KR102309014B1 - Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile - Google Patents
Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile Download PDFInfo
- Publication number
- KR102309014B1 KR102309014B1 KR1020190129078A KR20190129078A KR102309014B1 KR 102309014 B1 KR102309014 B1 KR 102309014B1 KR 1020190129078 A KR1020190129078 A KR 1020190129078A KR 20190129078 A KR20190129078 A KR 20190129078A KR 102309014 B1 KR102309014 B1 KR 102309014B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- charging
- profile
- battery
- threshold
- rechargeable battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 claims abstract description 52
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 29
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000011002 quantification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H02J7/0077—
-
- 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
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
-
- 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
-
- 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
- H02J7/00719—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to degree of gas development in the battery
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 충전 프로파일을 이용한 인텔리전트 배터리 충방전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬이온 배터리의 양극에서 양이온이 일정량 이상 이동하는 경우에 발생하는 양극 표면의 층간 구조 손상과 관련된 요소를 수치화한 충전 프로파일을 결정하고, 충전 프로파일 하에서 양극의 층간 구조 손상이 억제되는 충전이 이루어지도록 제어하는 배터리 충방전 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치는 충전용 배터리의 전극 표면에 덴드라이트(dendrite)가 형성되기 시작하는 충전 조건인 임계 프로파일 정보가 저장되는 데이터 저장장치와; 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 상기 충전용 배터리를 충전하는 충전 회로와; 상기 임계 프로파일 정보를 참조하여 상기 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일에 따라 상기 충전 회로를 제어하는 충전 컨트롤러; 및 상기 충전 컨트롤러의 제어하에 상기 충전 회로로부터 공급되는 충전용 전원을 상기 충전용 배터리에 공급하는 충전 단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an intelligent battery charging/discharging device and method using a charging profile, and more particularly, to a quantification of factors related to interlayer structure damage on the surface of a positive electrode that occurs when positive ions move more than a certain amount in a positive electrode of a lithium ion battery. A battery charging/discharging apparatus and method for determining a charging profile and controlling charging in which damage to the interlayer structure of an anode is suppressed under the charging profile.
A battery charging/discharging device using a charging profile according to the present invention comprises: a data storage device for storing critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on an electrode surface of a rechargeable battery; a charging circuit converting externally supplied power into charging power to charge the rechargeable battery; a charge controller that controls the charging circuit according to a charging profile in which generation of the dendrite is suppressed with reference to the critical profile information; and a charging terminal for supplying the charging power supplied from the charging circuit to the charging battery under the control of the charging controller.
Description
본 발명은 충전 프로파일을 이용한 인텔리전트 배터리 충방전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬이온 배터리의 양극에서 양이온이 일정량 이상 이동하는 경우에 발생하는 양극 표면의 층간 구조 손상과 관련된 요소를 수치화한 충전 프로파일을 결정하고, 충전 프로파일 하에서 양극의 층간 구조 손상이 억제되는 충전이 이루어지도록 제어하는 배터리 충방전 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent battery charging/discharging device and method using a charging profile, and more particularly, to a quantification of factors related to interlayer structure damage on the surface of a positive electrode that occurs when positive ions move more than a certain amount in a positive electrode of a lithium ion battery. A battery charging/discharging apparatus and method for determining a charging profile and controlling charging in which damage to the interlayer structure of an anode is suppressed under the charging profile.
일반적으로, 리튬이온 배터리(이차전지)는 양극, 음극 및 이들 전극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체가 전지 케이스에 내장되고, 그 내부에는 전해액이 주입된다.In general, in a lithium ion battery (secondary battery), an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the electrodes is embedded in a battery case, and an electrolyte is injected therein.
이때, 리튬이온 배터리의 구동 시 전자(electron)는 일방향의 흐름으로 이동하며, 이로 인해 전극 표면상에서 전자밀도의 불균일화시 도 1의 (a) 및 (b)와 같이 덴드라이트(dendrite)가 점차 성장할 수 있다.At this time, when the lithium ion battery is driven, electrons move in one direction, and as a result, when the electron density is non-uniform on the electrode surface, as shown in (a) and (b) of FIG. can grow
이러한 덴드라이트는 특히 과충전 등에 의해 리튬 이온이 양극 표면에 고르게 분포되지 않을 때 양극 위에 연속하여 쌓여 돌기 형상을 이루며, 종국적으로는 분리막을 통과하여 반대의 전극까지 자라게 된다.In particular, when lithium ions are not evenly distributed on the surface of the positive electrode due to overcharging or the like, these dendrites are continuously stacked on the positive electrode to form a protrusion, and eventually pass through the separator and grow to the opposite electrode.
따라서, 이온 덴드라이트의 생성은 분리막의 손상 및 리튬이온 배터리의 단락을 발생시킬 수 있으며, 리튬이온 배터리 안전성은 물론 수명이나 성능 저하를 유발하게 된다.Therefore, the generation of ion dendrites may cause damage to the separator and a short circuit of the lithium ion battery, and cause deterioration of lithium ion battery safety as well as lifetime or performance.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리튬이온 배터리의 양극에서 양이온이 일정량 이상 이동하는 경우에 발생하는 양극 표면의 층간 구조 손상과 관련된 요소를 수치화한 충전 프로파일을 결정하고, 충전 프로파일 하에서 양극의 층간 구조 손상이 억제되는 충전이 이루어지도록 제어하는 배터리 충방전 장치 및 방법을 제공함에 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a charging profile that quantifies factors related to interlayer structure damage on the surface of the anode that occurs when positive ions move more than a certain amount in the anode of a lithium ion battery. It is an object of the present invention to provide a battery charging/discharging apparatus and method for controlling the charging to be performed in which the interlayer structure damage of the positive electrode is suppressed under the charging profile.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치는 충전용 배터리의 전극 표면에 덴드라이트(dendrite)가 형성되기 시작하는 충전 조건인 임계 프로파일 정보가 저장되는 데이터 저장장치와; 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 상기 충전용 배터리를 충전하는 충전 회로와; 상기 임계 프로파일 정보를 참조하여 상기 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일에 따라 상기 충전 회로를 제어하는 충전 컨트롤러; 및 상기 충전 컨트롤러의 제어하에 상기 충전 회로로부터 공급되는 충전용 전원을 상기 충전용 배터리에 공급하는 충전 단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve this problem, the battery charging/discharging device using the charging profile according to the present invention includes a data storage device storing critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on the electrode surface of a rechargeable battery, and ; a charging circuit converting externally supplied power into charging power to charge the rechargeable battery; a charge controller that controls the charging circuit according to a charging profile in which generation of the dendrite is suppressed with reference to the critical profile information; and a charging terminal for supplying the charging power supplied from the charging circuit to the charging battery under the control of the charging controller.
이때, 상기 데이터 저장장치에 저장되는 임계 프로파일 정보는 각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the threshold profile information stored in the data storage device preferably includes at least any one or more of a charging voltage, current, time, and temperature specified through an experiment for each rechargeable battery.
또한, 각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 상기 테스트용 충전 프로파일에 따른 충전 상태를 분석하고, 상기 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 생성기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, a profile generator that analyzes each different charging profile for a test and a charging state according to the charging profile for the test, and generates the critical profile information as a test charging profile in which dendrites are suppressed among the test charging profiles; It is preferable to further include
또한, 상기 프로파일 생성기는 상기 충전용 배터리의 사용에 따른 성능 변화에 대응하도록 설정된 시간마다 반복하여 임계 프로파일 정보를 업데이트하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the profile generator updates the critical profile information repeatedly every set time to correspond to a performance change according to the use of the rechargeable battery.
한편, 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법은 충전용 배터리의 전극 표면에 덴드라이트가 형성되기 시작하는 충전 조건인 임계 프로파일 정보를 데이터 저장장치에 저장하는 임계값 설정 단계와; 충전 컨트롤러에서 상기 임계 프로파일 정보를 참조하여 상기 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일을 결정하는 충전 프로파일 선택 단계와; 충전 회로에서 상기 결정된 충전 프로파일에 따라 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 공급하는 충전 전원 공급단계; 및 충전 단자를 통해 상기 충전 회로로부터 공급되는 충전용 전원을 상기 충전용 배터리에 공급하는 배터리 충전 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the battery charging/discharging method using the charging profile comprises the steps of: setting a threshold value of storing critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on the electrode surface of a rechargeable battery, in a data storage device; a charging profile selection step of determining, in a charging controller, a charging profile in which generation of the dendrite is suppressed by referring to the threshold profile information; a charging power supply step of converting externally supplied power into charging power in a charging circuit according to the determined charging profile and supplying it; and a battery charging step of supplying the charging power supplied from the charging circuit to the rechargeable battery through a charging terminal.
이때, 상기 임계값 설정 단계는 각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 임계 프로파일 정보를 저장하는 단계인 것이 바람직하다.In this case, the threshold setting step is preferably a step of storing threshold profile information including at least any one or more of a charging voltage, current, time, and temperature specified through an experiment for each rechargeable battery.
또한, 상기 임계값 설정 단계는 프로파일 생성기에 의해 각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 상기 테스트용 충전 프로파일에 따른 충전 상태를 분석하고, 상기 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the threshold setting step analyzes each different charging profile for a test and a charging state according to the charging profile for the test by a profile generator, and selects a test charging profile in which dendrites are suppressed among the test charging profiles. It is preferable to include; generating the critical profile information.
또한, 상기 임계값 설정 단계는 상기 충전용 배터리의 사용에 따른 성능 변화에 대응하도록 설정된 시간마다 반복하여 임계 프로파일 정보를 업데이트하는 단계인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the threshold setting step is a step of updating the threshold profile information repeatedly at every set time to correspond to a performance change according to the use of the rechargeable battery.
이상과 같은 본 발명은 서로 다른 특성의 리튬이온 배터리별로 전극에 덴드라이트가 생성되는 충전 프로파일을 결정하고, 그에 따라 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일 하에서의 충전이 이루어지도록 한다. 따라서, 충전시 덴드라이트의 생성을 방지하여 배터리의 성능 저하나 파손을 방지한다.As described above, the present invention determines the charging profile in which dendrites are generated in the electrodes for each lithium-ion battery having different characteristics, and thus charging is made under the charging profile in which dendrites are suppressed. Accordingly, generation of dendrites during charging is prevented, thereby preventing deterioration or damage of the battery.
도 1은 리튬이온 배터리의 전극에 덴드라이트가 생성 및 성장되는 상태를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일을 결정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 상기 도 3의 칼만 필터를 이용한 선형 예측 상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 충전 프로파일을 이용하여 배터리의 손상을 최소화하는 충/방전 흐름을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a view showing a state in which dendrites are generated and grown on an electrode of a lithium ion battery.
2 is a configuration diagram illustrating a battery charging/discharging device using a charging profile according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a process of determining a charging profile in which dendrites are suppressed according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram illustrating a linear prediction state using the Kalman filter of FIG. 3 .
5 is a diagram illustrating a charging/discharging flow for minimizing damage to a battery using a charging profile according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a battery charging/discharging method using a charging profile according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a battery charging/discharging apparatus and method using a charging profile according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치는 전동 스쿠터와 같은 퍼스널 모빌리티(PM)나 전기 자동차(EV) 등의 각종 충전 부하 충전시 리튬이온 배터리에서의 덴드라이트(dendrite) 생성을 방지한다.First, the battery charging/discharging device using the charging profile according to the present invention prevents the generation of dendrites in the lithium-ion battery when charging various charging loads such as personal mobility (PM) such as electric scooter or electric vehicle (EV) do.
덴드라이트의 생성을 억제시키기 위한 충전용 배터리는 대표적으로 리튬이온 배터리 혹은 셀(cell)이 있으며, 이러한 충전용 배터리는 상기 충전 부하에 탑재된 것은 물론, ESS와 같이 부하를 충전하기 위한 것도 있다.A rechargeable battery for suppressing the generation of dendrites is typically a lithium ion battery or cell, and such a rechargeable battery is mounted on the charging load as well as for charging a load such as an ESS.
또한, 퍼스널 모빌리티나 전기 자동차와 같은 충전 부하의 충전은 전기 충전소와 같이 비교적 큰 규모는 물론 가정용의 소형 충전도 포함하는 개념이며, 단일의 소용량 배터리 및 대용량의 배터리 스택도 포함한다.In addition, charging of a charging load such as personal mobility or an electric vehicle is a concept that includes not only a relatively large scale such as an electric charging station, but also small-scale charging for home use, and includes a single small-capacity battery and a large-capacity battery stack.
도 2와 같이, 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치는 데이터 저장장치(11), 충전 회로(12), 충전 컨트롤러(13) 및 충전 단자(14)를 포함한다. 바람직하게는 프로파일 생성기(10) 및 온도계(13a)를 더 포함한다.2 , the battery charging/discharging device using the charging profile according to the present invention includes a
이러한 본 발명은 배터리(셀)에서 덴드라이트가 생성되는 충전 프로파일을 결정하여 데이터 저장장치(11)에 기록하고, 충전 회로(12) 및 충전 컨트롤러(13)를 통해 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일 하에서의 충전이 이루어지도록 한다. According to the present invention, the charging profile in which dendrites are generated in the battery (cell) is determined and recorded in the
덴드라이트는 통상 배터리 구동 시 전극 표면상에서 전자밀도의 불균일화가 발생하게 됨에 따라 형성되는 것으로, 특히 과충전 등에 의해 리튬 이온이 양극(+극) 표면에 고르게 분포되지 않을 때 생성된다.Dendrites are usually formed as non-uniformity of electron density occurs on the surface of an electrode when a battery is driven. In particular, it is generated when lithium ions are not evenly distributed on the surface of the positive electrode (+ electrode) due to overcharging.
위와 같은 덴드라이트는 전극 위에 이온(리튬)이 연속하여 쌓여 돌기 형상을 이루며, 종국적으로는 분리막을 통과하여 반대의 전극까지 자라게 되므로, 본 발명은 덴드라이트의 생성을 방지하여 배터리의 성능 저하를 방지하도록 한다.In the dendrite as described above, ions (lithium) are continuously stacked on the electrode to form a protrusion, and eventually pass through the separator and grow to the opposite electrode. let it do
여기서, 상기한 데이터 저장장치(11)는 충전용 배터리의 전극 표면에 덴드라이트(dendrite)가 형성되기 시작하는 충전 조건인 임계 프로파일 정보가 저장되는 것으로, 충전기 내에 탑재된 반도체 메모리 등으로 구성된다.Here, the above-described
임계 프로파일 정보는 충전용 배터리인 리튬이온 배터리마다 스펙 및/또는 테스트를 통해 결정된다. 즉, 서로 다른 스펙을 갖는 리튬이온 배터리의 용량, 전극 재질이나 구조, 전해질의 종류 및 배터리 구조 등에 따라 결정된다.The critical profile information is determined through specifications and/or tests for each lithium-ion battery that is a rechargeable battery. That is, it is determined according to the capacity of the lithium-ion battery having different specifications, the electrode material or structure, the type of electrolyte, the battery structure, and the like.
또한, 전류/전압 변화에 따른 충전용 배터리의 온도(양극, 음극, 몸체) 변화, 온도 변화에 따른 충전 효율의 변화 및 충/방전의 반복에 따른 충전율 감소 여부를 전류, 전압, 온도 변화 등을 통해 데이터 수집 및 분석하여 결정된다. In addition, the change in the temperature (positive electrode, negative electrode, body) of the rechargeable battery according to the change in current/voltage, the change in the charging efficiency according to the temperature change, and whether the charge rate decreases due to the repetition of charging/discharging, the current, voltage, temperature change, etc. It is determined through data collection and analysis.
덴드라이트가 생성되는 조건을 파악하기 위해 반영되는 온도 변화는 일 예로 온도계(13a)를 통해 검측된 값을 프로파일 생성기(10)에 제공함으로써, 임계 프로파일 정보를 생성하는데 사용된다.The temperature change reflected in order to identify a condition for generating dendrites is used to generate critical profile information by providing, for example, a value detected through the
위와 같이 결정된 임계 프로파일 정보는 리튬이온 배터리의 전극에 덴드라이트가 생성되기 시작하는 충전 프로파일이므로, 배터리 충전시 이를 초과(허용되 오차 범위 포함)하지 않는 상태로 충전이 이루어지게 하는 기준을 제공한다.Since the critical profile information determined as above is a charging profile in which dendrites start to be generated in the electrodes of the lithium ion battery, it provides a criterion for charging in a state that does not exceed this (including an allowable error range) when charging the battery.
이때, 데이터 저장장치(11)에 저장되는 임계 프로파일 정보는 각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 바람직하게는 이들 모두를 특정한다.At this time, the threshold profile information stored in the
따라서, 덴드라이트 생성 현상과 연관된 과충전이나 국부 온도 상승 등을 제한하는 상태로 충전이 이루어질 수 있게 하므로, 충전 사용중 덴드라이트의 생성을 억제함은 물론 덴드라이트 생성 후 사고 역시 방지한다.Accordingly, since charging can be made in a state that limits overcharging or local temperature rise associated with the dendrite generation phenomenon, generation of dendrites during charging is suppressed, as well as accidents after dendrite generation are prevented.
충전 회로(12)는 전력망으로부터 공급되는 상용 전원이나 신재생 에너지 등과 같이 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 충전용 배터리를 충전하는 충전부를 구성한다.The
이러한 충전 회로(12)는 외부 전원 입력단과 배터리 사이에 설치되며, 공지의 변압부, 전원 안정부 및 과충전 보호회로 등을 포함한다. 또한, 입력 제어신호와 출력값을 비교하여 전원 공급을 제어하는 피드백 회로 등도 포함할 수 있다.The
충전 컨트롤러(13)는 데이터 저장장치(11)에 저장된 임계 프로파일 정보를 참조하여 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일에 따라 충전 회로(12)를 제어한다. 이를 위해 데이터 저장장치(11)로부터 임계 프로파일 정보를 입력받아 분석한다.The
또한, 임계 프로파일 정보를 입력받은 충전 컨트롤러(13)는 해당 충전용 배터리(리튬이온 배터리)의 충전시 사용될 충전 프로파일을 결정 후, 그 결정된 프로파일에 따라 충전 회로(12)의 제어에 이용되는 신호를 생성한다.In addition, after receiving the critical profile information, the
따라서, 충전 컨트롤러(13)는 데이터 저장장치(11)에 저장된 임계 프로파일 정보에 따라 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일에 따라 충전 회로(12)를 제어하고, 충전 회로(12)는 그 제어에 따라 충전용 배터리를 충전시킬 수 있게 한다.Accordingly, the
충전 단자(14)는 충전 컨트롤러(13)의 제어하에 충전 회로(12)로부터 공급되는 충전용 전원을 충전용 배터리에 공급하는 것으로, 그 출력단에는 퍼스널 모빌리티(PM)나 전기 자동차(EV) 등을 위한 충전용 배터리가 연결된다.The
이러한 충전 단자(14)는 일 예로 완속 충전단(standard charger)과, 상기 완속 충전단보다 충전 용량이 큰 고속 충전단(quick charger) 및 상기 고속 충전단보다 충전 용량이 큰 초고속 충전단(flash charger)을 포함할 수 있다.The
한편, 프로파일 생성기(10)는 상술한 데이터 저장장치(11)에 저장되는 임계 프로파일 데이터를 생성한다.Meanwhile, the
이를 위해 프로파일 생성기(10)는 각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 그에 따른 충전 상태를 분석하고, 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 임계 프로파일 정보를 생성한다.To this end, the
즉, 시험 대상 충전용 배터리(리튬이온 배터리)에 대해 서로 다른 조건의 충전 프로파일로 충전 시험을 하여 덴드라이트로 인해 성능이 저하되거나 전극간 단락이 발생하는 충전 프로파일을 확인하여 이를 임계값으로 제공한다. That is, the charging profile of the rechargeable battery (lithium-ion battery) to be tested is tested with charging profiles under different conditions, and the charging profile in which performance is deteriorated or short circuit between electrodes occurs due to dendrites is provided as a threshold value. .
프로파일 생성기(10)에서 생성 및 제공되는 임계값은 상술한 바와 같이 데이터 저장장치(11)에 임계 프로파일 정보로서 저장되었다가 덴드라이트 억제 충전 제어를 위해 충전 컨트롤러(13)에 제공된다.The threshold value generated and provided by the
이러한 프로파일 생성기(10)는 해당 충전기 내에 일체로 탑재되거나 별도의 장소(실험실이나 관리소측)에 설치될 수 있다. 예컨대, 소형의 가정용 충전기의 경우는 별도로 설치되고 충전소의 대형에는 그 내부에 일체로 설치될 수 있다.Such a
또한, 프로파일 생성기(10)는 충전용 배터리의 초기 제작(혹은 출하) 상태의 임계 프로파일 정보를 제공하는 것을 기본으로 하지만, 더 나아가 충전용 배터리의 사용에 따른 성능 변화에 대응하도록 테스트 후 임계 프로파일 정보를 업데이트할 수 있다.In addition, the
충전용 배터리의 사용에 따라 반복하여 임계 프로파일 정보를 업데이트하는 경우에는 충전용 배터리의 충전 상태(SoC: State of Charge)나 성능/노화 상태(SoH: State of Health)를 고려할 수 있다.When the critical profile information is repeatedly updated according to the use of the rechargeable battery, a state of charge (SoC) or a state of health (SoH) of the rechargeable battery may be considered.
따라서, 본 발명은 충전용 배터리의 초기 사용시부터 전극에 덴드라이트가 생성되는 임계값 이하에서 충전이 진행될 수 있도록 하고, 장시간 사용 후에도 최적의 배터리 컨디션을 유지할 수 있게 한다.Accordingly, the present invention enables charging to proceed below a threshold value at which dendrites are generated in electrodes from the initial use of the rechargeable battery, and maintains an optimal battery condition even after long-term use.
도 3에는 상술한 프로파일 생성기(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 프로파일 생성기(10)는 임계값 DB(10a), 선형 예측부(10b), 측정부(10c) 및 보상부(10d)를 포함한다. 바람직하게는 고속 충전부(10e) 및 셀 밸런스부(10f)를 더 포함한다.3 shows an embodiment of the
여기서, 임계값 DB(10a)는 충전용 배터리의 셀 특성에 따라 측정된 충전 임계값을 저장하고, 선형 예측부(10b)는 임계값을 기초로 배터리 사용 시간의 변화에 따른 선형 예측값을 산출한다.Here, the
이러한 임계값 DB(10a)는 도 2를 참조하여 설명한 데이터 저장장치(11)를 그대로 이용하거나 동일한 반도체 메모리 패키지에 일체로 탑재된 것일 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 별도로 구비될 수도 있다.The
도 4와 같이, 선형 예측은 칼만 필터(Kalman Filter)를 적용할 수 있으며, 선형 예측된 임계값(즉, 임계 충전 프로파일)은 측정부(10c)에 제공됨에 따라 실제 충전용 배터리의 충전 상태와 선형 예측값을 대비하게 된다.As shown in FIG. 4 , the linear prediction may apply a Kalman filter, and the linearly predicted threshold value (ie, critical charge profile) is provided to the
이와 같은 대비 결과는 보상부(10d)에 제공됨에 따라 만약 실제값과 예측값에 차이가 있으면 이를 보상/수정한 후, 그 실제값을 기준으로 충전 프로파일을 생성하여 임계값 DB(10a)에 저장 및 업데이트하는 싸이클을 반복한다.As such a comparison result is provided to the
고속 충전부(10e)는 임계 충전 프로파일을 결정시 충전용 배터리의 충전을 제어하여 실제 충전된 상태를 측정할 수 있게 한다.The
셀 밸런스부(10f)는 충전용 배터리가 다수의 셀로 구성된 경우 충전기와 직접 정보를 교환하며 셀간 불균형이 제거되도록 제어하는 옵션 사항으로, 배터리 팩을 구성하는 각 셀의 전압 불균형 편차를 줄이는데 소요되는 시간의 증감 상태 데이터 등을 감시한다. 또한, 전압 불균형 편차가 발생하는 빈도 증감 데이터 및 전압 불균형이 자주 발생되는 특정 셀을 확인 및 관리한다.The
도 5에는 충전 프로파일을 이용하여 배터리의 손상을 최소화하는 충/방전 흐름이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 충전 프로파일을 적용한 충전 데이터를 임계값 DB(10a)에 저장(도 5의 'D')한다.5 illustrates a charge/discharge flow that minimizes damage to a battery using a charge profile. As shown, in the present invention, charging data to which the charging profile is applied is stored in the
또한, 고속 충전부(10e)(도 5의 'B')는 설정된 충전 프로파일에 따라 충전용 배터리를 충전하여 그 결과값을 각각 충전 업데이트(도 5의 'A') 및 셀 밸런스 조정(도 5의 'C')을 위한 목적으로 각각 제공한다.In addition, the
이때, 고속 충전부(10e)로부터 충전 특성에 대한 결과값을 제공받은 셀 밸런스부(10f)는 충전 상태에 따른 셀들 간 밸런스 값을 측정하여 이들 데이터(A+C)를 제공한다. 따라서, 덴드라이트가 억제되면서도 셀 밸런스가 유지되는 충전 프로파일을 제공한다. At this time, the
물론, 셀 밸런스 유지 기능을 제공하지 않는다면 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일 데이터(A)만을 임계값 DB(10a)에 저장 및 업데이트하여, 충전시 이를 기초로 덴드라이트가 억제되는 충전이 이루어지게 한다.Of course, if the cell balance maintenance function is not provided, only the charging profile data A in which dendrites are suppressed is stored and updated in the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법에 대해 설명한다. 다만, 이하에서는 가급적 중복적인 설명은 생략한다.Hereinafter, a battery charging/discharging method using a charging profile according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the following, redundant descriptions are omitted as much as possible.
도 6과 같이, 본 발명에 따른 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법은 임계값 설정 단계(S10)와, 충전 프로파일 선택 단계(S11)와, 충전 전원 공급단계(S12) 및 배터리 충전 단계(S13)를 포함한다.6 , the method for charging and discharging a battery using a charging profile according to the present invention includes a threshold value setting step (S10), a charging profile selection step (S11), a charging power supply step (S12), and a battery charging step (S13). includes
이때, 상기한 임계값 설정 단계(S10)에서는 충전용 배터리의 전극 표면에 덴드라이트가 형성되기 시작하는 충전 조건인 임계 프로파일 정보를 데이터 저장장치(11)에 저장한다.At this time, in the threshold value setting step ( S10 ), critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on the electrode surface of the rechargeable battery, is stored in the
임계 프로파일 정보는 충전용 배터리인 리튬이온 배터리마다 테스트를 통해 결정된다. 즉, 서로 다른 스펙을 갖는 리튬이온 배터리의 용량, 전극 재질이나 구조, 전해질의 종류 및 배터리 구조 등에 따라 결정된다.The critical profile information is determined through testing for each lithium-ion battery, which is a rechargeable battery. That is, it is determined according to the capacity of the lithium-ion battery having different specifications, the electrode material or structure, the type of electrolyte, the battery structure, and the like.
또한, 전류/전압 변화에 따른 충전용 배터리의 온도(양극, 음극, 몸체) 변화, 온도 변화에 따른 충전 효율의 변화 및 충/방전의 반복에 따른 충전율 감소 여부를 전류, 전압, 온도 변화 등을 통해 데이터 수집 및 분석하여 결정된다.In addition, the change in the temperature (positive electrode, negative electrode, body) of the rechargeable battery according to the change in current/voltage, the change in the charging efficiency according to the temperature change, and whether the charge rate decreases due to the repetition of charging/discharging, the current, voltage, temperature change, etc. It is determined through data collection and analysis.
위와 같이 결정된 임계 프로파일 정보는 리튬이온 배터리의 전극에 덴드라이트가 생성되기 시작하는 충전 프로파일이므로, 충전시 이를 초과(허용되 오차 범위 포함)하지 않는 상태로 충전이 이루어지는 기준을 제공한다.Since the critical profile information determined as above is a charging profile in which dendrites start to be generated in the electrodes of the lithium ion battery, it provides a standard for charging in a state that does not exceed this (including an allowable error range) during charging.
임계값 설정 단계(S10)에서 저장되는 임계 프로파일 정보는 각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 바람직하게는 이들 모두를 특정한다.The threshold profile information stored in the threshold setting step S10 includes at least any one or more of a charging voltage, current, time, and temperature specified through an experiment for each rechargeable battery. Preferably all of them are specified.
다음, 충전 프로파일 선택 단계(S11)에서는 일종의 충전 제어 프로세서 장치에 해당하는 충전 컨트롤러(13)에서 상기한 임계 프로파일 정보를 참조하여 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일을 결정한다.Next, in the charging profile selection step S11 , the charging
즉, 충전 컨트롤러(13)는 데이터 저장장치(11)에 저장된 임계 프로파일 정보를 참조하여 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일을 결정한다. 이를 위해 충전 컨트롤러(13)는 데이터 저장장치(11)로부터 임계 프로파일 정보를 입력받아 분석한다.That is, the
또한, 충전 프로파일 선택 단계(S11)에서 충전 컨트롤러(13)는 해당 충전용 배터리(리튬이온 배터리)의 충전시 사용될 충전 프로파일을 결정 후, 그 결정된 프로파일에 따라 충전 회로(12)의 제어에 이용되는 신호를 생성한다.In addition, in the charging profile selection step (S11), the
다음, 충전 전원 공급단계(S12)는 충전 회로(12)에서 충전용 전원을 공급하는 단계로, 위와 같이 충전 컨트롤러(13)에 의해 결정된 충전 프로파일에 따라 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 공급한다.Next, the charging power supply step ( S12 ) is a step of supplying power for charging from the charging
충전 회로(12)는 전력망으로부터 공급되는 상용 전원이나 신재생 에너지 등과 같이 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 충전용 배터리를 충전하는 충전부를 구성한다.The charging
이러한 충전 회로(12)는 외부 전원 입력단과 배터리 사이에 설치되며, 공지의 변압부, 전원 안정부 및 과충전 보호회로 등을 포함한다. 또한, 입력 제어신호와 출력단을 비교하여 전원 공급을 제어하는 피드백 회로 등도 포함할 수 있다.The charging
따라서, 충전 컨트롤러(13)는 데이터 저장장치(11)에 저장된 임계 프로파일 정보에 따라 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일에 따라 충전 회로(12)를 제어하고, 충전 회로(12)는 그 제어에 따라 충전용 배터리를 충전시킬 수 있게 한다.Accordingly, the charging
다음, 배터리 충전 단계(S13)에서는 충전기나 충전소 등에 구비된 충전 단자(14)를 통해 충전 회로(12)로부터 공급되는 충전용 전원을 충전용 배터리에 공급하여, 덴드라이트가 억제되는 충전 프로파일로 충전이 이루어지게 한다.Next, in the battery charging step (S13), the charging power supplied from the charging
충전 단자(14)는 충전 컨트롤러(13)의 제어하에 충전 회로(12)로부터 공급되는 충전용 전원을 충전용 배터리에 공급하므로, 그 출력단에는 퍼스널 모빌리티(PM)나 전기 자동차(EV) 등에 이용되는 충전용 배터리가 연결된다.Since the charging
이러한 충전 단자(14)는 일 예로 완속 충전단과, 상기 완속 충전단보다 충전 용량이 큰 고속 충전단 및 상기 고속 충전단보다 충전 용량이 큰 초고속 충전단을 포함할 수 있다.The charging
한편, 본 발명은 상술한 임계값 설정 단계(S10)에서 프로파일 생성기(10)를 이용하여, 상술한 데이터 저장장치(11)에 저장되는 임계 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the threshold profile data stored in the above-described
이를 위해 프로파일 생성기(10)는 각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 그에 따른 충전 상태를 분석하고, 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 임계 프로파일 정보를 생성한다.To this end, the
즉, 시험 대상 충전용 배터리(리튬이온 배터리)에 대해 서로 다른 조건의 충전 프로파일로 충전을 시험하여 덴드라이트로 인해 성능이 저하되거나 전극간 단락이 발생하는 충전 프로파일을 확인하여 이를 임계값으로 제공한다. That is, by testing the charging profile under different conditions for the rechargeable battery (lithium-ion battery) under test, the charging profile in which the performance deteriorates due to dendrites or the short circuit between the electrodes occurs, and this is provided as a threshold value. .
프로파일 생성기(10)에서 생성 및 제공되는 임계값은 상술한 바와 같이 데이터 저장장치(11)에 임계 프로파일 정보로서 저장되었다가 덴드라이트 억제 충전 제어를 위해 충전 컨트롤러(13)에 제공된다.The threshold value generated and provided by the
이러한 프로파일 생성기(10)는 해당 충전기 내에 일체로 탑재되거나 별도의 장소(실험실이나 관리소측)에 설치될 수 있다. 예컨대, 소형의 가정용 충전기의 경우는 별도로 설치되고 충전소의 대형에는 그 내부에 일체로 설치될 수 있다.Such a
또한, 프로파일 생성기(10)는 충전용 배터리의 초기 제작(혹은 출하) 상태의 임계 프로파일 정보를 제공하는 것을 기본으로 한다. 나아가 충전용 배터리의 사용에 따른 성능 변화에 대응하도록 설정된 시간마다 반복하여 임계 프로파일 정보를 업데이트할 수 있다.In addition, the
충전용 배터리의 사용에 따 반복하여 임계 프로파일 정보를 업데이트하는 경우에는 충전용 배터리의 충전 상태(SoC: State of Charge)나 성능/노화 상태(SoH: State of Health)를 고려하여 임계 충전 프로파일을 결정할 수 있다.When the critical profile information is repeatedly updated according to the use of the rechargeable battery, the critical charge profile is determined in consideration of the state of charge (SoC) or performance/aging state (SoH: state of health) of the rechargeable battery. can
따라서, 본 발명은 충전용 배터리의 초기 사용시부터 전극에 덴드라이트가 생성되는 임계값 이하에서 충전이 진행될 수 있도록 하고, 장시간 사용 후에도 최적의 배터리 컨디션을 유지할 수 있게 한다.Accordingly, the present invention enables charging to proceed below a threshold value at which dendrites are generated in electrodes from the initial use of the rechargeable battery, and maintains an optimal battery condition even after long-term use.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였는바, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. As described above with respect to specific embodiments of the present invention, the spirit and scope of the present invention are not limited to these specific embodiments, but various modifications and variations are possible without changing the gist of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, since the embodiments described above are provided to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains the scope of the invention, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limiting, The invention is only defined by the scope of the claims.
10: 프로파일 생성기
11: 데이터 저장장치
12: 충전 회로
13: 충전 컨트롤러
13a: 온도계
14: 충전 단자온도계10: Profile Generator
11: data storage
12: charging circuit
13: Charge Controller
13a: thermometer
14: charging terminal thermometer
Claims (5)
외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 상기 충전용 배터리를 충전하는 충전 회로(12)와;
상기 임계 프로파일 정보를 참조하여 상기 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일에 따라 상기 충전 회로(12)를 제어하는 충전 컨트롤러(13)와;
상기 충전 컨트롤러(13)의 제어하에 상기 충전 회로(12)로부터 공급되는 충전용 전원을 상기 충전용 배터리에 공급하는 충전 단자(14); 및
각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 상기 테스트용 충전 프로파일에 따른 충전 상태를 분석하고, 상기 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하는 프로파일 생성기(10);를 포함하되,
상기 프로파일 생성기(10)는,
임계값 DB(10a), 선형 예측부(10b), 측정부(10c) 및 보상부(10d)를 포함하되, 상기 임계값 DB(10a)는 상기 충전용 배터리의 셀 특성에 따라 측정된 충전 임계값을 저장하고, 상기 선형 예측부(10b) 상기 측정된 충전 임계값을 기초로 배터리 사용 시간의 변화에 따른 선형 예측값을 각각 산출하고, 상기 측정부(10c)는 충전용 배터리의 실제 충전 상태인 실제값과 상기 선형 예측값을 대비하며, 상기 보상부(10d)는 상기 실제값과 선형 예측값에 차이가 있으면 상기 실제값을 기준으로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하여 상기 임계값 DB(10a)에 저장하는 싸이클을 반복하고,
상기 프로파일 생성기(10)는,
상기 충전용 배터리의 사용에 따른 충전 상태(SoC: State of Charge)나 성능/노화 상태(SoH: State of Health)를 감시하고, 상기 충전 상태(SoC)나 성능/노화 상태(SoH)의 변화시 테스트를 통해 상기 임계 프로파일 정보를 업데이트하여 상기 데이터 저장장치(11)에 저장하는 것을 특징으로 하는 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치.a data storage device 11 for storing critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on the electrode surface of the rechargeable battery;
a charging circuit 12 for converting externally supplied power into charging power to charge the rechargeable battery;
a charge controller 13 for controlling the charging circuit 12 according to a charging profile in which generation of the dendrite is suppressed with reference to the threshold profile information;
a charging terminal 14 for supplying charging power supplied from the charging circuit 12 to the rechargeable battery under the control of the charging controller 13; and
A profile generator (10) that analyzes each different charging profile for a test and a charging state according to the charging profile for the test, and generates the critical profile information as a test charging profile in which dendrites are suppressed among the test charging profiles (10) including;
The profile generator 10,
It includes a threshold DB (10a), a linear prediction unit (10b), a measurement unit (10c) and a compensator (10d), wherein the threshold value DB (10a) is a charging threshold measured according to the cell characteristics of the rechargeable battery. The value is stored, and the linear prediction unit 10b calculates a linear prediction value according to a change in battery usage time based on the measured charging threshold, respectively, and the measurement unit 10c is the actual charging state of the rechargeable battery. Comparing the actual value and the linear prediction value, the compensator 10d generates the threshold profile information based on the actual value if there is a difference between the actual value and the linear prediction value and stores the information in the threshold DB 10a repeat the cycle,
The profile generator 10,
It monitors the state of charge (SoC) or state of health (SoH) according to the use of the rechargeable battery, and when the state of charge (SoC) or performance/aging state (SoH) changes A battery charging/discharging device using a charging profile, characterized in that the critical profile information is updated through a test and stored in the data storage device (11).
상기 데이터 저장장치(11)에 저장되는 임계 프로파일 정보는,
각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 장치.According to claim 1,
The critical profile information stored in the data storage device 11 is,
A battery charging/discharging device using a charging profile, characterized in that it includes at least any one of a charging voltage, current, time, and temperature specified through an experiment for each rechargeable battery.
충전 컨트롤러(13)에서 상기 임계 프로파일 정보를 참조하여 상기 덴드라이트의 발생이 억제되는 충전 프로파일을 결정하는 충전 프로파일 선택 단계(S11)와;
충전 회로(12)에서 상기 결정된 충전 프로파일에 따라 외부에서 공급되는 전원을 충전용 전원으로 변환하여 공급하는 충전 전원 공급단계(S12); 및
충전 단자(14)를 통해 상기 충전 회로(12)로부터 공급되는 충전용 전원을 상기 충전용 배터리에 공급하는 배터리 충전 단계(S13);를 포함하고,
상기 임계값 설정 단계(S10)에서는,
프로파일 생성기(10)에서 각각 서로 다른 테스트용 충전 프로파일과 상기 테스트용 충전 프로파일에 따른 충전 상태를 분석하고, 상기 테스트용 충전 프로파일들 중 덴드라이트가 억제되는 테스트용 충전 프로파일로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하되,
상기 프로파일 생성기(10)는,
임계값 DB(10a), 선형 예측부(10b), 측정부(10c) 및 보상부(10d)를 포함하되, 상기 임계값 DB(10a)는 상기 충전용 배터리의 셀 특성에 따라 측정된 충전 임계값을 저장하고, 상기 선형 예측부(10b) 상기 측정된 충전 임계값을 기초로 배터리 사용 시간의 변화에 따른 선형 예측값을 각각 산출하고, 상기 측정부(10c)는 충전용 배터리의 실제 충전 상태인 실제값과 상기 선형 예측값을 대비하며, 상기 보상부(10d)는 상기 실제값과 선형 예측값에 차이가 있으면 상기 실제값을 기준으로 상기 임계 프로파일 정보를 생성하여 상기 임계값 DB(10a)에 저장하는 싸이클을 반복하고,
상기 프로파일 생성기(10)는,
상기 충전용 배터리의 사용에 따른 충전 상태(SoC: State of Charge)나 성능/노화 상태(SoH: State of Health)를 감시하고, 상기 충전 상태(SoC)나 성능/노화 상태(SoH)의 변화시 테스트를 통해 상기 임계 프로파일 정보를 업데이트하여 상기 데이터 저장장치(11)에 저장하는 것을 특징으로 하는 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법.a threshold value setting step (S10) of storing critical profile information, which is a charging condition in which dendrites start to form on the electrode surface of the rechargeable battery, in the data storage device 11;
a charging profile selection step (S11) of determining a charging profile in which generation of the dendrite is suppressed by referring to the threshold profile information in the charging controller 13;
a charging power supply step (S12) of converting power supplied from the outside into charging power according to the determined charging profile in the charging circuit 12 and supplying it; and
A battery charging step (S13) of supplying the charging power supplied from the charging circuit 12 through the charging terminal 14 to the rechargeable battery;
In the threshold value setting step (S10),
The profile generator 10 analyzes each different charging profile for a test and a charging state according to the charging profile for the test, and generates the critical profile information as a test charging profile in which dendrites are suppressed among the test charging profiles. but,
The profile generator 10,
It includes a threshold DB (10a), a linear prediction unit (10b), a measuring unit (10c) and a compensating unit (10d), wherein the threshold DB (10a) is a charging threshold measured according to the cell characteristics of the rechargeable battery. The value is stored, and the linear prediction unit 10b calculates a linear prediction value according to a change in battery usage time based on the measured charging threshold, respectively, and the measurement unit 10c is the actual charging state of the rechargeable battery. Comparing the actual value and the linear prediction value, the compensator 10d generates the threshold profile information based on the actual value if there is a difference between the actual value and the linear prediction value and stores the information in the threshold DB 10a repeat the cycle,
The profile generator 10,
It monitors the state of charge (SoC) or state of health (SoH) according to the use of the rechargeable battery, and when the state of charge (SoC) or performance/aging state (SoH) changes A method of charging and discharging a battery using a charging profile, characterized in that the critical profile information is updated through a test and stored in the data storage device (11).
상기 임계값 설정 단계(S10)는,
각각의 충전용 배터리마다 실험을 통해 특정된 충전용 전압, 전류, 시간 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 임계 프로파일 정보를 저장하는 단계인 것을 특징으로 하는 충전 프로파일을 이용한 배터리 충방전 방법.5. The method of claim 4,
The threshold value setting step (S10) is,
A method of charging and discharging a battery using a charging profile, characterized in that the step of storing critical profile information including at least any one or more of a charging voltage, current, time, and temperature specified through an experiment for each rechargeable battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190129078A KR102309014B1 (en) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190129078A KR102309014B1 (en) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210045706A KR20210045706A (en) | 2021-04-27 |
| KR102309014B1 true KR102309014B1 (en) | 2021-10-07 |
Family
ID=75726046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190129078A Active KR102309014B1 (en) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102309014B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230050107A (en) * | 2021-10-07 | 2023-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Method for Determining Charging Profile of Battery and Battery Charging System Using the Same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012016263A (en) * | 2010-06-03 | 2012-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | Device and method for charging battery |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130011670A (en) | 2011-07-22 | 2013-01-30 | 주식회사 엘지화학 | Lithium secondary battery with improved electrical safety |
| KR102069826B1 (en) | 2015-07-22 | 2020-01-23 | 주식회사 엘지화학 | Porous Lithium Electrode and Method for Manufacturing thereof and Lithium Secondary Battery using the same |
| KR101897859B1 (en) * | 2015-08-24 | 2018-09-12 | 주식회사 엘지화학 | Detection method of Li plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same |
-
2019
- 2019-10-17 KR KR1020190129078A patent/KR102309014B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012016263A (en) * | 2010-06-03 | 2012-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | Device and method for charging battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210045706A (en) | 2021-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11742531B2 (en) | Charging method, electronic apparatus, and storage medium | |
| EP2452413B1 (en) | Battery charging method and apparatus | |
| US9252620B2 (en) | Battery energy storage system | |
| KR102618739B1 (en) | Battery management system, and method of balancing of battery module thereof | |
| CN105814768A (en) | Power storage system | |
| US20130221903A1 (en) | Battery charging device and method | |
| US9166257B2 (en) | Method for charging and method for determining an end-of-charge criterion of a nickel-based battery | |
| KR20140123164A (en) | Apparatus and method for battery balancing | |
| US9026388B2 (en) | Method for determining drop in capacity of sodium—sulfur battery | |
| US8914243B2 (en) | Method for calculating number of healthy strings of sodium-sulfur battery and failure detection method using same | |
| US20230148088A1 (en) | Battery management apparatus and method | |
| KR102789151B1 (en) | Cell balancing method and battery management system using the same | |
| WO2014148018A1 (en) | Secondary-battery charging system and method and battery pack | |
| US8957640B2 (en) | Method for accurately and precisely calculating state of charge of a sodium-sulfur battery | |
| KR20160110409A (en) | Method for managing a state of charge of a battery | |
| KR102309014B1 (en) | Intelligent apparatus and method of battery charge/discharge using charging profile | |
| CN119948347A (en) | Battery management system, battery management method, and battery pack including the same | |
| KR102574696B1 (en) | Energy storage system and operation method thereof | |
| KR101749383B1 (en) | System and method for adjusting the battery soc | |
| US20230032837A1 (en) | Method for determining the value of a parameter related to the state of health of an electrochemical cell in a battery, system for electronic management of a battery, and corresponding battery | |
| US20220352736A1 (en) | Charging/discharging control device and charging/discharging control method | |
| US20250216474A1 (en) | Soh detection method and apparatus, and energy storage system | |
| WO1998043310A1 (en) | Sodium-sulfur secondary cell system and method for controlling the same | |
| KR20240093233A (en) | Battery management apparatus and operating method of the same | |
| KR20250097210A (en) | Battery management device and battery balancing method performed thereby |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20191017 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20210319 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20210924 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20210929 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20210930 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |