KR102587102B1 - 이차전지 승온 방법 및 그 시스템 - Google Patents

이차전지 승온 방법 및 그 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102587102B1
KR102587102B1 KR1020210039491A KR20210039491A KR102587102B1 KR 102587102 B1 KR102587102 B1 KR 102587102B1 KR 1020210039491 A KR1020210039491 A KR 1020210039491A KR 20210039491 A KR20210039491 A KR 20210039491A KR 102587102 B1 KR102587102 B1 KR 102587102B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
value
temperature
current
initial
Prior art date
Application number
KR1020210039491A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220134172A (ko
Inventor
하상현
이재인
윤현기
조장현
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020210039491A priority Critical patent/KR102587102B1/ko
Publication of KR20220134172A publication Critical patent/KR20220134172A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102587102B1 publication Critical patent/KR102587102B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지 승온 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는 이차전지의 초기 온도에 기초하여 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하는 단계, 상기 이차전지에 상기 초기 주파수 값 및 상기 초기 전류 값을 갖는 충방전 전류를 인가하는 단계, 상기 이차전지의 온도를 측정하는 측정 단계, 상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지의 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하는 전류 조절 단계, 및 상기 이차전지의 상기 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지 상기 측정 단계 및 상기 전류 조절 단계를 반복하는 단계를 포함하는 이차전지 승온 방법을 제공한다.

Description

이차전지 승온 방법 및 그 시스템{HEATING METHOD FOR SECONDARY BATTERY AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 이차전지 승온 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공진 주파수를 찾고, 이를 이용하여 이차전지를 효율적으로 승온하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
이차전지(Secondary Battery)는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장했다가 다시 사용할 수 있는 전지이다. 이차전지는 휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 기기에서부터 하이브리드(HEV) 및 전기(EV) 자동차, 산업용 및 가정용 비상전원 스테이션으로 다양한 분야에 적용되고 있다.
리튬이온 이차전지는 이온 상태로 존재하는 리튬 이온(Li+)이 충전 시에 양극(Cathode)에서 음극(Anode)으로 이동하고, 방전 시에 음극에서 양극으로 이동한다. 리튬이온 이차전지는 고에너지 밀도를 가지고 있으나, 내부 온도가 저하되면 충방전 성능 및 발현 용량이 상온에 비하여 현격하게 떨어지게 된다. 이는, 융점이 39 ℃인 EC(Ethylene Carbonate)와 융점이 0.5 ℃인 DMC(Dimethyl Carbonate)가 리튬 이차전지의 전해질에 주로 사용되기 때문이다. 이러한 전해질을 사용한 리튬이온 이차전지는 저온 환경에서 매우 낮은 이온 전도도를 나타내며, 높은 내부 저항을 가진다. 특히, 0 ℃이하의 낮은 온도에서 높은 전류로 충전하는 경우 리튬이온 이차전지의 음극에서 리튬의 석출이 발생하여, 전지의 수명이 단축되고 이차전지의 용량이 감소될 뿐 아니라 안전성의 문제가 발생할 수 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-2015-0059247호(2015.06.01.)는 배터리 승온 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 히터 작동을 위한 전원과; 배터리 모듈에 부착되고 발열 작동하여 배터리를 승온시키는 히터와; 상기 히터와 전원 사이의 회로 상에 설치되고 저항값 조정 상태에 따라 히터의 발열량을 조절하기 위한 가변저항기와; 상기 히터와 전원 사이의 회로 상에 설치되고 상기 회로를 개폐하여 히터를 선택적으로 온/오프시키기 위한 히터 릴레이와; 배터리 온도를 센싱하는 센서와; 히터 온도를 센싱하는 센서와; 상기 각 센서를 통해 센싱되는 온도 정보에 따라 히터가 선택적으로 온/오프되도록 상기 히터 릴레이의 작동을 제어하기 위한 제어신호, 및 상기 가변저항기의 저항값을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 배터리 승온 시스템과, 그 제어 방법을 제공한다.
그러나, 이러한 방법은 전기적 혹은 열적 에너지원을 부가적으로 필요로 하며, 이차전지로의 열전달 효율이 떨어진다. 또한 히터와 히터 작동을 위한 전원으로 인하여 배터리 팩의 크기가 증가하고, 고온 환경에서 작동 시 안전상의 문제가 발생할 가능성이 존재한다.
1. 한국 등록특허공보 등록번호 제10-2015-0059247(2015.06.01.)호
본 발명이 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는 공진 주파수를 찾고, 이를 이용하여 이차전지를 효율적으로 승온하는 이차전지 승온 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는 공진 주파수를 찾고 이를 이용하여 이차전지를 효율적으로 승온하는 이차전지 승온 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 제1 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 이차전지의 초기 온도에 기초하여 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하는 단계, 상기 이차전지에 상기 초기 주파수 값 및 상기 초기 전류 값을 갖는 충방전 전류를 인가하는 단계, 상기 이차전지의 온도를 측정하는 측정 단계, 상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지의 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하는 전류 조절 단계, 및 상기 이차전지의 상기 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지 상기 측정 단계 및 상기 전류 조절 단계를 반복하는 단계를 포함하는 이차전지 승온 방법를 제공한다.
상기 충방전 전류는 상기 주파수 값을 기초로 교번하는 충전 펄스 및 방전 펄스를 포함하고, 상기 충전 펄스 및 상기 방전 펄스는 상기 전류 값에 대응하는 크기를 가질 수 있다.
상기 전류 조절 단계는, 상기 이차전지의 충전 전압 및 방전 전압을 측정하는 단계, 상기 이차전지의 상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 조절하는 제1 전류 조절 단계, 및 상기 이차전지의 상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 조절하는 제2 전류 조절 단계를 포함할 수 있다.
상기 전류 조절 단계는, 상기 제1 전류 조절 단계와 상기 제2 전류 조절 단계를 교번적으로 선택하여 수행하는 것일 수 있다.
상기 제1 전류 조절 단계는, 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시키는 단계, 및 그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 상기 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 전류 조절 단계는, 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시키는 단계, 및 그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 상기 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법은 미리 설정된 온도를 유지하는 상기 이차전지에 인가되는 충방전 전류의 주파수 값을 변화시키면서 상기 이차전지의 임피던스를 측정하는 단계, 상기 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 주파수 값을 결정하고, 상기 결정된 주파수 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 주파수 값으로 저장하는 단계, 및 상기 이차전지의 임피던스 최소값을 기초로 최대 허용 전류 값을 산출하고, 상기 결정된 최대 허용 전류 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 전류 값으로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 초기 전류 값은 하기 수학식 1에 의하여 결정 될 수 있다.
[수학식 1]
여기서, Vmax은 이차전지의 최대 충전 전압이고, Zint은 상기 초기 주파수 값에서의 임피던스이다.
또는, 상기 초기 주파수 값 및 초기 전류 값은, 상기 초기 온도가 -50 ℃ 내지 -30 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.6 kHz와 2.8 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 4.9 A와 5.1 A 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.2 kHz와 2.4 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 6.9 A와 7.1 A 사이의 값으로 설정할 수 있다.
상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.
상술한 제2 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는,
이차전지의 온도, 충전 전압 및 방전 전압과, 충방전 전류의 주파수 값 및 전류 값을 측정하는 측정부, 상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지에 상기 충방전 전류를 인가하여, 상기 이차전지를 반복적으로 충전 및 방전하는 에너지 순환부, 및 상기 이차전지의 초기 온도에 기초하여 상기 충방전 전류의 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하고, 상기 이차전지의 측정된 상기 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하는 제어부를 포함하는, 이차전지 승온 시스템을 제공한다.
상기 제어부는, 상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 전류 값 또는 상기 주파수 값을 교번적으로 선택하여 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시키고, 그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 상기 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시키고, 그렇지 않으면 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 상기 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는, 미리 설정된 온도를 유지하는 상기 이차전지에 인가되는 충방전 전류의 주파수 값을 변화시키면서 상기 이차전지의 임피던스를 측정하고, 상기 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 주파수 값을 결정하고, 상기 결정된 주파수 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 주파수 값으로 저장하고, 상기 이차전지의 임피던스 최소 값을 기초로 최대 허용 전류 값을 결정하고, 상기 결정된 최대 허용 전류 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 전류 값으로 저장할 수 있다.
상기 초기 전류 값은 하기 수학식 1에 의하여 결정되는 것일 수 있다.
[수학식 1]
여기서, Vmax은 이차전지의 최대 충전 전압이고, Zint은 상기 초기 주파수 값에서의 임피던스이다.
제어부는, 상기 초기 온도가 -50 ℃ 내지 -30 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.6 kHz와 2.8 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 4.9 A와 5.1 A 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.2 kHz와 2.4 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 6.9 A와 7.1 A 사이의 값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 상술한 이차전지 승온 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 기록된 프로그램을 제공한다.
종래의 이차전지의 내부 저항을 이용한 이차전지 승온 방법들은 이차전지의 온도 변화로 인하여 최대 승온 전력을 인가하기 위한 최적 전류 값 및 최적 주파수 값이 변화하는 것을 고려하지 못하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법은, 주파수 값 조절과 전류 값 조절을 교번적으로 수행함으로써, 이차전지의 현재 온도에 상응하는 공진 주파수 값 및 최대 전류 값을 찾을 수 있다. 공진 주파수에서 이차전지는 가장 작은 내부 임피던스를 가지므로, 공진 주파수 값을 갖는 충방전 전류를 이용하여 이차전지에 최대 승온 전력을 인가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법은 종래의 이차전지 승온 방법들에 비하여 향상된 승온 효율을 보여준다. 이는 이차전지의 저온 활용에 대한 제약을 감소시켜, 보다 다양한 분야에 이차전지의 적용이 가능하게 될 것으로 기대된다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법의 알고리즘을 설명하는 블록도이다.
도 3은 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하기 위한 방법을 보다 상세하게 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 5는 주파수 변화에 따른 온도 별 이차전지의 임피던스 변화를 도시하는 그래프이다.
도 6은 주파수 변화에 따른 온도 별 이차전지의 최대 전류값 변화를 도시하는 그래프이다.
도 7은 승온 방법 별 이차전지의 온도-시간 그래프이다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면 상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법을 도시하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법은 초기 주파수 값 및 초기 전류 값 결정 단계(S10), 초기 충방전 전류 인가 단계(S20), 이차전지의 온도 및 전압 측정 단계(S30), 충방전 전류 조절 단계(S40), 및 반복 단계(S50)를 포함한다.
초기 주파수 값 및 초기 전류 값 결정 단계(S10)에서는, 이차전지의 초기 온도에 기초하여 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정한다.
이 때, 초기 주파수 값은 이차전지의 초기 온도에서 가장 낮은 내부 임피던스를 갖는 주파수 값으로 결정할 수 있다. 초기 전류 값은, 이차전지에 초기 주파수 값을 갖는 충방전 전류가 인가될 때, 이차전지에 인가되는 전압이 허용 전압 범위를 만족하는 최대 전류 값으로 결정할 수 있다. 상기 허용 전압 범위는 이차전지의 충전 전압이 제1 기준값보다 작고, 방전 전압이 제2 기준값보다 큰 것을 의미한다.
이때, 제1 기준값과 제2 기준값은 이차전지의 특성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 제1 기준값은 4 V이고, 제2 기준값은 3 V일 수 있다.
이러한 이차전지의 초기 온도에 기초한 초기 주파수 값 및 초기 전류 값은 실험을 통하여 미리 결정되어 저장된 값일 수 있다. 초기 주파수 값 및 초기 전류 값이 미리 결정되어 저장된 값일 경우, 초기 주파수 값 및 초기 전류 값 결정 단계(S10)에서는 이차전지의 초기 온도를 측정하고, 데이터로부터 상응하는 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 읽고 적용할 수 있다.
초기 충방전 전류 인가 단계(S20)에서는, 이차전지에 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 갖는 충방전 전류를 인가한다.
충방전 전류는 상기 초기 주파수 값을 기초로 교번하는 충전 펄스 및 방전 펄스를 포함하며, 상기 충전 펄스 및 방전 펄스는 초기 전류 값에 대응하는 크기를 갖는다.
충방전 전류는 설정된 사이클 또는 설정된 시간 동안 이차전지에 인가되며, 이차전지는 인가 사이클 또는 시간 동안 충전 및 방전을 반복하며 내부 임피던스에 의하여 스스로 발열한다.
이차전지의 온도 측정 단계(S30)에서는, 상기 이차전지의 온도 및 전압을 측정한다.
상기 이차전지의 온도가 목표하는 기준 온도에 도달하였는지 여부를 확인하고, 기준 온도에 도달하지 못한 경우 다음 단계를 진행하며, 기준 온도에 도달한 경우 승온 과정을 종료한다.
충방전 전류 조절 단계(S40)에서는, 상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지의 상기 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절한다.
먼저, 상기 이차전지의 충전 전압 및 방전 전압이 허용 전압 범위 이내에 위치하는지 여부를 확인하고, 이에 따라 전류 값 및 주파수 값의 증가 또는 감소 여부를 결정한다.
상기 이차전지는 충방전 전류의 인가에 따라 온도가 상승하며, 온도가 상승될수록 인가 가능한 최대 전류 값은 증가하고, 공진 주파수 값은 감소한다. 따라서, 이차전지의 온도 상승에 따라, 충방전 전류의 전류 값을 증가하거나 주파수 값을 감소하여 변화한 최대 전류 및 공진 주파수를 찾는다.
이 때, 전류 값 및 주파수 값의 변화에 의하여 이차전지의 충전 전압 및 방전 전압이 허용 전압 범위를 벗어나게 되는 경우, 충방전 전류의 전류 값을 감소하거나 주파수 값을 증가시킨다.
반복 단계(S50)에서는, 상기 이차전지의 상기 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지 상기 측정 단계(S30) 및 상기 전류 조절 단계(S40)를 반복한다.
상기 전류 조절 단계(S40)에서 전류 값 또는 주파수 값을 변화시킨 후 일정한 사이클 또는 일정한 시간 동안 충방전 전류를 인가하여, 이차전지를 승온시킨다. 상술한 바와 같이, 이차전지의 온도 상승에 따라, 최대 전류 값 및 공진 주파수 값이 변화하므로, 측정 단계(S30) 및 전류 조절 단계(S40)를 반복하여 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 방법의 알고리즘을 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 이차전지 승온 방법의 알고리즘은 초기 주파수 값 및 초기 전류 값 결정 단계(S10), 초기 충방전 전류 인가 단계(S20), 이차전지의 온도 및 전압 측정 단계(S30), 충방전 전류 조절 단계(S40) 및 반복 단계(S50)를 포함한다.
도 2의 설명에서는, 후술할 초기 주파수 값 및 초기 전류 값 결정 단계(S10), 초기 충방전 전류 인가 단계(S20)에 대하여 설명을 생략하고, 이차전지의 온도 및 전압 측정 단계(S30), 충방전 전류 조절 단계(S40) 및 반복 단계(S50)에 대하여 중점적으로 설명하고자 한다.
이차전지의 온도 및 전압 측정 단계(S30)에서, 측정된 이차전지의 온도가 기준 온도에 도달하였는지 여부를 판단한다.
이차전지의 측정 온도가 기준 온도에 도달하거나, 이보다 큰 값을 갖는 경우, 이차전지의 승온 알고리즘은 종료된다. 이차전지의 측정 온도가 기준 온도에 도달하지 못하고, 이보다 작은 값을 갖는 경우, 이차전지의 전압에 기초하여 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하게 된다. 일 예로, 상기 기준 온도는 -10 ℃일 수 있다.
충방전 전류 조절 단계(S40)는, 제1 전류 조절 단계(S41) 및 제2 전류 조절 단계(S42)를 포함한다.
제1 전류 조절 단계(S41)에서는, 이차전지의 충전 전압이 제1 기준값보다 작고, 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 충방전 전류의 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시킨다.
이차전지의 충전 전압이 제1 기준값보다 크거나, 방전 전압이 제2 기준값보다 작으면, 충방전 전류의 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시켜, 이전 사이클의 전류 값으로 되돌린다.
이 때, 제1 크기는 이차전지의 특성 및 사용 환경에 따라 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 크기는 0.1 A일 수 있다.
제2 전류 조절 단계(S42)에서는, 이차전지의 충전 전압이 제1 기준값보다 작고, 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 충방전 전류의 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시킨다.
이차전지의 충전 전압이 제1 기준값보다 크거나, 방전 전압이 제2 기준값보다 작으면, 충방전 전류의 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시켜, 이전 사이클의 주파수 값으로 되돌린다.
이 때, 제2 크기는 이차전지의 특성 및 사용 환경에 따라 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 크기는 0.1 kHz일 수 있다.
충방전 전류 조절 단계(S40)은 제1 전류 조절 단계(S41)와 제2 전류 조절 단계(S42)를 교번적으로 선택하여 수행한다. 즉, 제1 전류 조절 단계(S41)를 수행한 뒤, 제2 전류 조절 단계(S42)를 수행하여, 전류 값의 조절과 주파수 값의 조절이 교번적으로 반복됨에 따라, 온도에 따른 이차전지의 공진 주파수 및 최대 전류 값을 찾고, 이를 이용하여 이차전지의 충방전을 수행한다.
반복 단계(S50)에서는, 상기 이차전지의 상기 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지 상기 측정 단계(S30) 및 상기 전류 조절 단계(S40)를 반복한다.
이차전지의 승온에 직접적으로 연관되는 승온 전력은 하기 수학식을 통하여 결정할 수 있다.
여기서, P는 승온 전력이고, Zbattery는 이차전지의 내부 임피던스이며, V는 이차전지에 인가되는 전압의 변화량이다.
상술한 측정 단계(S30) 및 전류 조절 단계(S40)를 반복하여, 이차전지의 내부 임피던스의 절대 값이 최소가 되는 공진 주파수를 찾고, 이를 이용하여 이차전지에 최대 승온 전력을 전달할 수 있다. 따라서, 이차전지의 승온을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
도 3은 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하기 위한 방법을 보다 상세하게 도시하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하는 단계는, 미리 설정된 온도에서 이차전지의 주파수에 따른 임피던스를 측정하는 단계(S11), 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 초기 주파수 값을 결정하는 단계(S12), 및 임피던스 최소 값을 기초로 초기 전류 값을 결정하는 단계(S13)를 포함한다.
먼저, 미리 설정된 온도에 이차전지의 주파수에 따른 임피던스를 측정한다(S11). 미리 설정된 온도는 이차전지가 실제로 사용되게 되는 저온 환경의 온도 범위에서 선택된 온도들일 수 있으며, 최저 온도로부터 기준 온도까지 일정한 크기 간격으로 선택된 온도일 수 있다.
미리 설정된 온도에서 이차전지에 인가되는 전류의 주파수를 변화시키며 이에 따른 임피던스의 변화를 측정하고, 이를 데이터로 저장한다.
주파수에 따른 임피던스의 변화 데이터로부터, 이차전지의 임피던스 절대 값이 최소가 되는 초기 주파수 값을 결정한다(S12).
미리 설정된 온도 별로 초기 주파수 값은 서로 다르게 결정된다. 일 예로, 이차전지의 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 임피던스의 절대 값이 최소가 되는 초기 주파수 값은 2.7 kHz일 수 있으며, 이차전지의 온도가 -20 ℃ 내지 -10 ℃일 때, 초기 주파수 값은 2.3 kHz일 수 있다. 이는 이차전지의 특성 및 사용 환경에 따라 달라질 수 있다.
이차전지의 임피던스 최소 값을 기초로 최대 허용 전류 값을 산출하고, 최대 허용 전류 값을 초기 전류 값으로 결정한다(S13).
상기 초기 전류 값은 하기 수학식 1에 의하여 결정될 수 있다.
[수학식 1]
여기서, Vmax은 이차전지의 최대 충전 전압이고, Zint은 상기 초기 주파수 값에서의 임피던스이다.
상기 초기 전류 값은 미리 결정된 값일 수 있다. 일 예로, 이차전지의 온도가 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 초기 전류 값은 5 A일 수 있으며, 이차전지의 온도가 -20 ℃ 내지 -10 ℃일 때, 초기 전류 값은 7 A일 수 있다. 이는 이차전지의 특성 및 사용환경에 따라 다르게 설정될 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차전지의 승온 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성할 수 있고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 이차전지 승온 시스템(20)은 측정부(21), 에너지 순환부(23) 및 제어부(25)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 승온 시스템(20)은 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이차전지 승온 시스템(20)은 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
상기 측정부(21)는 이차전지(10)의 온도, 충전 전압 및 방전 전압과, 충방전 전류의 주파수 값 및 전류 값을 측정한다. 상기 측정부(21)는 외부 배터리 관리 시스템(Battery management system, BMS)와 연결되어 정보를 수신하기 위한 통신 장치이거나, 또는 직접 이차전지(10)의 상태 변화를 측정하기 위한 측정장치, 센서들을 포함하는 것일 수 있다.
상기 에너지 순환부(23)는 이차전지(10)의 셀 혹은 모듈에 장착 가능한 독립적인 장치일 수 있다. 이차전지(10)를 삽입하거나 장착할 수 있는 기계적 형상 및 인터페이스를 구비할 수 있으며, 측정부(21) 및 제어부(25)와 연동하기 위한 통신 커넥터 연결을 포함할 수 있다.
상기 에너지 순환부(23)는 제어부(25)의 제어 명령에 따라, 이차전지(10)에 인가하는 충방전 전류를 조절할 수 있다. 에너지 순환부(23)는 제어부(25)가 결정한 주파수 값 및 전력 값을 갖는 교번하는 충전 펄스 및 방전 펄스를 이차전지(10)에 제공하여, 상기 이차전지(10)를 반복적으로 충전 및 방전한다.
제어부(25)는 이차전지(10)의 초기 온도에 기초하여, 상기 충방전 전류의 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하고, 상기 이차전지(10)의 측정된 상기 전압 및 변화한 온도에 기초하여, 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절한다.
제어부(25)는 충전 전압 및 방전 전압이 허용 전압 범위를 만족하는 지 여부를 확인하고, 이에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 전류 값 또는 상기 주파수 값을 교번적으로 선택하여 조절한다.
보다 상세하게, 제어부(25)는 충전 전압 및 방전 전압이 허용 전압 범위를 만족하는 경우, 충방전 전류의 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시키고, 그렇지 않은 경우, 충방전 전류의 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시킨다.
제어부(25)는 충전 전압 및 방전 전압이 허용 전압 범위를 만족하는 경우, 충방전 전류의 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시키고, 그렇지 않은 경우, 충방전 전류의 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시킨다.
일 예로, 제어부(25)는, 제1 사이클에서 충방전 전류의 전류 값을 조절한 경우, 제2 사이클에서는 충방전 전류의 주파수 값을 조절한다.
제어부(25)는 초기 전류 값 및 초기 주파수 값을 결정하기 위하여, 미리 설정된 온도를 유지하는 상기 이차전지에 인가되는 충방전 전류의 주파수 값을 변화시키면서 상기 이차전지의 임피던스를 측정하고, 상기 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 주파수 값을 결정하고, 상기 결정된 주파수 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 주파수 값으로 저장하고, 상기 이차전지의 임피던스 최소 값을 기초로 최대 허용 전류 값을 결정하고, 상기 결정된 최대 허용 전류 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 전류 값으로 저장할 수 있다.
일 예로, 제어부(25)는 상기 초기 온도가 -50 ℃ 내지 -30 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값을 2.6 kHz와 2.8 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값을 4.9 A와 5.1 A 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값을 2.2 kHz와 2.4 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값을 6.9 A와 7.1 A 사이의 값으로 설정할 수 있다.
이 때, 상기 이차전지(10)는 리튬 이차전지일 수 있다.
도 5는 주파수 변화에 따른 온도 별 이차전지의 임피던스 변화를 도시하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 리튬 이차전지의 임피던스는 온도가 낮을수록 큰 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이는 리튬 이차전지의 전해질에 주로 사용되는 유기 용매들이 높은 융점을 가지고 있어, 상기 융점보다 낮은 저온 환경에서 전해질이 매우 낮은 이온 전도도를 가지기 때문이다.
각 온도에서, 임피던스의 절대치 값은 특정 주파수에서 최저 값을 가진다. 이 때 임피던스가 최저 값을 갖는 특정 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다. 리튬 이차전지의 임피던스 절대치 값은 -30 ℃에서 2.7 kHz이고, -10 ℃에서 1.8 kHz인 것을 확인할 수 있다.
미리 설정된 온도에 따른 공진 주파수 값은 저장되어, 초기 충방전 전류의 주파수 값 및 전류 값을 결정하는 데에 사용될 수 있다.
도 6은 주파수 변화에 따른 온도 별 이차전지의 최대 전류값 변화를 도시하는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 리튬 이차전지의 온도에 따라, 인가 가능한 최대 허용 전류 값이 상이한 것을 확인할 수 있다. 최대 허용 전류는 각 온도의 공진 주파수에서 최대 값을 가진다. 즉, -30 ℃에서 2.7 kHz의 주파수 값에서 충방전 전류의 허용 전류값은 최대가 되고, -10 ℃에서 1.8 kHz의 주파수 값에서 충방전 전류의 허용 전류값은 최대가 된다.
이차전지의 승온에 직접적으로 연관되는 승온 전력은 하기 수학식을 통하여 결정할 수 있다.
따라서, 허용 전류 값이 최대가 되는 공진 주파수에서 최대 승온 전력이 인가되는 것을 확인할 수 있다.
그래프 상에 표시된 Line 1은, 먼저, 리튬 이차전지에 인가 가능한 최대 허용 전류 값을 찾고, 이후 주파수를 감소시키며 충방전을 반복하는 주파수 제어법의 경로를 표시하는 것이다.
그래프 상에 표시된 Line 2는, 초기 온도에서 리튬 이차전지에 인가 가능한 최대 허용 전류 값을 찾고, 이후, 리튬 이차전지의 온도가 상승함에 따라 주파수 값을 고정하고 전류 값을 상승시키는 전류 제어법의 경로를 표시하는 것이다.
그래프 상에 표시된 Line 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 주파수를 이용한 이차전지의 승온 방법에 따른 경로를 표시하는 것이다. 즉, 이차전지의 온도 변화로 인하여, 함께 변화하는 공진 주파수 및 최대 전류 값을 찾음으로써, 매 온도마다 이차전지에 최대 승온 전력을 인가할 수 있다.
도 7은 승온 방법 별 이차전지의 온도-시간 그래프이다.
도 7을 참조하면, 주파수 값 및 전류 값을 제어하지 않은 경우(A), 리튬 이차전지의 온도가 상승할수록 온도 변화의 폭이 작아지는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 리튬 이차전지가 -30 ℃로부터, 목표 기준 온도인 -10 ℃에 도달할 때 까지 2800 초가 소요되는 것을 확인하였다.
도 6의 Line 1으로 표시되는 주파수 제어법을 따른 리튬 이차전지의 승온(B)은, 목표 기준 온도까지 약 1400 초가 소요되었다.
도 6의 Line 2로 표시되는 전류 제어법을 따른 리튬 이차전지의 승온(C)은, 목표 기준 온도까지 약 1000 초가 소요되었다. 그러나, 최대 전류를 찾는 과정에서 리튬 이차전지의 허용 전압 범위를 쉽게 벗어날 수 있고, 이는 저온 환경에서 리튬 이온의 석출이 일어나, 이차전지의 성능 저하 및 손상을 야기할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 승온(D)은, 목표 기준 온도까지 약 900 초가 소요되어, 가장 빠르게 목표 온도에 도달하는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라, 주파수 값과 전류 값을 적절하게 조절하여 충방전이 반복되는 동안 이차전지의 손상을 최소화 할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예들을 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다.
10 : 이차전지
20 : 이차전지 승온 시스템 21 : 측정부
23 : 에너지 순환부 25 : 제어부

Claims (19)

  1. 이차전지의 초기 온도에 기초하여 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하는 단계;
    상기 이차전지에 상기 초기 주파수 값 및 상기 초기 전류 값을 갖는 충방전 전류를 인가하는 단계;
    상기 이차전지의 온도를 측정하는 측정 단계;
    상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지의 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하는 전류 조절 단계; 및
    상기 이차전지의 상기 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지 상기 측정 단계 및 상기 전류 조절 단계를 반복하는 단계를 포함하는 이차전지 승온 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 전류는 상기 주파수 값을 기초로 교번하는 충전 펄스 및 방전 펄스를 포함하고,
    상기 충전 펄스 및 상기 방전 펄스는 상기 전류 값에 대응하는 크기를 갖는, 이차전지 승온 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 조절 단계는,
    상기 이차전지의 충전 전압 및 방전 전압을 측정하는 단계;
    상기 이차전지의 상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 조절하는 제1 전류 조절 단계; 및
    상기 이차전지의 상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 조절하는 제2 전류 조절 단계를 포함하는, 이차전지 승온 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 조절 단계는, 상기 제1 전류 조절 단계와 상기 제2 전류 조절 단계를 교번적으로 선택하여 수행하는, 이차전지 승온 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전류 조절 단계는,
    상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시키는 단계; 및
    그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 상기 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시키는 단계를 포함하는, 이차전지 승온 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전류 조절 단계는,
    상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 방전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시키는 단계; 및
    그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 상기 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시키는 단계를 포함하는, 이차전지 승온 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 온도를 유지하는 상기 이차전지에 인가되는 충방전 전류의 주파수 값을 변화시키면서 상기 이차전지의 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 주파수 값을 결정하고, 상기 결정된 주파수 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 주파수 값으로 저장하는 단계; 및
    상기 이차전지의 임피던스 최소값을 기초로 최대 허용 전류 값을 산출하고, 상기 결정된 최대 허용 전류 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 전류 값으로 저장하는 단계를 더 포함하는, 이차전지 승온 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초기 전류 값은 하기 수학식 1에 의하여 결정되는, 이차전지 승온 방법:
    [수학식 1]

    여기서, Vmax은 이차전지의 최대 충전 전압이고, Zint은 상기 초기 주파수 값에서의 임피던스이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하는 단계는,
    상기 이차전지의 상기 초기 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 초기 온도가 -50 ℃ 내지 -30 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.6 kHz와 2.8 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 4.9 A와 5.1 A 사이의 값으로 설정하고,
    상기 초기 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.2 kHz와 2.4 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 6.9 A와 7.1 A 사이의 값으로 설정하는 단계를 포함하는, 이차전지 승온 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지는 리튬 이차전지인, 이차전지 승온 방법.
  11. 이차전지의 온도, 충전 전압 및 방전 전압과, 충방전 전류의 주파수 값 및 전류 값을 측정하는 측정부;
    상기 이차전지의 상기 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 낮은 경우, 상기 이차전지에 상기 충방전 전류를 인가하여, 상기 이차전지를 반복적으로 충전 및 방전하는 에너지 순환부; 및
    상기 이차전지의 초기 온도에 기초하여 상기 충방전 전류의 초기 주파수 값 및 초기 전류 값을 결정하고, 상기 이차전지의 측정된 상기 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 전류 값 및 주파수 값을 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 온도를 유지하는 상기 이차전지에 인가되는 충방전 전류의 주파수 값을 변화시키면서 상기 이차전지의 임피던스를 측정하고,
    상기 이차전지의 임피던스가 최소가 되는 주파수 값을 결정하고, 상기 결정된 주파수 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 주파수 값으로 저장하고,
    상기 이차전지의 임피던스 최소 값을 기초로 최대 허용 전류 값을 결정하고, 상기 결정된 최대 허용 전류 값을 상기 이차전지의 온도에 따른 초기 전류 값으로 저장하는, 이차전지 승온 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충전 전압 및 상기 방전 전압에 기초하여 상기 충방전 전류의 상기 전류 값 또는 상기 주파수 값을 교번적으로 선택하여 조절하는, 이차전지 승온 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 미리 설정한 제1 크기만큼 증가시키고,
    그렇지 않으면, 상기 충방전 전류의 상기 전류 값을 상기 미리 설정한 제1 크기만큼 감소시키는, 이차전지 승온 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제1 기준값보다 작고 상기 이차전지의 상기 충전 전압이 제2 기준값보다 크면, 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 미리 설정한 제2 크기만큼 감소시키고,
    그렇지 않으면 상기 충방전 전류의 상기 주파수 값을 상기 미리 설정한 제2 크기만큼 증가시키는, 이차전지 승온 시스템.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 초기 전류 값은 하기 수학식 1에 의하여 결정되는, 이차전지 승온 시스템:
    [수학식 1]

    여기서, Vmax은 이차전지의 최대 충전 전압이고, Zint은 상기 초기 주파수 값에서의 임피던스이다.
  17. 제11항에 있어서,
    제어부는,
    상기 초기 온도가 -50 ℃ 내지 -30 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.6 kHz와 2.8 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 4.9 A와 5.1 A 사이의 값으로 설정하고,
    상기 초기 온도가 -30 ℃ 내지 -20 ℃ 일 때, 상기 초기 주파수 값은 2.2 kHz와 2.4 kHz 사이의 값으로 설정하고, 상기 초기 전류 값은 6.9 A와 7.1 A 사이의 값으로 설정하는, 이차전지 승온 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 이차전지는 리튬 이차전지인, 이차전지 승온 시스템.
  19. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이차전지 승온 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 기록된 프로그램.
KR1020210039491A 2021-03-26 2021-03-26 이차전지 승온 방법 및 그 시스템 KR102587102B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210039491A KR102587102B1 (ko) 2021-03-26 2021-03-26 이차전지 승온 방법 및 그 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210039491A KR102587102B1 (ko) 2021-03-26 2021-03-26 이차전지 승온 방법 및 그 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220134172A KR20220134172A (ko) 2022-10-05
KR102587102B1 true KR102587102B1 (ko) 2023-10-10

Family

ID=83596686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210039491A KR102587102B1 (ko) 2021-03-26 2021-03-26 이차전지 승온 방법 및 그 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102587102B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101913510B1 (ko) * 2017-08-28 2018-10-30 국방과학연구소 자가에너지를 이용한 리튬 이차전지의 에너지 순환장치 및 그 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558674B1 (ko) 2013-11-22 2015-10-07 현대자동차주식회사 배터리 승온 시스템 및 그 제어 방법
KR102196265B1 (ko) * 2017-06-13 2020-12-29 주식회사 엘지화학 배터리 팩 온도 제어 방법 및 장치
KR20190141943A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 에이피이엘(주) 에너지저장장치의 저온 배터리 수명 연장을 위한 인버터 주파수 제어방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101913510B1 (ko) * 2017-08-28 2018-10-30 국방과학연구소 자가에너지를 이용한 리튬 이차전지의 에너지 순환장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220134172A (ko) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3506916B2 (ja) 充電装置
JP5400333B2 (ja) 充電器
US20110037439A1 (en) Increasing energy density in rechargeable lithium battery cells
CN112952225B (zh) 一种电池系统的soc修正方法及其装置
CN112534283B (zh) 电池管理系统、电池管理方法、电池组和电动车辆
KR20190125824A (ko) 이차 전지 테스트 장치 및 방법
US11774515B2 (en) Apparatus and method for determining error of a battery cell
KR101913510B1 (ko) 자가에너지를 이용한 리튬 이차전지의 에너지 순환장치 및 그 방법
EP4068562A1 (en) Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle
KR100964316B1 (ko) 배터리 셀 밸런싱 시스템, 그 방법 및 이를 기록한기록매체
US20230378799A1 (en) Charge method and charge apparatus for battery
JP2023535441A (ja) バッテリ抵抗算出装置および方法
US20230395899A1 (en) Heating method and heating system of traction battery
KR102587102B1 (ko) 이차전지 승온 방법 및 그 시스템
US11196268B2 (en) Method for generating data diagram and method for managing battery pack
CN114144920B (zh) 电池充电和放电控制装置和方法
KR20230108663A (ko) 배터리 충전 심도 산출 장치 및 그것의 동작 방법
TW201440378A (zh) 基於電池操作歷程的均充系統及其均充方法
KR20220080620A (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
KR101670356B1 (ko) 전류 경로 가변을 통한 온도 관리가 가능한 배터리 셀 및 이를 이용한 배터리 모듈
CN114127571B (zh) 用于计算电池功率的设备和方法
KR101629755B1 (ko) 이차 전지의 저온 출력 특성을 제어하기 위한 장치 및 그 방법
KR20230157186A (ko) 충전 프로토콜 관리 시스템 및 충전 프로토콜 관리 방법
KR20240045915A (ko) 배터리 셀 진단 장치 및 그것의 동작 방법
JP2022545940A (ja) バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー管理方法

Legal Events

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