KR20210090479A - Heatable battery pack and method for heating battery pack - Google Patents

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KR20210090479A KR1020200003823A KR20200003823A KR20210090479A KR 20210090479 A KR20210090479 A KR 20210090479A KR 1020200003823 A KR1020200003823 A KR 1020200003823A KR 20200003823 A KR20200003823 A KR 20200003823A KR 20210090479 A KR20210090479 A KR 20210090479A
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김진섭
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Abstract

A battery pack according to an embodiment of the present invention includes: a (+) output terminal and a (-) output terminal of a battery pack connected to a load; a main FET provided between a (+) terminal of a battery cell and the (+) output terminal of the battery pack; a temperature measuring unit for measuring the temperature of the battery pack; an MCU that controls the main FET to determine whether the battery pack is connected to the load; a heating control unit for determining whether heating is required according to the temperature measured by the temperature measuring unit; and a heating unit that generates heat when it is determined that heating is required by the heating control unit.

Description

발열 가능한 배터리 팩 및 배터리 팩 발열 방법{Heatable battery pack and method for heating battery pack}Heatable battery pack and method for heating battery pack {Heatable battery pack and method for heating battery pack}

본 발명은 저온시 발열이 가능한 배터리 팩 및 발열 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack capable of generating heat at low temperature and a method for generating heat.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 최근에 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 배터리 장치에 관심과 연구가 집중되고 있다.Recently, as the demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has rapidly increased, and development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. has been in full swing, a high-performance battery device capable of repeatedly charging and discharging research is being actively conducted. In addition, recently, as carbon energy is gradually depleted and interest in the environment increases, interest and research are focused on a battery device that can efficiently utilize stored power.

배터리 장치에 구비되는 배터리로, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 및 리튬 이온 전지 등이 사용될 수 있다. 이 중에서 리튬 이온 전지는 충방전이 자유롭고, 자가 방전율 매우 낮으며, 에너지 밀도가 높은 장점이 있기 때문에, 각광을 받고 있다.As the battery provided in the battery device, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, a lithium ion battery, and the like can be used. Among them, a lithium ion battery has been in the spotlight because of its advantages of being free to charge and discharge, a very low self-discharge rate, and a high energy density.

그러나 리튬 이온 전지는, 충전 또는 방전 과정이 전기 화학적 반응에 의하여 이루어지기 때문에, 주변 온도 환견 조건에 많은 영향을 받는다. 예를 들어, 리튬 이온 전지가 고온 환경에 장시간 노출되는 경우, 충방전 효율이 낮아지고, 수명이 단축될 수 있다. 또한, 리튬 이온 전지의 온도가 지나치게 상승하는 경우, 발열로 인한 전해질 분해, 열폭주 형상 등이 발생할 우려가 있다. However, since the charging or discharging process of a lithium ion battery is performed by an electrochemical reaction, it is greatly affected by ambient temperature change conditions. For example, when a lithium ion battery is exposed to a high temperature environment for a long time, charging and discharging efficiency may be lowered, and lifespan may be shortened. In addition, when the temperature of the lithium ion battery is excessively increased, there is a risk that electrolyte decomposition due to heat generation, thermal runaway shape, etc. may occur.

반대로, 리튬 이온 전지가 저온 환경에 노출되는 경우, 방출되는 전류의 양이 감소하여, 리튬 이온 전지의 능력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 리튬 이온 전지의 온도는 낮추는 기술에 비해, 리튬 이온 전지의 온도를 상승시키는 기술에 대한 연구는 미흡한 실정이다.Conversely, when the lithium ion battery is exposed to a low-temperature environment, the amount of current emitted decreases, which may cause a problem that the capability of the lithium ion battery is deteriorated. However, compared to the technology for lowering the temperature of the lithium ion battery, research on the technology for increasing the temperature of the lithium ion battery is insufficient.

따라서 본 발명에서는 저온 환경에서 발열이 가능한 배터리 팩 및 배터리 팩의 발열 방법을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a battery pack capable of generating heat in a low-temperature environment and a method of heating the battery pack.

일본등록특허공보 JP 6088840호Japanese Patent Publication No. JP 6088840

본 발명은 저온 환경에서 발열이 가능한 배터리 팩 및 배터리 팩의 발열 방법을 제공한다.The present invention provides a battery pack capable of generating heat in a low-temperature environment and a method for heating the battery pack.

또한, 본 발명은 저온 환경에서 배터리 팩 사용전에 미리 발열 시켜 배터리 팩의 온도를 상승시킴으로써, 낮은 온도에서도 오래 동안 사용 가능한 배터리 팩 및 배터리 팩 발열 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a battery pack and a method of heating the battery pack that can be used for a long time even at a low temperature by heating the battery pack in advance before use in a low temperature environment to increase the temperature of the battery pack.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 부하와 연결되는 배터리 팩의 (+)출력단 및 (-)출력단, 배터리 셀의 (+)단과 상기 배터리 팩의 (+)출력단 사이에 구비되는 메인 FET, 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부, 상기 메인 FET를 제어하여, 배터리 팩과 부하의 연결 여부를 결정하는 MCU, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도에 따라 발열 필요 여부를 결정하는 발열 제어부, 상기 발열 제어부에서 발열이 필요하다고 판단되는 경우, 발열하는 발열부를 포함하여 구성될 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes a (+) output terminal and a (-) output terminal of a battery pack connected to a load, a main FET provided between a (+) terminal of a battery cell and a (+) output terminal of the battery pack, A temperature measuring unit for measuring the temperature of the battery pack, an MCU controlling the main FET to determine whether the battery pack is connected to a load, a heating control unit determining whether heat is required according to the temperature measured by the temperature measuring unit, the When it is determined that heat is required by the heat generating control unit, it may be configured to include a heat generating unit that generates heat.

상기 발열부는, 일단은 배터리 셀의 (-)단에 연결되고 타단은 배터리 팩의 (-)출력단에 연결되는 션트 저항(shunt resistor), 일단은 배터리 셀의 (+)단에 연결되고 타단은 상기 션트 저항(shunt resistor)의 타단에 연결되는 발열 제어 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.The heating unit includes a shunt resistor having one end connected to the (-) terminal of the battery cell and the other end connected to the (-) output terminal of the battery pack, one end connected to the (+) terminal of the battery cell, and the other end connected to the It may be configured to include a heating control switch connected to the other end of the shunt resistor.

상기 발열 제어부는, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 기준 온도 미만인 경우, 상기 발열 제어 스위치를 온 시켜, 상기 배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치->션트 저항->배터리 셀의(-)단으로 흐르는 전류 경로를 형성할 수 있다.The heating control unit, when the temperature measured by the temperature measuring unit is less than the reference temperature, turns on the heating control switch, the (+) terminal of the battery cell -> heat control switch -> shunt resistance -> of the battery cell ( It is possible to form a current path flowing to the -) terminal.

상기 발열 제어부는, 상기 발열 제어 스위치를 소정의 제1 시간(t_1) 동안 온 시킨 후, 소정의 제2 시간(t_2) 동안 오프 시키는 동작을 상기 배터리 팩의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지 반복할 수 있다.The heating control unit turns on the heating control switch for a first predetermined time t_1 and then turns off for a predetermined second time t_2 until the temperature of the battery pack becomes the reference temperature. can do.

상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는, 상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정될 수 있다.The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 may be determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.

상기 발열부에 흐르는 최대 전류는, 상기 션트 저항의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 제1 시간(t_1)에 따라 결정될 수 있다.The maximum current flowing in the heating unit may be determined according to a resistance value of the shunt resistor, a maximum allowable power of the shunt resistor, and the first time t_1 .

본 발명의 실시 예에 따른 저온에서 배터리 팩을 발열 시키는 방법은, 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정 단계, 상기 측정된 배터리 팩의 온도를 기반으로 발열 필요 여부를 결정하는 발열 필요 여부 결정 단계 및 상기 발열 필요 여부 결정 단계에서 발열이 필요한 것으로 판단되는 경우, 소정의 전류 경로를 형성하여 발열하는 발열 단계를 포함하여 구성될 수 있다.A method of heating a battery pack at a low temperature according to an embodiment of the present invention includes a temperature measuring step of measuring a temperature of the battery pack, a determining whether heat is required based on the measured temperature of the battery pack, determining whether heat is required, and When it is determined that heat is required in the step of determining whether heat is required, a heat generating step of generating heat by forming a predetermined current path may be included.

상기 발열 필요 여부 결정 단계는, 상기 측정된 배터리 팩의 온도가 기준 온도 미만인 경우, 발열이 필요하다고 판단하고, 상기 측정된 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상인 경우, 발열이 필요 없는 것으로 판단할 수 있다.In the determining whether heating is necessary, when the measured temperature of the battery pack is less than the reference temperature, it is determined that heating is necessary, and when the measured temperature of the battery pack is equal to or higher than the reference temperature, it can be determined that heating is not necessary. .

상기 발열 단계는, 배터리 팩과 부하의 연결을 끊는, 부하 연결 차단 단계 및 배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치->션트 저항->배터리 셀의 (-)단으로 흐르는 전류 경로를 형성하는 발열 전류 경로 형성 단계를 포함할 수 있다.In the heating step, the load connection breaking step of disconnecting the battery pack and the load, and forming a current path flowing to (+) terminal of the battery cell -> heat control switch -> shunt resistor -> (-) terminal of the battery cell It may include a step of forming a heating current path.

상기 발열 단계는, 상기 발열 제어 스위치를 제1 시간(t_1) 동안 온 시킨 후, 제2 시간(t_2) 동안 오프 시키는 동작을 상기 배터리 팩의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지 반복할 수 있다.In the heating step, the operation of turning on the heating control switch for a first time t_1 and then turning it off for a second time t_2 may be repeated until the temperature of the battery pack becomes the reference temperature.

상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는, 상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정될 수 있다.The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 may be determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.

상기 발열 단계에서 흐르는 최대 전류는, 상기 션트 저항의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 제1 시간(t_1)에 따라 결정될 수 있다.The maximum current flowing in the heating step may be determined according to a resistance value of the shunt resistor, a maximum allowable power of the shunt resistor, and the first time t_1 .

본 발명은 저온 환경에서 배터리 팩 사용전에 미리 발열 시켜 배터리 팩의 온도를 높임으로써, 저온에서 배터리 팩에 발생하는 급격한 전압 드랍을 줄일 수 있다.According to the present invention, a sudden voltage drop occurring in the battery pack at a low temperature can be reduced by heating the battery pack in advance before using it in a low temperature environment to increase the temperature of the battery pack.

또한, 본 발명은 배터리 사용전에 미리 배터리 팩의 온도를 높임으로써, 저온 환경에서 배터리 팩의 사용 시간을 늘릴 수 있다.In addition, according to the present invention, by raising the temperature of the battery pack in advance before using the battery, the use time of the battery pack in a low-temperature environment can be increased.

도 1은 종래의 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 에에 따른 배터리 팩의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 발열 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.1 is a view showing a conventional battery pack.
2 is a view showing the structure of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a sequence of a method for heating a battery pack according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩1. Battery pack according to an embodiment of the present invention

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 저온 상태에서 배터리 셀의 내부 저항 값이 증가하여 전압 드랍이 발생하고, 이로 인해 저온 상태에서의 배터리 팩의 사용 시간이 짧은 문제점을 해결하고자 한다.In the battery pack according to the embodiment of the present invention, a voltage drop occurs due to an increase in the internal resistance value of the battery cell in a low temperature state, thereby solving a problem that the use time of the battery pack in a low temperature state is short.

도 1은 종래의 배터리 팩을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional battery pack.

종래의 배터리 팩은 전류 측정을 위한 션트 저항, 메인 FET, MCU를 포함하여 구성된다.A conventional battery pack includes a shunt resistor for current measurement, a main FET, and an MCU.

구체적으로, 종래의 배터리 팩은 배터리 팩의 온도를 상승시키기 위한 별도의 구성을 포함하고 있지 않다.Specifically, the conventional battery pack does not include a separate component for increasing the temperature of the battery pack.

한편, 종래 배터리 팩의 상기 션트 저항은 배터리 팩의 출력 전류를 측정하기 위해 일단은 배터리 셀의 (-)단에 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (-)출력단에 연결되어 있다.Meanwhile, the shunt resistor of the conventional battery pack has one end connected to the (-) terminal of the battery cell and the other end connected to the (-) output terminal of the battery pack to measure the output current of the battery pack.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 설명한다.Hereinafter, a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은, 부하와 연결되는 배터리 팩의 (+)출력단 및 (-)출력단, 배터리 셀의 (+)단과 상기 배터리 팩의 (+)출력단 사이에 구비되는 메인 FET(400), 배터리 팩(10)의 온도를 측정하는 온도 측정부(100), 상기 메인 FET(400)를 제어하여 배터리 팩과 부하의 연결 여부를 결정하는 MCU(500), 상기 온도 측정부(100)에서 측정된 온도에 따라 발열 필요 여부를 결정하는 발열 제어부(200), 상기 발열 제어부(200)에서 발열이 필요하다고 판단되는 경우, 발열하는 발열부(300)를 포함하여 구성된다.The battery pack 10 according to an embodiment of the present invention is provided between a (+) output terminal and a (-) output terminal of a battery pack connected to a load, and a (+) terminal of a battery cell and a (+) output terminal of the battery pack. The main FET 400, the temperature measurement unit 100 for measuring the temperature of the battery pack 10, the MCU 500 for controlling the main FET 400 to determine whether the battery pack and the load are connected, and the temperature measurement It is configured to include a heat generating control unit 200 that determines whether heat is required according to the temperature measured by the unit 100, and a heat generating unit 300 that generates heat when it is determined that heat is required by the heat generating control unit 200.

1-1) 온도 측정부(100)1-1) Temperature measuring unit (100)

온도 측정부(100)는, 배터리 팩(10)의 온도를 측정하는 구성으로, 통상적으로 배터리 팩에 구비되는 온도 측정부와 동일할 수 있다.The temperature measuring unit 100 is configured to measure the temperature of the battery pack 10 , and may be the same as a temperature measuring unit generally provided in the battery pack.

예를 들어, 상기 온도 측정부(100)는 배터리 셀에 가깝게 위치하여, 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있다.For example, the temperature measuring unit 100 may be located close to the battery cell to measure the temperature of the battery cell.

1-2) 발열 제어부(200)1-2) heat control unit 200

발열 제어부(200)는 배터리 팩(10)에서 부하로 전원을 공급하기 전에, 상기 온도 측정부(100)에서 측정된 배터리 팩의 온도에 따라 발열이 필요한지 여부를 결정하는 구성이다.The heating control unit 200 is configured to determine whether heat is required according to the temperature of the battery pack measured by the temperature measuring unit 100 before power is supplied from the battery pack 10 to the load.

구체적으로, 온도 측정부(100)에서 측정된 배터리 팩(10)의 온도가 소정의 기준 온도 미만인 경우, 배터리 팩(10) 발열이 필요하다고 판단하고, 측정된 배터리 팩(10)의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우, 배터리 팩(10) 발열이 필요 없다고 판단할 수 있다.Specifically, when the temperature of the battery pack 10 measured by the temperature measuring unit 100 is less than a predetermined reference temperature, it is determined that the battery pack 10 needs to generate heat, and the measured temperature of the battery pack 10 is set to a predetermined temperature. When the reference temperature is higher than the reference temperature of , it may be determined that heat generation of the battery pack 10 is not required.

한편, 상기 발열 제어부(200)에서 발열이 필요한 것으로 판단되면, 상기 MCU(500)로 메인 FET 차단 요청 신호를 전송하여, 메인 FET(400)가 오프된 이후에, 후술하게 되는 발열 제어 스위치(310)를 온 시킬 수 있다.On the other hand, when it is determined that heat is required by the heat generating control unit 200, a main FET cut-off request signal is transmitted to the MCU 500, and after the main FET 400 is turned off, a heat control switch 310 to be described later. ) can be turned on.

한편, 상기 발열 제어부(200)는, 후술하는 발열 제어 스위치(310)를 소정의 제1 시간(t_1) 동안 온 시킨 후, 소정의 제2 시간(t_2) 동안 오프 시키는 동작을 상기 배터리 팩(10)의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지 반복할 수 있다.On the other hand, the heating control unit 200 turns on the heating control switch 310 to be described later for a first predetermined time t_1 and then turns it off for a predetermined second time t_2 to the battery pack 10 . ) may be repeated until the reference temperature is reached.

상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는, 상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정될 수 있다.The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 may be determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.

한편, 본 발명에서는 발열 제어부(200)를 MCU(500)와 별도의 구성으로 작성하였지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 발열 제어부(200)는, 통상적으로 배터리 팩에 탑재되는 MCU(500)의 일 구성으로 구성될 수도 있다.On the other hand, in the present invention, although the heat generating control unit 200 is written in a configuration separate from the MCU 500 , the present invention is not limited thereto, and the heat generation control unit 200 is a configuration of the MCU 500 typically mounted on a battery pack. may consist of

1-3) 발열부(300)1-3) Heating part 300

발열부(300)는, 일단은 배터리 셀의 (-)단에 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (-)출력단에 연결되는 션트 저항(shunt resistor)(310) 및 일단은 배터리 팩(10)의 (+)단에 연결되고, 타단은 상기 션트 저항(310)의 타단에 연결되는 발열 제어 스위치(320)를 포함하여 구성된다.The heating unit 300 has one end connected to the (-) terminal of the battery cell, the other end connected to the (-) output terminal of the battery pack, and a shunt resistor 310 and one end of the battery pack 10 . It is connected to the (+) terminal and the other end is configured to include a heat control switch 320 connected to the other end of the shunt resistor 310 .

1-3-1) 션트 저항(310)1-3-1) Shunt Resistor (310)

통상적인 배터리 팩의 션트 저항은 배터리 팩의 전류를 측정하기 위한 용도로 사용된다, 그러나 본 발명의 션트 저항(310)은 배터리 팩(10)의 전류를 측정하기 위해 사용 될 뿐만 아니라, 배터리 팩(10)에서 부하로 전원을 공급하기 이전에 온도를 측정하여, 저온시 션트 저항(310)으로 전류가 흐르도록 제어하여 션트 저항(310)에서 발생하는 열로 배터리 팩(10)의 온도를 높이는 용도로도 사용된다.The shunt resistor of a conventional battery pack is used for measuring the current of the battery pack, but the shunt resistor 310 of the present invention is not only used for measuring the current of the battery pack 10, but also the battery pack ( 10) to measure the temperature before supplying power to the load, and control the current to flow through the shunt resistor 310 at low temperatures to increase the temperature of the battery pack 10 with the heat generated from the shunt resistor 310. is also used

1-3-2) 발열 제어 스위치(320)1-3-2) Heat control switch (320)

발열 제어스위치(320)는, 상기 발열 제어부(200)에서 발열이 필요하다고 판단되는 경우, 온 되어, 션트 저항(310)으로 흐르는 전류 경로를 형성한다.The heating control switch 320 is turned on when it is determined that heating is necessary by the heating control unit 200 to form a current path flowing through the shunt resistor 310 .

구체적으로, 배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치(320)->션트 저항(310)->배터리 셀의(-)단으로 흐르는 전류 경로(330)를 형성한다.Specifically, a current path 330 flowing from the (+) terminal of the battery cell -> the heat control switch 320 -> the shunt resistor 310 -> to the (-) terminal of the battery cell is formed.

다시 말해, 배터리 팩의 온도가 소정의 기준 온도 미만인 경우, 상기 발열 제어 스위치(320)는 온 되어, 상기 션트 저항(310)에 전류가 흘러, 열이 발생한다.In other words, when the temperature of the battery pack is less than the predetermined reference temperature, the heat control switch 320 is turned on, a current flows through the shunt resistor 310, and heat is generated.

한편, 상기 발열 제어 스위치(320)는 발열 제어부(200)의 제어에 따라 소정의 제1 시간(t_1) 동안 온 되었다가, 소정의 제2 시간(t_2) 동안 오프 되었다를 반복할 수 있다.Meanwhile, the heating control switch 320 may repeatedly turn on for a first predetermined time t_1 and then turn off for a predetermined second time t_2 under the control of the heating control unit 200 .

구체적으로, 상기 소정의 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는, 상기 션트 저항의 최대 허용 전력 내에서 배터리 팩의 발열 시간을 최대한 단축시키는 값으로 결정된다.Specifically, the predetermined first time t_1 and the predetermined second time t_2 are determined to be values for maximally shortening the heat generation time of the battery pack within the maximum allowable power of the shunt resistor.

그리고 상기 발열부(300)에 흐르는 최대 전류는 상기 션트 저항(310)의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 소정의 제1 시간(t_1)에 따라 결정된다.The maximum current flowing through the heating unit 300 is determined according to the resistance value of the shunt resistor 310 , the maximum allowable power of the shunt resistor, and the predetermined first time t_1 .

구체적으로, 션트 저항(310)의 소정의 전력 규격이 정해져 있고, 션트 저항(310)에서 발생하는 열은 션트 저항(310)에 흐르는 전류의 제곱에 비례하고, 션트 저항(310)에 전류가 흐르는 시간 및 션트 저항의 저항 값에 비례한다.Specifically, a predetermined power standard of the shunt resistor 310 is determined, and heat generated from the shunt resistor 310 is proportional to the square of the current flowing through the shunt resistor 310 , and the current flows through the shunt resistor 310 . Proportional to time and the resistance value of the shunt resistor.

다시 말해, 션트 저항(310)에 최대한 큰 전류를 흘려줄수록 션트 저항(310)에서 발생하는 열이 커져 배터리 팩의 발열 시간은 단축될 수 있다.In other words, as a maximum amount of current flows through the shunt resistor 310 , the heat generated in the shunt resistor 310 increases, so that the heat generation time of the battery pack may be shortened.

따라서, 션트 저항의 소정의 전력 규격 내에서 최대한 배터리 팩의 발열 시간을 단축 시키기 위해 발열 제어 스위치가 온 되는 상기 소정의 제1 시간(t_1)동안에는 최대한 전류를 높게 전송하고, 상기 소정의 제2 시간 동안 발열 제어 스위치를 오프 시키는 동작을 반복하여 배터리 팩을 발열 시킨다.Therefore, in order to shorten the heating time of the battery pack as much as possible within the predetermined power standard of the shunt resistor, the current is transmitted as high as possible during the first predetermined time t_1 when the heating control switch is turned on, and the second predetermined time Repeat the operation of turning off the heat control switch while heating the battery pack.

한편, 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상이 되면, 발열 제어부(200)는, 발열 제어 스위치(320)를 오프 시키고, MCU(500)로 메인 FET(400) 온 요청 신호를 전송한다. 메인 FET(400) 온 요청 신호를 수신 받은 MCU(500)는, 메인 FET(400)를 온 시켜 배터리 팩(10)에서 부하로 전원을 공급할 수 있다.On the other hand, when the temperature of the battery pack is equal to or higher than the reference temperature, the heating control unit 200 turns off the heating control switch 320 , and transmits the main FET 400 ON request signal to the MCU 500 . Upon receiving the main FET 400 on request signal, the MCU 500 may turn on the main FET 400 to supply power from the battery pack 10 to the load.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 발열 방법 2. Heating method of a battery pack according to an embodiment of the present invention

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 발열 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a sequence of a method for heating a battery pack according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 발열 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of heating a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 발열 방법은, 배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정 단계(S100), 상기 측정된 배터리 팩의 온도를 기반으로 발열 필요 여부를 결정하는 발열 필요 여부 결정 단계(S200) 및 상기 발열 필요 여부 결정 단계에서 발열이 필요한 것으로 판단되는 경우, 소정의 전류 경로를 형성하여 발열하는 발열 단계(S300)를 포함하여 구성된다.The method for heating a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a temperature measuring step of measuring the temperature of the battery pack (S100), a determining whether heating is required based on the measured temperature of the battery pack, determining whether heat is required or not ( S200) and when it is determined that heat is required in the step of determining whether heat is required, a heat generation step (S300) of generating heat by forming a predetermined current path is included.

2-1) 온도 측정 단계(S100)2-1) Temperature measurement step (S100)

온도 측정 단계(S100)는, 배터리 팩의 온도를 측정하는 과정으로, 통상적으로 배터리 팩에 구비되는 온도 측정부를 사용하여 배터리 팩의 온도를 측정할 수 있다.The temperature measuring step ( S100 ) is a process of measuring the temperature of the battery pack, and the temperature of the battery pack may be measured using a temperature measuring unit typically provided in the battery pack.

2-2) 발열 필요 여부 결정 단계(S200)2-2) Determining whether heat is required (S200)

발열 필요 여부 결정 단계(S200)는, 상기 온도 측정 단계에서 측정된 배터리 팩의 온도에 따라 발열이 필요한지 여부를 결정하는 과정이다.The step of determining whether heat is required ( S200 ) is a process of determining whether heat is required according to the temperature of the battery pack measured in the step of measuring the temperature.

구체적으로, 온도 측정 단계(S100)에서 측정된 배터리 팩의 온도가 소정의 기준 온도 미만인 경우, 배터리 팩 발열이 필요하다고 결정하고, 측정된 배터리 팩의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우, 배터리 팩 발열이 필요 없다고 결정할 수 있다.Specifically, when the temperature of the battery pack measured in the temperature measuring step S100 is less than the predetermined reference temperature, it is determined that the battery pack heats up, and when the measured temperature of the battery pack is equal to or greater than the predetermined reference temperature, the battery pack heats up. You may decide you don't need this.

2-3) 발열 단계(S300)2-3) Exothermic step (S300)

발열 단계(S300)는, 배터리 팩과 부하의 연결을 끊는, 부하 연결 차단 단계 및 발열 제어 스위치를 온 시켜, 배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치->션트 저항->배터리 셀의 (-)단으로 흐르는 전류 경로를 형성하는 발열 전류 경로 형성 단계를 포함하여 구성된다.In the heating step (S300), the load connection disconnection step of disconnecting the battery pack and the load and turning on the heat control switch, the (+) terminal of the battery cell -> heat control switch -> shunt resistance -> ( -) is configured to include a heating current path forming step of forming a current path flowing to the stage.

예를 들어 상기 발열 단계는 MCU에서 메인 FET를 오프(S310)시킴으로써, 배터리 팩과 부하의 전기적인 연결을 차단할 수 있다. 그 후, 발열 제어부에서 발열 제어 스위치를 온 시켜, 션트 저항에 전류가 흐르도록 전류 경로를 형성할 수 있다.For example, the heating step may cut off the electrical connection between the battery pack and the load by turning off the main FET in the MCU ( S310 ). Thereafter, the heating control switch may be turned on in the heating controller to form a current path so that a current flows through the shunt resistor.

상기 발열 단계(S300)는, 상기 발열 제어 스위치를 제1 시간(t_1) 동안 온(S310) 시킨 후, 제2 시간(t_2) 동안 오프(S320) 시키는 동작을 상기 배터리 팩의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지(S330) 반복할 수 있다.In the heating step (S300), after turning on (S310) the heating control switch for a first time (t_1), turning off (S320) for a second time (t_2), the temperature of the battery pack is set to the reference temperature It can be repeated until it becomes (S330).

상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는, 상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정될 수 있다.The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 may be determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.

상기 발열 단계(S300)에서 션트 저항에 흐르는 최대 전류는, 상기 션트 저항의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 제1 시간(t_1)에 따라 결정될 수 있다.The maximum current flowing through the shunt resistor in the heating step S300 may be determined according to the resistance value of the shunt resistor, the maximum allowable power of the shunt resistor, and the first time t_1 .

구체적으로, 션트 저항의 소정의 전력 규격이 정해져 있고, 션트 저항에서 발생하는 열은 션트 저항에 흐르는 전류의 제곱에 비례하고, 션트 저항에 전류가 흐르는 시간 및 션트 저항의 저항 값에 비례한다.Specifically, a predetermined power standard of the shunt resistor is determined, and heat generated from the shunt resistor is proportional to the square of the current flowing through the shunt resistor, and proportional to the time the current flows through the shunt resistor and the resistance value of the shunt resistor.

다시 말해, 션트 저항에 최대한 큰 전류를 흘려줄수록 배터리 팩의 발열 시간은 단축될 수 있다.In other words, the heating time of the battery pack may be shortened as a maximum current flows through the shunt resistor.

따라서 션트 저항의 소정의 전력 규격 내에서 최대한 배터리 팩의 발열 시간을 단축 시키기 위해 발열 제어 스위치가 온되는 상기 소정의 제1 시간(t_1)동안에는 최대한 전류를 높게 전송하고, 상기 소정의 제2 시간 동안 발열 제어 스위치를 오프 시키는 동작을 반복하여 배터리 팩을 발열 시킨다.Therefore, in order to shorten the heating time of the battery pack as much as possible within the predetermined power standard of the shunt resistor, the current is transmitted as high as possible during the first predetermined time t_1 when the heating control switch is turned on, and during the predetermined second time Repeat the operation of turning off the heat control switch to heat the battery pack.

한편, 상술한 과정을 통해 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상이 되면, 발열 제어 FET는, 오프(S350) 시키고, 메인 FET는 온(S360) 시켜, 배터리 팩과 부하를 전기적으로 연결시킬 수 있다.Meanwhile, when the temperature of the battery pack is equal to or higher than the reference temperature through the above-described process, the heat generation control FET is turned off (S350) and the main FET is turned on (S360) to electrically connect the battery pack and the load.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for description and not for limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

10 : 배터리 팩
100 : 온도 측정부
200 : 발열 제어부
300 : 발열부
310 : 션트 저항
320 : 발열 제어 스위치
330 : 발열 제어 스위치 온 시 전류 경로
400 : 메인 FET
500 : MCU10 : battery pack
100: temperature measuring unit
200: heat control unit
300: heating part
310: shunt resistor
320: heat control switch
330: current path when the heat control switch is on
400: main FET
500 : MCU

Claims (12)

부하와 연결되는 배터리 팩의 (+)출력단 및 (-)출력단;
배터리 셀의 (+)단과 상기 배터리 팩의 (+)출력단 사이에 구비되는 메인 FET;
배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 메인 FET를 제어하여, 배터리 팩과 부하의 연결 여부를 결정하는 MCU;
상기 온도 측정부에서 측정된 온도에 따라 발열 필요 여부를 결정하는 발열 제어부;
상기 발열 제어부에서 발열이 필요하다고 판단되는 경우, 발열하는 발열부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
(+) output terminal and (-) output terminal of the battery pack connected to the load;
a main FET provided between the (+) terminal of the battery cell and the (+) output terminal of the battery pack;
a temperature measuring unit for measuring the temperature of the battery pack;
an MCU controlling the main FET to determine whether a battery pack is connected to a load;
a heating control unit that determines whether heat is required according to the temperature measured by the temperature measurement unit;
a heat generating unit that generates heat when the heat generating control unit determines that heat is required;
A battery pack comprising a.
 청구항 1에 있어서,
상기 발열부는,
일단은 배터리 셀의 (-)단에 연결되고 타단은 배터리 팩의 (-)출력단에 연결되는 션트 저항(shunt resistor);
일단은 배터리 셀의 (+)단에 연결되고 타단은 상기 션트 저항(shunt resistor)의 타단에 연결되는 발열 제어 스위치;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
The method according to claim 1,
The heat generating unit,
a shunt resistor having one end connected to the (-) terminal of the battery cell and the other end connected to the (-) output terminal of the battery pack;
a heating control switch having one end connected to the (+) terminal of the battery cell and the other end connected to the other end of the shunt resistor;
A battery pack comprising a.
 청구항 2에 있어서,
상기 발열 제어부는,
상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 기준 온도 미만인 경우,
상기 발열 제어 스위치를 온 시켜,
상기 배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치->션트 저항->배터리 셀의(-)단으로 흐르는 전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. The method according to claim 2,
The heat control unit,
When the temperature measured by the temperature measuring unit is less than the reference temperature,
Turn on the heat control switch,
The battery pack, characterized in that forming a current path flowing to the (+) terminal of the battery cell -> heat control switch -> shunt resistance -> the (-) terminal of the battery cell.
 청구항 3에 있어서,
상기 발열 제어부는,
상기 발열 제어 스위치를 소정의 제1 시간(t_1) 동안 온 시킨 후, 소정의 제2 시간(t_2) 동안 오프 시키는 동작을 상기 배터리 팩의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. The method according to claim 3,
The heat control unit,
Turning on the heat control switch for a first predetermined time (t_1) and then turning it off for a second predetermined time (t_2) is repeated until the temperature of the battery pack becomes the reference temperature battery pack.
 청구항 4에 있어서,
상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는,
상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. The method according to claim 4,
The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 are,
The battery pack, characterized in that determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.
 청구항 5에 있어서,
상기 발열부에 흐르는 최대 전류는,
상기 션트 저항의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 소정의 제1 시간(t_1)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. The method of claim 5,
The maximum current flowing through the heating part is,
The battery pack, characterized in that it is determined according to the resistance value of the shunt resistor, the maximum allowable power of the shunt resistor, and the predetermined first time (t_1).
 저온에서 배터리 팩을 발열 시키는 방법에 있어서,
배터리 팩의 온도를 측정하는 온도 측정 단계;
상기 측정된 배터리 팩의 온도를 기반으로 발열 필요 여부를 결정하는 발열 필요 여부 결정 단계; 및
상기 발열 필요 여부 결정 단계에서 발열이 필요한 것으로 판단되는 경우, 소정의 전류 경로를 형성하여 발열하는 발열 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
A method for heating a battery pack at a low temperature, comprising:
a temperature measuring step of measuring the temperature of the battery pack;
determining whether heat is required to determine whether heat is required based on the measured temperature of the battery pack; and
a heating step of generating heat by forming a predetermined current path when it is determined that heat is required in the determining whether heat is required;
Battery pack heating method comprising a.
 청구항 7에 있어서,
상기 발열 필요 여부 결정 단계는,
상기 측정된 배터리 팩의 온도가 기준 온도 미만인 경우,
발열이 필요하다고 판단하고,
상기 측정된 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상인 경우,
발열이 필요 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
8. The method of claim 7,
The step of determining whether heat is required is,
When the measured temperature of the battery pack is less than the reference temperature,
Determining that a fever is necessary,
When the measured temperature of the battery pack is equal to or higher than the reference temperature,
A method for heating a battery pack, characterized in that it is determined that heating is unnecessary.
 청구항 7에 있어서,
상기 발열 단계는,
배터리 팩과 부하의 연결을 끊는, 부하 연결 차단 단계; 및
배터리 셀의 (+)단->발열 제어 스위치->션트 저항->배터리 셀의 (-)단으로 흐르는 전류 경로를 형성하는 발열 전류 경로 형성 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
8. The method of claim 7,
The exothermic step is
a load disconnection step of disconnecting the battery pack from the load; and
(+) terminal of the battery cell -> heat control switch -> shunt resistance -> forming a heating current path forming a current path flowing to the (-) terminal of the battery cell;
Battery pack heating method comprising a.
 청구항 7에 있어서,
상기 발열 단계는,
상기 발열 제어 스위치를 제1 시간(t_1) 동안 온 시킨 후, 제2 시간(t_2) 동안 오프 시키는 동작을 상기 배터리 팩의 온도를 상기 기준 온도가 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
8. The method of claim 7,
The exothermic step is
Turning on the heat control switch for a first time (t_1) and then turning it off for a second time (t_2) is repeated until the temperature of the battery pack becomes the reference temperature. .
 청구항 10에 있어서,
상기 소정의 제1 시간(t_1) 및 소정의 제2 시간(t_2)는,
상기 션트 저항의 최대 허용 전력에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
11. The method of claim 10,
The first predetermined time t_1 and the predetermined second time t_2 are,
Battery pack heating method, characterized in that determined according to the maximum allowable power of the shunt resistor.
 청구항 11에 있어서,
상기 발열 단계에서 흐르는 최대 전류는,
상기 션트 저항의 저항 값, 션트 저항의 최대 허용 전력 및 상기 소정의 제1 시간(t_1)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 발열 방법.
12. The method of claim 11,
The maximum current flowing in the heating stage is,
The battery pack heating method, characterized in that it is determined according to the resistance value of the shunt resistor, the maximum allowable power of the shunt resistor, and the predetermined first time (t_1).
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