KR20160011836A - Method for monitoring hermetically sealed battery pack based on air cooling type, and hermetically sealed battery pack for implementing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for monitoring a sealed battery pack based on an air cooling type, and a sealed battery pack for implementing the same. The method comprises: a first step of determining whether a BMS (2) can have CAN communication with an MCU (5); and a second step of enabling the BMS (2) to receive a state of charge (SOC) value from the MCU (5) and displaying the SOC on a UI screen if the BMS (2) can have CAN communication with the MCU. Therefore, the method enables a user to easily check a batter state.

Description

공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩{Method for monitoring hermetically sealed battery pack based on air cooling type, and hermetically sealed battery pack for implementing the same} [0001] The present invention relates to a method of monitoring a hermetically sealed type battery pack, and a hermetically sealed battery pack for implementing the hermetically sealed cooling type battery pack,

본 발명은 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기존 수냉식에서 공냉식의 냉각방식으로 전환하며 밀폐된 공간에서 방열이 가능하도록 펠티어 소자를 이용한 신개념 공냉식 방열 방식을 제공하는 밀폐형 배터리팩에 대한 모니터링시, 밀폐형 배터리팩을 구성하는 다수의 배터리 셀에 대한 개별적인 모니터링을 제공하기 위한 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of monitoring a closed-type battery pack based on an air cooling type cooling method, and a sealed battery pack for implementing the method. More particularly, the present invention relates to a method for monitoring a battery pack, A closed-type battery pack monitoring method for providing an independent monitoring of a plurality of battery cells constituting a closed-type battery pack when monitoring a closed-type battery pack providing a new concept air-cooling type heat dissipation method using the same, To a hermetically sealed battery pack.

도 1a 및 도 1b는 상용차량의 배터리팩 장착 모습을 나타내는 도면이다. 1A and 1B are views showing a state where a commercial vehicle is mounted with a battery pack.

이 경우, 상용차량에서 배터리팩(1)은 수밀구조가 요구된다. 즉, 상용차량의 경우, 승용차량보다 비포장의 도로 및 운행조건이 더욱 열악한 상황에서 주행을 할 경우가 많다. 승용차량의 경우, 배터리팩(1)은 트렁크에 장착되어 있지만, 상용차량의 경우 도 1a 및 도 1b와 같이 차량 하부에 배터리팩(1)을 위치하게 된다. In this case, in the commercial vehicle, the watertight structure of the battery pack 1 is required. That is, in the case of a commercial vehicle, there are many cases where the vehicle is traveling in a situation where the road and the driving conditions are less unpacked than the passenger vehicle. In the case of a passenger vehicle, the battery pack 1 is mounted in the trunk, but in the case of a commercial vehicle, the battery pack 1 is positioned below the vehicle as shown in Figs. 1A and 1B.

상용차량에서 배터리팩(1)의 위치는 승용차량에 비해 노면과 가까이 있고, 배터리팩(1)을 보호하는 장치는 배터리팩 케이스로만 되어있어 보다 방수와 방진에 강건한 설계가 요구될 뿐만 아니라, 차량을 이동시키기 위한 구동 모터로의 올바른 전원 공급을 위해 온도와 전압 등에 대한 실시간 모니터링이 요구된다.
The position of the battery pack 1 in the commercial vehicle is closer to the road surface than that of the passenger vehicle and the device for protecting the battery pack 1 is only a battery pack case so that a robust design for waterproof and dustproof is required, Real-time monitoring of temperature, voltage, etc. is required for proper power supply to the drive motor for moving the motor.

[관련기술문헌][Related Technical Literature]

1. 충방전 감시 장치 및 배터리 팩(CHARGING AND DISCHARGING MONITORING DEVICE AND BATTERY PACK) (특허출원번호 제10-2013-0008182호)1. CHARGING AND DISCHARGING MONITORING DEVICE AND BATTERY PACK (Patent Application No. 10-2013-0008182)

2. 배터리팩의 모니터링 장치 및 그 방법(Battery monitoring system and its method) (특허출원번호 제10-2005-0006762호)
2. Battery monitoring system and its method (Patent Application No. 10-2005-0006762)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 수냉식에서 공냉식의 냉각방식으로 전환하며 밀폐된 공간에서 방열이 가능하도록 펠티어 소자를 이용한 신개념 공냉식 방열 방식을 제공하는 밀폐형 배터리팩을 구성하는 개별 배터리 셀에 대한 온도 센싱 및 전압 센싱을 통해 배터리 셀의 상태를 모니터링 하기 위한 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a novel concept air cooling type heat dissipation method using a Peltier element so as to convert from a conventional water- The present invention provides a sealed battery pack monitoring method based on an air cooling type for monitoring the state of a battery cell through temperature sensing and voltage sensing of the battery pack.

또한, 본 발명은 배터리 셀에 대한 감시 정보를 실시간으로 수집하고, 이를 무선 통신을 통해 유선단말(PC)에 구현함으로써, 사용자가 배터리 상태를 용이하게 확인 가능하도록 하기 위한 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention relates to an air-cooled cooling-type closed-type battery pack for collecting monitoring information about battery cells in real time and implementing the same in a wired terminal (PC) through wireless communication, Monitoring method, and a hermetically sealed battery pack for implementing the same.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법은, BMA(battery module assembly)(10), BMS(battery management system)(2), BDU(battery disconnect unit)(3), 전원 및 제어 플러그(power&control plug)(4)를 포함하며, 외부로 MCU(motor controller unit)(5), 그리고 구동 모터(motor)(6)와 연결된 구성을 갖는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1)에 대한 모니터링 방법에 있어서, BMS(2)가 전원 및 제어 플러그(4)와 연결된 MCU(5)와 CAN 통신 가능 여부를 판단하는 제 1 단계; 및 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하다고 판단된 경우, BMS(2)가 MCU(5)로부터 SOC(State Of Charge) 값을 수신한 뒤, SOC를 UI 화면으로 표시하는 제 2 단계; 를 포함한다.In order to achieve the above object, an air-cooled cooling-based closed battery pack monitoring method according to an embodiment of the present invention includes a battery module assembly (BMA) 10, a battery management system (BMS) 2, a battery disconnect unit (3), a power supply and a control plug (4), and is connected to an external MCU (motor controller unit) 5 and a driving motor A method for monitoring a hermetic battery pack (1), the method comprising: a first step of determining whether CAN communication with an MCU (5) connected to a power supply and a control plug (4) A second step of displaying the SOC on the UI screen after the BMS 2 receives the SOC (State Of Charge) value from the MCU 5 when it is determined that CAN communication is possible by the BMS 2 and the BMS 2; .

이때, 상기 제 2 단계는, BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우, BMS(2)가 BMA(battery module assembly)(10)에 포함된 배터리 셀(11)에 대한 전류 센서(미도시)를 이용해 전압을 측정한 뒤, SOC를 산정하여 UI 화면으로 표시하는 것이 바람직하다.If the BMS 2 determines that the CAN communication is not possible by the BMS 2, the second step is to determine whether or not the BMS 2 has received the current sensor for the battery cell 11 included in the battery module assembly (BMA) It is preferable to measure the voltage by using a voltage (not shown), calculate the SOC, and display it on the UI screen.

또한, 상기 제 2 단계에서 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다는 판단에 따라 SOC 산정시, BMS(2)가 배터리 셀(11)에 대해 측정된 전압에 대해 이동 평균법(Moving average)을 적용하여 전압 측정의 샘플 포인트의 전후 몇 개의 샘플에 대한 평균을 계산하여, 실제 값의 왜곡에 대한 부분을 완만하도록 하는 필터링을 수행하는 제 2-1 단계; 및 BMS(2)가 OCV(Open Circuit Voltage) 테이블을 기준으로 측정되는 배터리 셀(11)에 대한 초기 SOC(State Of Charge)을 산정하는 제 2-2 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.When determining that the CAN communication is not possible by the BMS 2 in the second step, the BMS 2 calculates a moving average using the voltage measured on the battery cell 11 during SOC calculation A second step of calculating a mean value of several samples before and after the sample point of the voltage measurement to perform filtering so as to soften the portion corresponding to the distortion of the actual value; And a 2-2 step of calculating an initial SOC (State Of Charge) for the battery cell 11 measured by the BMS 2 on the basis of an OCV (Open Circuit Voltage) table; .

또한, 상기 제 2 단계에서 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우, 상기 제 2-2 단계 이후, SOC를 UI 화면으로 표시하기 전 사이에, BMS(2)가 배터리 셀(11)에 대한 전압 측정에 따른 전압값 안정을 대기하는 제 2-3 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.If it is determined that the CAN communication is not possible by the BMS 2 in the second step, the BMS 2 transmits the SOC to the battery cell (not shown) after the step 2-2, 11) waiting for the stabilization of the voltage value according to the voltage measurement; .

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩은, BMS(2)가 전원 및 제어 플러그(4)와 연결된 MCU(5)와 CAN 통신 가능 여부를 판단하여, BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하다고 판단된 경우, BMS(2)가 MCU(5)로부터 SOC 값을 수신한 뒤, SOC를 UI 화면으로 표시하며, 반대로 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우, BMS(2)가 BMA(battery module assembly)(10)에 포함된 배터리 셀(11)에 대한 전류 센서(미도시)를 이용해 전압을 측정한 뒤, SOC를 산정하여 UI 화면으로 표시하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩은, 다수의 배터리 셀(11)을 포함하는 BMA(10); 및 BMA(10)를 받치면서, 하부면으로 제 1 냉각핀(60)이 형성된 냉각핀용 하우징(61) 내부의 삽입홈(62)으로 삽입되며, 냉각핀용 하우징(61)에 의한 밀폐된 구조 내에 형성되는 펠티어 소자(50); 를 포함한다.In order to achieve the above object, a closed-type battery pack for implementing an air-cooled cooling-based closed-type battery pack monitoring method according to an embodiment of the present invention includes a BMS 2, an MCU 5 connected to a power supply and a control plug 4, The BMS 2 receives the SOC value from the MCU 5 and displays the SOC on the UI screen. On the contrary, if the CAN communication is possible, When it is determined that the CAN communication is not possible by the BMS 2, the BMS 2 uses the current sensor (not shown) for the battery cell 11 included in the battery module assembly (BMA) A closed-type battery pack monitoring method in which an SOC is calculated and displayed on a UI screen, the closed-type battery pack comprising: a BMA (10) including a plurality of battery cells (11); And inserted into the insertion groove 62 in the housing 61 for the cooling fin in which the first cooling fin 60 is formed on the lower surface while supporting the BMA 10 and the cooling hole 60 is formed in the closed structure by the housing 61 for the cooling fin A Peltier element 50 formed; .

이때, 본 발명은, 상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성되며, 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 1차적인 밀폐를 위해 형성되는 1차 밀폐하우징(20a); 및 1차 밀폐하우징(20a)의 외주면을 감싸는 상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성되어 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 대한 2차적인 밀폐를 위해 형성되는 2차 밀폐하우징(30a); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the present invention is characterized in that a hexahedron shape having an opened upper face is formed as an upper object and a lower object, and a plurality of battery cells 11 contacted with the primary heat sink and the secondary cold sink are formed A primary sealed housing 20a; And the upper surface and the lower surface surrounding the outer circumferential surface of the primary sealed housing 20a are formed as upper and lower objects, A secondary sealing housing 30a formed for secondary sealing; .

또한, 1차 히트싱크는, 다수의 배터리 셀(11)의 하부면을 받치는 구조로 다수의 배터리 셀(11)과 직접 접촉하여 1차로 다수의 배터리 셀(11)의 온도를 낮추는 효과를 제공하기 판 형상으로 형성되며, 2차 콜드싱크는, 1차 히트싱크의 하부면을 받치며 상부면과 전면 및 후면이 개방된 육면체 형상으로 형성되어 다수의 배터리 셀(11)에 대한 발열을 통해 온도를 2차로 낮추는 역할을 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the primary heat sink has a structure that supports the lower surface of the plurality of battery cells 11 and provides an effect of directly contacting the plurality of battery cells 11 to lower the temperature of the plurality of battery cells 11 And the secondary cold sink is formed in a hexahedron shape in which the upper surface, the front surface and the rear surface are opened to support the lower surface of the primary heat sink, It is desirable to perform the role of lowering the temperature to the second level.

또한, 펠티어 소자(50)는, 상부로는 냉각집중용 콜드블록(40)을 통해 2차 콜드싱크와 맞닿으며, 2차 밀폐하우징(30a)과 냉각핀용 하우징(61)에 의한 밀폐된 구조 내에 형성되는 것이 바람직하다.The Peltier element 50 is in contact with the secondary cold sink through the cooling block 40 for cooling and concentration at the top and is in contact with the secondary cold sink through the cooling enclosure 30a and the housing 61 for the cooling pin .

또한, 냉각집중용 콜드블록(40)은, 2차 콜드싱크와 맞닿는 사각의 판 형상으로 형성되며, 그 하부에는 펠티어 소자(50)와 맞닿는 구조를 갖으며, 냉각핀용 하우징(61)은, 2차 밀폐하우징(30a)을 내부의 미리 설정된 높이까지 삽입하기 위한 제 1 삽입단(61a)과, BMS(2), BDU(3) 및 전원 및 제어 플러그(4)를 실장하기 위한 제 2 삽입단(61b)으로 구분되며, 상부면이 개방된 육면체 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
The cooling block 40 for cooling and concentration is formed in the shape of a quadrangular plate abutting against the secondary cold sink and has a structure in contact with the Peltier element 50 at the lower part thereof. A first insertion end 61a for inserting the car enclosing housing 30a to a predetermined height inside and a second insertion end 61b for mounting the BMS 2, the BDU 3, and the power and control plug 4, (61b), and it is preferable that the upper surface is formed in an opened hexahedron shape.

본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩은, 기존 수냉식에서 공냉식의 냉각방식으로 전환하며 밀폐된 공간에서 방열이 가능하도록 펠티어 소자를 이용한 신개념 공냉식 방열 방식을 제공하는 밀폐형 배터리팩을 구성하는 개별 배터리 셀에 대한 온도 센싱 및 전압 센싱을 통해 배터리 셀의 상태를 모니터링 할 수 있는 효과를 제공한다. The closed-type battery pack monitoring method based on the air cooling type cooling method according to an embodiment of the present invention and the hermetically sealed type battery pack for implementing the same can be applied to a new concept using a Peltier element to convert heat from the existing water- The present invention provides an effect of monitoring the state of a battery cell through temperature sensing and voltage sensing of individual battery cells constituting a hermetically sealed battery pack that provides an air cooling type heat dissipation method.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법, 그리고 이를 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩은, 배터리 셀에 대한 감시 정보를 실시간으로 수집하고, 이를 무선 통신을 통해 유선단말(PC)에 구현함으로써, 사용자가 배터리 상태를 용이하게 확인 가능한 효과를 제공한다.
In addition, the closed-type battery pack monitoring method based on air cooling type cooling according to another embodiment of the present invention and the hermetically sealed battery pack for implementing the same can collect monitoring information on battery cells in real time, (PC), thereby providing an effect that allows the user to easily check the battery condition.

도 1a 및 도 1b는 상용차량의 배터리팩 장착 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법 중 BMS(2)에 의한 배터리 셀(11)의 전위차 확인 및 잔량 확인을 위해 출력부에 해당하는 유선 단말(PC)로 구현된 유저 인터페이스 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)이 실제로 설계된 상태를 나타내는 사시도(도 5a) 및 내부 구성을 보다 구체적으로 나타내는 사시도(5b)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)의 내부에 형성되는 펠티어 소자(peltier: 50)를 중심으로 한 구성요소 간의 결합관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 구성하는 BMA(battery module assembly)(10) 중 배터리 셀(11)과 제 2 냉각핀(11b)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)에 사용되는 펠티어 소자(50)를 나타내는 도면이다.1A and 1B are views showing a state where a commercial vehicle is mounted with a battery pack.
FIG. 2 is a block diagram illustrating components of a hermetically-sealed battery pack 1 in which an air-cooled cooling-based closed-type battery pack monitoring method according to an embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of monitoring a closed-type battery pack based on air cooling type cooling according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a closed-type battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a user interface screen implemented. FIG.
5 is a perspective view (FIG. 5A) showing a state in which the hermetically-sealed battery pack 1 in which the closed-type battery pack monitoring method based on the air cooling type cooling system according to the embodiment of the present invention is implemented and a perspective view 5b )to be.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between components of a peltier element 50 formed inside a hermetically-sealed battery pack 1 according to an embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a battery cell 11 and a second cooling (cooling) method of a battery module assembly (BMA) 10 constituting a hermetic battery pack 1 in which an air- And shows the structure of the pin 11b.
FIG. 8 is a diagram showing a Peltier element 50 used in a hermetically-sealed battery pack 1 in which a method of monitoring a closed-type battery pack based on an air cooling type cooling according to an embodiment of the present invention is implemented.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
In the present specification, when any one element 'transmits' data or signals to another element, the element can transmit the data or signal directly to the other element, and through at least one other element Data or signal can be transmitted to another component.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating components of a hermetically-sealed battery pack 1 in which an air-cooled cooling-based closed-type battery pack monitoring method according to an embodiment of the present invention is implemented.

도 2를 참조하면, 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)은 BMA(battery module assembly)(10), BMS(battery management system)(2), BDU(battery disconnect unit)(3)을 포함하며, 외부로 MCU(motor controller unit)(5), 그리고 구동 모터(motor)(6)와 연결된 구성을 갖는다. 2, a closed-type battery pack 1 in which a closed-type battery pack monitoring method based on an air cooling type cooling is implemented includes a battery module assembly (BMA) 10, a battery management system (BMS) 2, a battery disconnect unit (3), and has a configuration that is connected to an external MCU (motor controller unit) 5 and a driving motor (motor) 6.

BMA(10)는 다수의 배터리 모듈(11u)로 형성되며, 각 배터리 모듈(11u)은 다수의 배터리 셀(11)을 구분하는 셀 카트리지(11a)의 양측면에 제 2 냉각핀(11b)을 형성한다(도 7 참조). The BMA 10 is formed of a plurality of battery modules 11u and each battery module 11u forms a second cooling fin 11b on both sides of the cell cartridge 11a that separates a plurality of battery cells 11 (See FIG. 7).

BMS(2)는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)의 BMA(10)와 연결된 구조로, 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 콘트롤러나 장치에 해당하는 MCU(5)와 서로 통신이 가능하도록 하기 위한 CAN(Controller Area Network) 통신을 위한 온 보드(On Board) 형태로 제공된다. The BMS 2 is connected to the BMA 10 of the hermetic battery pack 1 in which the closed-type battery pack monitoring method based on the air cooling type cooling is implemented. The BMS 2 is a microcomputer or an MCU 5, (Controller Area Network) communication to enable communication with the mobile communication terminal.

BMS(2)는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 구성하는 배터리 셀(11)로 형성되는 셀 모듈 어셈블리(Cell Module Assembly)에 대한 온도 센싱과 배터리 셀(11)의 상태를 모니터링 하기 위해 형성된다. The BMS 2 includes temperature sensing for a cell module assembly formed by a battery cell 11 constituting a hermetically-sealed battery pack 1 in which a closed-type battery pack monitoring method based on air cooling is implemented, RTI ID = 0.0 > 11). ≪ / RTI >

이를 위해 BMS(2)는 배터리 셀(11)의 셀 카트리지(11a)에 부착된 온도센서(미도시)로부터 측정된 실시간 온도 정보를 확인할 뿐만 아니라, 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 이용한 상용차량용 리튬 이온 배터리 시스템의 전압, 전류, 온도를 모니터링한다. To this end, the BMS 2 not only verifies real-time temperature information measured from a temperature sensor (not shown) attached to the cell cartridge 11a of the battery cell 11, but also realizes an air-cooled cooling- The voltage, current, and temperature of the commercial vehicle lithium ion battery system using the sealed battery pack (1) are monitored.

뿐만 아니라, BMS(2)는 리튬 이온 배터리 셀인 각 배터리 셀(11) 간의 전압레벨을 균등하게 유지하도록 하며, 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1) 내부의 온도를 측정하여, 펠티어 소자(50)의 동작 유무를 제어할 뿐만 아니라, 과충전 및 과방전 방지, 배터리 잔량 측정, 소비 전류 측정, 쇼트 방지 기능을 수행한다. In addition, the BMS 2 maintains the voltage level between each battery cell 11, which is a lithium ion battery cell, uniformly, and the temperature inside the sealed battery pack 1 in which the air-cooled cooling- Thereby controlling the operation of the Peltier element 50, as well as preventing overcharging and overdischarge, measuring remaining battery power, measuring current consumption, and preventing a short circuit.

한편, 도 8을 참조하여, 펠티어 소자(50)에 대해서 보다 구체적으로 살펴보도록 한다. 펠티어 소자(50)는 냉각 다비이스(device) 중 하나로, 수 cm 내지 수십 cm 크기까지 크기가 다양하다. 본 발명에서 사용되는 펠티어 소자(50)의 맨 아래와 맨 위에는 도 8b와 같이 세라믹층이 있으며, 열을 효율적으로 전달하면서도 전기의 흐름은 제한하는 역할을 한다. 세라믹층의 내부에 순차적으로 형성된 전도체 층과 반도체 층이 실질적인 본 발명에 따른 펠티어 소자(50)를 이용한 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1)에서의 냉각과 가열을 위한 '엔진'에 해당한다. 8, the Peltier element 50 will be described in more detail. The Peltier element 50 is one of the cooling devices and may vary in size from several centimeters to several tens of centimeters in size. As shown in FIG. 8B, the Peltier element 50 used in the present invention has a ceramic layer at the bottom and top of the Peltier element 50, and functions to limit the flow of electricity while efficiently transferring heat. The conductor layer and the semiconductor layer sequentially formed in the ceramic layer correspond to the 'engine' for cooling and heating in the airtight cooling-based closed battery pack 1 using the Peltier element 50 according to the present invention.

반도체 층의 경우 P형 반도체와 N형 반도체 전체가 직렬로 이어져서 최대한의 냉각효율을 끌어내도록 구성되어 있다. 본 발명에서 P형 및 N형 반도체가 직렬로 연결되어 있는 구조의 펠티어 소자(50)를 이용하여 가열과 냉각을 하기 위해서는 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 갖고 있어야 한다는 전제 조건이 필요하다. 펠티어 소자(50)는 간단한 구조와 환경친화성, 그리고 높은 신뢰성(물리적인 동작 구조를 전혀 가지지 않는 전기 회로로만 구성되기 때문에 고장 날 여지가 거의 없음)을 가지고 있어서 국부 냉각기 등에 널리 사용되고 있다.In the case of the semiconductor layer, the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are all connected in series so as to maximize the cooling efficiency. In the present invention, in order to perform heating and cooling using a Peltier device 50 having a structure in which P-type and N-type semiconductors are connected in series, a precondition is required that two different metals have two contact points. The Peltier element 50 is widely used in local coolers and the like because of its simple structure, environmental friendliness, and high reliability (since it is constituted only by an electric circuit having no physical operation structure, there is almost no faulty blade space).

도 8b의 펠티어 소자(50)의 내부 구조 및 도 8c의 펠티어 소자(50)의 원리를 참조하여 본 발명에서의 펠티어 소자(50)에 의한 펠티어 효과(peltier effect)를 좀 더 살펴보도록 한다. The peltier effect of the Peltier element 50 in the present invention will be further described with reference to the internal structure of the Peltier element 50 of FIG. 8B and the principle of the Peltier element 50 of FIG. 8C.

본 발명의 펠티어 소자(50)의 펠티어 효과는 전도체 층을 이루는 금속과 반도체를 접속한 두 점 사이에 폐회로를 구성, 전류를 흘리면 한쪽은 열이 발생하고 다른 쪽은 열을 흡수하는 현상으로, 두 개의 서로 다른 금속도선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성하고 양단에 온도차가 주면 두 접점 사이에 전위차가 발생한다. 이를 열전현상이라 부르고 이때 발생한 전위차를 열기전력이라고 한다. 이러한 열전현상은 양 단간의 온도차를 이용하여 기전력을 얻어내는 제베크 효과, 기전력으로 냉각과 가열을 하는 펠티에 효과, 도체의 선상의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 톰슨 효과로 구분하여 설명 가능하다. The Peltier effect of the Peltier element 50 of the present invention is a phenomenon in which a closed circuit is formed between two points connecting a metal constituting the conductor layer and a semiconductor and a current is caused to flow when one side generates heat and the other side absorbs heat. When a closed circuit is formed by connecting the two ends of different metal conductors and a temperature difference is applied to both ends, a potential difference occurs between the two contacts. This is called a thermoelectric phenomenon. This thermoelectric phenomenon can be explained by the Hebeck effect of obtaining the electromotive force using the temperature difference between both ends, the Peltier effect of cooling and heating by the electromotive force, and the Thomson effect of generating electromotive force by the temperature difference of the conductor.

본 발명에서의 펠티어 소자(50)는 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 가지고 붙어있을 때, 이 두 금속에 전류를 흘려 주면 한쪽 면에서는 지속적으로 열이 흡수되어 차가워지고 반대쪽 면에서는 지속적으로 열이 방출되어 뜨거워지게 된다. 이때 +극과 -극을 반대로 하여 전류를 흘려주게 되면 열을 방출/흡수하는 면 역시 반대로 되어 가열이 되었던 면은 냉각이 되고 냉각되었던 면은 가열이 되게 된다. 이러한 원리를 응용하여, 본 발명에서의 펠티어 소자(50)의 흡열부에 열에너지를 가해주면 양면에 온도차가 생겨 전류가 발생하게 된다. 펠티어 소자(50)의 냉각과 가열의 사이에는 일정한 온도 차이가 생기가 되어 뜨거운 쪽에 열을 식혀, 온도를 낮춰주면 반대쪽 면인 차가운 쪽은 온도가 더 내려가게 된다.When the Peltier element 50 of the present invention has two contact points with two different metals, if current is supplied to the two metals, the heat is continuously absorbed on one side and is continuously cooled. On the other side, Is released and becomes hot. In this case, if the current is flowed in the opposite direction to the + and - poles, the side where the heat is released / absorbed is also reversed so that the heated side is cooled and the cooled side is heated. Applying this principle and applying heat energy to the heat absorbing portion of the Peltier element 50 in the present invention, a temperature difference occurs on both sides, and a current is generated. There is a constant temperature difference between the cooling and the heating of the Peltier element 50, so that the heat is cooled on the hot side and the temperature is lowered.

즉, 본 발명에서의 펠티어 소자(50)에 의한 펠티어 효과는 두 가지의 다른 물질들이 가는 접합을 거쳐 전류가 흐를 때 일어나는 열의 방출과 흡수를 의미하며, 전류가 어떤 한 방향으로 흐를 때 열이 발생 되지만, 그 반대방향으로 흐르면 열을 흡수하기 때문에, 펠티어 효과는 가역적이다.That is, the Peltier effect by the Peltier element 50 in the present invention means the release and absorption of heat that occurs when two different materials flow through a fine junction, and when the current flows in one direction, However, since it absorbs heat when flowing in the opposite direction, the Peltier effect is reversible.

이와 같은 펠티어 소자(50)의 특성을 이용하여 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 냉각하여 완전 밀폐형의 배터리 팩을 제조할 수 있다. By using the characteristics of the Peltier element 50, it is possible to cool the hermetically-sealed battery pack 1 in which the air-cooled cooling-based hermetic-type battery pack monitoring method is implemented to manufacture a completely hermetically-sealed battery pack.

BDU(3)는 BMS(2)의 제어에 따라 BMA(11)로부터 MCU(5)로 공급되는 전력을 차단하기 위해 냉각핀용 하우징(61)의 제 2 삽입단(61b)으로 상술한 BMS(2)와 함께 장착되도록 소형으로 설계된다. The BDU 3 controls the second insertion end 61b of the housing 61 for the cooling pin to cut off the power supplied to the BMS 11 from the BMS 2 in accordance with the control of the BMS 2 And is designed to be compact.

즉, 냉각핀용 하우징(61)의 제 1 삽입단(61a)에 형성된 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)과 연결되어 형성된 BMS(2)의 전단, 그리고 전원 및 제어 플러그(power&control plug)(4)의 후단에 형성된다(도 6a 참조). That is, the front end of the BMS 2 connected to the hermetically-sealed battery pack 1 in which the method of monitoring the closed-type battery pack based on the air-cooled cooling based on the first insertion end 61a of the housing 61 for the cooling pin is implemented, And is formed at the rear end of the control & power plug 4 (see Fig. 6A).

그리고, 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 이용한 상용차량용 리튬 이온 배터리 시스템은 전원 및 제어 플러그(4)를 포함한다. A commercial vehicle lithium ion battery system using a hermetically sealed battery pack 1 in which an air-cooled cooling-based sealed battery pack monitoring method is implemented includes a power supply and a control plug 4. [

MCU(5)는 BMS(2)에 의한 BMA(10)에 대한 전압 및 온도 측정에 따른 전압 및 온도 모니터링 결과를 CAN 통신을 통해 수신하며, 수신된 데이터를 이용해 구동 모터(6)를 제어한다. 이 경우, MCU(5)는 BDU(3)를 통해 수신된 전력을 이용해 구동 모터(6)를 제어한다.
The MCU 5 receives the voltage and temperature monitoring result of the voltage and temperature measurement of the BMA 10 by the BMS 2 via the CAN communication and controls the driving motor 6 using the received data. In this case, the MCU 5 controls the drive motor 6 using the power received via the BDU 3. [

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, BMS(2)는 전원 및 제어 플러그(4)와 연결된 MCU(5)와 CAN 통신 가능 여부를 판단한다(S11).FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of monitoring a closed-type battery pack based on air cooling type cooling according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the BMS 2 determines whether CAN communication with the MCU 5 connected to the power supply and control plug 4 is possible (S11).

단계(S11)의 판단결과 CAN 통신이 가능하지 않은 경우, BMS(2)는 배터리 셀(11)에 대한 전류 센서(미도시)를 이용해 전압을 측정한다(S12).As a result of the determination in step S11, if the CAN communication is not possible, the BMS 2 measures a voltage using a current sensor (not shown) for the battery cell 11 (S12).

단계(S12) 이후, BMS(2)는 측정된 전압에 대해 이동 평균법(Moving average)을 적용함으로써(S13), 전압 측정의 샘플 포인트의 전후 몇 개의 샘플에 대한 평균을 계산하여, 실제 값의 왜곡에 대한 부분을 완만하도록 하는 필터링을 수행한다. After step S12, the BMS 2 calculates an average for several samples before and after the sample point of the voltage measurement by applying a moving average to the measured voltage (S13) Lt; RTI ID = 0.0 > g., ≪ / RTI >

단계(S13) 이후, BMS(2)는 OCV(Open Circuit Voltage) 테이블을 기준으로 측정되는 배터리 셀(11)에 대한 초기 SOC(State Of Charge)을 산정한다(S14).After step S13, the BMS 2 calculates an initial SOC (State Of Charge) for the battery cell 11 measured based on the OCV (Open Circuit Voltage) table (S14).

단계(S14) 이후, BMS(2)는 배터리 셀(11)에 대한 전압 측정에 따른 전압값 안정을 대기한다(S15).After step S14, the BMS 2 waits for the stabilization of the voltage value according to the voltage measurement for the battery cell 11 (S15).

단계(S15) 이후, BMS(2)는 배터리 셀(11)에 대한 전압 안정 유무를 판단한다(S16). After step S15, the BMS 2 determines whether the voltage of the battery cell 11 is stable or not (S16).

단계(S16)의 판단 결과 배터리 셀(11)에 대한 전압 안정이라고 판단한 경우, BMS(2)는 SOC를 표시한다(S17). If it is determined in step S16 that the voltage of the battery cell 11 is stable, the BMS 2 displays the SOC (S17).

한편, 단계(S17)에서의 판단 결과 CAN 통신이 가능한 경우, BMS(2)는 MCU(5)로부터 SOC 값을 수신한 뒤(S18), SOC를 표시한다(S19).
On the other hand, if the CAN communication is possible as a result of the determination in step S17, the BMS 2 receives the SOC value from the MCU 5 (S18) and displays the SOC (S19).

다수의 배터리 모듈(11u)은 리튬 이온 배터리 모듈로 도 9와 같이 6개의 직렬 연결을 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1) 상에서 BMA(battery module assembly)(10)을 형성한다. 그리고 본 발명에 따른 밀폐형 배터리팩(1)은 각 BMA(10)에 포함된 다수의 배터리 셀(11)에 전기적으로 연결되어 배터리의 전압을 분해하는 배터리 모듈 전압 분배 회로를 포함한다.The plurality of battery modules 11u form a battery module assembly (BMA) 10 on a closed-type battery pack 1 based on an air-cooling type with six series connection as shown in FIG. 9 with a lithium ion battery module. The closed battery pack 1 according to the present invention includes a battery module voltage distribution circuit electrically connected to a plurality of battery cells 11 included in each BMA 10 to decompose the voltage of the battery.

그리고, 추가적으로 밀폐형 배터리팩(1)은 배터리 모듈 전압 분해 회로에 전기적으로 연결된 저항(R)과 콘덴서(C), 저항(R)에 전기적으로 연결되며, BMS(2)의 제어신호에 따라 배터리 셀(11)의 전압을 측정하는 배터리 모니터링 전용IC을 포함하며, BMS(2)는 배터리 모니터링 전용IC에 전기적으로 연결되어 배터리 모니터링 전용IC를 제어한다. In addition, the hermetically-sealed battery pack 1 is electrically connected to a resistor R, a capacitor C and a resistor R electrically connected to the battery module voltage decomposition circuit, And a battery monitoring dedicated IC for measuring the voltage of the battery 11. The BMS 2 is electrically connected to a battery monitoring dedicated IC to control a battery monitoring dedicated IC.

그리고, 배터리 모듈 전압 분배 회로는 직렬로 연결된 배터리 셀(11)의 일측에 전기적으로 연결되어 BMS(2)에 전기적으로 연결되어 BMS(2)의 제어신호에 따라 온/오프되는 "제 1 스위치"와, 직렬로 연결된 배터리 셀(11)의 타측에 전기적으로 연결되어 BMS(2)에 전기적으로 연결되어 BMS(2)의 제어신호에 따라 온/오프되는 "제 2 스위치"와, 제 1 스위치와 제 2 스위치 사이에 다 수개가 직렬로 전기적으로 연결되되, 저항(R)과 콘덴서(C)에 각각 전기적으로 연결된 "저항"을 포함한다.
The battery module voltage distribution circuit is a "first switch" which is electrically connected to one side of the series connected battery cells 11 and is electrically connected to the BMS 2 and is turned on / off in accordance with a control signal of the BMS 2, A "second switch " which is electrically connected to the other side of the series-connected battery cells 11 and is electrically connected to the BMS 2 and is turned on / off in accordance with a control signal of the BMS 2, A plurality " resistors "electrically connected to the resistor R and the capacitor C, respectively.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법 중 BMS(2)에 의한 배터리 셀(11)의 전위차 확인 및 잔량 확인을 위해 출력부에 해당하는 유선 단말(PC)로 구현된 유저 인터페이스 화면(이하, UI 화면)을 나타내는 도면이다. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a closed-type battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a battery pack according to an embodiment of the present invention. (Hereinafter referred to as " UI screen ").

도 4를 참조하면, BMS(2)는 BMS 소프트웨어 구동을 통해 차량의 주행기록의 데이터를 로깅하여 차량 운행기록 저장하며, 유선 단말(PC)로의 각 배터리 셀(11)에 대한 전위차 확인 및 잔량 확인을 위한 모니터링 화면을 구현한다.
Referring to FIG. 4, the BMS 2 logs the data of the driving record of the vehicle through the BMS software and stores the vehicle driving record, and checks the potential difference with respect to each battery cell 11 to the wired terminal (PC) And a monitoring screen for the user.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)이 실제로 설계된 상태를 나타내는 사시도(도 5a) 및 내부 구성을 보다 구체적으로 나타내는 사시도(5b)이다. 한편, 밀폐형 배터리팩(1)은 상용차량용 리튬 이온 배터리 시스템을 구성하며, 하부 프레임에 부착되는 것이 일반적이다. 5 is a perspective view (FIG. 5A) showing a state in which the hermetically-sealed battery pack 1 in which the closed-type battery pack monitoring method based on the air cooling type cooling system according to the embodiment of the present invention is implemented and a perspective view 5b )to be. On the other hand, the hermetically-sealed battery pack 1 constitutes a lithium ion battery system for a commercial vehicle, and is generally attached to a lower frame.

그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)의 내부에 형성되는 펠티어 소자(peltier: 50)를 중심으로 한 구성요소 간의 결합관계를 나타내는 도면이다. FIG. 6 is a view illustrating a connection between components, centered on a peltier element 50, formed inside a hermetically-sealed battery pack 1 in which the method of monitoring a hermetically sealed type battery pack according to an embodiment of the present invention is implemented. Fig.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)을 구성하는 BMA(battery module assembly)(10) 중 배터리 셀(11)과 제 2 냉각핀(11b)의 구조를 나타내는 도면이다. FIG. 7 is a block diagram illustrating a battery cell 11 and a second cooling (cooling) method of a battery module assembly (BMA) 10 constituting a hermetic battery pack 1 in which an air- And shows the structure of the pin 11b.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)에 사용되는 펠티어 소자(50)를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing a Peltier element 50 used in a hermetically-sealed battery pack 1 in which a method of monitoring a closed-type battery pack based on an air cooling type cooling according to an embodiment of the present invention is implemented.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩(1)은 다수의 배터리 셀(11)을 포함하는 배터리 모듈(11u)의 집합으로 이루어진 BMA(battery module assembly: 10), 1차 히트싱크(heatsink), 2차 콜드싱크(coldsink), 1차 밀폐하우징(20a) 및 2차 밀폐하우징(30a), 콜드블록(40), 펠티어 소자(peltier: 50), 그리고 제 1 냉각핀(60)을 포함한다. 5 to 8, a closed-type battery pack 1 in which a closed-type battery pack monitoring method based on an air cooling type cooling is implemented includes a battery pack 11u including a plurality of battery cells 11, module assembly 10, a primary heat sink, a secondary cold sink, a primary sealed housing 20a and a secondary sealed housing 30a, a cold block 40, a peltier element 50 ), And a first cooling fin (60).

다수의 배터리 셀(11)을 포함하는 BMA(10)는 하부에 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크에 의해 받쳐지는 형태로 형성된다. The BMA 10 including a plurality of battery cells 11 is formed in a shape supported by a primary heat sink and a secondary cold sink in a lower portion.

1차 히트싱크는 도시되지 않았지만 다수의 배터리 셀(11)의 하부면을 받치는 구조로 다수의 배터리 셀(11)과 직접 접촉함으로써, 1차로 다수의 배터리 셀(11)의 온도를 낮추는 효과를 제공하기 위해 판 형상으로 형성된다. Although the primary heat sink is not illustrated, the primary heat sink is in direct contact with the plurality of battery cells 11 in a structure supporting the lower surface of the plurality of battery cells 11, thereby providing a primary effect of lowering the temperature of the battery cells 11 As shown in Fig.

2차 콜드싱크는 도시되지 않았지만 1차 히트싱크의 하부면을 받치며 상부면과 전면 및 후면이 개방된 육면체 형상으로 형성됨으로써, 다수의 배터리 셀(11)에 대한 발열을 통해 온도를 2차로 낮추는 역할을 수행한다. Although not shown, the secondary cold sink is formed in a hexahedron shape in which the upper surface, the front surface and the rear surface are opened to support the lower surface of the primary heat sink, thereby lowering the temperature to a second level through heat generation for the plurality of battery cells 11. [ Role.

여기서 1차 밀폐하우징(20a)은 상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성됨으로써, 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 1차적인 밀폐를 위해 형성된다. In this case, the first closed housing 20a is formed as an upper object and a lower object in which the upper face is opened, so that a plurality of battery cells 11, which are in contact with the primary heat sink and the secondary cold sink, / RTI >

한편, 2차 밀폐하우징(30a)은 1차 밀폐하우징(20a)의 외주면을 감싸는 상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성됨으로써, 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 대한 2차적인 밀폐를 위해 형성된다. The second closed housing 30a is formed in a shape of an upper object and a lower object having an opened upper face that surrounds the outer peripheral face of the primary closed housing 20a, Is formed for secondary sealing with respect to a plurality of battery cells (11).

냉각집중용 콜드블록(40)은 2차 밀폐하우징(30a)과 맞닿는 사각의 판 형상으로 형성되며, 그 하부에는 펠티어 소자(50)와 맞닿는 구조를 갖는다. The cooling and concentration cold block 40 is formed in the shape of a quadrilateral plate that contacts the secondary enclosure 30a and has a structure in contact with the Peltier element 50 at the lower part thereof.

펠티어 소자(50)는 제 1 냉각핀(60)이 형성된 냉각핀용 하우징(61) 내부의 삽입홈(62)으로 삽입되며, 상부면에는 냉각집중용 콜드블록(40)과 맞닿는다. 이를 위해 냉각핀용 하우징(61)은 상부 객체와 하부 객체로 이루어지며, 상부 객체 및 하부 객체 각각은 2차 밀폐하우징(30a)을 내부의 미리 설정된 높이까지 삽입하기 위한 제 1 삽입단(61a)과, 후술하는 BMS(2), BDU(3) 및 전원 및 제어 플러그(4)를 실장하기 위한 제 2 삽입단(61b)으로 구분되며, 상부면이 개방된 육면체 형상으로 형성된다. 여기서 미리 설정된 높이는 2차 밀폐하우징(30a)의 냉각핀용 하우징(61) 상에서 제 1 삽입단(61a)으로 삽입시, 제 1 삽입단(61a)의 삽입홈(62) 내부에 삽입된 펠티어 소자(50) 및 그 상부의 냉각집중용 콜드블록(40)의 적층 구조의 상부면과 맞닿는 위치를 의미한다. The Peltier element 50 is inserted into the insertion groove 62 in the housing 61 for the cooling fin in which the first cooling fin 60 is formed and abuts against the cold concentration cold block 40 on the upper face. To this end, the housing 61 for the cooling pin is composed of an upper object and a lower object, and each of the upper object and the lower object includes a first insertion end 61a for inserting the secondary enclosure 30a to a predetermined height inside thereof, A BMS 2 to be described later, a BDU 3, and a second inserting end 61b for mounting the power supply and control plug 4, and is formed in a hexahedron shape having an open upper surface. The predetermined height of the Peltier element 61a inserted into the insertion groove 62 of the first insertion end 61a when inserting it into the first insertion end 61a on the housing 61 for the cooling pin of the secondary sealing housing 30a 50 and the upper surface of the laminated structure of the cooling and concentration cold block 40 on the upper side.

이러한 펠티어 소자(50)를 이용한 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1)에 있어서, HEV 차량용 리튬 이온 배터리 셀로 이루어지는 배터리 셀(11)은 순간적인 고전류의 사용으로 인한 발열이 심하고, 배터리 셀(11)의 수명은 열에 영향을 가장 많이 받기 때문에 상술한 방열 구조를 통해 외부로부터의 고열의 유입을 막고, 펠티어 소자(50)에 의해 냉각된 내부의 온도를 유지하기 위해 2차 밀폐하우징(30a)과 맞닿는 냉각핀용 하우징(61)에 의한 단열 구조 설계를 제공한다. 결과적으로, 방진 및 방수의 등급 만족을 위한 밀폐 구조의 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1) 내부의 펠티어 소자(50)의 위치 및 방열판에 해당하는 제 1 냉각핀(60) 및 제 2 냉각핀(11b)에 대한 최적 형상 구조를 제공한다. In the air-cooled cooling-type sealed battery pack 1 using the Peltier element 50, the battery cell 11 composed of the lithium ion battery cell for an HEV vehicle has a large heat generation due to the use of a momentary high current, Since the lifetime of the Peltier element 50 is most influenced by heat, it is possible to prevent the inflow of high heat from the outside through the above-mentioned heat dissipation structure and to contact the secondary sealing housing 30a to maintain the temperature inside the Peltier element 50 And provides a heat insulating structure design by the housing 61 for the cooling fin. As a result, the position of the Peltier element 50 in the airtight cooling-based hermetically sealed battery pack 1 for sealing the dustproof and waterproof grades and the position of the first cooling fin 60 and the second cooling fin 60 corresponding to the heat sink, (11b). ≪ / RTI >

또한, 상술한 바와 같이 냉각을 위해 기존의 수냉식에서 공냉식으로 전환하고, 밀폐된 공간에서 방열이 가능하도록 펠티어 소자(50)를 적용한 신개념 공냉식 방열 방식을 제공함과 동시에 펠티어 소자(50)를 이용해 겨울철에는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1) 내부의 온도를 올리기 위한 열전효과 활용할 수 있는 효과가 있다. In addition, as described above, a new concept air cooling type heat radiation system in which a Peltier element 50 is applied so as to enable cooling in an airtight space by switching from an existing water-cooling type to an air cooling type for cooling is provided, and at the same time, The heat transfer effect for raising the internal temperature of the sealed battery pack 1 based on the air cooling type cooling can be utilized.

제 1 냉각핀(60)은 냉각핀용 하우징(61)의 하부면에 다수의 판 형상의 방열핀이 각각 균일한 이격 간격을 갖고 하부로 향하도록 형성된다. 제 1 냉각핀(60)은 차량운행시 외부 공기와 접촉하며 열교환을 위해 형성된다. The first cooling fin 60 is formed on the lower surface of the housing 61 for the cooling fin so that a plurality of plate-like radiating fins are directed downward with a uniform spacing. The first cooling fin 60 is formed for heat exchange with the outside air when the vehicle is traveling.

그리고, BMA(10)를 구성하는 다수의 배터리 모듈(11u) 각각은 다수의 배터리 셀(11)을 구분하는 셀 카트리지(11a)의 양측면에 제 2 냉각핀(11b)을 형성한다. 여기서 제 2 냉각핀(11b)은 하나의 배터리 모듈(11u) 내에서의 다수의 배터리 셀(11) 모두와 직접적으로 접촉하는 위치에 배터리 모듈(11u)의 양 측면에서 직교하는 방향을 향하도록 형성된 다수의 판 형상의 방열핀이 균일한 이격 간격을 두고 형성된다. Each of the plurality of battery modules 11u constituting the BMA 10 forms second cooling fins 11b on both sides of the cell cartridge 11a that divides the plurality of battery cells 11. [ The second cooling fin 11b is formed so as to face in a direction orthogonal to both sides of the battery module 11u at a position in direct contact with all of the plurality of battery cells 11 in one battery module 11u A plurality of plate-shaped radiating fins are formed with a uniform spacing.

다수의 배터리 모듈(11u)은 리튬 이온 배터리 모듈로 도 9와 같이 6개의 직렬 연결을 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1) 상에서 BMA(battery module assembly)(10)을 형성한다.
The plurality of battery modules 11u form a battery module assembly (BMA) 10 on a closed-type battery pack 1 based on an air-cooling type with six series connection as shown in FIG. 9 with a lithium ion battery module.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

1: 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법이 구현되는 밀폐형 배터리팩
2: BMS(battery management system)
3: BDU(battery disconnect unit)
4: 전원 및 제어 플러그
5: MCU(motor controller unit)
6: 구동모터
10: BMA(battery module assembly)
11: 배터리 셀
11a: 셀 카트리지
11b: 제 2 냉각핀
20a: 1차 밀폐하우징
30b: 2차 밀폐하우징
40: 콜드블록
50: 펠티어 소자(peltier)
60: 제 1 냉각핀1: Enclosed battery pack that implements a closed-type battery pack monitoring method based on air-cooled cooling
2: battery management system (BMS)
3: BDU (battery disconnect unit)
4: Power and control plug
5: motor controller unit (MCU)
6: Driving motor
10: battery module assembly (BMA)
11: Battery cell
11a: cell cartridge
11b: second cooling pin
20a: Primary sealing housing
30b: Second seal housing
40: Cold block
50: Peltier element
60: first cooling pin

Claims (9)

BMA(battery module assembly)(10), BMS(battery management system)(2), BDU(battery disconnect unit)(3), 전원 및 제어 플러그(power&control plug)(4)를 포함하며, 외부로 MCU(motor controller unit)(5), 그리고 구동 모터(motor)(6)와 연결된 구성을 갖는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩(1)에 대한 모니터링 방법에 있어서,
BMS(2)가 전원 및 제어 플러그(4)와 연결된 MCU(5)와 CAN 통신 가능 여부를 판단하는 제 1 단계; 및
BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하다고 판단된 경우, BMS(2)가 MCU(5)로부터 SOC(State Of Charge) 값을 수신한 뒤, SOC를 UI 화면으로 표시하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법.
And includes a battery module assembly (BMA) 10, a battery management system (BMS) 2, a battery disconnect unit (BDU) 3, a power and control plug 4, 1. A monitoring method for an air-cooled cooling-type hermetic battery pack (1) having a configuration connected to a controller unit (5) and a driving motor (6)
A first step of determining whether CAN communication with the MCU 5 connected to the power supply and the control plug 4 is possible by the BMS 2; And
A second step of, when it is determined that the CAN communication is possible by the BMS 2, displaying the SOC on the UI screen after the BMS 2 receives the SOC (State Of Charge) value from the MCU 5; Based cooling-type battery pack monitoring method.
청구항 1에 있어서, 상기 제 2 단계는,
BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우, BMS(2)가 BMA(battery module assembly)(10)에 포함된 배터리 셀(11)에 대한 전류 센서(미도시)를 이용해 전압을 측정한 뒤, SOC를 산정하여 UI 화면으로 표시하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법.
The method according to claim 1,
When it is determined that the CAN communication is not possible by the BMS 2, the BMS 2 uses the current sensor (not shown) for the battery cell 11 included in the battery module assembly (BMA) Wherein the SOC is calculated and displayed on a UI screen.
청구항 2에 있어서, 상기 제 2 단계에서 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다는 판단에 따라 SOC 산정시,
BMS(2)가 배터리 셀(11)에 대해 측정된 전압에 대해 이동 평균법(Moving average)을 적용하여 전압 측정의 샘플 포인트의 전후 몇 개의 샘플에 대한 평균을 계산하여, 실제 값의 왜곡에 대한 부분을 완만하도록 하는 필터링을 수행하는 제 2-1 단계; 및
BMS(2)가 OCV(Open Circuit Voltage) 테이블을 기준으로 측정되는 배터리 셀(11)에 대한 초기 SOC(State Of Charge)을 산정하는 제 2-2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법.
The method as claimed in claim 2, wherein, in the second step, when calculating the SOC according to the determination that CAN communication is not possible by the BMS (2)
The BMS 2 calculates an average of several samples before and after the sample point of the voltage measurement by applying a moving average to the measured voltage with respect to the battery cell 11, (2-1) performing filtering so as to make the filter coefficients gentle; And
A second step 2-2 of calculating an initial SOC (state of charge) of the battery cell 11 measured by the BMS 2 on the basis of an OCV (Open Circuit Voltage) table; Based cooling-type battery pack monitoring method.
청구항 3에 있어서, 상기 제 2 단계에서 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우,
상기 제 2-2 단계 이후, SOC를 UI 화면으로 표시하기 전 사이에,
BMS(2)가 배터리 셀(11)에 대한 전압 측정에 따른 전압값 안정을 대기하는 제 2-3 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법.
4. The method as claimed in claim 3, wherein if it is determined in the second step that CAN communication is not possible by the BMS (2)
After the step 2-2, before displaying the SOC on the UI screen,
A step 2-3 of waiting for the BMS 2 to stabilize the voltage value according to the voltage measurement for the battery cell 11; Further comprising the step of monitoring the temperature of the battery pack.
BMS(2)가 전원 및 제어 플러그(4)와 연결된 MCU(5)와 CAN 통신 가능 여부를 판단하여, BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하다고 판단된 경우, BMS(2)가 MCU(5)로부터 SOC 값을 수신한 뒤, SOC를 UI 화면으로 표시하며, 반대로 BMS(2)에 의해 CAN 통신이 가능하지 않다고 판단된 경우, BMS(2)가 BMA(battery module assembly)(10)에 포함된 배터리 셀(11)에 대한 전류 센서(미도시)를 이용해 전압을 측정한 뒤, SOC를 산정하여 UI 화면으로 표시하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩은,
다수의 배터리 셀(11)을 포함하는 BMA(10); 및
BMA(10)를 받치면서, 하부면으로 제 1 냉각핀(60)이 형성된 냉각핀용 하우징(61) 내부의 삽입홈(62)으로 삽입되며, 냉각핀용 하우징(61)에 의한 밀폐된 구조 내에 형성되는 펠티어 소자(50); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩.
The BMS 2 determines whether or not CAN communication with the MCU 5 connected to the power supply and control plug 4 is possible and if the BMS 2 determines that CAN communication is possible by the BMS 2, The BMS 2 is included in the BMA (battery module assembly) 10 when it is judged that the CAN communication is not possible by the BMS 2 Cooled closed-type battery pack monitoring method for measuring a voltage using a current sensor (not shown) for a battery cell (11) and calculating an SOC and displaying the calculated SOC on a UI screen,
A BMA (10) comprising a plurality of battery cells (11); And
Is inserted into the insertion groove 62 inside the housing 61 for the cooling fin in which the first cooling fin 60 is formed on the lower surface while supporting the BMA 10 and is formed in the closed structure by the housing 61 for the cooling fin A Peltier element 50; The method of monitoring a closed-type battery pack according to claim 1,
청구항 5에 있어서,
상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성되며, 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 1차적인 밀폐를 위해 형성되는 1차 밀폐하우징(20a); 및
1차 밀폐하우징(20a)의 외주면을 감싸는 상부면이 개방된 육면체 형상이 상부 객체 및 하부 객체로 형성되어 1차 히트싱크 및 2차 콜드싱크와 접촉된 다수의 배터리 셀(11)에 대한 2차적인 밀폐를 위해 형성되는 2차 밀폐하우징(30a); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩.
The method of claim 5,
A first closed housing (not shown) formed for primary sealing in a plurality of battery cells 11 contacted with a primary heat sink and a secondary cold sink, 20a); And
A hexahedron shape in which an upper surface surrounding the outer circumferential surface of the primary sealed housing 20a is opened is formed as an upper object and a lower object so that a plurality of battery cells 11 contacted with the primary heat sink and the secondary cold sink, A secondary sealed housing 30a formed for sealing; The method of claim 1, further comprising the steps of: (a)
청구항 6에 있어서, 1차 히트싱크는,
다수의 배터리 셀(11)의 하부면을 받치는 구조로 다수의 배터리 셀(11)과 직접 접촉하여 1차로 다수의 배터리 셀(11)의 온도를 낮추는 효과를 제공하기 판 형상으로 형성되며,
2차 콜드싱크는,
1차 히트싱크의 하부면을 받치며 상부면과 전면 및 후면이 개방된 육면체 형상으로 형성되어 다수의 배터리 셀(11)에 대한 발열을 통해 온도를 2차로 낮추는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩.
7. The heat sink according to claim 6,
And is formed in a plate shape that supports the lower surface of the plurality of battery cells 11 and provides an effect of directly contacting the plurality of battery cells 11 to lower the temperature of the plurality of battery cells 11,
Secondary cold sink,
And the lower surface of the primary heat sink is supported by the upper surface, the upper surface, the front surface, and the rear surface are opened to form a hexahedron shape, thereby lowering the temperature of the battery cells 11 to the second level through heat generation of the battery cells 11. [ Hermetically sealed battery pack to implement cooling-based sealed battery pack monitoring method.
청구항 7에 있어서, 펠티어 소자(50)는,
상부로는 냉각집중용 콜드블록(40)을 통해 2차 콜드싱크와 맞닿으며, 2차 밀폐하우징(30a)과 냉각핀용 하우징(61)에 의한 밀폐된 구조 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩.
The Peltier element (50) according to claim 7,
And the upper portion thereof is in contact with the secondary cold sink through the cold concentrating cold block 40 and is formed in a closed structure by the secondary enclosure 30a and the housing 61 for the cooling fin. A sealed battery pack to implement a sealed battery pack monitoring method.
청구항 8에 있어서, 냉각집중용 콜드블록(40)은,
2차 콜드싱크와 맞닿는 사각의 판 형상으로 형성되며, 그 하부에는 펠티어 소자(50)와 맞닿는 구조를 갖으며,
냉각핀용 하우징(61)은,
2차 밀폐하우징(30a)을 내부의 미리 설정된 높이까지 삽입하기 위한 제 1 삽입단(61a)과, BMS(2), BDU(3) 및 전원 및 제어 플러그(4)를 실장하기 위한 제 2 삽입단(61b)으로 구분되며, 상부면이 개방된 육면체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 냉각 기반의 밀폐형 배터리팩 모니터링 방법을 구현하기 위한 밀폐형 배터리팩.
10. The cooling and cooling system according to claim 8,
A second cold sink, and has a structure in contact with the Peltier element 50 at a lower portion thereof,
The housing 61 for the cooling fin,
A first insertion end 61a for inserting the secondary sealed housing 30a to a predetermined height inside and a second insertion end 61b for mounting the BMS 2, the BDU 3, and the power and control plug 4, (61b). The closed-type battery pack monitoring method according to claim 1, wherein the closed-type battery pack (100) is installed in a closed-type battery pack.
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