KR20200095490A - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 관리 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200095490A
KR20200095490A KR1020207017102A KR20207017102A KR20200095490A KR 20200095490 A KR20200095490 A KR 20200095490A KR 1020207017102 A KR1020207017102 A KR 1020207017102A KR 20207017102 A KR20207017102 A KR 20207017102A KR 20200095490 A KR20200095490 A KR 20200095490A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
battery cell
cell
charging current
charge
Prior art date
Application number
KR1020207017102A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102676494B1 (ko
Inventor
크리스토퍼 헤일
Original Assignee
옥시스 에너지 리미티드
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 옥시스 에너지 리미티드 filed Critical 옥시스 에너지 리미티드
Publication of KR20200095490A publication Critical patent/KR20200095490A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102676494B1 publication Critical patent/KR102676494B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J7/00711—Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • 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
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00716—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to integrated charge or discharge current
    • 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
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/042—
    • H02J7/045—
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀을 포함하는 배터리를 위한 배터리 관리 시스템이 개시된다. 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 셀에 펄스형 충전 전류를 전달함으로써 배터리의 리튬 황 배터리 셀을 충전하고, 상기 배터리 셀의 충전 중 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키기 위하여 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 동작 가능한 충전 모듈을 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법
본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리에 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치 및 방법은 리튬 황 배터리 셀(lithium sulphur battery cell)을 포함하는 배터리 분야에서 특히 응용 가능하다.
충전식 배터리(rechargeable batteries)는 전형적으로 연속적인 충전-방전 사이클을 겪도록 설계된 복수의 충전식 배터리 셀들을 포함한다. 나중의 방전 및 사용을 위해 저장된 전기화학적 에너지로 이들을 충전하기 위해 이러한 충전식 배터리를 사용하는 것이 다양한 응용 분야에서 점점 더 중요해지고 있다. 이러한 응용 분야는, 예를 들어, 자동차, 해양 및 기타 차량에서의 응용, 가정 및 무정전 에너지 공급장치, 및 국내 및 계통연계 전력 네트워크(grid-tied power network)에서의 수요 및 부하 레벨링을 위한 간헐적이고 재생 가능한 전기 공급원으로부터 생성된 에너지의 저장 등을 포함할 수 있다.
전형적인 배터리 셀은 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 전해질을 포함한다. 애노드, 캐소드 및 전해질은 하우징, 예를 들어, 파우치 내에 포함될 수 있다. 전기적 연결, 예를 들어, 연결 탭은 전지의 애노드 및 캐소드와의 전기적 연결을 제공하기 위해 하우징에 연결될 수 있다.
전형적인 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀들을 포함한다. 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리에 있어, 셀들은, 예를 들어, 전기 연결부를 전기 커넥터에 연결함으로써 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리는, 예를 들어, 배터리 셀들의 충전 및/또는 방전을 제어하기 위한 배터리 관리 시스템을 더 포함할 수 있다.
하나의 배터리를 형성하는 하나 또는 다수의 배터리 셀들은 적절한 충전 방식을 사용해 충전될 수 있다. 전형적인 충전 방식은 정전류 및/또는 정전압 충전을 포함할 수 있다. 정전압 충전에는 일반적으로 배터리 셀에 걸쳐 정전압을 인가하는 것을 수반한다. 정전류 충전은 전형적으로 배터리 셀에 흐르는 충전 전류가 실질적으로 일정하게 유지되도록 배터리 셀에 걸쳐 가변 전압을 인가하는 것을 포함한다. 어떤 유형의 배터리 셀(예컨대, 리튬이온 배터리 셀과 같은)은 일반적으로 정전류-정전압 체제를 사용하여 충전될 수 있다. 이러한 충전 방식에서, 셀을 가로지르는 전압이 최대 셀 전압에 가까운 임계 값에 접근할 때까지 일정한 충전 전류가 배터리 셀에 공급된다. 따라서 충전 전류는 셀에 걸치는 임계 전압 값(즉, 일정한 전압 조건)을 유지하기 위해 점차로 감소된다.
본 명세서에서 고려되는 특정 유형의 배터리 셀은 리튬 황(Li-S) 배터리 셀이다. 리튬 황은, 예를 들어, 리튬 이온보다 5배 더 큰 이론적 에너지 밀도를 갖는 차세대 전지 화학물질로서, 광범위한 응용 분야에 대해 전기화학적 에너지 저장소로서 더 양호하게 작용할 수 있다. 전형적인 리튬-황 셀은 리튬 금속 또는 리튬 금속 합금으로 형성된 애노드, 및 원소 황 또는 다른 전기활성 황 물질로 형성된 캐소드를 포함한다. 황 또는 다른 전기활성 황 함유 물질은 그의 전기 전도성을 향상시키기 위해 탄소와 같은 전기전도성 물질과 혼합될 수도 있다.
리튬 황 배터리 셀들은 많은 다른 배터리 셀들(리튬이온 배터리를 포함하여)의 화학적 특성들과 현저하게 상이한 전압 및 성능 특성을 보유한다. 예를 들면, 리튬 이온 셀을 충전 정상부 근처까지 충전하는 것은 그 충전 정상부에 가까운 셀의 내부 저항의 변화에 크게 종속할 수 있다. 리튬이온 셀과 대조적으로, 리튬 황 셀은 그의 충전 정상부에서의 셀의 전압에 있어 급격한 상승을 보이며, 그의 내부 저항은 별로 고려할 요인은 아니다. 더욱이, 충전 중 리튬 황 셀의 전압 특성은 다른 셀들의 전압 특성과는 사뭇 상이할 수 있다. 따라서, 다른 배터리 유형(리튬이온 배터리와 같은)에 사용되는 충전 방식은 리튬 황 배터리 셀들에 대해서는 적절하지 않을 수 있어 그것에 손상을 입힐 수도 있다.
일부 배터리 셀(예를 들어, 리튬 황 배터리 셀)의 경우, 높은 충전 상태로 배터리 셀을 연속적으로 충전하는 것은 바람직하지 못한 효과를 가질 수 있고 배터리 셀에 손상을 줄 수도 있다. 예를 들어, 리튬 황 배터리 셀은 배터리 셀의 양극에서 생성된 고차 다황화물(higher order polysulphides)이 그 셀을 가로 질러 음극으로 확산하여 금속 리튬과의 반응에 의해 저차 다황화물(lower order polysulphides)로 환원되는 소위 셔틀 효과(shuttle effect)를 나타내는 것으로 밝혀지고 있다. 이러한 셔틀 효과는 리튬 황 셀의 용량 및 충전 효율을 저하시키는 것으로 밝혀진 기생 자체-방전(parasitic self-discharge) 프로세스이다. 따라서, 상기 셔틀 효과는 배터리 셀의 유효 수명을 감소시킬 수 있다.
리튬 황 배터리 셀의 충전 동안, 그 배터리 셀로 전달되는 충전 전류가 소정의 수준 아래로 떨어지면 셔틀 효과의 실질적인 개시가 일어날 수 있다. 예를 들어, 약 0.1C 미만의 충전 속도(charging rates)로 리튬 황 배터리 셀을 충전하는 동안 셔틀 효과가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 해당 셀이 그의 최대 충전 상태에 접근하고 그 셀 양단의 전압이 임계 전압(예컨대, 약 2.35V)에 도달하여 이것을 초과할 때 리튬 황 배터리 셀의 연속적인 충전 동안 셔틀 효과의 실질적인 개시가 발생할 수도 있다.
상기 셔틀 효과의 발생을 감소시키기 위해, 리튬 황 셀을 충전하는데 사용될 수 있는 전형적인 충전 방식은 셀 양단의 전압이 충전이 중지되는 지점인 임계 전압에 도달할 때까지 셀에 일정한 충전 전류를 전달하는 것이다. 이러한 일정한 충전 전류는 셔틀 효과의 현저한 개시를 방지하기에 충분히 높을 수 있다. 예를 들어, 일정한 충전 전류는 약 0.1C 를 초과할 수도 있다. 셀의 충전이 중단되는 임계 전압은 셔틀 효과의 발생을 줄이도록 셔틀 효과의 개시가 현저히 발생하는 것으로 알려진 전압보다 더 낮도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 리튬 황 배터리 셀은 일반적으로 배터리 셀 양단의 전압이 배터리 셀의 충전이 중지되는 지점인 약 2.35 V의 임계 전압에 도달할 때까지 일정한 충전 전류로 충전될 수 있다.
전술한 충전 방식은, 셔틀 효과의 발생을 감소시키면서, 최대 충전 상태에 도달하기 전에 그 충전이 정지되기 때문에 배터리 셀이 최대 충전 상태로 충전되는 것을 방지한다. 따라서, 배터리 셀의 전체 용량이 이용되지는 않고, 또한 방전에 이용 가능한 용량은 그 배터리 셀의 최대 전위 용량보다 작다.
가변 듀티 사이클(variable duty cycle)을 갖는 펄스형 충전 전류를 전달함으로써, 셔틀 효과의 현저한 개시를 피하면서도 배터리 셀을 증가한 충전 상태로 충전할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀(lithium sulphur battery cell)을 포함하는 배터리용 배터리 관리 시스템(battery management system)이 제공되는바, 상기 배터리 관리 시스템은 배터리 셀에 펄스형 충전 전류(pulsed charging current)를 전달함으로써 배터리의 리튬 황 배터리 셀을 충전하고, 상기 배터리 셀의 충전 동안 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클(duty cycle)을 감소시키기 위하여 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 동작 가능한 충전 모듈(charging module)을 포함한다.
가변 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류를 배터리 셀에 전달하는 것은 셔틀 효과의 개시로 인한 배터리 셀의 용량 저하와 같은 손상 효과를 감소시키면서 추가적인 충전이 상기 배터리 셀로 전달될 수 있게 한다. 그러므로 활용될 수 있는 배터리 셀의 최대 전위 용량의 비율이 증가한다.
일반적으로, 펄스형 충전 전류를 전달하는 것은(균등한 연속 충전 전류와 비교할 때) 셔틀 효과의 개시를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 특히, 펄스형 충전 전류를 전달함으로써, 해당 셀 양단에 걸치는 시간-평균 전압(예를 들어, 전체 펄스 주기 또는 복수의 펄스 주기에 걸쳐 평균함)이 임계 전압을 초과하지 않으면서, 셀에 추가적인 전하를 전달하도록, 배터리 셀 양단의 전압을 임계 전압(예를 들어, 어떤 셀에서 약 2.35V와 같은 셔틀 효과가 발생할 수 있는 전압) 위로 일시적으로 상승하도록 한다. 상기 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않기 때문에, 셔틀 효과의 개시는 셀을 임계 전압을 초과하는 전압으로 연속적으로 충전하는 것과 비교하여 바람직하게 감소될 수 있다.
또한, 펄스형 충전 전류를 전달함으로써 각 전류 펄스 동안의 충전 전류가 낮은 충전 전류를 전달하는 것으로부터 초래될 수 있는 셔틀 효과의 임의의 현저한 개시를 감소시킬 만큼 충분히 크게 한다. 예를 들어, 충전 전류는 각각의 전류 펄스 동안 약 0.1C 보다 더 클 수 있다. 그러나 상기 전류는 전체 펄스 주기의 일부에 대해서만 제공되므로, 시간-평균 전류는 그 셀 양단에 걸리는 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않을 정도로 충분히 낮을 수 있다(전술한 바와 같음).
상술한 바와 같이, 펄스형 충전 전류를 제공하는 것은 동일한 충전 전류를 연속적으로(즉, 100% 듀티 사이클로) 제공하는 것과 비교할 때 시간-평균 전류를 감소시킨다. 이것은 또한 서로 직렬로 연결된 다수의 셀들 사이에서의 전하의 균형을 바람직하게 촉진시키는 것으로 밝혀졌다. 어떤 배터리는 서로 직렬로 연결된 복수의 셀을 포함할 수 있으며, 이것은 셀들의 스택으로 지칭될 수 있다. 사용 중, (예를 들어, 상이한 속도로 충전 및/또는 방전하고 및/또는 상이한 용량을 갖는 상이한 셀들로 인하여) 셀들의 스택에서의 상이한 셀들 간에 충전 상태 차이가 발생할 수 있다. 이러한 충전 상태 차이는 소위 패시브 밸런싱(passive balancing)에 의해 감소될 수 있으며, 여기서 바이패스 저항은 스택의 하나 또는 다수의 셀들 양단에 걸치도록 연결된다. 셀의 양단에 바이패스 저항을 연결하면 스택의 다른 셀들(바이패스 저항이 그들 사이에 연결되지 않은)에 비해 셀의 충전 속도가 느려질 것이다. 하나 또는 다수의 바이패스 저항은 특히 스택 내의 다른 트레일링 셀(trailing cells)보다 더 높은 충전 상태에 있는 하나 또는 다수의 리딩 셀(leading cells) 양단에 걸치도록 연결될 수 있으며, 이로써 트레일링 셀이 충전 과정 중 리딩 셀을 따라잡고 스택의 셀들 간의 충전 상태 차이를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
전술한 바와 같은 패시브 밸런싱을 사용하여 다른 셀들과 직렬로 연결된 셀들의 스택 간의 충전 상태 차이의 감소는 전형적으로 낮은 충전 전류에서 더 효과적이다. 그러나 전술한 바와 같이, 전형적인 충전 방식은 임계 전류(예를 들어, 약 0.1C)보다 더 큰 대체로 일정한 충전 전류를 유지하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 충전 방식에 있어, 직렬로 연결된 셀들 간에 패시브 밸런싱이 발생할 수 있는 매우 짧은 주기(충전 사이클 중)만이 있을 수 있으며, 일반적으로 유용한 상태의 충전 밸런싱 효과를 야기하기 위해서는 큰 바이패스 저항 값이 필요하다.
전술한 바와 같이, 펄스형 충전 전류를 제공함으로써, 특히 셀이 충전 정상부에 접근함에 따라 시간-평균 충전 전류가 감소될 수 있다(연속적인 충전 전류를 제공하는 것에 비해). 이러한 시간-평균 충전 전류의 감소한 주기는 서로 직렬로 연결된 셀 스택 사이의 패시브 밸런싱이 수행될 수 있는 연장된 시간 윈도우를 제공한다. 더욱이, 이러한 패시브 밸런싱에 사용되는 바이패스 저항의 저항값이 감소될 수 있다(예를 들어, 정전류 충전 사이클 동안 사용될 수도 있는 값에 비해).
배터리 셀의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키면 충전 전류가 배터리 셀의 충전 상태에 적응되도록 할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀의 상태(예컨대, 셀 양단의 전압)는 충전 중 변할 수 있고 상이한 충전 상태에서 다를 수 있다. 충전 전류의 듀티 사이클은 충전 중 배터리 셀의 상태에 충전 전류를 적응시키도록 상응하게 변화될 수 있다. 특히, 듀티 사이클은 배터리 셀의 충전 중 감소된다.
비교적 낮은 충전 상태에서, 배터리 셀 양단에 걸리는 전압은 비교적 낮을 수 있고 셔틀 효과의 현저한 개시에 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 셀에는, 배터리 셀 양단에 걸치는 시간-평균 전압이 셔틀 효과의 현저한 개시가 예상될 수도 있는 임계 전압을 초과하지 않고, 비교적 높은 듀티 사이클(예컨대, 100% 또는 그에 가까운)을 갖는 충전 전류가 제공될 수도 있다. 그러나 충전 중 배터리 셀의 충전 상태가 증가함에 따라, 배터리 셀 양단의 전압도 증가하여 임계 전압에 근접할 수 있다. 따라서, 충전 전류의 듀티 사이클은 배터리 셀 양단에 걸친 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 보장하면서 배터리 셀에 전하를 계속 제공하도록 감소될 수 있다. 이것은 셔틀 효과가 현저한 개시를 야기하지 않고 배터리 셀이 계속 충전될 수 있게 할 수 있다.
본 발명은 충전 정상부(top of charge)에 가까이 배터리 셀을 충전하는 동안 특별한 용도를 찾을 수 있지만, 일반적으로 가변 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류가 충전 중 임의의 시점 및 임의의 충전 상태에서 제공될 수도 있다. 펄스형 충전 전류는, 예를 들어, 저장 기간 후 및/또는 고속 충전 방식 동안 배터리 셀을 처음 충전할 때 시간-평균 충전 전류를 감소시켜, 다른 방법으로는 배터리 셀의 조기 충전 종료를 초래할 수도 있는 전압 오버슈트(voltage overshoot) 효과를 회피하도록 하기 위해 사용될 수 있다.
펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 전류 펄스가 발생하는 시간의 백분율(또는 분율)을 나타낸다. 예를 들어, 듀티 사이클 100%는 연속적인 전류에 해당한다. 듀티 사이클 50%는 하나의 펄스 주기의 50% 동안 발생하는 전류 펄스에 해당한다. 즉, 전류 펄스들 사이의 시간 간격은 전류 펄스의 지속 시간과 동일하다. 듀티 사이클 20%는 펄스 주기의 20% 동안 발생하는 전류 펄스에 해당한다. 즉, 전류 펄스들 사이의 시간 간격은 펄스 주기의 80%를 나타낸다. 상이한 충전 전류 펄스 동안의 충전 전류는 실질적으로 동일할 수 있다. 펄스형 충전 전류의 주파수는 실질적으로 일정하게 유지되거나 변할 수도 있다.
적어도 어떤 실시 예들에 있어, 배터리 셀에 펄스형 충전 전류를 제공하는 것은 실질적으로 어떤 충전 전류도 그 배터리 셀에 공급되지 않고 실질적으로 어떤 방전 전류도 그 배터리 셀로부터 인출되지 않는 기간들이 섞여 있는 충전 전류의 펄스들을 공급하는 것을 포함한다. 즉, 펄스형 충전 전류의 각각의 시간 주기는 충전 전류가 그 배터리 셀에 공급되고 실질적으로 어떤 전류도 그 배터리 셀을 통과하지 않는 시간 주기를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에 있어, 배터리는 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있고, 충전 모듈은 복수의 배터리 셀을 충전하도록 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 배터리는 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 충전 전류는 복수의 배터리 셀 중 하나 또는 다수에 제공될 수 있다.
충전 모듈은 배터리 셀의 충전 상태의 증가에 응답하여 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키도록 구성될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 배터리 셀의 상태(예를 들어, 셀 양단에 걸리는 전압)는 충전 중 변할 수 있고 상이한 충전 상태에서는 상이할 수 있다. 예를 들어, 비교적 낮은 충전 상태에서, 배터리 셀 양단의 전압은 비교적 낮을 것이고, 따라서 셀 양단에 걸리는 전압은 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생하기에 충분하지 않을 것이다. 그러나 비교적 높은 충전 상태에서는, 배터리 셀 양단의 전압은 임계 전압(예컨대, 약 2.35 V)에 도달하여 그것을 넘어서면 셔틀 효과의 현저한 개시가 일어난다. 따라서, 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 상이한 충전 상태에서 배터리 셀의 상이한 상태에 적합한 충전 전류를 제공하도록 배터리 셀의 충전 상태의 증가에 응답하여 감소한다.
충전 모듈은 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 작을 때 실질적으로 100%의 듀티 사이클을 갖는 충전 전류로써 배터리 셀을 충전하도록 구성될 수 있다.
임계 충전 상태 미만의 충전 상태에서, 배터리 셀 양단에 걸리는 전압은, 배터리 셀 양단에 걸치는 시간-평균 전압이 그 이상에서는 셔틀 효과의 현저한 개시가 예상되는 임계 전압을 초과하지 않고, 연속 충전 전류(즉, 100%의 듀티 사이클을 갖는 전류)가 배터리 셀에 제공될 수 있을 정도로 충분히 낮을 수 있다. 따라서, 배터리 셀은 셔틀 효과의 현저한 개시 없이 실질적으로 100%의 듀티 사이클로 충전될 수 있다. 100%의 듀티 사이클을 사용하면 배터리 셀이 비교적 빠르게 충전되는 것을 가능하게 한다(100% 미만의 듀티 사이클을 사용하는 경우와 비교하여).
충전 모듈은 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 클 경우 듀티 사이클이 100% 미만인 펄스형 충전 전류로 배터리 셀을 충전하도록 구성될 수 있다.
임계 충전 상태보다 더 큰 충전 상태에서, 배터리 셀 양단에 걸리는 전압은 그 이상에서는 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 것으로 예상될 수도 있는 임계 전압에 도달할 수도 있다. 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 배터리 셀의 충전 상태는 셀의 시간-평균 전압이 임계 전압 이하로 유지되는 동안 계속 증가될 수 있다. 따라서 충전 전류의 듀티 사이클을 100% 미만으로 감소시키는 것은 배터리 셀의 지속적인 충전 동안 셔틀 효과의 발생을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 배터리 셀은 셔틀 효과의 현저한 개시를 야기하지 않으면서 최대 용량에 근접하게 충전될 수 있다.
충전 모듈은 배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변경하도록 구성될 수 있다.
평균 전압은 소정의 시간 동안 배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압일 수 있다. 예를 들어, 평균 전압은 펄스형 충전 전류의 전체 시간 주기에 걸친 시간-평균 전압일 수 있다. 임계 전압은 리튬 황 배터리 셀에서 그 전압을 초과시 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생하는 전압일 수 있다. 즉, 임계 전압은 그 전압 아래에서는 실질적으로 어떤 셔틀 효과의 발생도 리튬 황 배터리 셀에서 일어나지 않고 그 전압 위에서는 셔틀 효과의 개시가 일어나는 어떤 임계치를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 임계 전압은 그 전압 초과시 셔틀 효과의 현저한 개시가 예상될 수도 있는 어떤 전압일 수 있다. 예를 들어, 상기 임계 전압은 약 2.35V 일 수 있다. 그러나 일반적으로 임계 전압은 배터리 셀의 충전 동안 임의의 지점에서 도달하는 임의의 전압일 수 있다.
배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변경하면 셔틀 효과의 발생을 감소시킬 수 있고, 따라서 셔틀 효과에 의해 야기되는 어떤 용량 저하(capacity degradation)를 감소시킬 수 있다. 충전 펄스 동안 배터리 셀 양단의 전압은 때때로 임계 전압보다 더 클 수도 있다. 즉, 배터리 셀 양단에 걸치는 전압은 충전 동안 일시적으로 임계 전압을 초과할 수도 있다. 그러나 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 100% 미만으로 감소시킴으로써, 배터리 셀 양단에 걸친 평균 전압은 임계 전압 아래로 유지될 수 있다. 배터리 셀 양단에 걸친 시간-평균 전압이 임계 전압 아래로 유지되면 셔틀 효과의 현저한 개시가 방지되는 것으로 밝혀졌다.
충전 모듈은 배터리 셀 양단에 걸친 평균 전압이 실질적으로 목표 전압으로 유지되도록 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성될 수 있다.
평균 전압은 소정의 시간 동안 배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압일 수 있다. 예를 들어, 평균 전압은 펄스형 충전 전류의 전체 시간 주기에 걸친 시간-평균 전압일 수 있다. 리튬 황 셀의 경우, 목표 전압은, 예를 들어, 약 2.35 V 이하일 수 있다. 실질적으로 배터리 셀 양단에 걸리는 평균 전압을 목표 전압으로 유지하는 것은 셀 양단에 걸리는 평균 전압을 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 수도 있는 전압에까지 증가시키지 않으면서 배터리 셀에 전하를 제공하는 효율적인 방식을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 충전 중 배터리 셀의 충전 상태가 증가함에 따라 듀티 사이클이 점진적으로 감소될 수 있다.
목표 전압은 임계 전압과 같거나 작을 수 있다.
충전 모듈은 충전 펄스 동안 전달되는 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지지 않도록 펄스형 충전 전류를 배터리 셀에 전달하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀이 비교적 낮은 충전 전류로 충전되면 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀이 약 0.1C 미만의 속도로 충전되면 셔틀 효과가 발생할 수도 있다. 그러므로 임계 전류 이상으로 충전 펄스 동안 충전 전류를 유지하면 셔틀 효과의 발생을 줄이거나 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀의 충전 중 충전 전류의 듀티 사이클이 100% 미만으로 감소할 수 있다. 이것은 펄스 주기 동안 시간-평균 전류가 임계 전류 아래로 감소할 수 있도록 만든다. 그러나 전류 펄스 동안의 순간 충전 전류는 여전히 임계 전류보다 더 클 수 있다.
상기 임계 충전 전류는 리튬 황 배터리 셀에서 그 충전 전류 아래에서는 셔틀 효과의 개시가 일어나는 충전 전류일 수 있다. 예를 들어, 임계 충전 전류는 리튬 황 배터리 셀에서 그 값보다 클 경우 어떤 실질적인 셔틀 효과의 발생도 일어나지 않고(해당 셀이 그의 정상 충전에 도달할 때까지, 예컨대, 그 셀 전압이 임계 전압에 도달할 때까지) 그 값보다 작을 경우 셔틀 효과의 개시가 일어나는 것인 어떤 임계치를 나타낼 수 있다. 상기 임계 충전 전류는, 예를 들어, 약 0.1 C 이하일 수 있다.
충전 전류는 본 명세서에서 충방전율(C-rate)의 견지에서 제공되었다. 일반적으로, 배터리 셀에서 셔틀 효과의 시작은 셀의 용량과 관련하여 셀이 충전되는 속도의 함수이다. 충방전율은 배터리 셀이 최대 용량에 대하여 충전되는 속도의 측정치이다. 따라서, 이것은 셔틀 효과의 개시를 고려할 때 관련되고 이에 따라 본 명세서에서 사용되는 충방전율의 견지에서의 충전 전류이다.
상기 충전 모듈은 배터리 셀의 수명에 종속하여 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변경시키도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 리튬 황 배터리 셀에서 셔틀 효과의 발생을 감소시키기 위해 펄스형 방전 사이클이 사용될 수 있다. 셔틀효과가 발생하는 정도 및/또는 셔틀효과의 개시가 일어나는 충전 중의 단계는 적어도 어느 정도까지는 배터리 셀의 수명에 대해 종속할 수 있다. 예를 들어, 셀이 노화함에 따라서 셀 내의 셔틀 억제제(shuttle shuttle)가 감소할 수도 있어서 셔틀효과는 더 크게 일어나고 및/또는 충전 사이클에서 더 이전에 발생할 수 있다. 셀이 노화함에 따라 셔틀효과의 개시에 있어서의 변화에 적응시키기 위해 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클의 변화가 배터리 셀의 수명에 의존하여 조절될 수 있다. 배터리 셀의 수명은, 예를 들어, 그 셀이 그의 수명주기 동안 놓여졌던 충방전 사이클들의 수에 상응할 수 있다.
어떤 예에서는, 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 셀이 노화함에 따라 충전 사이클에서 더 일찍 감소할 수 있다. 예를 들면, 충전 모듈이 듀티 사이클을 감소시키는(예컨대, 소정의 듀티 사이클에 대해) 충전 상태는 더 적은 횟수의 충방전 사이클들을 겪은 셀(즉, 더 새것이거나 덜 노화된 셀)보다 그 수명주기 동안 더 많은 수의 충방전 사이클들을 겪은 셀(즉, 더 오래되거나 더 노화된 셀)에 대해서 덜할 수도 있다.
상기 충전 모듈은, 배터리 셀이 그의 수명 주기 동안 임계적 횟수의 충방전 사이클을 겪은 후에, 펄스형 충전 전류를 배터리 셀에 전달하고 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변동시킴으로써, 베터리 셀의 충전 중 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키도록 구성될 수 있다.
상기 충전 모듈은 셀의 사이클 수명의 끝을 향해, 전술한 바와 같이 배터리 셀에 펄스형 충전 전류를 공급하도록(예컨대, 그동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 그 배터리 셀의 충전 중 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키도록 변화됨) 구성될 수 있다. 예를 들어, 해당 셀이 그의 수명 중 임계적 횟수의 충-방전 사이클을 겪은 후, 그 셀은 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클이 변화하는 펄스형 충전 방식을 사용하여 후속해서 충전될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 셔틀 효과의 발생을 감소시키도록 가변형 듀티 사이클의 충전 전류가 사용될 수 있으며, 더 오래되거나 더 노화된 셀(예컨대, 그 수명 중 더 많은 횟수의 충방전 사이클을 겪은 셀)은 더 새롭거나 덜 노화된 셀(예컨대, 그 수명 중 더 적은 횟수의 충방전 사이클을 겪은 셀)보다 셔틀 효과에 더욱 민감할 수 있다. 따라서, 펄스형 충전 전류를 제공하고 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키는 것은 셀이 노화됨에 따라서 더욱 적용 가능하게 될 수 있다.
어떤 예들에 있어, 펄스형 충전 전류(전술한 바와 같은)는 셀이 일단 주어진 수명에 도달하고 나면 그 셀에만 적용될 수 있다. 예를 들면, 해당 셀이 그 수명 중 겪게 되는 충전 사이클들의 횟수가 어떤 임계치에 도달하면, 그 셀은 전술한 펄스형 충전 전류를 이용해 충전될 수 있다. 그 셀이 주어진 수명에 도달하기 전에는(예컨대, 해당 셀이 그의 수명 동안 겪은 충전 사이클의 횟수가 임계치 횟수 아래일 경우), 그 셀은 가변형 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류를 제공하지 않고 다만 정상적으로 충전될 수도 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀 및 제1 양태에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀을 포함하는 배터리를 충전하는 방법이 제공되는바, 상기 방법은 펄스형 충전 전류를 상기 리튬 황 배터리 셀에 전달하는 동작; 및 상기 배터리 셀의 충전 중 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키기 위해 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키는 동작을 포함한다.
펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 배터리 셀의 충전 상태의 증가에 응답하여 감소될 수 있다.
상기 방법은 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 작을 때 실질적으로 100%의 듀티 사이클을 갖는 충전 전류로써 그 배터리 셀을 충전하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 방법은 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 클 때 100% 미만의 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류로써 그 배터리 셀을 충전하는 동작을 포함할 수 있다.
펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 변경될 수 있다.
펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 배터리 셀 양단에 걸치는 평균 전압이 실질적으로 목표 전압으로 유지되도록 변경될 수 있다.
목표 전압은 임계 전압과 같거나 작을 수 있다.
상기 방법은 충전 펄스 동안 전달된 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지지 않도록 펄스형 충전 전류를 배터리 셀에 전달하는 동작을 포함할 수 있다.
본 출원의 범위 내에서, 전술한 단락들, 청구항들 및/또는 하기의 설명 및 도면들, 및 특히 그의 개별적 특징들에서 제시된 다양한 양태들, 실시 예들, 예들 및 대안들은 독립적으로 또는 임의의 조합으로 취해질 수도 있다는 것이 명시적으로 의도된다. 즉, 임의의 실시 예의 모든 실시 예들 및/또는 특징들은 이러한 특징이 비-호환적이지 않는 한 임의의 방식 및/또는 조합으로 조합될 수도 있다. 본 출원인은, 원출원의 청구범위를 원래 주장된 방식이 아니더라도 임의의 다른 청구항에 종속시키거나 및/또는 그의 특징을 포함하도록 보정할 권리를 포함하여, 원출원의 청구범위를 변경하거나 그에 따라 새로운 청구범위를 제출할 권리를 보유한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예들은 단지 예로서 첨부 도면에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리의 개략도이다.
도 2A 내지 2C는 상이한 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류(pulsed charging currents)의 개략도들이다.
도 3은 정전류 및 펄스형 전류로 충전하는 동안의 셀 전압을 개략적으로 표현하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리의 개략도이다.
본 발명의 특정 예를 설명하기에 앞서, 본 개시는 여기에 설명된 특정 배터리 관리 시스템, 배터리 또는 방법으로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 본 개시에서 사용된 용어는 특정 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 그 청구 범위의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해하여야 할 것이다.
본 발명의 배터리 관리 시스템, 배터리 및 방법을 기술하고 청구범위에 정의함에 있어, 다음의 용어가 사용될 것인바, 여기서 단수 형태("a", "an" 및 "the" 등의)는 문맥이 명확하게 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함한다. 따라서, 예를 들어, "배터리 셀(battery cell)"에 대한 언급은 이러한 요소들의 하나 또는 다수를 언급하는 것도 포함하는 것으로 해석될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리(100)의 개략도이다. 배터리(100)는 배터리 셀(101) 및 배터리 관리 시스템(103)을 포함한다. 배터리 관리 시스템(103)은 충전 모듈(102) 및 셀 모니터링 모듈(104)을 포함한다. 도 1에 도시된 배터리(100)는 하나의 배터리 셀(101)을 포함하지만, 다른 실시 예에서는, 배터리(100)는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)는 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 배터리를 형성하는 하나 또는 다수의 배터리 셀(101)은 재충전 가능한 배터리 셀(rechargeable battery cell)이며, 예를 들어, 리튬 황 배터리 셀(lithium sulphur battery cell)을 포함할 수 있다.
충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)의 충전을 제어하도록 구성된다. 충전 모듈(102)은, 예를 들어, 외부 전원(예컨대, 주전원(mains supply))에 연결될 수 있고 외부전원으로부터 배터리 셀(101)로의 전하의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다. 충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)에 공급되는 전력을 조절하도록 배열된 회로 또는 기타 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 모듈(102)은 배터리 셀(101) 양단의 전압 및/또는 배터리 셀(101)로 흐르는 충전 전류를 제어할 수 있다. 충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)에 공급하기 위해 AC 전원을 DC 전원으로 변환하기에 적합한 장치를 포함할 수 있다.
충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)의 충전을 제어하기 위한 컨트롤러(예를 들어, 프로세서를 포함할 수도 있음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 충전 모듈(102)의 하나 또는 다수의 다른 구성 요소를 제어하여 배터리 셀(101)의 양단에 걸쳐 유지되는 전압 및/또는 배터리 셀(101)에 흐르는 충전 전류를 제어할 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 컨트롤러는 적어도 부분적으로는 아날로그 전자장치의 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 배터리 셀(101)의 충전을 제어하도록 구성된 전자회로를 포함할 수 있다.
셀 모니터링 모듈(104)은 배터리 셀(101)의 하나 또는 다수의 속성을 모니터하도록 구성된다. 일반적으로, 셀 모니터링 모듈(104)은 적어도 하나의 배터리 셀(101)과 관련된 하나 또는 다수의 속성을 측정하도록 구성될 수 있으며, 상기 측정된 하나 또는 다수의 특성에 기초하여 적어도 하나의 배터리 셀(101)의 하나 또는 다수의 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 실시 예에서, 셀 모니터링 모듈(104)은 배터리 셀(101) 양단에 걸쳐 연결되며, 예를 들어, 배터리 셀(101) 양단에 걸치는 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 셀 모니터링 모듈(104)은, 상기 셀(101)을 가로지르는 상기 측정된 전압에 기초하여, 배터리 셀의 충전 상태와 같은 배터리 셀(101)의 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 셀 모니터링 모듈(104)은 배터리 셀(101)을 통해 흐르는 전류를 모니터하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 모니터링 모듈(104)은 배터리 셀(101)과 직렬로 연결된 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 또한 그 장치를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
셀 모니터링 모듈(104)은 입력(105)을 충전 모듈(102)에 제공하도록 구성된다. 입력(105)은 셀 모니터링 모듈(104)에 의해 결정된 바와 같이 해당 셀(101)의 하나 또는 다수의 특성을 지시한다. 예를 들면, 상기 입력(105)은 배터리 셀(101)의 양단에 걸치는 전압 및/또는 그 배터리 셀(101)의 충전 상태를 나타낼 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 상기 입력(105)은 배터리 셀(101)을 통해 흐르는 전류를 나타낼 수 있다.
충전 모듈(102)은 셀 모니터링 모듈(104)로부터 수신된 입력(105)에 적어도 부분적으로 기초하여 배터리 셀(101)의 충전을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전 모듈(102)은 배터리 셀(101) 양단의 전압의 결정, 배터리 셀의 충전 상태 및/또는 배터리 셀(101)을 통해 흐르는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 배터리 셀(101)의 충전을 제어할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 셀(101)은 리튬 황 배터리 셀을 포함할 수 있다. 전형적으로, 리튬 황 배터리 셀(101)은, 실질적으로 일정한 충전 전류가 배터리 셀(101)에 전달되도록 충전 중 배터리 셀(101) 양단에 걸쳐 유지되는 전압이 변동되는 정전류 충전 방식(constant current charging regime)을 사용하여 충전될 수 있다.
리튬 황 배터리 셀은 어떤 조건 하에서는 셔틀 효과(shuttle effect)로 알려진 효과를 경험하는 것으로 알려져 있다. 전형적인 리튬 황 셀에서, 양극은, 예컨대, 금속 호일 상에 지지되어 있는 원소 황과 탄소의 혼합물을 포함하는 반면, 음극은 리튬 금속의 호일(foil)이다. 방전 동안, 음극에서의 리튬은 리튬 이온으로서 용해되고, 양극에서의 고차 다황화물(higher-order polysulphides)은 리튬 황화물(lithium sulphide)이 생성될 때까지 연속적인 단계로 저차 다황화물(lower-order polysulphides)로 환원된다. 셀의 충전 동안, 리튬 금속으로 만들어진 음극에서 리튬 이온이 환원되고, 황화물은 양극에서 고차 다황화물로 재산화된다.
양극에서 생성된 고차 다황화물(예를 들어, S8 2", S6 2", and S4 2"를 포함할 수 있음)은 전해질에 용해 가능하고, 셀을 가로 질러 음극으로 확산될 수 있는데, 여기서 이들은 금속 리튬과의 반응에 의해 저차 다황화물로 환원된다. 셀의 충전 상태에 따라서, 셀 내의 상이한 다황화물 종의 농도는 변할 수 있다. 상기 다황화물은 리튬 전극에서 환원된 후 양극으로 다시 확산 되어 충전 중 다시 재산화된다. 양극과 음극 사이의 다황화물의 이러한 셔틀 현상(shuttling)은 "다황화물 셔틀(polysulphide shuttle)"로서 널리 지칭되는 기생적 자체-방전(parasitic self-discharge) 프로세스이다. 자체-방전 이외에도, 다황화물 셔틀은 또한 사이클 수명을 감소시키며, 충전 효율을 감소시키고, 리튬-황 셀의 전력 출력을 낮추게 된다. 이러한 현상은 셔틀 효과로서 지칭될 수 있다.
셀이 최대 충전 상태에 접근함에 따라 리튬 황 배터리 셀의 연속적인 충전 중에 셔틀 효과의 현저한 개시가 일어날 수 있는 것으로 나타났다. 예를 들어, 전압이 약 2.35V일 수 있는 임계 전압에 도달하여 이를 초과함에 따라 연속 충전 중 셔틀 효과의 현저한 개시가 일어날 수도 있다.
셔틀 효과의 현저한 개시를 피하거나 감소시키기 위해, 배터리 셀 양단의 전압이 임계 전압에 도달할 때 리튬 황 배터리 셀에 대한 전형적인 정전류 충전 방식이 종료된다. 예를 들어, 배터리 셀 양단의 전압이 약 2.35V에 도달하면 충전이 중단될 수 있다. 이러한 접근법은 셔틀 효과의 발생을 감소시킬 수 있지만, 배터리 셀의 충전의 종료는 일단 해당 셀이 임계 전압에 도달하면 해당 셀이 그의 최대 충전 상태에 도달하는 것을 방지한다. 따라서 해당 셀의 소정 비율의 최대 용량이 사용되지 않게 된다.
리튬이온 배터리 셀과 같은 다른 화학 전지들(cell chemistries)은 정전류-정전압(constant current - constant voltage) 충전 방식을 사용하여 충전될 수 있다. 정전류-정전압 충전 방식은 정전류 충전 단계와 후속적인 정전압 충전 단계를 포함한다. 정전류 충전 단계는 실질적으로 일정한 충전 전류를 셀에 전달하기 위해 배터리 셀 양단의 전압이 변화되는 전술한 정전류 충전 방식과 유사하다. 셀이 임계 전압에 도달함에 따라, 충전은 정전압 단계로 전환되며, 그동안 충전 전류는 점차로 감소하여 그 셀의 전압을 최대 충전 전압으로 유지한다. 정전압 충전 단계는 셀이 최대 충전 상태에 도달함에 따라 전하가 해당 셀로 계속 전달되도록 함으로써 충전 중 그 셀에 전달되는 전하를 증가시킨다(정전류 충전 단계만을 사용하는 경우에 비교하여). 결과적으로, 정전압 충전 단계를 사용함으로써 그 셀의 최대 용량의 활용되는 비율이 증가한다.
그러나 전형적인 정전압 충전 단계는 리튬 황 셀(lithium sulphur cell)에 있어 유해한 영향을 야기할 수 있어서, 리튬 황 셀을 충전할 때 전형적으로는 사용되지 않는다. 배터리 셀로 전달되는 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지면, 리튬 황 셀에서 셔틀 효과의 실질적인 개시가 발생할 수 있는 것으로 나타나고 있다. 예를 들어, 약 0.1C 미만의 충전 전류를 리튬 황 셀에 전달하면 셔틀 효과가 현저하게 개시될 수도 있다. 정전압 충전 단계와 관련되는 충전 전류의 감소는 따라서 리튬 황 셀을 충전하는데 사용될 때 셔틀 효과의 개시를 초래할 수도 있고, 따라서 일반적으로는 회피된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 충전 모듈(102)은 펄스형 충전 전류를 배터리 셀(101)에 전달함으로써 배터리 셀(101)을 충전하고 해당 배터리 셀(101)의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 동작 가능하다.
도 2A 내지 2C는 상이한 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류의 개략적인 표현이다. 도 2A 내지 2C에 도시된 각각의 표현에서, 충전 전류(I)는 수직축에 도시되고 시간(t)은 수평축에 도시되어 있다. 도 2A 내지 2C의 각각에서, 펄스형 충전 전류의 4개의 시간 주기(T)가 도시되어있다. 각각의 시간 주기(T)는 전류 펄스, 및 충전 전류가 실질적으로 흐르지 않는 펄스들 사이의 구간을 포함한다. 전형적으로, 충전 전류의 펄스들 간의 기간에서는, 실질적으로 어떤 전류도 배터리 셀을 통과하지 않는다. 즉, 충전 전류의 펄스들 사이의 시간 기간들 동안에는 실질적으로 어떤 전류도 배터리 셀로 공급되거나 그로부터 인출되지 않는다.
도 2A에 도시된 표현에서, 각 전류 펄스는 펄스 전류의 총 시간 주기(T)의 대략 3/4(75%) 동안 지속한다. 즉, 각 전류 펄스는 연속적인 펄스들 사이의 시간 간격 길이의 약 3배 동안 지속한다(각각 ¼T 동안 지속함). 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 전류 펄스가 발생하는 시간의 백분율(또는 분율)을 나타낸다. 즉, 듀티 사이클은 전류 펄스에 의해 점유되는 시간 주기(T)의 백분율(또는 분율)이다. 도 2A에 도시된 예에서 듀티 사이클은 75% 또는 이와 동등하게는 3/4이다.
도 2B에 도시된 표현에서, 각각의 전류 펄스는 펄스 전류의 총 시간 주기(T)의 대략 절반(50%) 동안 지속한다. 즉, 각 전류 펄스는 연속적인 펄스들 사이의 시간 간격 길이와 동일한 지속시간 동안 지속한다(각각 ½T 동안 지속함). 따라서, 도 2B에 도시된 펄스 전류의 듀티 사이클은 50% 또는 이와 동등하게는 절반이다.
도 2C에 도시된 표현에서, 각각의 전류 펄스는 펄스 전류의 총 시간 주기(T)의 대략 1/4(25%) 동안 지속한다. 즉, 각 전류 펄스는 연속적인 펄스들 사이의 시간 간격 길이의 3분의 1 동안 지속한다(각각 ¾T 동안 지속함). 따라서, 도 2C에 도시된 펄스 전류의 듀티 사이클은 25% 또는 이와 동등하게는 1/4이다.
상이한 듀티 사이클을 갖는 상이한 펄스 전류의 3가지 예가 도 2A 내지 2C에 도시되어 있지만, 이들은 단지 예시적인 예로서 제시되는 것으로서, 상이한 형태의 펄스형 충전 전류가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 0% 내지 100% 사이의 어느 값의 듀티 사이클(즉, 정전류)을 갖는 충전 전류가 전달될 수 있다.
충전 모듈(102)은 펄스형 충전 전류를 배터리 셀(101)에 전달하고 배터리 셀(101)의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 동작 가능하다. 예를 들어, 듀티 사이클은 배터리 셀(101)의 충전 상태 또는 전압에 종속하여 변할 수 있다. 특히, 듀티 사이클은 충전 동안 그 듀티 사이클이 감소하도록 변경될 수도 있다.
펄스형 충전 전류를 사용하면, 배터리 셀이 임계 전압 또는 충전이 일반적으로 종료되는 충전 상태에 도달한 후에도 그 배터리 셀(101)이 계속 충전되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 리튬 황 배터리 셀의 충전은 전형적으로 셀의 전압이 임계 전압(예를 들어, 약 2.35V)에 도달할 때 중단되며, 이것을 초과시 연속적인 충전은 셔틀 효과의 현저한 개시를 야기할 수도 있다. 그러나 펄스형 충전 전류를 사용하면, 임계 전압(예를 들어, 약 2.35V)에 도달한 후에도 해당 배터리 셀(101)이 계속 충전되도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 임계 전압을 초과하는 연속 충전은 셔틀 효과의 현저한 개시를 초래할 수 있다. 그러나 셔틀 효과의 현저한 개시를 촉진하지 않으면서도 셀의 전압이 임계 전압 이상으로 일시적으로 상승할 수도 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 셀의 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않으면, 셔틀 효과의 개시가 적어도 감소될 수 있고 실질적으로 회피될 수 있는 것으로 판단된다.
위에서 추가로 설명된 바와 같이, 비교적 낮은 충전 전류를 배터리 셀에 전달하는 것이 셔틀 효과의 개시를 초래할 수도 있다. 이것은 충전의 정상부(top of charge) 근처에서 비교적 작은 충전 전류의 사용을 억제하거나 방지할 수 있다. 펄스형 충전 전류를 전달함으로써, 각각의 전류 펄스 동안의 충전 전류는 셔틀 효과의 현저한 개시로 귀착되지 않을 만큼 충분히 클 수 있다. 그러나 펄스형 충전 전류의 전체 시간 주기(T) 동안 시간-평균 충전 전류는 감소한다(충전 전류를 연속적으로 제공하는 것에 비해). 따라서, 예를 들어, 배터리 셀이 그의 충전 정상부에 접근할 때, 순간 충전 전류가 셔틀 효과의 현저한 개시를 유도하기에 충분히 낮지 않으면서, 시간-평균 충전 전류는 감소될 수도 있다.
충전 모듈(102)은 충전 펄스 동안 전달되는 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지지 않도록 펄스형 충전 전류를 배터리 셀(101)에 전달하도록 구성될 수 있다. 그러나 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 시간-평균 충전 전류가 임계 전류 아래로 감소할 수 있도록 감소될 수도 있다. 상기 임계 전류는 그 아래에서는 셔틀 효과의 현저한 개시가 예상될 수 있는 충전 전류를 나타낼 수 있다. 임계 충전 전류는, 예를 들어, 약 0.1C 일 수 있다.
충전 전류는 본 명세서에서는 충방전율(C-rate)의 견지에서 주어지는데, 이것은 하나의 배터리 셀이 최대 용량에 대해 충전되는 속도(rate)의 측정치를 나타낸다. 일반적으로, 배터리 셀에서 셔틀 효과의 개시는 셀의 용량과 관련하여 셀이 충전되는 속도의 함수이다. 따라서, 충방전율의 견지에서 충전 전류는 셔틀 효과의 개시를 고려할 때 관련되는 양으로서, 본 명세서에서 상응하게 사용된다. 소정의 충방전율(C-rate)이란 상이한 용량을 갖는 배터리 셀을 고려할 때 암페어로 나타낸 상이한 충전 전류에 해당하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
전술한 이유로, 펄스형 충전 전류를 배터리 셀(101)에 전달하는 것은 셔틀 효과의 개시로 인한 배터리 셀의 용량 저하와 같은 손상 효과를 감소시키면서 추가 전하가 배터리 셀(101)에 전달되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 활용될 수 있는 배터리 셀(101)의 최대 전위 용량의 비율이 증가한다.
배터리 셀(101)의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시킴으로써, 배터리 셀(101)의 상이한 충전 단계 동안 셀의 충전 상태가 변함에 따라서 충전 전류가 적응적으로 되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 배터리 셀(101)의 상태(예컨대, 셀 양단에 걸리는 전압)는 충전 중 변화할 수 있고 상이한 충전 상태에서는 상이할 수 있다. 충전 전류의 듀티 사이클은 충전 중 배터리 셀(101)의 상태에 충전 전류를 적응시키도록 상응하게 변경될 수 있다. 특히, 충전 중 충전 전류의 듀티 사이클이 감소할 수 있다.
충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)의 충전 상태의 변화에 응답하여 그 배터리 셀(101)에 제공되는 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성될 수 있다. 배터리 셀(101)의 충전 상태는, 예를 들어, 셀 모니터링 모듈(104)에 의해 결정될 수 있고, 배터리 셀(101)의 충전 상태를 나타낼 수 있는 입력(105)을 통해 충전 모듈(102)과 소통될 수도 있다. 배터리 셀(101)의 충전 상태는, 예를 들면, 배터리 셀(101) 양단에 걸쳐서 측정되는 전압에 종속적으로 결정될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 배터리 셀(101)의 충전 상태는 충전 중 다른 시간에 셀의 하나 또는 다수의 특성(예를 들어, 셀 전압)을 측정함으로써 또한 서로 다른 시간에 수행된 복수의 측정을 사용하여 충전 상태를 확인함으로써 결정될 수 있다.
비교적 낮은 충전 상태에서는 배터리 셀(101)의 전압은 또한 전형적으로는 비교적 낮을 것이다. 따라서, 셔틀 효과가 현저하게 발생하기에는 전압이 충분치 않을 것이다. 그러나 배터리 셀(101)의 충전 상태가 셀의 최대 충전 상태를 향해 증가함에 따라, 셀의 전압도 증가하는 경향이 있다. 셀(101)이 그의 최대 충전 상태에 접근함에 따라, 그 셀의 전압은 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 수 있는 임계 전압(예를 들어, 약 2.35 V)에 근접할 것이다. 배터리 셀(101)에 제공되는 충전 전류의 듀티 사이클은 셀(101)의 충전 상태 및 전압에 적절한 듀티 사이클을 제공하도록 충전 사이클 동안 상이한 단계로 변화될 수 있다.
배터리 셀(101)의 충전 상태가 증가함에 따라 충전 전류의 듀티 사이클은 감소할 수 있다. 전술한 바와 같이, 셀(101)의 전압은 비교적 낮은 충전 상태에서는 비교적 낮을 수 있다. 따라서, 셀(101)을 충전하는데 사용되는 듀티 사이클은 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생하는 임계 전압보다 셀의 전압이 증가하지 않으면서 비교적 높을 수도 있다. 예를 들어, 100% 또는 그에 근접한 듀티 사이클이 비교적 낮은 충전 상태에서 사용될 수 있다. 즉, 충전 모듈(102)은 배터리 셀(101)의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 작을 때 실질적으로 100%의 듀티 사이클을 갖는 충전 전류로 배터리 셀(101)을 충전할 수 있다.
듀티 사이클이 100%인 충전 전류는 연속 전류이고, 예를 들어 실질적으로 일정한 전류로 제공될 수 있다. 즉, 정전류 충전 방식은 셀(101)의 충전 상태가 임계 충전 상태에 도달할 때까지 사용될 수 있다. 일반적으로 연속 또는 일정한 충전 전류는 배터리 셀(101)이 비교적 빠르게 충전될 수 있게 한다(100% 미만의 듀티 사이클을 사용할 경우와 비교하여).
임계 충전 상태보다 작은 충전 상태에서, 100%의 충전 전류는 셀의 전압이 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 것으로 예상되는 임계 전압을 초과하지 않고 배터리 셀(101)에 전달될 수 있다. 그러나 배터리 셀(101)의 충전 상태가 임계 충전 상태에 도달하여 이것을 초과함에 따라, 셀의 더 이상의 충전은 셀(101)의 순간 전압이 임계 전압을 초과하게 할 수도 있다. 따라서 충전 상태가 임계 충전 상태에 도달할 때 충전 전류의 듀티 사이클은 100% 미만으로 감소할 수 있다. 즉, 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태를 초과할 때 펄스형 충전 전류(100% 미만의 듀티 사이클을 갖는)가 배터리 셀(101)에 제공될 수 있다. 이것은 셀의 시간-평균 전압을 임계 전압으로 또는 그 아래로 유지하면서 배터리 셀(101)의 충전이 계속되도록 한다. 따라서, 셔틀 효과의 발생은 셀(101)의 지속적인 충전을 하는 동안 감소 또는 제거될 수 있다.
충전 상태가 임계 충전 상태보다 클 경우 100% 미만의 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류를 배터리 셀(101)에 제공함으로써, 셔틀 효과의 현저한 개시를 야기함이 없이, 셀의 충전이 계속될 수 있다(다른 경우에는 연속 충전 전류를 사용할 때 중단될 수도 있음). 그러므로, 전형적인 충전 방식(정전류 충전 단계만으로 이루어진)을 사용하는 것에 비해 셀의 충전 상태가 더욱 증가 될 수 있고, 또한 활용될 수 있는 배터리 셀의 최대 전위 용량의 비율이 증가된다.
어떤 실시 예들에서, 충전 모듈(102)은 셀(101)의 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변경하도록 구성될 수 있다. 셀의 전압은 그 셀의 전압이 임계 전압을 일시적으로 초과하도록 충전 펄스 동안 때로는 임계 전압보다 클 수도 있다. 그러나 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 각각의 펄스 주기(T) 동안 셀의 시간-평균 전압은 임계 전압보다 작거나 실질적으로 동일할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 충전 모듈(102)은 배터리 셀의 시간-평균 전압이 충전 사이클의 적어도 일부분 동안 실질적으로 목표 전압으로 유지되도록 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀(101)의 충전 상태가 임계 충전 상태를 초과하고 셀(101)의 연속 충전이 펄스형 충전 전류로 대체되면, 듀티 사이클은 셀(101)의 시간-평균 전압을 대체로 목표 전압으로 유지하도록 변화될 수 있다.
리튬 황 배터리 셀(101)의 경우, 목표 전압은 어떤 실시 예에서 대략 2.35 V 이하일 수 있다. 어떤 실시 예들에서, 목표 전압은 임계 전압과 대략 같을 수도 있다(약 2.35V일 수 있음). 일반적으로, 목표 전압은 임계 전압과 실질적으로 동일하거나 이보다 낮을 수 있다.
도 3은 배터리 셀을 그의 충전 정상부 부근까지 충전하는 동안 시간의 함수로서 배터리 셀의 전압을 개략적으로 나타낸 것이다. 즉, 도 3에 도시된 셀은 최대 충전 상태에 가까운 충전 상태를 갖는다. 도 3에서 검은 실선은 약 0.2 C의 충전 속도로 정전류 충전되는 셀의 전압을 나타낸다. 도 3의 회색 실선은 가변 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류를 받는 동안의 셀의 전압을 나타낸다. 펄스형 충전 전류의 충전 펄스는 약 0.2 C의 충전율을 갖는다. 그러나 펄스형 충전 전류는 100% 미만의 듀티 사이클을 갖기 때문에, 셀의 시간-평균 전압은 셔틀 효과의 현저한 개시가 발생할 수 있는 임계 전압 이하로 유지될 수 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리 셀의 연속 충전(도 3에서 검은 선으로 표시됨) 동안, 셀의 전압은 충전이 중단될 때까지 단조롭게 증가한다. 충전이 중단될 경우, 전압은 충전 중 도달한 전압보다 작은 충전 종료 전압으로 설정된다. 도 3에 도시된 연속 충전은 셀의 임계 전압에 도달한 후 배터리 셀의 연속 충전이 수행되는 상황을 나타낸다. 따라서, 도 3에 도시된 연속 충전은 셔틀 효과의 현저한 개시를 초래할 수 있고, 결과적으로 셀의 용량 및/또는 충전 효율의 저하를 야기할 수 있다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 펄스형 충전 전류(도 3에서 회색 선으로 표시됨)의 듀티 사이클은 충전 중 변한다. 특히, 듀티 사이클은 충전 중 그리고 셀의 전압 및 충전 상태가 증가함에 따라 감소한다. 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시킴으로써, 충전 중 전류 펄스 동안의 피크 전압이 증가하더라도 그 셀의 시간-평균 전압은 목표 전압으로 실질적으로 유지될 수 있다. 따라서, 셀(101)에서 셔틀 효과의 현저한 개시 없이 배터리 셀의 추가적 충전이 수행될 수 있다.
도 3에 도시된 정전류 충전과 펄스형 전류 충전을 비교하면, 배터리 셀은 두 방식을 사용하여 대략 동일한 충전 상태로 충전된다. 그렇지만, 도 3에 도시된 정전류 충전을 수행한 결과로 아마도 셔틀 효과의 현저한 개시가 일어나기가 쉬울 것이다. 도 3에 도시된 펄스형 전류 충전 방식은 배터리 셀을 대체로 동일한 충전 상태로 충전하면서도 셔틀 효과의 개시를 감소시키는 결과를 가져온다(정전류 충전과 비교하여).
펄스형 전류 충전은 충전 전류의 듀티 사이클을 추가로 감소시킴으로써 배터리 셀(101)의 충전 상태를 더욱 증가시키도록 도 3에 도시된 지점을 넘어서 계속될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시 예에서, 배터리(100)는 하나의 배터리 셀(101)을 포함한다. 그러나 다른 실시 예에서는 상기 배터리(100)는 복수의 배터리 셀을 포함할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 배터리 셀(201a-201c)을 포함하는 배터리(200)의 개략도이다. 상기 배터리(200)는 배터리 관리 시스템(203) 및 복수의 배터리 셀(201a-201c)을 포함한다. 도 4에 도시된 실시 예에서, 셀들(201a-201c)은 서로 직렬로 연결되어 있다. 배터리 관리 시스템(203)은 충전 모듈(202) 및 셀 모니터링 모듈들(204a-204c)을 포함한다.
각각의 셀 모니터링 모듈(204a-204c)은 각각의 배터리 셀(201a-201c)과 연관된다. 셀 모니터링 모듈(204a-204c)은 도 1을 참조하여 전술한 셀 모니터링 모듈(104)과 동일한 것일 수 있다. 즉, 셀 모니터링 모듈(204a-204c)은 배터리 셀(204a-204c)의 하나 또는 다수의 특성을 모니터하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 모니터링 모듈(204a-204c)은 셀들(204a-204c)의 전압, 셀들(204a-204c)의 충전 상태 및/또는 셀들(204a-204c)을 통해 흐르는 전류를 측정 및/또는 결정하도록 구성될 수 있다. 셀 모니터링 모듈(204a-204c)은 각각의 입력(205a-205c)을 충전 모듈(202)에 제공한다.
충전 모듈(202)은 셀 모니터링 모듈(204a-204c)로부터 수신된 입력(205a-205c)에 따라서 그 셀(201a-201c)의 충전을 제어할 수 있다. 셀들(201a-201c)의 충전은 도 1에 도시된 실시 예와 관련하여 위에서 설명된 충전과 동일할 수 있어, 도 4와 관련하여 아주 상세하게는 설명되지 않을 것이다. 일반적으로, 충전 모듈(202)은 셀(201a-201c)에 펄스형 충전 전류를 전달함으로써 셀(201a-201c)을 충전하도록 구성된다. 충전 모듈(202)은 또한 셀들(201a-201c)의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시 예를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 셔틀 효과의 현저한 개시를 야기하지 않으면서 셀들(201a-201c)의 추가 충전을 가능하게 하도록 충전하는 동안 감소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리(300)의 개략도이다. 도 5에 도시된 배터리(300)는 일부 추가적 구성 요소의 부가를 제외하고는 도 4에 도시된 배터리(200)와 동일하다. 도 5에 도시된 실시 예에서 같은 구성 요소는 도 4에 도시된 실시 예의 동일 구성 요소와 같은 참조 번호를 가지며, 이것은 도 5를 참조하여 더 이상 상세하게 설명되지 않을 것이다.
도 5에 도시된 배터리(300)는 셀들(201a-201c) 양단에 각각 연결된 저항(R1-R3)을 추가로 포함한다. 저항들(R1-R3)은 스위치(S1-S3)를 통해 연결된다. 스위치들(S1-S3)은 셀들(201a-201c)에 걸쳐 저항들(R1-R3)을 연결 및 분리하기 위해 개방 및 폐쇄되도록 동작 가능하다.
저항(R1-R3)은 바이패스 저항(bypass resistors)으로 지칭될 수 있다. 하나 또는 다수의 바이패스 저항(R1-R3)은 하나 또는 다수의 바이패스 저항(R1-R3)을 통해 충전 모듈(202)에 의해 제공되는 충전 전류의 일부를 바이패스 하도록 하나 또는 다수의 셀(201a-201c)에 걸쳐서 선택적으로 접속될 수도 있다. 따라서, 셀(201a-201c)에 제공된 충전 전류를 감소시키기 위해 바이패스 저항(R1-R3)이 셀(201a-201c)에 걸쳐서 접속될 수 있다.
바이패스 저항은 셀(201a-201c)의 충전 상태의 균형을 맞추기 위해 선택적으로 연결 및 분리될 수 있다. 사용 중에 충전 상태 차이가 셀(201a-201c) 사이에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 셀들(201a-201c)은 사용 중 약간 다른 속도로 충전 및/또는 방전할 수 있고 및/또는 셀들(201a-201c) 사이에서 충전 상태 차이의 발생으로 이어지는 약간 다른 용량을 가질 수도 있다.
셀들(201a-201c) 간의 충전 상태 차이는 이용될 수 있는 셀의 가용 용량을 바람직하지 않게 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 셀들(201a-201c)의 충전은 충전 상태가 가장 높은 셀이 충전 정상부에 도달할 때 정지될 수 있다. 그러나 나머지 셀은 아직 완전히 충전되지 않았을 수 있으므로, 이들 셀의 최대 전위 용량에 도달하기 전에 이들 셀의 충전이 중지된다. 마찬가지로, 제1셀이 완전히 방전되면 셀의 방전이 중지되지만, 나머지 셀들은 여전히 방전되거나 및 이용될 수 없는 약간의 용량을 여전히 가질 수도 있다.
따라서, 셀들(201a-201c) 간의 충전 상태 차이를 감소시키기 위해 셀들(201a-201c)의 충전 상태의 균형을 맞추는 것이 바람직할 수 있다. 셀들(201a-201c)의 충전 상태는 충전 동안 가장 큰 충전 상태를 갖는 셀(리딩 셀(leading cell)로 지칭될 수도 있음)의 양단에 바이패스 저항(R1-R3)을 연결함으로써 밸런싱을 맞출 수 있다. 바이패스 저항을 연결하면 일부 충전 전류가 리딩 셀에서 벗어나도록 방향이 전환되므로 리딩 셀의 충전 속도를 낮추게 된다. 다른 셀들은 리딩 셀보다 더 빠른 속도로 충전될 것이고, 따라서 셀들 간의 충전 상태 차이가 감소할 수 있다.
하나 또는 다수의 바이패스 저항들(R1-R3)이, 셀 모니터링 모듈(204a-204c)에 의해 만들어진 바와 같이, 셀의 충전 상태의 결정에 종속하여 하나 또는 다수의 셀들(201a-201c) 양단에 걸쳐 접속될 수 있다. 예를 들어, 충전 모듈(202)은 셀 모니터링 모듈(204a-204c)로부터 수신된 입력들(205a-205c)에 종속하여 스위치들(S1-S3)를 제어할 수 있다.
셀(205a-205c)의 저항 특성으로 인해, 연결된 바이패스 저항(R1-R3)을 통해 바이패스 되는 충전 전류의 비율은 전형적으로 더 작은 충전 전류에서 더 크다. 따라서, 셀들(205a-205c)에 전달된 충전 전류가 상대적으로 낮을 때 바이패스 저항의 연결에 의해 충전 상태 차이가 보다 효과적으로 감소될 수 있다.
예를 들어, 리튬 황 셀을 충전하기 위해 사용될 수 있는 전형적인 정전류 충전 방식의 동작 중, 충전 전류는 비교적 높은 전류로 유지된다. 따라서 바이패스 저항을 사용한 셀 밸런싱이 효과적인 이러한 충전 사이클 동안에는 매우 제한된 시간만 존재한다. 따라서, 이 짧은 시간 내에 셀들 사이에 효과적인 밸런싱을 제공하기 위해 비교적 큰 바이패스 저항값이 필요할 수 있다.
전술한 바와 같이, 가변 듀티 사이클의 펄스형 충전 전류를 전달하는 것은 유효한 셀 밸런싱이 수행될 수 있는 충전 사이클 동안 시간 주기를 바람직하게 증가시킨다. 전술한 바와 같이, 셀의 충전 상태가 증가함에 따라, 충전 전류의 듀티 사이클이 감소함으로써 시간-평균 충전 전류가 감소한다. 시간-평균 충전 전류의 이러한 감소는 바이패스 저항(R1-R3)을 통해 방향이 전환될 수 있는 충전 전류의 비율을 증가시켜, 셀 밸런싱이 수행될 수 있는 효율을 향상시킨다. 바람직하게는, 이것은 효과적인 셀 밸런싱을 여전히 제공하면서도 더 작은 저항을 가지는 바이패스 저항(R1-R3)이 사용될 수 있게 한다.
도 4 및 5에 도시된 실시 예는 서로 직렬로 접속된 3개의 셀을 포함하고 있지만, 다른 실시 예들은 다른 수의 셀들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 어떤 실시 예들은 서로 병렬로 접속된 적어도 일부 셀들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리는 임의의 수의 셀들을 포함할 수 있다. 배터리가 복수의 셀을 포함하는 실시 예에서, 그 셀들은 서로 병렬로, 서로 직렬로 배열되거나, 또는 셀들 사이에서 직렬 및 병렬의 접속의 조합을 포함할 수도 있다.
배터리 셀에 펄스형 충전 전류가 제공되고, 또한 배터리 셀의 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키기 위해 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클이 변화되는 실시 예들이 위에서 설명되었다. 이것은 배터리 셀의 충전 중 그의 충전 정상부 근처까지 시간-평균 충전 전류를 감소시키는 것과 관련하여 설명되었다. 특히, 배터리 셀의 시간-평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 충전 동안 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클이 감소되는 실시 예들이 설명되었고, 여기서 임계 전압은 그 이상에서는 셔틀 효과의 개시가 예상되는 전압이다.
어떤 실시 예들에서, 충전 동안 감소된 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류가 배터리 셀의 충전 동안 다른 지점들에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 가변 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류가 배터리 셀의 충전 시작 시점에 제공될 수 있다. 어떤 상황에서는, 예를 들어, 저장 기간 후에 셀을 처음 충전하는 경우, 셀의 전압은 셀의 초기 충전 동안 비교적 빠르게 증가할 수 있다. 이것은 셀의 전압 오버슈트(voltage overshoot)로 지칭될 수 있다. 셀의 빠른 충전 동안 전압 오버 슈트가 추가로 또는 대안적으로 발생할 수도 있다.
전압 오버 슈트는 셀의 충전이 조기에 종료되게 만들 수도 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 셀의 전압이 소정의 전압에 도달하거나 초과하면 셀의 충전이 중단될 수 있다. 상기한 소정의 전압은 셀의 충전 상태가 셀의 최대 충전 상태보다 상당히 낮은 경우에도 전압 오버 슈트로 인해 야기될 수 있다. 따라서, 배터리 셀의 충전은 배터리 셀이 완전히 충전되기 전에 종료될 수도 있다.
어떤 실시 예에서, 배터리 셀 양단의 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 변화되는 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류를 제공함으로써 전압 오버 슈트가 감소 또는 완화될 수 있다. 따라서, 셀의 전압이 임계 전압을 초과하는 것을 방지하기 위해 시간-평균 충전 전류가 감소될 것이다(펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시킴으로써).
일반적으로, 임의의 임계 전압이 사용될 수 있고, 충전 중 감소하는 가변 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류가 셀의 임의의 충전 상태에서 그리고 셀의 충전 중 언제라도 셀에 제공될 수 있다.
본 발명의 특정한 측면, 실시 예 또는 예와 관련하여 기술된 특징, 개체, 특성, 화합물, 화학적 성분들(moieties) 또는 기들(groups)은, 그것이 서로 양립 불가능하지만 않다면, 본 명세서에 기술된 임의의 다른 측면, 실시 예 또는 예에도 적용 가능한 것으로 이해되어야 할 것이다. 본 명세서(임의의 청구 범위, 요약 및 도면을 포함함)에 개시된 모든 특징들 및/또는 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 단계들은 그러한 특징들 및/또는 단계들 중의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합인 경우를 제외하고는 어떤 조합으로든 조합될 수 있다. 본 발명은 임의의 전술한 실시 예들의 세부 사항에만 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서(임의의 청구 범위, 요약 및 도면을 포함함)에 개시된 특징 중 임의의 새로운 것, 또는 임의의 새로운 조합, 또는 그렇게 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 임의의 새로운 것 또는 임의의 새로운 조합에까지 확장될 것이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀을 포함하는 배터리를 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상기 배터리 셀에 펄스형 충전 전류를 전달함으로써 배터리의 리튬 황 배터리 셀을 충전하고 상기 배터리 셀의 충전 중 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키기 위하여 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 동작 가능한 충전 모듈을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀의 충전 상태의 증가에 응답하여 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 작을 때 실질적으로 100%의 듀티 사이클을 갖는 충전 전류로 상기 배터리 셀을 충전하도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀의 충전 상태가 상기 임계 충전 상태보다 클 때 100% 미만의 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류로 상기 배터리 셀을 충전하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀 양단의 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임계 전압은 그 위에서는 상기 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀에서 셔틀효과의 개시가 일어나는 전압을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀 양단의 평균 전압이 실질적으로 목표 전압으로 유지되도록 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  8. 제5항 또는 제6항에 종속할 경우 제7항에 있어서,
    상기 목표 전압은 상기 임계 전압 이하인 것인 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 충전 펄스 동안 전달된 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지지 않도록 펄스형 충전 전류를 상기 배터리 셀에 전달하도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 모듈은 상기 배터리 셀의 수명에 종속하여 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 모듈은, 상기 배터리 셀이 그의 수명 주기 동안 임계 횟수의 충방전 사이클을 겪은 후, 펄스형 충전 전류를 상기 배터리 셀에 공급하고 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시킴으로써 상기 배터리 셀의 충전 동안 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키도록 구성되는 것인 배터리 관리 시스템.
  12. 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀 및 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리.
  13. 적어도 하나의 리튬 황 배터리 셀을 포함하는 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 리튬 황 배터리 셀에 펄스형 충전 전류를 전달하는 동작; 및
    상기 배터리 셀의 충전 동안 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 감소시키기 위해 상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클을 변화시키는 동작을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 상기 배터리 셀의 충전 상태의 증가에 응답하여 감소되는 것인 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 작을 때 실질적으로 100%의 듀티 사이클을 갖는 충전 전류로써 상기 배터리 셀을 충전하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 충전 상태가 임계 충전 상태보다 클 때 100% 미만의 듀티 사이클을 갖는 펄스형 충전 전류로써 상기 배터리 셀을 충전하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 상기 배터리 셀 양단에 걸리는 평균 전압이 임계 전압을 초과하지 않도록 변화하는 것인 방법.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스형 충전 전류의 듀티 사이클은 상기 배터리 셀 양단에 걸리는 평균 전압이 실질적으로 목표 전압으로 유지되도록 변화하는 것인 방법.
  19. 제17항 및 제18항에 있어서,
    상기 목표 전압은 상기 임계 전압 이하인 것인 방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    충전 펄스 동안 전달된 충전 전류가 임계 충전 전류 아래로 떨어지지 않도록 상기 펄스형 충전 전류를 상기 배터리 셀에 전달하는 동작을 포함하는 것인 방법.
KR1020207017102A 2017-12-06 2018-12-06 배터리 관리 장치 및 방법 KR102676494B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1720359.7 2017-12-06
GB1720359.7A GB2569140B (en) 2017-12-06 2017-12-06 Battery management
PCT/GB2018/053550 WO2019111008A1 (en) 2017-12-06 2018-12-06 Battery management

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200095490A true KR20200095490A (ko) 2020-08-10
KR102676494B1 KR102676494B1 (ko) 2024-06-20

Family

ID=60950319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207017102A KR102676494B1 (ko) 2017-12-06 2018-12-06 배터리 관리 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11616382B2 (ko)
EP (1) EP3721498A1 (ko)
JP (1) JP7337061B2 (ko)
KR (1) KR102676494B1 (ko)
CN (1) CN111448706A (ko)
BR (1) BR112020010258A8 (ko)
GB (1) GB2569140B (ko)
WO (1) WO2019111008A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3830924A1 (en) 2018-07-31 2021-06-09 Sion Power Corporation Multiplexed charge discharge battery management system
CN110828913B (zh) * 2018-08-13 2023-01-20 台达电子工业股份有限公司 电池充电方法及其充电系统
US11056728B2 (en) 2019-10-31 2021-07-06 Sion Power Corporation System and method for operating a rechargeable electrochemical cell or battery
US11424492B2 (en) 2019-10-31 2022-08-23 Sion Power Corporation System and method for operating a rechargeable electrochemical cell or battery
US11855473B2 (en) * 2020-06-24 2023-12-26 Thunderzee Industry Co., Ltd. Charging device and method of charging and rejuvenating battery
EP4064413A4 (en) * 2021-01-28 2023-03-29 Contemporary Amperex Technology Co., Limited CHARGING METHOD, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR TRACTION BATTERY AND CHARGING STACK
JP7394888B2 (ja) * 2021-01-28 2023-12-08 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 充電方法及び電力変換装置
CN112928351A (zh) * 2021-02-10 2021-06-08 中国科学院金属研究所 一种锂硫电池的脉冲充电技术
US11688895B1 (en) 2022-03-10 2023-06-27 Lyten, Inc. Battery safety system for detecting analytes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999009635A1 (en) * 1997-08-19 1999-02-25 Polystor Corporation Control loop for pulse charging lithium ion cells
KR100468176B1 (ko) * 1995-11-21 2005-08-29 산요덴키가부시키가이샤 이차전지의충전방법
KR20080011291A (ko) * 2005-04-20 2008-02-01 싸이언 파워 코포레이션 리튬 황 이차전지 연료 게이지 시스템 및 방법
CN107146918A (zh) * 2017-06-26 2017-09-08 浙江大学 一种应用于锂金属电池的脉冲充电方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3005460B2 (ja) * 1995-04-18 2000-01-31 三洋電機株式会社 二次電池の充電方法
US5726554A (en) * 1996-05-24 1998-03-10 Compaq Computer Corporation Charging a battery having a nominal critical terminal voltage
US6229285B1 (en) * 1997-10-03 2001-05-08 Georgia Tech Research Corporation Detector for rapid charging and method
DE60300396T2 (de) * 2003-04-28 2005-07-28 Siemens Ag Methode und Gerät zum Anpassen des Ladestromes in einem Batterieladegerät
JP2008252960A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 充電システム、電池パックおよびその充電方法
US7880435B2 (en) * 2007-07-09 2011-02-01 Nexergy, Inc. Multi-battery charger with individual battery bypass control
EP2244349A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-27 FRIWO Gerätebau GmbH Battery charger and method for charging a battery
KR20110024707A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지의 충전 방법
US20110140673A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Texas Insturments Incorporated Pulse width modulated battery charging
US8638070B2 (en) * 2010-05-21 2014-01-28 Qnovo Inc. Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
KR101987490B1 (ko) * 2013-10-07 2019-06-10 현대자동차주식회사 리튬황 전지용 술폰계 전해질
EP2860842B1 (en) * 2013-10-11 2019-04-24 Dialog Semiconductor GmbH Method for charging a battery
US9331364B2 (en) * 2014-02-04 2016-05-03 Nissan North America, Inc. Lithium sulfur battery pulse charging method and pulse waveform
DE102015200730A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Leopold Schoeller Batterie-Ladeverfahren
GB2537406B (en) * 2015-04-16 2017-10-18 Oxis Energy Ltd Method and apparatus for determining the state of health and state of charge of lithium sulfur batteries
GB201522305D0 (en) * 2015-12-17 2016-02-03 Oxis Energy Ltd Battery management system
WO2017147741A1 (zh) * 2016-02-29 2017-09-08 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池充电方法
CN106654425A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 宁德新能源科技有限公司 一种充电方法及装置
CN107069842A (zh) * 2017-01-03 2017-08-18 东莞新能德科技有限公司 用于锂电池的充电方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100468176B1 (ko) * 1995-11-21 2005-08-29 산요덴키가부시키가이샤 이차전지의충전방법
WO1999009635A1 (en) * 1997-08-19 1999-02-25 Polystor Corporation Control loop for pulse charging lithium ion cells
KR20080011291A (ko) * 2005-04-20 2008-02-01 싸이언 파워 코포레이션 리튬 황 이차전지 연료 게이지 시스템 및 방법
CN107146918A (zh) * 2017-06-26 2017-09-08 浙江大学 一种应用于锂金属电池的脉冲充电方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102676494B1 (ko) 2024-06-20
US20210194264A1 (en) 2021-06-24
JP7337061B2 (ja) 2023-09-01
GB2569140A (en) 2019-06-12
GB201720359D0 (en) 2018-01-17
BR112020010258A2 (pt) 2020-11-10
EP3721498A1 (en) 2020-10-14
CN111448706A (zh) 2020-07-24
GB2569140B (en) 2020-06-03
WO2019111008A1 (en) 2019-06-13
US11616382B2 (en) 2023-03-28
BR112020010258A8 (pt) 2023-02-07
JP2021506206A (ja) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102676494B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
KR101985812B1 (ko) 전지 충전 한계 예측 방법과 이를 이용한 전지 급속 충전 방법 및 장치
US10553913B2 (en) Battery apparatus, charging control apparatus, and charging control method
US9564768B2 (en) Discharge device for electricity storage device
CN110679056B (zh) 电池充电管理设备和方法
US11316352B2 (en) Battery management
JP6102746B2 (ja) 蓄電池装置および充電制御方法
JP2018023257A (ja) 蓄電装置、蓄電装置の制御方法、車両
JP2005151683A (ja) 電池パックの充電装置
TWI757259B (zh) 電池管理系統
CN109768587A (zh) 电池充电器及相关联系统和方法
JP2010160955A (ja) 組電池の充電方法
CN107769295A (zh) 电池充电方法和采用其的电池充电设备
KR20090103132A (ko) 울트라 커패시터 균등 충전장치 및 그 충전방법
WO2019089824A1 (en) Battery charging method
JP2013146159A (ja) 組電池の充電制御システムおよび充電制御方法
JP2016510480A (ja) インピーダンスが低減された電気化学セルまたは電池およびその製造方法
JP2013146160A (ja) 組電池の充電制御システムおよび充電制御方法
US20230204673A1 (en) Method for determining the capacity of an electrical energy storage unit
KR20200011154A (ko) 배터리 추정을 이용한 배터리 충전 시스템
JP6327175B2 (ja) 蓄電装置
JP2019110638A (ja) 充電装置、充電システム、及び充電方法
JP2019110637A (ja) 充電装置、充電システム、及び充電方法

Legal Events

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