KR20110062276A - Battery heating system using pct heater - Google Patents

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KR20110062276A
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KR1020090118947A
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김진곤
김달
박진호
최제훈
이건구
전윤철
김경호
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현대자동차주식회사
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Abstract

PURPOSE: A battery heating system using a PCT heater is provided to obtain high battery output even in a low temperature region by heating the battery through the application of power to the PCT heater attached to the surface of a battery cell. CONSTITUTION: A battery heating system using a PCT heater comprises: a unit module(100) in which a PCT heater(20) is attached to the surface of a battery cell(10); a temperature sensor sensing the temperature of the battery cell; and a control unit for applying the power to the PCT heater as the temperature information of the battery cell received from the temperature sensor. The battery cell is heated by driving the PCT heater.

Description

피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템{Battery heating system using PCT heater}Battery heating system using PCT heater {Battery heating system using PCT heater}

본 발명은 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 배터리 시스템을 사용하는 차량에서 배터리의 저온특성을 개선하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery heating system using a Pc heater, and more particularly to a battery heating system using a Pc heater to improve the low temperature characteristics of the battery in a vehicle using a high voltage battery system.

일반적으로 하이브리드 차량에 사용되는 배터리는 온도가 낮아질수록 내부저항이 급격히 증가하고 그 용량이 감소하여 출력이 저하되며, 특히 0℃ 이하의 저온에서는 실온에 비하여 절반 이상 그 용량이 감소하는 문제가 있다.In general, a battery used in a hybrid vehicle has a problem in that its internal resistance increases rapidly and its capacity decreases as the temperature decreases, and the output decreases, especially at low temperatures of 0 ° C. or lower.

이러한 문제를 개선하기 위하여, 종래 배터리의 온도 저하를 방지하기 위해 배터리 외부에 PCT 히터를 장착한 방열판과 단열 보온재를 설치하고, 상기 배터리의 전원을 이용하여 PCT 히터를 구동하여 상기 배터리를 가열하도록 한 배터리 가열장치가 개시된 바 있다.In order to solve this problem, in order to prevent the temperature drop of the conventional battery, a heat sink and a heat insulating material equipped with a PCT heater is installed outside the battery, and the PCT heater is driven by using the battery power to heat the battery. Battery heaters have been disclosed.

이는 가열대상이 되는 배터리의 전원을 이용하여 PCT 히터를 구동하기 때문 에 배터리의 출력을 원하는 수준으로 상승시키기 어려운 문제가 있다.This is a problem that it is difficult to increase the output of the battery to the desired level because the PCT heater is driven using the power of the battery to be heated.

한편, 일본공개특허 제2009-87814호는 배터리 셀의 양측에 PCT 소자를 이용하여 저온시 온도를 높여주도록 하는 기술을 개시한 바 있으나, 이는 배터리를 구성하는 단위물질, 즉 양극, 음극, 기타 소재 등과 PCT 히터를 파우치셀 내부에 구성하여 하나의 단위전지를 만드는 방법으로, 배터리 셀과 PCT 히터를 분리할 경우 배터리로써의 기능을 상실하게 되는 문제가 있다.On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2009-87814 discloses a technique for increasing the temperature at low temperatures by using a PCT element on both sides of the battery cell, but this is a unit material constituting the battery, that is, positive electrode, negative electrode, other materials The PCT heater and the like are configured inside the pouch cell to make a single unit cell. When the battery cell and the PCT heater are separated, there is a problem in that the battery function is lost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 배터리 셀의 표면에 부착된 PCT 히터에 전원을 인가하여 배터리를 가열 승온시킴으로써 저온 영역에서도 높은 배터리 출력을 얻을 수 있도록 한 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, by applying a power to the PCT heater attached to the surface of the battery cell to heat up the battery to obtain a high battery output even in a low temperature region using a PC heater The object is to provide a battery heating system.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배터리 셀의 표면에 PCT 히터가 부착되어 이루어진 단위모듈; 상기 배터리 셀의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서로부터 수신한 배터리 셀의 온도 정보에 따라 상기 PCT 히터에 전원을 인가하는 제어부;를 포함하여 구성되고,In order to achieve the above object, the present invention provides a unit module comprising a PCT heater attached to a surface of a battery cell; A temperature sensor detecting a temperature of the battery cell; And a controller configured to apply power to the PCT heater according to temperature information of the battery cell received from the temperature sensor.

상기 PCT 히터를 구동하여 상기 배터리 셀을 가열하도록 된 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템을 제공한다.It provides a battery heating system using a PC heater, characterized in that for driving the PCT heater to heat the battery cell.

본 발명은 배터리 셀의 표면에 직접 PCT 히터를 부착하고, 이 PCT 히터를 통해 배터리를 가열하여 온도를 올림으로써 저온 영역에서도 원하는 배터리 출력을 얻을 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of attaching a PCT heater directly to the surface of the battery cell, and heating the battery through the PCT heater to increase the temperature to obtain a desired battery output even in a low temperature region.

또한, PCT 히터를 구동하는데 있어서 가열대상인 배터리가 아니라 차량 전원 이나 별도의 외부 전원을 이용하여 배터리를 가열함으로써 효과적으로 배터리 출력을 상승시킬 수 있다.In addition, in driving the PCT heater, the battery output can be effectively increased by heating the battery using a vehicle power source or a separate external power source instead of the battery to be heated.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention, as used in the singular and the plural unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명은 피씨티 히터(PCT 히터)를 이용한 배터리 히팅 시스템에 관한 것으로, 고전압 배터리 시스템을 이용하는 차량에서 배터리의 저온특성을 개선하기 위하여 이미 저온상태인 배터리를 일정 온도 이상으로 가열하여 원하는 배터리 출력을 획듣하도록 한다.The present invention relates to a battery heating system using a PCT heater (PCT heater), in order to improve the low temperature characteristics of the battery in a vehicle using a high voltage battery system by heating a battery that is already low temperature to a predetermined temperature or more to output a desired battery output Try to hear it.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 배터리, 예를 들어 리튬이온 배터리가 저온에서 내부저항의 급격한 증가로 인해 배터리 출력이 저하되는 것을 개선하기 위한 것으로, 배터리를 구성하는 배터리 셀(10)의 표면에 PCT 히터(20)를 부착 구성하고, 이 PCT 히터(20)에 전원을 인가하여 배터리를 가열함으로 인해, 배터리가 저온영역에서 사용되는 경우 배터리의 온도를 올림으로써 저온영역에서도 높은 배터리 출력을 얻을 수 있도록 한다.The present invention is to improve the battery output is reduced due to the rapid increase in the internal resistance of the battery, for example lithium-ion battery, the PCT heater 20 on the surface of the battery cell 10 constituting the battery By attaching and heating the battery by applying power to the PCT heater 20, when the battery is used in the low temperature region, the battery temperature is increased to obtain a high battery output even in the low temperature region.

이를 위하여 차량의 고전압 배터리 시스템에 포함되어 있는 온도센서를 통해 배터리 셀(10)의 온도를 감지하도록 하고, 제어부가 상기 온도센서로부터 배터리 셀(10)의 온도 정보를 수신하여 배터리 셀(10)의 온도를 일정 온도 이하의 저온으로 판단하면 PCT 히터(20)에 전원을 공급하여 저온상태인 배터리 셀(10)을 가열 승온시킨다.To this end, the temperature of the battery cell 10 is sensed through a temperature sensor included in the high voltage battery system of the vehicle, and the control unit receives temperature information of the battery cell 10 from the temperature sensor to determine the temperature of the battery cell 10. When the temperature is determined to be a low temperature below a predetermined temperature, power is supplied to the PCT heater 20 to heat up the battery cell 10 in a low temperature state.

이때, 제어부는 배터리의 출력을 원하는 수준으로 얻을 수 있을 만큼 PCT 히터(20)를 구동하여 배터리를 승온시킨다.At this time, the controller drives the PCT heater 20 to heat up the battery so as to obtain a desired output of the battery.

도 1은 본 발명에 따른 PCT 히터를 도시한 개략적인 구조도이다.1 is a schematic structural diagram showing a PCT heater according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 PCT 히터(20)는 전원 인가에 의해 발열되는 판상의 발열부(21)와, 이 발열부(21)의 발열을 위한 전원인가단자(22)로 구성된다. 상기 전원인가단자(22)는 전원공급부와 연결되어 제어부에 명령에 따라 전원을 공급받게 되며, 공급받은 전원을 상기 발열부(21)에 인가한다.As shown, the PCT heater 20 used in the present invention is composed of a plate-shaped heat generating portion 21 that generates heat by applying power, and a power supply terminal 22 for generating heat of the heat generating portion 21. . The power supply terminal 22 is connected to a power supply unit to receive power in response to a command from the controller, and applies the supplied power to the heat generating unit 21.

상기 전원공급부로는 차량용 전원 혹은 기타 외부 전원을 사용한다.The power supply unit uses a vehicle power or other external power.

도 2는 본 발명에 따른 배터리 단위모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 배터리 단위모듈을 결합하여 도시한 부분 사시도이며, 도 4와 도 5는 본 발명에서 배터리 셀과 이에 부착된 PCT 히터로 이루어진 배터리 단위모듈의 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing a battery unit module according to the present invention, Figure 3 is a partial perspective view showing a combination of the battery unit module in Figure 2, Figures 4 and 5 is a battery cell and attached thereto in the present invention Side cross-sectional view schematically showing an embodiment of a battery unit module consisting of a PCT heater.

본 발명에 따른 배터리 단위모듈(이하, '단위모듈'이라 함)(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)의 표면에 PCT 히터(20)를 부착하여 이루어지는 것으로, 상기 PCT 히터(20)가 배터리 셀(10)의 표면에 부착되기 용이하도록 PCT 히터(20)의 발열면(발열부(21)의 표면) 혹은 배터리 셀(10)의 표면에 접착제를 도포하여 상호 부착되도록 하는 것이 가능하다.The battery unit module (hereinafter, referred to as a "unit module") 100 according to the present invention is made by attaching the PCT heater 20 to the surface of the battery cell 10, as shown in Figures 4 and 5. In order to easily attach the PCT heater 20 to the surface of the battery cell 10, an adhesive may be applied to a heat generating surface (the surface of the heat generating part 21) of the PCT heater 20 or the surface of the battery cell 10. It is possible to allow mutual attachment.

또는, 접착제를 사용하지 않고, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)과 PCT 히터(20)를 밀착시킬 수 있는 밀착수단(30)을 이용하여 상기 배터리 셀(10)과 PCT 히터(20)가 부착된 바와 마찬가지로 밀착된 상태를 유지하게 하는 것이 가능하다.Alternatively, as shown in FIG. 2, without using an adhesive, the battery cell 10 and the PCT heater (by using the contact means 30 capable of bringing the battery cell 10 and the PCT heater 20 into close contact with each other). As with 20), it is possible to keep the state in close contact.

상기 밀착수단(30)은 도 3에 도시된 바와 같이, 단위모듈(100)의 외곽에서 PCT 히터(20) 및 배터리 셀(10)을 내측으로 가압하며 밀착되게 고정해주는 기능을 한다.As shown in FIG. 3, the close means 30 presses the PCT heater 20 and the battery cell 10 to the inside of the unit module 100 and fixes the close contact with the inside of the unit module 100.

본 발명의 실시예에서 상기 단위모듈(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 배터리 셀(10) 사이에 PCT 히터(20)가 위치하도록 삽입된 구조로 이루어지거나, 혹은 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 부착된 두 개의 배터리 셀(10)이 두 개의 PCT 히터(20) 사이에 위치하도록 삽입된 구조로 이루어진다.In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the unit module 100 has a structure in which a PCT heater 20 is positioned between two battery cells 10 or is illustrated in FIG. 5. As shown, the two battery cells 10 attached to each other is made of a structure inserted so as to be located between the two PCT heater 20.

도 5와 같이 부착된 배터리 셀(10)의 양측면에 PCT 히터(20)가 부착되어 이루어진 단위모듈(100)도 접착제 혹은 밀착수단(30)을 이용하여 부착 혹은 밀착 구성될 수 있다.The unit module 100 having the PCT heater 20 attached to both side surfaces of the battery cell 10 attached as shown in FIG. 5 may also be attached or adhered by using an adhesive or a close contact means 30.

혹은 상기 단위모듈(100) 제조시 접착제와 밀착수단(30)을 동시에 적용하여 배터리 셀(10)과 PCT 히터(20)를 부착하는 것도 가능하다.Alternatively, when the unit module 100 is manufactured, it is also possible to attach the battery cell 10 and the PCT heater 20 by simultaneously applying the adhesive and the contact means 30.

이러한 단위모듈(100)을 복수로 구성하고, 이를 병렬 혹은 직렬로 연결하여 고전압 배터리를 구성하는 것이 가능하며, 이와 같이 구성되는 배터리를 저온 영역에서 사용하는 경우 각 PCT 히터(20)에 전원을 인가하여 각각의 배터리 셀(10)을 가열함으로써 배터리의 온도를 올릴 수 있고, 이에 배터리 출력을 원하는 수준으로 얻을 수 있다.It is possible to configure a high voltage battery by configuring a plurality of such a unit module 100, and connected in parallel or in series, when using the battery constituted in a low temperature region, power is supplied to each PCT heater 20. By heating the respective battery cells 10 can increase the temperature of the battery, thereby obtaining a battery output to a desired level.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 작동상태를 정리하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, summarized the operating state of the embodiment according to the present invention.

고전압 배터리 시스템에서 온도센서가 배터리 셀(10)의 온도를 감지하여 제어부에 송신하면, 제어부는 이를 수신하여 미리 설정되어 기준치와 비교하고 상기 배터리 셀(10)의 온도가 기준치 이하의 저온으로 판단되는 경우 상기 PCT 히터(20)에 전원을 인가하여 배터리 셀(10)을 가열하도록 한다.In the high voltage battery system, when the temperature sensor senses the temperature of the battery cell 10 and transmits it to the controller, the controller receives the preset value, compares it with a reference value, and determines that the temperature of the battery cell 10 is lower than the reference value. In this case, power is applied to the PCT heater 20 to heat the battery cell 10.

상기 제어부는 배터리 셀(10)의 온도가 기준치 이상이 될 때까지 PCT 히터(20)에 전원을 인가하게 되고, 이에 본 발명은 배터리의 온도를 일정 수준 이상으로 승온시킴으로써 이미 저온상태인 배터리에서도 원하는 수준의 높은 배터리 출력을 얻을 수 있다.The control unit applies power to the PCT heater 20 until the temperature of the battery cell 10 is greater than or equal to the reference value. Accordingly, the present invention also increases the temperature of the battery to a predetermined level or more, so that the battery is desired even in a battery that is already at a low temperature. A high level of battery output is achieved.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 히팅 시스템은 배터리 셀(10)의 외부에 별도로 PCT 히터(20)를 부착하여 저온상태인 배터리의 온도를 상승시킬 수 있도록 한 것으로, 저온상태에서 원하는 수준의 배터리 출력을 얻고자 하는 경우 PCT 히터(20)에 전원을 인가하여 배터리 셀(10)을 가열하도록 한다.As described above, the battery heating system according to the present invention is to attach the PCT heater 20 to the outside of the battery cell 10 to increase the temperature of the battery in a low temperature state, the desired level at a low temperature state When the battery output is to be obtained, the power is applied to the PCT heater 20 to heat the battery cell 10.

본 발명은 고전압 배터리를 구성하게 되는 단위모듈(100)이 배터리 셀(10)과 별도의 PCT 히터(20)로 이루어짐으로써, 상기 배터리 셀(10)에서 PCT 히터(20)를 분리하더라도 배터리로서의 기능을 유지할 수 있다.According to the present invention, since the unit module 100 constituting the high voltage battery is formed of a battery cell 10 and a separate PCT heater 20, the battery module 10 functions as a battery even when the PCT heater 20 is separated from the battery cell 10. Can be maintained.

또한, 본 발명은 열전도를 위한 중간매체, 즉 열전도성 매체 없이 PCT 히터(20)가 배터리 셀(10)에 직접 부착되어 배터리 셀(10)을 가열하고 승온시키게 된 다.In addition, in the present invention, the PCT heater 20 is directly attached to the battery cell 10 without an intermediate medium for heat conduction, that is, a heat conductive medium, thereby heating and raising the battery cell 10.

그리고, 상기 제어부는 배터리 셀(10)의 온도에 의해서만 PCT 히터(20)의 온/오프를 제어한다.The controller controls the on / off of the PCT heater 20 only by the temperature of the battery cell 10.

또한, 상기 단위모듈(100) 및 배터리의 외부에는 별도의 단열 보온재와 같은 보온수단이 구비되지 않으며, PCT 히터(20)의 전원도 가열대상인 배터리의 전원을 이용하는 것이 아니라, 차량용 전원이나 별도의 외부 전원을 이용함으로써 배터리의 높은 출력을 효과적으로 획득할 수 있다.In addition, the unit module 100 and the outside of the battery is not provided with a thermal insulation means such as a separate thermal insulation, and the power of the PCT heater 20 also does not use the power of the battery that is the heating target, the vehicle power or a separate external By using the power source, the high output of the battery can be effectively obtained.

도 1은 본 발명에 따른 PCT 히터를 도시한 개략적인 구조도1 is a schematic structural diagram showing a PCT heater according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 배터리 단위모듈을 도시한 분해 사시도2 is an exploded perspective view illustrating a battery unit module according to the present invention.

도 3은 도 2에 배터리 단위모듈을 결합하여 도시한 부분 사시도3 is a partial perspective view illustrating the battery unit module in FIG.

도 4와 도 5는 본 발명에서 배터리 셀과 이에 부착된 PCT 히터로 이루어진 배터리 단위모듈의 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도4 and 5 are side cross-sectional views schematically showing an embodiment of a battery unit module consisting of a battery cell and a PCT heater attached thereto in the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 배터리 셀10: battery cell

20 : PCT 히터20: PCT Heater

21 : 발열부21: heating part

22 : 전원인가단자22: power on terminal

30 : 밀착수단30: contact means

100 : 단위모듈100: unit module

Claims (6)

배터리 셀(10)의 표면에 PCT 히터(20)가 부착되어 이루어진 단위모듈(100);A unit module 100 having a PCT heater 20 attached to a surface of the battery cell 10; 상기 배터리 셀(10)의 온도를 감지하는 온도센서;A temperature sensor for sensing a temperature of the battery cell 10; 상기 온도센서로부터 수신한 배터리 셀(10)의 온도 정보에 따라 상기 PCT 히터(20)에 전원을 인가하는 제어부;를 포함하여 구성되고,And a controller configured to apply power to the PCT heater 20 according to temperature information of the battery cell 10 received from the temperature sensor. 상기 PCT 히터(20)를 구동하여 상기 배터리 셀(10)을 가열하도록 된 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.Battery heating system using a PC heater, characterized in that for driving the PCT heater 20 to heat the battery cell (10). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 단위모듈(100)은 두 개의 배터리 셀(10) 사이에 PCT 히터(20)가 위치하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.The unit module 100 is a battery heating system using a PC heater, characterized in that the PCT heater 20 is located between the two battery cells (10). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 단위모듈(100)은 하나의 배터리 셀(10) 혹은 부착된 둘 이상의 배터리 셀(10)이 두 개의 PCT 히터(20) 사이에 위치하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.The unit module (100) is a battery heating system using a PC heater, characterized in that the battery cell 10 or two or more attached battery cells (10) attached between the two PCT heater (20). 청구항 1 내지 청구항 3 중 선택된 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 PCT 히터(20)와 배터리 셀(10)을 밀착되게 하는 밀착수단(30)이 상기 단위모듈(100)의 외곽에 구비되는 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.A battery heating system using a PC heater, characterized in that the close contact means 30 which is in close contact with the PCT heater 20 and the battery cell 10 is provided on the outside of the unit module (100). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 PCT 히터(20)는 전원 인가에 의해 발열되는 발열부(21)와, 이 발열부(21)에 전원을 인가하는 전원인가단자(22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.The PCT heater 20 includes a heating unit 21 that generates heat by applying power, and a power supply terminal 22 for applying power to the heating unit 21. system. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 PCT 히터(20)는 차량용 전원 혹은 외부 전원을 인가받아 발열되는 것을 특징으로 하는 피씨티 히터를 이용한 배터리 히팅 시스템.The PCT heater 20 is a battery heating system using a PC heater, characterized in that the heat generated by receiving a vehicle power or external power.
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