KR20150030501A - 배터리 예열 시스템 및 이를 이용한 배터리 예열방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 예열 시스템은, 차량의 스타터와 연결된 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부; 상기 배터리 팩의 온도 및 상기 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 참조하여 예열 개시신호를 출력하는 제어부; 및 상기 예열 개시신호에 따라 상기 복수의 배터리 모듈 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 함으로써 충전상태 밸런싱을 수행하는 예열 회로부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 배터리 팩의 방전을 통해 배터리 팩을 예열하되, 강제 방전되는 전력의 일부를 재활용할 수 있도록 구성되므로, 자동차의 저온 시동성을 크게 개선시키면서도 전력 소모를 최소화 할 수 있다.

Description

배터리 예열 시스템 및 이를 이용한 배터리 예열방법{Battery warm up system and Method for warming up the battery using the same}
본 발명은 배터리 예열 시스템 및 이를 이용한 배터리 예열방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 배터리의 방전에 따른 발열을 이용한 배터리 예열 시스템 및 이를 이용한 배터리 예열방법에 관한 것이다.
최근의 자동차 산업에 있어서 연비의 향상과 CO2 배출 저감은 큰 숙제로 남아 있다. 이에 대해 자동차 업계에서는 기존의 납축전지와 비교하여 더 고출력을 낼 수 있고 충전 효율 역시 더 우수한 리튬이온 이차전지를 이용함으로써 연비의 향상을 꾀하려는 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 리튬이온 이차전지의 경우 기온이 일정온도 이하로 떨어지는 경우 출력 특성이 급격히 나빠지는 단점이 있으며, 이러한 리튬이온 이차전지의 단점은 자동차의 저온 시동성의 개선을 위해 극복해야 할 과제로 남아있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 자체의 발열을 이용하여 자동차의 저온 시동성을 크게 개선시키면서도 전력 소모를 최소화 할 수 있는 배터리 예열 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 예열 시스템은, 차량의 스타터와 연결된 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부; 상기 배터리 팩의 온도 및 상기 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 참조하여 예열 개시신호를 출력하는 제어부; 및 상기 예열 개시신호에 따라 상기 복수의 배터리 모듈 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 함으로써 충전상태 밸런싱을 수행하는 예열 회로부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 기준 온도보다 낮은 경우 상기 예열 개시신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 미만인 경우 제1 예열 개시신호를 출력하며, 상기 예열 회로부는 상기 제1 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 일부를 방전시켜 충전상태 불균일을 유발한 후 상기 충전상태 밸런싱을 수행할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 이상인 경우 제2 예열 개시신호를 출력하며, 상기 예열 회로부는 상기 제2 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈이 충전되도록 함으로써 상기 충전상태 밸런싱을 수행할 수 있다.
상기 예열 회로부는, 상기 제1 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 일부와 연결되는 방전 저항; 상기 제1 예열 개시신호 또는 제2 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈과 선택적으로 연결되는 캐패시터; 및 상기 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈이 상기 방전 저항 또는 캐패시터와 연결되도록 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 배터리 상태 측정부는, 상기 배터리 모듈 각각에 연결되어 전압을 측정하는 전압 센서를 포함할 수 있다.
상기 배터리 상태 측정부는, 상기 전압 센서에 의해 센싱된 전압 값을 포함하는 정보를 이용하여 배터리 모듈의 SOC를 산출하는 SOC 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전압 센서에 의해 센싱된 전압 값을 포함하는 정보를 이용하여 배터리 모듈의 SOC를 산출할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 전력공급 시스템은, 상기 배터리 예열 시스템; 및 상기 배터리 예열 시스템과 연결된 배터리 팩을 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 자동차용 전력공급 시스템; 및 상기 배터리 팩으로부터 시동에 필요한 전력을 공급 받는 스타터를 포함한다.
한편, 상기 기술적 과제는 본 발명에 따른 배터리 예열방법에 의해서도 달성될 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 배터리 예열방법은, (a) 배터리 팩의 온도와 설정된 기준 온도를 비교하는 단계; (b) 상기 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 모듈 간의 충전상태 편차를 설정된 기준 편차와 비교하는 단계; 및 (c) 상기 배터리 팩의 온도 및 상기 충전상태 편차를 참조하여 상기 배터리 모듈 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 예열 개시신호를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 (c)단계는, 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 미만인 경우, 제1 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈 중 일부가 방전되어 충전상태 불균일이 유발되도록 한 후 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계일 수 있다.
상기 (c)단계는, 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정되 기준 편차 이상인 경우, 제2 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈 중 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈이 충전되도록 함으로써 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩의 방전을 통해 배터리 팩을 예열하되, 강제 방전되는 전력의 일부를 재활용할 수 있도록 구성되므로, 자동차의 저온 시동성을 크게 개선시키면서도 전력 소모를 최소화 할 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 배터리 예열 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템에 채용되는 예열 회로부의 예시적인 형태를 나타내는 회로도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템에 의해 배터리 팩이 예열되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(10)의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(10)은 온도 측정부(10), 배터리 상태 측정부(20), 제어부(30) 및 예열 회로부(40)를 포함한다.
상기 온도 측정부(10)는 차량의 스타트(A)와 연결된 배터리 팩(P)의 온도를 측정하는 것으로서, 배터리 팩(P)의 특정 위치에 부착되어 배터리 팩(P)의 온도를 센싱한다.
이러한 온도 센싱은, 배터리 팩(P)의 온도가 일정 온도 미만(예를 들어 0℃ 미만)으로 떨어지는 경우 출력 특성이 나빠지는 리튬이온 이차전지로 이루어진 배터리 팩(P)의 온도를 모니터링 하여 배터리 팩(P)에 대한 예열 개시 시점을 결정할 수 있도록 하기 위해 수행되는 것이다.
한편, 상기 배터리 팩(P)은, 예를 들어 병렬로 연결된 복수의 리튬이온 이차전지 셀(미도시)로 이루어지는 배터리 모듈(M, 도 2 참조)이 직렬로 복수 개 연결되어 구현될 수 있다.
상기 온도 측정부(10)에 의해 센싱된 온도에 관한 정보는 제어부(30)에 전달되어 배터리 팩(P)의 충전 상태, 즉 SOC(state of charge)를 측정하기 위한 자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 밸런싱 회로부(30)의 동작 개시 및 종료 여부를 결정하기 위한 자료로서도 활용될 수 있다.
상기 배터리 상태 측정부(20)는 배터리 팩(P)을 이루는 복수의 배터리 모듈(M, 도 2 참조) 각각의 충전상태를 측정하는 것으로서, 측정된 충전 상태에 관한 정보는 후술할 제어부(30)가 출력하게 될 예열 개시신호의 종류(제1 예열 개시신호 또는 제2 예열 개시신호)를 결정하는데 이용된다.
상기 배터리 상태 측정부(20)는 배터리 모듈(M) 각각의 전압을 측정하는 전압 센서(미도시)를 포함하는 개념이다. 상기 배터리 상태 측정부(20)에서 측정된 전압 값을 포함하는 정보는 제어부(30)에서 배터리 모듈(M)의 SOC를 산출하기 위한 자료로 활용될 수 있다.
다만, 이러한 SOC의 산출은, 제어부(30)에서 이루어지지 않고, 배터리 상태 측정부(20)에서 직접 이루어질 수도 있는 것이다. 이 경우, 상기 배터리 상태 측정부(20)는, 전압 센서에 의해 측정된 전압 값을 포함하는 정보를 이용하여 배터리 모듈(M) 각각의 SOC를 산출하는 SOC 산출부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 SOC 산출부는, SOC의 정확한 산출을 위해서 온도 측정부(10)에서 측정된 온도에 관한 정보를 추가적으로 활용할 수도 있다.
상기 제어부(30)는 온도 측정부(10)에서 측정된 온도가 설정된 기준 온도보다 낮은 경우 예열 개시신호를 출력하여 복수의 배터리 모듈(M, 도 2 참조) 상호 간에 전력 교환이 일어나도록 하고, 이로써 배터리 팩(P)에 대한 충전상태 밸런싱 및 예열이 수행되도록 한다.
상기 제어부(30)로부터 출력되는 예열 개시신호는, 배터리 모듈(M) 간의 충전상태 편차가 기준 편차 미만일 때 출력되는 제1 예열 개시신호 및 배터리 모듈(M) 간의 충젼량 편차가 기준 편차를 초과할 때 출력되는 제2 예열 개시신호를 포함한다.
상기 제1 예열 개시신호는, 배터리 모듈(M) 간의 충전상태의 불균일 정도가 충분히 크지 않다고 판단되었을 때 출력되는 제어신호로서, 배터리 모듈(M) 중 일부를 강제로 방전시켜 일정 수준 이상의 충전상태 불균일을 유발한 후, 배터리 모듈(M) 간의 전력 교환을 통해 밸런싱이 수행되도록 하는 제어신호에 해당한다.
상기 제2 예열 개시신호는, 배터리 모듈(M) 간의 충전상태의 불균일 정도가 충분히 크다고 판단되었을 때 출력되는 제어신호로서, 배터리 모듈(M) 중 일부에 대한 강제 방전 과정을 생략하고 배터리 모듈(M) 간의 전력 교환을 통해 밸런싱이 수행되도록 하는 제어신호에 해당한다.
여기서, 배터리 모듈(M) 간의 전력 교환은, 배터리 모듈(M) 중 상대적으로 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)이 충전되도록 함으로써 복수의 배터리 모듈(M)의 충전상태가 균일해지도록 하는 방식으로 수행된다.
한편, 상기 제1 예열 개시신호 및 제2 예열 개시신호는 반드시 하나의 제어신호를 의미하는 것은 아니며, 후술할 예열 회로부(40)를 이루는 복수의 스위치(43, 도 2 참조)의 스위칭 동작을 조절하기 위해 순차적으로 출력되는 다양한 제어신호를 포함하는 개념일 수 있다.
상기 예열 회로부(40)는, 제어부(30)로부터 출력된 예열 개시신호에 따라 배터리 모듈(M) 사이에 전력 교환이 일어나도록 함으로써 충전상태 밸런싱을 수행하며, 이 과정에서 배터리 모듈(M)을 이루는 배터리 셀이 갖는 내부저항으로 인한 자체 발열에 의해 배터리 팩(P)이 예열되도록 한다.
구체적으로, 상기 예열 회로부(40)는, 제어부(30)로부터 출력되는 제1 예열 개시신호에 따라 배터리 모듈(M) 중 일부를 강제방전 시켜 일정 수준 이상의 충전상태 불균일이 유발되도록 한 후, 배터리 모듈(M) 사이의 전력 교환을 통해 밸런싱이 수행되도록 한다.
또한, 상기 예열 회로부(40)는, 제어부(30)로부터 출력되는 제2 예열 개시신호에 따라 상대적으로 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)로부터 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)로 충전이 일어나도록 함으로써 밸런싱이 수행되도록 한다.
이러한 기능을 수행하기 위한 예열 회로부(40)의 구성은 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 하나의 구체적인 예가 도 2에 나타나 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(100)에 채용된 예열 회로부(40)의 예시적인 형태를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템에 채용되는 예열 회로부의 예시적인 형태를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 예열 회로부(40)는, 적어도 하나의 방전 저항(41), 적어도 하나의 캐패시터(42) 및 복수의 스위치(43)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
상기 방전 저항(41)은, 제1 예열 개시신호에 따라 배터리 모듈(M) 중 일부와 선택적으로 연결되는 것으로서, 일부 배터리 모듈(M)을 강제방전 시켜 배터리 모듈(M) 상호 간의 충전상태 불균일을 유발한다.
상기 캐패시터(42)는, 제1 예열 개시신호 또는 제2 예열 개시신호에 따라 배터리 모듈(M)과 선택적으로 연결되는 것으로서, 상대적으로 많은 충전량을 갖는 배터리 모듈(M)로부터 전력을 임시로 저장하였다가, 이를 상대적으로 더 적은 충전량을 갖는 배터리 모듈(M)에 공급하는 매개체의 역할을 할 수 있다.
상기 복수의 스위치(43)는, 예열 개시신호에 따라 다양한 조합의 스위칭 동작을 수행함으로써 배터리 모듈(M)을 방전 저항(41) 또는 캐패시터(42)와 선택적으로 연결시킨다.
다음은, 도 2와 함께 도 3 내지 도 6을 참조하여, 상기 제어부(30)로부터 제1 예열 개시신호가 출력된 경우, 복수의 스위치(43)의 다양한 조합의 스위칭 동작에 따라 배터리 팩(P)에 대한 예열이 수행되는 과정을 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템에 의해 배터리 팩이 예열되는 과정을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제어부(30)로부터 제1 예열 개시신호가 출력되는 경우, 동일하게 80% 의 SOC를 나타내는 배터리 모듈(M1~M4) 중 제1 배터리 모듈(M1)이 방전 저항(41)과 연결되고, 이로써 제1 배터리 모듈(M1)의 SOC는 60%로 감소한다. 즉, 균일한 충전상태를 보이던 배터리 모듈(M1~M4)) 상호 간에 충전상태 불균일이 발생된 것이다.
다음으로, 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 배터리 모듈(M2)에 의해 캐패시터(42)가 충전되고, 충전된 캐패시터(42)에 의해 제1 배터리 모듈(M1)이 충전됨으로써 제1 배터리 모듈(M1)은 75%, 제2 배터리 모듈(M2)은 65%의 SOC를 갖게 된다. 즉, 도 4에 도시된 전력 교환 과정을 통해 두 개의 배터리 모듈(M1,M2) 사이의 충전상태 편차가 감소된 것이다.
다음으로, 도 2 및 도 5를 참조하면, 제3 배터리 모듈(M3)에 의해 캐패시터(42)가 충전되고, 충전된 캐패시터(42)에 의해 제2 배터리 모듈(M2)이 충전됨으로써 제2 배터리 모듈(M2)은 75%, 제3 배터리 모듈(M3)은 70%의 SOC를 갖게 된다. 즉, 도 5에 도시된 전력 교환 과정을 통해 두 개의 배터리 모듈(M2,M3) 사이의 충전상태 편차가 감소된 것이다.
마지막으로, 도 2 및 도 6을 참조하면, 제4 배터리 모듈(M4)에 의해 캐패시터(43)가 충전되고, 충전된 캐패시터(43)에 의해 제3 배터리 모듈(M3)이 충전됨으로써 제3 배터리 모듈(M3)은 75%, 제4 배터리 모듈(M4)은 75%의 SOC를 갖게 된다. 즉, 도 6에 도시된 전력 교환 과정을 통해 두 개의 배터리 모듈(M3,M4) 사이의 충전량이 동일해진 것이며, 이로써 네 개의 배터리 모듈(M1~M4) 모두의 충전량이 동일해진 것이다.
한편, 도 3 내지 도 6에서는 배터리 모듈(M) 상호 간의 충전상태 편차가 크지 않아 의도적으로 일부 배터리 모듈(M)을 강제 방전 시킨 후, 다시 밸런싱을 수행하는 경우만을 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(100)은, 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 모듈(M) 상호 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차보다 큰 경우에는 일부 배터리 모듈(M)에 대한 강제방전을 생략한 채로 전력 교환에 의한 밸런싱을 수행할 수도 있는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(100)은, 전력 교환에 따른 밸런싱이 완료된 이후에도 배터리 팩(P)의 온도가 기준 온도보다 낮게 측정되는 경우에는 도 3 내지 도 6에 도시된 과정을 반복하도록 설정될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 시스템(100)은 배터리 팩(P)의 온도가 기준 온도 미만으로 떨어지는 경우 배터리 모듈(M) 간의 전력 교환에 의한 밸런싱이 수행되도록 함으로써 배터리 팩(P)이 전체적으로 예열될 수 있도록 한다.
따라서, 이러한 배터리 예열 시스템(100)과 배터리 팩(P)이 결합되어 구현되는 전력공급 시스템은, 배터리 팩(P)의 예열을 통해 자동차의 스타터(A, 도 1 참조)에 충분한 전력을 공급할 수 있게 되고, 이로써 자동차는 우수한 저온 시동성을 확보할 수 있게 된다.
다음은, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 방법을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 방법은, 앞서 설명한 배터리 예열 시스템(100)을 이용하여 배터리 팩(P)을 예열하는 방법에 관한 것으로서, (a) 온도 비교 단계, (b) 배터리 상태 비교 단계 및 (c) 예열 개시신호 출력단계를 포함한다.
상기 (a)단계는, 온도 측정부(10)에서 측정된 배터리 팩(P)의 온도를 설정된 기준 온도와 비교하는 단계이다.
상기 (b)단계는, 배터리 팩(P)을 이루는 복수의 배터리 모듈(M) 간의 충전상태 편차를 설정된 기준 편차와 비교하는 단계이다.
상기 (c)단계는, 배터리 팩(P)의 온도 및 충전상태 편차를 참조하여 배터리 모듈(M) 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 예열 개시신호를 출력하는 단계이다.
좀 더 구체적으로, 상기 (c)단계는, 상기 배터리 모듈(M) 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 미만인 경우 제1 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈(M) 중 일부가 방전되어 충전상태 불균일이 유발되도록 한 후 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계에 해당한다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 배터리 모듈(M) 간의 충전상태 편차가 설정되 기준 편차 이상인 경우, 제2 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈(M) 중 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈(M)이 충전되도록 함으로써 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계에 해당하낟.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 예열 방법은, 일정 조건 하에서 배터리 모듈(M) 간의 전력 교환을 통한 밸런싱이 수행되도록 하고, 이로써 셀의 내부 저항에 의한 발열로 인해 배터리 팩(P)이 예열될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1에 도시된 각 구성요소들은 물리적으로 구분되는 구성요소라기 보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명의 각각의 구성요소들은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성에 따른 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다. 뿐만 아니라, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭의 일치 여부와 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 배터리 예열 시스템 10: 온도 측정부
20: 배터리 상태 측정부 30: 제어부
40: 예열 회로부 41: 방전저항
42: 캐패시터 43: 스위치
P: 배터리 팩 M: 배터리 모듈
A: 스타터

Claims (13)

  1. 차량의 스타터와 연결된 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부;
    상기 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부;
    상기 배터리 팩의 온도 및 상기 배터리 모듈 각각의 충전 상태를 참조하여 예열 개시신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 예열 개시신호에 따라 상기 복수의 배터리 모듈 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 함으로써 충전상태 밸런싱을 수행하는 예열 회로부를 포함하는 배터리 예열 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 기준 온도보다 낮은 경우 상기 예열 개시신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 미만인 경우 제1 예열 개시신호를 출력하며,
    상기 예열 회로부는 상기 제1 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 일부를 방전시켜 충전상태 불균일을 유발한 후 상기 충전상태 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 이상인 경우 제2 예열 개시신호를 출력하며,
    상기 예열 회로부는 상기 제2 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈이 충전되도록 함으로써 상기 충전상태 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 예열 회로부는,
    상기 제1 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈 중 일부와 연결되는 방전 저항;
    상기 제1 예열 개시신호 또는 제2 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈과 선택적으로 연결되는 캐패시터; 및
    상기 예열 개시신호에 따라 상기 배터리 모듈이 상기 방전 저항 또는 캐패시터와 연결되도록 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 상태 측정부는,
    상기 배터리 모듈 각각에 연결되어 전압을 측정하는 전압 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 상태 측정부는,
    상기 전압 센서에 의해 센싱된 전압 값을 포함하는 정보를 이용하여 배터리 모듈의 SOC를 산출하는 SOC 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 센서에 의해 센싱된 전압 값을 포함하는 정보를 이용하여 배터리 모듈의 SOC를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 예열 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 예열 시스템; 및
    상기 배터리 예열 시스템과 연결된 배터리 팩을 포함하는 자동차용 전력공급 시스템.
  10. 제9항에 따른 자동차용 전력공급 시스템; 및
    상기 배터리 팩으로부터 시동에 필요한 전력을 공급 받는 스타터를 포함하는 자동차.
  11. (a) 배터리 팩의 온도와 설정된 기준 온도를 비교하는 단계;
    (b) 상기 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 모듈 간의 충전상태 편차를 설정된 기준 편차와 비교하는 단계; 및
    (c) 상기 배터리 팩의 온도 및 상기 충전상태 편차를 참조하여 상기 배터리 모듈 상호 간의 전력 교환을 통해 충전 상태가 균일해지도록 예열 개시신호를 출력하는 단계를 포함하는 배터리 예열 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정된 기준 편차 미만인 경우, 제1 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈 중 일부가 방전되어 충전상태 불균일이 유발되도록 한 후 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 예열 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 배터리 모듈 간의 충전상태 편차가 설정되 기준 편차 이상인 경우, 제2 예열 개시신호를 출력함으로써 상기 배터리 모듈 중 더 많은 충전량을 가진 배터리 모듈에 의해 더 적은 충전량을 가진 배터리 모듈이 충전되도록 함으로써 상기 충전상태 밸런싱이 수행되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 예열 방법.
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