KR20220045305A - 배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 개 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 하는 배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다수 개의 온도 센서로 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하고, 제어부가 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 다수 개의 배터리의 온도가 균일해지도록 다수 개의 가변 저항을 제어하도록 구성되어 있기 때문에, 다수 개의 배터리 간 온도 차이로 발생하는 열화 촉진이 미연에 방지될 수 있게 된다.

Description

배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR EQUALIZING TEMPERATURE OF BATTERIES}
본 발명은 다수 개 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 하는 배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 차량(EV, HEV, PHEV, BEV 등)은 전기를 주동력 또는 보조동력으로 사용하며, 이를 위해 전기 차량에는 배터리 시스템이 탑재되어 있다. 여기서, 상기 배터리 시스템을 구성하는 배터리는 매우 높은 전압을 갖고 있기 때문에, 배터리의 양극 단자를 양극 릴레이에 접속하고, 배터리의 음극 단자를 음극 릴레이에 접속하여 전기 차량의 안정성을 확보하고 있다.
양극 릴레이 및 음극 릴레이가 모두 온 상태일 경우에, 부하에서 배터리로 전력이 공급되면서 배터리의 충전이 이루어지거나, 배터리에서 부하로 전력이 공급되면서 배터리의 방전이 이루어지게 된다. 이와 같이 배터리의 충방전이 이루어지는 동안 배터리에서는 소정의 전류가 흐르게 되면서 열이 발생하게 된다. 이때 상기 배터리에서 발생하는 열은 배터리에 흐르는 전류의 제곱과 배터리에 존재하는 내부 저항에 각각 비례한다.
배터리 시스템을 구성하는 배터리는 다수 개가 서로 병렬로 연결될 수 있으며, 병렬로 연결되는 각각의 배터리에서 발생하는 열은 서로 상이할 수 있다. 각각의 배터리에서 발생하는 열은 배터리의 온도와 대략적으로 비례하는 관계를 가진다. 즉, 배터리에서 발생하는 열이 많을수록 배터리의 온도는 증가하게 된다.
전기 차량에 탑재되는 배터리 시스템에서는, 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 다른 배터리의 온도에 비해 높을 경우에는, 상기 다수 개의 배터리의 온도가 균일할 경우에 비해, 배터리의 열화가 촉진되는 특성을 보인다. 즉, 다수 개의 배터리 간에 온도 편차가 클 경우에는, 상기 다수 개의 배터리는 열화가 촉진된다.
하기 특허문헌 1에는 다수 개 배터리의 내부 저항을 감지하고, 상기 다수 개 배터리의 내부 저항 간에 저항 차이가 발생한 경우에 가변 저항과 내부 저항의 합이 동일해지도록 가변 저항을 제어함으로써, 각 배터리에 동일한 크기의 전류가 흐르도록 하는 전압 밸런싱 방식이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에서 다수 개 배터리의 내부 저항 간에 저항 차이가 발생했다는 것은, 열화에 관해서 배터리가 더 이상 동일한 상태를 갖지 않는다는 것을 보여주는 것이다. 즉, 어느 하나의 배터리의 내부 저항이 다른 배터리의 내부 저항보다 큰 값을 갖는다는 것은, 상기 어느 하나의 배터리의 열화가 그만큼 더 많이 진행되었다는 것을 의미한다. 이 상태에서 각 배터리에 직렬로 연결된 가변 저항을 조절하여 모든 배터리에 동일한 전류가 흐르게 하면, 상기 어느 하나의 배터리뿐만 아니라, 이와 병렬로 연결되어 있는 다른 배터리의 열화 역시 촉진되게 된다. 그리고 이는 곧 다수 개의 배터리를 구비하는 있는 배터리 시스템 전체의 수명 저하로 귀결되게 된다. 이에 따라, 서로 병렬로 연결된 다수 개 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 함으로써, 상기 다수 개 배터리의 열화 촉진을 방지할 수 있는 방안이 마련될 것이 요구된다.
공개특허공보 제2018-0080633호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 마련된 것으로서, 서로 병렬로 연결된 다수 개 배터리의 열화 촉진을 방지하기 위해서, 상기 다수 개 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 하는 시스템 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리의 온도 균일화 시스템은, 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서; 상기 각각의 배터리에 각각 직렬로 연결되어, 상기 각각의 배터리에 흐르는 전류가 조절되도록 하는 다수 개의 가변 저항; 및 상기 다수 개의 온도 센서로부터 상기 각각의 배터리의 온도에 관한 정보를 획득하고, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 높은 온도를 갖는 최고 온도 배터리와 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하고, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 제어부에 기 설정된 기준 온도를 초과하는지 여부를 판단하며, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최고 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최고 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하고, 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 상기 다수 개의 배터리가 상기 제어부에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 제어부에 기 설정된 상한 배터리 온도를 초과하였는지 여부를 판단하고, 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하고, 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하고, 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 상기 다수 개의 배터리가 상기 제어부에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리의 온도 균일화 방법은, 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서로부터, 상기 다수 개의 배터리 각각의 온도에 관한 정보를 획득하는 제1 단계; 및 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 온도가 서로 균일해지도록, 상기 각각의 배터리에 각각 직렬로 연결된 다수 개의 가변 저항을 제어하는 제2 단계를 포함한다.
상기 제2 단계는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 높은 온도를 갖는 최고 온도 배터리와 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하는 단계; 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 기 설정된 기준 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최고 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최고 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하는 단계; 및 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 다수 개의 배터리가 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 단계는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 기 설정된 상한 배터리 온도를 초과하였는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하는 단계; 및 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하는 단계; 및 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는, 상기 다수 개의 배터리가 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 다수 개의 온도 센서로 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하고, 제어부가 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 다수 개의 배터리의 온도가 균일해지도록 다수 개의 가변 저항을 제어하도록 구성되어 있기 때문에, 다수 개의 배터리 간 온도 차이로 발생하는 열화 촉진이 미연에 방지될 수 있으며, 이에 따라 다수 개의 배터리를 구비하고 있는 배터리 시스템 전체의 수명 역시 향상될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 온도 균일화 시스템 및 이의 온도 균일화 대상을 나타낸 도면이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 배터리의 온도 균일화 시스템에 의해 이루어지는 배터리의 온도 균일화 방법 중 하나를 나타낸 흐름도이다.
도 2b는 도 1에 나타낸 배터리의 온도 균일화 시스템에 의해 이루어지는 배터리의 온도 균일화 방법 중 다른 하나를 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리의 온도 균일화 시스템 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 온도 균일화 시스템 및 이의 온도 균일화 대상을 나타낸 도면이다. 본 발명에서 온도 균일화 대상은 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리(11, 12, 13)이며, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13)는 배터리 시스템(10)에 포함되는 것일 수 있다.
배터리 시스템(10)은 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 이외에도, 양극 릴레이(14), 음극 릴레이(15) 및 부하(16)를 포함할 수 있다.
각 배터리(11, 12, 13)는 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 도 1에는 각 배터리(11, 12, 13)가 3개의 배터리 셀을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 각 배터리(11, 12, 13)는 하나의 배터리 셀만을 포함할 수도 있으며, 2개 또는 4개 이상의 배터리 셀을 포함할 수도 있다. 또한, 각 배터리(11, 12, 13)에 포함되는 배터리 셀이 2이상일 경우, 상기 2이상의 배터리 셀은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 직병렬 혼합으로 연결될 수 있다.
양극 릴레이(14)의 일단은 각 배터리(11, 12, 13)의 양극 단자에 접속되고, 양극 릴레이(14)의 타단은 부하(16)의 일단에 접속된다. 음극 릴레이(15)의 일단은 각 배터리(11, 12, 13)의 음극 단자에 접속되고, 음극 릴레이(15)의 타단은 부하(16)의 타단에 접속된다. 비록 도시하지는 않았으나, 양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15) 중 적어도 하나에는 프리차지부가 병렬로 연결될 수 있다. 여기서 상기 프리차지부는 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항이 직렬로 연결된 것일 수 있다.
양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15)는 제어부(100)에 의해 온 상태로 제어되거나, 오프 상태로 제어될 수 있다. 양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15)가 모두 온 상태일 경우에, 부하(16)에서 각 배터리(11, 12, 13)로 전력이 공급되어 각 배터리(11, 12, 13)의 충전이 이루어지거나, 각 배터리(11, 12, 13)에서 부하(16)로 전력이 공급되어 각 배터리(11, 12, 13)의 방전이 이루어지게 된다.
부하(16)는 인버터를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 인버터는 각 배터리(11, 12, 13)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 차량 구동용 모터(미도시)에 공급하거나, 엔진(미도시)의 구동력으로 인해 발생하는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 각 배터리(11, 12, 13)에 공급하는 역할을 한다.
도 1에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 온도 균일화 시스템은 다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3), 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3) 및 제어부(100)를 포함한다.
다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)는 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 각각의 온도를 센싱한다. 각각의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)는 각각의 배터리(11, 12, 13)에 접하거나 인접하는 위치에 구비될 수 있으며, 각각의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)에서 센싱하는 각 배터리(11, 12, 13)의 온도는 신호선을 통해 제어부(100)에 전달될 수 있다.
보다 구체적으로, 온도 센서(Th1)는 배터리(11)에 접하거나 인접하는 위치에 구비되어 배터리(11)의 온도를 센싱하고, 온도 센서(Th2)는 배터리(12)에 접하거나 인접하는 위치에 구비되어 배터리(12)의 온도를 센싱한다. 그리고 온도 센서(Th3)는 배터리(13)에 접하거나 인접하는 위치에 구비되어 배터리(13)의 온도를 센싱한다. 각각의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)는 써미스터일 수 있으나, 반드시 이것만으로 한정되는 것은 아니며, 배터리(11, 12, 13)의 온도를 센싱할 수 있는 소자이기만 하면 이에 해당될 수 있다.
다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3) 각각은 상기 각각의 배터리(11, 12, 13)에 직렬로 연결되어, 상기 각각의 배터리(11, 12, 13)에 흐르는 전류가 조절되도록 하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 가변 저항(VR1)은 배터리(11)에 직렬로 연결되어, 가변 저항(VR1)의 저항 값에 따라 배터리(11)에 흐르는 전류가 조절되도록 하고, 가변 저항(VR2)은 배터리(12)에 직렬로 연결되어, 가변 저항(VR2)의 저항 값에 따라 배터리(12)에 흐르는 전류가 조절되도록 한다. 그리고 가변 저항(VR3)은 배터리(13)에 직렬로 연결되어, 가변 저항(VR3)의 저항 값에 따라 배터리(13)에 흐르는 전류가 조절되도록 한다.
이와 같이 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)의 저항 값에 따라 상기 각 배터리(11, 12, 13)에 흐르는 전류가 조절될 경우, 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)에서는 상기 각 배터리(11, 12, 13)에 흐르는 전류에 따른 열이 발생하게 된다. 이때 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)에서 발생하는 열은 상기 각 배터리(11, 12, 13)에 흐르는 전류의 제곱과 상기 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)의 저항 값에 각각 비례한다.
각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)에서 발생하는 열은 각 배터리(11, 12, 13)의 온도에 영향을 준다. 즉, 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 배터리(11)의 온도에 영향을 주고, 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 배터리(12)의 온도에 영향을 주며, 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 배터리(13)의 온도에 영향을 준다. 이와 같이 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)에서 발생하는 열과 각 배터리(11, 12, 13)의 온도는 상호 밀접한 관계에 있다. 이 때문에 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 하기 위해, 각 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어한다.
이하에서는, 도 2a 및 도 2b를 더 참고하여, 도 1에 나타낸 시스템에 의해 이루어지는 배터리의 온도 균일화 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 도 2a는 도 1에 나타낸 시스템에 의해 이루어지는 배터리의 온도 균일화 방법 중 하나를 나타낸 흐름도이다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 온도 균일화 방법은, 먼저 제어부(100)가 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)로부터, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 각각의 온도에 관한 정보를 획득하는 단계가 이루어질 수 있다(S100).
상술한 바와 같이, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 전기 차량에 탑재되는 배터리 시스템(10)에 포함되는 것일 경우, 제어부(100)는 상기 전기 차량에 탑재되는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)일 수 있다. 이 경우 배터리 관리 시스템에는 이하에서 설명하는 제어부(100)의 각종 기능을 수행하기 위한 프로그램이 미리 마련되어 있을 수 있다.
다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)에서 이루어지는 온도 센싱은 일정 주기마다 이루어질 수 있으며, 이에 따라 제어부(100)는 다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)로부터 상기 일정 주기마다 각 배터리(11, 12, 13)의 온도에 관한 정보를 획득할 수 있다.
상기 S100 단계 이후에, 제어부(100)는 상기 온도에 관한 정보를 이용하여, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록, 각 배터리(11, 12, 13)에 각각 직렬로 연결된 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S200).
제어부(100)가 다수 개 배터리(11, 12, 13)의 온도를 균일화하는 방법 중 하나는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는 다수 개 배터리(11, 12, 13)의 온도를 균일화하기 위해서, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여, 상기 다수 개 배터리(11, 12, 13) 중에서 가장 높은 온도를 갖는 최고 온도 배터리와 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별할 수 있다(S210).
예를 들어, 도 1에서, 온도 센서(Th1)가 센싱한 배터리(11)의 온도가 T1이고, 온도 센서(Th2)가 센싱한 배터리(12)의 온도가 T2이며, 온도 센서(Th3)가 센싱한 배터리(13)의 온도가 T3이고, 여기서 T2가 가장 크고 T1이 가장 작을 경우, 제어부(100)는 최고 온도 배터리로서 배터리(12)를 선택할 수 있고, 상기 배터리(12)의 온도 T2를 최고 온도 값에 해당하는 TBH로서 저장할 수 있다. 그리고 제어부(100)는 최저 온도 배터리로서 배터리(11)를 선택할 수 있고, 상기 배터리(11)의 온도 T1을 최저 온도 값에 해당하는 TBL로서 저장할 수 있다.
상기 S210 단계 이후에, 제어부(100)는 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이 TBH-TBL이 상기 제어부(100)에 기 설정된 기준 온도 TDIF를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S220).
온도 센서(Th1)와 온도 센서(Th2)가 각각 센싱한 온도는 센싱 노이즈 등으로 인해 오차 범위 내에서 미소하게 다를 수 있으며, 이 경우에는 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간에 온도 차이가 실제로는 없는 것으로 보아도 무방하다. 이에 따라, 제어부(100)에는 상기 오차 범위가 고려된 온도 차이에 관한 기준 온도인 TDIF가 기 설정되어 있을 수 있다.
제어부(100)가 판단한 결과, 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이 TBH-TBL이 제어부(100)에 기 설정된 기준 온도 TDIF 이하일 경우, 제어부(100)는 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이가 실제로는 없는 것으로 간주하고, 상기 S100 단계를 다시 진행할 수 있다.
이에 반해, 제어부(100)가 판단한 결과, 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이 TBH-TBL이 제어부(100)에 기 설정된 기준 온도 TDIF를 초과한 경우, 제어부(100)는 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간에 실제로 온도 차이가 발생한 것으로 간주하고, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어한다.
즉, 제어부(100)는 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이 TBH-TBL이 제어부(100)에 기 설정된 기준 온도 TDIF를 초과한 경우에 한해서, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어한다(S230). 이 경우에는 다수 개 배터리(11, 12, 13) 간 온도 차이가 실제로 존재하는 경우에만 제어부(100)의 동작이 이루어지기 때문에, 다수 개 배터리(11, 12, 13) 간 온도 균일화가 시간 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 상기 S230 단계는 S231 단계만으로 이루어질 수 있다.
즉, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중에서 상기 최고 온도 배터리(12) 이외의 배터리(11, 13)의 온도 T1, T3가 상기 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2를 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어할 수 있다(S231). 이와 같이 함으로써, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도 T1, T2, T3가 모두 상기 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2를 가질 수 있게 된다. 그리고 이 경우에는 다수 개 배터리(11, 12, 13)가 겨울철과 같이 한랭한 온도 조건 하에 놓이더라도, 상기 다수 개 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 급감되는 현상이 방지될 수 있으며, 이와 동시에 상기 다수 개 배터리(11, 12, 13)가 열적으로 안정된 상태에 놓여 열화 촉진이 방지될 수 있게 된다.
구체적으로, 제어부(100)는 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1이 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th1)의 저항 값을 낮출 수 있다. 배터리(11)의 전압은 가변 저항(Th1)의 저항 값 조절 전후에 동일하므로, 배터리(11)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th1)의 저항 값에 반비례한다. 이에 따라, 배터리(11)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th1)의 저항 값 감소율만큼의 증가율을 나타내게 된다. 한편, 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 가변 저항(VR1)의 저항 값에는 비례하지만, 배터리(11)에 흐르는 전류에는 그 전류의 제곱에 비례한다. 그러므로, 가변 저항(Th1)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1이 높아져 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3(여기서, T1 < T3 < T2임)가 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 낮출 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 감소율을 가변 저항(Th1)의 저항 값 감소율보다는 작게 할 것이 요구된다. 배터리(13)의 전압 역시 가변 저항(Th3)의 저항 값 조절 전후에 동일하므로, 배터리(13)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th3)의 저항 값에 반비례한다. 이에 따라, 배터리(13)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th3)의 저항 값 감소율만큼의 증가율을 나타내게 된다. 한편, 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 가변 저항(VR3)의 저항 값에는 비례하지만, 배터리(13)에 흐르는 전류에는 그 전류의 제곱에 비례한다. 그러므로, 가변 저항(Th3)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3 역시 높아져 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2와 동일해질 수 있게 된다.
상기 S230 단계는 S232 단계만으로 이루어질 수 있다.
즉, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중에서 상기 최저 온도 배터리(11) 이외의 배터리(12, 13)의 온도 T2, T3가 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어할 수 있다(S232). 이와 같이 함으로써, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도 T1, T2, T3가 모두 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 가질 수 있게 된다. 그리고 이 경우에는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 여름철과 같이 고온 조건 하에 놓이더라도, 상기 다수 개 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 급감되는 현상이 방지될 수 있으며, 이와 동시에 상기 다수 개 배터리(11, 12, 13)가 열적으로 안정된 상태에 놓여 열화 촉진이 방지될 수 있게 된다.
구체적으로, 제어부(100)는 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2가 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 배터리(12)의 전압은 가변 저항(Th2)의 저항 값 조절 전후에 동일하므로, 배터리(12)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th2)의 저항 값에 반비례한다. 이에 따라, 배터리(12)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th2)의 저항 값 증가율만큼의 감소율을 나타내게 된다. 한편, 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 가변 저항(VR2)의 저항 값에는 비례하지만, 배터리(12)에 흐르는 전류에는 그 전류의 제곱에 비례한다. 그러므로, 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1과 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3(여기서, T1 < T3 < T2임)가 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 높일 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 증가율을 가변 저항(Th2)의 저항 값 증가율보다는 작게 할 것이 요구된다. 배터리(13)의 전압 역시 가변 저항(Th3)의 저항 값 조절 전후에 동일하므로, 배터리(13)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th3)의 저항 값에 반비례한다. 이에 따라, 배터리(13)에 흐르는 전류는 가변 저항(Th3)의 저항 값 증가율만큼의 감소율을 나타내게 된다. 한편, 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 가변 저항(VR3)의 저항 값에는 비례하지만, 배터리(13)에 흐르는 전류에는 그 전류의 제곱에 비례한다. 그러므로, 가변 저항(Th3)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3 역시 낮아져 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1과 동일해질 수 있게 된다.
상기 S230 단계는 S233 단계 및 S234 단계로 이루어질 수도 있다.
앞서 설명한 S231 단계에 의해서, 최고 온도 배터리(12) 이외의 배터리(11, 13)의 온도 T1, T3가 상기 최고 온도 배터리(12)의 온도 T2를 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)이 제어되면, 배터리(11, 13)의 온도가 높아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 S232 단계에 의해서, 최저 온도 배터리(11) 이외의 배터리(12, 13)의 온도 T2, T3가 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)이 제어되면, 배터리(12)에 흐르는 전류 및 배터리(13)에 흐르는 전류가 지나치게 낮아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율 역시 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 하되, 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지지 않도록 하기 위해서, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 평균 온도를 산출할 수 있다(S233). 앞에서 든 예시를 참고하면, 제어부(100)는 다수 개 배터리(11, 12, 13)의 평균 온도를 (T1+T2+T3)/3와 같이 산출할 수 있다.
상기 S233 단계 이후, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 상기 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S234).
예를 들어, 상기 평균 온도 (T1+T2+T3)/3가 배터리(12)의 온도 T2 및 배터리(13)의 온도 T3보다 낮고, 배터리(11)의 온도 T1보다는 높다고 가정할 경우, 제어부(100)는 배터리(12)의 온도 T2가 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 상술한 바와 같이, 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3가 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 높일 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 증가율을 가변 저항(Th2)의 저항 값 증가율보다는 작게 할 것이 요구된다. 가변 저항(Th3)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3가 낮아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(11)의 온도 T1이 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th1)의 저항 값을 낮출 수 있다. 상술한 바와 같이, 가변 저항(Th1)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(11)의 온도 T1이 높아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
상기 S230 단계는 S235 단계만으로 이루어질 수도 있다.
앞서 설명한 S231 단계에 의하면, 배터리(11, 13)의 온도가 높아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있고, 앞서 설명한 S232 단계에 의하면, 배터리(12)에 흐르는 전류 및 배터리(13)에 흐르는 전류가 지나치게 낮아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율 역시 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 하되, 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지지 않도록 하기 위해서, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 상기 제어부(100)에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S235).
제어부(100)는 배터리가 가질 수 있는 최고 온도와 최저 온도를 예측하여, 상기 균일화 온도를 상기 예측된 최저 온도와 최고 온도 사이의 온도로 기 설정해 둘 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 온도 균일화 시스템의 운영자는 통상적으로 배터리가 가질 수 있는 최고 온도와 최저 온도를 예측하고, 상기 예측된 최저 온도와 최고 온도 사이의 온도로 상기 균일화 온도를 정해서 상기 제어부(100)에 기 설정해둘 수도 있다. 이 경우에는 배터리(11, 12, 13)의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있고, 배터리(11, 12, 13) 흐르는 전류 또한 적정 수준으로 유지할 수 있기 때문에, 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지지 않을 수 있게 된다.
예를 들어, 제어부(100)에 기 설정된 균일화 온도 Tequ가 배터리(12)의 온도 T2보다 낮고, 배터리(11)의 온도 T1 및 배터리(13)의 온도 T3보다는 높다고 가정할 경우, 제어부(100)는 배터리(12)의 온도 T2가 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(11)의 온도 T1이 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th1)의 저항 값을 낮출 수 있다. 가변 저항(Th1)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(11)의 온도 T1이 높아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3가 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 낮출 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 감소율을 가변 저항(Th1)의 저항 값 감소율보다는 작게 할 것이 요구된다. 가변 저항(Th3)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3가 높아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
한편, 도 2b는 도 1에 나타낸 시스템에 의해 이루어지는 배터리의 온도 균일화 방법 중 다른 하나를 나타낸 흐름도이다.
도 2a에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법과 마찬가지로, 도 2b에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법 역시, 먼저 제어부(100)가 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서(Th1, Th2, Th3)로부터, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 각각의 온도에 관한 정보를 획득하는 단계가 이루어질 수 있다(S100).
또한, 도 2a에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법과 마찬가지로, 도 2b에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법 역시, 상기 S100 단계 이후에, 제어부(100)는 상기 온도에 관한 정보를 이용하여, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록, 각 배터리(11, 12, 13)에 각각 직렬로 연결된 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S200).
도 2a에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법에서는, 제어부(100)가 최고 온도 배터리(12)와 최저 온도 배터리(11)를 선별하고, 상기 최고 온도 배터리(12)와 상기 최저 온도 배터리(11) 간의 온도 차이를 이용하여, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록, 각 배터리(11, 12, 13)에 각각 직렬로 연결된 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어하였다.
이에 반해, 도 2b에 나타낸 배터리의 온도 균일화 방법에서는, 제어부(100)가 상기 온도에 관한 정보를 이용하여, 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도 TB(= T1, T2, T3)가 상기 제어부(100)에 기 설정된 상한 배터리 온도 TUPP를 초과하였는지를 판단하고(S240), 그 판단 결과에 따라 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어한다.
예를 들어, 도 1에서, 온도 센서(Th1)가 센싱한 배터리(11)의 온도가 T1이고, 온도 센서(Th2)가 센싱한 배터리(12)의 온도가 T2이며, 온도 센서(Th3)가 센싱한 배터리(13)의 온도가 T3인 것으로 가정하기로 한다. 또한, T2가 가장 크고, T1이 가장 작으며, T2는 제어부(100)에 기 설정된 상한 배터리 온도 TUPP를 초과한 것으로 가정하기로 한다. 여기서, 상기 상한 배터리 온도 TUPP는 배터리의 열화가 급속도로 촉진되는 온도에 관한 기준값일 수 있다.
제어부(100)가 판단한 결과, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도 TB(= T1, T2, T3)가 제어부(100)에 기 설정된 상한 배터리 온도 TUPP 이하일 경우, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 모두 급속한 열화로부터 안정적인 상태로 간주하고, 상기 S100 단계를 다시 진행할 수 있다.
이에 반해, 제어부(100)가 판단한 결과, 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중 적어도 어느 하나의 배터리(12)의 온도 T2가 제어부(100)에 기 설정된 상한 배터리 온도 TUPP를 초과한 경우, 제어부(100)는 상기 배터리(12)의 열화가 급속도로 촉진될 것으로 간주하고, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어한다.
즉, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도 TB(= T1, T2, T3)가 제어부(100)에 기 설정된 상한 배터리 온도 TUPP를 초과한 경우에 한해서, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어한다(S250). 이 경우에는 다수 개 배터리(11, 12, 13) 중 열화가 급속도로 촉진될 가능성이 높은 배터리(12)를 보다 빠르게 안정적으로 동작시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 S250 단계는 S251 단계 및 S252 단계로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는 상기 온도에 관한 정보를 이용하여, 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중에서 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별할 수 있다(S251). 위의 예에 의하면, 제어부(100)는 온도 T1을 갖는 배터리(11)를 상기 최저 온도 배터리로서 선별할 수 있다.
상기 S251 단계 이후에, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13) 중에서 상기 최저 온도 배터리(11) 이외의 배터리(12, 13)의 온도 T2, T3가 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)을 제어할 수 있다(S252). 이와 같이 함으로써, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도 T1, T2, T3가 모두 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 가질 수 있게 된다. 그리고 이 경우에는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 여름철과 같이 고온 조건 하에 놓이더라도, 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 급감되는 현상이 방지될 수 있으며, 이와 동시에 상기 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 열적으로 안정된 상태에 놓여 열화 촉진이 방지될 수 있게 된다.
제어부(100)는 배터리(12)의 온도 T2가 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1과 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3가 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1을 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 높일 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 증가율을 가변 저항(Th2)의 저항 값 증가율보다는 작게 할 것이 요구된다. 가변 저항(Th3)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 결과적으로 감소하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3가 낮아져 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1과 동일해질 수 있게 된다.
상기 S250 단계는 S253 단계 및 S254 단계로 이루어질 수도 있다.
앞서 설명한 S251 단계 및 S252 단계에 의해서, 최저 온도 배터리(11) 이외의 배터리(12, 13)의 온도 T2, T3가 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1를 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)이 제어되면, 배터리(12)에 흐르는 전류 및 배터리(13)에 흐르는 전류가 지나치게 낮아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율 역시 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 하되, 배터리(11, 12, 13)가 충방전되는 효율이 지나치게 낮아지지 않도록 하기 위해서, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 평균 온도를 산출할 수 있다(S253). 앞에서 든 예시를 참고하면, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 평균 온도를 (T1+T2+T3)/3와 같이 산출할 수 있다.
상기 S253 단계 이후, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 상기 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S254).
예를 들어, 상기 평균 온도 (T1+T2+T3)/3가 배터리(12)의 온도 T2 및 배터리(13)의 온도 T3보다 낮고, 배터리(11)의 온도 T1보다는 높다고 가정할 경우, 제어부(100)는 배터리(12)의 온도 T2가 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 상술한 바와 같이, 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3가 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 높일 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 증가율을 가변 저항(Th2)의 저항 값 증가율보다는 작게 할 것이 요구된다. 가변 저항(Th3)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3가 낮아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(11)의 온도 T1이 평균 온도 (T1+T2+T3)/3를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th1)의 저항 값을 낮출 수 있다. 상술한 바와 같이, 가변 저항(Th1)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(11)의 온도 T1이 높아져 평균 온도 (T1+T2+T3)/3와 동일해질 수 있게 된다.
상기 S250 단계는 S255 단계만으로 이루어질 수도 있다.
앞서 설명한 S251 단계 및 S252 단계에 의해서, 최저 온도 배터리(11) 이외의 배터리(12, 13)의 온도 T2, T3가 상기 최저 온도 배터리(11)의 온도 T1를 갖도록 다수 개의 가변 저항(Th1, Th2, Th3)이 제어되면, 배터리(12)에 흐르는 전류 및 배터리(13)에 흐르는 전류가 지나치게 낮아지게 되면서, 결국 모든 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율 역시 지나치게 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(100)는 다수 개의 배터리(11, 12, 13)의 온도가 서로 균일해지도록 하되, 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지지 않도록 하기 위해서, 다수 개의 배터리(11, 12, 13)가 상기 제어부(100)에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 다수 개의 가변 저항(VR1, VR2, VR3)을 제어할 수 있다(S255).
제어부(100)는 배터리가 가질 수 있는 최고 온도와 최저 온도를 예측하여, 상기 균일화 온도를 상기 예측된 최저 온도와 최고 온도 사이의 온도로 기 설정해 둘 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 온도 균일화 시스템의 운영자는 통상적으로 배터리가 가질 수 있는 최고 온도와 최저 온도를 예측하고, 상기 예측된 최저 온도와 최고 온도 사이의 온도로 상기 균일화 온도를 정해서 상기 제어부(100)에 기 설정해둘 수도 있다. 이 경우에는 배터리(11, 12, 13)의 온도를 적정 수준으로 유지할 수 있고, 배터리(11, 12, 13) 흐르는 전류 또한 적정 수준으로 유지할 수 있기 때문에, 배터리(11, 12, 13)의 충방전 효율이 지나치게 낮아지지 않을 수 있게 된다.
예를 들어, 제어부(100)에 기 설정된 균일화 온도 Tequ가 배터리(12)의 온도 T2보다 낮고, 배터리(11)의 온도 T1 및 배터리(13)의 온도 T3보다는 높다고 가정할 경우, 제어부(100)는 배터리(12)의 온도 T2가 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th2)의 저항 값을 높일 수 있다. 가변 저항(Th2)의 저항 값이 커지면 가변 저항(VR2)에서 발생하는 열은 감소하게 되며, 결국 배터리(12)의 온도 T2가 낮아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(11)의 온도 T1이 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th1)의 저항 값을 낮출 수 있다. 가변 저항(Th1)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR1)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(11)의 온도 T1이 높아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
또한, 제어부(100)는 배터리(13)의 온도 T3가 균일화 온도 Tequ를 갖도록 하기 위해, 가변 저항(Th3)의 저항 값을 낮출 수 있다. 이때 제어부(100)는 가변 저항(Th3)의 저항 값 감소율을 가변 저항(Th1)의 저항 값 감소율보다는 작게 할 것이 요구된다. 가변 저항(Th3)의 저항 값이 작아지면 가변 저항(VR3)에서 발생하는 열은 증가하게 되며, 결국 배터리(13)의 온도 T3가 높아져 균일화 온도 Tequ와 동일해질 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 앞에서는 최고 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최고 온도 배터리의 온도로 맞춰지거나, 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도로 맞춰지는 것으로 설명하였다. 또한, 다수 개의 배터리가 이들의 평균 온도로 맞춰지거나 제어부에 기 설정된 균일화 온도로 맞춰지는 것으로 설명하였다. 하지만 이와 같은 내용은 어디까지나 예시에 불과한 것이며, 다수 개의 배터리의 온도를 균일화하는 내용은 얼마든지 변경 실시 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배터리 시스템
11, 12, 13: 배터리
14: 양극 릴레이
15: 음극 릴레이
16: 부하
Th1, Th2, Th3: 온도 센서
VR1, VR2, VR3: 가변 저항
100: 제어부

Claims (20)

  1. 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서;
    상기 각각의 배터리에 각각 직렬로 연결되어, 상기 각각의 배터리에 흐르는 전류가 조절되도록 하는 다수 개의 가변 저항; 및
    상기 다수 개의 온도 센서로부터 상기 각각의 배터리의 온도에 관한 정보를 획득하고, 상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 온도가 서로 균일해지도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 제어부;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 높은 온도를 갖는 최고 온도 배터리와 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하고, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 제어부에 기 설정된 기준 온도를 초과하는지 여부를 판단하며, 상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최고 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최고 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하고, 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수 개의 배터리가 상기 제어부에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 제어부에 기 설정된 상한 배터리 온도를 초과하였는지 여부를 판단하고, 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하고, 상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하고, 상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수 개의 배터리가 상기 제어부에 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 온도 균일화 시스템.
  11. 서로 병렬로 연결된 다수 개의 배터리 각각의 온도를 센싱하는 다수 개의 온도 센서로부터, 상기 다수 개의 배터리 각각의 온도에 관한 정보를 획득하는 제1 단계; 및
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 온도가 서로 균일해지도록, 상기 각각의 배터리에 각각 직렬로 연결된 다수 개의 가변 저항을 제어하는 제2 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 높은 온도를 갖는 최고 온도 배터리와 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하는 단계;
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 기 설정된 기준 온도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최고 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최고 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하는 단계; 및
    상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 최고 온도 배터리와 상기 최저 온도 배터리 간의 온도 차이가 상기 기준 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 다수 개의 배터리가 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 기 설정된 상한 배터리 온도를 초과하였는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리 중에서 가장 낮은 온도를 갖는 최저 온도 배터리를 선별하는 단계; 및
    상기 다수 개의 배터리 중에서 상기 최저 온도 배터리 이외의 배터리의 온도가 상기 최저 온도 배터리의 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 다수 개의 배터리의 평균 온도를 산출하는 단계; 및
    상기 다수 개의 배터리가 상기 평균 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 다수 개의 배터리 중 적어도 어느 하나의 배터리의 온도가 상기 상한 배터리 온도를 초과한 경우에 한해서 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계는,
    상기 다수 개의 배터리가 기 설정된 균일화 온도를 갖도록 상기 다수 개의 가변 저항을 제어하는 단계를 포함하는 배터리의 온도 균일화 방법.
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