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KR20110040063A - Hybrid vehicle battery preheating device and control method - Google Patents

Hybrid vehicle battery preheating device and control method Download PDF

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KR20110040063A
KR20110040063A KR1020090097189A KR20090097189A KR20110040063A KR 20110040063 A KR20110040063 A KR 20110040063A KR 1020090097189 A KR1020090097189 A KR 1020090097189A KR 20090097189 A KR20090097189 A KR 20090097189A KR 20110040063 A KR20110040063 A KR 20110040063A
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South Korea
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battery
preheater
hybrid vehicle
relay
main relay
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Application number
KR1020090097189A
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Korean (ko)
Inventor
이정환
Original Assignee
현대자동차주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내부의 회로 구성에 프리히터를 포함시키고, 이 프리히터를 하이브리드 차량의 회생제동에 의한 전력을 이용하여 작동시킴으로써, 저온 영역에서 배터리의 충방전 작동을 빠른 시간내에 정상 작동시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery preheating apparatus for a hybrid vehicle and a method of controlling the same, and more particularly, includes a preheater in a circuit configuration inside a battery pack, and operates the preheater by using regenerative braking power of the hybrid vehicle. The present invention relates to a hybrid vehicle battery preheating apparatus and a method of controlling the same, which allow the battery to be charged and discharged normally in a low temperature region.

이를 위해, 본 발명은 다수의 배터리 셀로 이루어진 배터리와; 상기 배터리에 대한 충방전 단속을 위하여, 배터리의 양극측에 연결되는 제1메인릴레이와, 상기 배터리의 음극측에 연결되는 제2메인릴레이를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리와; 상기 제1메인릴레이의 출력단과 상기 제2메인 릴레이의 출력단 간에 배선 연결되어, 회생제동에 따른 모터의 발전전력을 이용하여 배터리를 예열시키는 프리히터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치를 제공한다.To this end, the present invention is a battery consisting of a plurality of battery cells; A power relay assembly including a first main relay connected to a positive side of the battery and a second main relay connected to a negative side of the battery for charging and discharging the battery; A preheater connected between the output terminal of the first main relay and the output terminal of the second main relay to preheat the battery using the generated power of the motor according to regenerative braking; It provides a hybrid vehicle battery pre-heating device comprising a.

Description

하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법{Battery preheating device for hybrid vehicle and method for controlling the same}Battery preheating device for hybrid vehicle and method for controlling the same}

본 발명은 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내부의 회로 구성에 프리히터를 포함시키고, 이 프리히터를 하이브리드 차량의 회생제동에 의한 전력을 이용하여 작동시킴으로써, 저온 영역에서 배터리의 충방전 작동을 빠른 시간내에 정상 작동시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery preheating apparatus for a hybrid vehicle and a method of controlling the same, and more particularly, includes a preheater in a circuit configuration inside a battery pack, and operates the preheater by using regenerative braking power of the hybrid vehicle. The present invention relates to a hybrid vehicle battery preheating apparatus and a method of controlling the same, which allow the battery to be charged and discharged normally in a low temperature region.

하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량을 말한다.The hybrid vehicle refers to a future vehicle that can adopt a motor driving source as an auxiliary power source as well as an engine, and can reduce exhaust gas and improve fuel efficiency.

하이브리드 차량의 동력전달을 위한 일 구성예를 첨부한 도 8을 참조로 살펴보면, 엔진(100), 모터(200), 자동변속기(300)가 일축상에 직결되어 있고, 상기 엔진(100) 및 모터(200)간에는 클러치(400)가 배열되어 있으며, 또한 이들의 동작을 위한 구성으로서 고전압배터리(500)가 인버터(600)를 통해 상기 모터(200)와 충방 전 가능하게 연결되어 있다.Referring to Figure 8 attached to a configuration example for power transmission of the hybrid vehicle, the engine 100, the motor 200, the automatic transmission 300 is directly connected on one axis, the engine 100 and the motor The clutches 400 are arranged between the 200, and as a configuration for their operation, the high voltage battery 500 is connected to the motor 200 through the inverter 600 so as to be charged and discharged.

이러한 구성을 갖는 하이브리드 차량의 동력전달 및 주행모드를 보면, 상기 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드(도 8의 (a) 참조)와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 모터(20)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드(도 8의 (b) 참조)와, 엔진 동력만을 이용하여 주행하는 동시에 모터는 배터리 충전을 위한 발전기(generator) 역할을 하게 되는 엔진 단독 모드(도 8의 (c) 참조)와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드(도 8의 (d) 참조) 등을 포함한다.Looking at the power transmission and driving mode of the hybrid vehicle having such a configuration, EV (electric vehicle) mode (see Fig. 8 (a)) which is a pure electric vehicle mode using only the power of the motor and the rotational force of the engine as the main power While the HEV (hybrid electric vehicle) mode (see (b) of FIG. 8) using the rotational force of the motor 20 as an auxiliary power, and driving using only the engine power, the motor serves as a generator for charging the battery. Regenerative braking (RB) to recover the engine alone mode (see FIG. 8 (c)) and the vehicle's braking and inertia energy while driving by vehicle braking or inertia to generate power from the motor and to charge the battery. Braking) mode (see (d) of FIG. 8) and the like.

상기와 같은 주행을 하는 하이브리드 차량의 구성중 배터리는 하나의 유니트인 배터리 팩으로 구성되는데, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 상기 배터리 팩의 주 운전영역의 폭은 상당히 좁은데 반하여, 실제 운행해야 할 영역에서의 배터리 팩 온도는 일정하게 제어하는데 어려운 특성을 가지고 있다.In the configuration of the hybrid vehicle that runs as described above, the battery is configured as a battery pack, which is a unit. As shown in FIG. 7, the width of the main driving region of the battery pack is quite narrow, but the actual driving must be performed. The battery pack temperature in a region has a characteristic that is difficult to control constantly.

특히, 배터리 팩의 저온 영역에서 문제를 야기시킬 수 있는데, 그 이유는 배터리의 특성상 방전시보다 충전시 전해액의 염화가 빠르게 진행되는 단점을 지니고 있기 때문이다.In particular, it may cause a problem in the low temperature region of the battery pack, because the nature of the battery has the disadvantage that the chloride of the electrolyte proceeds faster than the charge during discharge.

한편, 하이브리드 차량의 구성중 모터, 인버터, 배터리 등은 고온 방지를 목적으로 수냉 혹은 공랭의 냉각시스템에 의하여 냉각되는데, 모터의 경우는 수냉의 형태로 냉각되고, 인버터는 공랭이나 수냉의 형태로 냉각되며, 배터리는 주로 공랭 형태의 냉각 시스템에 의하여 냉각된다.On the other hand, in the configuration of a hybrid vehicle, a motor, an inverter, a battery, etc., are cooled by a water cooling or air cooling system for the purpose of preventing high temperature. In the case of a motor, the motor is cooled in the form of water cooling, and the inverter is cooled in the form of air cooling or water cooling. The battery is mainly cooled by an air cooling type cooling system.

그러나, 하이브리드 차량은 일반 전자제품과 달리 저온과 고온영역에서 모두 작동되어야 하는 기계이므로, 각 구성에 대한 온도 변화에 따른 가혹도는 더할 것이고, 이중 온도에 가장 취약한 부품으로 배터리를 들 수 있다.However, since a hybrid vehicle is a machine that must be operated in both low and high temperature regions unlike general electronics, the severity according to the temperature change for each component will be added, and the battery is the most vulnerable part of the dual temperature.

고온 동작(45℃이상)의 경우, 배터리 모듈 내부의 BCM(BATTERY CONTROL MODULE)에서 그 출력을 제한하여 배터리 모듈 스스로를 보호하려하는 기능을 수행하게 되는 바, 이는 하이브리드 차량의 연비 감소를 야기하게 되므로, 이를 방지하기 위하여 항상 45℃ 이하의 온도를 유지하도록 공랭식 쿨링팬(COOL’G FAN)을 적용하여 배터리 온도를 제어한다.In the case of high temperature operation (above 45 ℃), the BCM (BATTERY CONTROL MODULE) inside the battery module restricts its output to protect the battery module itself, which causes a reduction in fuel efficiency of the hybrid vehicle. In order to prevent this, the air temperature cooling fan (COOL'G FAN) is applied to maintain the temperature below 45 ° C at all times to control the battery temperature.

배터리 온도 제어에 있어서, 가장 큰 문제는 저온 영역에서 작동시켜야 하는 경우가 발생하는데, 저온 영역에서 배터리는 그 용량이 감소하게 되고, 사용량에 따라 전해액의 염화가 진행됨으로써, 수명이 줄어드는 요인이 되고, 결국 하이브리드 차량에 있어서 재료비의 가장 큰 비중을 차지하는 배터리의 내구 수명저하로 이어지게 된다.In the battery temperature control, the biggest problem is that the operation in the low temperature region occurs, the battery has a reduced capacity in the low temperature region, the chloride of the electrolyte according to the amount of use, which is a factor that reduces the life, As a result, battery life, which accounts for the largest portion of the material cost in a hybrid vehicle, is reduced.

여기서, 종래의 배터리 팩 내부 구조 및 그 동작을 첨부한 도 5 및 도 6을 참조로 살펴보면 다음과 같다.Here, referring to FIG. 5 and FIG. 6 attached to a conventional battery pack internal structure and operation thereof are as follows.

종래의 배터리 팩 내부의 회로 구조를 보면, 도 5에서 보는 바와 같이 배터리(10)와, 안전플러그(18: safety plug)와, 파워 릴레이 어셈블리(20, PRA: Power Relay Assembly)로 크게 나누어진다.As shown in FIG. 5, a circuit structure of a conventional battery pack is largely divided into a battery 10, a safety plug 18, and a power relay assembly 20 (PRA).

보다 상세하게는, 각 배터리 셀(12)들이 안전플러그(18)에 의하여 연결되고, 배터리(10)의 양극쪽에는 파워 릴레이 어셈블리(20)의 제1메인릴레이(21)가 연결되는 동시에 배터리(10)의 음극쪽에는 전류센서(23)와 제2메인릴레이(22)가 연결되며, 전류센서(23)의 출력단에는 프리차지 릴레이(24)가 연결된다.More specifically, each battery cell 12 is connected by a safety plug 18, the first main relay 21 of the power relay assembly 20 is connected to the positive side of the battery 10 at the same time the battery ( 10, the current sensor 23 and the second main relay 22 are connected to the cathode side, and the precharge relay 24 is connected to the output terminal of the current sensor 23.

또한, 상기 제1 및 제2메인릴레이(21,22), 그리고 프리차지 릴레이(24)는 배터리 제어기인 BMS(40)에 의하여 온/오프 제어된다.In addition, the first and second main relays 21 and 22 and the precharge relay 24 are controlled on / off by the BMS 40 which is a battery controller.

따라서, 도 6의 순서도에 설명된 바와 같이 배터리(10) 온도가 하이브리드 모드 작동(배터리 충방전 작동에 따른 엔진+모터 어시스트 주행 모드)이 가능한 온도인지를 판단하여, BMS(40)에서 각 릴레이(21,22)를 여자시켜 배터리(10)의 충전 또는 방전이 이루어지게 된다.Therefore, as illustrated in the flowchart of FIG. 6, it is determined whether the battery 10 temperature is a temperature at which hybrid mode operation (engine + motor assist driving mode according to battery charge / discharge operation) is possible, and each relay ( 21 and 22 are excited to charge or discharge the battery 10.

그러나, 종래의 배터리 팩 내부의 회로 구조에서는 저온 영역에서 하이브리드 모드 작동이 필요한 경우, 배터리의 저온 특성상 방전작동시의 경우보다 충전작동시 배터리 전해액의 염화가 급속히 발생하여 배터리 수명을 단축시키게 되므로, 배터리 온도가 상승할 때까지 하이브리드 모드 작동을 중지한 상태로 있다가 일정온도로 상승시 하이브리드 모드 작동을 다시 시작하는 형태의 운용만이 가능하고, 결국 저온상태에서 하이브리드 모드 작동을 하지 못함으로 인하여 연료 효율을 떨어뜨리게 되므로, 저온에서 가능한 빨리 하이브리드 모드 작동을 시작할 수 있는 온도까지 배터리 온도를 상승시킬 수 있는 방안이 필요하다.However, in the circuit structure of a conventional battery pack, when hybrid mode operation is required in a low temperature region, the battery electrolyte is rapidly chlorided during charging operation due to the low temperature characteristics of the battery, thereby shortening battery life. It is only possible to operate the hybrid mode in a state in which the hybrid mode operation is suspended until the temperature rises and then resume the hybrid mode operation when the temperature rises to a certain temperature. As a result, the company needs a way to raise the battery temperature to a temperature where it can start hybrid mode operation as quickly as possible at low temperatures.

특히, 하이브리드 상용차량(버스)의 경우 배터리 팩이 루프(ROOF)쪽에 장착됨으로써, 루프에 구성되는 실내 덕트 및 배관을 통한 엔진냉각수 유입이나 히팅 에어(HEAT’G AIR) 유입으로 인해 배터리의 열손실이 심하게 발생된다.In particular, in the case of a hybrid commercial vehicle (bus), the battery pack is mounted on the roof (ROOF) side, so that the heat loss of the battery due to the inflow of engine coolant through the indoor ducts and pipes or the heat'G air inflow in the roof This happens badly.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여, 배터리의 저온 구간에서 하이브리드의 모터 어시스트(MOTOR ASSIST) 성능을 극대화하기 위하여 저온상태에서의 배터리 온도 관리 방안을 제시하고자 한 것으로서, 배터리 팩 내부의 회로 구성에 프리히터를 포함시키고, 이 프리히터를 하이브리드 차량의 회생제동에 의한 전력을 이용하여 작동시킴으로써, 배터리 팩의 온도를 미리 가열시키면서 빠르게 상승시킬 수 있고, 그에 따라 하이브리드 모드 작동을 빠른 시간에 정상화시켜 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the above, the present invention is to propose a battery temperature management method in a low temperature state in order to maximize the performance of the motor assist (MOTOR ASSIST) of the hybrid in the low temperature section of the battery, the circuit configuration inside the battery pack By including the preheater and operating the preheater using the power from the regenerative braking of the hybrid vehicle, the battery pack can be rapidly heated while preheating the temperature of the battery pack, thereby normalizing the hybrid mode operation in a short time and fuel economy. It is an object of the present invention to provide a hybrid vehicle battery preheating apparatus and a method of controlling the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 배터리 셀로 이루어진 배터리와; 상기 배터리에 대한 충방전 단속을 위하여, 배터리의 양극측에 연결되는 제1메인릴레이와, 상기 배터리의 음극측에 연결되는 제2메인릴레이를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리와; 상기 제1메인릴레이의 출력단과 상기 제2메인 릴레이의 출력단 간에 배선 연결되어, 회생제동에 따른 모터의 발전전력을 이용하여 배터리를 예열시키는 프리히터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a battery consisting of a plurality of battery cells; A power relay assembly including a first main relay connected to a positive side of the battery and a second main relay connected to a negative side of the battery for charging and discharging the battery; A preheater connected between the output terminal of the first main relay and the output terminal of the second main relay to preheat the battery using the generated power of the motor according to regenerative braking; It provides a hybrid vehicle battery pre-heating device comprising a.

바람직한 일 구현예로서, 상기 제1메인릴레이의 출력단과 프리히터간에 연결되어, BMS에 의한 온오프 제어를 받게 되는 프리히팅용 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment, it is characterized in that it further comprises a pre-heating relay connected between the output terminal and the pre-heater of the first main relay, the on-off control by the BMS.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 프리히터는 다수의 배터리 셀을 감싸는 배터리 케이스의 바닥면에 설치되어 배터리 케이스의 측면부에 형성되는 유로내의 냉각유체를 가열하는 히팅 코어인 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the preheater is a heating core which is installed on the bottom surface of the battery case surrounding the plurality of battery cells to heat the cooling fluid in the flow path formed in the side portion of the battery case.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위인지를 판단하는 단계와; 배터리의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위 이하인 저온 상태이면, 배터리 팩내의 회로 구성중 하나인 파워 릴레이 어셈블리의 제1메인릴레이와 프리히터간에 연결된 프리히팅용 릴레이를 온으로 여자시키는 단계와; 하이브리드 차량의 회생제동에 따른 모터의 발전 전력이 상기 프리히팅용 릴레이를 통해 프리히터로 공급되는 단계와; 상기 프리히터의 가열 작동에 의하여 배터리 팩내의 각 배터리 셀들이 소정의 온도까지 가열되는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 제어 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of determining whether the temperature of the battery is a range capable of hybrid operation; If the temperature of the battery is lower than a range capable of hybrid operation, exciting the preheating relay connected between the first main relay and the preheater of the power relay assembly, which is one of circuit configurations in the battery pack, to be turned on; Supplying generated electric power of a motor according to regenerative braking of a hybrid vehicle to a preheater through the preheating relay; Heating each battery cell in a battery pack to a predetermined temperature by a heating operation of the preheater; It provides a hybrid vehicle battery pre-heating device control method comprising a.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 배터리 팩 내부의 회로 구성에 프리히터를 포함시켜서, 배터리의 저온 구간에서 프리히터를 회생제동에 의한 전력을 이용하여 작동시킴으 로써, 배터리 팩내의 배터리 셀들의 온도를 하이브리드 모드 작동이 가능한 온도까지 빠른 시간내에 상승시킬 수 있고, 그에 따라 배터리의 저온 구간에서 하이브리드의 모터 어시스트(MOTOR ASSIST) 성능 즉, 하이브리드 모드 작동 성능이 신속하게 발휘될 수 있다.According to the present invention, by including the preheater in the circuit configuration inside the battery pack, by operating the preheater using the power of the regenerative braking in the low temperature section of the battery, the hybrid mode operation of the temperature of the battery cells in the battery pack It is possible to raise the temperature as quickly as possible, so that the hybrid motor assist performance, ie hybrid mode operating performance, can be quickly exhibited in the low temperature section of the battery.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전술한 바와 같이, 배터리의 온도 조건이 최적의 배터리 운행 구간에서 바깥 범위에 있을 경우, 즉 배터리의 온도가 저온 상태인 경우, 배터리 충방전을 막기 위해 BCM(BATTERY CONTROL MODULE)은 하이브리드 모드 작동을 중지하는 제어를 하게 되고, 배터리의 온도가 운행 가능 범위에 상승하기까지 기다리게 되는데, 이는 엔진 동력 이외에 모터 어시스트가 작동을 하지 못하여, 즉 하이브리드 모드 작동을 하지 못하여 연비를 저해하는 요소로 작용하게 된다.As mentioned above, when the battery's temperature condition is outside the optimum battery operating range, i.e. when the battery's temperature is low, the BCM (BATTERY CONTROL MODULE) stops the hybrid mode operation to prevent battery charging and discharging. It is controlled until the temperature of the battery rises to the operating range, which is the engine assist in addition to the engine power can not operate, that is, the hybrid mode of operation can be a factor that inhibits fuel economy.

또한, 하이브리드 모드 작동을 하지 못하게 되면, 모터에 의한 회생 제동력을 사용하기 어려운 구조가 되어, 브레이크(BRAKE) 성능도 저하될 수 있고, 특히 배터리 저온 상태에서 회생 제동력을 이용하여 발전된 에너지(전력)을 배터리에 충전하게 된다면 배터리 수명이 저하되는 환경을 만들게 된다.In addition, if the hybrid mode operation is not performed, it is difficult to use the regenerative braking force by the motor, and the brake performance may also be reduced. In particular, energy (power) generated by using the regenerative braking force in a low temperature state of the battery may be reduced. Charging the battery creates an environment that reduces battery life.

이러한 점을 감안하여, 본 발명은 배터리 팩내에 프리히터를 설치하고, 이 프리히터를 하이브리드 차량의 회생제동에 의한 전력을 이용하여 작동시킴으로써, 배터리 팩의 온도를 미리 가열시키면서 빠르게 상승시켜 하이브리드 모드 작동이 빠른 시간내에 정상적으로 작동될 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.In view of this, the present invention installs a preheater in the battery pack, and operates the preheater using the power generated by regenerative braking of the hybrid vehicle, thereby rapidly increasing the temperature of the battery pack while preheating the hybrid mode of operation. The main focus is on getting things up and running quickly.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치를 나타내는 회로 구성도이다.1 is a circuit diagram illustrating a battery preheating apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention.

배터리 팩 내부의 회로 구조를 보면, 도 1에서 보는 바와 같이 배터리(10)와, 안전플러그(18: safety plug)와, 파워 릴레이 어셈블리(20, PRA: Power Relay Assembly)로 크게 나누어지고, 각 배터리 셀(12)들이 안전플러그(18)에 의하여 연결되며, 또한 배터리(10)의 양극쪽에는 파워 릴레이 어셈블리(20)의 제1메인릴레이(21)가 연결되는 동시에 배터리(10)의 음극쪽에는 전류센서(23)와 제2메인릴레이(22)가 연결되고, 전류센서(23)의 출력단에는 프리차지 릴레이(24)가 연결된다.Referring to the circuit structure inside the battery pack, as shown in FIG. 1, the battery 10, the safety plug 18, and the power relay assembly 20 (PRA: Power Relay Assembly) are largely divided into each battery. The cells 12 are connected by the safety plug 18, and the first main relay 21 of the power relay assembly 20 is connected to the positive side of the battery 10 and at the negative side of the battery 10. The current sensor 23 and the second main relay 22 are connected, and the precharge relay 24 is connected to the output terminal of the current sensor 23.

특히, 상기 파워 릴레이 어셈블리(20)는 배터리(10)에 대한 충방전 단속을 위한 구성으로서, 배터리(10)의 양극측에 연결되는 제1메인릴레이(21)와, 상기 배터리(10)의 음극측에 연결되는 제2메인릴레이(22)로 구성되되, 상기 제1메인릴레이(21)의 출력단과 상기 제2메인 릴레이(22)의 출력단 간에 회생제동에 따른 발전 전력을 이용하여 배터리(10)를 소정의 온도까지 예열시키는 프리히터(30)가 배선 연결되어진다.In particular, the power relay assembly 20 is a configuration for charging and discharging the battery 10, the first main relay 21 connected to the positive electrode side of the battery 10, and the negative electrode of the battery 10. The second main relay 22 is connected to the side, the battery 10 by using the generated power according to the regenerative braking between the output terminal of the first main relay 21 and the output terminal of the second main relay 22. The preheater 30 for preheating the to a predetermined temperature is connected by wiring.

또한, 상기 제1메인릴레이(21)의 출력단과 프리히터(30)간에는 BMS(40)에 의한 온/오프 제어를 받으면서 프리히터(30)의 작동을 단속하는 프리히팅용 릴레이(32)가 연결된다.In addition, a preheating relay 32 is connected between the output terminal of the first main relay 21 and the preheater 30 to control the operation of the preheater 30 while being controlled on / off by the BMS 40. do.

이때, 상기 제1 및 제2메인릴레이(21,22), 프리차지 릴레이(24), 그리고 프 리히팅용 릴레이(32)는 배터리 제어기인 BMS(40)에 의하여 온/오프 제어된다.In this case, the first and second main relays 21 and 22, the precharge relay 24, and the preheating relay 32 are controlled on / off by the BMS 40, which is a battery controller.

한편, 상기 프리히터(30)는 배터리의 저온 상태에서 하이브리드 차량의 회생제동에 따른 모터의 발전 전력에 의하여 작동되는 히팅 코어로서, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 배터리 셀(12)을 감싸는 배터리 케이스(14)의 바닥면에 설치된다.On the other hand, the pre-heater 30 is a heating core that is operated by the generated power of the motor according to the regenerative braking of the hybrid vehicle in the low temperature state of the battery, as shown in Figure 4 attached to a plurality of battery cells 12 It is installed on the bottom surface of the battery case 14 to wrap.

이에, 상기 프리히터(30) 즉, 히팅 코어가 회생제동에 따른 모터의 발전 전력에 의하여 작동되면, 상기 배터리 케이스(14)의 측면부에 형성되는 유로(16)내의 냉각유체를 가열하게 되고, 그 가열된 열이 배터리 케이스의 내부로 전달되어 배터리 셀들을 가열하게 된다.Accordingly, when the preheater 30, that is, the heating core is operated by the generated power of the motor according to regenerative braking, the cooling fluid in the flow path 16 formed in the side portion of the battery case 14 is heated. Heated heat is transferred into the battery case to heat the battery cells.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 배터리 프리 히팅장치의 제어 동작을 설명하면 다음과 같다.Herein, the control operation of the battery preheating apparatus of the present invention having the above configuration will be described.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치의 제어 동작을 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치가 회생 제동에 의하여 작동하는 것을 설명하는 회로 구성도이다.2 is a flowchart illustrating a control operation of the hybrid vehicle battery preheating apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the operation of the hybrid vehicle battery preheating apparatus according to the present invention by regenerative braking. to be.

먼저, 배터리(10)의 온도가 하이브리드 모드(엔진+ 모터 어시스트 모드) 작동이 가능한 범위인지를 판정한다.First, it is determined whether the temperature of the battery 10 is within a range in which hybrid mode (engine + motor assist mode) operation is possible.

그 판정 결과, 배터리(10)의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위 이하인 저온 상태로 판정되면, BMS(40)의 제어 신호에 의하여 상기와 같이 파워 릴레이 어셈블리(20)의 제1메인릴레이(21)와 프리히터(30)간에 연결된 프리히팅용 릴레이(32)가 온으로 여자된다.As a result of the determination, when the temperature of the battery 10 is determined to be a low temperature state which is equal to or less than a range in which the hybrid operation is possible, the first main relay 21 of the power relay assembly 20 and the first main relay 21 of the power relay assembly 20 as described above are controlled by the control signal of the BMS 40. The preheating relay 32 connected between the preheaters 30 is excited on.

물론, 배터리(10)의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위로 판정되면, 제1 및 제2메인릴레이(21,22)를 온으로 여자시켜서, 배터리의 충방전이 정상적으로 이루어지게 된다.Of course, when the temperature of the battery 10 is determined to be a range capable of hybrid operation, the first and second main relays 21 and 22 are excited to be turned on, thereby charging and discharging the battery normally.

상기 프리히팅용 릴레이(32)가 온으로 여자되면, 상기 프리히터(40)는 모터(MG: Motor & Generator)와 통전 가능한 상태가 된다.When the preheating relay 32 is excited on, the preheater 40 is in a state capable of energizing the motor (MG: Motor & Generator).

이때, 하이브리드 차량의 회생제동이 이루어지면, 도 3에 도시된 바와 같이회생제동에 따른 모터의 발전 전력이 상기 프리히팅용 릴레이(32)를 통해 프리히터(30)로 공급되어, 프리히터(30)의 가열 작동이 시작된다.At this time, when regenerative braking of the hybrid vehicle is performed, power generated by the motor according to regenerative braking is supplied to the preheater 30 through the preheating relay 32, as shown in FIG. ) Heating operation starts.

보다 상세하게는, 상기 배터리 케이스(14)의 바닥면에 설치된 프리히터(30) 즉, 히팅 코어가 가열 작동을 시작하여, 배터리 케이스(14)의 측면부에 형성된 유로(16)내의 냉각유체를 가열하게 되고, 이 가열된 열로 인하여 배터리 케이스내의 배터리 셀들이 가열된다.More specifically, the preheater 30, that is, the heating core, installed on the bottom surface of the battery case 14 starts a heating operation to heat the cooling fluid in the flow path 16 formed in the side portion of the battery case 14. This heated heat causes the battery cells in the battery case to heat up.

이렇게 상기 프리히터(30)의 가열 작동에 의하여 배터리 팩내의 각 배터리 셀(12)들이 소정의 온도, 바람직하게는 하이브리드 모드 작동이 가능한 배터리 온도까지 가열된다.The heating operation of the preheater 30 thus heats each battery cell 12 in the battery pack to a predetermined temperature, preferably to a battery temperature at which hybrid mode operation is possible.

이와 같이, 저온 상태의 배터리를 신속하게 하이브리드 모드 작동이 가능한 온도까지 가열해 줌으로써, 하이브리드 모드 작동이 빠른 시간내에 정상적으로 작동될 수 있게 해준다.In this way, the low-temperature battery is quickly heated to a temperature at which hybrid mode operation is possible, thereby allowing the hybrid mode operation to operate normally in a short time.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치를 나타내는 회로 구성도,1 is a circuit block diagram showing a battery pre-heating device for a hybrid vehicle according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치의 제어 동작을 설명하는 순서도,2 is a flowchart illustrating a control operation of a battery preheating apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치가 회생 제동에 의하여 작동하는 것을 설명하는 회로 구성도,3 is a circuit diagram illustrating the operation of the battery-free heating device for a hybrid vehicle according to the present invention by regenerative braking;

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 구성중 프리히터 구조를 설명하는 개략도,4 is a schematic diagram illustrating a preheater structure of a hybrid vehicle battery preheating device according to the present invention;

도 5는 종래의 배터리 팩 내부 회로 구성도,5 is a circuit diagram of a conventional battery pack internal circuit,

도 6은 종래의 배터리 팩 내부의 회로 구성에 의한 충방전 순서도,6 is a flowchart of charge and discharge according to a circuit configuration of a conventional battery pack;

도 7은 하이브리드 차량의 배터리 온도에 따른 운전 특성을 설명하는 그래프,7 is a graph illustrating driving characteristics according to battery temperature of a hybrid vehicle;

도 8은 하이브리드 차량의 동력전달을 위한 일 구성예 및 그 주행 모드를 설명하는 개략도.8 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration for power transmission of a hybrid vehicle and a driving mode thereof.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 배터리 12 : 배터리 셀10 battery 12 battery cell

14 : 배터리 케이스 16 : 유로14 battery case 16: euro

18 : 안전플러그 20 : 파워 릴레이 어셈블리18: safety plug 20: power relay assembly

21 : 제1메인릴레이 22 : 제2메인릴레이21: the first main relay 22: the second main relay

23 : 전류센서 24 : 프라차지 릴레이23: current sensor 24: precharge relay

30 : 프리히터 32 : 프리히팅용 릴레이30: preheater 32: relay for preheating

40 : BMS40: BMS

Claims (4)

다수의 배터리 셀(12)로 이루어진 배터리(10)와;A battery 10 composed of a plurality of battery cells 12; 상기 배터리(10)에 대한 충방전 단속을 위하여, 배터리(10)의 양극측에 연결되는 제1메인릴레이(21)와, 상기 배터리(10)의 음극측에 연결되는 제2메인릴레이(22)를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리(20)와;For charging and discharging the battery 10, the first main relay 21 connected to the positive electrode side of the battery 10 and the second main relay 22 connected to the negative electrode side of the battery 10. A power relay assembly 20 comprising a; 상기 제1메인릴레이(21)의 출력단과 상기 제2메인 릴레이(22)의 출력단 간에 배선 연결되어, 회생제동에 따른 발전 전력을 이용하여 배터리(10)를 소정의 온도까지 예열시키는 프리히터(30);A preheater 30 is wired between an output terminal of the first main relay 21 and an output terminal of the second main relay 22 to preheat the battery 10 to a predetermined temperature by using generated power generated by regenerative braking. ); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치.Hybrid vehicle battery pre-heating device, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1메인릴레이(21)의 출력단과 프리히터(30)간에 연결되어, BMS(40)에 의한 온/오프 제어를 받게 되는 프리히팅용 릴레이(32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치.The hybrid vehicle further comprises a preheating relay 32 connected between the output terminal of the first main relay 21 and the preheater 30 and subjected to on / off control by the BMS 40. Battery preheater. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 프리히터(30)는 다수의 배터리 셀(12)을 감싸는 배터리 케이스(14)의 바닥면에 설치되어 배터리 케이스(14)의 측면부에 형성되는 유로(16)내의 냉각유체를 가열하는 히팅 코어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치.The preheater 30 is a heating core which is installed on the bottom surface of the battery case 14 surrounding the plurality of battery cells 12 and heats the cooling fluid in the flow path 16 formed in the side portion of the battery case 14. Hybrid vehicle battery pre-heating device, characterized in that. 배터리(10)의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위인지를 판단하는 단계와;Determining whether the temperature of the battery 10 is within a range capable of hybrid operation; 배터리(10)의 온도가 하이브리드 작동이 가능한 범위 이하인 저온 상태이면, 배터리 팩내의 회로 구성중 하나인 파워 릴레이 어셈블리(20)의 제1메인릴레이(21)와 프리히터(30)간에 연결된 프리히팅용 릴레이(32)를 온으로 여자시키는 단계와;If the temperature of the battery 10 is lower than the range in which the hybrid operation is possible, for preheating connected between the first main relay 21 and the preheater 30 of the power relay assembly 20, which is one of circuit configurations in the battery pack. Exciting the relay 32; 하이브리드 차량의 회생제동에 따른 모터의 발전 전력이 상기 프리히팅용 릴레이(32)를 통해 프리히터(30)로 공급되는 단계와;Supplying generated electric power of the motor according to regenerative braking of the hybrid vehicle to the preheater 30 through the preheating relay 32; 상기 프리히터(30)의 가열 작동에 의하여 배터리 팩내의 각 배터리 셀(12)들이 소정의 온도까지 가열되는 단계;Heating each battery cell 12 in the battery pack to a predetermined temperature by a heating operation of the preheater 30; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 프리 히팅장치 제어 방법.Hybrid vehicle battery pre-heating device control method characterized in that consisting of.
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