KR102631549B1 - 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배터리가 저온으로 인한 저전압 상태일 경우 전류를 타겟 시스템(Target System)에서 저항체로 스위칭하여 전류량을 증가시켜 배터리 셀(Cell)을 자체적으로 발열시킴으로써, 추가적인 발열 시스템을 구성하지 않고도 저온 환경에서의 배터리 저전압 상태를 해결하고 타겟 시스템에 정상적으로 전원을 공급할 수 있는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배터리가 저온으로 인한 저전압 상태일 경우 전류를 타겟 시스템(Target System)에서 저항체로 스위칭하여 전류량을 증가시켜 배터리 셀(Cell)을 자체적으로 발열시킴으로써, 추가적인 발열 시스템을 구성하지 않고도 저온 환경에서의 배터리 저전압 상태를 해결하고 타겟 시스템에 정상적으로 전원을 공급할 수 있는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 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 주목 받고 있다.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 단위 셀(cell)이 복수 개 구성되는 모듈(module)과, 모듈이 복수 개로 이루어지는 구성으로 이루어지며, 상기 셀은 양극 집전체, 세퍼레이터(separator), 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조가 된다.
배터리의 충방전을 위한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리팩은 셀에서 배터리 모듈을 거쳐 배터리가 되기까지 물리적인 보호 장치, 다양한 센싱 수단, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 펌웨어 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.
이러한 배터리의 본질적인 전기 화학 또는 전기 물리적 특성은 배터리가 사용되는 외부 환경에 영향을 받는다. 또한, 배터리가 노출되는 외부 환경에 따라 상기 배터리의 내재적인 전기 화학적 특성이 급변하기도 하며, 이에 따라 배터리의 수명이나 안정성, 구동 성능 또한 직간접적으로 영향을 받는다고 알려져 있다.
특히, 배터리는 주변 온도 조건 환경에 영향을 받게 되는데, 온도 악조건에 중장기적으로 배터리가 노출되는 경우 정상적인 구동 성능이나 수명을 보장하기 어려워지는 문제점이 발생할 수 있다. 이차전지 배터리는 화석 연료의 발화, 폭발에 의한 가솔린 등의 엔진 구동과는 달리 전기 화학적 반응에 의하여 전력을 발생시키므로 이러한 극저온 환경에서는 내재적으로 상당한 손상이 가해질 수 있다. 최악의 상황에서는 저온상태에서 배터리가 급격히 전압이 떨어져 배터리를 사용하는 시스템이 동작을 하지 않는 문제가 발생될 수 있다.
일반적으로, 배터리팩이 장착된 차량은 일반 차량과 같은 환경에서 운용되는데, 추운 겨울이나 기온이 상당히 낮은 밤 시간대에 장기간 주차된 후 차량이 구동되는 경우 차량에 장착된 배터리팩은 저온에 장기간 노출된 상태에서 구동이 개시되므로 전기 화학 반응을 발생시키는 배터리는 내재적으로 상당한 데미지(damage)가 가해진 상태에서 구동이 이루어지게 된다. 이러한 구동 환경이 반복적으로 이루어지게 되면, 배터리의 성능 저하가 발생됨은 물론, 이로부터 배터리의 정상적인 구동 능력이 발휘되지 못하게 되고 예정된 수명 연한까지 사용되지 못하는 문제점이 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위해서 배터리의 성능 혹은 수명에 영향을 줄 수 있는 배터리의 저온 및 저전압 상태를 극복할 방안의 필요성이 대두된다.
이에 본 발명자는, 종래의 해결방식인 배터리팩 외부에 또는 내부에 따로 발열 시스템을 설치하여 저온 및 저전압 상태를 극복하는 방식과는 다르게, 배터리가 저온으로 인한 저전압 상태일 경우 전류를 타겟 시스템(Target System)에서 저항체로 스위칭하여 전류량을 증가시켜 배터리 셀(Cell)을 자체적으로 발열시킴으로써, 추가적인 발열 시스템을 구성하지 않고도 저온 환경에서의 배터리 저전압 상태를 해결하고 타겟 시스템에 정상적으로 전원을 공급할 수 있는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 배터리가 저온으로 인한 저전압 상태일 경우 전류를 타겟 시스템(Target System)에서 저항체로 스위칭하여 전류량을 증가시켜 배터리 셀(Cell)을 자체적으로 발열시킴으로써, 추가적인 발열 시스템을 구성하지 않고도 저온 환경에서의 배터리 저전압 상태를 해결하고 타겟 시스템에 정상적으로 전원을 공급할 수 있는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템은, 하나 이상의 배터리 셀(Cell)을 포함하는 배터리 모듈(Module)의 온도를 측정하는 온도측정부, 상기 배터리 모듈로부터 방출된 전기가 흐르면, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승하는 저항체, 상기 배터리 모듈에서 방출되는 전기를 타겟 시스템(Target System) 또는 상기 저항체로 스위칭(Switching) 하기 위한 스위치(Switch)부 및 상기 배터리 모듈의 전압을 측정하며, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 미만이고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 미만이면 상기 스위치부를 제어하여 상기 저항체로 스위칭 시키거나, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 이상이고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이면 상기 스위치부를 제어하여 타겟 시스템으로 스위칭 시키는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 과전류가 흐르면 전류를 차단하는 퓨즈(Fuse)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀은 리튬 이차전지일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 제어부에서 측정된 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 배터리 모듈의 온도를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 제어부가, 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 이용하여 상기 배터리 모듈의 잔여 용량을 계산하고, 상기 제어부에서 계산된 상기 배터리 모듈의 잔여 용량을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도측정부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하나 이상의 배터리 셀에 각각 연결 되는 하나 이상의 온도센서일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 제어부가 상기 배터리 모듈의 온도 및 전압을 소정 온도 미만 및 소정 전압 미만이라고 판단하면 알람(Alram) 신호를 출력하는 알람부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 알람부는 경고음을 출력할 수 있는 스피커 및 경고등 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법은, 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈(Module)의 온도를 측정하는 온도측정부를 연결하는 단계, 상기 배터리 모듈로부터 방출된 전기가 흐르면, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승하는 저항체를 연결하는 단계, 상기 배터리 모듈의 전압을 측정하며, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 미만이고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 미만이면 스위치부를 제어하여 상기 저항체로 스위칭 시키거나, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 이상이고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이면 스위치부를 제어하여 타겟 시스템으로 스위칭 시키는 제어부를 연결하는 단계 및 상기 제어부의 제어에 의하여 상기 배터리 모듈에서 방출되는 전류를 타겟 시스템(Target System) 또는 상기 저항체로 스위칭(Switching)하는 스위치(Switch)부를 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 과전류가 흐르면 전류를 차단하는 퓨즈(Fuse)를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 배터리 셀은 리튬 이차전지일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 제어부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 표시하는 디스플레이부를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은, 상기 제어부가 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 이용하여 배터리의 잔여 용량을 계산하는 단계 및 상기 제어부에서 계산된 상기 배터리 모듈의 잔여 용량을 표시하는 디스플레이부를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도측정부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하나 이상의 배터리 셀에 각각 연결 되는 하나 이상의 온도센서일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 제어부가 상기 배터리 모듈의 온도 및 전압을 소정 온도 미만 및 소정 전압 미만이라고 판단하면 알람(Alram) 신호를 출력하는 알람부를 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 알람부는 경고음을 출력하는 스피커 및 경고등 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리가 저온으로 인한 저전압 상태일 경우 전류를 타겟 시스템(Target System)에서 저항체로 스위칭하여 전류량을 증가시켜 배터리 셀(Cell)을 자체적으로 발열시킴으로써, 추가적인 발열 시스템을 구성하지 않고도 저온 환경에서의 배터리 저전압 상태를 해결하고 타겟 시스템에 정상적으로 전원을 공급할 수 있는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템 제조방법에 대한 순서도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템 제조방법에 대한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템(100)에 대한 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리팩 시스템(100)은 배터리 셀(110), 배터리 모듈(120), 온도측정부(130), 제어부(140), 스위치부(150) 및 저항체(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 추가적으로 일 실시예에서는 퓨즈(170), 디스플레이부(180), 알람부(190)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 타겟 시스템(Target System)(10)은 후술하는 배터리팩 시스템(100)에 의하여 전기를 공급받아 동작하는 시스템 또는 장치 등 일 수 있다.
배터리 셀(Cell)(110)은 연결되는 장치 또는 시스템 등에 전기를 공급하는 역할을 할 수 있다. 배터리 셀(110)에 전류가 흐르게 되면 배터리 셀(110) 내부 저항체의 부하(Load)가 높아짐에 따라 배터리 셀(110)이 자체적으로 발열할 수 있다. 배터리 셀(110)은 하나 이상으로 구성될 수 있다.
한편, 배터리 셀(110)은 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일 실시예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다. 또한, 배터리 셀(110)은 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등과 같이 반복적인 충방전이 가능한 배터리의 최소 단위일 수 있다.
배터리 모듈(120)은 배터리 셀(110)의 집합체이며 배터리 셀(110)을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립체(Assembly)일 수 있다. 배터리팩 시스템(100)을 구성하는데 있어서 배터리 모듈(120)은 하나 이상일 수 있다.
온도측정부(130)는 배터리 모듈(120)의 온도를 측정하여 이를 제어부(140)로 출력하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서 온도측정부(130)는 배터리 모듈(120) 전체의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 온도측정부(130)는 하나 이상의 배터리 셀(110) 각각의 온도를 측정하기 위하여 하나 이상의 배터리 셀(110)에 각각 연결되는 하나 이상의 온도센서(미도시)로 구성될 수 있다.
제어부(140)는 배터리팩 시스템(100) 전체를 제어하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(140)는 배터리 모듈(120)의 전체의 전압을 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 제어부(140)는 하나 이상의 배터리 셀(110) 각각의 전압을 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 후술하는 스위치부(150)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(140)는 제어부(140)가 측정한 배터리 모듈(120)의 전압이 소정 전압 미만이고 상기 온도측정부(130)로부터 측정된 배터리 모듈(120)의 온도가 소정 온도 미만이면 후술하는 스위치부(150)를 제어하여 후술하는 저항체(160)로 스위칭(switching) 시키고, 제어부(140)가 측정한 배터리 모듈(120)의 전압이 소정 전압 이상이고 온도측정부(130)로부터 측정된 배터리 모듈(120)의 온도가 소정 온도 이상이면 후술하는 스위치부(150)를 제어하여 타겟 시스템으로 스위칭 시킬 수 있다.
여기에서, 소정의 온도는 그 온도 미만으로 배터리 셀(110) 및 배터리 모듈(120)의 온도가 내려갔을 경우 배터리 셀(110)의 전압이 급격히 낮아지며 성능이 저하되는 온도일 수 있다. 소정의 온도는 배터리 셀(110)의 종류 등에 따라 그 설정 값이 달라질 수 있다.
또한 소정의 전압은 그 전압 미만으로 배터리 셀(110) 및 배터리 모듈(120)의 전압이 내려갔을 경우 타겟 시스템(10)이 정상동작 할 수 없는 전압일 수 있다. 소정의 전압은 타겟 시스템(10) 및 배터리 셀(110)의 종류 등에 따라 그 설정 값이 달라질 수 있다.
제어부(140)는 온도측정부(130) 또는 온도센서(미도시)가 측정한 온도 및 제어부(140)가 측정한 배터리 셀(110) 또는 배터리 모듈(120)의 전압에 대한 신호를 후술하는 디스플레이부(180)로 출력할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 배터리 셀(110), 배터리 모듈(1200)의 잔여용량을 계산하고, 계산된 잔여용량에 대한 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 제어부(140)의 내부에는 배터리 셀(110) 또는 배터리 모듈(120)의 온도와, 배터리 셀(110) 또는 배터리 모듈(120)에서 출력되는 전압에 따른 잔여용량이 미리 데이터베이스로 저장되어 있어서, 배터리 셀(110)의 온도와 출력전압에 따라 잔여용량을 데이터베이스로부터 산출한다.
제어부(140)는 배터리 셀(110) 또는 배터리 모듈(120)의 온도 및 전압을 소정의 온도 및 전압 미만이라고 판단하면 후술하는 알람부(190)에 신호를 출력할 수 있다.
스위치부(150)는 제어부(140)의 제어 신호를 받아 배터리 모듈(120)에서 방출되는 전기를 타겟 시스템(10) 또는 후술하는 저항체(160)로 흐르도록 스위칭하는 역할을 할 수 있다.
저항체(160)는 매우 작은 저항값을 가짐으로써 배터리팩 시스템(100) 내부 회로에 큰 전류가 흐를 수 있도록 하여 배터리 셀(110)의 부하(Load)를 높여 발열할 수 있게 하는 역할을 할 수 있다. 또한, 저항체(160)는 배터리 모듈(120)에서 방출되는 전기가 저항체(160)로 흐를 때, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승할 수 있다. 예컨데, 매우 작은 저항이라 함은 수십 m┯ 정도의 저항일 수 있으며, 이러한 저항의 크기는 목표하는 배터리 셀(110)의 발열 정도에 따라 달라질 수 있다. 즉, 스위치부(150)가 저항체(160)로 스위칭 될 경우 배터리팩 시스템(100)의 내부 회로에는 배터리 셀(110) 및 배터리 모듈(120)의 일정한 전압(V)과 매우 작은 저항값(R)을 가지는 저항체(160)로 인하여 순간적으로 높은 전류(I)가 흐르게 되며, 이로 인하여 배터리 셀 내부 저항체에 높은 부하가 걸려 배터리 셀이 자체적으로 발열할 수 있게 된다.
퓨즈(170)는 과전류가 흐르면 배터리팩 시스템(100)을 구성하는 회로의 전류를 차단하는 역할을 할 수 있다. 퓨즈(170)는 스위치부(150)가 저항체(160)로 스위칭 되어 배터리팩 시스템(100)에 과전류가 흐를 경우 화재 및 과전류를 방지하기 위해 구비된다. 예컨데, 과전류라 함은, 스위치부(150)가 저항체(160)로 스위칭 되어 전류가 흐를 경우, 배터리 셀(110) 내부 저항체에 부하를 높여 발열시키는 정도의 전류가 아닌, 배터리팩 시스템(100)을 구성하는 내부 회로를 태우거나 화재가 발생할 정도의 높은 전류를 말한다.
디스플레이부(180)는 제어부(140)로부터 출력되는 온도 및/또는 전압에 대한 신호를 수신하여 온도 및/또는 전압 값을 표시하거나 잔여용량을 표시하는 역할을 할 수 있다. 이로 인하여 사용자가 쉽게 배터리 셀(110) 또는 배터리 모듈(120)의 온도 및/또는 전압을 인지하거나 잔여용량을 인지할 수 있도록 한다.
디스플레이부(180)는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 장치일 수 있다.
알람부(190)는 제어부(140)의 제어에 따라, 외부로 경고음 및 경고등 중 적어도 하나를 포함하는 경고 신호를 출력하는 역할을 할 수 있다. 이러한 알람부(190)는 경고음을 출력하는 스피커(미도시) 및 발광 장치(미도시)중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 손쉽게 배터리 셀(110), 배터리 모듈(120)의 저전압, 저온 상태를 파악할 수 있다.
다음으로는, 도 5를 통해 배터리팩 시스템의 제조 과정을 살펴보기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 시스템의 제조 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 배터리 셀을 준비한다(S501). 배터리 셀은 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 배터리 셀의 집합체인 배터리 모듈로 구성될 수 있다. 배터리 모듈 또한 하나 이상으로 구성될 수 있다.
다음으로, 저항체를 연결한다(S502). 저항체는 배터리 모듈에서 방출되는 전기가 저항체로 흐를 때, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승할 수 있으며, 배터리 셀에 부하가 걸려 발열할 수 있는 큰 전류가 흐를 수 있도록 매우 작은 저항으로 구성될 수 있다.
다음으로, 제어부를 연결한다(S503). 제어부는 배터리팩 시스템 전체를 제어할 수 있도록 연결된다. 일 실시예에서, 제어부는 배터리 모듈 전체의 전압을 측정할 수 있거나 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있도록 연결될 수 있으며, 온도센서로부터 측정된 온도를 수신하기 위하여 온도센서와도 연결될 수 있고, 스위치부를 제어하여 타겟 시스템 또는 저항체로 스위칭 하기 위하여 스위치부와도 연결될 수 있다. 또한, 디스플레이부 및/또는 알람부와도 연결될 수 있다.
다음으로, 온도측정부를 연결한다(S504). 온도측정부는 배터리 모듈의 전체 온도를 측정할 수 있도록 연결될 수 있다. 또한, 배터리 셀 각각의 온도를 측정할 수 있도록 하나 이상의 배터리 셀에 각각 연결되는 하나 이상의 온도센서로 연결될 수 있다.
다음으로, 스위치부를 연결한다(S505). 스위치부는 제어부의 제어를 받아 배터리 모듈에서 방출되는 전기를 타겟 시스템 또는 저항체로 스위칭 할 수 있도록 연결될 수 있다.
다음으로, 퓨즈를 연결한다(S506). 퓨즈는 배터리팩 시스템에 과전류가 흐를 경우 화재 방지 및 과전류 차단을 위해 연결될 수 있다.
다음으로, 디스플레이부를 연결한다(S507). 디스플레이부는 제어부와 연결되어 제어부로부터 출력되는 신호를 표시할 수 있다.
마지막으로, 알람부를 연결한다(S508). 알람부는 제어부와 연결되어 제어부로부터 출력되는 신호에 따라 알람 신호를 출력할 수 있다. 알람부는 경고음을 출력하는 스피커 및 발광장치중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10: 타겟 시스템
100: 배터리팩 시스템
110: 배터리 셀
120: 배터리 모듈
130: 온도측정부
140: 제어부
150: 스위치부
160: 저항체
170: 퓨즈
180: 디스플레이부
190: 알람부
100: 배터리팩 시스템
110: 배터리 셀
120: 배터리 모듈
130: 온도측정부
140: 제어부
150: 스위치부
160: 저항체
170: 퓨즈
180: 디스플레이부
190: 알람부
Claims (18)
- 하나 이상의 배터리 셀(Cell)을 포함하는 배터리 모듈(Module)의 온도를 측정하는 온도측정부;
상기 배터리 모듈로부터 방출된 전기가 흐르면, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승하는 저항체;
상기 배터리 모듈에서 방출되는 전기를 타겟 시스템(Target System) 또는 상기 저항체로 스위칭(Switching) 하기 위한 스위치(Switch)부; 및
상기 배터리 모듈의 전압을 측정하고, 상기 배터리 모듈의 전압 및 온도에 따라 상기 스위치부를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부에서 측정된 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 배터리 모듈의 온도를 표시하는 디스플레이부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 미만이고 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 미만이면, 상기 스위치부를 상기 저항체로 스위칭 시킴으로써, 상기 저항체에 의해 상기 배터리 모듈을 발열시키고,
상기 발열에 의해, 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되고, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 이상이 되면, 상기 스위치부를 제어하여 상기 타겟 시스템으로 스위칭 시키며,
상기 제어부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 이용해, 데이터베이스에 사전 저장된 잔여용량으로부터 상기 배터리 모듈의 잔여용량을 산출하여, 상기 디스플레이부를 통해 출력하고,
상기 저항체는 상기 배터리 셀의 발열을 유도하기 위해, 10 mΩ 이상으로부터 100 mΩ 미만의 저항으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 제1항에 있어서,
과전류가 흐르면 전류를 차단하는 퓨즈(Fuse);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리 셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 온도측정부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하나 이상의 배터리 셀에 각각 연결 되는 하나 이상의 온도센서;인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부가 상기 배터리 모듈의 온도 및 전압을 소정 온도 미만 및 소정 전압 미만이라고 판단하면 알람(Alram) 신호를 출력하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 알람부는 경고음을 출력할 수 있는 스피커 및 경고등 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템.
- 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈(Module)의 온도를 측정하는 온도측정부를 연결하는 단계;
상기 배터리 모듈로부터 방출된 전기가 흐르면, 흐르는 전기에 의해 온도가 상승하는 저항체를 연결하는 단계;
상기 배터리 모듈의 전압을 측정하고, 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 이용해, 데이터베이스에 사전 저장된 잔여용량으로부터 상기 배터리 모듈의 잔여용량을 산출하고, 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 미만이고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 미만이면 스위치부를 제어하여 상기 저항체로 스위칭 시킴으로써, 상기 저항체에 의해 상기 배터리 모듈을 발열시키고, 상기 배터리 모듈의 발열에 의해 상기 배터리 모듈의 전압이 소정 전압 이상이 되고 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되면, 스위치부를 제어하여 타겟 시스템으로 스위칭 시키는 제어부를 연결하는 단계;
상기 제어부의 제어에 의하여 상기 배터리 모듈에서 방출되는 전류를 타겟 시스템(Target System) 또는 상기 저항체로 스위칭(Switching)하는 스위치(Switch)부를 연결하는 단계; 및
상기 제어부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 전압과, 상기 온도측정부에서 측정된 상기 배터리 모듈의 온도를 표시하고, 상기 제어부에서 산출된 상기 배터리 모듈의 잔여용량을 표시하는 디스플레이부를 연결하는 단계;를 포함하고,
상기 저항체는 상기 배터리 셀의 발열을 유도하기 위해, 10 mΩ 이상으로부터 100 mΩ 미만의 저항으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 제10항에 있어서,
과전류가 흐르면 전류를 차단하는 퓨즈(Fuse)를 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리 셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 온도측정부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 온도를 측정할 수 있도록 상기 하나 이상의 배터리 셀에 각각 연결 되는 하나 이상의 온도센서;인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 제10항에 있어서,
제어부가 상기 배터리 모듈의 온도 및 전압을 소정 온도 미만 및 소정 전압 미만이라고 판단하면 알람(Alram) 신호를 출력하는 알람부를 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 알람부는 경고음을 출력하는 스피커 및 경고등 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는,
저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 제조방법.
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