KR101736201B1 - Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof - Google Patents

Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101736201B1
KR101736201B1 KR1020150036825A KR20150036825A KR101736201B1 KR 101736201 B1 KR101736201 B1 KR 101736201B1 KR 1020150036825 A KR1020150036825 A KR 1020150036825A KR 20150036825 A KR20150036825 A KR 20150036825A KR 101736201 B1 KR101736201 B1 KR 101736201B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
temperature
protection resistor
electric vehicle
voltage
Prior art date
Application number
KR1020150036825A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160112073A (en
Inventor
김석호
백동호
강태주
손창근
강경완
Original Assignee
세방전지(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세방전지(주) filed Critical 세방전지(주)
Priority to KR1020150036825A priority Critical patent/KR101736201B1/en
Publication of KR20160112073A publication Critical patent/KR20160112073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101736201B1 publication Critical patent/KR101736201B1/en

Links

Images

Classifications

    • B60L11/1816—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L11/1855—
    • B60L11/1875—
    • B60L11/1894—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

본 발명은 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법을 개시한다. 본 발명은 배터리의 온도를 감지하는 온도센서와, 하나 이상의 저항으로서 전원이 인가되면 발열하여 배터리의 온도를 상승시키는 보호저항과, 보호저항에 연결된 전원 라인을 스위칭하여 통전 또는 차단시키는 스위칭부와, 온도센서로부터 감지된 배터리의 온도가 설정된 저온에 해당 되면, 스위칭부를 제어하여 상기 충전기와 보호저항 사이의 전원라인을 통전시켜 보호저항을 발열시키는 비엠에스(BMS:BATTERY MANAGEMENT SYSTEM);를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses an energy storage device for an electric vehicle and a control method capable of heating a low-temperature battery. The present invention relates to a battery charger that includes a temperature sensor that senses a temperature of a battery, a protection resistor that raises the temperature of the battery by generating heat when the power source is applied as one or more resistors, And a battery management system (BMS) that controls the switching unit to energize a power supply line between the charger and the protection resistor to generate a protection resistance when the temperature of the battery sensed by the temperature sensor reaches a set low temperature .

Description

저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법{ENERGY STORAGE DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE CAPABLE OF HEATING THE LOW TEMPERATURE BATTERY AND CONTROL METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an energy storage device for an electric vehicle,

본 발명은 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에 장착되는 배터리가 저온 상태에서 충전 효율이 향상될 수 있도록 설정온도 이상으로 온도를 상승시킬 수 있는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery, and more particularly, To an energy storage device and control method for an electric vehicle capable of heating a low temperature battery.

일반적으로, 전기자동차는 일반차량과 달리 고전압 고용량 배터리(이하 배터리, 어시스트 배터리와 구별됨.)로 전기모터를 제어하여, 차량 시동, 차량 발진시 기동 토크 부가, 주행중 엔진 토크 어시스트, 차량 정지시 엔진 정지, 소위 아이들 스톱(Idle Stop)후 재시동 등의 배터리의 에너지 방전을 통한 모터 구동용 제어와, 정지시 발전, 주행중 발전 등으로 모터 발전 제어를 통하여 배터리에 에너지 충전을 행한다.Generally, unlike ordinary vehicles, an electric vehicle controls an electric motor with a high-voltage high-capacity battery (hereinafter, referred to as a battery or an assist battery) so as to start the vehicle, to generate a torque at the time of vehicle start, , So-called re-starting after an idle stop, and energy for charging the battery through motor generation control by stopping power generation and power generation while driving.

이러한 전기 자동차에는 배터리를 운용하고 관리하는 기능을 갖는 배터리 관리 시스템(BMS :Battery Management System)(이하, 비엠에스라 칭함)이라는 제어 장치를 함께 탑재되어 운용되고 있다.Such an electric vehicle is equipped with a control device called a battery management system (BMS: hereinafter referred to as BMMS) having a function of operating and managing a battery.

비엠에스는 주로 배터리가 갖는 물리적인 양, 즉 전압, 전류, 온도를 모니터링하고, 배터리 충전상태(SOC, State Of Charge)를 연산하여 디스플레이하고, 배터리 상태 정보, 오류 정보 등을 계측하고 디스플레이할 뿐만 아니라 배터리를 물리적으로 제어, 예컨대 셀 밸런싱, 냉각, 공급 전압 및 전류 제한 같은 기능을 수행한다.The BMS mainly monitors the physical quantity of the battery, that is, the voltage, the current and the temperature, calculates and displays the state of charge (SOC) of the battery, displays the battery status information and the error information But also perform functions such as battery balancing, cooling, supply voltage and current limiting.

그러나, 셀 온도가 저온일 경우 배터리 성능을 고려한 충/방전은 지극히 제한되는 실정이며, 심지어 차량이 주행할 수 없는 상태에 이르기도 한다. 특히, 배터리 수명에 치명적인 영향을 미치는 저온 시 충전은 배터리 제작 업계에서 권장하지 않고 있다However, when the cell temperature is low, charging / discharging considering battery performance is extremely limited, and even the vehicle can not travel. In particular, low-temperature charging, which has a critical impact on battery life, is not recommended by the battery manufacturing industry

따라서 종래에는 배터리의 온도를 상승시키기 위하여 에어 컨디셔너를 구동시키거나, 배터리 셀을 방전시켜 내부 이온들의 동작에 의해 온도를 상승시키기 위한 기술을 제안하였다. Therefore, conventionally, a technique for raising the temperature of the battery by driving the air conditioner or by discharging the battery cell to increase the temperature by operation of the internal ions has been proposed.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 시동 전에 에어컨디셔너를 구동시키거나 방전시키는 과정을 통하여 배터리의 온도를 상승시키고 있어 정상온도에 도달 되기 까지 장시간이 소요되고, 배터리가 완전 방전될 수 있는 문제점을 갖는다. However, the above-described conventional technique raises the temperature of the battery through the process of driving or discharging the air conditioner before starting, so that it takes a long time to reach the normal temperature and the battery can be discharged completely.

공개특허공보 제10-2012-0076954호(한국과학기술원, 2012.07.10)Open Patent Publication No. 10-2012-0076954 (Korea Advanced Institute of Science and Technology, July 10, 2012)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 배터리의 충전효율을 떨어뜨리는 저온 상태의 배터리에 직접 열을 가하여 배터리의 온도를 상승시킬 수 있는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems and to provide an energy saving device for an electric vehicle capable of heating a low temperature battery which can heat the battery by directly applying heat to the battery, A storage device, and a control method.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 전기자동차의 주행중에 모터로부터 발생 되어 배터리에 충전되는 회생전류에 의한 배터리의 과충전의 방지와 배터리의 가열이 모두 가능한 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법을 제공함에 있다. A second object of the present invention is to provide an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery capable of preventing overcharging of the battery due to a regenerative current generated from the motor during running of the electric vehicle, And a method of controlling the same.

목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부로부터 연결된 충전기에 의하여 전원이 충전되는 배터리의 온도를 감지하는 온도센서와, 하나 이상의 저항으로서 전원이 인가되면 발열하여 배터리의 온도를 상승시키는 보호저항과, 보호저항에 연결된 전원 라인을 스위칭하여 통전 또는 차단시키는 스위칭부와, 온도센서로부터 감지된 배터리의 온도가 설정된 저온에 해당되면, 스위칭부를 제어하여 상기 충전기와 보호저항 사이의 전원라인을 통전시켜 보호저항을 발열시키는 비엠에스(BMS:BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)를 포함하고, 배터리는 다 수개가 전기적으로 연결되는 다 수개의 전지셀 및 전지셀들 사이에 설치되어 방열시키도록 열전도성 금속재질로 제조된 하나 이상의 방열수단을 포함하고, 보호저항은 다 수개가 병렬 연결되어 하나 이상의 방열수단에 각각 설치되고, 방열수단은 금속판으로 제조되어 내측에 상기 보호저항이 고정되는 회로기판을 수용하는 방열 하우징이고, 방열 하우징은 전지셀과 밀착되는 양측면중 적어도 하나에 다 수개의 관통공이 형성되어 상기 보호저항에서 발열된 열을 상기 전지셀로 전도시키는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치를 제공할 수 있다.  According to an aspect of the present invention, there is provided a battery charger including: a temperature sensor that senses a temperature of a battery charged by a charger connected from the outside; a protection resistor that increases the temperature of the battery when the power source is applied, And a control unit for controlling the switching unit to energize the power supply line between the charger and the protection resistor to generate a protection resistor when the temperature of the battery sensed by the temperature sensor reaches a set low temperature, (BMS), and the battery includes a plurality of battery cells, each of which is electrically connected to a plurality of batteries, and at least one heat dissipating means (not shown) made of a thermally conductive metal material And a plurality of protection resistors are connected in parallel so that one or more heat dissipating means The heat dissipation housing has a plurality of through holes formed in at least one of both sides of the heat dissipation housing in close contact with the battery cell, and the protection resistor is formed of a metal plate, and the protection resistor is fixed to the inside of the heat dissipation housing. Temperature battery that conducts heat generated in the battery cell to the battery cell.

또한 본 발명은 배터리에 충전 전원이 인가되는 배터리 충전단계와, 전기자동차가 시동 오프 상태인지를 판단하는 시동오프 판단단계와, 시동 오프 판단단계에서 전기자동차가 시동 오프 상태로 판단되면, 배터리의 온도를 감지하는 온도감지단계와, 온도감지단계에서 감지된 온도가 설정된 정상온도 범위 이하의 저온인지를 판단하는 저온 판단단계와, 온도 판단단계에서 감지된 배터리 온도가 설정된 정상온도 범위 이하의 저온이라면 보호저항과 충전기 사이의 전원라인을 통전시켜 보호저항을 발열시키는 보호저항 연결단계와, 보호저항 연결단계 이후에 배터리의 온도가 설정된 정상온도 범위에 해당되는 지를 판단하는 정상온도 판단단계와, 정상온도 판단단계에서 배터리의 온도가 정상온도에 해당 되면 보호저항을 오프시키고, 배터리를 충전시키는 보호저항 오프단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an electric vehicle, the method comprising the steps of: charging a battery with charging power applied thereto; determining whether the electric vehicle is in a start-off state; A low temperature determination step of determining whether the temperature sensed in the temperature sensing step is a low temperature which is lower than a set normal temperature range and a low temperature determination step in which if the battery temperature detected in the temperature determination step is a low temperature below a set normal temperature range, A normal temperature judging step of judging whether a temperature of the battery corresponds to a predetermined normal temperature range after the connection of the protective resistor, If the temperature of the battery reaches the normal temperature, turn off the protection resistor, Characterized in that it comprises a protective resistor off step of.

상기에서 설명한 본 발명의 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법은 배터리에 직접적으로 열을 가하기 때문에 저온 상태의 배터리가 정상온도로 상승 되는 시간이 짧은 효과가 있다. The energy storage device and the control method for an electric vehicle capable of heating the low temperature battery of the present invention described above have the effect of shortening the time at which the low temperature battery rises to the normal temperature because it directly applies heat to the battery.

또한 본 발명은 전기자동차의 주행중에 배터리를 충전시키는 회생 전류에 의한 과충전의 방지와 주차중에 저온 상태의 배터리를 가열할 수 있는 기능이 모두 가능함에 따라 제조 비용이 절감되는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of preventing the overcharging due to the regenerative current charging the battery during the running of the electric vehicle, and the function of heating the battery in the low temperature state during parking, thereby reducing the manufacturing cost.

도 1은 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 제어방법에서 과충전 감지 및 방지단계를 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 보호저항을 내부구조를 간략 도시한 단면도이다. 1 is a conceptual diagram of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.
2 is a block diagram illustrating an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.
3 is a flowchart showing a control method of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.
4 is a flowchart showing an overcharge detection and prevention step in a control method of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low temperature battery according to the present invention.
5 is a view showing another embodiment of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.
6 is a cross-sectional view briefly illustrating the internal structure of the protection resistor of FIG.

이하에서는 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치 및 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of an energy storage device and a control method for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명의 상세한 설명을 위하여 사용된 용어를 이하에서 설명한다. First, terms used for the detailed description of the present invention will be described below.

본 발명에서 전기자동차의 충전기는 전기자동차가 주차중인 상태에서 선택적으로 연결되어 배터리에 전원을 공급하여 충전시키는 장치를 의미한다. In the present invention, a charger of an electric vehicle refers to a device that is selectively connected to an electric vehicle while the electric vehicle is parked and supplies power to the battery.

회생전류는 전기자동차의 모터가 배터리에 의해 공급된 전원으로 구동되던중에 전기자동차가 비탈길이나 후진, 급가속, 급정차와 같은 운동상태에서 모터에 배터리에서 공급되는 전압보다 큰 레벨의 역기전력에 의해 발생되는 전류를 의미한다. 회생전류는 배터리에서 모터에 공급되는 전압보다 크기 때문에 반대로 배터리로 인가되어 충전시킨다. The regenerative current is generated by the back electromotive force of the electric motor which is higher than the voltage supplied from the battery to the motor in a state of motion such as sloping, backward, rapid acceleration, and sudden stop while the motor of the electric vehicle is driven by the power supplied by the battery . Since the regenerative current is larger than the voltage supplied to the motor from the battery, the battery is charged and charged.

비엠에스(BMS)(BMS:BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)은 배터리의 전압과 온도를 감지하여 셀밸런싱 및 충전상태를 보정한다.BMS (Battery Management System) detects battery voltage and temperature and corrects cell balancing and charging status.

배터리는 LiB전지, NaS 전지, RFB, 수퍼캐패시터등의 이차전지로 구성되며, 이하의 설명에서는 리튬 이차전지로 구성된 다 수개의 전지셀이 전기적으로 통전되도록 연결된 구성을 일예로 들어 설명하며, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전기자동차에 장착되어 전원을 공급할 수 있는 모든 에너지저장장치가 해당 될 수 있다. The battery is constituted by a secondary battery such as a LiB battery, a NaS battery, an RFB, a supercapacitor, etc. In the following description, a plurality of battery cells constituted by a lithium secondary battery are electrically connected to each other. The present invention is not limited to this, and all energy storage devices mounted on electric vehicles and capable of supplying electric power may be applied.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 설명을 개시한다. Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치(100)는 전기자동차에 연결되는 충전기로부터 공급된 전원에 의하여 충전되는 배터리(110)를 구비한다. Referring to FIG. 1, an energy storage device 100 for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention includes a battery 110 that is charged by a power source supplied from a charger connected to an electric vehicle.

여기서 본 발명의 에너지저장장치(100)는 배터리(110)의 온도를 감지하여 설정된 정상온도 범위 이하의 저온이 감지되면, 충전기(200)에서 공급된 전원을 이용하여 배터리(110)에 직접적으로 열을 가하여 정상온도로 상승시키는 것을 특징으로 한다. The energy storage device 100 of the present invention senses the temperature of the battery 110 and directly opens the battery 110 using the power supplied from the charger 200 when a low temperature below the set temperature range is sensed And the temperature is raised to a normal temperature.

배터리(110)는 다 수개의 전지셀(111)이 전기적으로 연결되도록 조립되어 0도 이하의 저온에서는 전하의 이동이 느려지기 때문에 충전기(200)에서 전원을 공급하더라도, 예를 들면, 충전효율이 80%가 되고, 영하 10도에서는 50%로 감소된다. The battery 110 is assembled such that a plurality of battery cells 111 are electrically connected to each other and the movement of the charge is slowed at a low temperature of 0 degree or less. Therefore, even if power is supplied from the charger 200, 80%, and it is reduced to 50% at minus 10 degrees.

따라서 본 발명은 전기자동차가 시동 오프 상태(주차중 상태)에서 충전기(200)로부터 공급된 전원으로 배터리가 충전되기 이전에 배터리(110)의 온도를 정상온도 범위로 상승시킨다. 이때 본 발명은 배터리에 직접 열을 가하도록 충전기로와 보호저항(120)간에 폐회로를 구성한다. Accordingly, the present invention raises the temperature of the battery 110 to the normal temperature range before the battery is charged to the power supplied from the charger 200 in the start-off state (parking state) of the electric vehicle. At this time, the present invention constitutes a closed circuit between the charger and the protection resistor 120 so as to directly heat the battery.

보호저항(120)은 다 수개의 저항이 병렬 연결된 것으로서 인가되는 충전기로부터 공급된 전류가 저항에 의하여 소모되면서 발열된다. 그러므로 배터리(110)는 보호저항(120)에서 발생된 열에 의하여 정상온도(예를 들면, 25도 이상)로 상승시켜 충전효율을 향상시키게 된다. The protection resistor 120 generates heat while consuming the current supplied from the charger to which a plurality of resistors are connected in parallel. Therefore, the battery 110 is raised to a normal temperature (for example, 25 degrees or more) by the heat generated in the protection resistor 120 to improve the charging efficiency.

또한 보호저항(120)은 전기자동차의 주행중에 모터로부터 발생된 회생전류를 소모시켜 배터리의 과충전을 방지할 수 있다. In addition, the protection resistor 120 consumes the regenerative current generated from the motor during the running of the electric vehicle, thereby preventing overcharging of the battery.

보다 구체적인 구성 및 작용은 도 2의 블럭도를 참조하여 설명한다. More specific configurations and operations will be described with reference to the block diagram of FIG.

도 2는 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 블럭도이다. 2 is a block diagram of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명은 에너지저장장치(100)와, 충전기(200)와, 모터(300)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the present invention includes an energy storage device 100, a charger 200, and a motor 300.

에너지저장장치(100)는 다 수개의 전지셀(111)이 연결되는 배터리(110)와, 배터리(110)를 가열시키는 보호저항(120)과, 배터리(110)의 온도를 감지하는 온도센서(130)와, 배터리(110)의 전압을 감지하는 전압센서(140)와, 보호저항(120)에 연결되는 회로를 차단 또는 통전시키는 스위칭부(150)와, 충전기(200)와 배터리(110) 사이에서 전류를 감지하는 전류센서(160)와, 온도센서(130)와 전압센서(140) 및 전류센서(160)의 감지신호를 수신하여 스위칭부(150)를 제어하는 비엠에스(BMS)(170)를 포함한다. The energy storage device 100 includes a battery 110 to which a plurality of battery cells 111 are connected, a protection resistor 120 for heating the battery 110, a temperature sensor A switching unit 150 for shutting off or energizing a circuit connected to the protection resistor 120 and a switching unit 150 for switching between the charging unit 200 and the battery 110, A current sensor 160 for sensing a current between the temperature sensor 130 and the voltage sensor 140 and a current sensor 160 for receiving the sensing signal and controlling the switching unit 150. [ 170).

배터리(110)는 다 수개의 전지셀(111)이 전기적으로 연결되어 충전기(200)에서 공급되는 전원을 충전하고, 전기자동차의 시동시에 모터(300) 및 시동장치에 시동전원을 공급한다. The battery 110 is electrically connected to a plurality of battery cells 111 to charge the power supplied from the charger 200 and to supply starting power to the motor 300 and the starter when the electric vehicle starts.

온도센서(130)는 배터리(110)의 온도를 감지하여 비엠에스(BMS)(170)에 온도감지신호를 인가한다. 여기서 온도센서(130)는 배터리(110)의 전지셀(111)별 온도와 전체 배터리(110)의 온도를 각각 감지함이 바람직하다. The temperature sensor 130 senses the temperature of the battery 110 and applies a temperature sensing signal to the BMS 170. Here, the temperature sensor 130 preferably senses the temperature of the battery 110 of the battery 110 and the temperature of the entire battery 110, respectively.

전압센서(140)는 배터리(110)의 충전전압을 감지하여 비엠에스(BMS)(170)에 전압감지신호를 인가한다. 바람직하게로는 전압센서(140)는 비엠에스(BMS)(170)의 셀밸런싱(CELL BALANCING) 및 충전상태(STATE OF CHARGE) 보정을 위하여 전지셀(111)별 전압을 측정하여 비엠에스(BMS)(170)에 인가한다. The voltage sensor 140 senses the charging voltage of the battery 110 and applies a voltage sense signal to the BMS 170. [ Preferably, the voltage sensor 140 measures the voltage of each battery cell 111 for cell balancing and state of charge of the BMS 170, (170).

전류센서(160)는 배터리(110)의 전류를 감지하여 비엠에스(BMS)(170)에 전류감지신호를 인가한다. The current sensor 160 senses the current of the battery 110 and applies a current sense signal to the BMS 170.

보호저항(120)은 다 수개의 저항(R1, R2, R3,..RN)이 병렬연결된다. 그리고 보호저항(120)은 배터리(110)와 스위칭부(150) 사이의 전원라인에 설치되고, 더욱 바람직하게로는 기구적으로 배터리(110)에 인접된 위치에 설치된다. Protective resistance 120 is the number of resistors is (R1, R2, R3, R .. N) are connected in parallel. The protection resistor 120 is installed in a power supply line between the battery 110 and the switching unit 150 and more preferably in a position adjacent to the battery 110 mechanically.

예를 들면, 보호저항(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 배터리(110)의 하단에서 각 전지셀(111)에 열을 직접 가할수 있도록 설치되거나, 또는 다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 전지셀(111)과 전지셀(111) 사이에서 설치됨도 가능하다. For example, the protection resistor 120 may be provided to directly apply heat to each battery cell 111 at the lower end of the battery 110 as shown in Fig. 1, or alternatively, Or may be installed between the battery cell 111 and the battery cell 111 as shown in FIG.

여기서 상기 보호저항(120)은 열전도도를 높일 수 있도록 배터리(110)에서 발열된 열을 공기중으로 발열시키도록 열전도성이 높은 금속재질로 제조되는 방열수단에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 방열수단은, 예를 들면, 배터리(110)에서 발열된 열을 외부로 방열시키기 위하여 열전도성이 높은 금속재질로 제조된다.The protection resistor 120 may be installed in a heat dissipating unit made of a metal having a high thermal conductivity so as to heat the heat generated by the battery 110 to the air so as to increase the thermal conductivity. The heat dissipating means is made of a metal having high thermal conductivity, for example, to dissipate the heat generated from the battery 110 to the outside.

즉, 본 발명은 이와 같은 방열수단의 방열기능을 반대로 적용하여 보호저항(120)에서 발열된 열을 방열수단에 의해 전도시켜 배터리의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있도록 하는 것이 특징이다. That is, the present invention is characterized in that the heat dissipation function of the heat dissipation means is reversed so that the heat generated by the protection resistor 120 is conducted by the heat dissipation means to rapidly raise the temperature of the battery.

따라서 본 발명에서 방열수단은 판 형상으로 제조되는 방열판으로서 일면에 병렬연결된 보호저항이 실장된 회로기판이 설치되거나, 또는 도 6에 도시된 바와 같이 열전도도가 높은 금속판으로 제조된 방열 하우징(122)으로 제조될 수 있다. Accordingly, in the present invention, the heat dissipating means is a heat dissipation plate manufactured in the form of a plate, a circuit board on which protection resistors are connected in parallel, or a heat dissipation housing 122 made of a metal plate having high thermal conductivity, ≪ / RTI >

즉, 보호저항(120)은 방열판(도시되지 않음)의 일면에 고정되는 회로기판(121)에 저항이 병렬연결되도록 설치되거나, 방열 하우징(122)의 내측에 고정된 회로기판(121)에서 병렬 연결되도록 실장된 저항으로 구성될 수 있다. That is, the protection resistor 120 is installed in parallel to the circuit board 121 fixed to one surface of the heat sink (not shown) or parallel connected to the circuit board 121 fixed to the inside of the heat radiation housing 122 And a resistor mounted to be connected.

아울러 방열 하우징(122)은, 도 6을 참조하면, 전지셀과 밀착되는 양측면에서 다 수개의 관통공(122a)이 형성되어 상기 보호저항(120)에서 발열된 열을 양측의 전지셀(111)로 전도될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 6, a plurality of through holes 122a are formed on both sides of the battery cell in close contact with the battery cells so that the heat generated from the protection resistor 120 is transferred to the battery cells 111 on both sides, It is preferable to be able to conduct the current to the electrode.

이와 같이 보호저항(120)은 배터리(110)에 직접 열을 가할 수 있는 위치에 설치되어 전기자동차의 주차중에 충전기에서 인가되는 전류에 의하여 발열되어 배터리의 온도를 상승시킬 수 있다. In this way, the protection resistor 120 can be installed at a position where heat can be directly applied to the battery 110, and can be heated by the current supplied from the charger during parking of the electric vehicle, thereby raising the temperature of the battery.

스위칭부(150)는 보호저항(120)이 연결되는 전원 라인을 차단 또는 통전시킨다. 즉, 스위칭부(150)는 비엠에스(BMS)(170)의 제어에 의하여 보호저항(120)에 연결되는 전원 라인을 차단 또는 통전시켜 충전기(200)와 보호저항(120) 또는 모터(300)와 보호저항(120)간에 폐회로를 형성한다. The switching unit 150 blocks or energizes the power line to which the protection resistor 120 is connected. That is, the switching unit 150 blocks or energizes the power supply line connected to the protection resistor 120 under the control of the BMS 170, so that the charging unit 200, the protection resistor 120, And the protective resistor 120, as shown in FIG.

비엠에스(BMS)(170)는 주차중인 상태에서 온도센서(130)의 감지신호를 수신하여 배터리(110)가 설정된 저온에 해당되면, 스위칭부(150)를 제어하여 보호저항(120)과 충전기(200)간에 폐회로를 형성하도록 제어한다. 이때 비엠에스(BMS)(170)는 배터리(110)의 온도를 지속적으로 감시하여 설정된 정상온도가 감지되면 보호저항(120)과 충전기간의 폐회로를 오프시키고, 배터리(110)와 충전기(200)간의 전원라인을 통전시키도록 스위칭부(150)를 제어한다. The BMS 170 receives the detection signal of the temperature sensor 130 while the vehicle is being parked and controls the switching unit 150 so that the protection resistor 120 and the charger 170, (200) to form a closed circuit. At this time, the BMS 170 continuously monitors the temperature of the battery 110 to turn off the closed circuit between the protection resistor 120 and the charger when the set normal temperature is sensed, And controls the switching unit 150 to energize the power supply line.

또한 비엠에스(BMS)(170)는 전기자동차의 주행중에 전압센서(140) 및 전류센서(160)의 감지신호를 수신하여 배터리(110)가 설정된 과충전 조건에 해당 되면, 스위칭부(150)를 제어하여 전기자동차의 모터(300)에서 출력되는 회생전류를 보호저항(120)으로 인가되도록 한다. 보호저항(120)은 회생전류를 소모하여 배터리(110)에 충전되지 않도록 한다. 아울러 비엠에스(BMS)(170)는 전압센서(140) 및 전류센서(160)에서 감지되는 배터리(110)의 충전상태를 확인하여 설정된 과충전 조건에 해당 되지 않으면 스위칭부(150)를 제어하여 보호저항(120)을 오프시킨다. The BMS 170 receives the detection signals of the voltage sensor 140 and the current sensor 160 during driving of the electric vehicle and when the battery 110 meets the overcharging condition set by the battery 110, So that the regenerative current output from the motor 300 of the electric vehicle is applied to the protection resistor 120. [ The protection resistor 120 consumes the regenerative current to prevent the battery 110 from being charged. The BMS 170 checks the charged state of the battery 110 sensed by the voltage sensor 140 and the current sensor 160 and controls the switching unit 150 to perform the protection The resistor 120 is turned off.

충전기(200)는 전기자동차의 외부에 설치된 것으로서 전기자동차의 충전시에만 연결되는 장치이고, 모터(300)는 전기자동차의 동력을 생산한다. 다만, 도시된 도면에는 충전기(200)와 모터(300)가 동시에 도시되어 있으나, 상술한 바와 같이 충전기는 충전시에만 선택적으로 연결된다. The charger 200 is installed outside the electric vehicle and is connected only when the electric vehicle is charged, and the motor 300 produces power of the electric vehicle. In the drawing, the charger 200 and the motor 300 are shown at the same time, but the charger is selectively connected only when charging.

즉, 본 발명은 다 수개의 저항(R1, R2, R3,..RN)이 병렬연결되는 보호저항(120)을 통하여 전기자동차에서 주행중에 발생되는 회생전류를 차단하여 과충전을 방지함과 동시에 배터리(110)의 온도를 상승시킬 수 있다. That is, the present invention prevents overcharging by interrupting a regenerative current generated during running in an electric vehicle through a protection resistor 120 in which a plurality of resistors R1, R2, R3, ... R N are connected in parallel The temperature of the battery 110 can be raised.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하고, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통하여 달성되는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 제어방법을 첨부된 순서도를 참조하여 설명한다. The control method of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery, which is achieved through the above-described configuration, will now be described with reference to the accompanying flowcharts.

도 3은 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 제어방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart showing a control method of an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치의 제어방법은 전기자동차가 시동 오프 상태인지를 판단하는 시동오프 판단단계(S110)와, 시동 오프 판단단계(S110) 이후에서 배터리(110)의 온도를 감지하는 온도감지단계(S120)와, 온도감지단계(S120)에서 감지된 온도가 설정온도 이하인지를 판단하는 저온 판단단계(S130)와, 저온 판단단계(S130)에서 감지된 온도가 설정된 정상온도 범위 이하의 저온이라면 보호저항(120)을 연결하는 보호저항 연결단계(S140)와, 보호저항 연결단계(S140) 이후에 배터리(110)의 온도가 설정된 정상온도 범위에 해당되는 지를 판단하는 정상온도 판단단계(S150)와, 정상온도 판단단계(S150)에서 배터리(110)의 온도가 정상온도에 해당 되면 보호저항(120)을 오프시키는 보호저항 오프단계(S160)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a method of controlling an energy storage device for an electric vehicle capable of heating a low-temperature battery according to the present invention includes the steps of: determining whether the electric vehicle is in a start-off state (S110) A temperature sensing step S120 for sensing the temperature of the battery 110 after S110, a low temperature determining step S130 for determining whether the temperature sensed at the temperature sensing step S120 is lower than a set temperature, If the temperature sensed in step S130 is a low temperature below the set normal temperature range, the temperature of the battery 110 may be lowered after the connection of the protection resistor 120 and the protection resistor connection step S140. A normal temperature determination step S150 for determining whether the temperature of the battery 110 falls within a predetermined normal temperature range; and a protection resistor 120 for turning off the protection resistor 120 when the temperature of the battery 110 reaches a normal temperature in the normal temperature determination step S150. In step S160, .

시동오프 판단단계(S110)는 비엠에스(BMS)(170)에서 전기자동차가 현재 주차중 인지 주행중 상태인지를 판단하는 단계이다. 여기서 비엠에스(BMS)(170)는 전류센서(160)로부터 전류감지신호가 인가되면, 전기자동차의 제어부(도시되지 않음)와 통신을 통하여 전기자동차의 시동키의 온 또는 오프 상태를 수신하거나 또는 전기자동차의 모터(300)의 구동상태 또는 모터(300)로부터 회생전류가 인가되는 지를 통하여 전기자동차의 시동 온 또는 오프 상태인지를 판단할 수 있다. The start-off determination step S110 is a step of determining whether the electric vehicle is currently parked or in a running state in the BMS (170). Here, the BMS 170 receives the on / off state of the ignition key of the electric vehicle through communication with a control unit (not shown) of the electric vehicle when the current sense signal is applied from the current sensor 160, It is possible to determine whether the electric vehicle is turned on or off through the driving state of the electric motor 300 or the regenerative electric current from the motor 300. [

비엠에스(170)는 시동오프 판단단계(S110)에서 시동이 오프된 상태라 판단되면, 충전기가 연결된 것으로 판단하여 온도감지단계(S120)를 진행한다. If it is determined that the starter is turned off in the start-off determining step S110, the BSM 170 determines that the charger is connected and proceeds to the temperature sensing step S120.

또는 비엠에스(170)는 시동오프 판단단계(S110)에서 시동이 오프 되지 않고 주행중 상태라면, 배터리(110)의 충전전압을 감지하여 과충전을 방지하는 과충전 감지 및 방지단계(S170)를 진행한다. 과충전 감지 및 방지단계(S170)는 도 4를 참조하여 후술한다. Or the BSM 170 proceeds to the overcharge detection and prevention step S170 for detecting overcharging by detecting the charging voltage of the battery 110 if the startup is not being performed and the vehicle is running in the starting off determination step S110. The overcharge detection and prevention step S170 will be described later with reference to FIG.

온도감지단계(S120)는 비엠에스(BMS)(170)가 전기자동차가 시동 오프된 상태에서 전류가 감지되면 충전기(200)가 연결된 것으로 판단하여 배터리의 온도를 확인하는 단계이다. 따라서 비엠에스(170)는 온도센서(130)로부터 배터리(110)의 온도감지신호를 수신한다. 여기서 온도센서(130)는 다 수개로서 배터리(110)의 전지셀(111)별 온도를 감지하거나 또는 전체 배터리(110)의 온도를 감지하여 비엠에스(BMS)(170)에 인가한다. In the temperature sensing step S120, the BMS 170 determines that the charger 200 is connected when an electric current is sensed while the electric vehicle is turned off, and the temperature of the battery is checked. Thus, the non-MS 170 receives the temperature sensing signal of the battery 110 from the temperature sensor 130. The temperature sensor 130 senses the temperature of the battery 110 of the battery 110 or senses the temperature of the entire battery 110 and applies the sensed temperature to the BMS 170.

저온 판단단계(S130)는 비엠에스(BMS)(170)가 온도감지단계(S120)에서 감지된 배터리(110)의 온도가 설정된 정상온도 범위 이하의 저온에 해당되는 지를 판단한다. In the low temperature determination step S130, the BMS 170 determines whether the temperature of the battery 110 detected in the temperature sensing step S120 corresponds to a low temperature below the set normal temperature range.

보호저항 연결단계(S140)는 비엠에스(BMS)(170)가 저온 판단단계(S130)에서 배터리(110)의 온도가 설정된 정상온도 범위 이하의 저온에 해당 된 것으로 판단되면, 스위칭부(150)를 제어하여 보호저항(120)과 충전기간에 폐회로를 형성하는 단계이다. 여기서 스위칭부(150)는 비엠에스(BMS)(170)의 제어에 의하여 보호저항(120)이 연결되는 전원 라인을 통전시켜 충전기(200)와 보호 저항(120) 간에 폐회로를 구성하고, 충전기(200)와 배터리(110)간의 전원라인을 차단한다. 따라서 보호저항(120)은 충전기(200)에서 인가되는 전류가 소모되면서 발열된다. 이때 보호저항(120)에서 발열된 열은 배터리(110)를 직접적으로 가열함에 따라 배터리(110)의 온도가 상승된다. If the BMS 170 determines that the temperature of the battery 110 corresponds to a low temperature below the predetermined temperature range in the low temperature determination step S130, the protection resistor connection step S140 may be performed by the switching unit 150, Thereby forming a closed circuit in the charging period with the protection resistor 120. [ The switching unit 150 turns on the power supply line to which the protection resistor 120 is connected under the control of the BMS 170 to constitute a closed circuit between the charger 200 and the protection resistor 120, 200 and the battery 110. In this case, Therefore, the protection resistor 120 generates heat while the current applied from the charger 200 is consumed. At this time, the temperature of the battery 110 rises as the heat generated in the protection resistor 120 directly heats the battery 110.

더욱 바람직하게로 본 발명은 상기 보호저항(120)을 열전도성이 높은 금속으로 제조된 방열판 및 방열 하우징(122)에 설치 및/또는 수납하여 전지셀과 전지셀 사이에 설치한다. 그러므로 배터리(110)는 방열수단의 열전도 특성에 의해 보호저항에서 발열된 열이 빠르게 전도됨에 따라 온도가 빠르게 상승될 수 있다. More preferably, the protection resistor 120 is installed and / or housed in the heat dissipation plate 122 and the heat dissipation plate 122 made of a metal having high thermal conductivity, and is installed between the battery cell and the battery cell. Therefore, the temperature of the battery 110 can be rapidly raised as the heat generated from the protection resistor is rapidly conducted by the heat conduction characteristic of the heat dissipating means.

정상온도 판단단계(S150)는 비엠에스(BMS)(170)가 보호저항 연결단계(S140) 이후에 배터리(110)가 설정된 정상온도 범위에 해당되는 지를 판단하는 단계이다. 비엠에스(BMS)(170)는 보호저항 연결단계(S140) 이후에 온도센서(130)로부터 배터리(110)의 온도 감지신호를 지속적으로 수신하여 배터리(110)의 온도를 확인하여 설정된 정상온도범위에 해당되는 지를 판단한다.  The normal temperature determination step S150 is a step for determining whether the battery 110 corresponds to the set normal temperature range after the protection resistor connection step S140. The BMS 170 continuously receives the temperature sensing signal of the battery 110 from the temperature sensor 130 after the connection of the protection resistor S 140 and confirms the temperature of the battery 110 to determine the normal temperature range Is determined.

보호저항 오프단계(S160)는 정상온도 판단단계(S150)에서 배터리(110)가 정상온도 범위로 상승 되었다면, 보호저항(120)이 연결된 전원라인을 차단하는 단계이다. 비엠에스(BMS)(170)는 온도센서(130)로부터 감지된 배터리(110)의 온도가 설정된 정상온도 범위에 해당되면, 스위칭부(150)를 제어하여 보호저항(120)에 연결되는 전원라인을 차단하고, 충전기(300)와 배터리(110)간의 전원라인을 통전시킨다. The protection resistor off step S160 is a step of disconnecting the power supply line to which the protection resistor 120 is connected if the battery 110 is raised to the normal temperature range in the normal temperature determination step S150. When the temperature of the battery 110 sensed by the temperature sensor 130 is within a predetermined normal temperature range, the BMS 170 controls the switching unit 150 to supply power to the power source line And the power supply line between the charger 300 and the battery 110 is energized.

따라서 배터리(110)는 정상온도로 가열된 이후에 충전기(200)로부터 전원을 공급받아 충전될 수 있다. Therefore, the battery 110 can be charged by receiving power from the charger 200 after being heated to a normal temperature.

이와 같이 본 발명은 보호저항(120)을 이용하여 배터리(110)를 직접 가열함에 따라 충전효율이 95% 이상이 가능한 온도로 가열되는 시간이 짧다.As described above, according to the present invention, since the battery 110 is directly heated using the protection resistor 120, the heating time to the temperature at which the charging efficiency is 95% or more is short.

도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리(110) 충전방법에서 과충전 감지 및 방지단계를 도시한 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating an overcharge detection and prevention step in a method of charging a battery 110 of an electric vehicle according to the present invention.

도 4를 참조하면, 과충전 감지 및 방지단계(S170)는 상술한 시동오프 판단단계에서 주행중 상태로 판단되면, 배터리(110) 전압을 감지하는 배터리 전압감지단계(S181)와, 배터리(110) 전압이 설정된 과충전 조건에 해당되는 지를 판단하는 과충전 판단단계(S182)와, 과충전 판단단계(S182) 이후에 배터리(110)가 설정된 과충전 조건에 해당 되면 보호저항(120)을 연결하여 회생전류를 소비시키는 보호저항 연결단계(S183)와, 보호저항 연결단계(S183) 이후에 배터리(110)의 전압을 감지하여 충전 필요 조건에 해당되는 지를 판단하는 충전판단단계(S814)와, 충전판단단계(S184)에서 배터리(110)의 전압이 과충전조건에 해당 되지 않고 충전이 필요한 충전필요조건에 해당되면 보호저항(120)을 오프시키는 보호저항 오프 단계(S185)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the overcharge detection and prevention step S170 includes a battery voltage sensing step S181 for sensing a voltage of the battery 110 when it is determined that the vehicle is in a running state at the start-off determination step, (S182) for judging whether the overcharging condition is satisfied or not, and if the battery 110 is in an overcharging condition set after the overcharge determining step (S182), the protective resistor 120 is connected to consume the regenerative current A charging determination step S814 for determining whether the voltage of the battery 110 corresponds to a charging necessity condition after the connection of the protection resistor connection step S183 and the protection resistor connection step S183 and the charging determination step S184, Off step S185 of turning off the protection resistor 120 when the voltage of the battery 110 does not correspond to the overcharge condition and the charging condition is required for charging.

배터리 전압감지단계(S181)는 시동오프 판단단계(S110)에서 주행중 상태로 판단되면, 비엠에스(BMS)(170)에서 배터리(110)의 전압 감지신호를 수신하는 단계이다. 전압센서(140)는 배터리(110)의 전압을 감지하여 비엠에스(BMS)(170)에 전압감지신호를 인가한다. 여기서 전압센서(140)는 다 수개로서 배터리(110)의 전지셀(111)별 전압을 감지하거나, 전체 전압을 감지한다. The battery voltage sensing step S181 is a step of receiving a voltage sensing signal of the battery 110 from the BMS 170 when it is determined that the vehicle is in a running state in the start-off determination step S110. The voltage sensor 140 senses the voltage of the battery 110 and applies a voltage sense signal to the BMS 170. Here, the voltage sensor 140 senses the voltage of each battery cell 111 of the battery 110, or senses the entire voltage.

여기서 배터리(110)는 전기자동차가 주행중임에 따라 모터(300)로부터 발생된 회생전류로 충전된다. Here, the battery 110 is charged with the regenerative current generated from the motor 300 as the electric vehicle is running.

과충전 판단단계(S182)는 배터리 전압감지단계(S181)에서 감지된 배터리(110) 전압이 과충전 조건에 해당되는 전압레벨인지를 판단한다. 비엠에스(BMS)(170)는 전압센서(140)의 전압 감지신호를 지속적으로 수신하여 배터리(110)의 전압이 설정된 과충전 조건에 해당되는 지를 판단할 수 있다.  The overcharge determination step S182 determines whether the voltage of the battery 110 sensed in the battery voltage sensing step S181 is a voltage level corresponding to the overcharge condition. The BMS 170 may continuously receive the voltage sense signal of the voltage sensor 140 to determine whether the voltage of the battery 110 corresponds to the set overcharge condition.

보호저항 연결단계(S183)는 과충전 판단단계(S182)에서 배터리(110)의 전압이 과충전 조건에 해당 되면, 보호저항(120)을 연결하여 모터(300)로부터 인가되는 회생전류의 충전을 차단하는 단계이다. The protection resistor connection step S183 is a step of connecting the protection resistor 120 to cut off the charging of the regenerative current applied from the motor 300 when the voltage of the battery 110 is in the overcharge condition in the overcharge determination step S182 .

스위칭부(150)는 비엠에스(BMS)(170)의 제어에 의하여 모터(300)에서 보호저항(120)에 연결되는 전원 라인을 통전시키도록 스위칭한다. 따라서 모터(300)에서 인가되는 회생전류는 보호저항(120)으로 인가되고, 배터리(110)와 모터(300)간의 전원라인이 차단된다. 보호저항(120)은 상술한 바와 같이 다 수개의 저항(R1, R2, R3,...RN)이 병렬연결됨에 따라 모터(300)로부터 인가되는 회생전류를 소모한다. The switching unit 150 switches the power supply line connected to the protection resistor 120 from the motor 300 under the control of the BMS 170 to energize the power supply line. Therefore, the regenerative current applied from the motor 300 is applied to the protection resistor 120, and the power supply line between the battery 110 and the motor 300 is cut off. Protection resistor 120 consumes the number of resistors (R1, R2, R3, ... R N), a regenerative current is applied from the motor 300 in accordance with a parallel connected, as described above.

충전판단단계(S184)는 비엠에스(BMS)(170)에서 배터리(110)의 전압감지신호를 수신하여 과충전 조건에서 벗어난 충전필요조건에 해당되는 전압이 감지되는 지를 판단하는 단계이다. 비엠에스(BMS)(170)는 보호저항 연결단계(S183) 이후에 배터리(110)의 전압 감지신호를 지속적으로 수신하여 배터리(110)가 충전조건에 벗어나는 지를 확인한다.  The charging determination step S184 is a step of receiving a voltage sensing signal of the battery 110 from the BMS 170 and determining whether a voltage corresponding to a charging requirement that is out of the overcharging condition is sensed. The BMS 170 continuously receives the voltage detection signal of the battery 110 after the connection of the protection resistor S183 and confirms whether the battery 110 is out of the charging condition.

즉, 배터리(110)는 전기자동차가 주행중임에 따라 모터(300)나 기타 전기자동차의 부하에 전원을 계속적으로 공급함에 따라 설정된 과충전 조건을 벗어나 충전이 필요한 충전필요조건에 해당되는 레벨로 방전된다. That is, when the electric vehicle is in operation, the battery 110 is continuously supplied with the electric power to the load of the motor 300 or other electric vehicle, so that the battery 110 is discharged to a level corresponding to the charging requirement, .

따라서 비엠에스(BMS)(170)는 보호저항 연결단계(S183) 이후에 배터리(110)의 전압을 지속적으로 감시하여 충전필요조건에 해당되는 지를 판단하게 된다. Accordingly, the BMS 170 continuously monitors the voltage of the battery 110 after the connection of the protection resistor S183 to determine whether the battery 110 corresponds to the charging requirement.

보호저항 오프단계(S185)는 충전판단단계(S184)에서 배터리(110)의 전압이 충전필요조건에 해당되면 보호저항(120)을 오프시켜 모터(300)로부터 발생된 회생전류로 배터리(110)를 충전시키는 단계이다. 비엠에스(BMS)(170)는 스위칭부(150)를 제어하여 보호저항(120)을 오프시킨다. 따라서 모터(300)에서 출력된 회생전류는 배터리(110)로 인가되어 충전시킨다. If the voltage of the battery 110 falls within the charging requirement condition in the charge determination step S184, the protection resistor off step S185 turns off the protection resistor 120 and supplies the regenerative current generated from the motor 300 to the battery 110, . The BMS 170 controls the switching unit 150 to turn off the protection resistor 120. Therefore, the regenerative current output from the motor 300 is applied to the battery 110 to charge it.

이와 같이 본 발명은 보호저항(120)을 통하여 회생전류로 인한 과충전을 방지함과 동시에 주차중일 때 저온 상태인 배터리(110)를 가열할 수 있어 동시에 두 가지 기능을 수행함에 따라 해당 기능을 위하여 별도의 장치를 추가하지 않아도 된다. As described above, according to the present invention, overcharge due to the regenerative current is prevented through the protection resistor 120, and the battery 110, which is in a low temperature state, can be heated while the vehicle is being parked. There is no need to add a device of

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 에너지저장장치 110 : 배터리
111 : 전지셀 120 : 보호저항
121 : 회로기판 122 : 방열 하우징
130 : 온도센서 140 : 전압센서
150 : 스위칭부 160 : 전류센서
170 : 비엠에스 200 : 충전기
300 : 모터100: Energy storage device 110: Battery
111: Battery cell 120: Protection resistance
121: circuit board 122: heat dissipation housing
130: Temperature sensor 140: Voltage sensor
150: switching unit 160: current sensor
170: BMS 200: Charger
300: motor

Claims (8)

외부로부터 연결된 충전기에 의하여 전원이 충전되는 배터리의 온도를 감지하는 온도센서;
하나 이상의 저항으로서 전원이 인가되면 발열하여 상기 배터리의 온도를 상승시키는 보호저항;
상기 보호저항에 연결된 전원 라인을 스위칭하여 통전 또는 차단시키는 스위칭부; 및
상기 온도센서로부터 감지된 배터리의 온도가 설정된 저온에 해당되면, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 충전기와 보호저항 사이의 전원라인을 통전시켜 보호저항을 발열시키는 비엠에스(BMS:BATTERY MANAGEMENT SYSTEM);를 포함하고,
상기 배터리는
다 수개가 전기적으로 연결되는 다 수개의 전지셀; 및
상기 전지셀들 사이에 설치되어 방열시키도록 열전도성 금속재질로 제조된 하나 이상의 방열수단;을 포함하고,
상기 보호저항은 다 수개가 병렬 연결되어 상기 하나 이상의 방열수단에 각각 설치되고,
상기 방열수단은 금속판으로 제조되어 내측에 상기 보호저항이 고정되는 회로기판을 수용하는 방열 하우징이고,
상기 방열 하우징은
상기 전지셀과 밀착되는 양측면중 적어도 하나에 다 수개의 관통공이 형성되어 상기 보호저항에서 발열된 열을 상기 전지셀로 전도시키는 것을 특징으로 하는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치.
A temperature sensor for sensing the temperature of the battery charged by the charger connected from the outside;
A protection resistor that generates heat when the power is applied as one or more resistances to raise the temperature of the battery;
A switching unit for switching a power supply line connected to the protection resistor to energize or cut off the power supply line; And
And a battery management system (BMS) that controls the switching unit to energize a power supply line between the charger and the protection resistor to generate a protection resistance when the temperature of the battery sensed by the temperature sensor reaches a set low temperature and,
The battery
A plurality of battery cells electrically connected to the plurality of battery cells; And
And one or more heat dissipating means provided between the battery cells and made of a thermally conductive metal material to dissipate heat,
Wherein the protection resistors are connected in parallel to each other and are respectively installed in the at least one heat dissipating means,
Wherein the heat dissipating means is a heat dissipation housing made of a metal plate and accommodating a circuit board having the protection resistor fixed therein,
The heat dissipation housing
Wherein a plurality of through holes are formed in at least one of both side surfaces of the battery cell in close contact with the battery cell to conduct heat from the protection resistor to the battery cell.
제1항에 있어서, 상기 전기자동차용 에너지저장장치는
상기 배터리의 전압을 감지하는 전압센서; 및
상기 배터리에 연결되는 전원라인에 전류를 감지하는 전류센서;를 더 포함하는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치.
2. The energy storage device for an electric vehicle according to claim 1,
A voltage sensor for sensing a voltage of the battery; And
And a current sensor for sensing a current in a power line connected to the battery.
제2항에 있어서, 상기 비엠에스는 상기 전압센서의 전압감지신호를 수신하여 상기 배터리가 과충전 조건에 해당 되면 상기 스위칭부를 제어하여 상기 보호저항과 모터 사이의 전원을 통전 시키고, 상기 모터와 배터리 사이의 전원 라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 저온 배터리를 가열할 수 있는 전기자동차용 에너지저장장치.
[3] The apparatus of claim 2, wherein the BMS receives a voltage sense signal of the voltage sensor and controls the switching unit to energize the power source between the protection resistor and the motor when the battery is in an overcharge condition, Wherein the power supply line of the low-temperature battery is interrupted.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020150036825A 2015-03-17 2015-03-17 Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof KR101736201B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150036825A KR101736201B1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150036825A KR101736201B1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160112073A KR20160112073A (en) 2016-09-28
KR101736201B1 true KR101736201B1 (en) 2017-05-17

Family

ID=57101505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150036825A KR101736201B1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101736201B1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101990033B1 (en) * 2017-04-20 2019-06-18 한국항공우주산업 주식회사 Battery system and method for controlling thereof
JP6681032B2 (en) * 2017-05-26 2020-04-15 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Image forming device
KR102196265B1 (en) 2017-06-13 2020-12-29 주식회사 엘지화학 Method and system for controling temperature of a battery pack
CN107834122A (en) * 2017-11-03 2018-03-23 北京理工大学 A kind of device and method of automatic heating battery
KR102375845B1 (en) * 2017-11-24 2022-03-17 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery and Method for controlling battery temperature
KR102481013B1 (en) * 2018-05-23 2022-12-26 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus for managing battery
KR102631549B1 (en) * 2018-05-28 2024-01-30 주식회사 엘지에너지솔루션 Self-heating system of battery pack for preventing undervoltage in low-temperature environment and manufacturing method thereof
KR20200050052A (en) 2018-10-31 2020-05-11 주식회사 엠디엠 Car battery cartridge having battery heating device by using bus bar
KR102168795B1 (en) * 2018-11-16 2020-10-22 메타로보틱스 주식회사 Autonomous mobile disinfection robot system to prevent livestock epidemic disease
KR102195154B1 (en) * 2018-11-23 2020-12-24 국방과학연구소 Lithium-Ion battery heater equipment for an low temperature
KR102506814B1 (en) * 2018-12-21 2023-03-09 한국전자기술연구원 Battery heater module for cold start and battery system comprising the same
KR102364203B1 (en) * 2020-04-24 2022-02-18 에너테크인터내셔널 주식회사 battery system having heater system for heating battery for electric vehicle
KR102613022B1 (en) * 2021-05-26 2023-12-11 주식회사 현대케피코 Power system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013005520A (en) * 2011-06-14 2013-01-07 Mitsubishi Motors Corp Warm-up control device for vehicle
KR101526430B1 (en) 2014-06-09 2015-06-05 현대자동차 주식회사 Regenerative braking apparatus for vehicle and method of the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120076954A (en) 2010-12-30 2012-07-10 한국과학기술원 Battery operating apparatus and method of hybrid car on low temperature

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013005520A (en) * 2011-06-14 2013-01-07 Mitsubishi Motors Corp Warm-up control device for vehicle
KR101526430B1 (en) 2014-06-09 2015-06-05 현대자동차 주식회사 Regenerative braking apparatus for vehicle and method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160112073A (en) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101736201B1 (en) Energy storage device for electric vehicle capable of heating the low temperature battery and control method thereof
US10044080B2 (en) Battery temperature raising system and control method thereof
KR101603647B1 (en) Apparatus for controlling secondary battery pack to improve a performance in low-temperature environment
US7768235B2 (en) Battery management system and method for automotive vehicle
US7656163B2 (en) Remaining-capacity dispersion detecting apparatus and remaining-capacity control apparatus for battery pack
US8305085B2 (en) Lithium-ion battery controlling apparatus and electric vehicle
KR101715700B1 (en) Apparatus for controlling secondary battery pack to improve a performance in low-temperature environment
JP5811055B2 (en) Battery system control device
JP5378023B2 (en) Power supply device for vehicle and cooling method thereof
JP4843921B2 (en) Battery pack capacity adjustment device and battery pack capacity adjustment method
US20150104680A1 (en) System and method for operating a battery pack
KR101943536B1 (en) Apparatus for Regulating Temperature of Battery for Vehicle
US11097634B2 (en) Start control system of vehicle and vehicle having the same
JP2012214060A (en) Power source supply system for preheat
KR20110040063A (en) Battery preheating device for hybrid vehicle and method for controlling the same
KR101641762B1 (en) Apparatus and method for preventing damage of precharge resistance and relay
JP2010238553A (en) Temperature-increase system of power storage device
CN110931918A (en) Battery pack device and battery pack device preheating method
CN108879006B (en) Battery pack heating control strategy
CN107492696B (en) Control method and system of high-voltage battery and electric automobile
JP5301604B2 (en) Vehicle drive power supply
CN114590171B (en) Control method of thermal management system, thermal management system and vehicle
KR102118228B1 (en) System and method for protecting battery circuit, and battery pack using the same
KR20220054485A (en) apparatus for regulating temperature of battery for electric vehicle
CN101517819A (en) Electric power source device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant