KR20230019376A - 충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템 - Google Patents

충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 출원의 실시예는 베터리의 안전 성능을 보장할 수 있는 충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템을 제공하며, 상기 충방전 장치는 양방향 AC/DC 컨버터, 제1 DC/DC 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며; 여기서, 상기 제어 유닛은: 배터리의 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되고; 상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하도록 구성되고; 상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 상기 제2 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되는 것을 포함한다.

Description

충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템
본 출원은 배터리 분야에 관한 것으로, 특히 충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템에 관한 것이다.
시대가 발전함에 따라 전기 자동차는 높은 환경 보호, 저소음 및 낮은 사용 비용의 장점으로 인해 거대한 시장 전망을 가지고 있으며 에너지 절약 및 배출 감소를 효과적으로 촉진할 수 있어 사회의 발전 및 진보에 유리하다.
전기 자동차 및 관련 분야에서 배터리 기술은 그 발전, 특히 배터리의 안전성 성능과 관련된 중요한 요소이며, 배터리 관련 제품의 개발 및 적용에 영향을 미치고, 전기 자동차에 대한 대중의 수용에 영향을 미친다.
따라서 배터리의 안전 성능을 어떻게 확보할 것인가는 해결해야 할 기술적인 문제이다.
본 출원의 실시예는 배터리의 안전 성능을 보장할 수 있는 충방전 장치, 배터리 충전 방법 및 충방전 시스템을 제공한다.
제1 측면에서, 충방전 장치를 제공하며, 이 장치는 양방향 교류/직류(AC/DC) 컨버터, 제1 직류/직류(DC/DC) 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며; 여기서, 상기 제어 유닛은: 배터리의 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되고; 상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하도록 구성되고, 여기서, 상기 제1 방전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류이며; 상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 상기 제2 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되며, 여기서, 상기 제2 충전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 상기 BMS에서 전송된 충전 전류이다.
상기 기술 방안에 기초하여, 배터리를 충전하는 과정에서, 제어 유닛은 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 BMS에서 전송된 제1 충전 전류와 제1 방전 전류에 기초하여 교대로 배터리를 충전 및 방전하여, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제어 유닛은 또한: 상기 BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하고, 상기 제2 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하도록 구성되며, 여기서, 상기 제2 방전 전류는 상기 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류이다.
본 실시예에서는 BMS와 충방전 장치 간의 정보 교환을 통해 배터리의 충전, 방전 및 재충전, 재방전을 완료한다. 이와 같이, 본 출원의 실시예는 충방전 과정을 순차적으로 순환하고, 배터리의 안전성 성능 확보를 기반으로 배터리를 점진적으로 충전할 수 있는 다중 사이클 충방전 방법을 더 제공할 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제어 유닛은 또한: 상기 BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하고, 상기 충전 중지 명령에 따라, 상기 배터리 충전을 중지하도록 구성되며, 여기서, 상기 충전 중지 명령은 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 상기 BMS에서 전송된 명령이다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제1 충전 전류 및/또는 상기 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C 사이이다.
본 실시예에서, 배터리의 안전 성능을 보장하는 것을 기초로, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C이며, 이는 대전류 급속 충전을 실현하여 단일 충전 과정에서 배터리의 충전 용량을 증가시키고 급속 충전의 목적을 달성한다.
또한, 연속 충전 과정에서 음극에 리튬 이온이 축적되기 때문에 충전 전류도 제한되어 있어, 연속적인 대전류를 사용하여 전지를 급속 충전하는 것이 불가능하다. 반면, 본 출원의 실시예의 기술 방안은 대전류를 사용하여 배터리를 충전하고, 1차 대전류 충전 후 배터리를 방전하여 충전 과정에서 배터리의 음극에 축적된 리튬 이온을 방출한 다음 대전류 배터리를 사용하여 다시 배터리를 충전하므로 배터리의 빠른 충전을 실현할 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제1 방전 전류의 방전율 범위는 0. 1C 내지 1C 사이이다.
본 실시예에서, 제1 방전 전류의 방전율의 범위는 0.1C 내지 1C 로서, 배터리 소전류의 방전을 통해 전지의 음극에 축적된 리튬 이온을 방출하는 것을 목적으로 하므로, 배터리에 충전된 전량의 과도한 손실을 초래하지 않는다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이다.
본 실시예에서, 방전 과정 동안의 누적 방전 임계값과 충전 과정 동안의 누적 충전 임계값의 비율을 설정하면, 충전 과정 동안 배터리의 충전량과 방전 과정 동안 배터리의 방전량을 더 잘 제어하여, 방전량을 작게 만들고 배터리에 충전된 전력의 과도한 손실을 초래하지 않는다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제1 충전 전류, 상기 제1 방전 전류 및 상기 제2 충전 전류 중 적어도 하나는 배터리의 상태 파라미터에 따라 상기 BMS에 의해 결정되고; 여기서, 상기 배터리의 상태 파라미터는: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태 및 배터리 건강 상태의 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.
본 실시예에서, 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나가 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류이면, 현재 배터리 파라미터 상태에 더 잘 적응될 수 있어, 배터리의 충전 효율 및/또는 방전 효율을 개선하고, 배터리에 손상을 초래하지 않는다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제어 유닛은 구체적으로;
상기 BMS에서 전송된 상기 제1 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는, 상기 BMS에서 전송된 상기 제1 방전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는, 상기 BMS에서 전송된 상기 제2 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성된다.
본 실시예에서, 충방전 장치가 배터리의 단일 충전 및/또는 단일 방전 과정을 진행하는 동안, 충전 및/또는 방전 전류는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 BMS에서 전송된 것이다. 한편으로는, 충전 전류 및/또는 방전 전류를 규칙적 또는 불규칙적으로 조정하여 충전 및 방전 효율을 향상시키고, 다른 한편으로는, 규칙적 또는 불규칙적으로 전송된 충전 전류 및/또는 방전 전류를 통해 BMS와 배터리의 상태가 정상임을 표시할 수 있고, 충방전 장치는 배터리를 계속 충전하거나 배터리 방전을 제어하여, 배터리의 안전 성능을 보장할 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제어 유닛은 구체적으로; 상기 BMS에서 전송된 제1 충전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서, 상기 제1 충전 전압 및 상기 제1 충전 전류는 제1 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서 상기 제1 방전 전압 및 상기 제1 방전 전류는 제2 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전압을 수신하도록 구성되며, 여기서 상기 제2 충전 전압 및 상기 제2 충전 전류는 제3 BCL 메시지에 전달된다.
본 실시예에서, BMS와 충방전 장치 사이의 통신은 기존의 충전기와 BMS 사이의 통신 프로토콜과 호환되므로, 본 출원의 다양한 실시예에서 방법은 구현하기 쉽고 양호한 응용 전망을 구비한다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 충방전 장치는 또한 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 DC/DC 컨버터의 일단은 상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 배터리 사이에 연결되고, 타단은 에너지 저장 장치에 연결되며; 여기서, 상기 제어 유닛은 구체적으로: 상기 제1 방전 전류에 따라 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한, 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하도록 구성된다.
본 실시예에서, 충방전 장치는 또한 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고 에너지 저장 장치에 연결되기 때문에, 배터리는 그 전량을 AC 전원과 에너지 저장 장치로 방출할 수 있으므로 충방전 장치의 출력 능력을 향상시키고, 배터리를 교대로 더 효율적으로 충전 및 방전하여, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터와 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한, 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하도록 구성된다.
여기서, 상기 배터리에서 상기 AC 전원으로 방전되는 전력은 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력과 같고; 상기 배터리에서 상기 에너지 저장 장치로 방전되는 전력은 상기 배터리의 방전 요구 전력과 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력의 차와 같다.
추가적으로, 상기 제어 유닛은 또한: 상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 상기 제1 방전 전류에 따라 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하도록 구성된다.
본 실시예에서, 배터리의 전량은 우선적으로 AC 전원으로 방출되고, 배터리의 방전 요구 전력이 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 배터리의 전량을 AC 전원과 에너지 저장 장치에 동시에 방출하며; 배터리 방전 요구 전력이 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 배터리 전량을 AC 전원으로만 방출한다. 배터리 방출 전량을 합리적으로 분배함으로써, 충방전 장치에서 불필요한 전력 소모를 효과적으로 감소할 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 제어 유닛은 구체적으로: 상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 장치로 방출하고; 또한, 상기 제1 DC/DC 컨버터 및 상기 양방향 AC/DC컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 동시에 방출하도록 구성된다.
여기서, 상기 배터리에서 상기 에너지 저장 유닛으로 방전되는 전력은 상기 제2 DCDC 컨버터의 최대 입력 전력과 같고; 상기 배터리에서 상기 AC 전원으로 방전되는 전력은 상기 배터리의 방전 요구 전력과 상기 제2 DCDC 컨버터의 최대 입력 전력의 차와 같다.
추가적으로, 상기 제어 유닛은 또한: 상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 제2 DCDC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 제1 DC/DC 컨버터 및 상기 제2 DCDC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 장치로 방출하도록 구성된다.
본 실시예에서, 배터리의 전량은 우선적으로 에너지 저장 유닛으로 방출되고, 배터리의 방전 요구 전력이 제2 DC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 배터리의 전량을 AC 전원으로 동시에 방출하며; 배터리 방전 요구 전력이 제2 양방향 DC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 배터리 전량을 에너지 저장 유닛으로만 방출한다. 배터리 방출 전량을 합리적으로 분배함으로써, 충방전 장치에서 불필요한 전력 소모를 효과적으로 감소할 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 제2 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이고, 상기 제어 유닛은 구체적으로; 에너지 저장 장치의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하고; 또한, 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 에너지 저장 유닛을 통해 상기 배터리를 동시에 충전하도록 구성된다.
본 실시예에서, 제2 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터로 설정되므로, 충방전 장치는 에너지 저장 유닛의 SOC에 따라 에너지 저장 유닛의 보조 교류 전원을 함께 사용하여 배터리를 충전할지 여부를 결정할 수 있으므로, 에너지 저장 유닛에 저장된 전량이 충분한 경우, 충방전 장치의 충전 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
하나의 가능한 구현 방식으로, 상기 에너지 저장 유닛에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력이고; 상기 AC 전원에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 배터리의 충전 요구 전력과 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력의 차이다.
제2 측면에서, 충방전 장치에 사용되는 배터리 충전 방법을 제공하며, 상기 충방전 장치는 양방향 교류/직류(AC/DC) 컨버터, 제1 직류/직류(DC/DC) 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며; 여기서, 상기 방법은: 배터리의 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하며; 상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하며, 여기서, 상기 제1 방전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류이며; 상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 상기 제2 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하며, 여기서, 상기 제2 충전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 상기 BMS에서 전송된 충전 전류인 것을 포함한다.
제3 측면에서, 메모리 및 프로세서를 포함하는 충방전 장치를 제공하며, 상기 메모리는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되고, 상기 프로세서는 상기 컴퓨터 프로그램을 호출하여 상기 제2 측면 또는 제2 측면 중 어느 하나의 가능한 구현 방식 중의 방법을 수행한다.
제4 측면에서, 상기 제1 측면 또는 제1 측면 중 어느 하나의 가능한 구현 방식 중의 충방전 장치 및 BMS를 포함하는 충방전 시스템을 제공한다.
배터리를 충전하는 과정에서, 제어 유닛은 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 BMS에서 전송된 제1 충전 전류와 제1 방전 전류에 기초하여 교대로 배터리를 충전 및 방전하여, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
본 출원의 실시예의 기술 방안을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 출원의 실시예에서 사용되는 도면을 간략히 소개한다. 물론, 아래에서 설명하는 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 본 분야의 기술자는 창의적인 작업 없이도 첨부 도면에 기초하여 다른 도면을 획득할 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 충전 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에서 제공하는 다른 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 배터리의 충전 전류 및 방전 전류의 대화형 흐름도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법의 대화형 흐름도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 배터리 관리 시스템(BMS)의 개략적인 구조 블록도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 충방전 장치의 개략적인 구조 블록도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 충방전 장치의 개략적인 구조 블록도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 충방전 장치에서 전력 변환 유닛의 개략적인 구조 블록도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 충방전 장치에서 전력 변환 유닛의 개략적인 구조 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 전력 변환 유닛에 기초하여 배터리 전량을 방출하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 15는 도 13에 도시된 전력 변환 유닛에 기초하여 배터리 전량을 방출하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 16은 도 13에 도시된 전력 변환 유닛에 기초하여 배터리를 충전하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 17은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 배터리 충전 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 구조 블록도이다.
다음은, 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 출원의 구현 방식을 더욱 상세히 설명한다. 아래의 실시예에 대한 상세한 설명 및 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원의 범위를 제한하는데 사용될 수 없다. 즉 본 출원은 설명된 실시예에 제한되지 않는다.
본 출원의 설명에서, 달리 명시되지 않는 한 "복수"는 둘 이상을 의미하고; "상(上) ", "하(下)", "좌(左)", "우(右)", "내(內)", "외(外)" 등의 용어가 지시하는 방위 및 위치 관계는 본 출원의 설명의 편의 및 설명의 간략화를 위한 것일 뿐, 가리키는 장치 또는 요소가 특정 방향을 가져야 하고, 특정 방향으로 구성 및 동작되어야 하는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니므로, 본 출원에 대한 제한으로 해석될 수 없다는 것을 유의해야 한다. 또한, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되며, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 해석될 수 없다.
신에너지 분야에서 전원 배터리는 전력 소비 장치(자동차, 선박, 우주선 등)의 주전원으로 사용될 수 있으며, 에너지 저장 배터리는 전력 소비 장치의 충전원으로 사용될 수 있어, 양자는 모두 중요하다. 제한이 아닌 예시로서, 일부 응용 시나리오에서 전원 배터리는 전력 소비 장치의 배터리일 수 있고 에너지 저장 배터리는 충전 장치의 배터리일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 전원 배터리와 에너지 저장 배터리를 모두 통칭하여 배터리라고 칭할 수 있다.
현재 시중에 나와 있는 대부분의 전지는 이차 전지이며, 가장 일반적인 전지는 리튬 이온 전지나 리튬 이온 폴리머 전지와 같은 리튬 전지이다. 충전 과정에서 배터리는 일반적으로 연속 충전으로 충전되며, 배터리를 계속 충전하면 배터리의 리튬 석출 및 발열 등의 현상이 발생한다. 그 중 리튬 석출 및 발열과 같은 현상은 배터리 성능을 저하시키고 사이클 수명을 크게 단축시킬 뿐만 아니라 배터리의 급속 충전 용량을 제한하여 연소 및 폭발과 같은 치명적인 결과를 초래하여 심각한 안전 문제를 초래할 수 있다.
배터리의 안전 성능을 보장하기 위해, 본 출원은 새로운 배터리 충전 방법 및 충전 시스템을 제안한다.
도 1은 본 출원의 실시예가 적용될 수 있는 충전 시스템의 구조도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 충전 시스템(100)은 충방전 장치(110) 및 배터리 시스템(120)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 이 배터리 시스템(120)은 전기 자동차(순수 전기 자동차 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차를 포함)의 배터리 시스템 또는 다른 응용 시나리오의 배터리 시스템일 수 있다.
선택적으로, 배터리 시스템(120)에는 적어도 하나의 배터리 팩(battery pack)이 설치되며, 적어도 하나의 배터리 팩은 총칭하여 배터리(121)로 지칭될 수 있다. 배터리의 종류에 따라, 배터리(121)는 리튬 이온 배터리, 리튬 금속 배터리, 리튬 황 배터리, 납산 배터리, 니켈 배리어 배터리, 니켈 수소 배터리 또는 리튬 공기 배터리 등 일 수 있다. 배터리 규모 측면에서, 본 출원의 실시예에서 배터리(121)는 배터리 코어/배터리 셀(cell)일 수 있으며, 배터리 모듈 또는 배터리 팩일 수 있으며, 배터리 모듈 또는 배터리 팩은 여러 배터리를 직렬 및 병렬로 구성할 수 있다. 본 출원의 실시예는 배터리(121)의 유형 및 규모에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 전원 배터리(121)를 지능적으로 관리 및 유지하고, 배터리의 과충전 및 과방전을 방지하고, 배터리의 수명을 연장하기 위해, 배터리 시스템(120)에는 일반적으로 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(122)이 설치되어 배터리(121)의 상태를 모니터링하는데 사용된다. 선택적으로, BMS(122)는 배터리(121)와 통합되어 동일한 장비/장치에 배치될 수 있으며, 또는, BMS(122)는 또한 독립된 장비/장치로서 배터리(121) 외부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 충방전 장치(110)는 배터리 시스템(120)에서 배터리(121)에 대한 전기 에너지를 보충하고 및/또는 배터리(121)의 방전을 제어하는 장치이다.
선택적으로, 본 출원의 실시예에서 충방전 장치(110)는 일반 충전 파일, 슈퍼 충전 파일, V2G(Vehicle to Grid) 모드를 지원하는 충전 파일일 수 있으며, 또는 배터리를 충전 및/또는 방전하는 충방전 장치/장비 등 일 수 있다. 본 출원의 실시예는 충방전 장치(110)의 특정 유형 및 특정 응용 시나리오를 제한하지 않는다.
선택적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 충방전 장치(110)는 전선(130)을 통해 배터리(121)에 연결될 수 있고, 통신선(140)을 통해 BMS(122)에 연결될 수 있으며, 여기서 통신선(140)은 충방전 장치(110)와 BMS 간의 정보를 교환하기 위해 사용된다.
예시로서, 통신선(140)은 제어 영역 네트워크(control area network, CAN) 통신 버스 또는데이지 체인(daisy chain) 통신 버스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
선택적으로, 충방전 장치(110)는 통신선(140)을 통해 BMS(122)와 통신하는 것 이외에 무선 네트워크를 통해 BMS(122)와 통신할 수도 있다. 본 출원의 실시예는 충방전 장치와 BMS(122) 간의 유선 통신 방식 또는 무선 통신 방식을 특별히 제한하지 않는다.
도 2는 본 출원의 실시예에서 제안된 배터리 충전 방법(200)의 대화형 흐름도를 도시한다. 선택적으로, 본 출원의 실시예의 방법(200)은 위의 도 1에 도시된 충방전 장치(110) 및 배터리 시스템(120)에 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 방법(200)은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
단계 210: BMS는 제1 충전 전류를 획득한다.
단계 220: BMS는 제1 충전 전류를 충방전 장치로 전송한다.
단계 230: 충방전 장치는 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전한다.
단계 240: 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않으면, BMS는 제1 방전 전류를 획득한다.
단계 250: BMS는 제1 방전 전류를 충방전 장치에 전송한다.
단계 260: 충방전 장치는 제1 방전 전류에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어한다.
본 출원의 실시예에서, 충방전 장치와 BMS 사이에 구현될 수 있는 충전 방법이 제공된다. 배터리를 충전하는 과정에서, 충방전 장치는 BMS에서 전송된 제1 충전 전류 및 제1 방전 전류에 기초하여 배터리에 대한 충전 및 방전을 실현하고 배터리의 연속 충전을 방지함으로써, 배터리 연속 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 방지한다. 발열로 인해 배터리 온도가 상승하고 리튬 이온이 축적되어 생성된 결정이 배터리를 관통하여 전해질 누출 및 배터리 단락을 일으킬 수 있으므로, 배터리 온도 상승 및 배터리 단락은 배터리 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 출원의 실시예의 기술 방안을 통해, 충방전 장치는 BMS에서 전송된 제1 충전 전류 및 제1 방전 전류에 기초하여 배터리의 충전 및 방전을 실현하여 배터리의 안전 성능을 보장할 수 있다. 또한, 연속 충전 중 리튬 이온의 연속 축적은 리튬 석출 문제를 야기하고 배터리의 수명 및 충전 용량에 영향을 미치므로, 본 출원의 실시예의 기술 방안을 통해 배터리의 사용 수명 및 충전 용량도 보장할 수 있다.
구체적으로, 단계 210 내지 단계 230에서, BMS는 먼저 충전 모드로 진입하여 배터리를 충전하도록 충방전 장치를 제어할 수 있다. 먼저, BMS는 제1 충전 전류를 획득하고, BMS가 충방전 장치에 제1 충전 전류를 전송한 후, 충방전 장치는 수신된 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전한다.
선택적으로, BMS는 그 자신의 기능 유닛(예를 들어, 저장 유닛 또는 처리 유닛)으로부터 제1 충전 전류를 획득할 수 있으며, 또는 BMS는 다른 장치로부터 제1 충전 전류를 획득할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 충전 전류는 미리 설정된 전류일 수 있고, 미리 설정된 전류는 고정된 값일 수 있으며, 또는 시간에 따라 미리 설정된 방식으로 변경될 수도 있다. 또는, 다른 실시예에서, 제1 충전 전류는 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류일 수 있고, 이 제1 충전 전류는 배터리의 상태 파라미터의 변화에 따라 변한다.
선택적으로, 충방전 장치는 전원에 연결될 수 있으며, 전원은 AC 전원 및/또는 DC 전원일 수 있으며, 충방전 장치는 제1 충전 전류의 정보를 수신한 후, 제1 충전 전류에 기초하여 AC 전원 및/또는 DC 전원을 통해 배터리를 충전한다.
또한, 충방전 장치가 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하는 경우, BMS는 배터리의 제1 누적 충전량을 획득하고, 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상인지 판단할 수 있다. 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않으면, BMS는 제1 방전 전류를 획득한다.
구체적으로, 위의 도 1의 배터리에 대한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리는 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있고, BMS는 배터리 내의 하나 이상의 배터리 셀의 전압을 모니터링하여 배터리가 완전 충전 상태에 도달하는지 모니터링한다. 선택적으로, 배터리가 복수의 배터리 셀을 포함하는 경우, 복수의 배터리 셀의 전압은 다를 수 있으며, 이 경우 배터리 셀의 최대 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하는지 여부를 판단하여 배터리가 완전 충전 상태에 도달했는지 여부를 판단할 수 있다. 또는, 다른 방법에서, 배터리 셀의 최대 전압에 추가하여 배터리 내 배터리 셀의 다른 전압을 사용하여 배터리가 완전 충전 상태에 도달했는지 여부를 판단할 수도 있다.
배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않았다는 전제하에, 즉 배터리가 완전 충전 상태에 도달하지 않았다는 전제하에, 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이면, BMS는 제1 방전 전류를 획득한다. 즉, 배터리에 대해 충전 모드에서 방전 모드로 전환한다.
선택적으로, 전술한 제1 누적 충전량은 제1 누적 충전 용량일 수 있거나 제1 누적 충전 전량일 수도 있다. 이에 따라, 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전 용량이면, 제1 누적 충전량 임계값은 제1 누적 충전 용량 임계값이고, 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전 전량이면, 제1 누적 충전량 임계값은 제1 누적 충전 전량 임계값이다.
일부 실시예에서, 전술한 제1 누적 충전량 임계값은 미리 설정된 임계값일 수 있고, 미리 설정된 임계값은 고정된 임계값일 수 있으며, 또는 시간 경과에 따라 미리 설정된 방식으로 변경될 수도 있다.
다른 일부 실시예에서, 제1 누적 충전량 임계값은 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정될 수 있는데, 즉 배터리의 상태 파라미터가 변경될 때, 제1 누적 충전량 임계값도 변경된다. 본 실시예를 통해, 제1 누적 충전량 임계값은 배터리의 현재 상태 파라미터에 더 잘 적응할 수 있으므로 현재 충전 과정을 더 잘 제어할 수 있고 배터리의 충전 효율이 향상되며 배터리에 대한 손상을 초래하지 않는다.
또한, 단계 240 내지 단계 260에서, BMS는 제1 방전 전류를 획득하고, 제1 방전 전류를 충방전 장치로 전송하고, 충방전 장치는 수신된 제1 방전 전류에 기초하여 방전되도록 배터리를 제어한다.
선택적으로, BMS는 저장 유닛 또는 처리 유닛과 같은 자체 기능 유닛으로부터 제1 방전 전류를 획득할 수 있으며, 또는BMS는 다른 장치로부터 제1 방전 전류를 획득할 수도 있다. 일부 실시예에서, 제1 방전 전류는 미리 설정된 전류일 수 있고, 미리 설정된 전류는 고정된 값일 수 있으며, 또는 시간에 따라 미리 설정된 방식으로 변경될 수도 있다. 또는, 다른 실시예에서, 제1 방전 전류는 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류일 수 있고, 제1 방전 전류는 배터리의 상태 파라미터의 변화에 따라 변한다. 일부 실시예에서, 방전 모드 또는 방전 단계에서 배터리의 전기는 에너지 저장 장치 및/또는 전력망으로 전송될 수 있으며, 이는 전기 에너지의 재활용에 유리하다. 에너지 저장 장치는 배터리의 방전 전류를 수신할 수 있도록 충방전 장치 내부 또는 충방전 장치 외부에 설치될 수 있으며, 본 출원의 실시예는 에너지 저장 장치의 구체적인 구성을 제한하지 않는다. 선택적으로, 방전 모드에서 배터리의 전량은 다른 방식으로도 소모될 수 있으며, 본 출원의 실시예는 전기 에너지 소모의 특정 방식을 제한하지 않는다.
또한, 충방전 장치가 배터리의 방전을 제어하는 과정에서, BMS는 방전 과정에서의 배터리의 제1 누적 방전량을 획득하고, 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
선택적으로, 전술한 제1 누적 방전량은 제1 누적 방전 용량일 수 있거나 제1 누적 방전 전량일 수도 있다. 이에 따라, 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전 용량이면, 제1 누적 방전량 임계값은 제1 누적 방전 용량 임계값이고, 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전 전량이면, 제1 누적 방전량 임계값은 제1 누적 방전 전량 임계값이다.
일부 실시예에서, 전술한 제1 누적 방전량 임계값은 미리 설정된 임계값일 수 있고, 미리 설정된 임계값은 고정된 임계값일 수 있으며, 또는 시간 경과에 따라 미리 설정된 방식으로 변경될 수도 있다.
다른 실시예에서, 제1 누적 방전량 임계값은 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정될 수 있으며, 즉 배터리의 상태 파라미터가 변경될 때, 제1 누적 방전량 임계값도 변경된다. 본 실시예를 통해, 제1 누적 방전량 임계값은 배터리의 현재 상태 파라미터에 더 잘 적응할 수 있으므로 현재 방전 과정을 더 잘 제어하고 배터리의 방전 효율을 개선하며 배터리에 손상을 일으키지 않는다.
제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상인 경우, 충방전 장치는 방전을 중지하도록 배터리를 제어한다.
상기와 같은 과정을 통해, 충방전 장치는 BMS에서 전송된 제1 충전 전류 및 제1 방전 전류에 기초하여 배터리의 충전 및 방전을 실현함으로써, 배터리의 연속 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피할 수 있으며, 발열 및 리튬 이온 축적 등과 같은 문제로 인한 배터리 연소 및 폭발과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장할 수 있다. 또한, 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 제1 누적 충전량까지 충전한 후, 다시 제1 방전 전류에 기초하여 배터리의 전량을 제1 누적 방전량까지 방출하여, 충전 과정에서 배터리 음극에 축적된 리튬 이온을 방출할 수 있으므로, 연속 충전으로 인한 리튬 석출 문제를 방지하여 배터리의 사용 수명과 충전 능력을 향상시킬 수 있다.
배터리 충전의 경우, 1회 충전 및 1회 방전 후 2회 연속 충전을 진행하여 배터리를 계속 충전할 수 있다.
선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 배터리 충전 방법(200)은 다음 단계를 더 포함할 수 있다.
단계 270: 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상이면, BMS는 제2 충전 전류를 획득한다.
단계 280: BMS는 충방전 장치에 제2 충전 전류를 전송한다.
단계 290: 충방전 장치는 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전한다.
구체적으로, 전술한 단계 270 내지 290에서, BMS가 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상인 것으로 판단하는 경우, BMS는 제2 충전 전류를 획득하고 제2 충전 전류를 충방전 장치로 전송하며, 충방전 장치는 수신된 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 계속 충전한다. 즉, 배터리의 경우 방전 모드에서 충전 모드로 다시 진입한다. 선택적으로, 단계 270에서 단계 290까지의 다른 관련 기술 방안에 대해서는 위의 단계 210에서 단계 230까지의 관련 설명을 참조할 수 있으므로, 여기에서 반복하지 않는다.
전술한 실시예에서, 배터리의 충방전을 위해 필요한 전류 정보에 더하여, 배터리의 충방전을 위해 충방전에 필요한 전압 정보도 필요하다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 단계 210 내지 230에서: BMS는 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압을 획득하고, 충방전 장치에 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압을 전송하고, 충방전 장치는 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압에 기초하여 배터리를 충전하도록 구성되며; 단계 240 내지 260에서, BMS는 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압을 획득하고, 충방전 장치에 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압을 전송하고, 충방전 장치는 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압에 기초하여 배터리를 방전하도록 구성된다. 이후의 충방전 과정은 위의 충방전 과정과 유사할 수 있으므로 여기서 반복하지 않는다.
도 3은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법(300)의 흐름도를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 방법(300)은 위의 단계 210 내지 단계 290 외에 다음 단계를 더 포함할 수 있다.
단계 310: 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않으면, BMS는 제2 방전 전류를 획득한다.
단계 320: BMS는 충방전 장치로 제2 방전 전류를 전송한다.
단계 330: 충방전 장치는 제2 방전 전류에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어한다.
본 출원의 실시예에서는 BMS와 충방전 장치 간의 정보 교환을 통해 배터리의 충전, 방전 및 재충전, 재방전을 완료한다. 이와 같이, 본 출원의 실시예는 충방전 과정을 순차적으로 순환하고, 배터리의 안전성 성능 확보를 기반으로 배터리를 점진적으로 충전할 수 있는 다중 사이클 충방전 방법을 더 제공할 수 있다.
구체적으로, 단계 310에서, 충방전 장치가 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하는 과정인 경우, BMS는 배터리의 제2 누적 충전량을 획득하고, 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
선택적으로, 제2 누적 충전량은 제2 충전 전류에 기초한 충방전 장치에 의한 배터리의 충전량일 수 있으며, 또는 제2 누적 충전량은 또한 배터리의 현재 총 충전량일 수 있다. 예시로서, 배터리의 현재 총 충전량 = 제1 충전 전류에 기초한 충전량 + 제2 충전 전류에 기초한 충전량 - 제1 방전 전류에 기초한 방전량이다. 대응하여, 제2 누적 충전량 임계값은 또한 단일 충전에 기초한 충전량 임계값일 수 있으며, 또는 제2 누적 충전량 임계값은 또한 총 충전량에 기초한 충전량 임계값일 수 있다.
전술한 제1누적 충전량 및 제1누적 충전량 임계값과 유사하게, 본 출원의 실시예에서, 제2누적 충전량은 제2누적 충전 용량일 수 있거나 제2누적 충전 전량일 수도 있다. 이에 대응하여, 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전 용량이면 제1 누적 충전량 임계값은 제2 누적 충전 용량 임계값이고, 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전 전량이면 제2 누적 충전량 임계값은 제2 누적 충전 전량 임계값이다.
선택적으로, 일부 실시예에서, 전술한 제2 누적 충전량 임계값은 미리 설정된 임계값일 수 있고, 미리 설정된 임계값은 고정된 임계값일 수 있으며, 또는 시간에 따라 미리 설정된 방식으로 변경될 수도 있다.
다른 실시예에서, 제2 누적 충전량 임계값은 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정될 수 있다. 즉 배터리의 상태 파라미터가 변경될 때, 제2 누적 충전량 임계값도 변경된다.
또한, 단계 310에서, 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고, 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않는 경우, BMS 제2 방전 전류를 획득한다. 그리고 단계 320 내지 단계 330에서, BMS는 제2 방전 전류를 충방전 장치로 전송하고, 충방전 장치는 수신된 제2 방전 전류에 기초하여 배터리가 방전되도록 제어한다.
구체적으로, 전술한 단계의 다른 관련 기술 방안에 대해, 상기 단계 240 내지 단계 260의 관련 설명을 참조할 수 있으며, 이는 여기서 반복되지 않는다.
예시로서, 도 4는 본 출원의 실시예에서 제공되는 배터리의 충전 전류 및 방전 전류의 개략적인 파형도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, t1부터 t2까지, 충방전 장치는 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하고, 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때까지 충전하며, t2부터 t3까지, 충방전 장치는 제1 방전 전류에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어하고, 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때까지 방전하며, 선택적으로, 제1 방전 전류의 지속 시간은 제1 충전 전류의 지속 시간보다 짧을 수 있다. t3에서 t4까지, 충방전 장치는 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 계속 충전하고, 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때까지 충전하며, t4부터 t5까지, 충방전 장치는 제2 방전 전류에 기초하여 배터리의 방전을 제어하고, 배터리의 제2 누적 방전량이 제2 누적 방전량 임계값 이상일 때까지 방전하며, 선택적으로, 제2 충전 전류의 지속 시간은 제1 충전 전류의 지속 시간보다 짧을 수 있다. 위의 충방전 과정은 배터리가 완전 충전될 때까지 계속되는 것을 이해할 수 있다.
도 4는 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류의 파형도를 개략적으로 도시한 것일 뿐이며, t1에서 t2까지의 제1 충전 전류는 도 4에 도시된 바와 같이 정전류일 수도 있고, 시간에 따라 변하는 변화하는 전류일 수도 있으며, 유사하게, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류는 도 4에 도시된 바와 같이 정전류일 수도 있고, 시간에 따라 변화하는 전류일 수도 있다. 또한, 도 4에 개략적으로 도시된 제1 충전 전류 및 제2 충전 전류는 크기가 동일하고, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류는 크기가 동일하며, 그 외에, 제1 충전 전류와 제2 충전 전류의 크기는 상이할 수도 있고, 제1 방전 전류와 제2 방전 전류의 크기도 상이할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
도 5는 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법(500)의 흐름도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 방법(500)은 위의 단계 210 내지 단계 290 외에 다음 단계를 더 포함할 수 있다.
단계 510: 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하면, BMS는 충방전 장치에 충전 중지 명령을 전송한다.
단계 520: 충방전 장치는 배터리 충전을 중지한다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, BMS는 배터리가 완전 충전 상태에 도달하는지 여부를 모니터링하기 위해 배터리 내의 하나 이상의 배터리 셀의 전압을 모니터링할 수 있다. 선택적으로, 일부 실시예에서, 배터리 셀의 최대 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하는지 여부를 판단함으로써 배터리가 완전 충전 상태에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다. 배터리 셀의 최대 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하면 배터리가 완전 충전 상태에 도달했음을 의미하며, 이때 BMS는 충방전 장치에 충전 중지 명령을 전송한다. 충전 중지 명령은 충방전 장치에 배터리 충전을 중지하도록 지시하는데 사용되어, 충방전 장치가 배터리 충전을 중지하도록 한다.
선택적으로, 단계 510 및 단계 520은 배터리의 충전 단계 동안 수행될 수 있다. 즉, BMS가 충전 모드에 진입하고 충방전 장치가 BMS에서 전송된 충전 전류를 수신한 후, 배터리를 충전하는 과정에서, BMS는 배터리의 배터리 셀 전압을 획득하여 배터리가 완전 충전 상태에 도딜했는지 여부를 판단한다. 일단 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하면 BMS는 충방전 장치에 충전 중지 명령을 전송하여 충방전 장치가 배터리 충전을 중지하도록 한다.
따라서, 도 5에서는 단계510과 단계520이 단계 290이후, 즉 2차 충전 과정에서 수행되는 것을 개략적으로 도시한 것으로, 단계 510 및 단계 520은 다중 충방전 중 어느 하나의 충전 과정에서도 수행될 수 있음을 알 수 있다
선택적으로, 전술한 방법 실시예에서, 충방전 장치를 사용하여 배터리를 충전, 방전 및 재충전하기 때문에, 배터리에 연속적인 충전에 의해 야기되는 안전 문제를 방지할 수 있고, 또한, 상기 방법에서 충전 전류는 대전류일 수 있으므로, 단일 충전 과정에서 배터리의 충전 용량을 증가시키고 급속 충전의 목적을 달성한다.
또한, 연속 충전 과정에서 음극에 리튬 이온이 축적되기 때문에 충전 전류도 제한되어 있어, 연속적인 대전류를 사용하여 전지를 급속 충전하는 것이 불가능하다. 반면, 본 출원의 실시예의 기술 방안은 대전류를 사용하여 배터리를 충전하고, 1차 대전류 충전 후 배터리를 방전하여 충전 과정에서 배터리의 음극에 축적된 리튬 이온을 방출한 다음 대전류 배터리를 사용하여 다시 배터리를 충전하므로 배터리의 빠른 충전을 실현할 수 있다.
구체적으로, 상기 방법에서, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류는 대전류일 수 있다. 또한, 충방전 장치는 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전한 후, 후속 충전 과정의 충전 전류도 대전류일 수 있다.
선택적으로, 대전류 고속 충전을 달성하기 위해, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C 사이이다.
또한, 본 출원의 실시예에서의 방전 전류는 소전류로서, 배터리 소전류의 방전을 통해 전지의 음극에 축적된 리튬 이온을 방출하는 것을 목적으로 하므로, 배터리에 충전된 전량의 과도한 손실을 초래하지 않는다.
구체적으로, 상기 방법에서 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류는 소전류일 수 있다. 또한, 충방전 장치가 제2 방전 전류에 기초하여 배터리가 방전되도록 제어한 후, 후속 방전 과정의 방전 전류도 소전류일 수 있다.
선택적으로, 소전류 방전을 달성하기 위해, 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류의 충전율 범위는 0. 1C 내지 1C 사이이다.
선택적으로, 위의 방법에서, 충전 과정 동안 배터리의 충전량 및 방전 과정 동안 배터리의 방전량을 더 잘 제어하기 위해, 방전 과정에서 누적 방전량 임계값과 충전 과정에서 누적 충전량 임계값의 비율을 설정하여, 방전량을 적게 만들어 배터리에 충전된 전량의 과도한 손실을 초래하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 방법에서, 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이고 및/또는 제2 누적 충전량 임계값에 대한 제2 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이다.
또한, 충방전 장치가 제2 충전 전류 및 제2 방전 전류에 기초하여 배터리의 충전 및 방전을 제어한 후, 후속 충방전 과정에서 누적 충전량 임계값에 대한 누적 방전량 임계값의 비율 또한 10% 이하일 수 있다.
상기 10%의 비율은 또한 응용 시나리오 및 응용 요구 사항의 변화에 따라 조정될 수 있으며, 본 출원은 비율의 구체적인값을 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
선택적으로, 전술한 방법 실시예에서, BMS에 의해 획득된 제1 충전 전류 및 제2 충전 전류는 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류는 미리 설정된 전류일 수 있고, 또는 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류는 또한 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류일 수 있으며, 배터리의 상태 파라미터가 변경될 때, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류는 상이한 상태 파라미터에 대응하는 상이한 전류일 수 있다. 여기서, 배터리의 상태 파라미터는 다음 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태(state of charge, SOC), 배터리 건강 상태(state of health, SOH) 등.
유사하게, BMS에 의해 획득된 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류는 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류는 미리 설정된 전류일 수 있고, 또는 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류는 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류일 수도 있다.
제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나가 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류인 경우, 현재 배터리 파라미터 상태에 더 잘 적응될 수 있어, 배터리의 충전 효율 및/또는 방전 효율을 개선하고, 배터리에 손상을 초래하지 않는다.
또한, 충방전 장치가 제2 충전 전류 및 제2 방전 전류에 기초하여 배터리를 충전하고 배터리 방전을 제어한 후, 후속 충방전 과정에서 충전 전류 및/또는 방전 전류는 또한 미리 설정된 전류일 수 있으며, 또는 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류일 수도 있다.
도 6은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법(600)의 대화형 흐름도를 도시한다.
상기 도 2에 도시된 방법(200)에 기초하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단계(210)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 610: BMS는 배터리의 상태 파라미터를 획득하고, 상태 파라미터에 따라 제1 충전 전류를 결정한다.
상기 단계(240)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 640: 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않는 경우, BMS는 상태 파라미터를 획득하고, 배터리의 상태 파라미터에 따라 제1 방전 전류를 결정한다.
상기 단계(270)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 670: 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상이면, BMS는 배터리의 상태 파라미터를 획득하고, 상태 파라미터에 따라 제2 충전 전류를 결정한다.
또한, 본 출원의 실시예에서 방법(600)의 다른 단계에 대해, 위의 도 2에 도시된 실시예의 관련된 설명을 참조할 수 있고, 세부사항은 여기에서 반복되지 않는다.
구체적으로, 본 출원의 실시예에서, 제1 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 충전 전류는 모두 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 전류이다. 다른 기간에 BMS는 배터리의 다른 상태 파라미터를 획득하고, 그 상태 파라미터에 따라 현재 충전 전류 및 방전 전류를 결정할 수 있다.
선택적으로, 배터리의 상태 파라미터에 따라 충전 전류 및 방전 전류를 결정하기 위한 다양한 구현 방식이 있을 수 있으며, 예를 들어, 배터리의 상태 파라미터와 충전 전류 및 방전 전류 사이의 매핑 관계를 획득하고, 매핑 관계에 따라 배터리의 상태 파라미터를 통해 구체적인 충전 전류 및 방전 전류를 결정할 수 있다. 여기서, 매핑 관계는 많은 양의 실험 데이터를 피팅하여 얻은 매핑 관계로, 높은 신뢰도와 정확도를 구비할 수 있으며, 매핑 관계는 구체적으로 매핑 테이블, 매핑 다이어그램, 매핑 공식 등이 될 수 있다. 또한, 다른 예에서, 많은 양의 실험 데이터를 기반으로 전용 신경망 모델을 훈련할 수도 있고, 신경망 모델은 입력된 배터리의 상태 파라미터에 따라 충전 전류 및 방전 전류를 출력할 수 있다.
선택적으로, 충전 전류 및 방전 전류에 더하여, 전술한 방법 실시예에서, 제1 누적 충전량 임계값 및 제2 누적 충전량 임계값은 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 누적 방전량 임계값과 제2 누적 방전량 임계값은 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 누적 충전량 임계값, 제2 누적 충전량 임계값, 제1 누적 방전량 임계값 및 제2 누적 방전량 임계값 중 적어도 하나는 미리 설정된 임계값일 수 있다. 또는, 제1 누적 충전량 임계값, 제2 누적 충전량 임계값, 제1 누적 방전량 임계값 및 제2 누적 방전량 임계값 중 적어도 하나는 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 임계값일 수도 있다.
또한, 충방전 장치가 제2 충전 전류 및 제2 방전 전류에 기초하여 배터리를 충전하고 배터리 방전을 제어한 후, 후속 충방전 과정에서 누적 방전량 임계값 및 누적 충전량 임계값은 미리 결정된 임계값일 수 있고, 또는 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 임계값일 수도 있다.
전술한 본 출원의 실시예를 통해, 제1 누적 충전량 임계값, 제2 누적 충전량 임계값, 제1 누적 방전량 임계값 및 제2 누적 방전량 임계값 중 적어도 하나가 배터리의 상태 파라미터에 따라 결정된 임계값인 경우, 배터리의 현재 상태 파라미터에 더 잘 적응하여 현재 충전 과정 및/또는 방전 과정을 더 잘 제어하고 충전 용량과 방전 용량을 보장하고 배터리의 효율적인 충전을 실현할 수 있다.
선택적으로, 전술한 방법 실시예에서, 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나는 BMS에 의해 규칙적으로 또는 불규칙적으로 획득된 전류일 수 있다. 예를 들어, 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나는 배터리 상태 파라미터에 따라 BMS에 의해 규칙적 또는 불규칙적으로 결정된 전류일 수 있고, 이 전류는 배터리의 상태 파라미터의 변화에 따라 변한다. 구체적으로, BMS는 배터리의 상태 파라미터를 규칙적으로 획득하여 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나를 결정할 수 있고; 또는, BMS는 배터리의 상태 파라미터를 실시간으로 획득하고, 상태 파라미터가 불규칙하게 변화되는 경우, BMS는 불규칙하게 변하는 상태 파라미터에 따라 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나를 결정한다.
또한, 이에 기초하여, BMS는 규칙적 또는 불규칙적으로 제1 충전 전류, 제2 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류 중 적어도 하나를 충방전 장치에 전송하여 충방전 장치가 규칙적으로 전송된 전류에 기초하여 배터리를 충전하거나 배터리의 방전을 제어하도록 한다.
이 구현 방식에서, 충방전 장치가 배터리의 단일 충전 및/또는 단일 방전 과정을 진행하는 동안, 충전 및/또는 방전 전류는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 BMS에서 전송된 것이므로, 한편으로는, 이 구현 방식을 통해, 충전 전류 및/또는 방전 전류를 규칙적 또는 불규칙적으로 조정하여 충전 및 방전 효율을 향상시키고, 다른 한편으로는, 규칙적 또는 불규칙적으로 전송된 충전 전류 및/또는 방전 전류를 통해 BMS와 배터리의 상태가 정상임을 표시할 수 있고, 충방전 장치는 배터리를 계속 충전하거나 배터리 방전을 제어할 수 있다. 따라서, 이 구현 방식에서, 충방전 장치가 BMS에 의해 규칙적 또는 불규칙적으로 전송된 충전 전류 및/또는 방전 전류를 수신하지 않은 경우, 충방전 장치는 배터리 충전을 중지하고 및/또는 배터리 방전 제어를 중지하여 배터리의 안전 성능을 보장할 수 있다.
도 7은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법(700)의 대화형 흐름도를 도시한다.
도 2에 도시된 방법(200)에 기초하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 단계(210)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 710: BMS는 규칙적으로 제1 충전 전류를 획득한다.
상기 단계(220)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 720: BMS는 규칙적으로 충방전 장치에 제1 충전 전류를 전송한다.
상기 단계(240)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 740: 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않으면, 제1 방전 전류를 규칙적으로 획득한다.
상기 단계(250)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 750: BMS는 규칙적으로 충방전 장치에 제1 방전 전류를 전송한다.
상기 단계(270)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 770: 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상이면 제2 충전 전류를 규칙적으로 획득한다.
상기 단계(280)는 다음을 포함할 수 있다:
단계 780: BMS는 규칙적으로 충방전 장치에 제2 충전 전류를 전송한다.
또한, 본 출원의 실시예에서 방법(700)의 다른 단계에 대해, 위의 도 2에 도시된 실시예의 관련된 설명을 참조할 수 있으며, 세부사항은 여기에서 반복되지 않는다.
본 출원의 실시예에서, BMS는 제1 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 충전 전류를 규칙적으로 획득할 수 있다. 이에 상응하여, BMS는 규칙적으로 충방전 장치에 제1 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 충전 전류를 전송할 수 있다.
전술한 실시예에서, 배터리의 충방전을 위해 필요한 전류 정보 외에, 충방전을 위해 필요한 전압 정보도 배터리의 충방전을 위해 필요함을 이해할 수 있다. 충전 및 방전에 필요한 전압의 획득 방법은 본 출원 실시예에 대해 어떠한 제한도 구성하지 않는다.
선택적으로, 전술한 방법 실시예에서, BMS와 충방전 장치 사이의 통신은 충전기와 BMS 사이의 기존 통신 프로토콜과 호환될 수 있다. 따라서, BMS와 충방전 장치 사이의 통신이 구현하기 편리하고 응용 전망이 좋다.
구체적으로, 전술한 방법 실시예에 기초하여, BMS는 또한 제1 충전 전압, 제2 충전 전압, 제1 방전 전압 및 제2 방전 전압 중 적어도 하나를 획득할 수 있고, 또한 상기 제1 충전 전압, 상기 제2 충전 전압, 상기 제1 방전 전압 및 제2 방전 전압 중 적어도 하나를 상기 충방전 장치로 전송한다. 여기서, 제1 충전 전류 및 상기 제1 충전 전압은 제1 배터리 충전 요구 메시지(BCL 메시지)에 전달되고, 및/또는, 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압은 제2 BCL 메시지에 전달되고, 및/또는, 제2 충전 전류 및 제2 충전 전압은 제3 BCL 메시지에 전달되고, 및/또는, 제2 방전 전류 및 제2 방전 전압은 제4 BCL 메시지에 전달된다.
또한, 충방전 장치가 제2 충전 전류 및 제2 방전 전류에 기초하여 배터리를 충전하고 배터리 방전을 제어한 후, 후속 충전 및 방전 과정에서의 충전 전류, 충전 전압, 방전 전류 및 방전 전압 방전도 BCL 메시지로 전달되어 BMS를 통해 충방전 장치로 전송할 수 있다.
도 8은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 배터리 충전 방법(800)의 대화형 흐름도를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 배터리 충전 방법(800)은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다:
단계 810: BMS는 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압을 획득한다.
단계 820: BMS는 충방전 장치에 제1 BCL 메시지를 전송하고, 제1 BCL 메시지는 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압을 전달한다.
단계 830: 충방전 장치는 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압에 기초하여 배터리를 충전한다.
단계 840: 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않으면, BMS는 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압을 획득한다.
단계 850: BMS는 충방전 장치에 제2 BCL 메시지를 전송하고, 제2 BCL 메시지는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전압을 전달한다.
단계 860: 충방전 장치는 제1 방전 전류 및 제2 방전 전압에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어한다.
단계 870: 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상이면, BMS는 제2 충전 전류 및 제2 충전 전압을 획득한다.
단계 880: BMS는 충방전 장치에 제3 BCL 메시지를 전송하고, 제3 BCL 메시지는 제2 충전 전류 및 제2 충전 전압을 전달한다.
단계 890: 충방전 장치는 제2 충전 전류 및 제2 충전 전압에 기초하여 배터리를 충전한다.
본 출원의 실시예에서, 충전기와 BMS 간의 기존 통신 프로토콜에서 배터리 충전 요구(BCL) 메시지를 사용하여, BMS는 충방전 장치에 충전 전류 및 방전 전류를 전송하고, 충방전 장치는 수신된 충전 전류 및 방전 전류에 기초하여 배터리를 충전하거나 배터리의 방전을 제어한다.
선택적으로, BCL 메시지에서, 충전 전압(전술한 제1 충전 전압 및 제2 충전 전압을 포함) 및 방전 전압(전술한 제1 방전 전압 및 제2 방전 전압을 포함)은 상이한 범위를 갖고, 충전 전류(전술한 제1 충전 전류 및 제2 충전 전류를 포함)와 방전 전류(전술한 제1 방전 전류 및 제2 방전 전류를 포함)는 상이한 범위를 가지며, 충방전 장치가 수신한 BCL 메시지에서, 전달된 전압 및 전류의 크기를 통해, 그것이 충전 전압 및 충전 전류에 속하는지 또는 방전 전압 및 방전 전류에 속하는지 여부를 판단할 수 있다.
선택적으로, BMS는 배터리의 상태 파라미터에 따라 충전 전압 및 방전 전압을 결정할 수 있으며, 또는 충전 전압 및 방전 전압은 미리 설정된 값일 수도 있다.
선택적으로, 일부 실시예에서, BMS는 충전 전류 및 충전 전압을 규칙적으로 획득할 수 있고, 규칙적으로 충방전 장치에 충전 전류 및 충전 전압을 전달하는 BCL 메시지를 전송할 수 있고, 유사하게, BMS는 또한 방전 전류 및 방전 전압을 규칙적으로 획득하고, 규칙적으로 충방전 장치에 방전 전류 및 방전 전압을 전달하는 BCL 메시지를 전송할 수 있다. 본 실시예에서 BCL 메시지의 규칙적 전송 방식은 기존 규격의 BCL 메시지의 규칙적 전송 방식과 동일할 수 있다.
상기 실시예에서, 충방전 전류 및/또는 전압의 정보 교환 메시지는 설명을 위한 예이며, 또한 충방전 전 차량과 충전기 사이의 핸드 셰이크 상호 작용, 충방전의 파라미터 구성 상호 작용 등을 포함할 수 있다. 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
선택적으로, 충전기와 BMS 사이의 통신 프로토콜은 V2G(vehicle to grid,) 모드 및 G2V(grid to vehicle) 모드에서의 통신 프로토콜을 포함한다.
이상에서는 본 출원에서 제공하는 배터리 충전 방법의 구체적인 실시예를 도 2 내지 도 8과 관련하여 설명하였고, 다음은 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 출원에서 제공하는 관련 장치의 구체적인 실시예를 설명한다. 아래에서 각 장치 실시예의 관련 설명은 전술한 방법 실시예를 참조할 수 있으며, 간결함을 위해 세부사항은 반복되지 않는다는 것을 이해할 수 있다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)(900)의 개략적인 구조 블록도를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, BMS(900)는 획득 유닛(910), 송신 유닛(920) 및 처리 유닛(930)을 포함한다.
본 출원의 실시예에서, 획득 유닛(910)은 제1 충전 전류를 획득하도록 구성되며; 송신 유닛(920)은 제1 충전 전류를 충방전 장치에 전송하여 충방전 장치가 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하도록 구성되며; 처리 유닛(930)은 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않는 경우를 결정하도록 구성되고, 획득 유닛(910)은 또한 제1 방전 전류를 획득하도록 구성되며; 송신 유닛(920)은 또한 제1 방전 전류를 충방전 장치에 전송하여 충방전 장치가 제1 방전 전류에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어하도록 구성되며; 선택적으로, 처리 유닛(930)은 또한 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상인 경우를 결정하도록 구성되고, 획득 유닛(910)은 또한 제2 충전 전류를 획득하도록 구성되며; 송신 유닛(920)은 또한 제2 충전 전류를 충방전 장치에 전송하여 충방전 장치가 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하도록 구성된다.
선택적으로, 처리 유닛(930)은 또한 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리의 배터리 셀의 전압이 초과하지 않는 경우를 결정하도록 구성되고, 획득 유닛(910)은 또한 제2 방전 전류를 획득하도록 구성되며; 송신 유닛(920)은 또한 제2 방전 전류를 충방전 장치에 전송하여 충방전 장치가 제2 방전 전류에 기초하여 방전하도록 배터리를 제어하도록 구성된다.
선택적으로, 처리 유닛(930)은 또한 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하는 것을 결정하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 또한 충방전 장치에 충전 중지 명령을 전송하도록 구성되며, 충전 중지 명령은 충방전 장치가 배터리 충전을 중지하도록 지시하는데 사용된다.
선택적으로, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류의 충전율 범위는 2C와 10C 사이이다.
선택적으로, 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류의 방전율 범위는 0. 1C와 1C 사이이다.
선택적으로, 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이고, 및/또는 제2 누적 충전량 임계값에 대한 제2 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이다.
선택적으로, 획득 유닛(910)은 배터리의 상태 파라미터를 획득하고, 상태 파라미터에 따라 제1 충전 전류를 결정하도록 구성되고, 및/또는 획득 유닛(910)은 배터리의 상태 파라미터를 획득하고, 상태 파라미터에 따라 제1 방전 전류를 결정하도록 구성되고, 및/또는, 획득 유닛(910)은 배터리의 상태 파라미터를 획득하고, 상태 파라미터에 따라 제1 방전 전류를 결정하도록 구성되며; 여기서, 배터리의 상태 파라미터는: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태 및 배터리 건강 상태의 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 획득 유닛(910)은 제1 충전 전류를 규칙적으로 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 제1 충전 전류를 충방전 장치에 규칙적으로 전송하도록 구성되고, 및/또는 획득 유닛(910)은 제1 방전 전류를 규칙적으로 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 제1 방전 전류를 충방전 장치에 규칙적으로 전송하도록 구성되고; 및/또는, 획득 유닛(910)은 제2 충전 전류를 규칙적으로 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 제2 충전 전류를 충방전 장치에 규칙적으로 전송하도록 구성된다.
선택적으로, 획득 유닛(910)은 또한 제1 충전 전압을 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 또한 제1 충전 전압을 충방전 장치에 전송하도록 구성되고, 여기서, 제1 충전 전류 및 제1 충전 전압은 제1 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 획득 유닛(910)은 또한 제1 방전 전압을 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 또한 제1 방전 전압을 충방전 장치에 전송하도록 구성되고, 여기서, 제1 방전 전류 및 제1 방전 전압은 제2 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 송신 유닛(920)은 또한 제2 충전 전압을 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 또한 제2 충전 전압을 충방전 장치에 전송하도록 구성되고, 여기서, 제2 충전 전류 및 제2 충전 전압은 제3 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 획득 유닛(910)은 또한 제2 방전 전압을 획득하도록 구성되고, 송신 유닛(920)은 또한 제2 방전 전압을 충방전 장치로 전송하도록 구성되고, 여기서 제2 방전 전류 및 제2 방전 전압은 제4 BCL 메시지에 전달된다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 충방전 장치(1000)의 개략적인 구조 블록도를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 충방전 장치(1000)는 수신 유닛(1010) 및 처리 유닛(1020)을 포함한다.
본 출원의 실시예에서, 수신 유닛(1010)은 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하도록 구성되고; 처리 유닛(1020)은 제1 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하도록 구성되고; 수신 유닛(1010)은 또한BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하도록 구성되고, 처리 유닛(1020)은 또한 제1 방전 전류에 기초하여 배터리 방전을 제어하도록 구성되며, 여기서, 제1 방전 전류는 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 BMS에서 전송된 방전 전류이며; 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하도록 구성되고, 처리 유닛(1020)은 또한 제2 충전 전류에 기초하여 배터리를 충전하도록 구성되며, 여기서, 제2 충전 전류는 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 BMS에서 전송된 충전 전류이다.
선택적으로, 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하도록 구성되고, 처리 유닛(1020)은 또한 제2 방전 전류에 기초하여 배터리 방전을 제어하도록 구성되며, 여기서, 제2 방전 전류는 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀 전압이 배터리의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때, BMS에서 전송된 방전 전류이다.
선택적으로, 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하도록 구성되고, 처리 유닛(1020)은 배터리 충전을 중지하도록 구성된다. 여기서, 충전 중지 명령은 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 BMS에서 전송된 명령이다.
선택적으로, 제1 충전 전류 및/또는 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C이다.
선택적으로, 제1 방전 전류 및/또는 제2 방전 전류의 방전율의 범위는 0. 1C 내지 1C이다.
선택적으로, 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이고, 및/또는 제2 누적 충전량 임계값에 대한 제2 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하이다.
선택적으로, 제1 충전 전류, 제1 방전 전류 및 제2 충전 전류 중 적어도 하나는 배터리의 상태 파라미터에 따라 BMS에 의해 결정되고; 여기서, 배터리의 상태 파라미터는: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태 및 배터리 건강 상태의 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 수신 유닛(1010)은 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는 수신 유닛(1010)은 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는 수신 유닛(1010)은 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성된다.
선택적으로, 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 제1 충전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서, 제1 충전 전압 및 제1 충전 전류는 제1 배터리 충전 요구(BCL) 메시지에 전달되며; 및/또는, 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 제1 방전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서 제1 방전 전압 및 제1 방전 전류는 제2 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 수신 유닛(1010)은 또한 BMS에서 전송된 제2 충전 전압을 수신하도록 구성되며, 여기서 제2 충전 전압 및 제2 충전 전류는 제3 BCL 메시지에 전달되며; 및/또는, 수신 유닛(1010)은 또한BMS에서 전송된 제2 방전 전압을 수신하도록 구성되며, 여기서 제2 방전 전압 및 제2 방전 전류는 제4 BCL 메시지에 전달된다.
도 2 내지 도 10은 충방전 장치와 BMS 간의 정보 상호 작용에 기초하여 배터리를 충전하기 위한 방법 및 장치의 실시예를 설명하였으며, 충방전 장치의 경우 다양한 하드웨어 아키텍처를 통해 배터리를 충전하고 배터리 방전을 제어할 수 있다.
도 11은 본 출원의 실시예에 의해 제공되는 다른 충방전 장치의 개략적인 구조 블록도를 도시한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 충방전 장치(1100)는 제어 유닛(1110) 및 전력 변환 장치(1120)를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제어 유닛(1110)은 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 제1 충전 전류에 기초하여 전력 변환 유닛(1120)을 제어하여 배터리를 충전하도록 구성되고; 제어 유닛(1110)은 또한 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 제1 방전 전류에 기초하여 전력 변환 유닛(1120)을 제어하여 배터리를 방전하도록 구성되고, 여기서, 제1 방전 전류는 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때, BMS에서 전송된 방전 전류이며; 제어 유닛(1110)은 또한 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 제2 충전 전류에 기초하여 전력 변환 유닛(1120)을 제어하여 배터리를 충전하도록 구성되고, 여기서, 제2 충전 전류는 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때, BMS에서 전송된 충전 전류이다.
구체적으로, 전력 변환 장치(1120)는 대전력의 전기 에너지 변환을 구현하기 위한 고전압 소자를 포함할 수 있고, 제어 유닛(1110)은 전력 변환 장치(1120)에서 고전압 소자의 제어 기능을 구현하기 위한 저전압 회로를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(1110)은 BMS와 통신 연결을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 유닛(1110)은 BMS와 통신 버스를 통해 통신 연결을 설정할 수 있으며, 또는 제어 유닛(1110)은 무선 네트워크를 통해 BMS와 통신 연결을 설정할 수도 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
선택적으로, 예시로서, 도 12는 본 출원의 실시예에 의해 제공된 전력 변환 유닛(1120)의 개략적인 구조 블록도를 도시한다. 도 12에 도시된 전력 변환 장치(1120)는 전술한 실시예 중 어느 하나의 충방전 장치에 적용될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전력 변환 장치(1120)는 교류(alternating current, AC) 전원 및 배터리에 연결될 수 있다. 여기서, 전력 변환 장치(1120)는 교류/직류(alternating current/direct current, AC/DC) 컨버터(1210) 및 제1 직류/직류(direct current/direct current, DC/DC) 컨버터(1220)를 포함하며, AC/DC 컨버터(1210)의 일단은 AC 전원에 연결되고, AC/DC 컨버터(1210)의 타단은 제1 DC/DC 컨버터(1220)의 일단과 연결되고, 제1 DC/DC 컨버터(1220)의 타단은 배터리와 연결되어, 배터리와 AC 전원 사이의 전류 전송을 구현한다.
이 경우, 제어 유닛(1110)은 제1 충전 전류에 기초하여 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전할 수 있으며; 및/또는, 제어 유닛(1110)은 제2 충전 전류에 기초하여 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전할 수 있다.
AC/DC 컨버터(1210)는 양방향 AC/DC 컨버터일 수 있고, 제1 DC/DC 컨버터(1220)는 양방향 DC/DC 컨버터일 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(1110)은 제1 방전 전류에 기초하여 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리가 AC 전원으로 방전되도록 할 수 있다.
선택적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 전력 변환 유닛(1120)은 또한 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 포함한다. 여기서, 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 일단은 제1 DC/DC 컨버터(1220)와 배터리 사이에 연결되고, 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 타단은 에너지 저장 유닛(1240)에 연결된다.
이 경우, 제어 유닛(1110)은 제1 방전 전류에 따라 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 방출할 수 있다.
물론, 배터리의 전량을 AC 전원과 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출할 수도 있다. 구체적으로, 제어 유닛(1110)은 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하고; 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출하도록 한다.
여기서, 에너지 저장 유닛(1240)은 전력 변환 장치(1120)의 일부로 사용되거나, 전력 변환 장치(1120)와 독립적인 유닛으로 사용되어 전력 변환 장치(1120)와 유선으로 연결될 수 있다. 에너지 저장 유닛(1240)은, 예를 들면, 에너지 저장 배터리일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 선택적으로 충방전 장치는 양방향 AC/DC 컨버터(1210), 제1 DC/DC 컨버터(1220) 및 제어 유닛(1110)를 포함하고, 제1 DC/DC 컨버터(1220)가 양방향 DC/DC 컨버터인 경우, 제어 유닛(1110)은 다음과 같이 구성된다: 배터리의 배터리의 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 제1 충전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하고; BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고 제1 방전 전류에 따라 배터리의 전량을 방출하고, 여기서, 제1 방전 전류는 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 BMS에서 전송된 방전 전류이며; BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 제2 충전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하고, 여기서, 제2 충전 전류는 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 BMS에서 전송된 충전 전류이다.
배터리를 충전하는 과정에서, 제어 유닛은 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 BMS에서 전송된 제1 충전 전류와 제1 방전 전류에 기초하여 교대로 배터리를 충전 및 방전하여, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
선택적으로, 제어 유닛(1110)은 또한 BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하고, 제2 방전 전류에 따라 배터리의 전량을 방출하도록 구성되며, 여기서, 제2 방전 전류는 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀 전압이 배터리의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 BMS에서 전송된 방전 전류이다.
선택적으로, BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하고 충전 중지 명령에 따라 배터리 충전을 중지한다. 여기서, 충전 중지 명령은 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 BMS에서 전송된 명령이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 충방전 장치가 제2 DC/DC 컨버터를 더 포함하는 경우, 선택적으로, 제어 유닛(1110)은 구체적으로 다음과 같이 구성된다: 제1 방전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하고, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출한다.
선택적으로, 제어 유닛(1110)은 구체적으로 다음과 같이 구성된다: 배터리의 방전 요구 전력이 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력보다 크면, 제1 방전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하며, 또한, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출한다.
여기서, 배터리에서 AC 전원으로 방전되는 전력은 예를 들어 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력과 동일하고; 배터리에서 에너지 저장 유닛(1240)으로 방전되는 전력은, 예를 들어, 배터리의 방전 요구 전력과 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력의 차와 같다.
제2 DC/DC 컨버터(1230)가 양방향 DC/DC 컨버터인 경우, 제어 유닛(1110)은 구체적으로 다음과 같이 구성된다: 에너지 저장 유닛의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면, 제1 충전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하고; 또한, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 동시에 에너지 저장 유닛(1240)을 통해 배터리를 충전한다.
여기서, 에너지 저장 유닛(1240)에서 배터리로 충전되는 전력은 예를 들어, 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 출력 전력과 같고; AC 전원이 배터리를 충전하는 전력은, 예를 들어, 배터리 충전 요구 전력과 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 출력 전력의 차와 같다.
선택적으로, 제어 유닛(1110)은 다음과 같이 구성된다: 배터리의 방전 요구 전력이 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력보다 작으면, 제1 방전 전류에 따라 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출한다.
다음은 도 14를 참조하여 배터리 방전 과정을 상세히 설명한다. 도 14에 도시된 과정(1400)에서, 제어 유닛(1110)으로 전력 변환 장치(1120)를 제어하여 배터리의 방전을 구현하며, 구체적으로 다음 단계의 일부 또는 전부를 포함한다.
단계 1410: 배터리의 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신했는지 여부를 감지한다.
BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하면, 단계 1420을 실행한다.
단계 1420: 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)보다 큰지 여부를 판단한다.
양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)은 예를 들어 교류 전원의 충전 수용 능력에 기초하여 결정할 수 있다. 즉 교류 전원이 수용할 수 있는 최대 전량에 기초하여 결정할 수 있다.
여기서, 단계 1420에서, 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)보다 크면, 단계 1430을 실행하고;
배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)보다 작으면, 단계 1440을 실행한다.
단계 1430: 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출한다; 또한, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출한다.
단계 1440: 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출한다.
즉, 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)보다 크면, 배터리의 전량을 AC 전원 및 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출하고; 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)보다 작으면 배터리의 전량을 AC 전원으로만 방전한다.
여기서, 단계 1430에서, 배터리에서 AC 전원으로 방전되는 전력은 예를 들어 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)와 같을 수 있고; 이때, 배터리에서 에너지 저장 유닛(1240)으로 방전되는 전력은 배터리의 요구 방전 전력(WSUM1)과 양방향 AC/DC 컨버터(1210)의 최대 입력 전력(WAC/DC)의 차, 즉 WSUM1-WAC/DC이다.
단계 1440에서, 배터리에서 AC 전원으로 방전되는 전력은 예를 들어 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)에 기초하여 결정할 수 있다.
방전 요구 전력(WSUM1)은 예를 들어 전술한 제1 방전 전압 및 제1 방전 전류에 기초하여 결정될 수 있으며, 배터리에 방전 요구가 있는 경우, 배터리의 BMS는 제1 방전 전압 및 제1 방전 전류를 충방전 장치(1100)에 전송한다.
또는, 충방전 장치(1100)는 또한 도 15에 도시된 흐름에 따라 제어 유닛(1110)에 의해 전력 변환 유닛(1120)을 제어하여 배터리를 방전시킬 수 있으며, 이는 구체적으로 다음 단계 중 일부 또는 전부를 포함한다.
단계 1510: 배터리의 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하였는지 여부를 감지한다.
BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하면, 단계 1520을 실행한다.
단계 1520: 배터리의 요구 방전 전력(WSUM1)이 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)보다 큰지 여부를 결정한다.
제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)은 예를 들어 에너지 저장 유닛(1240)의 충전 수용 능력에 기초하여, 즉 에너지 저장 유닛(1240)이 수신할 수 있는 최대 전량에 기초하여 결정할 수 있다.
여기서, 단계 1520에서, 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)보다 크면, 단계 1530을 실행하고; 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)보다 작으면, 단계 1530을 실행한다.
단계 1530: 제1 방전 전류에 따라, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 방출하고; 또한, 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 동시에 방출한다.
단계 1540: 제1 방전 전류에 따라, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛(1240)으로 방출한다.
즉, 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)보다 크면, 배터리의 전량을 AC 전원 및 에너지 저장 유닛(1240)으로 동시에 방출하고; 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)이 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)보다 작으면, 배터리의 전량을 AC 전원으로만 방전한다.
여기서, 단계 1530에서, 배터리에서 에너지 저장 유닛(1240)으로 방전되는 전력은, 예를 들어, 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)과 같을 수 있고; 이때, 배터리에서 AC 전원으로 방전되는 전력은 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)과 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 입력 전력(WDC/DC21)의 차, 즉WSUM1- WDC/DC21와 같다.
단계 1540에서, 배터리에서 에너지 저장 유닛(1240)으로 방전되는 전력은 예를 들어 배터리의 방전 요구 전력(WSUM1)에 기초하여 결정할 수 있다.
제2 DC/DC 컨버터를 추가하고 에너지 저장 장치에 연결되기 때문에, 배터리는 그 전량을 AC 전원과 에너지 저장 장치로 방출할 수 있으므로 충방전 장치의 출력 능력을 향상시키고, 배터리를 교대로 더 효율적으로 충전 및 방전하여, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
또한, 배터리로부터 방전되는 전력을 에너지 저장 유닛과 AC 전원 사이에 합리적으로 분배함으로써, 충방전 장치에서 불필요한 전력 소모를 효과적으로 감소할 수 있다.
전술한 제2 DC/DC 컨버터(1230)가 양방향 DC/DC 컨버터인 경우, 도 16의 흐름(1600)과 같이, 에너지 저장 유닛(1240)은 배터리를 충전하는데 사용될 수도 있다. 전술한 단계 1410 내지 1440 또는 단계 1510 내지 1540에 더하여, 도 16에 도시된 흐름(1600)은 또한 다음 단계의 일부 또는 전부를 포함한다.
단계 1610: 배터리의 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하였는지 여부를 감지한다.
BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하면, 단계 1620을 실행한다.
단계 1620: 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC가 충전 상태 임계값보다 큰지 여부를 결정한다.
충전 상태 임계값은 예를 들어 70%로 설정할 수 있다.
단계 1620에서, 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면 단계 1630을 수행하고, 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC가 충전 상태 임계값보다 작으면 단계 1640을 수행한다.
단계 1630: 제1 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하고; 또한, 제2 DC/DC 컨버터(1230)를 제어하여, 동시에 에너지 저장 유닛(1240)를 통해 배터리를 충전한다.
단계 1640: 제1 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터(1210) 및 제1 DC/DC 컨버터(1220)를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전한다.
즉, 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면, AC 전원과 에너지 저장 유닛(1240)를 통해 동시에 배터리를 충전하고, 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC가 충전 상태 임계값보다 작으면, AC 전원만을 통해 에너지 저장 유닛(1240)을 충전한다.
여기서, 단계 1630에서, 예를 들어 에너지 저장 유닛(1240)에서 배터리로 충전되는 전력은 예를 들어 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 출력 전력(WDC/DC22)과 같을 수 있고; 이때, AC 전원에서 배터리로 충전되는 전력은 배터리의 충전 요구 전력(WSUM2)과 제2 DC/DC 컨버터(1230)의 최대 출력 전력(WDC/DC22)의 차, 즉 WSUM2-WDC/DC22와 같을 수 있다.
단계 1640에서, AC 전원에서 배터리로 충전되는 전력은 예를 들어 배터리의 충전 요구 전력(WSUM2)과 같을 수 있다.
충전 요구 전력(WSUM2)은 예를 들어 전술한 제1 충전 전압 및 제1 충전 전류에 기초하여 결정될 수 있으며, 배터리가 충전될 필요가 있을 때, 배터리의 BMS는 제1 충전 전압 및 제1 충전을 충방전 장치(1100)로 전송한다.
제2 DC/DC 컨버터(1230)는 양방향 DC/DC 컨버터로 설정되기 때문에, 충방전 장치(1100)는 에너지 저장 유닛(1240)의 SOC에 따라 에너지 저장 유닛(1240)의 보조 교류 전원을 함께 사용하여 배터리를 충전할지 여부를 결정할 수 있으므로, 에너지 저장 유닛(1240)에 저장된 전량이 충분한 경우, 충방전 장치(1100)의 충전 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
더욱이, 배터리 충전 전력을 에너지 저장 유닛과 AC 전원 사이에 합리적으로 분배함으로써, 충방전 장치에서 불필요한 전력 소모를 효과적으로 감소할 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 흐름은 개별적으로 실행될 수 있음을 이해해야 한다. 즉, 에너지 저장 유닛(1240)은 배터리에 의해 방출된 전량을 수신하기 위해서만 사용되며; 도 16에 도시된 흐름은 별도로 실행될 수 있다. 즉 에너지 저장 유닛(1240)은 배터리를 충전하기 위해서만 사용되며, 도 16에 도시된 흐름 및 도 14 또는 도 15에 도시된 흐름도 조합하여 실행할 수 있다. 즉, 에너지 저장 유닛(1240)은 배터리에서 방출된 전량을 수신하는데 사용할 수도 있고 배터리를 충전하는데 사용할 수도 있다. 본 출원은 이에 대해 제한하지 않는다.
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 충전 방법(1700)을 도시한다. 방법(1700)은 도 12 또는 도 13에 도시된 바와 같은 전력 변환 유닛(1120)을 갖는 충방전 장치에 적용될 수 있다. 충방전 장치는 양방향 AC/DC 컨버터, 제1 DC/DC 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이다. 그림 17에 도시된 바와 같이, 이 방법은 다음을 포함한다:
단계 1710: 배터리의 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 제1 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 AC전원을 통해 배터리를 충전한다.
단계 1720: BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고 제1 방전 전류에 따라 배터리의 전량을 방출한다. 여기서, 제1 방전 전류는 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 BMS에서 전송된 방전 전류이다.
단계 1730: BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고 제2 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전한다. 여기서, 제2 충전 전류는 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 BMS에서 전송된 충전 전류이다.
이 기술 방안에 기초하여, 배터리를 충전하는 과정에서, 제어 유닛은 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 BMS에서 전송된 제1 충전 전류 및 제1 방전 전류에 따라 배터리를 교대로 충전 및 방전함으로써, 배터리의 지속적인 충전으로 인한 발열 및 리튬 이온 축적과 같은 문제를 회피하고, 나아가 발열 및 리튬 이온 축적 등으로 인한 배터리의 연소 또는 폭발 등과 같은 배터리 안전 문제를 방지하여 배터리의 안전 성능을 보장한다.
선택적으로, 전술한 방법은 다음을 추가로 포함한다: BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하고, 제2 방전 전류에 따라 배터리의 전량을 방출한다. 여기서, 제2 방전 전류는 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 BMS에서 전송된 방전 전류이다.
선택적으로, 전술한 방법은 BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하고, 충전 중지 명령에 따라 배터리 충전을 중지한다. 여기서, 충전 중지 명령은 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 BMS에서 전송된 명령이다.
선택적으로, 충방전 장치는 또한 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고, 제2 DC/DC 컨버터의 일단은 제1 DC/DC 컨버터와 배터리 사이에 연결되고, 타단은 에너지 저장 장치에 연결되며; 여기서, 제1 방전 전류에 따라 배터리의 전량을 방출하는 것은: 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하는 것을 포함하고; 또한, 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하는 것을 포함한다.
선택적으로, 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하고, 또한 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 장치로 동시에 방출하는 것은: 배터리의 방전 요구 전력이 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출하고; 또한, 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하는 것을 포함한다.
선택적으로, 배터리에서 AC 전원으로 방전되는 전력은 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력과 같고; 배터리에서 에너지 저장 장치로 방전되는 전력은 배터리의 방전 요구 전력과 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력의 차와 같다.
선택적으로, 제2 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이고; 여기서, 제1 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하는 것은: 에너지 저장 장치의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면 제1 충전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 AC 전원을 통해 배터리를 충전하고; 또한, 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 에너지 저장 유닛을 통해 배터리를 동시에 충전하는 것을 포함한다.
선택적으로, 에너지 저장 유닛에서 배터리로 충전되는 전력은 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력이고; AC 전원에서 배터리로 충전되는 전력은 배터리의 충전 요구 전력과 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력의 차이다.
선택적으로, 전술한 방법은 또한 다음을 포함한다: 배터리의 방전 요구 전력이 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 제1 방전 전류에 따라 양방향 AC/DC 컨버터 및 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 배터리의 전량을 AC 전원으로 방출한다.
선택적으로, 전술한 AC 전원은 3상 AC 전원을 제공하는데 사용할 수 있는 전력망을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 전력망은 배터리를 충전하기에 충분한 전량을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 배터리에서 방출되는 더 많은 전량을 수신할 수 있다.
또는, 다른 실시예에서, 전술한 AC 전원은 또한 단상 AC 전원일 수 있다. 본 출원의 실시예는 AC 전원의 구체적인 유형을 제한하지 않는다.
본 출원의 실시예에서, 전력 변환 유닛(1120)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 AC 전원 이외에 DC 전원에 연결될 수도 있음에 유의해야 한다. 이때, 전력 변환 장치(1120)는 배터리와 DC 전원 사이의 전류 전송을 실현하기 위해 DC/DC 컨버터만을 포함할 수 있다.
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 전자 장치(1800)의 개략적인 구조 블록도를 도시한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 전자 장치(1800)는 메모리(1810) 및 프로세서(1820)를 포함한다. 여기서, 메모리(1810)는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되고, 프로세서(1820)는 컴퓨터 프로그램을 읽고 컴퓨터 프로그램에 기초하여 본 출원의 전술한 다양한 실시예의 방법을 실행하는데 사용된다.
선택적으로, 전자 장치(1800)는 BMS 및 충방전 장치 중 임의의 하나 이상에서 사용될 수 있다. 본 출원의 실시예에서, 충방전 장치 내의 프로세서가 해당 컴퓨터 프로그램을 읽고, 컴퓨터 프로그램에 기초하여 전술한 다양한 실시예의 충방전 장치에 대응하는 충전 방법을 실행하는 것을 제외하고, BMS의 프로세서는 또한 대응하는 컴퓨터 프로그램을 읽고 컴퓨터 프로그램에 기초하여 전술한 다양한 실시예에서 BMS에 대응하는 충전 방법을 실행할 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예는 또한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 판독 가능 저장 매체를 제공하며, 컴퓨터 프로그램은 본 출원의 전술한 다양한 실시예의 방법을 실행하는데 사용된다. 선택적으로, 컴퓨터 프로그램은 전술한 충방전 장치 및/또는 BMS의 컴퓨터 프로그램일 수 있다.
본 명세서 중의 구체적인 실시예는 본 출원의 실시예의 범위를 제한하는 것이 아니라 본 분야의 기술자가 본 출원의 실시예를 더 잘 이해하도록 돕기 위한 것임을 이해해야 한다.
또한, 본 출원의 다양한 실시예에서, 각 과정의 순서 번호의 크기는 실행의 순서를 의미하는 것이 아니라, 각 과정의 실행 순서는 기능 및 내부 로직에 의해 결정되어야 하며, 본 출원 실시예의 구현 과정에 대해 어떠한 제한도 구성할 수 없음을 이해해야 한다.
또한, 본 명세서에 기술된 다양한 구현 방식은 개별적으로 또는 조합하여 구현될 수 있으며, 이는 본 출원의 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 출원을 설명하였지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않고 다양한 개선이 이루어질 수 있고 그 안의 구성 요소는 균등물로 대체될 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 다양한 실시예에서 언급된 다양한 기술적 특징은 어떤 방식으로든 조합될 수 있다. 본 출원은 본문에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구범위 내에 속하는 모든 기술적 방안을 포함한다.
110: 충방전 장치, 120: 배터리 시스템, 121: 배터리 122: BMS, 130: 전선, 140: 통신선, 900: BMS, 910: 획득 유닛, 920: 송신 유닛, 930, 1020: 처리 유닛, 1000, 1100: 충방전 유닛, 1010: 수신 유닛, 1110: 제어 유닛, 1120: 전력 변환 유닛, 1210: AC/DC 컨버터, 1220: DC/DC 컨버터, 1220: 제1 DC/DC 컨버터, 1230: 제2 DC/DC 컨버터, 1240: 에너지 저장 유닛, 1800: 전자 장치, 1810; 메모리, 1820: 프로세서.

Claims (32)

  1. 양방향 교류/직류(AC/DC) 컨버터, 제1 직류/직류(DC/DC) 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며;
    여기서, 상기 제어 유닛은:
    배터리의 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되고;
    상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하도록 구성되고, 여기서, 상기 제1 방전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류이며;
    상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 상기 제2 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하도록 구성되며, 여기서, 상기 제2 충전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 상기 BMS에서 전송된 충전 전류인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한:
    상기 BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하고, 상기 제2 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하도록 구성되며, 여기서, 상기 제2 방전 전류는 상기 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  3. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한:
    상기 BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하고, 상기 충전 중지 명령에 따라, 상기 배터리 충전을 중지하도록 구성되며, 여기서, 상기 충전 중지 명령은 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 상기 BMS에서 전송된 명령인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 충방전 장치는 또한 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 DC/DC 컨버터의 일단은 상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 배터리 사이에 연결되고, 타단은 에너지 저장 장치에 연결되며;
    여기서, 상기 제어 유닛은 구체적으로:
    상기 제1 방전 전류에 따라 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어 유닛은 구체적으로:
    상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터와 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리에서 상기 AC 전원으로 방전되는 전력은 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력과 같고;
    상기 배터리에서 상기 에너지 저장 장치로 방전되는 전력은 상기 배터리의 방전 요구 전력과 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력의 차와 같은 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이고, 상기 제어 유닛은 구체적으로;
    에너지 저장 장치의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 에너지 저장 유닛을 통해 상기 배터리를 동시에 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 에너지 저장 유닛에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력이고;
    상기 AC 전원에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 배터리의 충전 요구 전력과 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력의 차인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  9. 청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 또한:
    상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 충전 전류 및/또는 상기 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C 사이인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방전 전류의 방전율 범위는 0. 1C 내지 1C 사이인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하인 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 충전 전류, 상기 제1 방전 전류 및 상기 제2 충전 전류 중 적어도 하나는 배터리의 상태 파라미터에 따라 상기 BMS에 의해 결정되고;
    여기서, 상기 배터리의 상태 파라미터는: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태 및 배터리 건강 상태의 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 구체적으로;
    상기 BMS에서 전송된 상기 제1 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 상기 제1 방전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되고; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 상기 제2 충전 전류를 규칙적으로 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 구체적으로;
    상기 BMS에서 전송된 제1 충전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서, 상기 제1 충전 전압 및 상기 제1 충전 전류는 제1 배터리 충전 요구 메시지에 전달되며; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전압을 수신하도록 구성되고, 여기서 상기 제1 방전 전압 및 상기 제1 방전 전류는 제2 배터리 충전 요구 메시지에 전달되며; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전압을 수신하도록 구성되며, 여기서 상기 제2 충전 전압 및 상기 제2 충전 전류는 제3 배터리 충전 요구 메시지에 전달되는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  16. 충방전 장치에 사용되는 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 충방전 장치는 양방향 교류/직류(AC/DC) 컨버터, 제1 직류/직류(DC/DC) 컨버터 및 제어 유닛을 포함하고, 상기 제1 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며;
    여기서, 상기 방법은:
    배터리의 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하고, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하며;
    상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하고, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하며, 여기서, 상기 제1 방전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 충전량이 제1 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류이며;
    상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하고, 상기 제2 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하며, 여기서, 상기 제2 충전 전류는 상기 배터리의 제1 누적 방전량이 제1 누적 방전량 임계값 이상일 때 상기 BMS에서 전송된 충전 전류인 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 방법은 또한:
    상기 BMS에서 전송된 제2 방전 전류를 수신하고, 상기 제2 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하며, 여기서, 상기 제2 방전 전류는 상기 배터리의 제2 누적 충전량이 제2 누적 충전량 임계값 이상이고 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과하지 않을 때 상기 BMS에서 전송된 방전 전류인 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 방법은 또한:
    상기 BMS에서 전송된 충전 중지 명령을 수신하고, 상기 충전 중지 명령에 따라, 상기 배터리 충전을 중지하며, 여기서, 상기 충전 중지 명령은 상기 배터리의 배터리 셀의 전압이 배터리 셀의 완전 충전 전압을 초과할 때 상기 BMS에서 전송된 명령인 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충방전 장치는 또한 제2 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 DC/DC 컨버터의 일단은 상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 배터리 사이에 연결되고, 타단은 에너지 저장 장치에 연결되며;
    여기서, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 배터리의 전량을 방출하는 것은:
    상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고, 또한, 상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하는 것은:
    상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 크면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여, 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 에너지 저장 유닛으로 동시에 방출하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  21. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
    상기 배터리에서 상기 AC 전원으로 방전되는 전력은 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력과 같고;
    상기 배터리에서 상기 에너지 저장 장치로 방전되는 전력은 상기 배터리의 방전 요구 전력과 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력의 차와 같은 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  22. 청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 DC/DC 컨버터는 양방향 DC/DC 컨버터이며;
    여기서, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 총전하는 것은;
    에너지 저장 장치의 SOC가 충전 상태 임계값보다 크면, 상기 제1 충전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 AC 전원을 통해 상기 배터리를 충전하고; 또한,
    상기 제2 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 에너지 저장 유닛을 통해 상기 배터리를 동시에 충전하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 에너지 저장 유닛에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력이고;
    상기 AC 전원에서 상기 배터리로 충전되는 전력은 상기 배터리의 충전 요구 전력과 상기 제2 DC/DC 컨버터의 최대 출력 전력의 차인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  24. 청구항 19 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 또한:
    상기 배터리의 방전 요구 전력이 상기 양방향 AC/DC 컨버터의 최대 입력 전력보다 작으면, 상기 제1 방전 전류에 따라, 상기 양방향 AC/DC 컨버터 및 상기 제1 DC/DC 컨버터를 제어하여 상기 배터리의 전량을 상기 AC 전원으로 방출하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  25. 청구항 16 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 충전 전류 및/또는 상기 제2 충전 전류의 충전율의 범위는 2C 내지 10C 사이인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  26. 청구항 16 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방전 전류의 방전율 범위는 0. 1C 내지 1C 사이인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  27. 청구항 16 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 누적 충전량 임계값에 대한 제1 누적 방전량 임계값의 비율은 10% 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  28. 청구항 16 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 충전 전류, 상기 제1 방전 전류 및 상기 제2 충전 전류 중 적어도 하나는 배터리의 상태 파라미터에 따라 상기 BMS에 의해 결정되고;
    여기서, 상기 배터리의 상태 파라미터는: 배터리 온도, 배터리 전압, 배터리 전류, 배터리 충전 상태 및 배터리 건강 상태의 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  29. 청구항 16 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BMS에서 전송된 제1 충전 전류를 수신하는 것은:
    상기 BMS에서 전송된 상기 제1 충전 전류를 규칙적으로 수신하는 것을 포함하고; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전류를 수신하는 것은:
    상기 BMS에서 전송된 상기 제1 방전 전류를 규칙적으로 수신하는 것을 포함하고; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전류를 수신하는 것은:
    상기 BMS에서 전송된 상기 제2 충전 전류를 규칙적으로 수신하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  30. 청구항 16 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 또한:
    상기 BMS에서 전송된 제1 충전 전압을 수신하고, 여기서, 상기 제1 충전 전압 및 상기 제1 충전 전류는 제1 배터리 충전 요구 메시지에 전달되며; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제1 방전 전압을 수신하고, 여기서 상기 제1 방전 전압 및 상기 제1 방전 전류는 제2 배터리 충전 요구 메시지에 전달되며; 및/또는,
    상기 BMS에서 전송된 제2 충전 전압을 수신하고, 여기서 상기 제2 충전 전압 및 상기 제2 충전 전류는 제3 배터리 충전 요구 메시지에 전달되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
  31. 메모리 및 프로세서를 포함하며,
    상기 메모리는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되고, 상기 프로세서는 상기 컴퓨터 프로그램을 호출하여 청구항 16 내지 청구항 30 중 어느 한 항의 배터리 충전 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 충방전 장치.
  32. 배터리의 배터리 관리 시스템(BMS);
    청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항의 충방전 장치를 포함함을 특징으로 하는 충방전 시스템.
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