KR20170027057A - Ups 배터리 충전용량 제어 방법 - Google Patents

Ups 배터리 충전용량 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170027057A
KR20170027057A KR1020150123490A KR20150123490A KR20170027057A KR 20170027057 A KR20170027057 A KR 20170027057A KR 1020150123490 A KR1020150123490 A KR 1020150123490A KR 20150123490 A KR20150123490 A KR 20150123490A KR 20170027057 A KR20170027057 A KR 20170027057A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
capacity
charging
temperature
charge
Prior art date
Application number
KR1020150123490A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101875536B1 (ko
Inventor
남정현
이규성
최범
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150123490A priority Critical patent/KR101875536B1/ko
Priority to EP16842130.3A priority patent/EP3291409B1/en
Priority to US15/738,388 priority patent/US10461377B2/en
Priority to PCT/KR2016/008608 priority patent/WO2017039164A1/ko
Priority to CN201680033640.XA priority patent/CN108064429B/zh
Publication of KR20170027057A publication Critical patent/KR20170027057A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101875536B1 publication Critical patent/KR101875536B1/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
    • H01M10/42—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
    • H02J7/047—
    • 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
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • 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
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/002—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which a reserve is maintained in an energy source by disconnecting non-critical loads, e.g. maintaining a reserve of charge in a vehicle battery for starting an engine
    • 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
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리의 충전용량을 제어하여 배터리 손상을 최소화하여 배터리를 보다 오래 사용 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공한다.
보다 구체적으로 배터리의 충전용량을 온도에 따라 제어함으로써 배터리의 손상을 줄여 배터리의 수명을 연장하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

UPS 배터리 충전용량 제어 방법 {Method of UPS battery charge}
본 발명은 배터리의 충전용량을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 온도에 따른 배터리의 충전용량을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
UPS 장치는 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply) 의 약자이며 평상시 상용 전원 또는 발전기 전원을 수전하여 축전지를 만충전 상태로 유지하다 정전 되었을 때 축전지를 방전시켜 순간의 정전도 없이 정해진 시간 동안 부하에 계속적으로 전기를 공급해 주는 전원장치로 입력 전원의 전압변동 및 주파수 변동에도 부하에는 항상 정격전압, 정격주파수의 전기를 공급하는 장치이다.
이러한 UPS 장치에는 배터리가 사용되는데 UPS 장치에서 사용되는 배터리는 전자장치에 공급되는 메인 전원의 공급이 중단 되었을 때 전자장치에 전원을 공급하게 되므로 대부분의 시간을 만충전 상태로 유지된다.
일반적인 BMS에서는 배터리의 만충전 상태를 배터리의 출력 전압, 전류, 상기 출력 전압과 전류의 유지 시간을 기반으로 배터리의 만충전 상태를 판단한다.
도 1은 배터리의 충전용량에 따른 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 1을 살펴보면 충전용량이 증가 할수록 배터리의 출력전압이 커지는 것을 확인 할 수 있다.
한편, 같은 배터리라도 온도에 따라서 배터리 내부의 화학전 변화로 인해 충전용량이 달라진다.
표1은 동일한 조건에서 온도에 따른 배터리의 충전 및 방전 용량을 나타낸 표이다.
충전
온도(℃)		 방전 온도(℃)
-10 0 25 45 60
-5 100% 113% - - -
10 120% 115% 130% - -
25 104% 117% 134% 139% 139%
45 - - 135% 140% 140%
60 - - - 141% 141%
상기 표를 살펴보면 고온에서 충전 및 방전을 실시 하였을 경우에는 저온에 비해 40% 이상의 충전용량이 남게 된다.
이와 같이 배터리의 충전용량이 남는 경우에는 스펙 보다 오랜 시간 배터리를 사용하여 전원을 공급 할 수는 있지만 만충전 상태를 유지하는 배터리의 경우에는 배터리의 충전용량이 초과되어 고전압 상태로 오랫동안 방치되게 되고, 이로 인해 배터리의 수명이 단축되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 배터리의 충전용량을 제어하여 배터리 손상을 최소화하여 배터리를 보다 오래 사용 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공한다.
보다 구체적으로 배터리의 충전용량을 온도에 따라 제어함으로써 배터리의 손상을 줄여 배터리의 수명을 연장하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 온도에 따른 배터리 충전용량을 제어 방법에 있어서, 현재 온도를 측정하는 현재 온도 검출 단계, 각각의 온도에 대응하는 배터리의 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 단계, 배터리의 현재 충전용량을 검출하는 현재 충전용량 검출 단계, 상기 최적 충전용량과 현재 충전용량을 비교하는 충전용량 비교 단계, 상기 충전용량 비교 단계의 결과에 따라 배터리의 충방전을 결정하는 충방전 결정 단계, 상기 충방전 결정 단계의 결과에 따라 배터리의 충방전을 진행하는 충방전 진행 단계로 구성된다.
상기 최적 충전용량 검출 단계는 온도에 대응하는 기설정된 온도별 최대 충전용량을 검출하는 최대 충전용량 검출 단계, 온도에 대응하는 기설정된 온도별 최소 충전용량을 검출하는 최소 충전용량 검출 단계로 구성된다.
상기 충방전 결정 단계는 상기 충전량 비교 단계의 결과가 배터리의 현재 충전용량이 최대 충전용량 보다 큰 경우, 배터리를 방전 시키는 신호를 제어부로 전송하고, 상기 충전량 비교 단계의 결과가 배터리의 현재 충전용량이 최소 충전용량 보다 작은 경우, 배터리를 충전 시키는 신호를 제어부로 전송한다.
본 발명은 온도에 따른 배터리 충전용량 제어 장치에 있어서, 배터리의 충전용량을 제어하는 제어부, 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리, 온도 및 배터리의 현재 충전용량을 측정하는 측정부 등으로 구성된다.
상기 제어부는 상기 최적 충전용량 테이블과 배터리의 현재 충전용량을 비교하는 비교부, 상기 비교부의 결과에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치 등으로 구성된다.
상기 측정부는 배터리의 온도 및 기온을 측정하는 온도 측정 모듈, 배터리의 현재 충전용량을 측정하는 충전용량 측정 모듈 등으로 구성된다.
또한, 본 발명은 온도에 따른 배터리 만충전 전압 조건 제어 장치에 있어서, 배터리의 충전용량을 제어하는 제어부, 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리, 배터리의 온도 및 기온을 측정하는 온도 측정 모듈, BMS와 통신하여 배터리의 현재 충전용량을 전송 받는 통신부 등으로 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 최적 충전용량 테이블과 배터리의 현재 충전용량을 비교하는 비교부, 상기 비교부의 결과에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치 등으로 구성 될 수 있다.
본 발명은 배터리의 충전용량을 온도에 맞는 상태로 제어함으로써, 배터리의 손상을 줄여 배터리의 수명을 연장 할 수 있다.
도 1은 충전용량에 따른 배터리의 출력 전압을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 전체적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 구체적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 비교부의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구성도이다.
도 7은 본 발명의 온도-전압 사이의 관계의 실시 예이다.
본 발명은 UPS용 배터리의 충전 및 방전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
1. 본 발명의 배터리 충전용량 제어 방법.
도 2는 본 발명의 전체적인 흐름도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 배터리 충전용량 제어 방법을 설명한다.
본 발명은 온도에 따른 배터리 충전용량을 제어하는 방법에 있어서, 현재 온도를 측정하는 현재 온도 검출 단계(S110), 각각의 온도에 대응하는 배터리의 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 단계(S120), 배터리의 현재 충전용량을 검출하는 현재 충전용량 검출 단계(S130), 상기 최적 충전용량과 현재 충전용량을 비교하는 충전용량 비교 단계(S140), 상기 충전용량 비교 단계(S140)의 결과에 따라 배터리의 충방전을 결정하는 충방전 결정 단계(S150), 상기 충방전 결정 단계(S150)에 따라 배터리의 충방전을 진행하는 충방전 진행 단계(S160)를 포함하여 구성된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 상기 단계들을 구체적으로 설명한다.
상기 현재 온도 검출 단계(S110)는 온도 측정 모듈을 이용하여 현재 배터리의 온도 및 기온을 측정하는 단계이다. 이와 같이 현재 배터리의 온도 및 기온을 측정하는 이유는 동일한 배터리라도 배터리의 온도, 기온 등에 따라서 배터리의 충전용량이 달라지고, 이로 인해 만충전용량도 변화되기 때문이다.
한편, 최적 충전용량 검출 단계(S120)는 배터리의 온도 및 기온의 변화로 인해 변동되는 배터리의 충전용량 중에서 소정의 온도에 최적화된 배터리의 충전용량을 검출하는 단계이다.
보다 구체적으로는 상기 현재 온도 검출 단계(S110)에서 측정된 온도에 대응되는 최대 충전용량을 메모리에 저장되어 있는 최적 충전용량 테이블에서 검출하는 단계로, 최대 충전용량 검출 단계(S121)와 최소 충전용량을 검출하는 최소 충전용량 검출 단계(S122)로 구성된다.
상기 최대 충전용량 검출 단계(S121)는 배터리가 현재 온도에서 과충전 상태가 되지 않는 최대 충전용량을 메모리에 저장되어 있는 최적 충전용량 테이블에서 검출하는 단계이다.
그리고, 상기 최소 충전용량 검출 단계(S122)는 배터리가 현재 온도에서 사용자의 요구에 부합하는 최소한의 출력을 낼 수 있는 배터리의 최소 충전용량을 메모리에 저장되어 있는 최적 충전용량 테이블에서 검출하는 단계이다.
한편, 상기 현재 충전용량 검출 단계(S130)는 충전용량 측정 모듈을 이용하여 배터리의 출력 전압, 전류 등을 기반으로 하여 현재 배터리의 충전용량을 측정하거나 BMS에서 현재 배터리의 충전용량을 검출하는 단계이다.
한편, 상기 충전용량 비교 단계(S140)는 상기 최적 충전용량 검출 단계(S120)에서 검출된 최대 충전용량 및 최소 충전용량과 상기 현재 충전용량 검출 단계(S130)에서 검출된 현재 배터리의 충전용량을 비교하는 단계이다.
상기 현재의 배터리가 충전용량이 상기 최적 충전용량 검출 단계(S120)에서 검출된 최대 충전용량과 최소 충전용량의 사이 값인 경우에 현재 온도에 적합한 충전용량이라 판단하여 별도의 신호를 생성하지 않는다.
그러나, 상기 현재 충전용량 검출 단계(S130)에서 측정한 현재 배터리의 충전용량이 상기 최적 충전용량 검출 단계(S120)에서 검출된 최대 충전용량을 비교 하였을 때, 현재 배터리의 충전용량이 더 큰 경우에는 해당 온도에서 배터리가 과충전 된 상태로 판단하여 방전 요청 신호를 발생한다. 한편, 상기 현재 충전용량 검출 단계(S130)에서 측정한 현재 배터리의 충전용량이 상기 최적 충전용량 검출 단계(S120)에서 검출된 최소 충전용량보다 작을 경우에는 해당 배터리가 사용자가 원하는 최소 출력을 내지 못하는 상태로 판단하여 충전 요청 신호를 발생한다.
한편, 상기 충방전 결정 단계(S150)는 상기 충전용량 비교 단계(S140)에서 방전 요청 신호가 발생되면, 현재 배터리의 충전량을 기준으로 소정의 방전 시간을 설정(S151)하고 방전 스위치를 조작하여 배터리를 방전 회로에 연결한다.
이와는 반대로 상기 충전용량 비교 단계에서 충전 요청 신호가 발생되면, 현재 배터리의 충전량을 기준으로 소정의 충전 시간(S152)을 설정하고 충전 스위치를 조작하여 배터리를 충전 회로에 연결한다.
한편, 상기 충방전 진행 단계(S160)는 상기 충방전 결정 단계에서 설정된 소정의 시간 동안 방전(S162) 또는 충전(S161) 하는 단계이다.
2. 본 발명의 배터리 충전용량 제어 장치.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치의 구성도이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치를 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치는 배터리의 충전용량을 제어하는 제어부(100), 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리(200), 온도 및 배터리의 현재 충전용량을 측정하는 측정부(300)로 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(100)는 상기 측정부(200)에서 측정된 현재 배터리의 충전용량과 상기 측정된 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블을 비교하는 비교부(110), 상기 비교부(110)에서 발생되는 충전 또는 방전 신호에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치(120) 등으로 구성된다.
이하에서는 도 5를 참조하여 상기 비교부(110)를 보다 구체적으로 설명한다.
상기 비교부(110)는 측정부(200)에서 측정된 현재 배터리의 충전용량을 저장하는 제1 저장부(111), 상기 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블에서 현재 온도에 해당하는 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 모듈(112), 상기 최적 충전용량 검출 모듈로 검출된 최적 충전용량을 저장하는 제2 저장부(113), 상기 현재 배터리의 충전용량과 현재 온도에 해당되는 최적 충전용량을 비교하는 비교 모듈(114) 등으로 구성된다.
상기 최적 충전용량은 배터리가 사용자의 요구에 맞는 최소한의 출력이 가능한 최소 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 범위 내의 최대 충전용량을 의미한다.
도 1을 참조하여 충전용량과 배터리의 출력을 살펴보면, 충전용량이 커질수록 배터리의 출력이 증가 하는 것을 확인 할 수 있다.
배터리의 충전용량이 증가하여 만충전 고전압 상태로 오랜 시간 유지되면 배터리의 열화가 가속화되어 기대수명이 급감하게 된다.
이처럼 만충전 고전압 상태로 오랜 시간 유지 되는 것을 방지하기 위해 도7과 같이 적절한 온도-전압 사이의 관계를 유지해야 된다.
이러한 온도-전압 사이의 관계는, 사용자가 요구하는 배터리의 출력이 가능한 최저 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 최대 충전용량 범위 내의 값으로 충전용량을 조절 함으로써 설정 될 수 있다.
예를 들어 도 7과 같이 온도와 전압 사이 값은 선형 보간법(linear interpolation)을 사용하여 설정될 수도 있다.
상기 비교 모듈(114)은 현재 배터리의 충전용량과 최소 충전용량을 비교하고, 상기 비교 결과 현재 배터리의 충전용량이 더 작으면 현재 배터리의 충전용량이 부족하여 사용자의 출력 요구 사항을 만족하지 못하므로 충전에 필요한 소정의 충전 시간을 연산하고, 충전 요청 신호를 발생한다. 한편 상기 비교 결과 배터리의 충전용량이 더 크면 상기 현재 배터리의 충전용량과 최대 배터리의 충전용량을 비교하여 그 결과 현재 배터리의 충전용량이 더 작으면 현재 배터리의 충전용량은 최소 충전용량과 최대 충전용량 사이에 있으므로 별도의 신호를 발생하지 않지만 비교 결과 현재 배터리의 충전용량이 더 크면 상기 배터리의 충전용량은 최대 충전용량을 초과하였으므로 방전에 필요한 소정의 방전 시간을 연산하고, 방전 신호를 발생시킨다.
한편, 상기 메모리(200)는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있다. 최적 충전용량은 상술한 바와 같이 배터리가 사용자의 요구에 맞는 최소한의 출력이 가능한 최소 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 범위 내의 최대 충전용량을 의미한다. 상기 최소 충전용량 및 최대 충전용량은 배터리 마다 다른 값을 가지게 되며, 이를 검출하는 방법으로는 동일한 배터리를 가지고 온도를 제외한 조건을 동일하게 설정하고, 온도를 변화 시켜가며 충방전 실험을 통해 획득 할 수 있다.
한편, 상기 측정부(300)는 온도를 측정하는 온도 측정 모듈(310)과 배터리의 충전 용량을 측정하는 충전용량 측정 모듈(320) 등으로 구성된다.
상기 온도 측정 모듈(310)은 배터리의 온도 및 기온을 측정하며, 상기 온도 측정 모듈(310)에서 측정된 온도 값은 상기 메모리(200)에 저장되거나 바로 제어부(100)로 전송되어 최적 충전용량 검출에 사용될 수 있다.
상기 충전용량 측정 모듈(320)은 배터리의 현재 충전용량을 측정하는 구성으로 보다 구체적으로는 배터리의 전압, 전류 등을 측정하여 이를 기반으로 충전용량을 산출한다. 그리고, 상기 측정된 현재 배터리의 충전용량은 제어부(100)의 비교부(110)에서 상기 최적 충전용량과 비교된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치의 구성도이다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치를 설명한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 충전용량 제어 장치는 배터리의 충전용량을 제어하는 제어부(100), 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리(200), 온도를 측정하는 온도 측정모듈(310), BMS(500)와 통신하여 배터리의 현재 충전용량을 전송 받는 통신부(400) 등으로 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(100)는 상기 온도 측정 모듈(310)에서 측정된 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블에서 검출된 최적 충전용량과 상기 BMS(500)에서 측정된 현재 충전용량을 비교하는 비교부(110), 상기 비교부(110) 에서 발생되는 충전 또는 방전 신호에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치(120) 등으로 구성된다.
보다 구체적으로 도 5를 참조하여 상기 비교부(110)를 설명하면, 상기 비교부(110)는 온도 측정 모듈(310)에서 측정된 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 모듈, 상기 최적 충전용량 검출 모듈로 검출된 최적 충전용량을 저장하는 제2 저장부, BMS(500)에서 측정되어 통신부(400)를 통해 제어부(100)로 전송된 현재 배터리의 충전용량과 현재 온도에 해당되는 최적 충전용량을 비교하는 비교 모듈 등으로 구성된다.
상기 최적 충전용량은 배터리가 사용자의 요구에 맞는 최소한의 출력이 가능한 최소 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 범위 내의 최대 충전용량을 의미한다.
상기 비교부는 현재 배터리의 충전용량과 최소 충전용량을 비교하고, 상기 비교 결과 배터리의 충전용량이 더 작으면 현재 배터리의 충전용량이 부족하여 사용자의 출력 오구 사항을 만족하지 못하므로 충전에 필요한 소정의 충전 시간을 연산하고, 충전 요청 신호를 발생한다. 한편 상기 비교 결과 배터리의 충전용량이 더 크면 상기 현재 배터리의 충전용량과 최대 배터리의 충전용량을 비교하여 그 결과 현재 배터리의 충전용량이 더 작으면 현재 배터리의 충전용량은 최소 충전용량과 최대 충전용량 사이에 있으므로 별도의 신호를 발생하지 않지만 비교 결과 현재 배터리의 충전용량이 더 크면 상기 배터리의 충전용량은 최대 충전용량을 초과하였으므로 방전에 필요한 소정의 방전 시간을 연산하고, 방전 요청 신호를 발생시킨다.
한편, 상기 메모리(200)는 온도 별로 최적 충전용량이 기록되어 있는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있다.
상기 최적 충전용량은 배터리가 사용자의 요구에 맞는 최소한의 출력이 가능한 최소 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 범위 내의 최대 충전용량을 의미한다.
도 1을 참조하여 충전용량과 배터리의 출력을 살펴보면, 충전용량이 커질수록 배터리의 출력이 증가 하는 것을 확인 할 수 있다.
배터리의 충전용량이 증가하여 만충전 고전압 상태로 오랜 시간 유지되면 배터리의 열화가 가속화되어 기대수명이 급감하게 된다.
이처럼 만충전 고전압 상태로 오랜 시간 유지 되는 것을 방지하기 위해 적절한 온도-전압 사이의 관계를 유지해야 된다.
이러한 온도-전압 사이의 관계는, 사용자가 요구하는 배터리의 출력이 가능한 최저 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 최대 충전용량 범위 내의 값으로 충전용량을 조절 함으로써 설정 될 수 있다.
예를 들어 도 7과 같이 온도와 전압 사이 값은 선형 보간법(linear interpolation)을 사용하여 설정될 수도 있다.
최적 충전용량은 상술한 바와 같이 배터리가 사용자의 요구에 맞는 최소한의 출력이 가능한 최소 충전용량과 배터리의 손상을 주지 않는 범위 내의 최대 충전용량을 의미한다. 상기 최소 충전용량 및 최대 충전용량은 배터리 마다 다른 값을 가지게 되며, 이를 검출하는 방법으로는 동일한 배터리를 가지고 온도를 제외한 조건을 동일하게 설정하고, 온도를 변화 시켜가며 충방전 실험을 통해 획득 할 수 있다.
한편, 상기 온도 측정 모듈(310)은 배터리의 온도 및 기온을 측정하며, 상기 온도 측정 모듈에서 측정된 온도 값은 상기 메모리(200)에 저장되거나 바로 제어부(100)로 전송되어 최적 충전용량 검출에 사용될 수 있다.
상기 통신부(400)는 BMS(500)와 통신하여 BMS(500)에서 주기적으로 측정되는 배터리의 현재 충전용량을 제어부(100)로 전송한다. 그리고, 상기 측정된 현재 배터리의 충전용량은 제어부(100)의 비교부(110)에서 상기 최적 충전용량과 비교된다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제어부 110 : 비교부
200 : 메모리 300 : 측정부
310 : 온도 측정 모듈 320 : 충전용량 측정 모듈

Claims (10)

  1. 온도에 따른 배터리 충전용량을 제어 방법에 있어서,
    현재 온도를 측정하는 현재 온도 검출 단계;
    각각의 온도에 대응하는 배터리의 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 단계;
    배터리의 현재 충전용량을 검출하는 현재 충전용량 검출 단계;
    상기 최적 충전용량과 현재 충전용량을 비교하는 충전용량 비교 단계;
    상기 충전용량 비교 단계의 결과에 따라 배터리의 충방전을 결정하는 충방전 결정 단계;
    상기 충방전 결정 단계의 결과에 따라 배터리의 충방전을 진행하는 충방전 진행 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최적 충전용량 검출 단계는
    온도에 대응하는 기설정된 온도별 최대 충전용량을 검출하는 최대 충전용량 검출 단계;
    온도에 대응하는 기설정된 온도별 최소 충전용량을 검출하는 최소 충전용량 검출 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충방전 결정 단계는
    상기 충전량 비교 단계의 결과가 배터리의 현재 충전용량이 최대 충전용량 보다 큰 경우,
    배터리를 방전 시키는 신호를 제어부로 전송하고,
    상기 충전량 비교 단계의 결과가 배터리의 현재 충전용량이 최소 충전용량 보다 작은 경우,
    배터리를 충전 시키는 신호를 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 방법.
  4. 온도에 따른 배터리 충전용량 제어 장치에 있어서,
    배터리의 충전용량을 제어하는 제어부;
    온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리;
    온도 및 배터리의 현재 충전용량을 측정하는 측정부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 최적 충전용량 테이블과 배터리의 현재 충전용량을 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 결과에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 비교부는
    측정부에서 측정된 현재 배터리의 충전용량을 저장하는 제1 저장부;
    메모리의 최적 용량측정 테이블에서 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 모듈;
    상기 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 저장하는 제2 저장부;
    상기 현재 배터리의 충전용량과 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 비교하여 충전 또는 방전 신호를 생성하는 비교 모듈;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 측정부는
    배터리의 온도 및 기온을 측정하는 온도 측정 모듈;
    배터리의 현재 충전용량을 측정하는 충전용량 측정 모듈;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 장치.
  8. 온도에 따른 배터리 만충전 전압 조건 제어 장치에 있어서,
    배터리의 충전용량을 제어하는 제어부;
    온도에 대응되는 최적 충전용량 테이블이 저장되어 있는 메모리;
    배터리의 온도 및 기온을 측정하는 온도 측정 모듈;
    BMS와 통신하여 배터리의 현재 충전용량을 전송 받는 통신부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 최적 충전용량 테이블과 배터리의 현재 충전용량을 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 결과에 따라 배터리를 충전 또는 방전 상태로 제어하는 충방전 제어 스위치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 비교부는
    BMS에서 측정되고 통신부를 통해 전송된 현재 배터리의 충전용량을 저장하는 제1 저장부;
    메모리의 최적 용량측정 테이블에서 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 검출하는 최적 충전용량 검출 모듈;
    상기 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 저장하는 제2 저장부;
    상기 현재 배터리의 충전용량과 현재 온도에 대응되는 최적 충전용량을 비교하여 충전 또는 방전 신호를 생성하는 비교 모듈;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용량 제어장치.
KR1020150123490A 2015-09-01 2015-09-01 Ups 배터리 충전용량 제어 방법 KR101875536B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123490A KR101875536B1 (ko) 2015-09-01 2015-09-01 Ups 배터리 충전용량 제어 방법
EP16842130.3A EP3291409B1 (en) 2015-09-01 2016-08-04 Method and device for controlling charge capacity of ups battery
US15/738,388 US10461377B2 (en) 2015-09-01 2016-08-04 Method for controlling charge capacity of UPS battery
PCT/KR2016/008608 WO2017039164A1 (ko) 2015-09-01 2016-08-04 Ups 배터리 충전용량 제어 방법
CN201680033640.XA CN108064429B (zh) 2015-09-01 2016-08-04 用于控制ups电池充电容量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150123490A KR101875536B1 (ko) 2015-09-01 2015-09-01 Ups 배터리 충전용량 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170027057A true KR20170027057A (ko) 2017-03-09
KR101875536B1 KR101875536B1 (ko) 2018-07-06

Family

ID=58187798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150123490A KR101875536B1 (ko) 2015-09-01 2015-09-01 Ups 배터리 충전용량 제어 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10461377B2 (ko)
EP (1) EP3291409B1 (ko)
KR (1) KR101875536B1 (ko)
CN (1) CN108064429B (ko)
WO (1) WO2017039164A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110048473A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 中兴通讯股份有限公司 充电电流控制方法、终端及存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101920236B1 (ko) * 2012-06-19 2018-11-20 삼성전자주식회사 배터리를 충전하기 위한 방법 및 그 전자 장치
JP6760233B2 (ja) * 2017-09-11 2020-09-23 株式会社デンソー 電源システム
KR102108692B1 (ko) 2019-12-24 2020-05-11 주식회사 패미컴 무정전 전원장치용 제어장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013009594A (ja) * 2012-09-26 2013-01-10 Sharp Corp 充電制御方法および充電制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0145442B1 (ko) 1994-05-31 1998-10-01 김광호 충전기의 배터리 충전 제어방법
US6618681B2 (en) * 2001-05-02 2003-09-09 Honeywell International Inc. Method and apparatus for predicting the available energy of a battery
JP4314223B2 (ja) * 2004-09-24 2009-08-12 株式会社東芝 回生用蓄電システム、蓄電池システムならびに自動車
JP4627489B2 (ja) * 2005-11-29 2011-02-09 日立コンピュータ機器株式会社 無停電電源システム及びバッテリの充電方法
US7880438B1 (en) 2006-06-07 2011-02-01 American Power Conversion Corporation UPS battery replacement
KR100913824B1 (ko) * 2007-05-23 2009-08-26 (주)아이비티 과충전 방지기능이 부가된 무정전 전원장치
US8010250B2 (en) * 2007-06-05 2011-08-30 The Boeing Company Life-optimal power management methods for battery networks system
FR2950742B1 (fr) * 2009-09-29 2011-10-07 Commissariat Energie Atomique Procede de charge et procede de determination d'un critere de fin de charge d'une batterie a base de nickel
KR101731322B1 (ko) * 2010-11-02 2017-05-02 에스케이이노베이션 주식회사 배터리의 교환 시기 통보 장치 및 방법
US8533514B2 (en) 2011-06-26 2013-09-10 Microsoft Corporation Power-capping based on UPS capacity
JP5919857B2 (ja) * 2012-02-03 2016-05-18 スズキ株式会社 充放電制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013009594A (ja) * 2012-09-26 2013-01-10 Sharp Corp 充電制御方法および充電制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110048473A (zh) * 2018-01-17 2019-07-23 中兴通讯股份有限公司 充电电流控制方法、终端及存储介质
CN110048473B (zh) * 2018-01-17 2023-05-02 中兴通讯股份有限公司 充电电流控制方法、终端及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN108064429B (zh) 2021-01-08
EP3291409A4 (en) 2018-06-27
EP3291409A1 (en) 2018-03-07
CN108064429A (zh) 2018-05-22
WO2017039164A1 (ko) 2017-03-09
EP3291409B1 (en) 2019-10-23
US10461377B2 (en) 2019-10-29
US20180175461A1 (en) 2018-06-21
KR101875536B1 (ko) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9300159B2 (en) Charging method for a rechargeable battery and charging architecture therewith
WO2017154112A1 (ja) 電池監視装置及び方法
US10840711B2 (en) Method and system for effective battery cell balancing through duty control
US20190339335A1 (en) Voltage detection integrated circuit and battery management system comprising same
US10283987B1 (en) Dynamic adjustment of capacity threshold for a battery unit
US20050099154A1 (en) Battery pack charging system
KR101875536B1 (ko) Ups 배터리 충전용량 제어 방법
JP2007513594A (ja) リチウムイオンまたはリチウムポリマーのバッテリをバランス充電するための方法
US9595836B2 (en) Power transfer circuit for achieving power transfer between stacked rechargeable battery cells
KR20160024589A (ko) 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩
KR20190050386A (ko) 배터리 소비전력량 관리 및 수명 관리장치
JP5521795B2 (ja) 電池制御装置
US20200358297A1 (en) Battery pack
EP3602724B1 (en) Controlling a battery charge level
KR20210040704A (ko) 충전 제어 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템
JP5489779B2 (ja) リチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法
JP2010506556A (ja) 充電式バッテリの放電の終点の制御方法
JP2008029087A (ja) 電子機器システム
KR101508876B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 그 방법
KR101608212B1 (ko) 배터리 관리 기능을 갖는 무정전 전원 공급 장치
JP2020520624A (ja) バッテリーの内部抵抗を最適化するためのバッテリー管理システム及び方法
KR101689865B1 (ko) 스마트 배터리 관리 시스템
US6304471B1 (en) System and method for assessing a capacity of a backup battery and power plant incorporating the same
US12009683B2 (en) Standby power supply device and method for charging secondary battery
KR20160134276A (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant