KR20140111187A - 배터리 모듈 및 배터리 기준온도 이상의 유지방법 - Google Patents

배터리 모듈 및 배터리 기준온도 이상의 유지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정의 전압을 갖는 배터리 셀; 복수의 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도측정부; 상기 복수의 배터리 셀의 셀 전압을 일정하게하는 방전저항; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩의 온도를 기준온도 이상으로 유지하기위한 발열장치; 를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈 및 배터리 기준온도 이상의 유지방법{Battery module and maintenance method of over battery standard temperature}
본 발명은 전기자동차, 하이브리드자동차 또는 골프-카트의 배터리 모듈 및 배터리 기준온도 이상의 유지 방법에 대한 것이다.
가솔린이나 경유를 주원료로 사용하는 내연 기관을 사용하는 자동차는 대기오염의 주요 원인이 된다. 또한 화석연료가 갈수록 고갈됨에 따라 최근 전기자동차, 하이브리드자동차가 기존의 내연 기관을 사용하는 자동차의 대체 수단으로 각광을 받고 있다.전기자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지를 동력원으로 하여 동작하는 자동차이다. 전기자동차는 충전, 방전이 가능한 다수의 2차 전지인 배터리 셀(battery cell)로 구성된 배터리 팩(battery pack)을 주 동력원으로 하여 동작한다.
하이브리드자동차란 2개 이상의 동력수단을 혼합하여 동력원으로 이용하는 자동차이다. 동력 수단으로 내연기관, 배터리, 연료전지 등이 있다.
전기자동차, 하이브리드자동차의 동력원으로 사용되는 멀티셀 배터리 팩은 각각의 배터리 셀이 자체적으로 충전, 방전의 특성을 가지기 때문에 시간의 경과에 따라 셀 밸런싱(Cell Balancing)이 필요하다.
전기자동차의 배터리 셀을 제어하는 방법에는 액티브 셀 밸런싱(Active Cell Balancing), 패시브 셀 밸런싱(Passive Cell Balancing)이 있다. 액티브 셀 밸런싱은 제어의 어려움 때문에 패시브 셀 밸런싱을 많이 사용하고 있다. 패시브 셀 밸런싱은 수동소자의 하나인 저항을 이용하여 V=IR인 이론을 바탕으로 배터리 셀의 SOC(satate of charge)가 높은 것들을 끌어내려서 편차를 맞추는 방법이다. 이 방법은 값싼 저항을 이용하기 때문에 가격이 싸고 부피 및 구현이 간단하지만 배터리 에너지를 열에너지로 소모시켜 버리는 형태이기 때문에 배터리 에너지의 손실이 발생한다.
전기자동차의 일회충전주행거리 측정을 측정한 결과 온도 별 일회충전 주행거리 평가 결과의 경우 상온 대비 저온에서 최대 16% 일회충전 주행거리가 감소하였다. 고온에서는 일회충전 주행거리가 미미하게 증가하는 경향이 나타났다. 또한 온도 별 일회 충전 주행거리 분석을 통해 소비전력 비율을 분석한 결과 -18도에서는 온도 별 충전전력 대비 소비전력이 35%가 되었으며 이는 곧 충전과 소비를 하는 과정에서의 전력변환과 저온에서의 화학반응의 활성화가 떨어지면서 에너지 손실이 최대 65%가 됨을 말하며 충전전력량 대비 소비전력량의 비율이 고온으로 증가하는 경향이 있었다.
본발명이 해결하고자 하는 과제는 기온에 따른 배터리 성능저하를 방지하고 패시브 셀 밸런싱에 있어 소모되는 열 에너지의를 활용하여 배터리의 주변온도를 상승 시키는 배터리 모듈 및 배터리 기준온도 이상의 유지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 소정의 전압을 갖는 배터리 셀(10); 복수의 상기 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리 팩(20); 상기 배터리 팩(20)의 온도를 측정하는 온도측정부(30); 상기 복수의 배터리 셀(10)의 전압을 일정하게 하는 방전저항(40); 및 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우 동작하는 발열장치(50);를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 기준온도 이상의 유지방법은 배터리 팩(20)의 온도를 측정하는 단계(S110); 측정된 상기 배터리 팩(20)의 온도와 기준온도를 비교하는 단계(S120); 상기 배터리 팩(20)의 온도가 상기 기준온도보다 낮으면 발열장치(50)로 전류를 인가하는 단계(S130); 및 상기 배터리 팩(20)의 온도가 상기 기준온도보다 높으면 방전저항(40)으로 전류를 인가하는 단계(S140);를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
소정의 전압을 갖는 배터리 셀(10); 복수의 상기 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리 팩(20); 상기 배터리 팩(20)의 온도를 측정하는 온도측정부(30); 상기 복수의 배터리 셀(10)의 전압을 일정하게 하는 방전저항(40); 및 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우 동작하는 발열장치(50);를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 기준온도 이상의 유지방법은 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　외부온도가 낮은 지역에서 전기자동차 등의 배터리의 효율을 높이는 장점이 있다.
둘째,　겨울철에 전기자동차 등의 배터리의 효율을 높이는 장점도 있다.
셋째,　이로 인해 전기자동차 등의 일회 충전에 따른 주행거리가 길어지는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성도를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 밸런싱 회로도를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 작동 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 작동 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성도를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 밸런싱 회로도를 나타내는 도면이다.
소정의 전압을 갖는 배터리 셀(10); 복수의 상기 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리 팩(20); 상기 배터리 팩(20)의 온도를 측정하는 온도측정부(30); 상기 복수의 배터리 셀(10)의 전압을 일정하게 하는 방전저항(40); 및 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩의 온도를 기준온도 이상으로 유지하기위한 발열장치(50);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도 측정부(30)에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 미만인 경우에 상기 셀에서 발열장치(50)로 전류를 인가하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우에 상기 셀에서 방전저항(40)으로 전류를 인가하도록 제어하는 배터리 관리 시스템(battery management system)(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배터리 팩(20)을 둘어싸는 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 할 수 있다. 방열판은 기기 등으로부터의 열 전달을 방지하기 위하여 붙인 석면 또는 강판제 등으로 된 판자일 수 있다.
배터리 셀(10)은 2차 전지를 의미한다. 한 번 쓰고 버리는 1차전지(일반 건전지)와 달리 외부전원을 이용해 충전해서 반영구적으로 사용하는 전지를 2차전지라고 한다. 2차전지에는 충전 물질로 무엇을 쓰느냐에 따라 니켈-카드뮴 전지(nickelcadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery)등이 있다. 리튬이온전지는 현재 2차 전지 시장의 대부분은 차지하고 있는 것으로, 양극과 음극 사이에 유기전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하게 한다. 무게가 가벼운데다 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 휴대전화기 등에 많이 사용되고 있다.
리튬폴리머전지는 리튬이온전지보다 한단계 발전한 전지로, 양극과 음극 사이에 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로 된 전해질을 사용, 전기를 발생시킨다. 모양을 다양하게 할 수 있고 현재까지 개발된 2차전지 가운데 가장 얇은 전지를 만들 수 있다는 장점이 있다.
하나 이상의 배터리 셀(10)은 배터리 팩(20)을 구성한다. 배터리 셀(10)은 배터리 관리 시스템(battery management system)(60)의 제어를 받는다.
배터리 팩(20)은 복수의 배터리 셀(10)이 병렬 또는 직렬 또는 직병렬 혼합으로 연결된 배터리 모듈(battery module)을 의미한다. 배터리 팩(20)을 구성할 수 있는 배터리 셀(10)은 니켈-카드뮴 전지, 납 축전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지, 리튬 폴리머 전지등과 같은 2차 전지가 될 수 있다.
배터리 팩(20)은 온도측정부(30), 발열장치(50)를 더 포함 할 수 있다. 도 1의 실시예에서 방전저항(40)은 배터리 팩 외부에 존재하는 것으로 도시되어 있으나 배터리 팩(20) 내부에 존재할 수도 있다.
온도측정부(30)는 상기 배터리 팩 내부에 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 상기 배터리 팩에 접촉 또는 근접하여 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 배터리 팩 외부에 설치될 수도 있다. 온도측정부(30)는 서미스터(thermistor) 등의 온도 센서일 수 있다.
방전저항(40)은 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 가변저항일 수 있다. 방전저항(40)은 셀 밸런싱(cell balancing)을 위하여 동작한다. 방전저항(40)은 배터리 팩 내부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 팩 외부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 관리 시스템(battery management system) 내부에 위치할 수도 있다.
각각의 배터리 셀(10)의 전압은 자체적으로 충전,방전 특성을 갖는다. 복수의 배터리 셀(10)은 시간의 경과에 따라 언밸런싱(unbalancing)되는 경향이 있다. 이러한 배터리 셀(10) 언밸런싱은 배터리 팩(20)의 용량의 손실을 초래할 수 있다. 모든 배터리 셀(10)의 과충전을 방지하고 균일하게 충전시킬 수 있도록 각각의 배터리 셀(10)들의 전압을 일정하게 하는 셀 밸런싱이 필요하다.
배터리 관리 시스템(battery management system)(60)은 배터리 셀(10)의 전압/전류/온도 등을 측정하여 배터리 SOC (state of charge) 계산 및 출력가능 파워 등을 실시간으로 계산하며, 측정된 전압 값을 근거로 셀간의 밸런싱 제어를 수행한다.
발열장치(50)는 전열기일 수 있으며 전류에 의한 발열을 이용하는 장치일 수 있다. 보통 고유 저항이 크고 융점이 높으며 산화하지 않는 도체에 전류를 흐르도록 할 수 있다. 발열 장치는 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 전열기를 의미할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 내부에 존재할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20)에 접촉 또는 근접하여 설치할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 외부에 설치할 수 있다.
스위치(45)는 배터리 관리 시스템(battery management system)(60)의 제어에 의해 방전저항(40)으로 전류를 인가하거나 발열장치(50)로 전류를 인가한다.
배터리 관리 시스템(battery management system)(60)은 셀 밸런싱이 필요한 경우에 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 미만인 경우에 상기 셀에서 발열장치(50)로 전류를 인가하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우에 상기 셀에서 방전저항(40)으로 전류를 인가하도록 제어하는 역할을 한다.
기준온도는 배터리 모듈의 효율이 떨어지게 되는 임의의 기준점을 의미한다.
배터리 모듈은 복수의 배터리 팩이 설계되어 연결되어 있을 수 있다. 각각의 배터리 팩에는 배터리 관리 시스템(battery management system)이 연결되어 있다. 복수의 배터리 관리 시스템(battery management system)을 제어하는 마스터 배터리 관리 시스템 (master battery management system)이 있을 수 있다.
도3 과 도4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배터리 모듈의 작동 흐름도이다.
하나의 실시예는 다음과 같다.
배터리 팩(20)의 온도를 측정한다(S110). 온도측정부(30)에서 배터리 팩(20)의 온도를 측정한다. 온도 측정부(30)는 상기 배터리 팩(20) 내부에 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 상기 배터리 팩에 접촉 또는 근접하여 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 배터리 팩(20) 외부에 설치될 수도 있다. 온도측정부(30)는 서미스터(thermister) 등의 온도 센서 일 수 있다.
상기 온도측정부(30)에서 측정된 상기 배터리 팩(20)의 온도와 기준온도를 비교한다(S120). 기준온도는 배터리 모듈의 효율이 떨어지게 되는 임의의 기준점을 의미한다.
상기 배터리 팩(20)의 온도가 상기 기준온도보다 낮으면 발열장치로 전류를 인가한다(S130). 발열장치(50)는 전열기일 수 있으며 전류에 의한 발열을 이용하는 장치일 수 있다. 보통 고유 저항이 크고 융점이 높으며 산화하지 않는 도체에 전류를 흐르도록 할 수 있다. 발열 장치는 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 전열기를 의미할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 내부에 존재할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20)에 접촉 또는 근접하여 설치할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 외부에 설치할 수 있다.
상기 배터리 팩(20)의 온도가 상기 기준온도보다 높으면 방전저항(40)으로 전류를 인가한다.(S140) 방전저항(40)은 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 가변저항일 수 있다. 방전저항(40)은 셀 밸런싱(cell balancing)을 위하여 동작한다. 방전저항(40)은 배터리 팩 내부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 팩 외부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 관리 시스템(battery management system) 내부에 위치할 수도 있다.
배터리 관리 시스템(battery management system)(60)은 셀 밸런싱이 필요한 경우에 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 미만인 경우에 상기 셀에서 발열장치(50)로 전류를 인가하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우에 상기 셀에서 방전저항(40)으로 전류를 인가하도록 제어하는 역할을 한다.
상기 배터리 팩의 온도를 측정하는 단계 이전에 복수의 배터리 셀(10)의 셀밸런싱이 필요한지 판단하는단계를(S100) 더 포함할 수 있다. 셀 밸런싱이란 복수의 배터리 셀(10)의 전압을 일정하게 하는 것이다.
다른 실시예는 다음과 같다.
자동차가 파워 온(Power on) 상태가 되었는지 판단한다.(S200). 파워 온(Power on) 상태인 경우에는 배터리 팩(20)의 온도를 측정하는 단계(S201)로 넘어간다. 각 단계는 자동차의 파워 온(Power on) 상태에서만 지속이 되며, 파워 온(Power on) 상태가 아닌 경우에는 종료된다.
배터리 팩(20)의 온도를 측정한다(S110). 온도측정부(30)에서 배터리 팩(20)의 온도를 측정한다. 온도 측정부(30)는 상기 배터리 팩(20) 내부에 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 상기 배터리 팩에 접촉 또는 근접하여 설치될 수 있다. 온도측정부(30)는 배터리 팩(20) 외부에 설치될 수도 있다. 온도측정부(30)는 서미스터(thermister) 등의 온도 센서 일 수 있다.
상기 온도측정부(30)에서 측정된 상기 배터리 팩(20)의 온도와 기준온도를 비교한다(S120). 기준온도는 배터리 모듈의 효율이 떨어지게 되는 임의의 기준점을 의미한다.
상기 온도측정부(30)에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 상기 기준온도보다 낮으면 외부온도와 기준온도를 비교한다(S220). 외부온도는 자동차의 외부온도를 의미한다.
외부온도가 기준온도보다 낮을때는 발열장치로 전류를 인가한다(S230). 발열장치(50)는 전열기일 수 있으며 전류에 의한 발열을 이용하는 장치일 수 있다. 보통 고유 저항이 크고 융점이 높으며 산화하지 않는 도체에 전류를 흐르도록 할 수 있다. 발열 장치는 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 전열기를 의미할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 내부에 존재할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20)에 접촉 또는 근접하여 설치할 수 있다. 발열장치(50)는 배터리 팩(20) 외부에 설치할 수 있다.
외부온도가 기준온다보다 높을면 방전저항(40)으로 전류를 인가한다(S240). 방전저항(40)은 상기 대응하는 셀의 양전위 단자에 연결되는 일단 및 상기 대응하는 셀의 음전위 단자에 연결되는 타단을 포함하는 가변저항일 수 있다. 방전저항(40)은 셀 밸런싱(cell balancing)을 위하여 동작한다. 방전저항(40)은 배터리 팩 내부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 팩 외부에 위치할 수도 있다. 방전저항(40)은 배터리 관리 시스템(battery management system) 내부에 위치할 수도 있다.
배터리 관리 시스템(battery management system)(60)은 셀 밸런싱이 필요한 경우에 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 미만인 경우에 상기 셀에서 발열장치(50)로 전류를 인가하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩(20)의 온도가 기준온도 이상인 경우에 상기 셀에서 방전저항(40)으로 전류를 인가하도록 제어하는 역할을 한다.
배터리 셀 밸런싱 로직은 일정 시간 단위로 반복되며 파워 오프(power off) 상태에서 끝난다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10 : 배터리 셀
20 : 배터리 팩
30 : 온도측정부
40 : 방전저항
45 : 스위치
50 : 발열장치
60 : 배터리 관리 시스템 (BMS : battery management system)

Claims (5)

  1. 소정의 전압을 갖는 배터리 셀;
    복수의 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도측정부;
    상기 복수의 배터리 셀의 전압을 일정하게 하는 방전저항; 및
    상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩의 온도를 일정온도 이상으로 하는 발열장치; 를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩의 온도가 기준온도 미만인 경우에 상기 셀에서 발열장치로 전류를 인가하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 배터리 팩의 온도가 기준온도 이상인 경우에 상기 셀에서 방전저항으로 전류를 인가하도록 제어하는 배터리 관리 시스템(battery management system)을 더 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배터리 팩을 둘어싸는 방열판을 더 포함하는 배터리 모듈.
  4. 배터리 팩의 온도를 측정하는 단계;
    측정된 상기 배터리 팩의 온도와 기준온도를 비교하는 단계;
    상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준온도보다 낮으면 상기 복수의 배터리 셀의 전압을 일정하게 하는 방전저항으로 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준온도보다 높으면 상기 배터리 팩의 온도를 기준온도 이상으로 유지하기 위한 발열장치로 전류를 인가하는 단계;
    를 포함하는 배터리 기준온도 이상의 유지 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 온도를 측정하는 단계 이전에 복수의 배터리 셀의 셀밸런싱이 필요한지 판단하는 단계를 더 포함하는 배터리 기준온도 이상의 유지 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170048991A (ko) * 2015-10-27 2017-05-10 엘지전자 주식회사 에너지 저장 장치의 히터 구동 방법
KR20180079971A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 삼성에스디아이 주식회사 전압 검출 집적회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
KR20190036927A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 저온에서 구동 가능한 배터리 팩 및 저온 배터리 구동 시스템
KR102311062B1 (ko) * 2020-12-24 2021-10-08 주식회사 삼우에스비 지능형 전력계량 인프라 시스템의 백업 전원 공급 장치
US11677110B2 (en) 2017-10-19 2023-06-13 Lg Energy Solution, Ltd. Heater control system for battery packs having parallel connection structure, and method therefor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170048991A (ko) * 2015-10-27 2017-05-10 엘지전자 주식회사 에너지 저장 장치의 히터 구동 방법
KR20180079971A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 삼성에스디아이 주식회사 전압 검출 집적회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
US11327122B2 (en) 2017-01-03 2022-05-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Voltage detection integrated circuit and battery management system comprising same
KR20190036927A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 저온에서 구동 가능한 배터리 팩 및 저온 배터리 구동 시스템
US11677110B2 (en) 2017-10-19 2023-06-13 Lg Energy Solution, Ltd. Heater control system for battery packs having parallel connection structure, and method therefor
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