 온도 편차를 산출하는 것은, 각 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터 중 가장 큰 값을 가지는 온도 데이터인 최대 팩 온도 데이터를 추출하고, 가장 작은 값을 가지는 온도 데이터인 최소 팩 온도 데이터를 추출하여 그 차이를 산출하는 것이다. 이는 팩 온도 편차 산출부(132)에 의해 수행된다.

2) 제1 판단단계(S520)

제1 판단단계는, 상기 산출된 팩 온도 편차를 이용하여 병렬 연결된 팩 간의 온도 불균형 상태를 판단하는 단계이다. 이는 상기 산출된 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교한다. 그 비교 결과 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과한 경우에는 병렬 연결된 팩 간의 온도가 불균형 상태인 것으로 판단하여 그 균형을 조절하기 위하여 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이드 팩의 히팅 동작을 중지해야 하는 것으로 판단한다. 따라서, 상기 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달한다.

여기서, 상기 소정의 제1 기준 값은 예를 들어 1℃로 설정될 수 있다.

3) 히팅 그룹 온도 편차 산출단계(S530)

히팅 그룹 온도 편차 산출단계는, 상기 저장된 슬레이브 팩 별 온도 데이터의 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여 각 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 편차를 산출하는 단계이다.

히팅 그룹 온도 편차를 산출하는 것은, 각 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹 온도 데이터 중 가장 큰 값을 가지는 온도 데이터인 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 가장 작은 값을 가지는 온도 데이터인 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출하여 그 차이를 산출하는 것이다. 따라서, 각 슬레이브 팩마다 하나의 히팅 그룹 온도 편차가 산출된다.

4) 제2 판단단계(S540)

제2 판단단계는, 산출된 슬레이브 팩 별 히팅 그룹 온도 편차를 이용하여 해당 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹 간의 온도 불균형 상태를 판단하는 단계이다.

이는 상기 산출된 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 비교하여, 그 비교 결과에 따라 해당 슬레이브 팩 내의 히팅 그룹의 히터 동작을 제어하는 신호를 전달할 수 있다. 상기 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는 경우, 슬레이브 팩 내에 병렬 연결된 히팅 그룹 간의 온도 불균형 상태인 것으로 판단하여 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달한다.

여기서, 상기 소정의 제2 기준 값은 예를 들어 1℃로 설정될 수 있다.

5) 제3 판단단계(S550)

제3 판단단계는, 각 슬레이브 팩으로부터 전달받은 셀 어레이 간의 온도 편차를 이용하여 온도 불균형 상태를 판단하는 단계이다. 각 슬레이브 팩으로부터 전달받은 해당 팩 내에 포함되는 히팅 그룹을 구성하는 셀 어레이 간의 온도 편차는 일정 기준 값의 이하 값을 가져야 한다. 만약, 제1, 2 셀 어레이 간의 온도 편차가 일정 기준 값을 초과한 경우에는 해당 팩의 설계적 오류 혹은 셀 어레이의 온도 센싱에 문제가 발생한 것으로 판단하고, 해당 배터리 팩의 진단 기능을 수행하는 진단단계(S552)가 수행되며, 상기 진단단계는 공지의 기술을 사용한다.

여기서, 상기 일정 기준 값은 예를 들어 2℃로 설정될 수 있다.

바. 제1 히터 동작 제어단계(S600)

제1 히터 동작 제어단계는, 슬레이브 팩에서 수행하는 단계로 상기 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호에 따라 각각의 히터의 동작을 개별 제어하는 단계이다. 여기서, 상기 제어신호는 제1 동작 중지신호 또는 제2 동작 중지신호를 의미한다.

마스터 팩으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받은 경우에는, 팩 내에 포함되는 모든 히터의 히팅 동작을 중지시킨다. 이는 상술한 바와 같이 각각의 히터마다 개별적으로 동작 전원 스위치가 구성되어 있으므로 팩 내의 모든 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시킴으로써 팩의 전체적인 히터의 동작을 중지시킬 수 있다. 따라서, 최대 팩 온도 데이터를 가지는 팩의 히팅 동작을 중지시킴으로써 최소 팩 온도 데이터를 가지는 팩과의 온도 편차 조절이 가능하다.

반면, 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지신호를 전달받은 경우에는, 팩 내의 제2 동작 중지신호에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시켜 해당 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지시킬 수 있다. 따라서, 팩 내의 최대 히팅 그룹 온도 데이터를 가지는 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지시킴으로써 해당 팩 내의 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 가지는 히팅 그룹 간의 온도 편차 조절이 가능하다.

이와 같이 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호에 따라 각 히터의 히팅 동작을 개별적으로 제어할 수 있어 온도 편차를 효율적으로 조절할 수 있다.

여기서, 슬레이브 팩은, 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지 신호를 전달받아 해당 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지시킨 상태에서 제1 동작 중지 신호를 전달받게 되면, 제2 동작 중지 신호에 따른 히팅 동작 제어는 무시하고 제1 동작 중지 신호에 따라 팩 내의 모든 히터를 오프 시켜 팩의 전체적인 히팅 동작을 중지시킨다.

사. 제2 히터 동작 제어단계(S700)

제2 히터 동작 제어단계는, 히터 온도 측정단계(S250)에서 측정된 각 히터의 온도 값을 이용하여 각각의 히터의 온도가 적정 온도 기준 범위 내로 유지되도록 히터의 동작을 제어하는 단계이다.

이는 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우에는 해당 히터가 적정 온도 기준 범위에 포함되도록 하기 위하여 히팅 동작하도록 제어한다. 만약, 해당 히터의 동작 전원 스위치가 오프 상태라면 다시 온 시켜 해당 히터에 동작 전원이 인가되도록 하여 히팅 동작하도록 하는 것이다. 또한, 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우에는, 해당 히터가 적정 온도 기준 범위 내에 포함되도록 하기 위하여 히팅 동작을 중지하도록 제어한다. 만약, 해당 히터의 동작 전원 스위치가 온 상태로 히팅 동작되고 있는 상태라면 해당 동작 전원 스위치를 오프 시켜 히터에 동작 전원이 인가되지 않도록 하여 히팅 동작을 중지시키는 것이다.

상기 적정 온도 기준 범위란, 소정의 제3 기준 값과 소정의 제4 기준 값 내의 범위를 의미하는 것으로, 이는 예를 들어 58℃ ~ 60℃의 범위로 설정될 수 있다.

따라서, 이와 같은 단계를 통하여 슬레이브 팩 내의 각각의 히터가 적정 온도 기준 범위 내의 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.

아. 히팅 동작 종료단계(S800)

히팅 동작 종료단계는, 마스터 팩에서 수행하는 단계로 상기 히팅 동작 시작단계(S100)에서 히팅 동작 시작 시점부터 카운팅된 히팅 동작시간이 기 설정된 히팅 동작시간을 초과하게 되면 슬레이브 팩 내의 히터의 히팅 동작을 중지시키는 단계이다. 히팅 동작을 중지시킨 후에는, 각 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터가 소정의 충전 가능한 온도 상태인지를 비교하여 충전 가능한 온도 상태라면 해당 배터리 팩의 충전을 진행하도록 제어하고, 충전 가능한 온도 상태가 아니라면 기 설정된 히팅 동작시간 동안 히터의 히팅 동작을 수행하였음에도 불구하고 충전 가능한 온도 상태에 도달하지 못하였으므로 해당 슬레이브 팩의 히터에 문제가 있거나 혹은 배터리 팩의 외부 환경이 온도가 극 저온에 있는 것으로 판단하고, 해당 슬레이드 팩의 충전을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.

<실시 예 2>

본 발명의 실시 예 2를 설명하도록 한다. 상술한 본 발명의 실시 예 1는 도 4와 같이 제1 배터리 팩을 마스터 팩으로 설정하여 상기의 S100 내지 S800 단계를 통하여 슬레이브 팩인 제2 배터리 팩 내지 제N 배터리 팩들 간의 온도 편차 및 해당 팩의 히팅 그룹 간의 온도 편차를 조절하였다.

상술한 바와 같이, 병렬 연결된 배터리 팩들 중에서 마스터 팩(100, Master Pack)과 슬레이브 팩(200, Slave Pack)으로 설정, 구분하는 것은 물리적인 연결에 따라 다르게 설정될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예 2는, 실시 예 1에서 도 3과 같이 제1 배터리 팩을 마스터 팩으로 설정하여 상기 S100내지 S800 단계를 동작한 후, 병렬 연결되는 배터리 팩들의 그 물리적인 연결에 따라 제 1배터리 팩을 제외한 제 2배터리 팩 내지 제 N배터리 팩 중 하나를 마스터 팩으로 재설정하는 마스터 팩 재설정단계(S900)를 추가로 구성할 수 있다.

상기 마스터 팩 재설정단계(S900)는, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 배터리 팩을 마스터 팩으로 재설정하며, 이에 따라 제2 배터리 팩을 제외한 제1 배터리 팩과 제 3 배터리 팩 내지 제N 배터리 팩이 슬레이브 팩(Slave Pack 1~N)이 된다.

상기 마스터 팩 재설정단계(S900) 후에는 실시 예 1에서와 동일하게 S100 내지 S800 단계 절차를 수행함으로써 제2 배터리 팩이 상술한 마스터 팩의 기능을, 제1 배터리 팩과 제3 배터리 팩 내지 제N 배터리 팩이 슬레이브 팩의 기능을 각각 수행할 수 있다.

여기서, 제2 배터리 팩을 마스터 팩으로 재설정하는 것에 한정하는 것은 아니며, 상기 마스터 팩 재설정단계(S900)는, 이전에 마스터 팩으로 설정되지 않았던 배터리 팩, 즉 슬레이브 팩들 중에 어느 하나를 마스터 팩으로 설정할 수 있으며 경우에 따라 이전과 동일한 배터리 팩을 마스터 팩으로 설정할 수도 있다.

이와 같이 병렬로 연결된 배터리 팩들 중 마스터 팩과 슬레이브 팩으로 설정하는 것은 물리적인 연결에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 마스터 팩(Master Pack)
110: 히팅 그룹 112: 제1 셀 어레이
114: 제2 셀 어레이
116: 히터
200: 슬레이브 팩(Slave Pack)
210: 히팅 그룹 212: 제1 셀 어레이
214: 제2 셀 어레이
216: 히터
120: 마스터 통신부
130: 동작 판단부
220: 슬레이브 통신부
230: 온도 데이터 산출부
240: 제1 히터 동작 제어부
250: 제2 히터 동작 제어부

Claims

병렬 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 시스템에 있어서,
하나의 마스터 팩(Master Pack); 과
적어도 둘 이상의 슬레이브 팩(Slave Pack); 으로 구성되는 복수의 배터리 팩을 포함하여 구성되며,
상기 마스터 팩은,
다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2 셀 어레이(112, 114); 와 상기 제1 셀 어레이(112)와 제2 셀 어레이(114) 사이에 배치되어 상기 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터(116); 를 포함하여 구성되어, 하나의 히터(116)와 상기 히터(116)를 공유하는 두 개의 셀 어레이(112, 114)로 이루어진 적어도 둘 이상의 히팅 그룹;
상기 슬레이브 팩들과의 통신을 연결하여 각 슬레이브 팩으로부터 팩 온도 데이터 및 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별 온도 데이터를 전송 받는 마스터 통신부;
상기 마스터 통신부를 통하여 각각의 슬레이브 팩으로부터 전송받은 팩 온도 데이터 및 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별 온도 데이터를 바탕으로, 팩들 간의 온도 편차 상태 및 팩 내에 포함된 히팅 그룹 간의 온도 편차 상태에 따라 해당 슬레이브 팩에 포함된 각 히팅 그룹 별로 히터의 동작 여부를 판단하여, 그 판단 결과에 따라 해당 슬레이브 팩 내에 포함된 히팅 그룹의 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 동작 판단부;
를 포함하여 구성되고,
상기 슬레이브 팩은,
다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2셀 어레이(212, 214); 와 상기 제1 셀 어레이(212)와 제2 셀 어레이(214) 사이에 배치되어 상기 제1, 2 셀 어레이를 히팅하는 히터(216); 를 포함하여 구성되어, 하나의 히터(216)와 상기 히터(216)를 공유하는 두 개의 셀 어레이(212, 214)로 이루어진 적어도 둘 이상의 히팅 그룹;
상기 마스터 팩과의 통신을 연결하여 상기 마스터 팩으로 팩 온도 데이터 및 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 온도 데이터를 전송하는 슬레이브 통신부;
일정 주기 간격으로 제1, 2셀 어레이의 온도를 각각 측정하고, 이를 바탕으로 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별 온도 데이터 및 팩 온도 데이터를 산출하는 온도 데이터 산출부;
상기 마스터 팩으로부터 전달받은 히터 동작 제어신호에 따라, 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별로 히터의 동작을 각각 개별 제어하는 제1 히터 동작 제어부;
를 포함하여 구성되는 배터리 팩의 히터 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
각각의 히팅 그룹의 히터 개별마다 히터의 동작 전원 인가를 위한 동작 전원 스위치; 가 구비되어 있으며,
상기 히터 동작 제어부는, 마스터 팩으로부터 전달받은 제어신호에 따라 동작 전원 스위치의 온/오프를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 히터 제어 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 온도 데이터 산출부는,
상기 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 셀 어레이 온도 측정부;
상기 측정된 제1, 2 셀 어레이의 온도 값을 이용하여 해당 히팅 그룹의 온도 데이터를 산출하는 히팅 그룹 온도 데이터 산출부;
상기 산출된 히팅 그룹의 온도 데이터를 이용하여 해당 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 팩 온도 데이터 산출부;
를 포함하여 구성되며,

상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터 및 팩 온도 데이터는, 상기 슬레이브 통신부를 통하여 마스터 팩으로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 히터 동작 판단부는,
각각의 슬레이브 팩으로부터 전송받은 히팅 그룹 온도 데이터 및 팩 온도 데이터를 슬레이브 팩별로 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 각각의 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터 중 최대 팩 온도 데이터와 최소 팩 온도 데이터를 추출하여, 그 온도 편차를 산출하는 팩 온도 편차 산출부;
상기 저장부에 저장된 각 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 데이터에서, 해당 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 데이터 중 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출하여, 그 온도 편차를 산출하는 히팅 그룹 온도 편차 산출부;
상기 산출된 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교하여, 초과하는 경우 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히터의 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달하는 제1 판단부;
상기 산출된 각 슬레이브 팩의 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는지를 각각 비교하여, 초과하는 경우 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달하는 제2 판단부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 히터 동작 제어부는,
상기 마스터 팩으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받으면, 팩 내에 모든 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시키며,
상기 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지 신호를 전달받은 경우, 그에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 슬레이브 팩은,
각각의 히터의 온도를 측정하는 히터 온도 측정부;
상기 측정된 각 히터의 온도 값과 소정의 제3,4 기준 값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 해당 히터의 동작을 제어하는 제2 히터 동작 제어부; 를 추가로 포함하여 구성되며,
상기 제2 히터 동작 제어부는,
상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우, 해당 히터의 동작 전원 스위치를 온 시키며,
상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우, 해당 히터의 동작 전원 스위치를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 시스템.
다수 개의 셀로 구성되는 제1, 2 셀 어레이와 상기 제1, 2 셀 어레이 사이에 배치되는 히터로 이루어진 히팅 그룹을 적어도 둘 이상 포함하고 병렬로 연결된 적어도 둘 이상의 배터리 팩의 히터를 제어하는 방법에 있어서,
외부 충전장치와의 연결을 통하여 히터 동작 전원을 인가받아 히팅 동작을 시작하는 히팅 동작 시작단계;
슬레이브 팩에서,
일정 주기 간격으로 제1, 2 셀 어레이의 온도를 각각 측정하고, 이를 바탕으로 해당 팩 내에 포함된 각 히팅 그룹 별 온도 데이터 및 팩 온도 데이터를 산출하는 온도 데이터 산출단계;
상기 산출된 상기 히팅 그룹 별 및 팩 온도 데이터를 마스터 팩으로 전송하는 온도 데이터 전송단계;
마스터 팩에서,
적어도 둘 이상의 슬레이브 팩으로부터 전송 받은 팩 온도 데이터 및 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별 온도 데이터를 슬레이브 팩 별로 저장하는 온도 데이터 저장단계;
상기 저장된 팩 별 온도 데이터 및 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별 온도 데이터를 바탕으로 팩들 간의 온도 편차 상태 및 팩 내에 포함된 히팅 그룹 간의 온도 편차 상태에 따라 각 슬레이브 팩 내에 포함된 각 히팅 그룹 별로 히터의 동작 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따른 히터 동작 제어신호를 해당 슬레이브 팩으로 전달하는 슬레이브 팩 히터 동작 판단단계;
슬레이브 팩에서,
상기 마스터 팩으로부터 전달 받은 제어신호에 따라, 해당 팩 내에 포함된 히팅 그룹 별로 히터의 동작을 각각 개별 제어하는 제1 히터 동작 제어단계;
를 포함하여 구성되는 배터리 팩의 히터 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 온도 데이터 산출단계는,
슬레이브 팩 내에 포함되는 적어도 둘 이상의 히팅 그룹의 각각의 제1, 2 셀 어레이의 온도를 측정하는 셀 어레이 온도 측정단계;
상기 측정된 제1, 2 셀 어레이를 이용하여 해당 히팅 그룹의 온도 데이터를 산출하는 히팅 그룹 온도 데이터 산출단계;
상기 산출된 히팅 그룹 온도 데이터를 이용하여 해당 슬레이브 팩의 팩 온도 데이터를 산출하는 팩 온도 데이터 산출단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 히터동작 판단단계는,
상기 저장된 슬레이브 팩별 온도 데이터의 팩 온도 데이터 중 최대 팩 온도 데이터와 최소 팩 온도 데이터를 추출하고, 그 온도 편차를 산출하는 팩 온도 편차 산출단계;
상기 산출된 팩 온도 편차가 소정의 제1 기준 값을 초과하는지를 비교하여, 초과하는 경우 최대 팩 온도 데이터에 해당하는 슬레이브 팩으로 히팅 동작을 중지하는 제1 동작 중지신호를 전달하는 제1 판단단계;
상기 저장된 슬레이브 팩별 온도 데이터의 히팅 그룹 온도 데이터에서, 각 슬레이브 팩별로 최대 히팅 그룹 온도 데이터와 최소 히팅 그룹 온도 데이터를 추출하고, 그 온도 편차를 산출하는 히팅 그룹 온도 편차 산출단계;
상기 산출된 히팅 그룹 온도 편차가 소정의 제2 기준 값을 초과하는지를 각각 비교하여, 초과하는 경우 해당 슬레이브 팩으로 최대 히팅 그룹 온도 데이터에 해당하는 히팅 그룹의 히팅 동작을 중지하는 제2 동작 중지신호를 전달하는 제2 판단단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 히터 동작 제어단계는,
상기 마스터 팩으로부터 제1 동작 중지신호를 전달받은 경우, 팩 내에 포함되는 모든 히터의 동작을 오프 시키며,
상기 마스터 팩으로부터 제2 동작 중지신호를 전달받은 경우에는, 그에 해당하는 히팅 그룹의 히터의 동작을 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 슬레이브 팩에서,
팩 내에 포함되는 각각의 히터의 온도를 측정하는 히터 온도 측정단계;
상기 측정된 각 히터의 온도 값과 소정의 제3, 4 기준 값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 각 히터의 동작을 제어하는 제2 히터 동작 제어단계; 를 추가로 동작하며,
상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제3 기준 값 미만인 경우, 해당 히터의 동작을 온 시키고,
상기 측정된 히터의 온도 값이 소정의 제4 기준 값을 초과하는 경우, 해당 히터의 동작을 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 히터 제어 방법.