WO2021261734A1 - 배터리 장치 및 그 냉각 제어 방법 - Google Patents

배터리 장치 및 그 냉각 제어 방법 Download PDF

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Definitions

  • the technology described below relates to a battery device and a method for controlling cooling thereof.
  • An electric vehicle or a hybrid vehicle is a vehicle that obtains power by driving a motor using a battery as a power source, and research is being actively conducted in that it is an alternative solution to the pollution and energy problems of an internal combustion vehicle.
  • rechargeable batteries are used in various electronic devices other than electric vehicles.
  • a cooling system is used to keep the battery at a constant temperature.
  • the cooling operation of the battery is controlled based on the temperature measured by a temperature sensor mounted on the cooling system. In general, when the temperature of the battery exceeds the critical temperature, the cooling operation of the cooling system starts, and when the temperature of the battery decreases below the specified temperature by the cooling operation, the cooling operation of the cooling system stops.
  • the cooling effect of the battery can be expected due to the convection action, but the conventional cooling system does not consider the surrounding influence and waits until the temperature of the battery drops below the specified temperature. As it operates, power consumption is high and the durability of the cooling system may be reduced.
  • Certain embodiments may provide a battery device capable of taking into account ambient influences and a cooling control method thereof.
  • a battery device including a battery module, a cooling device used to cool the battery module, and a processing circuit.
  • the processing circuit determines a natural decrease estimated temperature based on information including a difference between the temperature of the battery module and the standby temperature, and the reference temperature of the stop temperature and the The stop temperature may be determined based on the estimated natural decrease temperature, and when the temperature of the battery module is lower than the stop temperature, the operation of the cooling device may be stopped.
  • the processing circuit may determine the reference temperature as the stop temperature.
  • the processing circuit may determine the sum of the reference temperature and the estimated natural decrease temperature as the stop temperature.
  • the estimated natural decrease temperature is a second temperature in which the difference between the temperature of the battery module and the ambient temperature is greater than the first temperature. It may be smaller than the estimated natural decrease temperature in the case of .
  • the information may further include the speed of the vehicle on which the battery device is mounted.
  • the estimated natural decrease temperature when the speed of the moving means is the first speed may be smaller than the estimated natural decrease temperature when the speed of the moving means is a second speed that is faster than the first speed have.
  • the processing circuit may determine the reference temperature as the stop temperature.
  • a method for controlling cooling of a battery device mounted on a moving means may be provided.
  • the battery device measures the temperature of the battery device, and when the temperature of the battery device is higher than the ambient temperature, a natural decrease estimated temperature based on information including a difference between the temperature of the battery device and the ambient temperature and determine the stop temperature based on the reference temperature of the stop temperature and the estimated natural decrease temperature, and when the temperature of the battery module is lower than the stop temperature, the cooling operation of the battery device may be stopped.
  • power consumption due to the operation of the cooling device may be reduced, and durability of the cooling device may be increased.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a battery device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a cooling control method according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a cooling control method according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a cooling control method according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a battery device according to an exemplary embodiment.
  • the battery device 100 has a structure that can be electrically connected to an external device.
  • the battery device 100 operates as a power supply that supplies power to the load and is discharged.
  • the external device is a charger, the battery device 100 is charged by receiving external power through the charger.
  • the external device operating as a load may be, for example, an electronic device, a transportation means, or an energy storage system (ESS), and the transportation means may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or smart mobility. have.
  • the battery device 100 includes a battery module 110 , a cooling device 120 , and a processing circuit 130 .
  • the battery module 110 includes a plurality of battery cells (not shown) that are electrically connected.
  • the battery cell may be a rechargeable secondary cell.
  • a predetermined number of battery cells are connected in series in the battery module 110 to configure a battery set to supply desired power.
  • a predetermined number of battery sets in the battery module 110 may be connected in series or parallel to supply desired power.
  • the cooling device 120 performs an operation to cool the battery module 110 , and the cooling operation may be controlled by the processing circuit 130 .
  • the cooling device 120 various cooling devices capable of lowering the temperature of the battery module 110 may be used.
  • the cooling device 120 may be disposed on one or both sides of the battery module 110 .
  • a cooling passage through which the cooling water moves is formed in the cooling device 120 , and the flow of the cooling water to the cooling passage may be controlled by the processing circuit 130 .
  • the cooling device 120 may include a cooling fan, and the operation of the cooling fan may be controlled by the processing circuit 130 .
  • the processing circuit 130 controls the cooling operation of the cooling device 120 based on the temperature of the battery module 110 and the ambient temperature. In some embodiments, when the external device is a vehicle, such as a vehicle, the processing circuit 130 may further consider the speed of the vehicle for controlling the cooling operation of the cooling device 120 .
  • processing circuitry 130 may include a processor.
  • the processor may be, for example, a micro controller unit (MCU).
  • MCU micro controller unit
  • the processing circuit 130 may be included in a battery management system that manages the battery module 110 .
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a cooling control method according to an embodiment.
  • the processing circuit 130 controls the cooling device 120 to start cooling ( S210 ).
  • the temperature of the battery module 110 may decrease by the cooling operation of the cooling device 120 .
  • the processing circuit 130 compares the temperature of the battery module 110 with the ambient temperature ( S220 ).
  • the processing circuit 130 may receive the temperature of the battery module 110 from a temperature sensor mounted on the battery module 110 side.
  • the processing circuit 130 may receive the ambient temperature from a temperature sensor mounted at a position capable of measuring the ambient temperature.
  • the processing circuit 130 adjusts the cooling operation stop temperature used when determining the cooling operation stop of the cooling device 120 (S230, S240).
  • the processing circuit 130 may determine the cooling operation stop temperature based on the reference temperature designated as a default value of the cooling operation stop temperature and the natural decrease estimated temperature ( S240 ).
  • the processing circuit 130 may determine the cooling operation stop temperature as a value obtained by adding the natural decrease estimated temperature to the reference temperature of the cooling operation stop temperature ( S240 ).
  • the estimated natural decrease temperature is a temperature at which the temperature of the battery module 110 is estimated to decrease due to ambient influence.
  • the processing circuit 130 may determine the estimated natural decrease temperature based on the difference between the temperature of the battery module 110 and the ambient temperature ( S230 ).
  • the estimated natural decrease temperature may be set to be large.
  • a plurality of temperature difference sections may be set according to a temperature range, and a natural decrease estimated temperature may be assigned to each temperature difference section.
  • the higher the temperature of the temperature difference section eg, the average temperature, the middle temperature, the lowest temperature, the highest temperature, etc. of the temperature difference section
  • the processing circuit 130 may determine the estimated natural decrease temperature corresponding to the difference between the temperature of the battery module 110 and the ambient temperature.
  • the processing circuit 130 sets the cooling operation stop temperature to be the same as the reference temperature (S250).
  • the processing circuit 130 is The temperature of the battery module 110 and the cooling operation stop temperature are compared (S260), and when the cooling operation stop temperature is higher than the temperature of the battery module 110, the cooling operation of the cooling device is stopped (S270).
  • the cooling operation stop temperature is not higher than the temperature of the battery module 110 , the cooling of the battery module 110 is continued and the process of step S220 is repeated again.
  • the cooling operation stop temperature may be increased as the ambient temperature is lowered. Accordingly, the lower the ambient temperature, the faster the cooling device stops, so that power consumption due to the operation of the cooling device is reduced without affecting the cooling of the battery module, and durability of the cooling device can be increased.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a cooling control method according to another exemplary embodiment.
  • the processing circuit 130 controls the cooling device 120 to start cooling ( S310 ).
  • the processing circuit 130 compares the temperature of the battery module 110 with the ambient temperature ( S320 ).
  • the processing circuit 130 checks the speed of the moving means (eg, vehicle) equipped with the battery device (S325), and sets the cooling operation stop temperature Adjust (S330, S340). In some embodiments, the processing circuit 130 may determine the cooling operation stop temperature based on the reference temperature of the cooling operation stop temperature and the natural decrease estimated temperature ( S340 ). In one embodiment, the processing circuit 130 may determine the cooling operation stop temperature as a value obtained by adding the natural decrease estimated temperature to the reference temperature of the cooling operation stop temperature ( S340 ).
  • the processing circuit 130 may determine the estimated natural decrease temperature based on the difference between the temperature of the battery module 110 and the ambient temperature and the speed of the vehicle ( S330 ).
  • the estimated natural decrease temperature may be set to be larger, and the higher the vehicle speed, the larger the estimated natural decrease temperature may be set.
  • a plurality of temperature difference sections may be set according to a temperature range, and a natural decrease estimated temperature may be assigned to each temperature difference section. In this case, the higher the temperature of the temperature difference section (eg, the average temperature, the middle temperature, the lowest temperature, the highest temperature, etc. of the temperature difference section) is, the higher the estimated natural decrease temperature may be set.
  • a plurality of vehicle speed sections may be set according to the range of vehicle speed, and the estimated natural decrease temperature may be assigned to each vehicle speed section.
  • the higher the speed of the vehicle speed section eg, the average speed, the intermediate speed, the lowest speed, the highest speed, etc. of the vehicle speed section
  • the higher the estimated natural decrease temperature may be set.
  • the natural decrease estimated temperature according to the temperature difference section and the vehicle speed section may be set as shown in Table 2. Accordingly, the processing circuit 130 may determine the estimated natural decrease temperature corresponding to the difference between the temperature of the battery module 110 and the ambient temperature and the speed of the vehicle.
  • the processing circuit 130 sets the cooling operation stop temperature to be the same as the reference temperature (S350).
  • the processing circuit 130 compares the temperature of the battery module 110 with the cooling operation stop temperature (S360), and when the cooling operation stop temperature is higher than the temperature of the battery module 110, stops the cooling operation of the cooling device (S360). S370). On the other hand, if the cooling operation stop temperature is not higher than the temperature of the battery module 110 , the cooling of the battery module 110 is continued and the process of step S320 is repeated again.
  • the cooling operation stop temperature may be increased as the ambient temperature is lower.
  • the higher the speed of the vehicle equipped with the battery module the higher the convection effect. Therefore, the higher the vehicle speed, the higher the cooling operation stop temperature. It is possible to reduce power consumption due to the operation of the cooling device without affecting the cooling of the battery module by stopping quickly, and also to increase the durability of the cooling device.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a cooling control method according to another exemplary embodiment.
  • the cooling operation stop speed may not be adjusted.
  • the processing circuit 130 determines whether the speed of the vehicle in which the battery device is mounted is higher than zero (S425). If the vehicle speed is higher than 0 (S425), the processing circuit 130 adjusts the cooling operation stop temperature as described with reference to FIG. 3 (S330 and S340).
  • the processing circuit 130 sets the cooling operation stop temperature to be the same as the reference temperature (S350).

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Abstract

배터리 장치는 배터리 장치의 온도를 측정하고, 배터리 장치의 온도가 대기 온도보다 높은 경우에, 배터리 장치의 온도와 대기 온도의 차이를 포함하는 정보에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정하고, 정지 온도의 기준 온도와 자연 감소 추정 온도에 기초해서 정지 온도를 결정하고, 배터리 모듈의 온도가 정지 온도보다 낮은 경우에, 배터리 장치의 냉각 동작을 정지할 수 있다.

Description

배터리 장치 및 그 냉각 제어 방법
관련 출원과의 상호 인용
본 출원은 2020년 6월 23일자 대한민국 특허출원 제10-2020-0076296에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
아래 기재된 기술은 배터리 장치 및 그 냉각 제어 방법에 관한 것이다.
전기 자동차 또는 하이브리드 자동차는 배터리를 전원으로 이용하여 모터를 구동함으로써 동력을 얻는 자동차로서, 내연 자동차의 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 충전이 가능한 배터리는 전기 자동차 이외에 다양한 전자 장치에서 사용되고 있다.
배터리에는 내부 저항이 존재하므로, 배터리의 충방전이 반복됨에 따라 배터리의 온도는 상승한다. 배터리의 온도 상승은 배터리 성능과 내구성에 영향을 미치기 때문에, 배터리가 일정의 온도를 유지하도록 냉각 시스템이 사용된다. 배터리의 냉각 동작은 냉각 시스템에 장착된 온도 센서가 측정한 온도에 기초해서 제어된다. 일반적으로, 배터리의 온도가 임계 온도를 넘어가면 냉각 시스템의 냉각 동작이 시작되고, 냉각 동작에 의해 배터리의 온도가 지정한 온도 아래로 내려가면 냉각 시스템의 냉각 동작이 정지한다.
그런데 자동차가 주행 중이고 대기 온도가 배터리의 온도보다 낮은 상황에서는 대류 작용으로 인해 배터리의 냉각 효과를 기대할 수 있지만, 기존의 냉각 시스템은 주변 영향을 고려하지 않고 배터리의 온도가 지정 온도 아래로 내려갈 때까지 가동되므로, 전력 소모량이 많고 냉각 시스템의 내구성도 떨어질 수 있다.
어떤 실시예는 주변 영향을 고려할 수 있는 배터리 장치 및 그 냉각 제어 방법을 제공할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈의 냉각에 사용되는 냉각 장치, 그리고 처리 회로를 포함하는 배터리 장치가 제공될 수 있다. 상기 처리 회로는 상기 배터리 모듈의 온도가 대기 온도보다 높은 경우에, 상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이를 포함하는 정보에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정하고, 정지 온도의 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도에 기초해서 상기 정지 온도를 결정하고, 상기 배터리 모듈의 온도가 상기 정지 온도보다 낮은 경우에, 상기 냉각 장치의 동작을 정지할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 모듈의 온도가 대기 온도보다 높지 않은 경우에, 상기 처리 회로는 상기 기준 온도를 상기 정지 온도로 결정할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 처리 회로는 상기 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도의 합을 상기 정지 온도로 결정할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 제1 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 상기 제1 온도보다 큰 제2 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작을 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 정보는 상기 배터리 장치가 장착되는 이동 수단의 속도를 더 포함할 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 이동 수단의 속도가 제1 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 이동 수단의 상기 속도가 상기 제1 속도보다 빠른 제2 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작을 수 있다.
어떤 실시예에서, 상기 이동 수단의 속도가 0인 경우, 상기 처리 회로는 상기 상기 기준 온도를 상기 정지 온도로 결정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이동 수단에 장착된 배터리 장치의 냉각 제어 방법이 제공될 수 있다. 상기 배터리 장치는 상기 배터리 장치의 온도를 측정하고, 상기 배터리 장치의 온도가 상기 대기 온도보다 높은 경우에, 상기 배터리 장치의 온도와 상기 대기 온도의 차이를 포함하는 정보에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정하고, 정지 온도의 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도에 기초해서 상기 정지 온도를 결정하고, 상기 배터리 모듈의 온도가 상기 정지 온도보다 낮은 경우에, 상기 배터리 장치의 냉각 동작을 정지할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 냉각 장치의 동작으로 인한 소모 전력을 줄일 수 있으며, 냉각 장치의 내구성을 높일 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
아래 설명에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
도면을 참고하여 설명한 흐름도에서, 동작 순서는 변경될 수 있고, 여러 동작들이 병합되거나, 어느 동작이 분할될 수 있고, 특정 동작은 수행되지 않을 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 배터리 장치(100)는 외부 장치에 전기적으로 연결될 수 있는 구조를 가진다. 외부 장치가 부하인 경우, 배터리 장치(100)는 부하로 전력을 공급하는 전원으로 동작하여 방전된다. 외부 장치가 충전기인 경우, 배터리 장치(100)는 충전기를 통해 외부 전력을 공급받아 충전된다. 부하로 동작하는 외부 장치는 예를 들면 전자 장치, 이동 수단 또는 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS)일 수 있으며, 이동 수단은 예를 들면 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 스마트 모빌리티(smart mobility)일 수 있다.
배터리 장치(100)는 배터리 모듈(110), 냉각 장치(120) 및 처리 회로(130)를 포함한다.
배터리 모듈(110)은 전기적으로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 한 실시예에서, 배터리 모듈(110)에서 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 세트를 구성하여 원하는 전력을 공급할 수 있다. 다른 실시예에서, 배터리 모듈(110)에서 소정 개수의 배터리 세트가 직렬 또는 병렬 연결되어 원하는 전력을 공급할 수 있다.
냉각 장치(120)는 배터리 모듈(110)을 냉각하는 동작을 수행하며, 처리 회로(130)에 의해 냉각 동작이 제어될 수 있다. 냉각 장치(120)로 배터리 모듈(110)의 온도를 낮출 수 있는 다양한 냉각 장치가 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 냉각 장치(120)는 배터리 모듈(110)의 한 면 또는 양면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 냉각 장치(120)에는 냉각수가 이동하는 냉각 유로가 형성되어 있으며, 냉각 유로로의 냉각수의 유동이 처리 회로(130)에 의해 제어될 수 있다. 다른 예로, 냉각 장치(120)는 냉각 팬을 포함하고, 냉각 팬의 동작이 처리 회로(130)에 의해 제어될 수 있다.
처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도에 기초해서 냉각 장치(120)의 냉각 동작을 제어한다. 어떤 실시예에서, 외부 장치가 차량과 같은 이동 수단인 경우, 처리 회로(130)는 냉각 장치(120)의 냉각 동작의 제어를 위해 차량의 속도를 더 고려할 수 있다.
어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 예를 들면 마이크로 제어 장치(micro controller unit, MCU)일 수 있다. 어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)을 관리하는 배터리 관리 시스템(battery management system)에 포함될 수 있다.
어떤 실시예에서, 배터리 장치(100)는 배터리 모듈(110)의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 대기 온도를 감지하는 온도 센서가 배터리 장치(100) 또는 외부 장치에 장착되어 있을 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도를 수집하여서 처리 회로(130)로 제공할 수 있다.
다음, 다양한 실시예에 따른 배터리 장치의 냉각 제어 방법에 대해서 도 2 내지 도 4를 참고로 하여 설명한다.
도 2는 한 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 배터리 모듈(110)의 온도가 임계 온도를 넘는 경우, 처리 회로(130)는 냉각 장치(120)가 냉각을 시작하도록 제어한다(S210). 냉각 장치(120)의 냉각 동작에 의해 배터리 모듈(110)의 온도가 내려갈 수 있다.
다음 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도를 비교한다(S220). 어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110) 측에 장착된 온도 센서로부터 배터리 모듈(110)의 온도를 수신할 수 있다. 또한 처리 회로(130)는 대기 온도를 측정할 수 있는 위치에 장착된 온도 센서로부터 대기 온도를 수신할 수 있다.
배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높으면(S220), 처리 회로(130)는 냉각 장치(120)의 냉각 동작 정지를 결정할 때 사용되는 냉각 동작 정지 온도를 조절한다(S230, S240). 어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도의 기본값으로 지정된 기준 온도와 자연 감소 추정 온도에 기초해서 냉각 동작 정지 온도를 결정할 수 있다(S240). 한 실시예에서, 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도의 기준 온도에 자연 감소 추정 온도를 더한 값으로 냉각 동작 정지 온도를 결정할 수 있다(S240). 자연 감소 추정 온도는 배터리 모듈(110)의 온도가 주변 영향에 의해서 감소할 것으로 추정되는 온도이다.
어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차이에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정할 수 있다(S230). 한 실시예에서, 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차가 클수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정될 수 있다. 한 실시예에서, 온도 범위에 따라 복수의 온도차 구간을 설정하고, 각 온도차 구간에 자연 감소 추정 온도를 할당할 수 있다. 이 경우, 온도차 구간의 온도(예를 들면, 온도차 구간의 평균 온도, 중간 온도, 최저 온도, 최고 온도 등)가 높을수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정될 수 있다. 예를 들면, 온도차 구간에 따른 자연 감소 추정 온도가 표 1과 같이 설정될 수 있다. 이에 따라, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차에 해당하는 자연 감소 추정 온도를 결정할 수 있다.
온도차 추정 온도
0∼10 (℃) 1 (℃)
10∼20 (℃) 2 (℃)
20∼30 (℃) 3 (℃)
한편, 배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높지 않은 경우(S220), 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도를 기준 온도와 동일하게 설정한다(S250).다음, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 냉각 동작 정지 온도를 비교하고(S260), 냉각 동작 정지 온도가 배터리 모듈(110)의 온도보다 높으면 냉각 장치의 냉각 동작을 정지시킨다(S270). 한편, 냉각 동작 정지 온도가 배터리 모듈(110)의 온도보다 높지 않으면, 배터리 모듈(110)의 냉각을 지속하고 다시 단계 S220의 과정부터 반복한다.
이와 같이, 한 실시예에 따르면, 대기 온도가 배터리 모듈의 온도보다 낮은 상태에서는 대류 작용으로 인해 배터리 모듈이 냉각될 수 있으므로, 대기 온도가 낮을수록 냉각 동작 정지 온도를 높일 수 있다. 이에 따라, 대기 온도가 낮을수록 냉각 장치가 빨리 정지하여서 배터리 모듈의 냉각에 영향을 주지 않으면서 냉각 장치의 동작으로 인한 소모 전력을 줄이고, 또한 냉각 장치의 내구성을 높일 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 배터리 모듈(110)의 온도가 임계 온도를 넘는 경우, 처리 회로(130)는 냉각 장치(120)가 냉각을 시작하도록 제어한다(S310). 다음, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도를 비교한다(S320).
배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높으면(S320), 처리 회로(130)는 배터리 장치가 장착된 이동 수단(예를 들면, 차량)의 속도를 확인하고(S325), 냉각 동작 정지 온도를 조절한다(S330, S340). 어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도의 기준 온도와 자연 감소 추정 온도에 기초해서 냉각 동작 정지 온도를 결정할 수 있다(S340). 한 실시예에서, 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도의 기준 온도에 자연 감소 추정 온도를 더한 값으로 냉각 동작 정지 온도를 결정할 수 있다(S340).
어떤 실시예에서, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차이와 차량의 속도에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정할 수 있다(S330). 한 실시예에서, 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차가 클수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정되고, 차량의 속도가 높을수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정될 수 있다. 한 실시예에서, 온도 범위에 따라 복수의 온도차 구간을 설정하고, 각 온도차 구간에 자연 감소 추정 온도를 할당할 수 있다. 이 경우, 온도차 구간의 온도(예를 들면, 온도차 구간의 평균 온도, 중간 온도, 최저 온도, 최고 온도 등)가 높을수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정될 수 있다. 한 실시예에서, 차량 속도의 범위에 따라 복수의 차속 구간을 설정하고, 각 차속 구간에 자연 감소 추정 온도를 할당할 수 있다. 이 경우, 차속 구간의 속도(예를 들면, 차속 구간의 평균 속도, 중간 속도, 최저 속도, 최고 속도 등)가 높을수록 자연 감소 추정 온도가 크게 설정될 수 있다. 예를 들면, 온도차 구간 및 차속 구간에 따른 자연 감소 추정 온도가 표 2와 같이 설정될 수 있다. 이에 따라, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 대기 온도의 차 및 차량의 속도에 해당하는 자연 감소 추정 온도를 결정할 수 있다.
차속
온도차		 0∼40
(km/h)		 40∼80
(km/h)		 80∼
(km/h)
0∼10 (℃) 1 (℃) 2 (℃) 3 (℃)
10∼20 (℃) 2 (℃) 3 (℃) 4 (℃)
20∼30 (℃) 3 (℃) 4 (℃) 5 (℃)
한편, 배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높지 않은 경우(S320), 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도를 기준 온도와 동일하게 설정한다(S350).
다음, 처리 회로(130)는 배터리 모듈(110)의 온도와 냉각 동작 정지 온도를 비교하고(S360), 냉각 동작 정지 온도가 배터리 모듈(110)의 온도보다 높으면 냉각 장치의 냉각 동작을 정지시킨다(S370). 한편, 냉각 동작 정지 온도가 배터리 모듈(110)의 온도보다 높지 않으면, 배터리 모듈(110)의 냉각을 지속하고 다시 단계 S320의 과정부터 반복한다.
이와 같이, 다른 실시예에 따르면, 대기 온도가 배터리 모듈의 온도보다 낮은 상태에서는 대류 작용으로 인해 배터리 모듈이 냉각될 수 있으므로, 대기 온도가 낮을수록 냉각 동작 정지 온도를 높일 수 있다. 특히, 배터리 모듈이 장착된 차량의 속도가 빠를수록 대류 효과가 높으므로, 차량의 속도가 높을수록 냉각 동작 정지 온도를 높일 수 있다 이에 따라, 대기 온도가 낮거나 차량의 속도가 높을수록 냉각 장치가 빨리 정지하여서 배터리 모듈의 냉각에 영향을 주지 않으면서 냉각 장치의 동작으로 인한 소모 전력을 줄이고, 또한 냉각 장치의 내구성을 높일 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 냉각 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
차량이 이동 중인 경우에 대류 효과를 기대할 수 있으므로, 또 다른 실시예에서는 도 3을 참고로 하여 설명한 실시예와 달리, 차량이 이동 중이지 않은 경우에는 냉각 동작 정지 속도를 조절하지 않을 수 있다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높으면(S320), 처리 회로(130)는 배터리 장치가 장착된 차량의 속도가 0보다 높은지 판단한다(S425). 차량의 속도가 0보다 높으면(S425), 처리 회로(130)는 도 3을 참고로 하여 설명한 것처럼 냉각 동작 정지 온도를 조절한다(S330, S340).
한편, 차량의 속도가 0보다 높지 않으면(S425), 배터리 모듈(110)의 온도가 대기 온도보다 높더라도, 처리 회로(130)는 냉각 동작 정지 온도를 기준 온도와 동일하게 설정한다(S350).
이상에서 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈의 냉각에 사용되는 냉각 장치, 그리고
    상기 배터리 모듈의 온도가 대기 온도보다 높은 경우에, 상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이를 포함하는 정보에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정하고, 정지 온도의 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도에 기초해서 상기 정지 온도를 결정하고, 상기 배터리 모듈의 온도가 상기 정지 온도보다 낮은 경우에, 상기 냉각 장치의 동작을 정지하는 처리 회로
    를 포함하는 배터리 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 배터리 모듈의 온도가 대기 온도보다 높지 않은 경우에, 상기 처리 회로는 상기 기준 온도를 상기 정지 온도로 결정하는, 배터리 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 처리 회로는 상기 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도의 합을 상기 정지 온도로 결정하는, 배터리 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 제1 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 배터리 모듈의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 상기 제1 온도보다 큰 제2 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작은, 배터리 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 정보는 상기 배터리 장치가 장착되는 이동 수단의 속도를 더 포함하는 배터리 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 이동 수단의 속도가 제1 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 이동 수단의 상기 속도가 상기 제1 속도보다 빠른 제2 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작은, 배터리 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 이동 수단의 속도가 0인 경우, 상기 처리 회로는 상기 상기 기준 온도를 상기 정지 온도로 결정하는, 배터리 장치.
  8. 이동 수단에 장착된 배터리 장치의 냉각 제어 방법으로서,
    상기 배터리 장치의 온도를 측정하는 단계,
    상기 배터리 장치의 온도가 상기 대기 온도보다 높은 경우에, 상기 배터리 장치의 온도와 상기 대기 온도의 차이를 포함하는 정보에 기초해서 자연 감소 추정 온도를 결정하는 단계,
    정지 온도의 기준 온도와 상기 자연 감소 추정 온도에 기초해서 상기 정지 온도를 결정하는 단계, 그리고
    상기 배터리 장치의 온도가 상기 정지 온도보다 낮은 경우에, 상기 배터리 장치의 냉각 동작을 정지하는 단계
    를 포함하는 냉각 제어 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 배터리 장치의 온도가 대기 온도보다 높지 않은 경우에, 상기 기준 온도를 상기 정지 온도로 결정하는 단계를 포함하는 냉각 제어 방법.
  10. 제8항에서,
    상기 배터리 장치의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 제1 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 배터리 장치의 온도와 상기 대기 온도의 차이가 상기 제1 온도보다 큰 제2 온도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작은, 냉각 제어 방법.
  11. 제8항에서,
    상기 정보는 상기 이동 수단의 속도를 더 포함하는 냉각 제어 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 이동 수단의 속도가 제1 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도는 상기 이동 수단의 상기 속도가 상기 제1 속도보다 빠른 제2 속도인 경우의 상기 자연 감소 추정 온도보다 작은, 냉각 제어 방법.
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