KR20210075608A - Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof - Google Patents
Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210075608A KR20210075608A KR1020190166904A KR20190166904A KR20210075608A KR 20210075608 A KR20210075608 A KR 20210075608A KR 1020190166904 A KR1020190166904 A KR 1020190166904A KR 20190166904 A KR20190166904 A KR 20190166904A KR 20210075608 A KR20210075608 A KR 20210075608A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- module
- battery pack
- charging unit
- wireless charging
- charging
- Prior art date
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 179
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 60
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 210000003771 C cell Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
-
- H02J7/0091—
-
- 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
- B60L53/12—Inductive energy transfer
-
- 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
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- H02J7/0027—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
-
- H02J7/025—
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
본원 발명은 무선 충전유닛의 발열을 이용한 전지팩 충전방법 및 시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는 영하의 환경에서 전지팩의 충전량이 제한되고 충전시간이 길어지는 문제점을 무선충전의 발열을 이용하여 개선한 무선 충전유닛의 발열을 이용한 전지팩 충전방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for charging a battery pack using heat generated by a wireless charging unit. More particularly, it relates to a method and system for charging a battery pack using the heat of a wireless charging unit, which improves the problem that the charging amount of the battery pack is limited and the charging time is prolonged in a sub-zero environment by using the heat of the wireless charging.
모바일 기기나 가전제품 외에도 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)의 개발로 리튬 이차전지에 대한 수요는 계속 늘어날 전망이다. 안정성이 및 에너지 밀도가 높고 수명 또한 긴 전고체전지는 리튬 이차전지에 있어서 새로운 시장을 가능케하는 기술이다.In addition to mobile devices and home appliances, the demand for lithium secondary batteries is expected to continue to increase with the development of electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (Plug-In HEVs). An all-solid-state battery with high stability, high energy density and long lifespan is a technology that enables a new market for lithium secondary batteries.
이러한 이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다. 또한 이차전지는 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 복수 개의 이차전지가 직렬/병렬 등으로 연결되는 멀티 모듈 구조를 가지는 이차전지 팩(pack)이 보편적으로 이용되고 있다.Such a secondary battery may not necessarily be the case when it is implemented as a battery such as a portable terminal, but as described above, a battery applied to an electric vehicle or an energy storage source is typically in a form in which a plurality of unit secondary battery cells are aggregated. used to increase suitability for high-capacity environments. In addition, as the need for a large-capacity structure, including the use of a secondary battery as an energy storage source, has increased recently, a secondary battery pack having a multi-module structure in which a plurality of secondary batteries are connected in series/parallel, etc. is commonly used.
기존 승용 전기차 배터리는 셀과 모듈이 모두 직렬로 연결된 팩 구조를 사용했으며 이에 승용 전기차에서 요구되는 구동 파워와 주행 기대 거리를 충족시키는 데에 문제가 없었기 때문이다. This is because the existing passenger car battery used a pack structure in which both cells and modules are connected in series, and there was no problem in meeting the driving power and driving range required for passenger electric vehicles.
차량용 배터리등은 다수의 전지팩으로 구성되며, 각각의 전지팩에는 복수개의 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈(module)이 포함되어 있다. 상기 각 배터리 유닛(Battery Unit)의 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성 값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등의 기능을 하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 추가적으로 포함되어 구성된다.A vehicle battery is composed of a plurality of battery packs, and each battery pack includes a plurality of secondary battery cells or secondary battery modules. Functions such as power supply control for the load of each battery unit, measurement of electrical characteristic values such as current or voltage, charge/discharge control, voltage equalization control, and SOC (State Of Charge) estimation A battery management system (BMS) is additionally included and configured.
그러나, 상용 전기차를 운행하기 위한 배터리는 가혹한 저온조건에서구동 파워와 에너지를 요구하는데, 기존의 전지팩 구성에서는 0℃ 이상에서의 충전상황에서보다 0℃ 미만 저온 충전시 충전량에 상당한 제한이 있게 되고, 이로 인하여 충전 시간도 증가하게되는 악영향이 있다. 기존 전지팩 시스템에서는 이러한 충전량 및 충전시간을 개선하기 위하여 전지팩에 히팅패드가 부착되어 전지팩의 온도를 제어한다. However, batteries for operating commercial electric vehicles require driving power and energy in harsh low-temperature conditions, and in the conventional battery pack configuration, there is a significant limit to the amount of charge when charging at a low temperature below 0°C compared to charging at 0°C or higher. , this has the adverse effect of increasing the charging time. In the existing battery pack system, a heating pad is attached to the battery pack to improve the amount of charge and the charging time to control the temperature of the battery pack.
따라서 전지팩을 0℃ 이하의 저온조건에서도 충전 문제를 해결하기 무선 충전유닛을 적용한 에너지 충전 전략이 요구된다.Therefore, an energy charging strategy using a wireless charging unit is required to solve the problem of charging the battery pack even in low temperature conditions below 0°C.
일본공개특허 제2014-138483호에서는 복수의 전지셀을 적층하는 전지 적층체를 외장 케이스에 수납하고, 실드 플레이트의 하면에 수전 코일을 고정하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 전지팩 내부의 전지 모듈상에 무선 충전유닛이 유선 충전유닛과 같이 형성되고 0℃ 이하의 저온조건에서 상기 무선 충전유닛이 구동하면서 발생하는 발열을 통해 충전조건을 개선하는 전지팩 시스템에 대해서는 개시된 바 없다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-138483 discloses a technology for accommodating a battery stack in which a plurality of battery cells are stacked in an external case and fixing a power receiving coil to a lower surface of a shield plate. However, for a battery pack system in which a wireless charging unit is formed like a wired charging unit on the battery module inside the battery pack and the charging condition is improved through heat generated while the wireless charging unit is driven in a low temperature condition of 0° C. or less, has not been disclosed
한국공개특허 제2019-0089214호에서는 배터리 사전 충전(pre-charge)단계에서 무선 충전을 활용하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 사전 충전 이후의 충전 단계인 정전류 고속 충전 및 정전압 충전 단계에서 전극 단자를 통한 유선 충전유닛을을 통해 충전할 수 있는 전지팩 시스템에 대해서는 개시된 바 없다.Korean Patent Application Laid-Open No. 2019-0089214 discloses a technology that utilizes wireless charging in the battery pre-charge step. However, there is no disclosure of a battery pack system capable of being charged through a wired charging unit through an electrode terminal in the constant current fast charging and constant voltage charging stages, which are the charging stages after the pre-charging.
일본공개특허 제2019-062712호에서는 전지의 온도가 낮은 경우는 수전 코일이 발생한 열(폐열)을 팬을 이용하여 전지에 송풍함으로써, 주행용 전지를 예열하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 전지팩 내부의 전지 모듈상에 무선 충전유닛이 유선 충전유닛과 같이 형성되고 0℃ 이하의 저온조건에서 상기 무선 충전유닛이 구동하면서 발생하는 발열을 통해 충전조건을 개선하는 전지팩 시스템에 대해서는 개시된 바 없다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-062712 discloses a technology for preheating a battery for driving by blowing heat (waste heat) generated by a power receiving coil to the battery using a fan when the temperature of the battery is low. However, for a battery pack system in which a wireless charging unit is formed like a wired charging unit on the battery module inside the battery pack and the charging condition is improved through heat generated while the wireless charging unit is driven in a low temperature condition of 0° C. or less, has not been disclosed
한국등록특허 제0505484호에서는 무접점 충전 방식으로 배터리 팩에 내장된 축전지를 충전하며, 상기 배터리팩 자체가 축전지의 사용시간 및 잔여사용시간 등의 각종 정보를 제어하여 휴대용 이동 단말기로 전송하는 배터리 정보 처리 장치가 삽입된 무접점 충전 배터리팩이 개시되어 있다. 그러나, 전지팩 내부의 전지 모듈상에 무선 충전유닛이 유선 충전유닛과 같이 형성되고 0℃ 이하의 저온조건에서 상기 무선 충전유닛이 구동하면서 발생하는 발열을 통해 충전조건을 개선하는 전지팩 시스템에 대해서는 개시된 바 없다.In Korea Patent No. 0505484, the battery information stored in the battery pack is charged in a contactless charging method, and the battery pack itself controls various information such as the battery usage time and remaining usage time and transmits the battery information to the portable mobile terminal. Disclosed is a contactless rechargeable battery pack having a processing device inserted therein. However, for a battery pack system in which a wireless charging unit is formed like a wired charging unit on the battery module inside the battery pack and the charging condition is improved through heat generated while the wireless charging unit is driven in a low temperature condition of 0° C. or less, has not been disclosed
따라서, 영하의 환경에서 전지팩의 충전량이 제한되고 충전시간이 길어지는 문제점을 무선충전의 발열을 이용하여 개선한 무선 충전유닛의 발열을 이용한 전지팩 충전방법 및 시스템과 같이 해당 문제를 인식하고 이러한 문제를 해결하기 위한 방안을 제시한 경우가 없다.Therefore, in a sub-zero environment, the battery pack charging method and system using the heat of the wireless charging unit improved by using the heat of the wireless charging to solve the problem that the charging amount of the battery pack is limited and the charging time is long. There was no suggestion of a way to solve the problem.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 영하의 환경에서 전지팩의 충전량이 제한되고 충전시간이 길어지는 문제점을 무선충전의 발열을 이용하여 개선한 무선 충전유닛의 발열을 이용한 전지팩 충전방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and the battery pack charging using the heat of the wireless charging unit, which improves the problem that the charging amount of the battery pack is limited and the charging time is long in a sub-zero environment by using the heat of the wireless charging It aims to provide a method and system.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전지팩은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 M개(M은 1이상의 자연수)의 모듈; 상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C은 1이상의 자연수)의 셀; 상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기(CMC, Cell Module Monitoring Controller); 상기 모듈을 수납하여 상기 전지팩을 형성하는 케이스; 상기 전지팩을 제어하는 마스터 BMS; 상기 모듈을 유선 충전하는 유선 충전유닛; 상기 모듈을 무선 충전하는 무선 충전유닛; 및 상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도 이하일 경우, 상기 무선 충전유닛으로 무선 충전을 수행하는 전지팩 시스템을 제공할 수 있다.The present invention for achieving this object is a battery pack M modules that can be connected in series and / or parallel (M is a natural number greater than or equal to 1); The module includes C cells (C is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and/or parallel; a module monitoring controller for controlling the module (CMC, Cell Module Monitoring Controller); a case accommodating the module to form the battery pack; a master BMS for controlling the battery pack; a wired charging unit for charging the module by wire; a wireless charging unit for wirelessly charging the module; And when the average temperature of the cells constituting the module is less than a predetermined temperature, the master BMS may provide a battery pack system for performing wireless charging with the wireless charging unit.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도를 초과할 경우, 상기 유선 충전유닛으로 유선 충전을 수행할 수 있다.In addition, when the average temperature of the cells constituting the module exceeds a predetermined temperature, the master BMS may perform wired charging with the wired charging unit.
또한, 상기 모듈에는 상기 무선 충전을 위한 전자기유도가 인가되도록 수신코일을 포함하며, 상기 무선 충전유닛을 상기 전자기유도를 발생시키는 송신코일을 포함할 수 있다.In addition, the module may include a receiving coil to apply electromagnetic induction for the wireless charging, and a transmitting coil for generating the electromagnetic induction to the wireless charging unit.
또한, 상기 무선 충전이 진행됨에 따라 상기 송신코일과 수신코일에서는 열이 발생하여 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 상승시킬 수 있다.In addition, as the wireless charging proceeds, heat may be generated in the transmitting coil and the receiving coil to increase the temperature of cells constituting the module.
또한, 상기 마스터 BMS 및 상기 모듈모니터링제어기를 통한 제어는 CAN(Controller area network) 통신을 이용하여 전송될 수 있다.In addition, control through the master BMS and the module monitoring controller may be transmitted using CAN (Controller area network) communication.
또한, 상기 마스터 BMS;는 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도값에 의해 제어신호를 판단하여 주기적으로 상기 유선 충전유닛 및 상기 무선충전유닛;에 상기 제어신호를 전송하기 위하여 상기 모듈모니터링제어기로부터 소정의 상태정보를 주기적으로 전송 받을 수 있다.In addition, the master BMS; determines a control signal based on the temperature value of the cells constituting the module and periodically transmits the control signal to the wired charging unit and the wireless charging unit. Status information can be periodically transmitted.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 M개(M은 1이상의 자연수)의 모듈;을 충전하는 전지팩 시스템 제어방법에 있어서, 상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기; 상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C는 1이상의 자연수)의 전지셀; 및 상기 전지팩 시스템을 제어하는 마스터 BMS;를 포함하고, 상기 마스터 BMS는 상기 모듈모니터링제어기로부터 측정된 개별 모듈의 온도값을 전송받는 제1단계(S-100); 및 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 소정온도와 비교하는 제2단계(S-200);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법을 제공할 수 있다.The present invention for achieving this object is a battery pack system control method for charging; M modules that can be connected in series and/or in parallel (M is a natural number greater than or equal to 1), a module monitoring controller for controlling the modules; The module includes C (C is a natural number greater than or equal to 1) battery cells that can be connected in series and/or parallel; and a master BMS for controlling the battery pack system, wherein the master BMS receives a temperature value of each module measured from the module monitoring controller in a first step (S-100); and a second step (S-200) of comparing the temperature of the cells constituting the module with a predetermined temperature.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛의 릴레이를 닫는 제4단계(S-400);를 포함할 수 있다.In addition, the master BMS may include a; a fourth step (S-400) of closing the relay of the wireless charging unit.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛에 연결된 리시버 릴레이를 닫는 제5단계(S-500);를 포함할 수 있다.In addition, the master BMS is a fifth step (S-500) of closing the receiver relay connected to the wireless charging unit; may include.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 제5단계에서 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0℃를 초과하면 상기 메인릴레이를 닫고, 무선 충전유닛의 릴레이는 오픈하고, 상기 상기 리시버 릴레이를 오픈하여 유선 충전유닛으로 충전할 수 있다.In addition, the master BMS closes the main relay when the average temperature of the cells exceeds a predetermined temperature of 0° C. in the fifth step, the relay of the wireless charging unit is opened, and the receiver relay is opened to open the wired charging unit can be charged with
이상에서 설명한 바와 같이 무선 충전유닛의 발열을 이용한 전지팩 충전방법 및 시스템은 무선 충전유닛을 통하여 셀의 퇴화를 방지하는 효과가 있다.As described above, the battery pack charging method and system using the heat of the wireless charging unit has an effect of preventing cell degradation through the wireless charging unit.
또한, 무선 충전유닛을 이용한 충전시 발생하는 열을 이용하여 저온환경에서 전지팩에 요구되는 히팅패드를 제거할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to remove the heating pad required for the battery pack in a low-temperature environment by using the heat generated during charging using the wireless charging unit.
또한, 기존 전지팩의 히팅패드를 이용한 전지팩에 요구되는 충전시간보다 충전시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can reduce the charging time than the charging time required for the battery pack using the heating pad of the conventional battery pack.
도 1은 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛 및 유선 충전유닛을 이용한 충전을 위한 릴레이 순서도이다.
도 4는 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩과 본 발명의 일 실시예에 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩의 -30℃에서 0℃까지의 소요시간 및 충전여부를 비교한 자료이다.
도 5는 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩과 본 발명의 일 실시예에 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩의 완충까지의 소요시간을 비교한 자료이다.
도 6은 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩 충전 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩 충전순서도이다.1 is a circuit diagram of a battery pack including a conventional heating pad.
2 is a circuit diagram of a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a relay flowchart for charging using a wireless charging unit and a wired charging unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a comparison of the time required from -30°C to 0°C and whether charging is performed between the battery pack including the conventional heating pad and the battery pack including the wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is data comparing the time required to fully charge a battery pack including a conventional heating pad and a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart of charging a battery pack including a conventional heating pad.
7 is a charging flowchart of a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the principle of operation of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
이하 본원발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
리튬-이온 배터리들의 일반적인 충전은 3개의 충전 단계들로 구성된다: 사전-충전(pre-charge); 정전류(constant current; CC) 고속-충전; 및 정전압(constant voltage; CV) 종료로 구성된다.Typical charging of lithium-ion batteries consists of three charging stages: pre-charge; constant current (CC) fast-charging; and constant voltage (CV) termination.
사전-충전 단계에서, 배터리는, 배터리 셀 전압이 3.0 V 미만일 때, 낮은-레이트(전형적으로 고속 충전 레이트의 1/10)로 충전된다. 이는, 심층(deep) 방전 상태에서 장시간의 보관 이후에 용해되었을 수 있는 패시베이팅(passivating) 층의 복원을 제공한다. 이는 또한, 과방전 시에 애노드-단락형 셀들 상에서 부분적인 구리 분해가 나타날 때 IC 충전부에서의 과열을 방지한다. 배터리 셀 전압이 3.0 V에 도달할 때, 충전기가 CC 단계에 진입한다.In the pre-charging phase, the battery is charged at a low-rate (typically 1/10 of the fast charge rate) when the battery cell voltage is less than 3.0 V. This provides for restoration of a passivating layer that may have dissolved after prolonged storage in a deep discharge state. It also prevents overheating in the IC charging section when partial copper decomposition occurs on the anode-shorted cells during overdischarge. When the battery cell voltage reaches 3.0 V, the charger enters the CC phase.
정전류(CC) 단계에서, 배터리는, 배터리가 요구되는 전압에 도달할 때까지 정전류로 충전된다. 이러한 단계에서, 배터리는 그것의 용량의 약 70% 내지 80%까지 충전된다. 충전 레이트는 흔히 C 또는 C-레이트로 표현되며, 이는 1 시간 동안 배터리의 용량과 동일한 충전 또는 방전 레이트를 나타낸다. 사용되는 충전 전류가 배터리 수명에 영향을 준다. 충전 전류가 정확해야 할 필요는 없으며, +/- 20%의 편차가 용인가능하다.In the constant current (CC) phase, the battery is charged with a constant current until the battery reaches the required voltage. At this stage, the battery is charged to about 70% to 80% of its capacity. The charge rate is often expressed as C or C-rate, which represents a charge or discharge rate equal to the capacity of the battery in one hour. The charging current used affects battery life. The charging current does not have to be accurate, deviations of +/- 20% are acceptable.
정전압(CV) 단계에서, 요건은, 배터리 전압이 미리 정의된 한계를 넘어가지 않을 것이다. 요건의 달성은 전류를 제어하는 것(감소시키는 것)에 의해 이루어진다. 이러한 단계에서는 정확성이 매우 중요하다.In the constant voltage (CV) phase, the requirement is that the battery voltage will not exceed a predefined limit. The achievement of the requirement is achieved by controlling (reducing) the current. Accuracy is very important at this stage.
충전 프로세스가 온도에 매우 민감하며, 배터리가 특정 온도 이상에서 충전되지 않아야만 한다는 것이다. 리튬-화학물질 셀 팩들에서의 과도한 온도 상승은 항상 주요한 설계 이슈이며, 이는 리튬-이온 셀들이 45℃ 이상에서 충전되지 않아야만 하며 60℃ 이상에서 방전되지 않아야만 하기 때문이다. 이러한 제한들은 사이클 수명을 대가로 더 높아질 수 있다.The charging process is very sensitive to temperature, and the battery must not charge above a certain temperature. Excessive temperature rise in lithium-chemical cell packs is always a major design issue, as lithium-ion cells must not charge above 45°C and discharge above 60°C. These limits can be higher at the cost of cycle life.
저온 조건에서는 충전에 다양한 문제가 발생한다. In low temperature conditions, various problems arise in charging.
전지팩은 저온 조건에서도 충전 시 정상적인 충전이 되지 않는다. -30℃일 경우 약 50% 이상의 충전양 감소를 나타내며 또한 저온 조건 방전시에도 정상적인 충전용량을 사용하지 못하고 방전을 하게 된다.Battery packs do not charge normally even under low-temperature conditions. In the case of -30℃, it shows a decrease in the amount of charge by more than about 50%, and even when discharging under low temperature conditions, the normal charge capacity cannot be used and discharge occurs.
도 1은 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩 회로도이다.1 is a circuit diagram of a battery pack including a conventional heating pad.
하나의 전지팩 시스템 내에서는 수십에서 수백 개 수준의 이차전지 셀 또는 이차전지 모듈이 포함되어있고, 이러한 전지팩 시스템의 운용에 있어서는 전지셀 또는 전지모듈 단위에서 전압, 전류, 온도, 충전량(SOC) 등을 지속적으로 모니터 해야 할 필요성이 있는데, CAN(Controller Area Network)통신을 기반으로 복수의 전지셀을 포함하는 전지모듈을 관리하는 모듈제어유닛(Cell Module Monitoring Controller, CMC)를 포함할 수 있다. 상기 모듈제어유닛은 각 전지셀의 전압, 모듈의 온도 등을 센싱하는 기능을 수행한다.In one battery pack system, tens to hundreds of secondary battery cells or secondary battery modules are included, and in the operation of such a battery pack system, voltage, current, temperature, and charge amount (SOC) in the battery cell or battery module unit There is a need to continuously monitor, etc., and may include a Cell Module Monitoring Controller (CMC) for managing a battery module including a plurality of battery cells based on CAN (Controller Area Network) communication. The module control unit performs a function of sensing the voltage of each battery cell, the temperature of the module, and the like.
상기 모듈제어유닛을 포함하는 전지모듈을 복수개 포함하여 구성된 전지팩은 전지팩의 전압, 전류을 센싱하고 커넥터, 릴레이 등을 제어하는 전지팩제어유닛(High Voltage Battery Monitoring Controller, HBMC)를 포함할 수 있다. 상기 전지팩제어유닛을 포함하는 복수의 전지팩은 마스터 BMS(Battery Management System)의 제어를 받을 수 있다. The battery pack configured to include a plurality of battery modules including the module control unit may include a high voltage battery monitoring controller (HBMC) for sensing voltage and current of the battery pack and controlling connectors, relays, etc. . A plurality of battery packs including the battery pack control unit may be controlled by a master battery management system (BMS).
상기 마스터 BMS는 배터리 유닛 전체의 부하에 대한 전력 공급제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성 값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화 제어, SOC 추정등을 할 수 있다.The master BMS may perform power supply control for the entire load of the battery unit, measurement of electrical characteristic values such as current or voltage, charge/discharge control, voltage smoothing control, SOC estimation, and the like.
상기 모듈제어유닛, 전지팩제어유닛 및 마스터 BMS간에는 상호 정보교환이 이뤄질 수 있다. Information may be exchanged between the module control unit, the battery pack control unit, and the master BMS.
도 1의 기존 개별팩을 살펴보면, 1개의 개별팩은 복수개의 모듈로 구성되고 각 모듈당 상기 모듈제어유닛이 구성되며, 개별팩당 1개의 전지팩제어유닛을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to the existing individual pack of FIG. 1 , one individual pack is composed of a plurality of modules, the module control unit is configured for each module, and can be formed to include one battery pack control unit per individual pack.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩 회로도이다. 2 is a circuit diagram of a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛 및 유선 충전유닛을 이용한 충전을 위한 릴레이 순서도이다. 3 is a relay flowchart for charging using a wireless charging unit and a wired charging unit according to an embodiment of the present invention.
전지팩은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 M개(M은 1이상의 자연수)의 모듈; 상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C은 1이상의 자연수)의 셀; 상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기(CMC, Cell Module Monitoring Controller); 상기 모듈을 수납하여 상기 전지팩을 형성하는 케이스; 상기 전지팩을 제어하는 마스터 BMS; 상기 모듈을 유선 충전하는 유선 충전유닛; 상기 모듈을 무선 충전하는 무선 충전유닛; 및 상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도 이하일 경우, 상기 무선 충전유닛으로 무선 충전을 수행하는 전지팩 시스템을 제공할 수 있다.The battery pack includes M modules (M is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and/or in parallel; The module includes C cells (C is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and/or parallel; a module monitoring controller for controlling the module (CMC, Cell Module Monitoring Controller); a case accommodating the module to form the battery pack; a master BMS for controlling the battery pack; a wired charging unit for charging the module by wire; a wireless charging unit for wirelessly charging the module; And when the average temperature of the cells constituting the module is less than a predetermined temperature, the master BMS may provide a battery pack system for performing wireless charging with the wireless charging unit.
상기 전지팩 시스템은 저온 충전 및 낮은 SOC 상태에서 충전 효율성이 낮아지는 것을 방지하는 무선 충전유닛을 포함할 수 있다.The battery pack system may include a wireless charging unit that prevents the charging efficiency from being lowered in low-temperature charging and low SOC states.
상기 무선 충전유닛은 상기 전지모듈의 일면에 부착될 수 있다.The wireless charging unit may be attached to one surface of the battery module.
상기 전지모듈의 케이스 내면 또는 외면에 부착될 수 있다. It may be attached to the inner surface or outer surface of the case of the battery module.
상기 전지모듈 케이스의 상면 또는 하면에 부착될 수 있다.It may be attached to the upper or lower surface of the battery module case.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도를 초과할 경우, 상기 유선 충전유닛으로 유선 충전을 수행할 수 있다.In addition, when the average temperature of the cells constituting the module exceeds a predetermined temperature, the master BMS may perform wired charging with the wired charging unit.
또한, 상기 모듈에는 상기 무선 충전을 위한 전자기유도가 인가되도록 수신코일을 포함하며, 상기 무선 충전유닛을 상기 전자기유도를 발생시키는 송신코일을 포함할 수 있다.In addition, the module may include a receiving coil to apply electromagnetic induction for the wireless charging, and a transmitting coil for generating the electromagnetic induction to the wireless charging unit.
또한, 상기 무선 충전이 진행됨에 따라 상기 송신코일과 수신코일에서는 열이 발생하여 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 상승시킬 수 있다.In addition, as the wireless charging proceeds, heat may be generated in the transmitting coil and the receiving coil to increase the temperature of cells constituting the module.
또한, 상기 마스터 BMS 및 상기 모듈모니터링제어기를 통한 제어는 CAN(Controller area network) 통신을 이용하여 전송될 수 있다.In addition, control through the master BMS and the module monitoring controller may be transmitted using CAN (Controller area network) communication.
또한, 상기 마스터 BMS;는 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도값에 의해 제어신호를 판단하여 주기적으로 상기 유선 충전유닛 및 상기 무선충전유닛;에 상기 제어신호를 전송하기 위하여 상기 모듈모니터링제어기로부터 소정의 상태정보를 주기적으로 전송 받을 수 있다.In addition, the master BMS; determines a control signal based on the temperature value of the cells constituting the module and periodically transmits the control signal to the wired charging unit and the wireless charging unit. Status information can be periodically transmitted.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 M개(M은 1이상의 자연수)의 모듈;을 충전하는 전지팩 시스템 제어방법에 있어서, 상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기; 상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C는 1이상의 자연수)의 전지셀; 및 상기 전지팩 시스템을 제어하는 마스터 BMS;를 포함하고, 상기 마스터 BMS는 상기 모듈모니터링제어기로부터 측정된 개별 모듈의 온도값을 전송받는 제1단계(S-100); 및 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 소정온도와 비교하는 제2단계(S-200);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법을 제공할 수 있다.The present invention for achieving this object is a battery pack system control method for charging; M modules that can be connected in series and/or in parallel (M is a natural number greater than or equal to 1), a module monitoring controller for controlling the modules; The module includes C (C is a natural number greater than or equal to 1) battery cells that can be connected in series and/or parallel; and a master BMS for controlling the battery pack system, wherein the master BMS receives a temperature value of each module measured from the module monitoring controller in a first step (S-100); and a second step (S-200) of comparing the temperature of the cells constituting the module with a predetermined temperature.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛의 릴레이를 닫는 제4단계(S-400);를 포함할 수 있다.In addition, the master BMS may include a; a fourth step (S-400) of closing the relay of the wireless charging unit.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛에 연결된 리시버 릴레이를 닫는 제5단계(S-500);를 포함할 수 있다.In addition, the master BMS is a fifth step (S-500) of closing the receiver relay connected to the wireless charging unit; may include.
또한, 상기 마스터 BMS는 상기 제5단계에서 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0
도 4는 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩과 본 발명의 일 실시예에 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩의 -30℃에서 0℃까지의 소요시간 및 충전여부를 비교한 자료이다.4 is a comparison of the time required from -30°C to 0°C and whether or not charging is performed between a conventional battery pack including a heating pad and a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
(비교예1)(Comparative Example 1)
상기 히팅패드는 상기 전지모듈에 포함된 셀의 평균온도를 1℃/분 상승시키는 것으로 상기 전지모듈의 셀의 평균온도를 -30℃에서 0℃까지의 소요시간은 30분이 소요된다. 상기와 같은 가열과정 중 상기 전지셀의 충전은 진행되지 않는다.The heating pad raises the average temperature of the cells included in the battery module by 1°C/min, and it takes 30 minutes to increase the average temperature of the cells of the battery module from -30°C to 0°C. During the heating process as described above, the battery cell is not charged.
(실시예1)(Example 1)
상기 무선 충전유닛은 상기 전지모듈에 포함된 셀의 평균온도를 1℃/분 상승시키는 것으로 상기 전지모듈의 셀의 평균온도를 -30℃에서 0℃까지의 소요시간은 30분이 소요된다. 상기와 같은 가열은 상기 셀의 충전이 수행되면서 상기 무선 충전유닛의 송신코일에서 전기가 인가되고 전자기유도를 통하여 자기장이 발생하고, 상기 송신코일에서 발생한 자기장을 상기 전지모듈에 형성된 수신코일 내의 전자들이 감지한다. The wireless charging unit increases the average temperature of the cells included in the battery module by 1° C./min. The time required to increase the average temperature of the cells of the battery module from -30° C. to 0° C. takes 30 minutes. In the heating as described above, while charging of the cell is performed, electricity is applied from the transmission coil of the wireless charging unit, a magnetic field is generated through electromagnetic induction, and the magnetic field generated from the transmission coil is transferred to the electrons in the reception coil formed in the battery module. detect
상기 수신코일에 갇힌 전자들이 자기장으로 인해 코일 주위를 흐리면서 상기 전자의 흐름을 통해서 상기 전지모듈에 포함된 셀을 충전하는 과정중 상기 송신코일과 수신코일 사이에 발생하는 열에 의해서 가열되는 것으로 0℃까지 약 3%의 배터리 충전이 진행된다. As the electrons trapped in the receiving coil are blurred around the coil due to the magnetic field, they are heated by the heat generated between the transmitting coil and the receiving coil during the process of charging the cells included in the battery module through the flow of electrons. Up to about 3% of the battery charge proceeds.
도 5는 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩과 본 발명의 일 실시예에 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩의 완충까지의 소요시간을 비교한 자료이다.5 is a comparison of the time required for fully charging a battery pack including a conventional heating pad and a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
(비교예2)(Comparative Example 2)
상기 히팅패드를 통해 셀의 평균온도가 0℃부터 유선 충전유닛을 통해 상기 전지모듈이 완전충전되는 소요시간은 420분이다. It takes 420 minutes for the battery module to be fully charged through the wired charging unit from the average temperature of the cells at 0°C through the heating pad.
(실시예2)(Example 2)
상기 무선 충전유닛을 통해 셀의 평균온도가 0℃부터 유선 충전유닛을 통해 상기 전지모듈이 완전충전되는 소요시간은 407분이다. It takes 407 minutes for the battery module to be fully charged through the wired charging unit from the average temperature of the cells at 0° C. through the wireless charging unit.
도 6은 종래의 히팅패드를 포함하는 전지팩 충전 순서도이다.6 is a flow chart of charging a battery pack including a conventional heating pad.
도 6을 살펴보면, 차량이 미운행상태, 운행상태 또는 운행중 정지상태에 따라서, 전지팩의 충전이 요구되면, 상기 충전 시퀸스에 따라 차량 제어시스템에서 전지팩에 충전 시그널을 전달하게 된다.Referring to FIG. 6 , when charging of the battery pack is requested according to the vehicle not driving, driving, or stopped state, the vehicle control system transmits a charging signal to the battery pack according to the charging sequence.
충전 시그널이 전달되면 상기 전지팩의 마스터 BMS를 통해 전지셀의 온도가 측정되고 상기 측정된 온도가 0℃보다 높다면, 유선충전을 진행하는 제어신호를 송출하고, 유선 충전유닛을 통해 전지셀이 충전되고 , 전지셀의 충전완료 여부에 따라 충전을 종료하게 된다. 이때 상기 측정된 온도가 0℃보다 낮다면, 전지팩에 형성된 히팅패드를 동작하여 전지셀의 온도를 상승시키는 충전 시퀸스를 구성하고 있다.When the charging signal is transmitted, the temperature of the battery cell is measured through the master BMS of the battery pack, and if the measured temperature is higher than 0° C., a control signal for wired charging is transmitted, and the battery cell is It is charged, and charging is terminated depending on whether the battery cell is fully charged. At this time, if the measured temperature is lower than 0° C., a charging sequence in which the temperature of the battery cell is increased by operating the heating pad formed on the battery pack is constituted.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전유닛을 포함하는 전지팩 충전순서도이다.7 is a charging flowchart of a battery pack including a wireless charging unit according to an embodiment of the present invention.
도 7을 살펴보면, 차량이 미운행상태, 운행상태 또는 운행중 정지상태에 따라서, 전지팩의 충전이 요구되면, 상기 충전 시퀸스에 따라 차량 제어시스템에서 전지팩에 충전 시그널을 전달하게 된다.Referring to FIG. 7 , when charging of the battery pack is required according to the vehicle not driving, driving, or stopped state, the vehicle control system transmits a charging signal to the battery pack according to the charging sequence.
충전 시그널이 전달되면 상기 전지팩의 마스터 BMS를 통해 전지셀의 온도가 측정되고 상기 측정된 온도가 0℃보다 높다면, 유선충전을 진행하는 제어신호를 송출하고, 유선 충전유닛을 통해 전지셀이 충전되고 , 전지셀의 충전완료 여부에 따라 충전을 종료하게 된다. 이때 상기 측정된 온도가 0℃보다 낮다면, 전지팩에 형성된 무선 충전유닛을 통해 무선충전을 수행하게 되고 상기 무선충전의 유도기전력에 의한 수신코일과 송신코일간의 자기장 형성에 따른 전자의 흐름에 의해서 충전과 병행하고 전지셀의 온도를 상승시키는 충전 시퀸스를 구성하고 있다.When the charging signal is transmitted, the temperature of the battery cell is measured through the master BMS of the battery pack, and if the measured temperature is higher than 0° C., a control signal for wired charging is transmitted, and the battery cell is It is charged, and charging is terminated depending on whether the battery cell is fully charged. At this time, if the measured temperature is lower than 0°C, wireless charging is performed through the wireless charging unit formed in the battery pack, and by the flow of electrons due to the formation of a magnetic field between the receiving coil and the transmitting coil by the induced electromotive force of the wireless charging In parallel with charging, it constitutes a charging sequence that raises the temperature of the battery cell.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As described above in detail specific parts of the present invention, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.
Claims (11)
상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C은 1이상의 자연수)의 셀;
상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기(CMC, Cell Module Monitoring Controller);
상기 모듈을 수납하여 상기 전지팩을 형성하는 케이스;
상기 전지팩을 제어하는 마스터 BMS;
상기 모듈을 유선 충전하는 유선 충전유닛;
상기 모듈을 무선 충전하는 무선 충전유닛; 및
상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도 이하일 경우, 상기 무선 충전유닛으로 무선 충전을 수행하는 전지팩 시스템.
The battery pack includes M modules (M is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and/or in parallel;
The module includes C cells (C is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and/or parallel;
a module monitoring controller for controlling the module (CMC, Cell Module Monitoring Controller);
a case accommodating the module to form the battery pack;
a master BMS for controlling the battery pack;
a wired charging unit for charging the module by wire;
a wireless charging unit for wirelessly charging the module; and
The master BMS is a battery pack system for performing wireless charging with the wireless charging unit when the average temperature of the cells constituting the module is below a predetermined temperature.
상기 마스터 BMS는 상기 모듈을 구성하는 셀의 평균온도가 소정온도를 초과할 경우, 상기 유선 충전유닛으로 유선 충전을 수행하는 전지팩 시스템.
The method according to claim 1
When the average temperature of the cells constituting the module exceeds a predetermined temperature, the master BMS performs wired charging with the wired charging unit.
상기 모듈에는 상기 무선 충전을 위한 전자기유도가 인가되도록 수신코일을 포함하며, 상기 무선 충전유닛을 상기 전자기유도를 발생시키는 송신코일을 포함하는 전지팩 시스템.
The method according to claim 1
The module includes a receiving coil to apply electromagnetic induction for the wireless charging, and a battery pack system including a transmitting coil for generating the electromagnetic induction for the wireless charging unit.
상기 무선 충전이 진행됨에 따라 상기 송신코일과 수신코일에서는 열이 발생하여 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 상승시키는 전지팩 시스템.
4. The method according to claim 3
As the wireless charging proceeds, heat is generated in the transmitting coil and the receiving coil to increase the temperature of cells constituting the module.
상기 마스터 BMS 및 상기 모듈모니터링제어기를 통한 제어는 CAN(Controller area network) 통신을 이용하여 전송되어 충전하는 전지팩 시스템.
According to claim 1,
The control through the master BMS and the module monitoring controller is transmitted and charged using CAN (Controller area network) communication.
상기 마스터 BMS;는 상기 모듈을 구성하는 셀의 온도값에 의해 제어신호를 판단하여 주기적으로 상기 유선 충전유닛 및 상기 무선충전유닛;에 상기 제어신호를 전송하기 위하여 상기 모듈모니터링제어기로부터 소정의 상태정보를 주기적으로 전송받아 충전하는 전지팩 시스템.
According to claim 1,
The master BMS; determines a control signal based on the temperature value of the cells constituting the module, and periodically transmits the control signal to the wired charging unit and the wireless charging unit; predetermined status information from the module monitoring controller A battery pack system that receives and charges periodically.
상기 모듈을 제어하는 모듈모니터링제어기;
상기 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있는 C개(C는 1이상의 자연수)의 전지셀; 및
상기 전지팩 시스템을 제어하는 마스터 BMS;를 포함하고,
상기 마스터 BMS는 상기 모듈모니터링제어기로부터 측정된 개별 모듈의 온도값을 전송받는 제1단계(S-100); 및
상기 모듈을 구성하는 셀의 온도를 소정온도와 비교하는 제2단계(S-200);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법.
In the battery pack system control method for charging; M modules (M is a natural number greater than or equal to 1) that can be connected in series and / or parallel,
a module monitoring controller for controlling the module;
The module includes C (C is a natural number greater than or equal to 1) battery cells that can be connected in series and/or parallel; and
Including; a master BMS for controlling the battery pack system;
A first step (S-100) of the master BMS receiving the temperature value of the individual module measured from the module monitoring controller; and
A method of controlling a battery pack system for charging, including a second step (S-200) of comparing the temperature of the cells constituting the module with a predetermined temperature.
상기 마스터 BMS는 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0℃ 이하 이면 상기 무선 충전유닛을 구동하기 위하여 상기 메인릴레이를 오픈하는 제3단계(S-300);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법.
8. The method of claim 7,
The master BMS is a third step (S-300) of opening the main relay to drive the wireless charging unit when the average temperature of the cells is below a predetermined temperature of 0° C. .
상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛의 릴레이를 닫는 제4단계(S-400);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법.
9. The method of claim 8,
The master BMS is a fourth step (S-400) of closing the relay of the wireless charging unit; Charging battery pack system control method comprising a.
상기 마스터 BMS는 상기 무선 충전유닛에 연결된 리시버 릴레이를 닫는 제5단계(S-500);를 포함하는 충전하는 전지팩 시스템 제어방법.
10. The method of claim 9,
The master BMS is a fifth step (S-500) of closing the receiver relay connected to the wireless charging unit; Battery pack system control method for charging comprising a.
상기 마스터 BMS는 상기 제5단계에서 상기 셀의 평균온도가 소정온도인 0℃ 를 초과하면
상기 메인릴레이를 닫고, 무선 충전유닛의 릴레이는 오픈하고, 상기 상기 리시버 릴레이를 오픈하여 유선 충전유닛으로 충전하는 전지팩 시스템 제어방법.
11. The method of claim 10,
When the master BMS exceeds a predetermined temperature of 0°C, the average temperature of the cells in the fifth step
A battery pack system control method for closing the main relay, opening a relay of the wireless charging unit, and opening the receiver relay to charge the wired charging unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190166904A KR20210075608A (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190166904A KR20210075608A (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210075608A true KR20210075608A (en) | 2021-06-23 |
Family
ID=76599149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190166904A KR20210075608A (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210075608A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100505484B1 (en) | 2003-04-04 | 2005-08-05 | 주식회사 한림포스텍 | Battery information processing system in nothing-junction charging battery pack |
| JP2014138483A (en) | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and electric apparatus |
| JP2019062712A (en) | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 株式会社豊田自動織機 | Preheat method for traveling battery for vehicle and preheat system for traveling battery for vehicle |
| KR20190089214A (en) | 2016-12-08 | 2019-07-30 | 휴마복스 엘티디. | Charger for adaptive battery charging and how to use it |
-
2019
- 2019-12-13 KR KR1020190166904A patent/KR20210075608A/en active Search and Examination
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100505484B1 (en) | 2003-04-04 | 2005-08-05 | 주식회사 한림포스텍 | Battery information processing system in nothing-junction charging battery pack |
| JP2014138483A (en) | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and electric apparatus |
| KR20190089214A (en) | 2016-12-08 | 2019-07-30 | 휴마복스 엘티디. | Charger for adaptive battery charging and how to use it |
| JP2019062712A (en) | 2017-09-28 | 2019-04-18 | 株式会社豊田自動織機 | Preheat method for traveling battery for vehicle and preheat system for traveling battery for vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101998069B1 (en) | Method and apparatus for fast charging and maximum discharging with less-degradation of battery for an electric car | |
| US9641011B2 (en) | Battery control device adapting the battery current limit by decreasing the stored current limit by comparing it with the measured battery current | |
| US10046662B2 (en) | Managing the charging of a battery | |
| US9358899B2 (en) | Method for revitalizing and increasing lithium ion battery capacity | |
| US10770766B2 (en) | Heating control device | |
| CN104471414B (en) | Battery control device | |
| US20090184685A1 (en) | Battery pack and method of charging the same | |
| CN105599632A (en) | EV-based (electric vehicle based) battery management method and system | |
| CN107804180B (en) | System and method for charging a low voltage battery of an electrified vehicle | |
| US10873201B2 (en) | Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same | |
| CN105518924A (en) | Battery apparatus and electric vehicle | |
| CN104044482A (en) | Dual Lithium-Ion Battery System for Electric Vehicles | |
| CA2897054A1 (en) | Methods and systems for recharging a battery | |
| US11808815B2 (en) | Battery state estimation device, battery state estimation method, and battery system | |
| CN216389527U (en) | Battery heating system, battery pack and electric device | |
| JP2020523966A (en) | System and method for operating a dual battery system | |
| JP2016178052A (en) | Control system of secondary cell | |
| JP7373806B2 (en) | Battery condition estimation device, battery condition estimation method, and battery system | |
| CN113178910A (en) | Battery charging method, device, terminal and computer readable storage medium | |
| CN114295988A (en) | Battery pack fault detection circuit and battery pack fault detection method | |
| Darwish et al. | Review of battery management systems | |
| KR20210075608A (en) | Energy Charging Method in Battery Packs using Heat from Wireless Charging Unit Comprising the Same and the Control System Thereof | |
| US20220239140A1 (en) | Charging method and power conversion apparatus | |
| CN113690955A (en) | System and method for charging battery | |
| KR20210044026A (en) | Energy Circuit Control System in Parallel Battery Packs using Bi-stable Relay Comprising the Same and the Control Method Thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination |