KR101549173B1 - 배터리 충전량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 충전량 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충방전 패턴에 따라 배터리에 적정한 충전량을 충전하도록 제어할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치는 복수의 이차전지로 구성된 배터리; 상기 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 상기 배터리가 방전되는 시점과 방전량 및 상기 배터리가 충전되는 시점에 대한 데이터를 저장하고, 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하며, 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 충방전 패턴에 따라 배터리에 적정한 충전량을 충전하도록 제어할 수 있다.

Description

배터리 충전량 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ABOUT BATTERY'S CHARGING AMOUNT}
본 발명은 배터리 충전량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리의 충방전 패턴을 분석하여 배터리 충전량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 전기 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등의 전력 공급원인 배터리로 응용되고 있다.
일반적으로 사용자는 배터리의 충방전 용량 및 사용에 필요한 전력량 등을 고려하지 않고 배터리를 만충전하여 사용한다. 배터리의 만충전이 반복될 수록 배터리의 퇴화 속도는 증가될 수 있으며, 나아가 배터리의 안전성을 저해시키는 원인이 될 수도 있다.
그러므로, 배터리의 수명을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 증가시키기 위해서는 배터리의 충방전 용량 및 사용에 필요한 전력량 등을 고려하여 충전량을 결정하고 필요한 만큼만 충전 및 방전을 수행하여야 한다. 그러나, 사용자가 일일이 배터리의 방전량을 확인하고, 거기에 알맞은 충전량을 결정하고, 충전할 때 적정량이 충전되었는지 일일이 모니터링하는 것은 다소 무리가 있다.
따라서, 배터리의 충방전 패턴을 분석하여 적정 충전량을 결정하고, 이에 따라 충전을 제어할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0014823호(2006.02.16) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0059851호(2012.06.11) 대한민국 공개특허공보 제10-1998-020456호(1998.06.25)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 충방전 패턴에 따라 배터리에 적정한 충전량을 충전하도록 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치는 복수의 이차전지로 구성된 배터리; 상기 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 상기 배터리가 방전되는 시점과 방전량 및 상기 배터리가 충전되는 시점에 대한 데이터를 저장하고, 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하며, 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압센서이고, 상기 제어부는 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리의 충전량을 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센싱부는 상기 배터리의 충방전 전류를 측정하는 전류센서이고, 상기 제어부는 배터리의 충방전 전류값을 사용하여 적산전류값을 산출 및 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리의 충전량을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어할 때 상기 배터리의 SOC 기준으로 50%지점을 포함하도록 제어한다. 이때, 상기 제어부는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 제어된 충전량의 절반이 상기 배터리의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 분석된 배터리의 충방전 패턴이 2이상인 경우 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리의 충전량을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 충전관리설정이 입력된 경우에만 상기 배터리의 충전량을 제어한다.
본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치는, 상기 배터리의 방전시점, 방전량 및 충전시점에 대한 데이터를 저장하는 메모리부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치는, 배터리 충전량 제어 장치; 및 상기 배터리로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 이때, 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기가 될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 방법은, 복수의 이차전지로 구성된 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 센싱부로부터 전기적 특성값을 수신하는 단계; (b) 상기 수신된 전기적 특성값을 이용하여 상기 배터리가 방전되는 시점과 방전량 및 상기 배터리가 충전되는 시점에 대한 데이터를 저장하는 단계; (c) 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계; 및 (d) 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는 상기 센싱부는 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압센서로서 전압값을 수신하는 단계이고, 상기 (c) 단계는 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계이고, 상기 (d) 단계는 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는 상기 센싱부는 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류센서로서 전류값을 수신하는 단계이고, 상기 (c) 단계는 배터리의 전류값을 사용하여 적산전류값을 산출하고, 산출된 적산전류값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계이고, 상기 (d) 단계는 상기 적산전류값을 사용하여 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (d) 단계는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어할 때 상기 배터리의 SOC 기준으로 50%지점을 포함하도록 제어하는 단계이다. 바람직하게, 상기 (d) 단계는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 제어된 충전량의 절반이 상기 배터리의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어하는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (d) 단계는, 분석된 배터리의 충방전 패턴이 2이상인 경우 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (d) 단계는 충전관리설정이 입력된 경우에만 수행된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 충방전 패턴에 따라 배터리에 적정한 충전량을 충전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리의 퇴화 속도를 늦출 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전량 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어부의 충방전 패턴의 분석에 대한 예시를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 상기 제어부가 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 배터리의 충전량을 제어한 모습을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전량 제어 방법의 순서를 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)는 배터리(11), 센싱부(12) 및 제어부(15)를 포함한다.
상기 배터리(11)는 복수의 이차전지로 구성되는 것으로 이차전지의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 각각의 이차전지는 재충전이 가능한 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 배터리(11)에 포함되는 이차전지의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 상기 배터리(11)에 포함되는 이차전지 상호간의 연결 방식은 출력 전압 또는 충방용량에 따라 직렬, 병렬 및 직/병렬 혼합 등 다양하게 설정될 수 있다.
그러나, 본 발명이 이차전지의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1에는 상기 이차전지들이 모두 직렬로 연결된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 상기 이차전지의 연결 방법에 따라 제한되지 않는다.
한편, 상기 배터리(11)의 양단에는 충전전력을 공급하는 전력공급수단(미도시) 또는/및 상기 배터리(11)로부터 전력을 공급받는 부하(미도시)가 연결될 수 있다.
상기 센싱부(12)는 상기 배터리(11)의 전기적 특성값을 센싱한다. 그리고, 상기 센싱부(12)는 전기적 특성값을 측정하여 전기적 특성값을 상기 제어부(15)로 출력한다.
전기적 특성값이란, 배터리(11)의 전압값 또는 충방전할 때 배터리(11)와 연결된 도선에 흐르는 전류값을 의미한다. 본 발명에서 전기적 특성값은 충전 또는 방전 용량의 계산, SOC 추정 등 배터리(11)의 상태를 파악하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센싱부(12)는 상기 배터리(11)의 전압을 측정하는 전압센서(13)이다. 상기 전압센서(13)는 배터리(11)의 전압을 측정하고, 이에 대응하는 전압값 신호를 상기 제어부(15)로 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센싱부(12)는 상기 배터리(11)의 충방전 전류를 측정하는 전류센서(14)이다. 상기 전류센서(14)는 배터리(11)의 충방전시 상기 배터리(11)와 전력공급수단 또는 부하 사이에 흐르는 전류의 크기를 측정하여 이에 대응하는 전류값 신호를 상기 제어부(15)로 출력한다.
상기 제어부(15)는 상기 센싱부(12)로부터 측정된 전기적 특성값을 수신하여 상기 배터리(11)가 방전되는 시점과 방전량 및 상기 배터리(11)가 충전되는 시점에 대한 데이터를 저장한다.
본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)는 상기 배터리의 방전시점, 방전량 및 충전시점에 대한 데이터를 저장하는 메모리부(16)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부(16)는 상기 제어부(15) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(15)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부(16)는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
상기 제어부(15)는 상기 메모리부(16)에 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리(11)의 충방전 패턴을 분석한다. 배터리(11)의 충방전 패턴 분석이란, 방전이 개시된 시점으로부터 충전이 개시된 시점까지 얼마만큼의 충전량을 소모하였으며, 충전이 이루어진 시점부터 현재까지 얼마만큼의 충전이 이루어지는지 등등이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어부(15)의 충방전 패턴의 분석에 대한 예시를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에 도시된 상황은 어느 사용자가 집과 회사를 전기차(EV)를 이용하여 이동하는 상황이다. 상기 전기차(EV)에는 만충전되었을 때 전기차(EV)에 포함된 모터를 구동시켜 40km를 운행시킬 수 있는 배터리가 포함되어 있다. 그리고, 상기 집과 회사의 거리는 10km로서, 상기 전기차(EV)의 왕복 이동거리는 20km이다. 그리고, 각 구간에서 배터리의 충전량 상태를 쉽게 이해하기 위해 상기 전기차(EV)에 포함된 배터리는 배터리의 충전량에 해당하는 바(bar)가 그려져 있다. 상기 바(bar)는 배터리의 SOC(State Of Charge) 25%에 해당한다. 즉, 4개의 바(bar)는 배터리의 100% 만충전을 의미한다. 그리고, 상기 전기차(EV)에 포함된 배터리는 집에서만 충전시키는 것을 가정하겠다. 이와 같은 상황에서, 상기 전기차(EV)를 이용하여 집과 회사를 왕복할 경우, 배터리의 충전량 중 50%만 사용하게 된다. 그리고 집에서만 배터리를 반복적으로 충전시키므로, 배터리의 SOC 구간 중 50%~100% 구간만 사용하게 된다.
본 발명에 따른 제어부(15)는 방전 및 충전에 대한 데이터를 이용하여 배터리의 충방전 패턴을 분석한다. 구체적으로, 상기 제어부(15)는 배터리의 방전 시점부터 배터리가 다시 충전되는 시점까지 방전량을 산출하고 이를 상기 메모리부(16)에 저장한다. 그리고, 상기 제어부(15)는 배터리의 방전과 충전이 이루어질 때마다 방전량을 산출하고 이를 상기 메모리부(16)에 저장한다. 상기 메모리부(16)에 저장된 방전량에 대한 데이터가 점차 쌓이게 되면, 상기 제어부(15)는 방전량에 대한 데이터를 분석한다. 데이터 분석의 일 예로, 방전량에 대한 평균 및 편차를 산출할 수 있다. 이때, 상기 편차가 미리 설정된 기준보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다. 상기 편차는 배터리(11)의 특성, 배터리(11)로부터 전력을 공급받는 부하의 특성 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 상기 편차가 미리 설정된 기준보다 낮다면, 상기 제어부(15)는 특정 패턴으로 충전 및 방전이 반복적으로 이루어지고 있다는 것으로 판단한다.
도 2에 도시된 예시에 대입하면, 상기 제어부(15)는 한번 충전이 이루진 후 배터리의 충전량 중 50%에 해당하는 부분만 사용하고, 다시 충전이 이루어지는 상황이 빈번하게 반복되는 패턴을 분석한다. 따라서, 상기 제어부(15)는 배터리의 충전량 중 50%에 해당하는 전력만 충전해도 된다는 판단을 하게된다.
그리고, 상기 제어부(15)는 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다. 도 3은 상기 제어부(15)가 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 배터리의 충전량을 제어하는 모습을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3을 참고하면, 배터리가 만충전 되지 않고 충전량의 75%만 충전된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 전기차(EV)가 집과 회사를 왕복할 때, 배터리는 SOC 구간 중 25%~75% 구간이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따라 상기 센싱부(12)가 상기 배터리(11)의 전압을 측정하는 전압센서(13)인 경우, 상기 제어부(15)는 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리(11)의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다.
상기 제어부(15)는 방전이 개시된 시점의 전압값과 충전이 개시된 시점의 전압값을 저장한다. 그리고 상기 제어부(15)는 방전이 개시된 시점의 전압값과 충전이 개시된 시점의 전압값의 차이인 전압 변화량을 통해 방전량을 산출할 수 있다. 이때, 상기 전압 변화량이 미리 설정된 편차 이내에서 반복적으로 일어날 경우, 상기 제어부(15)는 상기 전압 변화량을 상기 배터리(11)의 충방전 패턴으로 분석한다. 그리고, 상기 제어부(15)는 상기 전압 변화량에 해당하는 충전량을 상기 배터리(11)에 충전되도록 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 상기 센싱부(12)가 상기 배터리(11)의 전류를 측정하는 전류센서(14)인 경우, 상기 제어부(15)는 배터리의 충방전 전류값을 사용하여 적산전류값을 산출 및 상기 배터리(11)의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다.
상기 제어부(15)는 방전이 개시된 시점부터 충전이 개시된 시점까지의 전류값을 모두 적산하여 적산전류값을 산출한다. 이때 적산전류값이 방전량에 해당한다. 상기 적산전류값이 미리 설정된 편차 이내에서 반복적으로 일어날 경우, 상기 제어부(15)는 상기 적산전류값을 상기 배터리(11)의 충방전 패턴으로 분석한다. 그리고, 상기 제어부(15)는 상기 적산전류값에 해당하는 충전량을 상기 배터리(11)에 충전되도록 제어한다.
상기 제어부(15)는 상기 배터리(11)에 충전 전력을 공급하는 장치에 제어 신호를 출력하여 충전량을 제어할 수 있으며, 상기 배터리(11)와 연결된 도선에 연결된 스위치(미 도시)의 턴온 및 턴오프를 제어하여 충전량을 제어할 수도 있다. 상기 제어부(15)가 상기 배터리(11)의 충전량을 제어하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에 다수의 공지 기술이 있으므로, 상기 언급된 제어 방법 외에 다양할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(15)는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리(11)의 충전량을 제어할 때 상기 배터리(11)의 SOC 기준으로 50%지점을 포함하도록 제어한다.
바람직하게, 상기 제어부(15)는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 제어된 충전량의 절반이 상기 배터리(11)의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어한다.
분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리(11)의 SOC 0%지점을 기준으로 충전량을 제어할 경우, 상기 배터리(11)는 예비 전력을 확보하지 못한다. 즉, 경우에 따라 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴보다 더 많은 전력을 필요한 상황에 대한 대처 능력이 떨어진다. 따라서, 배터리(11)의 퇴화 정도를 늦춤과 동시에 안정성을 확보할 수 있고, 상황에 대한 유연성을 고려할 때, 상기 배터리(11)의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어할 수 있다. 도 3은 상술한 바람직한 실시예를 반영한 예시이다.
본 발명에 따른 제어부(15)는 분석된 배터리의 충방전 패턴이 2이상인 경우 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다.
상기 배터리(11)는 사용 환경에 따라 어느 하나의 패턴만 가지고 사용되지 않을 수 있다. 오히려 다양한 사용 환경에서 다양한 패턴으로 사용될 가능성이 더 높다. 따라서, 이러한 환경에서 상기 제어부(15)는 배터리의 충방전 패턴을 2이상으로 분석할 수 있다. 이러한 경우, 배터리를 사용하는 상황에 대한 유연성을 고려하여 분석된 배터리의 충방전 패턴 중 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(15)는 충전관리설정이 입력된 경우에만 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다. 상기 충전관리설정이란, 사용자 또는 상기 제어부(15)를 관리하는 별도의 중앙관리장치와 같은 상위 제어장치로부터 입력된 신호로서 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)는 원하는 시기 또는 미리 설정된 시기 및 장소에서만 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)는 상기 배터리 충전량 제어 장치(10)및 상기 배터리(11)로부터 전력을 공급 받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 상기 배터리 구동 시스템의 일예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일예로는 배터리(11)가 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리(11)가 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 배터리 충전량 제어 장치(10)의 제어 알고리즘에 해당하는 배터리 충전량 제어 방법을 설명하도록 한다. 다만, 상기 배터리 충전량 제어 장치(10)에 포함된 구성에 대해서는 중복되므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전량 제어 방법의 순서를 개략적으로 도시한 순서도이다.
먼저 단계 21에서, 상기 제어부(15)는 상기 센싱부(12)로부터 전기적 특성값을 수신한다. 상기 센싱부(12)가 전압센서(13)일 경우, 단계 21은 상기 배터리(11)의 전압값을 수신하는 단계이다. 반면 상기 센싱부(12)가 전류센서(14)일 경우, 단계 21은 상기 배터리(11)의 전류값을 수신하는 단계이다. 상기 제어부(15)는 단계 21의 프로세스를 마치고 단계 22로 이행한다.
단계 22에서, 상기 제어부(15)는 상기 수신된 전기적 특성값을 이용하여 상기 배터리가 방전되는 시점과 방전량 및 상기 배터리가 충전되는 시점에 대한 데이터를 상기 메모리부(16)에 저장한다. 상기 제어부(15)는 단계 22의 프로세스를 마치고 단계 23으로 이행한다.
단계 23에서, 상기 제어부(15)는 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리(11)의 충방전 패턴을 분석한다. 상기 배터리(11)의 충방전 패턴의 분석에 대해서는 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다. 상기 제어부(15)는 단계 23의 프로세스를 마치고 단계 24로 이행한다.
단계 24에서, 상기 제어부(15)는 충전관리설정이 입력되었는지 여부를 판단한다. 만약 충전관리설정이 입력되지 않았다면(단계 24의 NO), 배터리의 충전량을 제어할 필요가 없기 때문에 프로세스를 종료한다. 반면, 만약 충전관리설정이 입력되었다면(단계 24의 YES), 상기 제어부(15)는 단계 24의 프로세스를 마치고 단계 25로 이행한다.
단계 25에서, 상기 제어부(15)는 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리(11)의 충전량을 제어한다. 상기 배터리(11)의 충전량을 제어하는 기준 또는 방법은 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따르면, 충방전 패턴에 따라 배터리에 적정한 충전량을 충전하도록 제어할 수 있다. 또한, 배터리의 퇴화 속도를 늦출 수 있으며, 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1에 도시된 본 발명에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 배터리 충전량 제어 장치 11 : 배터리
12 : 센싱부 13 : 전압센서
14 : 전류센서 15 : 제어부
16 : 메모리부

Claims (17)

  1. 복수의 이차전지로 구성된 배터리;
    상기 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 전기적 특성값을 수신하여 상기 배터리가 방전되는 시점, 상기 배터리가 충전되는 시점 및 방전량에 대한 데이터를 저장하고, 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하며, 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어할 때 상기 배터리의 SOC 기준으로 50%지점을 포함하도록 제어하고, 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 제어된 충전량의 절반이 상기 배터리의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압센서이고,
    상기 제어부는, 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리의 충전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 배터리의 충방전 전류를 측정하는 전류센서이고,
    상기 제어부는, 배터리의 충방전 전류값을 사용하여 적산전류값을 산출 및 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하고, 상기 배터리의 충전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 분석된 배터리의 충방전 패턴이 2이상인 경우 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리의 충전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 충전관리설정이 입력된 경우에만 상기 배터리의 충전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 방전시점, 충전시점 및 방전량에 대한 데이터를 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 충전량 제어 장치; 및
    상기 배터리로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
  11. (a) 복수의 이차전지로 구성된 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 센싱부로부터 전기적 특성값을 수신하는 단계;
    (b) 상기 수신된 전기적 특성값을 이용하여 상기 배터리가 방전되는 시점, 상기 배터리가 충전되는 시점 및 방전량에 대한 데이터를 저장하는 단계;
    (c) 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계; 및
    (d) 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 (d) 단계는,
    상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 상기 배터리의 충전량을 제어할 때 상기 배터리의 SOC 기준으로 50%지점을 포함하도록 제어하고, 상기 분석된 배터리의 충방전 패턴에 따라 제어된 충전량의 절반이 상기 배터리의 SOC 50%지점에 근접하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 센싱부는 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압센서로서 전압값을 수신하는 단계이고,
    상기 (c) 단계는, 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계이고,
    상기 (d) 단계는, 배터리의 전압값을 사용하여 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 센싱부는 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류센서로서 전류값을 수신하는 단계이고,
    상기 (c) 단계는, 배터리의 전류값을 사용하여 적산전류값을 산출하고, 산출된 적산전류값을 사용하여 상기 배터리의 충방전 패턴을 분석하는 단계이고,
    상기 (d) 단계는, 상기 적산전류값을 사용하여 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 분석된 배터리의 충방전 패턴이 2이상인 경우 방전량이 더 많은 패턴을 기준으로 상기 배터리의 충전량을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 충전관리설정이 입력된 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전량 제어 방법.
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