KR20220015294A - 복구 가능한 배터리 감쇠 용량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents
복구 가능한 배터리 감쇠 용량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
배터리의 복구 가능한 감쇠 용량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템. 상기 복구 방법은 배터리의 복구 가능한 감쇠 용량을 결정하는 단계 (11); 배터리의 복구 가능한 감쇠 용량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계 (12); 및 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계 (13)를 포함한다. 배터리의 복구 가능한 감쇠 용량을 복구하기 위한 복구 방법, 장치 및 시스템은 배터리 셀 시스템에 의해 생성된 복구 가능한 용량 감쇠의 일부를 복구할 수 있으므로 배터리 셀이 최상의 성능을 발휘할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 4월 25일에 출원된 중국 특허 출원 제201910338265.5호에 기초하고 이를 우선권으로 주장하며, 이는 그 전체가 본 출원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 개시는 배터리 분야에 관한 것으로, 특히 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
배터리 팩의 최대 가용 용량의 정확한 추정은 잔여 용량, 잔여 에너지 등의 추정에 중요하며, 배터리 셀의 노화 상태를 반영하는 중요한 파라미터이기도 하다. 일반적으로 용량 감쇠는 배터리 셀 내부의 돌이킬 수 없는 손상에 해당하며 배터리 셀 구조를 파괴하지 않고는 복구할 수 없다.
요약
본 출원인은 일부 배터리 셀 시스템에 복구 불가능한 용량 감쇠 및 복구 가능한 용량 감쇠 (메모리 효과 등)와 같이 용량 감쇠에 두 부분이 있음을 발견하였다. 본원에서 언급되는 복구 가능한 용량 감쇠는 배터리 셀 간의 불일치로 인한 배터리 팩의 복구 가능한 용량 감쇠와 달리 배터리 셀 자체의 특성이다. 배터리 셀의 실제 노후화로 인한 복구 불가능한 용량 감쇠는 배터리 셀의 실제 노후화를 반영하지만, 복구 가능한 용량 감쇠는 배터리 셀의 실제 사용 가능한 용량을 감소시키고 배터리 셀이 최상의 성능을 발휘할 수 없게 한다.
상기 기술적인 문제점을 감안하여, 본 개시는 배터리 셀 시스템에 의해 발생하는 복구 가능한 용량 감쇠의 일부를 복구하여 배터리 셀이 최적의 성능을 달성하도록 할 수 있는, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법이 제공되며, 이 방법은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계; 상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계; 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리는 배터리 팩 또는 단일 배터리 셀이다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리 파라미터의 하한은 배터리 충전 상태의 하한 또는 배터리 전압의 하한이다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 및 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 해당 배터리 파라미터의 하한을 차량 컨트롤러에 전송하여 차량 컨트롤러가 해당 배터리 파라미터의 하한을 차량 단말기에서 사용자에 표시하고 사용자에게 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 알림하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 사전 결정된 기간에 또는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량 결정 후 전기 장비가 관리 모드에 있도록 설정하는 단계; 및 유지 모드에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 배터리가 충전될 때 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태인지 판단하는 단계; 및 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는지의 여부를 판단하는 단계로서, 여기서 특정 배터리 셀은 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰 복구 가능한 용량 감쇠량을 가지는 배터리 셀인 단계; 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는 조건에서, 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지의 여부를 판단하는 단계; 및 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하는 데 필요한 시간을 계산하고, 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계는, 배터리 팩이 충전을 시작하고 특정 배터리 셀의 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있지 않은 경우, 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한값까지 방전하는 작동을 중지하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태들에서, 복구 가능한 용량 감쇠량은 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에서 완전히 복구되지 않을 수 있고, 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태는 사전 결정된 배터리 충전 상태의 임계값보다 낮다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법은 배터리를 충전하도록 충전 장치에 명령하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 기존 작동 조건 방법 또는 온라인 추정 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 기존 작동 조건 방법을 사용하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 마지막 용량 복구 후 상이한 배터리 충전 상태의 사용 간격 및 전류 속도의 이차원 히스토그램을 결정하는 단계; 및 실험 통계 데이터로 누적 계산을 수행하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 획득하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 기초하여 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계는, 복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드 및 전류-전압 관계에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드는 복구 가능한 용량을 생성하는 충전 사이클 간격 및 시간의 배터리 상태이다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 전류-전압 관계는 정전류 조건 하에서 전압 변화 곡선 또는 전압 용량 미분 변화 곡선이다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리는 배터리 팩 또는 단일 배터리 셀이다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리 파라미터의 하한은 배터리 충전 상태의 하한 또는 배터리 전압의 하한이다.
본 개시의 다른 측면에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하기 위한 복구 가능한 용량 결정 모듈; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하기 위한 파라미터 하한 결정 모듈; 및 배터리의 최대 사용 가능 용량을 증가시키기 위해 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하기 위한 방전 제어 모듈을 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치는 전술한 임의 실시양태의 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법을 구현하기 위한 작동을 수행하도록 구성된다.
본 개시의 다른 측면에 따라, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치가 제공되며, 이는 명령을 저장하기 위한 메모리; 및 전술한 임의 실시양태에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법의 작동을 수행하기 위해 장치가 상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구할 수 있도록 하는 명령들을 실행하기 위한 프로세서를 포함한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 전술한 임의 실시양태에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템이 제공된다.
본 개시의 다른 측면에 따라, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템이 제공되며, 이는 방전 장치, 충전 장치 및 전술한 임의 실시양태에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치를 포함하거나, 방전 장치, 충전 장치 및 전술한 임의 실시양태에 따른 배터리 관리 시스템을 포함한다.
상기 방법은 배터리 셀 시스템에 의해 생성된 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부를 복구할 수 있어, 배터리 셀이 최상의 성능을 달성할 수 있도록 한다.
본 개시의 실시양태 또는 종래 기술의 기술적 해결 방안을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 실시양태 또는 종래 기술을 설명하는데 필요한 도면을 간략히 소개할 것이며, 다음 설명에서의 도면은 단지 본 개시의 일부 실시양태에 불과할 뿐이며, 당업자라면 창의적인 노력없이 이러한 도면을 바탕으로 다른 도면을 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 2b는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 다른 실시양태의 개략도이다.
도 3은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 또 다른 실시양태의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 배터리 관리 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 5는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 6은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템의 다른 실시양태의 개략도이다.
도 1은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 2b는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 다른 실시양태의 개략도이다.
도 3은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 또 다른 실시양태의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 배터리 관리 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 5는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다.
도 6은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템의 다른 실시양태의 개략도이다.
상세한 설명
본 개시의 실시양태에서의 기술적 해결책은 본 개시의 실시양태에서 도면을 참조하여 명확하고 완전하게 설명될 것이며, 설명된 실시양태는 본 개시의 일부 실시양태일뿐 모든 실시양태가 아님은 자명하다. 적어도 하나의 예시적인 실시양태에 대한 다음의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 개시, 그 적용 또는 사용을 제한하려는 의도가 아니다. 본 개시의 실시양태에 기초해, 당업자가 창의적인 노력없이 도출할 수 있는 다른 모든 실시양태는 본 개시의 범위에 속한다.
이들 실시양태에서 기술된 부분 및 단계의 상대적인 배열, 수치 표현 및 수치값은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 본 개시의 범위를 제한하지 않는다.
한편, 도면에 나타낸 각 부분의 크기는 설명의 편의를 위한 것으로 실제 크기로 도시된 것이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 기술, 방법 및 장치는 상세하게 논의되지 않을 수 있지만, 적절한 경우 명세서의 일부로 간주되어야 한다.
본원에 나타내고 논의된 모든 예에서, 임의의 특정 값은 단지 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 예시적인 실시양태의 다른 예는 상이한 값을 가질 수 있다.
다음 도면에서 유사한 참조 번호 및 문자는 유사한 항목을 지칭하므로, 일단 하나의 도면에서 항목이 정의되면 후속 도면에서 더 이상 논의될 필요가 없다는 점에 유의바란다.
본 출원인은 배터리 셀 시스템의 일부가 충전 및 방전 과정에서 복구 불가능한 용량 감쇠 및 복구 가능한 용량 감쇠와 같은 두 부분을 가지고 있기 때문에, 복구 불가능한 용량 감쇠는 배터리 셀의 노후화로 인해 사용할 수 없는 용량이며, 복구 가능한 용량 감쇠는 사이클 과정에서 특정 방식으로 조정된 후 배터리 셀에 의해 다시 방출될 수 있는 용량으로 이 부분의 용량은 배터리 셀의 노화 상태를 반영할 수 없고; 현재 배터리 셀의 사용 가능한 용량을 테스트할 때 현재 배터리 셀의 실제 노화 상태는 복구 가능한 용량 감쇠의 존재로 인해 과대 평가될 수 있음을 발견하였다.
상기 상황을 바탕으로, 본 개시는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법, 장치 및 시스템, 및 배터리 셀 시스템의 일부에 의해 생성된 복구 가능한 용량 감쇠를 복구할 수 있어 배터리 셀이 최적의 성능을 발휘할 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
도 1은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법의 일부 실시양태의 개략도이다. 바람직하게는, 본 실시양태는 본 개시의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치에 의해 수행될 수 있다. 이 방법은 다음 단계 11 내지 13을 포함한다.
단계 11에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 결정된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리는 배터리 팩 또는 단일 배터리 셀일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 하나의 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 11은 기존 작동 조건 방법 또는 온라인 추정 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 기존 작동 조건 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 마지막 용량 복구 후 상이한 배터리 충전 상태의 사용 간격 및 전류 속도의 이차원 히스토그램을 결정하는 단계; 및 실험 통계 데이터로 누적 계산을 수행하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 획득하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 기존 작동 조건 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 각 충전 전 배터리 팩의 SOC (충전 상태, 잔류 용량이라고도 함) 및 각 충전 후 SOC를 기록하는 단계, 간격들을 사용하여 상이한 SOC에서의 사이클 수 및 온도를 계산하고, 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하기 위해 표를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 기존 작동 조건 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 오프라인 보정된 상이한 사이클 수 및 온도에 의해 결정된 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라, 상이한 SOC 사용 간격 사용시 각 사이클 복구 가능한 용량 감쇠량을 보정하거나 다항식 등의 기능을 통해 복구 가능한 용량 감쇠량을 피팅하는 단계 (각 사이클의 감쇠는 양수 값 및 음수 값일 수 있음에 유의); 및 각 충전 전 방전 작업 조건의 SOC 간격에 따라 복구 가능한 용량 감쇠량을 누적하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 온라인 추정 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는, 전류-전압 관계에 따라 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하는 단계; 예컨대 정전류 조건 하에서의 전압 변화 곡선 또는 전압 용량 미분 변화 곡선에 따라 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 온라인 추정 방법을 채택하여 배터리의 용량 감쇠의 복구 가능한 양을 결정하는 단계는, 배터리의 전압 용량 미분 변화 곡선에 대해 오프라인 분석을 수행하여 특정 피크의 편차 및 피크 높이의 변화를 결정하는 단계; 및 해당 관계에 따라 온라인으로 복구 가능한 용량의 용량 감쇠량을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 12에서, 해당 배터리 파라미터의 하한은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 결정된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리 파라미터의 하한은 배터리의 충전 상태 하한 (SOC 하한) 또는 전압의 하한일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 12는 복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드 및 전류-전압 관계에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드는 복구 가능한 용량을 생성하기 위한 충전 사이클 간격 및 시간의 배터리 상태일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 전류-전압 관계는 정전류 조건의 전압 변화 곡선 또는 전압 용량 미분 변화 곡선일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 12는 배터리 셀의 전압 용량 미분 변화 곡선의 오프라인 분석을 수행하고, 특정 피크의 편차와 피크 높이의 변화가 해당 특정 SOC 하한과 해당 관계가 있는지의 여부를 결정하고; 해당 관계에 따라 온라인으로 특정 SOC 하한을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 12에서 해당 SOC 하한 또는 전압 하한은 오프라인 보정을 통해 획득할 수 있거나, 온라인 계산 수단을 통해 획득할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 12는 상이한 모드로 생성된 복구 가능한 용량에 해당하는 상이한 백분율을 복구하는데 필요한 해당 SOC 하한 또는 전압 하한을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 12는 온라인 추정 복구 가능한 용량이 임계값보다 큰지, 아닌지를 결정하여 차량 등과 같이 배터리가 장착된 전기 장치의 사용이 영향을 받는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 차량 등 배터리가 장착된 전기 장치의 사용이 영향을 받는 경우, 복구 가능한 용량의 생성 방식과 전류-전압 관계에 따라 용량 복구에 필요한 특정 SOC 하한 또는 전압 하한을 계산한다.
단계 13에서, 방전 장치는 배터리의 최대 가용 용량을 증가시키기 위해 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령을 받는다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 13은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 및 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 사전 결정된 복구 가능한 임계치는 공칭 용량의 3%일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 13은 사용자 알림 방법, 충전 제어 방법, 정기 관리 방법, 밸런싱 방법 등과 같은 방법을 채택하여 배터리가 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하도록 방전 장치를 명령하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 단계 13 후에, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법은 배터리의 최대 가용 용량의 증가를 나타내기 위해 배터리를 충전하도록 충전 장치에 명령하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다음은 각각 4 가지 상이한 방식으로 배터리를 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전시키는 단계를 설명한다.
사용자 알림 (user-prompting) 방법
본 개시의 일부 실시양태에서, 사용자 알림 방법은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계; 상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우 해당 배터리 파라미터의 하한값이 차량 컨트롤러 (예를 들면, VCU (Vehicle Control Unit))로 전송되어 차량 컨트롤러가 차량측의 사용자에게 해당 배터리 파라미터의 하한을 표시하여 사용자에게 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 알리는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 실시양태에서, 사용자 알림 방법은 온라인으로 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 차량 사용자에게 적절한 기회에 해당 배터리 파라미터의 하한 (예를 들면, 특정 SOC 하한 또는 전압 하한)까지 방전하도록 알리기 위해 해당 배터리 파라미터의 하한이 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 유도되는 단계를 포함할 수 있다.
충전 제어 방법
상기 방법은 충전 파일이 방전 기능을 가지는 것을 필요로 한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 충전 제어 방법은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능 임계값보다 큰 조건에서, 충전 조건 하의 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지의 여부를 판단하는 단계; 및 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계를 포함한다.
본 개시의 일부 실시양태들에서, 복구 가능한 용량 감쇠량은 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에서 완전히 복구되지 않을 수 있고, 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태는 사전 결정된 배터리 충전 상태 임계값보다 낮다.
본 개시의 다른 실시양태에서, 충전 제어 방법은 온라인으로 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 미리 정해진 복구 가능 임계값보다 큰 경우, 충전 건을 삽입한 후, 초기 SOC가 너무 높으면 방전으로 인해 에너지 낭비가 발생할 것이기 때문에 충전 동안 초기 SOC가 방전 가능한 SOC 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 조건이 충족되면 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전한 후 정상 충전이 시작되도록 고정 충전 흐름이 설정된다.
정기 관리 방법
본 개시의 일부 실시양태에서, 정기 관리는 전기 장치 (예를 들어, 차량)를 사전 결정된 기간 동안 또는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 결정되는 기간 동안 관리 모드로 설정하는 단계; 유지 모드에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하고; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 외부 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계를 포함할 수 있다.
밸런싱 방법
이 방법은 주로 배터리 셀의 일부만 복구 가능한 용량을 가지고 있고 전체 팩을 조정할 필요가 없는 상황에 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 밸런싱 방법은, 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는지의 여부를 판단하는 단계; 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는 조건에서, 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지의 여부를 판단하는 단계; 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하는 데 필요한 시간을 계산하고, 방전 장치에 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한값으로 방전하도록 명령하고; 배터리 팩이 충전되기 시작하고 특정 배터리 코어의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태가 아닌 경우, 방전 장치에 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하는 동작을 중지하도록 명령하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 밸런싱 방법은 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰 감쇠된 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는지의 여부를 판단하는 단계; 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는 경우, 특정 배터리 셀의 SOC가 방전 가능한 SOC 범위 내에 있는지 또는 없는지의 여부를 결정하는 단계 - 여기서 복구 가능한 용량 감쇠량은 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에서 완전히 복구되지 않을 수 있고, 초기 SOC가 너무 높으면 방전으로 인해 에너지 낭비가 발생할 수 있기 때문에, 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태 및 방전 가능한 충전 범위의 배터리 상태가 사전 결정된 배터리 충전 상태의 임계값보다 낮음 -; 조건이 충족되면 특정 배터리 셀을 특정 SOC에 밸런싱하는 데 필요한 시간을 계산하고 밸런싱을 시작하는 단계 - 여기서 밸런싱은 방전 장치에 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한값까지 방전을 중지하도록 명령하는 작업임 -; 팩이 충전을 다시 시작하는 경우 SOC가 증가하기 때문에 SOC가 방전 가능한 SOC 범위 내에 있지 않으면 밸런싱을 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시양태에 의해 제공되는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법에 따르면, 특정 SOC 하한 또는 전압 하한으로 방전되는 경우 배터리 셀 시스템에 의해 발생하는 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부가 복구될 수 있으며, 즉 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전된 후 다시 충전하면 더 많은 용량을 충전할 수 있다. 또한 복구 후 오랜 시간 동안 복구 가능한 용량을 유지할 수 있다.
본 개시의 실시양태에 따르면, 배터리 셀 시스템에 의해 발생하는 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부를 복원할 수 있기 대문에 배터리 셀이 최적의 성능을 가질 수 있다.
이하 특정 실시양태를 통해 제2 실시양태 (충전 제어 방법)를 설명한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 충전 제어에 기초하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법은 다음 단계 1 내지 4를 포함할 수 있다:
단계 1에서, 공칭 용량의 5%이고 사전 설정된 복구 가능 임계값보다 높아 복구가 필요한 복구 가능한 용량을 얻기 위해 온라인으로 복구 가능한 용량을 계산한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 계산 방법 (기존 작동 조건 방법)의 특정 예는 마지막 용량 복구 후 상이한 SOC 사용 간격-전류 속도 이차원 히스토그램을 계산하여 획득하고, 오프라인 실험 통계 데이터를 사용하여 누적 계산을 수행하여 복구 가능한 용량값을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
단계 2에서는 전압 용량 미분 변화 곡선에 따라 계산하여 특정 SOC 하한을 구한다. 30% SOC까지 방전하면 용량은 3%까지 복구할 수 있고, 20%까지 방전하면 용량은 5%까지 복구할 수 있다. 특정 SOC 하한은 완전한 복구를 위해 20%로 설정된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 특정 SOC 하한은 실험적으로 도출된다. 그러나 특정 값은 작업 조건이 다르면 달라진다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 특정 SOC 하한을 계산하는 특정 방법은 배터리 셀의 전압 용량 미분 변화 곡선의 오프라인 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 특정 피크의 편차 및 피크 높이의 변화는 특정 SOC 하한과 해당 관계를 가지며 해당 관계에 따라 온라인으로 특정 SOC 하한을 획득한다.
단계 3에서는 충전 제어 방법을 이용하여 용량 복구를 수행한다. 충전 시작시 SOC가 25%이면 BMS (배터리 관리 시스템: Battery Management System)가 충전 파일에 방전 명령을 내리고 먼저 배터리를 20%까지 방전한 다음 정상 충전을 수행한다.
도 2a는 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 일부 실시양태의 개략도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치는 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21), 파라미터 하한 결정 모듈 (22) 및 방전 제어 모듈 (23)을 포함할 수 있다.
복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리는 배터리 팩 또는 단일 배터리 셀일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 하나의 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 기존 작동 조건 방법 또는 온라인 추정 방법을 사용하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 마지막 용량 복구 후 상이한 배터리 충전 상태의 사용 간격 및 전류 속도의 이차원 히스토그램을 통계적으로 결정하고; 실험 통계 데이터로 누적 계산을 수행하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 얻도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 기존 데이터에 따라 복구 가능한 용량 감쇠량 추정 모델을 구성하고, 현재 배터리 파라미터를 복구 가능한 용량 감쇠량 추정 모델에 입력하고, 배터리의 현재 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 충전 전 배터리의 SOC 및 매번 충전 후 SOC를 기록하고, 상이한 SOC 사용 간격에서 사이클 수 및 온도의 통계를 내고 표를 검색하여 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 상이한 사이클 수 및 오프라인으로 보정된 온도에 의해 결정된 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 상이한 SOC 사용 간격에서 루프 당 복구 가능한 용량 감쇠량을 보정하거나, 다항식을 통해 루프 당 복구 가능한 용량 감쇠량에 피팅하고 (사이클 당 감쇠는 양수값 및 음수값일 수 있음); 각 충전 전에 방전 작업 조건의 SOC 간격에 따라 복구 가능한 용량 감쇠량을 누적하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 정전류 조건의 전압 변화 곡선 또는 전압 용량 미분 변화 곡선에 따라 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하는 것과 같이, 전류-전압 관계에 따라 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 계산하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 결정 모듈 (21)은 오프라인으로 배터리 전압 용량 미분 변화 곡선을 분석하고, 특정 피크의 편차 및 피크 높이의 변화를 결정하고; 온라인으로 해당 관계에 따라 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠를 얻도록 구성될 수 있다.
파라미터 하한 결정 모듈 (22)은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리 파라미터의 하한은 배터리의 충전 상태의 하한 (SOC 하한) 또는 전압의 하한일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 파라미터 하한 결정 모듈 (22)은 전류-전압 관계 및 복구 가능한 용량 감쇠의 생성 모드에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드는 복구 가능한 용량을 생성하기 위한 배터리 충전 상태의 사이클 간격 및 시간일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 전류-전압 관계는 정전류 조건의 전압 변동 곡선 또는 전압 용량 미분 변동 곡선일 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 파라미터 하한 결정 모듈 (22)은 배터리 셀의 전압 용량 차분 변화 곡선의 오프라인 분석을 수행하고, 특정 피크의 편차 및 피크 높이의 변화와 특정 SOC 하한과의 해당 관계를 결정하고; 해당 관계에 따라 온라인으로 특정 SOC 하한을 획득하도록 구성될 수 있다
본 개시의 일부 실시양태에서, 해당 SOC 하한 또는 전압 하한은 오프라인 보정을 통해 획득할 수 있거나, 온라인 계산을 통해 획득할 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 파라미터 하한 결정 모듈 (22)은 상이한 방식으로 생성된 복구 가능한 용량의 상이한 백분율을 복구하는데 필요한 해당 하한 SOC 한계 또는 하한 전압 한계를 획득하는 데 사용될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 파라미터 하한 결정 모듈 (22)은 온라인 추정 복구 가능한 용량이 차량과 같은 배터리가 장착된 전기 장치의 사용에 영향을 미치는 임계값보다 큰지의 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 차량과 같은 배터리 탑재 전기 장치의 사용이 영향을 받는 경우, 복구 용량에 필요한 특정 SOC 하한 또는 전압 하한은 복구 가능한 용량의 생성 방식과 전류-전압 관계로부터 계산된다.
방전 제어 모듈 (23)은 배터리의 최대 가용 용량을 증가시키기 위해 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 결정하도록 구성될 수 있으며; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 방전 장치에 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령한다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 상이한 배터리 작동 조건 하에서 해당 제어 전략을 사용하여 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 사용자 알림 방법, 충전 제어 방법, 정기 관리 방법, 밸런싱 방법 등을 사용하여 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 결정하고; 상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 해당 배터리 파라미터의 하한을 차량 컨트롤러로 전송하여 차량 컨트롤러가 해당 배터리 파라미터의 하한을 차량측의 사용자에게 표시하도록 하고, 사용자에게 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전할 것을 알리도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 결정하고; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능 임계값보다 큰 조건에서, 충전 조건 하의 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태인지의 여부를 판단하고; 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 복구 가능한 용량 감쇠량은 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에서 완전히 복구되지 않을 수 있고, 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태는 사전 결정된 배터리 상태의 충전 임계값보다 낮다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 소정 기간 또는 배터리의 복구 가능한 용량을 결정하는 기간 동안 전기 장치를 유지 모드로 설정하고; 관리 모드에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능 임계값보다 큰지의 여부를 판단하고; 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 외부 방전 장치에 배터리를 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전시킬 것을 명령하도록 구성될 수 있다
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는지의 여부를 결정하고; 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는 조건 하에서, 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지의 여부를 판단하고; 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하는 데 필요한 시간을 계산하고 방전 장치에 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전할 것을 명령하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 제어 모듈 (23)은 배터리 팩이 충전되기 시작하고 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태 내에 있지 않으면, 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전시키는 동작을 중지할 것을 방전 장치에 명령하도록 추가로 구성될 수 있다.
도 2b는 본 개시에 따른 배터리의 용량 감쇠량을 복구하기 위한 복구 장치의 또 다른 실시양태의 개략도이다. 도 2a의 실시양태와 비교하여, 도 2b에서 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치는 충전 제어 모듈 (24)을 포함할 수 있다.
충전 제어 모듈 (24)은 배터리를 충전하여 배터리의 최대 가용 용량의 증가를 표시하도록 충전 장치에 명령하는 데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠를 복구하기 위한 장치는 어느 한 실시양태 (예를 들어, 도 1의 실시양태)에 설명된 바와 같은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량를 복구하는 방법을 구현하기 위한 동작을 수행하도록 구성된다.
본 개시의 실시양태에 의해 제공되는 복구 가능한 배터리의 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치에 따르면, 배터리 셀 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한으로 방전되는 경우에 전기 코어 시스템에 의해 발생하는 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부가 복구될 수 있으며, 즉, 전기 코어 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전된 후 더 많은 용량을 충전할 수 있고 복구 후 오랜 시간 동안 복구 가능한 용량을 유지할 수 있다.
도 3은 본 개시에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치의 다른 실시양태의 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치는 메모리 (31) 및 프로세서 (32)를 포함할 수 있다.
메모리 (31)는 명령을 저장하는 데 사용된다.
프로세서 (32)는 상기 임의 실시양태 (예를 들어, 도 1의 실시양태)에서 설명된 바와 같이 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치가 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법을 구현하기 위한 동작을 수행할 수 있는 명령을 실행하도록 구성된다.
본 개시의 실시양태에 따르면, 배터리 셀 시스템에 의해 발생하는 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부를 복원할 수 있어 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 한다.
도 4는 본 개시의 배터리 관리 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)를 포함할 수 있다.
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)는 실시양태 (예를 들어, 도 2a, 2b 또는 도 3의 실시양태) 중 어느 하나에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치일 수 있다.
본 개시의 실시양태에 의해 제공되는 배터리 관리 시스템에 따르면, 배터리 셀 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전되는 경우 배터리 셀 시스템에 의해 생성된 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부가 복구될 수 있으며, 즉 배터리 셀 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전된 후 재충전될 때 더 많은 용량을 충전할 수 있으며, 복구 후 복구 가능한 용량을 오랫동안 유지할 수 있다.
도 5는 본 개시의 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템의 일부 실시양태의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41), 방전 장치 (42) 및 충전 장치 (43)를 포함할 수 있다.
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)는 실시양태 중 어느 하나 (예를 들어, 도 2 또는 도 3의 실시양태)에서 설명된 바와 같은 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치일 수 있다.
방전 장치 (42)는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)의 명령에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하는데 사용된다.
충전 장치 (43)는 배터리가 해당 배터리 파라미터의 하한값까지 방전된 상태에서 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)의 명령에 따라 배터리를 충전하여 배터리의 최대 가용 용량을 증가시키는 데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 장치 (42) 및 충전 장치 (43)는 일체로 제공될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 일체로 제공되는 충전 및 방전 장치는 방전 기능을 갖는 충/방전 장치 (예를 들어, 충전 파일)로 구현될 수 있다.
본 개시의 실시양태에 의해 제공되는 복구 가능한 배터리의 용량 감쇠량 복구 시스템에 따르면, 배터리 셀 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전되는 경우 배터리 셀 시스템에 의해 발생된 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부가 복구될 수 있으며, 즉 배터리 셀 시스템이 특정 SOC 하한 또는 전압 하한까지 방전된 후 더 많은 용량이 충전될 수 있고 복구 가능한 용량은 복구 후 장기간 유지될 수 있다.
도 6은 본 개시의 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 위한 복구 시스템의 다른 실시양태의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템은 배터리 관리 시스템 (61), 방전 장치 (42) 및 충전 장치 (43)를 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템 (61)은 실시양태 중 어느 하나 (예를 들어, 도 4의 실시양태)에서 설명된 배터리 관리 시스템일 수 있다.
방전 장치 (42)는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)의 명령에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하는데 사용된다.
충전 장치 (43)는 배터리가 해당 배터리 파라미터의 하한값까지 방전되는 조건에서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치 (41)의 명령에 따라 배터리를 충전하여 배터리의 최대 가용 용량을 증가시키는데 사용된다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 방전 장치 (42) 및 충전 장치 (43)는 일체로 제공될 수 있다.
본 개시의 일부 실시양태에서, 일체로 제공되는 충전 및 방전 장치는 방전 기능을 갖는 충/방전 장치 (예를 들어, 충전 파일)로 구현될 수 있다.
본 개시의 실시양태에 따르면, 전기 코어 시스템에 의해 생성된 복구 가능한 용량 감쇠량의 일부가 복구될 수 있어 전기 코어가 최적의 성능을 발휘할 수 있다.
상술한 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치는 범용 프로세서, PLC (프로그램 가능 논리 제어 장치: Programmable Logic Controller), DSP (디지털 신호 처리기: Digital Signal Processor), ASIC (주문형 집적회로: Application Specific Integrated Circuit), FPGA (필드 프로그램 가능 게이트 어레이: Field Programmable Gate Array) 또는 기타 프로그램 가능 논리 장치, 개별 게이트 또는 트랜지스터 논리, 개별 하드웨어 구성 요소 또는 본원에 설명된 기능을 수행하기 위한 이들의 임의의 적절한 조합으로 구현될 수 있다.
지금까지 본 개시를 상세히 설명하였다. 본 개시의 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 당 업계에 잘 알려진 일부 세부 사항은 설명되지 않았다. 당업자는 상기 설명에 기초하여 본원에 개시된 기술적 솔루션을 구현하는 방법을 완전히 이해할 수 있다.
당업자는 전술한 실시양태를 구현하기 위한 단계의 전부 또는 일부가 하드웨어에 의해 수행될 수 있고, 연관된 하드웨어가 프로그램에 의해 수행되도록 명령될 수 있고, 읽기 전용 메모리, 자기 또는 광학 디스크 등과 같은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 개시의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 본 개시 내용을 개시된 형태로 총망라하거나 제한하고자 하지 않는다. 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 실시양태는 본 개시의 원리 및 그 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 본 개시를 이해하고, 따라서 특정 목적에 적합한 다양한 변형으로 다양한 실시양태를 설계할 수 있도록 선택되고 설명되었다.
Claims (18)
- 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계;
상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계; 및
상기 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제1항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 단계; 및
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량이 사전 결정된 복구 가능한 임계값보다 큰 경우, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제2항에 있어서,
배터리는 배터리 팩 또는 단일 배터리 셀이고/이거나;
배터리 파라미터의 하한은 배터리 충전 상태의 하한 또는 배터리 전압의 하한인,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제2항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
해당 배터리 파라미터의 하한을 차량 컨트롤러에 전송하여 차량 컨트롤러가 해당 배터리 파라미터의 하한을 차량 단말기에서 사용자에 표시하고 사용자에게 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 알리는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제2항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
사전 결정된 기간에 또는 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정한 후 전기 장비가 유지 모드에 있도록 설정하는 단계; 및
상기 유지 모드에서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제2항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
배터리가 충전될 때 초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지를 판단하는 단계; 및
초기 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 방전 장치에게 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 명령하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제3항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는지의 여부를 판단하는 단계로서, 여기서 특정 배터리 셀은 사전 설정된 복구 가능한 임계값보다 큰 복구 가능한 용량 감쇠량을 가지는 배터리 셀인 단계;
상기 특정 배터리 셀이 배터리 팩에 존재하는 조건에서, 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는지의 여부를 판단하는 단계; 및
상기 특정 배터리 셀의 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있는 조건에서, 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하는 데 필요한 시간을 계산하고, 특정 배터리 셀을 해당 배터리 파라미터의 하한까지 방전하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제7항에 있어서, 해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하는 상기 단계는,
배터리 팩이 충전되기 시작하고 특정 배터리 셀의 배터리 충전 상태가 방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태에 있지 않은 경우, 특정 배터리 셀이 해당 배터리 파라미터의 하한값까지 방전하는 작동을 중지하도록 방전 장치에 명령하는 단계를 추가로 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
방전 가능한 배터리의 충전 범위 상태는 사전 결정된 배터리의 충전 상태 임계값보다 낮은,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법은 배터리를 충전하도록 충전 장치에 명령하는 단계를 추가로 포함하고/하거나;
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는 기존 작동 조건 방법 또는 온라인 추정 방법을 채택하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제10항에 있어서, 기존 작동 조건 방법을 채택하여 상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하는 단계는,
마지막 용량 복구 후 상이한 배터리 충전 상태의 사용 간격 및 전류 속도의 이차원 히스토그램을 결정하여 상기 이차원 히스토그램을 실험 통계 데이터로 취하는 단계; 및
상기 실험 통계 데이터로 누적 계산을 수행하여 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 획득하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 기초하여 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하는 단계는,
복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드 및 전류-전압 관계에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한값을 결정하는 단계를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 제12항에 있어서,
복구 가능한 용량 감쇠량의 생성 모드는 복구 가능한 용량을 생성하는 충전 사이클 간격 및 시간의 배터리 상태이고/이거나;
전류-전압 관계는 정전류 조건에서 전압 변화 곡선 또는 전압 용량 미분 변화 곡선인,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하는 방법. - 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 결정하기 위한 복구 가능한 용량 결정 모듈;
상기 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량에 따라 해당 배터리 파라미터의 하한을 결정하기 위한 파라미터 하한 결정 모듈; 및
해당 배터리 파라미터의 하한까지 배터리를 방전하도록 방전 장치에 명령하기 위한 방전 제어 모듈을 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치. - 제14항에 있어서,
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법을 구현하기 위한 작동을 수행하도록 구성된,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치. - 명령을 저장하기 위한 메모리; 및
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치가 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 방법의 작동을 수행할 수 있도록 명령들을 실행하기 위한 프로세서를 포함하는,
배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치. - 제14항 내지 제16항 중 어느 한항에 따른 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
- 방전 장치, 충전 장치 및 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 청구된 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 장치를 포함하거나, 방전 장치, 충전 장치 및 제17항에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는, 배터리의 복구 가능한 용량 감쇠량을 복구하기 위한 시스템.
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