KR102557936B1 - Temperature control device and method for battery pack using thermoelectric element - Google Patents

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Abstract

열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치는, 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부; 온도 측정부에서 측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어하는 온도 제어부; 배터리 팩의 외부에 설치되어 온도 제어부의 제어에 의해 열전 소자의 열처리를 수행하는 냉각 쿨러부; 배터리 셀의 전압을 검출하고, 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱부; 및 온도 제어부 또는 밸런싱부가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어부 또는 밸런싱부를 대체하는 보조 제어부;를 포함한다. 이에 따라, 배터리 셀의 열화를 감소시켜, 배터리 팩의 성능을 유지할 수 있다.An apparatus for regulating a temperature of a battery pack using a thermoelectric element includes a temperature measuring unit configured to measure a temperature of a battery pack including at least one battery cell directly contacting a thermoelectric element; a temperature controller for controlling the battery cell to maintain a preset temperature range based on the temperature measured by the temperature measurement unit; a cooling cooler unit installed outside the battery pack and performing heat treatment of the thermoelectric element under the control of a temperature controller; a balancing unit that detects a voltage of the battery cells and minimizes a voltage difference between the battery cells; and an auxiliary control unit replacing the temperature control unit or balancing unit when the temperature control unit or balancing unit operates abnormally. Accordingly, the performance of the battery pack may be maintained by reducing deterioration of the battery cell.

Description

열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치 및 방법{TEMPERATURE CONTROL DEVICE AND METHOD FOR BATTERY PACK USING THERMOELECTRIC ELEMENT}Battery pack temperature control device and method using a thermoelectric element

본 발명은 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펠티어 소자(열전 소자)가 배터리 셀에 직접 접촉된 형태의 배터리 팩에서 전압 및 온도를 모니터링하여 셀 밸런싱 및 온도 조절에 적용하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for regulating the temperature of a battery pack using a thermoelectric element, and more particularly, in a battery pack in which a Peltier element (thermoelectric element) is in direct contact with a battery cell by monitoring voltage and temperature to perform cell balancing and It relates to technology applied to temperature control.

배터리는 다양한 전자기기의 전력원으로 이용되고 있다. 전기 자동차나 기타 용도로 사용되는 배터리는 필요한 용량에 따라 수 십 개 또는 백 개 이상의 단위 셀(cell)이 집합된 배터리 팩으로 구성된다. 복수 개의 셀은 사용에 따른 시간이 경과함에 따라 쿨롱 효율 및 용량으로 기인하는 개별적인 동적 상태의 차이에 의해 전압의 불균형이 발생될 수 있다.Batteries are used as power sources for various electronic devices. Batteries used for electric vehicles or other purposes are composed of battery packs in which tens or hundreds of unit cells are aggregated depending on the required capacity. In the plurality of cells, voltage imbalance may occur due to differences in individual dynamic states due to coulombic efficiency and capacity as time elapses according to use.

배터리의 사용 효율을 높이기 위해서는 배터리 셀들의 전압 레벨을 동일하게 유지하는 것이 필요하고, 이를 위해서 배터리 관리 시스템(battery management system: BMS)이 구비되어 배터리 팩의 각 배터리 셀들을 충전 또는 방전하면서 각 셀의 전압을 적정한 레벨로 유지시킨다. In order to increase the use efficiency of the battery, it is necessary to maintain the same voltage level of the battery cells, and for this, a battery management system (BMS) is provided to charge or discharge each battery cell of the battery pack and Keep the voltage at an appropriate level.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.Recently, secondary batteries capable of charging and discharging have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, secondary batteries are electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles that are proposed as a solution to air pollution caused by conventional gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. (Plug-In HEV), etc. are attracting attention as a power source.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.While one or two to three or four battery cells are used per device in small mobile devices, medium-large-sized battery modules electrically connected to a plurality of battery cells are used in medium-large-sized devices such as automobiles due to the need for high power and large capacity.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since it is preferable that medium and large-sized battery modules are manufactured in a small size and weight as much as possible, prismatic batteries and pouch-type batteries that can be loaded with high integration and have a small weight compared to capacity are mainly used as battery cells (unit cells) of medium-large-sized battery modules there is. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to advantages such as light weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.

이러한 중대형 전지모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 전지셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.Since the battery cells constituting such a medium-large battery module are composed of secondary batteries capable of charging and discharging, such high-output and large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during charging and discharging processes. In particular, since the surface of the laminate sheet of the pouch-type battery widely used in the battery module is coated with a polymer material having low thermal conductivity, it is difficult to effectively cool the temperature of the entire battery cell.

충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 전지셀들을 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다.If the heat of the battery module generated during the charging/discharging process is not effectively removed, heat accumulation occurs and consequently accelerates deterioration of the battery module, which may cause ignition or explosion in some cases. Therefore, a high-output, high-capacity battery pack requires a cooling system for cooling the battery cells built into the battery pack.

KR 10-2014-0004818 AKR 10-2014-0004818 A KR 10-2020-0098880 AKR 10-2020-0098880 A

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem of the present invention has been focused on this point, and an object of the present invention is to provide a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element.

본 발명의 다른 목적은 상기 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a temperature control method of a battery pack using the thermoelectric element.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치는, 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부; 온도 측정부에서 측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어하는 온도 제어부; 배터리 팩의 외부에 설치되어 온도 제어부의 제어에 의해 열전 소자의 열처리를 수행하는 냉각 쿨러부; 배터리 셀의 전압을 검출하고, 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱부; 및 온도 제어부 또는 밸런싱부가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어부 또는 밸런싱부를 대체하는 보조 제어부;를 포함한다.An apparatus for temperature control of a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment for realizing the above object of the present invention measures the temperature of a battery pack composed of at least one battery cell directly contacting the thermoelectric element, respectively. measuring unit; a temperature controller for controlling the battery cell to maintain a preset temperature range based on the temperature measured by the temperature measurement unit; a cooling cooler unit installed outside the battery pack and performing heat treatment of the thermoelectric element under the control of the temperature controller; a balancing unit that detects a voltage of the battery cells and minimizes a voltage difference between the battery cells; and an auxiliary control unit replacing the temperature control unit or the balancing unit when the temperature control unit or the balancing unit operates abnormally.

본 발명의 실시예에서, 상기 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치는, 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature controller of the battery pack using the thermoelectric element may further include individual switches connected to each battery cell constituting the battery pack.

본 발명의 실시예에서, 온도 측정부 및 온도 제어부는 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 측정 및 제어할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature measuring unit and the temperature controller may measure and control the temperature of each battery cell by turning on/off individual switches.

본 발명의 실시예에서, 열전 소자는 펠티어 소자(Peltier element)일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the thermoelectric element may be a Peltier element.

본 발명의 실시예에서, 상기 보조 제어부는, 온도 제어부와 밸런싱부와 주기적으로 통신하여, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 정상 동작 여부를 감지할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the auxiliary control unit may periodically communicate with the temperature control unit and the balancing unit to detect whether the temperature control unit or the balancing unit is normally operating.

본 발명의 실시예에서, 상기 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치는, 각 배터리 셀의 온도 및 전압을 표시하고, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 비정상 동작을 표시하는 모니터링부;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature controller of the battery pack using the thermoelectric element may further include a monitoring unit that displays the temperature and voltage of each battery cell and displays abnormal operation of the temperature control unit or the balancing unit. .

본 발명의 실시예에서, 상기 밸런싱부는, PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the balancing unit may adjust the voltage of the battery cell using Pulse Width Modulation (PWM).

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은, 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정 단계; 측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어하는 온도 제어 단계; 배터리 팩의 외부에 설치된 냉각 쿨러부를 통해 열전 소자의 열처리를 수행하는 열처리 단계; 배터리 셀의 전압차를 검출하고, 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱 단계; 및 온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계를 대체하는 보조 제어 단계;를 포함한다.A temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above measures the temperature of a battery pack including at least one battery cell directly contacting a thermoelectric element. temperature measurement step; A temperature control step of controlling the battery cell to maintain a preset temperature range based on the measured temperature; a heat treatment step of performing heat treatment on the thermoelectric element through a cooling cooler unit installed outside the battery pack; a balancing step of detecting a voltage difference between battery cells and minimizing a voltage difference between battery cells; and an auxiliary control step replacing the temperature control step or the balancing step when the temperature control step or the balancing step operates abnormally.

본 발명의 실시예에서, 상기 온도 측정 단계 및 상기 온도 제어 단계는, 각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 측정 및 제어할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature measuring step and the temperature controlling step may measure and control the temperature of each battery cell through on/off of an individual switch connected to each battery cell.

본 발명의 실시예에서, 상기 밸런싱 단계는, PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the balancing step may adjust the voltage of the battery cell using Pulse Width Modulation (PWM).

이와 같은 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치에 따르면, 배터리 셀에 펠티어 소자를 직접적으로 부착시켜 일체화된 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 열화를 감소시켜, 배터리 팩의 성능을 유지할 수 있다.According to the temperature control device for a battery pack using such a thermoelectric element, the Peltier element is directly attached to the battery cell and a cooling cooler is installed on the outer surface of the integrated battery pack to prevent moisture from being generated in the heat absorbing part of the Peltier element, Heat treatment of the heating part can be performed. Accordingly, the performance of the battery pack may be maintained by reducing deterioration of the battery cell.

또한, 온도 제어부 또는 밸런싱부와 신호가 끊겨 두 장치가 작동하지 않을 경우, 이들보다 먼저 배터리 셀의 온도 또는 전압을 제어하는 보조 제어부를 통해 보조 제어를 할 수 있다.In addition, when the two devices do not operate due to a disconnection of signals from the temperature control unit or the balancing unit, auxiliary control may be performed through an auxiliary control unit that controls the temperature or voltage of the battery cell prior to them.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전 소자가 장착된 깡통형 슈퍼캐패시터의 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열전 소자가 장착된 파우치형 슈퍼캐패시터의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 밸런싱부의 밸런싱 회로의 일례를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법의 흐름도이다.
1 is a block diagram of a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of a can-type supercapacitor equipped with a thermoelectric element according to the present invention.
3 is a diagram showing an example of a pouch-type supercapacitor equipped with a thermoelectric element according to the present invention.
4 is a circuit diagram showing an example of a balancing circuit of the balancing unit of FIG. 1 .
5 is a block diagram of a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치(10, 이하 장치)는 열전 소자가 배터리 셀 외부에 직접 접촉된 형태이며, 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 수행하여 배터리 팩의 열화를 감소시킨다.The temperature control device (10, hereinafter) of a battery pack using a thermoelectric element according to the present invention is a form in which the thermoelectric element is in direct contact with the outside of the battery cell, and a cooling cooler unit is installed on the outer surface of the battery pack to cool the heat absorbing part of the Peltier element. The deterioration of the battery pack is reduced by preventing the generation of moisture and performing heat treatment on the heating part.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10)는 온도 측정부(110), 온도 제어부(120), 냉각 쿨러부(130), 밸런싱부(140) 및 보조 제어부(150)를 포함한다. 상기 장치(10)는 모니터링부(160)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus 10 according to the present invention includes a temperature measurement unit 110, a temperature control unit 120, a cooling cooler unit 130, a balancing unit 140, and an auxiliary control unit 150. The device 10 may further include a monitoring unit 160 .

본 발명에서 배터리 팩(1)은 복수개의 배터리 셀(11, 12, ... , 13)로 구성되고, 열전 소자는 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)의 외측에 형성되거나, 배터리 셀들을 포함하는 배터리 팩의 외측에 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다. In the present invention, the battery pack 1 is composed of a plurality of battery cells 11, 12, ..., 13, and the thermoelectric element is formed on the outside of each battery cell 11, 12, ..., 13, or , may be formed wholly or partially outside the battery pack including the battery cells.

본 발명의 열전 소자는 배터리 셀의 외부에 직접 접촉되어 온도 조절에 유리하며, 상기 열전 소자는 펠티어 소자(Peltier element)일 수 있다.The thermoelectric element of the present invention directly contacts the outside of a battery cell and is advantageous for temperature control, and the thermoelectric element may be a Peltier element.

일 실시예로서, 도 2를 참조하면, 배터리의 일례인 깡통형 슈퍼캐패시터(14)에서 열전 소자는 슈퍼캐패시터의 원통형 외부를 두르는 형태로 형성될 수 있다.As an example, referring to FIG. 2 , in a can-type supercapacitor 14, which is an example of a battery, a thermoelectric element may be formed in a shape surrounding the outer surface of a cylinder of the supercapacitor.

다른 실시예로서, 도 3을 참조하면, 배터리의 일례인 파우치형 슈퍼캐패시터(15)에서 열전 소자는 슈퍼캐패시터의 외부 일면을 커버하는 형태로 형성될 수 있다.As another embodiment, referring to FIG. 3 , in a pouch-type supercapacitor 15 that is an example of a battery, a thermoelectric element may be formed to cover one outer surface of the supercapacitor.

그러나, 이러한 실시예들은 예시에 불과하며, 배터리 셀의 모양, 개수, 배열 등에 따라 배터리 셀의 외측에 접촉하는 형태로 열전 소자를 설치할 수 있다.However, these embodiments are merely illustrative, and the thermoelectric element may be installed in a form of contacting the outside of the battery cell according to the shape, number, and arrangement of the battery cell.

본 발명의 상기 장치(10)는 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 온도 측정부(110), 상기 온도 제어부(120), 상기 냉각 쿨러부(130), 상기 밸런싱부(140), 상기 보조 제어부(150) 및 상기 모니터링부(160)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절을 수행하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. In the device 10 of the present invention, software (application) for temperature control of a battery pack using a thermoelectric element may be installed and executed, and the temperature measuring unit 110, the temperature controller 120, the cooling The cooler unit 130, the balancing unit 140, the auxiliary control unit 150, and the monitoring unit 160 are configured to control the temperature of the battery pack using the thermoelectric element executed in the device 10 can be controlled by software for

상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 온도 측정부(110), 상기 온도 제어부(120), 상기 냉각 쿨러부(130), 상기 밸런싱부(140), 상기 보조 제어부(150) 및 상기 모니터링부(160)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.The device 10 may be a separate terminal or a part of a module of the terminal. In addition, the configuration of the temperature measurement unit 110, the temperature control unit 120, the cooling cooler unit 130, the balancing unit 140, the auxiliary control unit 150 and the monitoring unit 160 is an integrated module It may be formed of, or may be made of one or more modules. However, on the contrary, each component may be composed of a separate module.

상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. The device 10 may be mobile or stationary. The device 10 is also referred to as a device, an apparatus, a terminal, a user equipment (UE), a mobile station (MS), a wireless device, and a handheld device. can be called

상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.The device 10 may execute or manufacture various software based on an operating system (OS), that is, a system. The operating system is a system program for enabling software to use the hardware of the device, and is a mobile computer operating system such as Android OS, iOS, Windows mobile OS, Bada OS, Symbian OS, Blackberry OS, and Windows-based, Linux-based, Unix-based, It can include all computer operating systems such as MAC, AIX, and HP-UX.

상기 온도 측정부(110)는 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩(1)의 온도를 측정한다.The temperature measuring unit 110 measures the temperature of the battery pack 1 including at least one battery cell directly contacting a thermoelectric element.

상기 온도 측정부(110)는 정해진 시간 또는 주기적으로 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 측정부(110)는 배터리 셀 사이의 공간에 장착되어 있을 수 있다. 상기 온도 측정부(110)는 하나 이상일 수 있으며, 일정한 간격으로 형성될 수 있다.The temperature measuring unit 110 may measure the temperature of the battery cell at a predetermined time or periodically. For example, the temperature measuring unit 110 may be mounted in a space between battery cells. One or more temperature measurement units 110 may be formed at regular intervals.

상기 온도 제어부(120)는 상기 온도 측정부(110)에서 측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어한다. 상기 온도 제어부(120)는 각 배터리 셀의 온도를 데이터화하여 저장할 수 있다.The temperature controller 120 controls the battery cell to maintain a preset temperature range based on the temperature measured by the temperature measuring unit 110 . The temperature controller 120 may convert and store the temperature of each battery cell as data.

예를 들어, 배터리 셀의 최적의 온도 범위는 약 10 내지 60 도로 설정할 수 있다. 그러나, 배터리 셀의 최적 온도 범위는 배터리의 스펙이나 사용 환경에 따라 설정할 수 있다.For example, the optimal temperature range of the battery cell may be set to about 10 to 60 degrees. However, the optimum temperature range of the battery cell may be set according to specifications of the battery or use environment.

배터리 셀의 온도가 미리 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 상기 온도 제어부(120)는 상기 냉각 쿨러부(130)의 온/오프 제어를 통해 배터리 셀의 온도를 제어할 수 있다.When the temperature of the battery cell is out of a preset temperature range, the temperature controller 120 may control the temperature of the battery cell through on/off control of the cooling cooler unit 130 .

상기 냉각 쿨러부(130)는 배터리 팩(1)의 외부에 설치되어 온도 제어부(120)의 제어에 의해 열전 소자의 열처리를 수행한다.The cooler unit 130 is installed outside the battery pack 1 and performs heat treatment of the thermoelectric element under the control of the temperature controller 120 .

상기 냉각 쿨러부(130)는 배터리 셀과 일체화된 펠티어 흡열부의 수분이 생성되는 것을 막고 펠티어 발열부의 열처리를 하기 위해 배터리 팩(1) 외각에 설치된다.The cooling cooler unit 130 is installed on the outside of the battery pack 1 to prevent moisture from being generated in the Peltier heat absorbing portion integrated with the battery cell and to perform heat treatment on the Peltier heating portion.

상기 밸런싱부(140)는 배터리 셀의 전압을 검출하고, 배터리 셀 간의 전압차를 최소화한다. The balancing unit 140 detects voltages of battery cells and minimizes voltage differences between battery cells.

도 4는 도 1의 밸런싱부의 밸런싱 회로의 일례를 도시한 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an example of a balancing circuit of the balancing unit of FIG. 1 .

도 4를 참조하면, 상기 밸런싱부(140)는 각 배터리 셀에 연결되는 스위치와 저항을 포함하는 밸런싱 회로(141)를 통해 각 배터리 셀의 양단 전압(양극, 음극)을 검출한다.Referring to FIG. 4 , the balancing unit 140 detects voltages (positive and negative electrodes) of each battery cell through a balancing circuit 141 including a switch and a resistor connected to each battery cell.

상기 밸런싱부(140)는 PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 측정하고 제어할 수 있다.The balancing unit 140 may measure and control the voltage of the battery cell using Pulse Width Modulation (PWM).

일 실시예에서, 상기 밸런싱 회로(141)는 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)에 각각 연결된 스위칭 소자(S1, S2, S3, ... ) 및 저항(R1, R2, R3, ... )으로 구성될 수 있다. In one embodiment, the balancing circuit 141 includes a switching element (S 1 , S 2 , S 3 , ... ) and a resistor (R 1 ) respectively connected to each battery cell (11, 12, ..., 13). , R 2 , R 3 , ...).

다른 실시예로서, 상기 밸런싱 회로(141)는 열전 소자로부터의 역전압을 방지하기 위한 역전압 방지용 다이오드(D1, D2, D3, ... )를 더 포함할 수 있다. 역전압 방지용 다이오드(D1, D2, D3, ... )는 상기 밸런싱 회로(141)의 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)의 양극에 연결될 수 있다. As another embodiment, the balancing circuit 141 may further include diodes for preventing reverse voltage (D 1 , D 2 , D 3 , ...) for preventing reverse voltage from the thermoelectric element. Diodes for preventing reverse voltage (D 1 , D 2 , D 3 , ... ) may be connected to positive electrodes of each battery cell 11 , 12 , ... , 13 of the balancing circuit 141 .

제1 배터리 셀(C1)에 연결된 제1 스위칭 소자(S1)가 온(on)되면, 상기 제1 배터리 셀(C1)의 양단 전압을 검출할 수 있다. 마찬가지로, 제2 배터리 셀(C2)에 연결된 제2 스위칭 소자(S2)가 온(on)되면, 상기 제2 배터리 셀(C2)의 양단 전압을 검출하고, 제3 배터리 셀(C3)에 연결된 제3 스위칭 소자(S3)가 온(on)되면, 상기 제3 배터리 셀(C3)의 양단 전압을 검출할 수 있다.When the first switching element S 1 connected to the first battery cell C 1 is turned on, a voltage across both ends of the first battery cell C 1 may be detected. Similarly, when the second switching element S 2 connected to the second battery cell C 2 is turned on, the voltage across both ends of the second battery cell C 2 is detected, and the third battery cell C 3 When the third switching element S 3 connected to ) is turned on, the voltage across both ends of the third battery cell C 3 may be detected.

상기 보조 제어부(150)는 온도 제어부(120) 또는 밸런싱부(140)가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어부 또는 밸런싱부를 대체한다.The auxiliary control unit 150 replaces the temperature control unit or balancing unit when the temperature control unit 120 or the balancing unit 140 operates abnormally.

상기 보조 제어부(150)는, 상기 온도 제어부(120) 또는 상기 밸런싱부(140)와 주기적으로 통신하여, 상기 온도 제어부(120) 또는 상기 밸런싱부(140)의 정상 동작 여부를 감지한다. The auxiliary controller 150 periodically communicates with the temperature controller 120 or the balancing unit 140 to detect whether the temperature controller 120 or the balancing unit 140 is normally operating.

만약, 상기 온도 제어부(120) 또는 상기 밸런싱부(140)가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 상기 온도 제어부(120) 또는 상기 밸런싱부(140)를 대신하여 온도 제어 및 밸런싱을 수행한다.If the temperature controller 120 or the balancing unit 140 does not operate normally, temperature control and balancing are performed instead of the temperature controller 120 or the balancing unit 140 .

상기 모니터링부(160)는 각 배터리 셀의 온도 및 전압을 표시하고, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 비정상 동작을 표시한다. 상기 모니터링부(160)는 마지막으로 측정된 온도를 기점으로 복수의 배터리 셀 중 문제가 발생한 상기 배터리 셀을 파악할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 배터리 팩(1)의 이상 여부를 감지하고, 교체 시기를 알 수 있다.The monitoring unit 160 displays the temperature and voltage of each battery cell, and displays abnormal operation of the temperature control unit or balancing unit. The monitoring unit 160 may determine which battery cell has a problem among a plurality of battery cells based on the last measured temperature. Accordingly, the administrator can detect whether the battery pack 1 is abnormal and know the replacement time.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치의 블록도이다. 5 is a block diagram of a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치(30, 이하 장치)는 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)이 복수의 스위치(S1, S2, ... , S3)와 개별적으로 연결된다는 점을 제외하고, 도 1의 실시예에 따른 장치(10)와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여 중복되는 설명은 생략한다.In the temperature control device 30 (hereinafter referred to as a device) of a battery pack using a thermoelectric element according to the present embodiment, each battery cell 11, 12, ... , 13 has a plurality of switches S 1 , S 2 , ... , S 3 ), except that they are individually connected, since they are the same as the device 10 according to the embodiment of FIG. 1, duplicate descriptions of the same components will be omitted.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 장치(30)는 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)이 복수의 스위치(S1, S2, ... , S3)와 개별적으로 연결되어 온/오프(on/off)를 통해 제어된다.Referring to Figure 5, the device 30 according to this embodiment, each battery cell (11, 12, ..., 13) a plurality of switches (S One , S 2 , ..., S 3 ) and individually It is connected to and controlled through on / off.

상기 온도 측정부(110)는 각 스위치(S1, S2, ... , S3)의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)의 온도를 측정하고, 상기 온도 제어부(120)는 각 스위치(S1, S2, ... , S3)의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀(11, 12, ... , 13)의 온도를 제어할 수 있다.The temperature measuring unit 110 measures the temperature of each battery cell 11, 12, ..., 13 through on/off of each switch S 1 , S 2 , ... , S 3 . The temperature is measured, and the temperature controller 120 controls each battery cell 11, 12, ... through on/off of each switch S 1 , S 2 , ... , S 3 . , 13) can control the temperature.

이에 따라, 각 배터리 셀의 열화에 따라 개별적으로 온도를 제어하여 전체 배터리 팩(1)의 성능을 고효율로 유지할 수 있다.Accordingly, the performance of the entire battery pack 1 may be maintained at high efficiency by individually controlling the temperature according to deterioration of each battery cell.

본 발명에 따르면, 배터리 셀에 펠티어 소자를 직접적으로 부착시켜 일체화된 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 열화를 감소시켜, 배터리 팩의 성능을 유지할 수 있다.According to the present invention, by directly attaching the Peltier element to the battery cell and installing the cooling cooler unit on the outer surface of the integrated battery pack, it is possible to prevent moisture from being generated in the heat absorbing part of the Peltier element and to perform heat treatment on the heat generating part. Accordingly, the performance of the battery pack may be maintained by reducing deterioration of the battery cell.

또한, 온도 제어부 또는 밸런싱부와 신호가 끊겨 두 장치가 작동하지 않을 경우, 이들보다 먼저 배터리 셀의 온도 또는 전압을 제어하는 보조 제어부를 통해 보조 제어를 할 수 있다.In addition, when the two devices do not operate due to a disconnection of signals from the temperature control unit or the balancing unit, auxiliary control may be performed through an auxiliary control unit that controls the temperature or voltage of the battery cell prior to them.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은, 도 1의 장치(10) 또는 도 5의 장치(30)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다. 따라서, 도 1의 장치(10) 또는 도 5의 장치(30)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. A temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element according to the present embodiment may be performed in substantially the same configuration as the device 10 of FIG. 1 or the device 30 of FIG. 5 . Accordingly, components identical to those of the device 10 of FIG. 1 or the device 30 of FIG. 5 are given the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted.

또한, 본 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.Also, the temperature control method of the battery pack using the thermoelectric element according to the present embodiment may be executed by software (application) for temperature control of the battery pack using the thermoelectric element.

본 발명은 열전 소자가 배터리 셀 외부에 직접 접촉된 형태이며, 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 수행하여 배터리 팩의 열화를 감소시킨다.In the present invention, the thermoelectric element is in direct contact with the outside of the battery cell, and a cooling cooler is installed on the outer surface of the battery pack to prevent moisture from being generated in the heat absorbing part of the Peltier element, and to perform heat treatment on the heat generating part to prevent deterioration of the battery pack. Decrease.

본 발명에서 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀로 구성되고, 열전 소자는 각 배터리 셀의 외측에 형성되거나, 배터리 셀들을 포함하는 배터리 팩의 외측에 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다. In the present invention, the battery pack is composed of a plurality of battery cells, and the thermoelectric element may be formed outside each battery cell or entirely or partially formed outside the battery pack including the battery cells.

본 발명의 열전 소자는 배터리 셀의 외부에 직접 접촉되어 온도 조절에 유리하며, 상기 열전 소자는 펠티어 소자(Peltier element)일 수 있다.The thermoelectric element of the present invention directly contacts the outside of a battery cell and is advantageous for temperature control, and the thermoelectric element may be a Peltier element.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은, 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정한다(단계 S10). Referring to FIG. 6 , in the temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element according to the present embodiment, a temperature of a battery pack including at least one battery cell directly contacting a thermoelectric element is measured (step S10).

일례에서, 상기 온도 측정 단계(단계 S10)는, 정해진 시간 또는 주기적으로 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있으며, 각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있다.In one example, the temperature measuring step (step S10) may measure the temperature of the battery cell at a predetermined time or periodically, and turn on / off an individual switch connected to each battery cell to determine the temperature of each battery cell. temperature can be measured.

측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어한다(단계 S20).Based on the measured temperature, the battery cell is controlled to maintain a preset temperature range (step S20).

일례에서, 상기 온도 제어 단계(단계 S20)는, 각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 제어할 수 있다.In one example, the temperature control step (step S20) may control the temperature of each battery cell by turning on/off individual switches connected to each battery cell.

예를 들어, 배터리 셀의 최적의 온도 범위는 약 10 내지 60 도로 설정할 수 있다. 그러나, 배터리 셀의 최적 온도 범위는 배터리의 스펙이나 사용 환경에 따라 설정할 수 있다.For example, the optimal temperature range of the battery cell may be set to about 10 to 60 degrees. However, the optimum temperature range of the battery cell may be set according to specifications of the battery or use environment.

배터리 셀의 온도가 미리 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 냉각 쿨러부의 온/오프 제어를 통해 배터리 셀의 온도를 제어할 수 있다.When the temperature of the battery cell is out of a preset temperature range, the temperature of the battery cell may be controlled through on/off control of the cooler unit.

배터리 팩의 외부에 설치된 냉각 쿨러부를 통해 열전 소자의 열처리를 수행한다(단계 S30).Heat treatment of the thermoelectric element is performed through a cooling cooler unit installed outside the battery pack (step S30).

상기 냉각 쿨러부는 배터리 셀과 일체화된 펠티어 흡열부의 수분이 생성되는 것을 막고 펠티어 발열부의 열처리를 하기 위해 배터리 팩 외각에 설치된다.The cooling cooler unit is installed outside the battery pack to prevent moisture from being generated in the Peltier heat absorbing unit integrated with the battery cell and to perform heat treatment on the Peltier heating unit.

배터리 셀의 전압차를 검출하고, 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱을 수행한다(단계 S40).The voltage difference between the battery cells is detected and balancing is performed to minimize the voltage difference between the battery cells (step S40).

배터리 셀의 밸런싱은 PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 측정하고 제어할 수 있다.Balancing of battery cells may measure and control voltages of battery cells using PWM (Pulse Width Modulation).

온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계를 대체하는 보조 제어를 수행한다(단계 S50).When the temperature control step or the balancing step operates abnormally, auxiliary control to replace the temperature control step or the balancing step is performed (step S50).

다른 실시예에서, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은, 각 배터리 셀의 온도 및 전압을 표시하고, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 비정상 동작을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element may further include displaying the temperature and voltage of each battery cell and displaying an abnormal operation of a temperature control unit or a balancing unit.

이에 따라, 관리자는 배터리 팩의 이상 여부를 감지하고, 교체 시기를 알 수 있다.Accordingly, the administrator can detect whether the battery pack is abnormal and know when to replace the battery pack.

본 발명에 따르면, 배터리 셀에 펠티어 소자를 직접적으로 부착시켜 일체화된 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 열화를 감소시켜, 배터리 팩의 성능을 유지할 수 있다.According to the present invention, by directly attaching the Peltier element to the battery cell and installing the cooling cooler unit on the outer surface of the integrated battery pack, it is possible to prevent moisture from being generated in the heat absorbing part of the Peltier element and to perform heat treatment on the heat generating part. Accordingly, the performance of the battery pack may be maintained by reducing deterioration of the battery cell.

이와 같은, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Such a temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or those known and usable to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform processing according to the present invention and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand.

본 발명은 배터리 셀에 직접 접촉된 열전 소자를 이용하여 온도 조절에 유리하며, 배터리 팩의 외각에 냉각 쿨러부를 설치하여 펠티어 소자의 흡열부에서 수분이 생성되는 것을 방지하고 발열부의 열처리를 할 수 있다. 따라서, 배터리가 사용되는 모든 분야에 유용하게 적용 가능하다.The present invention is advantageous in temperature control by using a thermoelectric element in direct contact with a battery cell, and by installing a cooling cooler on the outer surface of the battery pack, it is possible to prevent moisture from being generated in the heat absorbing part of the Peltier element and heat-treat the heat generating part. . Therefore, it can be usefully applied to all fields where batteries are used.

10, 30: 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치
1: 배터리 팩
11, 12, 13: 배터리 셀
110: 온도 측정부
120: 온도 제어부
130: 냉각 쿨러부
140: 밸런싱부
150: 보조 제어부
160: 모니터링부
10, 30: Battery pack temperature control device using a thermoelectric element
1: battery pack
11, 12, 13: battery cell
110: temperature measuring unit
120: temperature controller
130: cooling cooler unit
140: balancing unit
150: auxiliary control unit
160: monitoring unit

Claims (10)

각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부;
온도 측정부에서 측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어하는 온도 제어부;
배터리 팩의 외부에 설치되어 온도 제어부의 제어에 의해 열전 소자의 수분 생성 방지 및 열처리를 수행하는 냉각 쿨러부;
각 배터리 셀에 연결되는 스위치와 저항을 포함하는 밸런싱 회로를 통해 각 배터리 셀의 양단 전압을 검출하고, PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 조절하여 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱부; 및
온도 제어부 또는 밸런싱부가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어부 또는 밸런싱부를 대체하는 보조 제어부;를 포함하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 정치.
a temperature measuring unit configured to measure a temperature of a battery pack including at least one battery cell directly contacting the thermoelectric element;
a temperature controller for controlling the battery cell to maintain a preset temperature range based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
a cooling cooler unit installed outside the battery pack to prevent water generation and heat treatment of the thermoelectric element under the control of a temperature controller;
Detects the voltage at both ends of each battery cell through a balancing circuit including a switch and a resistor connected to each battery cell, and adjusts the voltage of the battery cell using PWM (Pulse Width Modulation) to minimize the voltage difference between the battery cells. balancing unit; and
When the temperature control unit or the balancing unit operates abnormally, the temperature control unit for controlling the temperature of a battery pack using a thermoelectric element, including a; auxiliary control unit replacing the temperature control unit or the balancing unit.
제1항에 있어서,
배터리 팩을 구성하는 각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치를 더 포함하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치.
According to claim 1,
A temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element, further comprising individual switches connected to each battery cell constituting the battery pack.
제2항에 있어서,
온도 측정부 및 온도 제어부는 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 측정 및 제어하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치.
According to claim 2,
A temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element, wherein the temperature measurement unit and the temperature control unit measure and control the temperature of each battery cell through on / off of individual switches.
제1항에 있어서,
열전 소자는 펠티어 소자(Peltier element)인, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치.
According to claim 1,
The thermoelectric element is a Peltier element, a temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element.
제1항에 있어서, 상기 보조 제어부는,
온도 제어부와 밸런싱부와 주기적으로 통신하여, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 정상 동작 여부를 감지하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치.
The method of claim 1, wherein the auxiliary control unit,
A temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element, which periodically communicates with a temperature control unit and a balancing unit to detect normal operation of the temperature control unit or the balancing unit.
제1항에 있어서,
각 배터리 셀의 온도 및 전압을 표시하고, 온도 제어부 또는 밸런싱부의 비정상 동작을 표시하는 모니터링부;를 더 포함하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 장치.
According to claim 1,
A temperature control device for a battery pack using a thermoelectric element, further comprising: a monitoring unit displaying the temperature and voltage of each battery cell and displaying abnormal operation of the temperature control unit or the balancing unit.
삭제delete 각각 열전 소자와 직접적으로 접촉하는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정 단계;
측정된 온도를 기초로 배터리 셀이 미리 설정된 온도 범위를 유지하도록 제어하는 온도 제어 단계;
배터리 팩의 외부에 설치된 냉각 쿨러부를 통해 열전 소자의 수분 생성 방지 및 열처리를 수행하는 열처리 단계;
각 배터리 셀에 연결되는 스위치와 저항을 포함하는 밸런싱 회로를 통해 각 배터리 셀의 양단 전압을 통해 배터리 셀의 전압차를 검출하고, PWM(Pulse Width Modulation)를 이용하여 배터리 셀의 전압을 조절하여 배터리 셀 간의 전압차를 최소화하는 밸런싱 단계; 및
온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계가 비정상적으로 동작하는 경우, 온도 제어 단계 또는 밸런싱 단계를 대체하는 보조 제어 단계;를 포함하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법.
a temperature measuring step of measuring a temperature of a battery pack including at least one battery cell each directly contacting the thermoelectric element;
A temperature control step of controlling the battery cell to maintain a preset temperature range based on the measured temperature;
a heat treatment step of performing heat treatment and preventing moisture generation of the thermoelectric element through a cooling cooler unit installed outside the battery pack;
A balancing circuit including a switch and a resistor connected to each battery cell detects the voltage difference of the battery cell through the voltage of both ends of each battery cell, and adjusts the voltage of the battery cell using PWM (Pulse Width Modulation) to control the battery. A balancing step of minimizing the voltage difference between cells; and
A temperature control method of a battery pack using a thermoelectric element, comprising: an auxiliary control step replacing the temperature control step or the balancing step when the temperature control step or the balancing step operates abnormally.
제8항에 있어서, 상기 온도 측정 단계 및 상기 온도 제어 단계는,
각 배터리 셀에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 배터리 셀의 온도를 측정 및 제어하는, 열전 소자를 이용하는 배터리 팩의 온도 조절 방법.
The method of claim 8, wherein the temperature measuring step and the temperature control step,
A method for controlling the temperature of a battery pack using a thermoelectric element, wherein the temperature of each battery cell is measured and controlled by turning on/off of an individual switch connected to each battery cell.
삭제delete
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