KR20230026224A - Battery charging system, battery charging method and working machine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a battery charging system for a working machine driven by a battery according to a work schedule in which a working time and a non-working time are determined. The battery charging system of the present invention comprises: a battery charging unit; and a processor. The processor, when charging the battery during the non-working time, limits a charge amount of the battery to a preset amount of less than 100%. When the battery is charged during the working time, the processor may limit the charge amount of the battery to the preset amount depending on whether the time at which the battery is charged to the preset amount enters the non-working time.

Description

배터리 충전 시스템, 배터리 충전 방법 및 작업기계{BATTERY CHARGING SYSTEM, BATTERY CHARGING METHOD AND WORKING MACHINE}Battery charging system, battery charging method and working machine

본 발명은 배터리 충전 시스템, 배터리 충전 방법 및 작업기계에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging system, a battery charging method, and a working machine.

건설 현장이나 토목 현장 등의 작업 현장에서는 다양한 작업기계가 사용된다. 작업기계는 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 작업기계는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 굴착기, 휠로더, 지게차, 불도저, 트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.Various work machines are used in work sites such as construction sites and civil engineering sites. The working machine has a mechanical structure and performance suitable for each construction such as road, river, port, railway, plant, etc. In other words, working machines can be classified into excavation equipment, loading equipment, transportation equipment, unloading equipment, compaction equipment, foundation construction equipment, etc. due to the diversity of work performed in industrial sites. It is a concept that includes quite a few types of equipment, such as trucks and rollers.

산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 작업기계로 굴착기가 가장 많이 활용된다.The most basic work performed in industrial sites is excavation. During industrial construction, the work of excavating the ground to a certain depth to install various structures or burying pipes in the ground is mainly performed. At this time, an excavator is most often used as a working machine.

굴착기는 가동방식에 따라 외부의 급속 충전이 가능한 배터리의 전원으로 가동되는 전기식과 디젤과 같은 화석연료를 사용하여 가동되는 엔진식으로 구분될 수 있다.Excavators can be classified into electric type operated by external fast-charging battery power and engine type operated by using fossil fuel such as diesel according to the operation method.

전기굴착기는 엔진 대용으로 유압펌프를 구동하는 메인 전동기, 선회 구동 및 회생 제동을 위한 선회 전동기/발전기, 작업장치의 위치에너지를 유압 및 전기에너지로 변환, 회수할 에너지 회생용 발전기(붐 회생 발전기)를 구비하고 있으며, 전동기를 컨트롤 하는 인버터, 장비 내 24V 전기장치 구동을 위해 전압 변환기인 컨버터 등이 주요 부품으로 구성되어 있다.The electric excavator has a main motor that drives a hydraulic pump instead of an engine, a swing motor/generator for swing drive and regenerative braking, and a generator for energy recovery (boom regenerative generator) that converts and recovers the potential energy of work tools into hydraulic and electrical energy. It is equipped with an inverter that controls the motor and a converter that is a voltage converter to drive the 24V electric device in the equipment.

한편, 전자장치는 배터리 충전 시 배터리 가용 전압에 해당하는 충전 전압 및/또는 100%의 배터리 용량을 완충 조건으로 설정하여, 배터리가 완충 조건에 도달할 때까지 충전기를 통해 전력을 공급하여 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 전자장치는 충전 시 완충 조건에 맞는 충전 전압 및/또는 배터리 용량에 도달 시 충전기를 통해 공급되는 전력을 차단하여 충전을 중단할 수 있다.On the other hand, when charging the battery, the electronic device sets the charging voltage corresponding to the battery available voltage and / or the battery capacity of 100% as a charging condition, and supplies power through the charger until the battery reaches the charging condition to charge the battery can do. In addition, the electronic device may stop charging by cutting off power supplied through a charger when a charging voltage and/or battery capacity that meets a charging condition is reached during charging.

배터리는 충전 또는 방전을 반복함에 따라 배터리 수명과 배터리 용량이 줄어들 수 있으므로 배터리가 100% 충전이 완료되더라도 배터리의 사용 시간은 줄어들게 된다. 또한, 배터리 성능은 온도, 충전 전압 및/또는 충전 전류, 방전율(Discharge Current Rate), 방전심도(Depth Of Discharge)의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 배터리는 충전 전압 및/또는 충전 전류가 높으면, 배터리 용량이 줄어드는 속도가 빨라질 수 있다.Battery life and battery capacity may decrease as the battery is repeatedly charged or discharged, so even when the battery is fully charged, the battery usage time is reduced. In addition, battery performance may be affected by temperature, charging voltage and/or charging current, discharge current rate, and depth of discharge. For example, when the charging voltage and/or the charging current of the battery is high, the speed at which the battery capacity decreases may be increased.

전기굴착기의 특성상 온도, 방전율, 방전심도를 제어하는 것에는 한계가 있으므로, 충전 전압을 제어하는 것이 전기굴착기의 배터리의 수명을 늘리는 현실적인 방법이 될 수 있다.Due to the nature of electric excavators, there is a limit to controlling the temperature, discharge rate, and depth of discharge, so controlling the charging voltage can be a realistic method of extending the battery life of the electric excavator.

전기굴착기와 관련하여, 전기굴착기의 전기부품들은 배터리에 충전된 전기로 구동되므로, 배터리가 장시간 가동될 수 있도록 배터리의 성능의 열화를 방지할 필요성이 있다.Regarding the electric excavator, since electric components of the electric excavator are driven by electricity charged in a battery, there is a need to prevent deterioration of battery performance so that the battery can be operated for a long time.

그런데, 전기굴착기의 특성상, 작업이 낮 시간에 주로 이루어 지는데, 작업이 끝난 저녁 시간부터 작업이 시작되는 다음날 아침까지 사용되지 않음에도 불구하고, 작업 시간이 끝난 후 그 다음 작업 시간 전까지 배터리를 100%로 충전하고 있어 이로 인해 배터리의 성능의 열화가 일어나고 있다.However, due to the nature of electric excavators, work is mainly done during the daytime, and even though it is not used from the evening when the work is finished to the morning of the next day when the work begins, the battery is 100% charged after the work time is over and before the next work time. This leads to deterioration of battery performance.

상기한 문제를 해결하기 위하여 배터리를 교체하거나, 충전 용량이 큰 배터리를 사용하는 방안이 있으나, 대용량 배터리는 고가의 부품이며, 배터리 용량 및 사이즈를 크게 하는데 한계가 있으므로 배터리의 충전을 제어함으로써 배터리를 성능의 열화를 방지하는, 배터리 충전 시스템에 대한 연구 개발이 필요하다.In order to solve the above problem, there is a plan to replace the battery or use a battery with a large charge capacity, but a large capacity battery is an expensive part and has limitations in increasing the battery capacity and size. Research and development on a battery charging system that prevents performance deterioration is required.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 작업 시간을 고려하여 작업기계에 장착되는 리튬이온 배터리를 충전함으로써 배터리의 노화를 최소화할 수 있는, 배터리 충전 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to charge a lithium ion battery mounted on a working machine in consideration of working time, thereby minimizing aging of the battery, battery charging to provide a system.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명에 따른 배터리 충전 시스템은, 작업 시간 및 비작업 시간이 결정된 작업 일정에 따라 배터리로 구동하는 작업기계를 위한 배터리 충전 시스템으로서, 배터리 충전부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 충전량을 100% 미만의 기설정량으로 제한하며, 상기 작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 비작업 시간에 진입하는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한할 수 있다.A battery charging system according to the present invention is a battery charging system for a working machine driven by a battery according to a work schedule in which working hours and non-working hours are determined, comprising: a battery charger; and a processor, wherein the processor limits the amount of charge of the battery to a predetermined amount of less than 100% when charging the battery during the non-working time, and when charging the battery during the working time, the battery The charging amount of the battery may be limited to the predetermined amount according to whether the time at which the battery is charged at the predetermined amount enters the non-working time.

구체적으로, 상기 프로세서는, 상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한할 수 있다.Specifically, when the battery is charged in the non-working time, the processor determines the amount of charge of the battery according to whether or not a predetermined amount of time remains until the time at which the battery is charged to a predetermined amount enters the working time. can be limited to the predetermined amount.

구체적으로, 상기 기설정된 시간은 상기 배터리의 충전 용량에 따라 결정될 수 있다.Specifically, the preset time may be determined according to the charging capacity of the battery.

구체적으로, 상기 프로세서는, 최적충전모드 ON/OFF 여부를 판단하고, 상기 최적충전모드가 OFF인 경우에, 상기 배터리의 충전량을 제한하지 않을 수 있다.Specifically, the processor may determine whether the optimal charging mode is ON/OFF, and may not limit the amount of charge of the battery when the optimal charging mode is OFF.

본 발명에 따른 배터리 충전 방법은, 작업 시간 및 비작업 시간이 결정된 작업 일정에 따라 배터리로 구동하는 작업기계를 위한 배터리 충전 방법으로서, 상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 충전량을 100% 미만의 기설정량으로 제한하며, 상기 작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 비작업 시간에 진입하는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한할 수 있다.A battery charging method according to the present invention is a battery charging method for a working machine driven by a battery according to a work schedule in which working hours and non-working hours are determined. is limited to a preset amount of less than 100%, and when the battery is charged during the working hours, the charge amount of the battery is set to the preset amount depending on whether the time at which the battery is charged to the preset amount enters the non-working time. can be limited to

구체적으로, 상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한할 수 있다.Specifically, in the case of charging the battery in the non-working time, the charged amount of the battery is set to the preset amount according to whether or not a preset time remains until the time at which the battery is charged to the preset amount enters the working time. can be limited to

구체적으로, 상기 기설정된 시간은 상기 배터리의 충전 용량에 따라 결정될 수 있다.Specifically, the preset time may be determined according to the charging capacity of the battery.

구체적으로, 최적충전모드 ON/OFF 여부를 판단하고, 상기 최적충전모드가 OFF인 경우에, 상기 배터리의 충전량을 제한하지 않을 수 있다.Specifically, it is determined whether the optimal charging mode is ON/OFF, and when the optimal charging mode is OFF, the amount of charge of the battery may not be limited.

본 발명에 따른 작업기계는, 상기 배터리 충전 시스템을 구비할 수 있다.A work machine according to the present invention may include the above battery charging system.

구체적으로, 상기 작업기계는 디스플레이 장치를 구비할 수 있고, 상기 디스플레이 장치에서 작업 시간이 설정될 수 있다.Specifically, the working machine may have a display device, and working hours may be set on the display device.

본 발명의 배터리 충전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The battery charging system of the present invention has the following effects.

본 발명에 따른 배터리 충전 시스템은 리튬이온배터리의 충전 전압을 제어하는 충전 알고리즘을 사용함으로써 배터리의 노화를 늦추고 배터리 수명을 연장할 수 있다.The battery charging system according to the present invention uses a charging algorithm for controlling the charging voltage of a lithium ion battery, thereby delaying battery aging and extending battery life.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 충전 용량이 4.2kW 이상인 경우에 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예로서, 충전 용량이 4.2kW 미만일 경우에 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 충전 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 충/방전 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 작업기계의 디스플레이 장치에서 작업 시간을 설정하는 것을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a battery charging method in the case of a charging capacity of 4.2 kW or more as an embodiment of the present invention.
2 is another embodiment of the present invention, a diagram for explaining a battery charging method when the charging capacity is less than 4.2 kW.
3 is a diagram for explaining the charging voltage of the present invention.
4 is a diagram for explaining the charge/discharge bandwidth of the present invention.
Figure 5 shows setting the working time in the display device of the working machine of the present invention.
6 is a diagram for explaining the battery charging system of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing in this specification, it should be noted that the same components have the same numbers as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1는 본 발명의 일 실시예로서, 충전 용량이 4.2kW 이상인 경우에 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a battery charging method in the case of a charging capacity of 4.2 kW or more as an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하여 보면, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법(1)은, 작업 시간 여부 판단 단계(S110), 최적충전모드 ON/OFF 판단 단계(S120), 제1 배터리 충전 단계(S130), SOC가 80%인지 판단하는 단계(S140), 작업 시작 시간 까지 1시간 이상 남았는지 판단하는 단계(S150), 제2 배터리 충전 단계(S160) 및 SOC가 100%인지 판단하는 단계(S170)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the battery charging method 1 according to the present invention includes the operation time determination step (S110), the optimal charging mode ON/OFF determination step (S120), the first battery charging step (S130), the SOC It includes a step of determining whether is 80% (S140), a step of determining whether one hour or more is left until the work start time (S150), a second battery charging step (S160), and a step of determining whether SOC is 100% (S170) .

또한, 작업 시간 여부 판단 단계(S110)에서 충전 시작 시간이 작업 시간에 포함된다고 판단되면, 제1' 배터리 충전 단계(S210), SOC가 80%인지 판단하는 단계(S220), 작업종료 시간이 지났는지 판단하는 단계(S230), 제2' 배터리 충전 단계(S240) 및 SOC가 100%인지 판단하는 단계(S250)를 포함한다.In addition, if it is determined that the charging start time is included in the work time in the work time determination step (S110), the first 'battery charging step (S210), the step of determining whether the SOC is 80% (S220), the work end time It includes a step of determining whether the SOC is 100% (S230), a second 'battery charging step (S240), and a step of determining whether the SOC is 100% (S250).

작업 시간 여부 판단 단계(S110)는 작업 시간 및 비작업 시간이 결정된 작업 일정에 따라 배터리의 충전 시작 시간이 작업 시간에 포함되는지 판단한다. 작업 시간에는 작업기계가 가동될 가능성이 높기 때문에 작업을 오래 지속할 수 있도록 배터리를 완충하고, 작업 시간에 해당되지 않으면 배터리의 성능 열화를 방지하기 위해 배터리를 일정 범위의 잔존용량(State of charge, SOC)으로 충전한다.In the working time determination step (S110), it is determined whether the charging start time of the battery is included in the working time according to the work schedule in which the working time and the non-working time are determined. Since the working machine is likely to be operated during working hours, the battery is fully charged so that the work can last for a long time, and when the working hours are not applicable, the battery is set to a certain range of remaining capacity (State of charge, SOC).

먼저, 충전 시작 시간이 작업 시간에 포함되지 않는 경우에 대해서 설명한다. 충전 시작 시간은 작업기계의 충전을 시작하는 시간을 의미하고, 작업 시간은 작업기계가 가동되는 시간을 의미하며, 작업 시간 및 비작업 시간은 사용자가 설정할 수 있다. First, the case where the charging start time is not included in the working time will be described. The charging start time means the time to start charging the working machine, the working time means the running time of the working machine, and the working time and non-working time can be set by the user.

충전 시작 시간이 작업 시간에 포함되지 않는 경우에, 최적충전모드의 ON/OFF 상태 여부를 판단한다(S120). 최적충전모드가 ON 상태인 경우에는 배터리의 충전이 제어되지만, 최적충전모드가 OFF 상태인 경우에는 배터리의 충전이 제어되지 않는다. 즉, 최적충전모드가 OFF 상태인 경우에는 배터리는 완충된다. 최적충전모드가 OFF 상태로 하여 기회 충전(Opportunity Charging) 시에 SOC가 80% 이상으로 충전될 수 있다.When the charging start time is not included in the working time, it is determined whether the optimum charging mode is ON/OFF (S120). When the optimum charging mode is in an ON state, charging of the battery is controlled, but when the optimum charging mode is in an OFF state, charging of the battery is not controlled. That is, when the optimum charging mode is OFF, the battery is fully charged. When the optimal charging mode is turned OFF, the SOC can be charged to 80% or more during opportunity charging.

최적충전모드가 ON인 상태라면, 배터리의 충전량을 100% 미만의 기설정량으로 제한한다(S130, S140). 상기 기설정량은 80%인 것이 바람직하다. If the optimal charging mode is in the ON state, the charge amount of the battery is limited to a preset amount of less than 100% (S130 and S140). The preset amount is preferably 80%.

배터리가 기설정량까지 충전된 경우에, 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 판단한다(S150). 배터리가 80%까지 충전된 경우, 배터리를 80%부터 100%까지 충전하기 위해 필요한 시간은 배터리의 용량과 충전 용량에 따라 변경될 수 있다. When the battery is charged up to the preset amount, it is determined whether the preset time remains until the time at which the battery is charged to the preset amount enters the working time (S150). When the battery is charged to 80%, the time required to charge the battery from 80% to 100% may vary depending on the capacity and charging capacity of the battery.

본 발명의 일 실시예로서, 작업기계의 배터리의 용량이 21kWh이고, 충전 용량이 최대 6.6kW인 경우에, 배터리의 용량 20%에 해당하는 4.2kWh는 충전 용량이 4.2kW보다 크다면 1시간 내에 충전될 수 있다. 본 발명의 충전 용량은 바람직하게는 4.2kW이다. 본 발명에서는 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 작업 시간에 진입할 때까지 1시간 이상 남았는지 판단하는 것이 바람직하다.As an embodiment of the present invention, when the capacity of the battery of the working machine is 21 kWh and the charging capacity is up to 6.6 kW, 4.2 kWh corresponding to 20% of the battery capacity is within 1 hour if the charging capacity is greater than 4.2 kW. can be charged The charging capacity of the present invention is preferably 4.2 kW. In the present invention, it is preferable to determine whether one hour or more remains until the time when the battery is charged to a predetermined amount enters the working time.

작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간 이상 남지 않은 경우, 배터리는 SOC가 100%까지 충전된다(S160, S170). When there is not more than a predetermined time left until entering the working time, the battery is charged to SOC 100% (S160 and S170).

충전 시작 시간이 작업 시간에 포함되는 경우에 대해서 설명하면, 배터리는 먼저 기설정량으로 충전된다(S210, S220). In the case where the charging start time is included in the working time, the battery is first charged to a preset amount (S210 and S220).

배터리가 기설정량으로 충전되는 동안 작업 시간이 종료할 수 있다. 그에 따라 배터리가 기설정량으로 충전되면, 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 비작업 시간에 진입하는지 판단된다(S230). 작업 시간 내에는 배터리의 SOC가 100%까지 충전된다(S240, S250). Work time may end while the battery is charged to a preset amount. Accordingly, when the battery is charged to the preset amount, it is determined whether the time at which the battery is charged to the preset amount enters the non-working time (S230). During the working time, the SOC of the battery is charged to 100% (S240, S250).

비작업 시간에 진입한 경우에는, 최적충전모드 ON/OFF 판단 단계(S120)로 돌아가, 위에서 설명한 바와 같이 최적충전모드가 ON 상태라면, 배터리의 성능 열화를 방지하기 위해서 배터리 충전량을 기설정량으로 유지한다.If the non-working time is entered, return to the optimum charging mode ON/OFF determination step (S120), and if the optimum charging mode is ON as described above, the battery charge is maintained at a preset amount to prevent battery performance deterioration. do.

도 2은 본 발명의 다른 실시예로서, 충전 용량이 4.2kW 미만일 경우에 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is another embodiment of the present invention, a diagram for explaining a battery charging method when the charging capacity is less than 4.2 kW.

이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.Hereinafter, the present embodiment will be described mainly in terms of differences compared to the previous embodiment, and parts omitted from explanation will be replaced with the previous contents.

도 2는 배터리의 충전 용량이 4.2kW 미만인 경우로서, 작업기계의 배터리의 용량이 21kWh이고, 충전 용량이 최대 6.6kW인 경우에, 배터리의 용량 20%에 해당하는 4.2kWh는 충전 용량이 4.2kW 미만인 경우에는 배터리의 20% 충전을 위해서 2시간 이상의 시간이 필요할 수 있다. 그에 따라 작업 시작 전에 배터리를 완충하기 위해서 완충을 시작하는 제2 배터리 충전의 시기를 조정할 수 있다.2 is a case where the charging capacity of the battery is less than 4.2kW, when the capacity of the battery of the working machine is 21kWh and the charging capacity is up to 6.6kW, 4.2kWh corresponding to 20% of the capacity of the battery has a charging capacity of 4.2kW Less than 2 hours may be required to charge the battery to 20%. Accordingly, in order to fully charge the battery before the start of work, the timing of the second battery charging that starts to fully charge may be adjusted.

도 3은 본 발명의 충전 전압을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining the charging voltage of the present invention.

도 3을 참고하여 보면, 리튬이온 배터리의 충전 전압이 0.1V 감소할 때마다 방전 사이클은 약 2배 증가하고, 충전 전압이 70mV 감소할 때마다 가용 용량은 약 10% 감소한다. 이러한 추세는 공칭 전압이 다른 리튬이온 배터리에 대해서도 적용된다. Referring to FIG. 3 , whenever the charging voltage of a lithium ion battery decreases by 0.1V, the discharge cycle increases by about 2 times, and the usable capacity decreases by about 10% whenever the charging voltage decreases by 70mV. This trend also holds for Li-ion batteries with different nominal voltages.

이에 따라 리튬이온 배터리를 충전하기 위해 효율적인 충전 전압을 설정할 수 있고, 상기 충전 전압은 바람직하게는 4.2V이다.Accordingly, it is possible to set an efficient charging voltage for charging the lithium ion battery, and the charging voltage is preferably 4.2V.

도 4는 본 발명의 충/방전 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining the charge/discharge bandwidth of the present invention.

도 4를 참고하여 보면, 충/방전 대역폭에 따라서 동적 스트레스 테스트(DST, Dynamic Stress Test) 사이클 및 충전 보존성능(Charge Retention)이 달라진다. 처음 용량의 90%까지 사용 가능한 사이클을 배터리의 수명이라고 했을 때, 충/방전 대역폭에 따른 배터리의 수명을 사용 SOC와 곱하여 에너지 효율을 평가하였는데(예컨대, 충/방전 대역폭이 25 내지 75%인 경우, 50%의 대역폭을 사용하고 3,000 사이클의 수명이므로 총 150,000의 에너지 효율을 나타냄), 최대 SOC가 75 내지 85%인 경우에 배터리는 가장 높은 에너지 효율을 나타냈다. Referring to FIG. 4 , a dynamic stress test (DST) cycle and charge retention vary according to a charge/discharge bandwidth. When the cycle that can be used up to 90% of the initial capacity is the life of the battery, the energy efficiency was evaluated by multiplying the life of the battery according to the charge / discharge bandwidth by the SOC (e.g., when the charge / discharge bandwidth is 25 to 75% , using 50% bandwidth and 3,000 cycles of life, representing a total energy efficiency of 150,000), the battery showed the highest energy efficiency when the maximum SOC was 75 to 85%.

이에 따라 최적충전모드에서 배터리의 충전량을 100% 미만으로 제한할 수 있고, 상기 배터리의 충전량은 80%으로 제한하는 것이 바람직하다.Accordingly, the charge amount of the battery can be limited to less than 100% in the optimal charging mode, and it is preferable to limit the charge amount of the battery to 80%.

도 5는 본 발명의 작업기계의 디스플레이 장치에서 작업 시간을 설정하는 것을 나타낸 것이다.Figure 5 shows setting the working time in the display device of the working machine of the present invention.

도 5를 참고하여 보면, 본 발명의 작업기계의 디스플레이 장치에서는 장비상태를 확인하거나 고장진단, 관리기능, 장비설정 및 편의기능을 이용할 수 있는데, 장비설정 항목을 통해서 최적충전모드를 ON/OFF할 수 있고, 작업 시간을 설정할 수 있다.Referring to FIG. 5, in the display device of the working machine of the present invention, equipment status can be checked, failure diagnosis, management function, equipment setting, and convenience functions can be used. You can set the working hours.

작업 시간은 작업 시작 시간과 작업을 수행하지 않는 비작업 시간(Overnight, 작업 시간을 제외한 작업기계가 가동되지 않는 시간)으로 나누어 설정할 수 있다.The working hours can be set by dividing the work start time and the non-working time (Overnight, the time during which the machine is not operated excluding working hours).

도 6은 본 발명의 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the battery charging system of the present invention.

도 6을 참고하여 보면, 본 발명의 배터리 충전 시스템(2)은, 배터리(100), 배터리 충전부(200) 및 프로세서(300)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the battery charging system 2 of the present invention includes a battery 100 , a battery charger 200 and a processor 300 .

상기 프로세서(300)는 충전 시작 시간이 작업 시간에 포함되는지 판단하고, 비작업 시간에 배터리를 충전하는 경우, 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 판단하고, 상기 작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 비작업 시간에 진입하는지 판단하는 판단부(310)를 포함한다. The processor 300 determines whether the charging start time is included in the working time, and when the battery is charged during the non-working time, the predetermined time remains until the time at which the battery is charged to a predetermined amount enters the working time. and, when the battery is charged during the working hours, a determination unit 310 for determining whether the time at which the battery is charged to a predetermined amount enters the non-working hours.

상기 프로세서(300)는 배터리의 SOC를 체크하는 배터리 관리부(320) 및 배터리 충전부가 배터리를 충전하도록 제어하는 충전 제어부(330)를 포함한다.The processor 300 includes a battery management unit 320 that checks the SOC of the battery and a charging controller 330 that controls the battery charging unit to charge the battery.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예들의 조합 및 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the above-described embodiments, the present invention covers all embodiments resulting from a combination of the above embodiments and a combination of at least one of the above embodiments and the known technology.

이와 같이 본 발명은, 배터리의 성능의 열화를 방지하기 위해서 작업 시간이 아닌 시간에 배터리를 완충하지 않고, 작업 시간이 아닌 시간에 작업기계를 사용해야 할 상황이 오더라도, 일정 시간 이상 작업기계가 가동될 수 있도록 배터리를 미리 충전해 놓을 수 있다.As described above, in the present invention, in order to prevent deterioration of battery performance, the battery is not fully charged during non-working hours, and even if a situation arises in which the machine must be used during non-working hours, the machine is operated for a certain period of time or longer. The battery can be pre-charged to be ready.

또한, 본 발명은 배터리의 충전 시작 시점에는 작업 시간이었으나 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 비작업 시간에 진입하는지 판단하여 배터리를 완충할지를 결정하여 배터리의 성능 열화를 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent performance deterioration of the battery by determining whether to fully charge the battery or not by determining whether the time when the battery is charged to a predetermined amount enters the non-working time, even though the charging start time of the battery is working time.

본 발명에 따라 배터리의 수명이 향상되면 장기적으로 전기굴착기의 작동 시간이 늘어나게 되고, 이는 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership)의 단축으로 이어질 수 있으며, 배터리 교체 주기가 늘어남에 따라 결과적으로 작업기계의 A/S 비용이 감소할 수 있다.If the lifespan of the battery is improved according to the present invention, the operating time of the electric excavator is increased in the long term, which can lead to a reduction in total cost of ownership (TCO), and as the battery replacement cycle is increased, work is consequently performed. The A/S cost of the machine can be reduced.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, by those skilled in the art It will be clear that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

1: 배터리 충전 방법 2: 배터리 충전 시스템
100: 배터리 200: 배터리 충전부
300: 프로세서 310: 판단부
320: 배터리 관리부 330: 충전 제어부1: Battery charging method 2: Battery charging system
100: battery 200: battery charging unit
300: processor 310: determination unit
320: battery management unit 330: charging control unit

Claims (10)

작업 시간 및 비작업 시간이 결정된 작업 일정에 따라 배터리로 구동하는 작업기계를 위한 배터리 충전 시스템으로서,
배터리 충전부; 및
프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 충전량을 100% 미만의 기설정량으로 제한하며,
상기 작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 비작업 시간에 진입하는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.A battery charging system for a working machine driven by a battery according to a work schedule in which working time and non-working time are determined,
battery charging unit; and
contains a processor;
the processor,
When charging the battery during the non-working time, limiting the charge amount of the battery to a predetermined amount of less than 100%,
In the case of charging the battery during the working time, the charging amount of the battery is limited to the predetermined amount according to whether the time when the battery is charged to the predetermined amount enters the non-working time. 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
the processor,
When charging the battery in the non-working time, limiting the charge amount of the battery to the preset amount according to whether or not a preset time remains until the time at which the battery is charged to the preset amount enters the working time A battery charging system, characterized in that. 제 2 항에 있어서,
상기 기설정된 시간은 상기 배터리의 충전 용량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.According to claim 2,
The battery charging system, characterized in that the predetermined time is determined according to the charging capacity of the battery. 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
최적충전모드 ON/OFF 여부를 판단하고,
상기 최적충전모드가 OFF인 경우에, 상기 배터리의 충전량을 제한하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.According to claim 1,
the processor,
Determine whether the optimal charging mode is ON/OFF,
When the optimal charging mode is OFF, the battery charging system, characterized in that the charging amount of the battery is not limited. 작업 시간 및 비작업 시간이 결정된 작업 일정에 따라 배터리로 구동하는 작업기계를 위한 배터리 충전 방법으로서,
상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 충전량을 100% 미만의 기설정량으로 제한하며,
상기 작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 비작업 시간에 진입하는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.A battery charging method for a working machine driven by a battery according to a work schedule in which working time and non-working time are determined,
When charging the battery during the non-working time, limiting the charge amount of the battery to a predetermined amount of less than 100%,
In the case of charging the battery during the working time, the charging amount of the battery is limited to the predetermined amount according to whether the time when the battery is charged to the predetermined amount enters the non-working time. 제 5 항에 있어서,
상기 비작업 시간에 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리가 기설정량으로 충전되는 시각이 상기 작업 시간에 진입할 때까지 기설정된 시간이 남았는지 여부에 따라 상기 배터리의 충전량을 상기 기설정량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.According to claim 5,
When charging the battery in the non-working time, limiting the charge amount of the battery to the preset amount according to whether or not a preset time remains until the time at which the battery is charged to the preset amount enters the working time A method for charging a battery, characterized in that. 제 6 항에 있어서,
상기 기설정된 시간은 상기 배터리의 충전 용량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.According to claim 6,
The battery charging method, characterized in that the predetermined time is determined according to the charging capacity of the battery. 제 5 항에 있어서,
최적충전모드 ON/OFF 여부를 판단하고,
상기 최적충전모드가 OFF인 경우에, 상기 배터리의 충전량을 제한하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.According to claim 5,
Determine whether the optimal charging mode is ON/OFF,
When the optimal charging mode is OFF, the battery charging method characterized in that the battery charging amount is not limited. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 상기 배터리 충전 시스템을 구비한 작업기계.A working machine equipped with the battery charging system according to any one of claims 1 to 4. 제 9 항에 있어서,
상기 작업기계는 디스플레이 장치를 구비할 수 있고,
상기 디스플레이 장치에서 작업 시간이 설정되는 것을 특징으로 하는 작업기계.According to claim 9,
The working machine may include a display device,
Working machine, characterized in that the working time is set in the display device.
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