KR20230093475A - 파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 출원의 실시예는 파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템을 제공하고, 상기 방법은 상기 파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계; 상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 본 출원의 실시예의 방법 및 배터리 관리 시스템은 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템

본 출원은 배터리 기술 분야에 관한 것이고, 특히 파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.

시대의 발전에 따라 전기 자동차는 높은 친환경성, 낮은 소음, 낮은 사용 원가 등의 장점으로 인해 거대한 시장 전망을 갖고 있으며, 에너지 절약 및 배출 감소를 효과적으로 촉진할 수 있어 사회의 발전과 진보에 유리하다.

전기 자동차 및 그 관련 분야에 있어서, 배터리 기술은 그 발전에 관계되는 중요한 요소이고, 특히 배터리의 안전 성능은 배터리 관련 제품의 발전 및 적용에 영향을 미치며, 전기 자동차에 대한 대중의 수용도에 영향을 미친다. 따라서, 파워 배터리의 안전 성능을 향상시키는 방법은 해결해야 할 기술적 과제이다.

본 출원의 실시예는 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있는 파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템을 제공한다.

제1 양태에 있어서, 파워 배터리 충전 방법을 제공하고, 상기 파워 배터리 충전 방법은, 상기 파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계; 상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하므로, 배터리 충전 효율에 영향을 미치지 않으면서 리튬 석출을 억제하는데 유리하고, 안전하고 빠른 충전 목적을 달성함으로써, 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

제1 양태에 결합하여, 제1 양태의 첫 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계는, 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함한다.

실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 클 때, 파워 배터리에 리튬 석출 위험이 존재하지만, 충전 요청 전류의 크기는 일반적으로 파워 배터리의 안전 성능 내에서 일정한 여유가 있기 때문에, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 초과한 후 파워 배터리가 방전하도록 제어할 수 있고, 파워 배터리 리튬 석출 위험을 줄이면서, 충전 효율에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있다.

상기 제1 양태의 일부 구현 형태에 결합하여, 제1 양태의 두 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계는, 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 단계; 상기 암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함한다.

일반적인 경우, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도가 클수록, 방전이 적시에 필요하며, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 초과함과 동시에 파워 배터리의 과충전 용량이 일정 임계값보다 크다고 판단하여, 파워 배터리의 리튬 석출 위험을 정확하고 적시에 줄이는데 유리하다.

상기 제1 양태의 일부 구현 형태에 결합하여, 제1 양태의 세 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계; 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 파워 배터리가 방전하도록 제어하여, 파워 배터리 방전이 배터리 리튬 석출에 대한 억제 효과를 향상시키는 데 유리하다.

상기 제1 양태의 일부 구현 형태에 결합하여, 제1 양태의 네 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은, 상기 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 제1 양태의 일부 구현 형태에 결합하여, 제1 양태의 다섯 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

파워 배터리가 일정 시간 내에 방전하도록 제어하여, 리튬 석출을 억제하는 전제 하에 충전 효율에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있는 동시에, 장시간 방전에 의한 비정상적인 건(gun) 인출을 피면할 수 있다.

상기 제1 양태의 일부 구현 형태에 결합하여, 제1 양태의 여섯 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 상기 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계를 더 포함한다.

제2 양태에 있어서, 배터리 관리 시스템을 제공하고, 상기 배터리 관리 시스템은, 파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하기 위한 획득 모듈; 상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하기 위한 결정 모듈을 포함한다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 첫 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 결정 모듈은 구체적으로, 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 데 사용된다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 두 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 결정 모듈은 구체적으로, 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 데 사용되고; 상기 암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 데 사용된다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 세 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈; 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함한다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 네 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 제어 모듈은 또한, 상기 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 다섯 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함한다.

제2 양태에 결합하여, 제2 양태의 여섯 번째 가능한 구현 형태에서, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 상기 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈을 더 포함한다.

제3 양태에 있어서, 배터리 관리 시스템을 제공하며, 상기 배터리 관리 시스템은 메모리 및 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는 명령을 저장하는 데 사용되며, 상기 프로세서는 상기 명령을 판독하고 상기 명령에 기반하여 상기 제1 양태 및 제1 양태의 임의의 가능한 구현 형태에 따른 방법을 수행한다.

제4 양태에 있어서, 상기 제1 양태 또는 제1 양태의 임의의 가능한 구현 형태에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 판독 가능 저장매체를 제공한다.

본 출원의 발명은 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하므로, 배터리 충전 효율에 영향을 미치지 않으면서 리튬 석출을 억제하는데 유리하고, 안전하고 빠른 충전 목적을 달성함으로써, 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결수단을 더 명확하게 설명하기 위하여, 아래에서는 본 출원의 실시예에 사용되어야 할 도면들을 간단하게 소개하기로 하며, 하기 설명에서의 도면들은 단지 본 출원의 일부 실시예들인 것으로, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서, 창조적 노동을 하지 않는다는 전제하에, 이러한 도면들에 의해 기타 도면들을 더 얻을 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 실시예에 적용되는 배터리 시스템의 개략적 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법의 개략적 블록도이다.
도 3은 본 출원의 다른 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법의 개략적 블록도이다.
도 4는 본 출원의 또 다른 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법의 개략적 블록도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 개시된 시간에 따른 전류 변화의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법의 개략적 흐름도이다.
도 7은 본 출원의 다른 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법의 개략적 흐름도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 개시된 배터리 관리 시스템의 개략적 블록도이다.
도 9는 본 출원의 다른 실시예에 개시된 배터리 관리 시스템의 개략적 블록도이다.

이하 첨부 도면 및 실시예에 결부하여 본 출원의 실시 형태를 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 이하 실시예의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하고자 하는 것이나, 본 출원의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니며, 다시 말해서, 본 출원은 설명한 실시예에 한정되지 않는다.

본 출원의 설명에서, 달리 명시되지 않는 한, “복수”의 의미는 둘 이상임에 유의해야 한다. 용어 “위”, “아래”, “왼쪽”, “오른쪽”, “내부” 또는 “외부” 등으로 표시된 방향 또는 위치 관계는 단지 본 출원을 설명하고 설명을 단순화하기 위한 것이며, 언급된 장치 또는 소자가 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 작동해야 함을 나타내거나 암시하는 것이 아니며, 따라서 본 출원을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한 “제1”, “제2”, “제3” 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적인 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 이해되어서는 안 된다. “수직”은 엄격한 의미의 수직이 아니라 오차 허용 범위 내의 수직이다. “평행”은 엄격한 의미의 평형이 아니라 오류 허용 범위 내의 평형이다.

이하 설명에서 언급되는 방위 용어는 모두 도면에서 보여주는 방향이고, 본 출원의 구체적인 구조를 한정하고자 하는 것이 아니다. 더 설명해야 할 부분으로는, 본 출원의 설명에 있어서, 달리 명시적으로 지정되고 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”은 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있거나, 일체로 연결되며; 직접적으로 연결될 수 있고, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 출원에서의 상술한 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

신에너지 분야에서, 파워 배터리는 차량, 선박 또는 우주선 등과 같은 전기 장치의 주요 동력원으로서 그 중요성은 말할 필요도 없다. 현재 시중에 나와 있는 파워 배터리는 대부분 충전 가능한 이차전지(Rechargeable battery)로, 리튬 이온 배터리 또는 리튬 이온 폴리머 배터리가 일반적이다.

일반적으로, 리튬 이온 베터리는 충전 과정에서 리튬 이온이 양극에서 탈리되어 음극으로 삽입되지만, 일부 이상 상태가 발생하여(예를 들어, 저온에서 배터리를 충전하거나, 큰 충전 배율 또는 충전 전압을 통해 배터리를 충전함), 양극에서 탈리된 리튬 이온이 음극으로 삽입될 수 없게 되면, 리튬 이온은 음극 표면에서 석출될 수 밖에 없어 한 층의 회색 물질을 형성하는데, 이러한 현상을 리튬 석출이라고 한다.

리튬 석출은 배터리 성능을 저하시키고 사이클 수명을 크게 단축시킬 뿐만 아니라, 배터리의 급속 충전 용량을 제한하고 연소, 폭발 등 재앙적인 결과도 초래할 수 있다.

이를 감안하여, 본 출원의 실시예는 파워 배터리의 리튬 석출 문제 해결에 유리하여 파워 배터리의 성능을 향상시키는 파워 배터리 충전 방법을 제공한다.

도 1은 본 출원의 실시예에 적용되는 배터리 시스템(100)을 나타낸다. 상기 배터리 시스템(100)은, 파워 배터리(110) 및 배터리 관리 시스템(120)(battery management system, BMS)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 파워 배터리(110)는 전기 자동차에 에너지 및 파워를 제공할 수 있는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 배터리의 종류에 있어서, 상기 파워 배터리(110)는 리튬이온 배터리, 리튬 금속 배터리, 납산 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리, 리튬 황 배터리, 리튬 에어 배터리 또는 나트륨 이온 배터리 등일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 구체적으로 제한하지 않는다. 배터리의 규모에 있어서, 본 출원의 실시예에서, 파워 배터리(110) 중의 배터리 모듈은 셀/배터리 셀(battery cell)일 수 있고, 배터리 뱅크(battery bank) 또는 배터리 팩(battery pack)일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 구체적으로 제한하지 않는다.

또한, 상기 파워 배터리(110)를 지능적으로 관리 및 유지하고 배터리 고장을 방지하며 배터리의 사용 수명을 연장하기 위해, 배터리 시스템(100)에는 일반적으로 BMS(120)가 더 설치되되, 상기 BMS(120)는 파워 배터리(110)에 연결되어, 파워 배터리(110)의 파라미터를 모니터링하고 수집하며, 또한 BMS(120)는 상기 파라미터에 따라 파워 배터리(110)에 대한 제어 관리를 구현할 수 있다.

예시로서, 상기 BMS(120)는 파워 배터리(110)의 전압, 전류 및 온도 등 파라미터를 모니터링할 수 있다. 여기서, BMS(120)는 파워 배터리(110)의 총 전압, 총 전류, 파워 배터리(110) 중 단일 배터리 셀의 전압, 전류, 및 파워 배터리(110) 중 적어도 하나의 온도 측정점의 온도 등을 실시간으로 수집할 수 있다. 상기 파라미터의 실시간, 빠르고 정확한 측정은 BMS(120)가 정상적으로 작동되는 기초이다.

선택적으로, BMS(120)는 상기 수집된 파워 배터리(110)의 파라미터에 따라, 파워 배터리(110)의 하전 상태(state of charge, SOC), 건강 상태(state of health, SOH), 출력 상태(state of power, SOP) 등 다양한 파라미터를 더 추산할 수 있다.

나아가, BMS(120)가 파워 배터리(110)의 다양한 파라미터를 획득한 후, 상기 다양한 파라미터에 따라 파워 배터리(110)에 대한 다양한 제어 및 관리를 구현할 수 있다.

예를 들어, BMS(120)는 SOC, 전압, 전류 등 파라미터에 따라 파워 배터리(110)의 충방전에 대한 제어를 구현하여, 파워 배터리(110)의 정상적인 에너지 공급과 방출을 보장할 수 있다.

또한 예를 들어, BMS(120)는 또한 온도 등 파라미터에 따라 방열팬 또는 가열 모듈 등 어셈블리를 제어하여, 파워 배터리(110)의 열 관리를 구현할 수 있다.

또한 예를 들어, BMS(120)는 또한 전압, SOH 등 파라미터에 따라, 파워 배터리(110)가 정상적인 작동 상태에 있는지를 판단하여, 파워 배터리(110)의 고장 진단 및 경고를 구현할 수 있다.

선택적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 시스템(100)은 충전 설비(101) 및 전기 설비(102)와 연결을 구축하여 파워 배터리(100)의 충방전을 구현할 수 있다.

선택적으로, 상기 충전 설비(101)는 충전 파일(charging pile)을 포함하지만 이에 한정되지 않고, 충전기라고 할 수도 있다.

선택적으로, 상기 전기 설비(102)는 동력 차량 또는 외부 설비를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

도 2는 본 출원의 일 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법(200)의 개략적 블록도를 나타낸다. 선택적으로, 본 출원의 실시예에서의 파워 배터리는 도 1에 도시된 파워 배터리(110)일 수 있고, 상기 방법(200)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 적용될 수 있으며, 다시 말해서, 상기 방법(200)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 방법(200)은 하기 일부 또는 전부 내용을 포함할 수 있다.

파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계(S210);

상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계(S220).

일반적으로, BMS와 충전 파일의 물리적 연결이 완료되고 전원이 켜지면, 저전압 보조 전원을 켜고, 핸드셰이크 시작 단계에 들어가 핸드셰이크 메시지를 전송한 다음 절연 모니터링을 수행한다. 절연 모니터링 종료 후 핸드셰이크 식별 단계에 들어가면, 양측은 식별 메시지를 전송하여 파워 배터리와 충전 파일의 필수 정보를 결정할 수 있다. 충전 핸드셰이크 단계 완료 후, 충전 파일과 BMS는 충전 파라미터 구성 단계에 들어간다. 이 단계에서, 충전 파일은 BMS에 충전 파일 최대 출력 능력에 대한 메시지를 전송할 수 있어, BMS는 충전 파일 최대 출력 능력에 따라 충전 가능 여부를 판단할 수 있다. 충전 파라미터 구성 단계 완료 후, 충전 파일과 BMS는 충전 단계에 들어갈 수 있다.

파워 배터리의 충전 과정에서, BMS는 충전 파일에 배터리 충전 수요를 전송하고, 다음 충전 파일은 배터리 충전 수요에 따라 충전 전압 및 충전 전류를 조정하여 충전 과정이 정상적으로 진행되도록 할 수 있다. 예시로서, 상기 배터리 충전 수요는 충전 요청 전류가 포함된다. 다음, 충전 파일은 BMS가 전송한 충전 요청 전류에 기반하여 파워 배터리에 전류를 출력하고, BMS는 파워 배터리의 충전 전류, 즉 본 출원의 실시예에서의 실제 충전 전류를 수집할 수 있다.

하나의 예시에 있어서, 파워 배터리의 전체 충전 과정에서, BMS는 충전 요청 전류를 실시간으로 조정하여 충전 파일에 조정된 충전 요청 전류를 전송할 수 있다. 그렇다면 BMS 또한 파워 배터리의 실제 충전 전류를 실시간으로 수집할 수 있다. 다시 말하면, 충전 요청 전류가 변하기만 하면, BMS는 파워 배터리의 실제 충전 전류를 수집할 수 있다.

다른 하나의 예시에 있어서, 파워 배터리의 전체 충전 과정에서, 충전 요청 전류의 변경 여부와 관계없이, BMS는 여전히 파워 배터리의 실제 충전 전류를 주기적으로 수집할 수 있다.

일반적인 경우, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 작거나 같으면, 배터리 리튬 석출 현상이 나타나지 않는다. 그러나 시장에서 충전 파일의 품질이 고르지 않고, 파워 배터리의 실제 충전 전류에 통제할 수 없는 소음과 파동이 존재하기 때문에, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 큰 상황이 발생하여, 배터리 리튬 석출 가능성이 매우 높으며, 안전 위험이 존재한다.

그러나 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 크기만 하면 배터리 리튬 석출이 발생하는 것이 아니며, 충전 요청 전류는 일반적으로 배터리의 충전 능력 내에서 결정된다. 다시 말하면, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 크더라도, 배터리의 충전 능력을 초과하지 않으면, 배터리 리튬 석출이 발생하지 않고, 즉 실제 충전 전류가 어느 정도 내에서 충전 요청 전류를 초과하면, 배터리 리튬 석출이 발생하지 않는다.

출원인은 파워 배터리의 충전 과정에서, 파워 배터리가 방전하도록 제어하면, 리튬 금속의 재삽입을 촉진하며, 석출된 리튬 금속이 지속적으로 누적되는 것을 억제할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나 파워 배터리가 방전하도록 제어하면 파워 배터리의 충전 효율에도 영향을 미친다. 따라서, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하면, 파워 배터리의 충전 효율에 큰 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라, 배터리 리튬 석출을 억제할 수도 있다.

다시 말하면, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 어느 정도 내에서 충전 요청 전류를 초과하면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하지 않고, 즉 파워 배터리가 계속하여 충전하도록 제어하며; 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 이상 초과하면, 파워 배터리가 방전하도록 제어한다.

이해해야 할 것은, 본 출원의 실시예에서, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되면, 파워 배터리에 대한 방전을 즉시 제어할 수 있다.

이해해야 할 것은, 본 출원의 실시예에서, 파워 배터리가 방전하도록 제어한다는 것은 파워 배터리의 전력량이 0이 될 때까지 방전하는 것이 아니라, 파워 배터리가 일정한 전류 크기와 일정한 지속 시간으로 방전하도록 제어하는 것을 의미한다. 파워 배터리를 제어하여 방전 종료된 후, 파워 배터리를 계속 제어하여 충전하고, 충전이 종료될 때까지 단계(210)과 단계(220)을 다시 반복한다.

따라서, 본 출원의 실시예의 파워 배터리 충전 방법은 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하므로, 배터리 충전 효율에 영향을 미치지 않으면서 리튬 석출을 억제하는데 유리하고, 안전하고 빠른 충전 목적을 달성함으로써, 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 출원의 다른 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법(300)의 개략적 블록도를 나타낸다. 선택적으로, 본 출원의 실시예에서의 파워 배터리는 도 1에 도시된 파워 배터리(110)일 수 있고, 상기 방법(300)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 적용될 수 있으며, 다시 말해서, 상기 방법(300)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방법(300)은 하기 일부 또는 전부 내용을 포함할 수 있다.

파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계(S310);

실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계(S320).

이해해야 할 것은, 단계(S310)의 구체적인 구현은 방법(200)에서의 단계(S210)를 참조할 수 있고, 간결함을 위해 여기서 더 이상 설명하지 않는다.

단계(S320)에서, BMS는 하기 공식에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정할 수 있다.

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여기서, ia는 파워 배터리의 실제 충전 전류를 나타내고, io는 충전 요청 전류를 나타내며, TH1은 제1 임계값을 나타낸다.

상기 제1 임계값은 배터리 성능, 안정성 요구 등 측면에 따라 설정될 수 있는 바, 예를 들어, 상기 충전 요청 전류가 100A이고, 상기 파워 배터리의 충전 능력이 110A이며, 배터리 성능 측면으로부터 고려하면, 상기 제1 임계값 = (110 - 100)A/100A = 0.1로 설정할 수 있고, 즉 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율을 0.1보다 크면, 파워 배터리가 리튬 석출 위험이 있는 것으로 간주하며, 파워 배터리가 방전하도록 제어한다. 안전성 요구 측면으로부터 고려하면, 상기 제1 임계값을 0.1 미만으로 설정할 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 임계값은 0.08이다. 즉 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 0.08보다 크면, 파워 배터리가 방전하도록 제어한다.

상기 제1 임계값은 문턱값에 기반하여 얻을 수도 있다. 상기 문턱값은 리튬이 석출되기 시작하는 시점에서 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율로 간주될 수 있다. 상기 문턱값은 경험값일 수 있고, 즉 상기 문턱값은 여러 번의 테스트를 거쳐 얻을 수 있다.

하나의 예시에서, 제1 임계값을 문턱값 미만으로 설정하고, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크기만 하면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하여, 리튬 석출 위험을 더 잘 줄일 수 있다.

다른 하나의 예시에서, 제1 임계값을 문턱값 미만으로 설정하고, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하나, 파워 배터리가 방전하도록 즉시 제어하는 것이 아니라, 일정 시간 간격 동안 지속한 후, 파워 배터리가 방전하도록 다시 제어한다. 다시 말하면, 1차적으로 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크다고 판단되면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하고 타이머를 작동하며, 타이머 카운팅 동안 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율은 항상 제1 임계값보다 크고, 타이머가 만료된 후, 파워 배터리가 방전하도록 제어한다. 상기 타이머의 시간은 예를 들어 5분일 수 있다.

실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 클 때, 파워 배터리에 리튬 석출 위험이 존재하지만, 충전 요청 전류의 크기는 일반적으로 파워 배터리의 안전 성능 내에서 일정한 여유가 있기 때문에, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 초과한 후 파워 배터리가 방전하도록 제어할 수 있고, 파워 배터리 리튬 석출 위험을 줄이면서, 충전 효율에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있다.

도 4는 본 출원의 다른 실시예에 개시된 파워 배터리 충전 방법(400)의 개략적 블록도를 나타낸다. 선택적으로, 본 출원의 실시예에서의 파워 배터리는 도 1에 도시된 파워 배터리(110)일 수 있고, 상기 방법(400)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 적용될 수 있으며, 다시 말해서, 상기 방법(400)은 도 1에 도시된 배터리 시스템(100) 중의 BMS(120)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 방법(400)은 하기 일부 또는 전부 내용을 포함할 수 있다.

파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계(S410);

실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 단계(S420);

암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계(S430).

이해해야 할 것은, 단계(S410)의 구체적인 구현은 방법(200)에서의 단계(S210)를 참조할 수 있고, 또한 단계(S420) 중의 제1 임계값은 방법(320) 중의 제1 임계값의 설명을 참조할 수 있으며, 간결함을 위해 더 이상 설명하지 않는다.

암페어-시간 적분이란 전류에 대해 시간 적분을 진행하는 것을 말한다. 본 출원의 실시예에서, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류 차이의 암페어-시간 적분은 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 초과하는 과충전 용량으로 간주될 수 있으며, 상기 과충전 용량의 초기값은 0이다. 구체적으로, BMS는 파워 배터리의 실제 충전 전류와 충전 요청 전류를 실시간으로 획득할 수 있고, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 클 때 카운팅하며, 시간을 t0으로 설정하고, Δt 간격마다 과충전 용량을 1회 계산하며, 예를 들어, t1 = t0 + Δt 시점에 t0 내지 t1 사이의 과충전 용량을 계산하고, 또한 BMS는 과충전 용량을 계산할 때마다 제2 임계값보다 큰지 여부를 판단할 수 있으며, 제2 임계값보다 크면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하고; 제2 임계값보다 작으면, t0부터 t2 = t1 + Δt까지의 과충전 용량을 계산하며, 계산하여 얻은 과충전 용량이 제2 임계값보다 클때까지, 획득된 과충전 용량이 제2 임계값보다 큰지 여부를 계속하여 판단하여, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정한다. 다시 말하면, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크다고 판단되는 경우, BMS는 하기 공식에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정할 수 있다.

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여기서, ia는 파워 배터리의 실제 충전 전류를 나타내고, io는 충전 요청 전류를 나타내며, t0은 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 것이 결정되는 시점이고, tn은 과충전 용량이 제2 임계값보다 큰 것이 결정되는 시점이며, TH2는 제2 임계값을 나타낸다.

일반적인 경우, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도가 클수록, 방전이 적시에 필요하며, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 어느 정도 초과함과 동시에 파워 배터리의 과충전 용량이 일정 임계값보다 크다고 판단하여, 파워 배터리의 리튬 석출 위험을 정확하고 적시에 줄이는데 유리하다.

하나의 예시에서, t0 내지 tn 사이에서, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율은 항상 제1 임계값보다 크다. tn 시점에서 얻은 과충전 용량이 상기 공식을 만족할 때, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하고 과충전 용량을 초기값으로 설정한다.

다른 하나의 예시에서, BMS가 tn 시점에서 얻은 과충전 용량이 제2 임계값보다 작고, t(n + 1) 시점 전에, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 작거나 같다고 결정하면, tn 시점에 얻은 과충전 용량을 저장한다. tm 시점에서 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크다는 것을 다시 한번 결정하고, t(m + 1) 시점의 과충전 용량을 계산하며, 상기 t(m + 1) 시점의 과충전 용량은 tm 내지 t(m + 1) 사이의 실제 충전 전류와 충전 요청 전류 차이의 암페어-시간 적분을 의미하고, tn 시점에서 얻은 과충전 용량과 t(m + 1)시점에서 얻은 과충전 용량의 합이 제2 임계값보다 큰지를 판단하며, 제2 임계값보다 크면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하고 과충전 용량을 초기값으로 설정하며, 즉 BMS는 하기 공식에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정할 수 있다.

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도 5는 본 출원의 실시예의 시간에 따른 전류 변화의 개략도를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 충전 요청 전류는 io이고, 실제 충전 전류는 ia이다. t0 시점에서, BMS는 (ia - io)/io이 임계값 TH1보다 크다는 것을 결정하고, t1 시점에서 t1 시점의 과충전 용량을 계산하며, t1 시점의 과충전 용량이 제2 임계값 TH2보다 큰지 여부를 판단하고, TH2보다 작으면, t2 시점의 과충전 용량을 계속하여 계산하며, ……, tn 시점의 과충전 용량을 계산한다. BMS는 과충전 용량을 계산할 때마다, 그 내부에 저장된 과충전 용량의 값을 업데이트할 수 있다. tn 시점의 과충전 용량이 TH2보다 클 때, BMS 내부에 저장된 과충전 용량의 값을 초기값 0으로 업데이트할 수 있다. tn 시점의 과충전 용량의 값이 TH2보다 크지 않을 때, BMS 내부에 저장된 과충전 용량의 값을 tn 시점에 계산하여 얻은 과충전 용량 C1로 업데이트할 수 있다. 설명할 것은, BMS는 각 시점의 과충전 용량을 계산하면서 (ia - io)/io의 값을 계산하여 TH1과 비교할 수도 있다. t(n + 1) 시점의 (ia - io)/io이 TH1보다 작거나 같으면, 과충전 용량의 계산을 정지할 수 있고, tm 시점의 (ia - io)/io이 TH1보다 클 때, t(m + 1) 시점에서 과충전 용량 C2를 다시 계산하며, BMS 내부의 과충전 용량을 C1 + C2로 업데이트하고, C1 + C2가 TH2보다 크면, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정한다. C1 + C2가 TH2보다 크지 않으면, 다음 시점의 과충전 용량을 계속하여 계산하고, C1과 누적할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제2 임계값은 배터리 성능, 안전성 요구 등 측면에 기반하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 임계값은 0.5AH일 수 있다.

대안적으로는, BMS는 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 크다고 결정될 때부터 카운팅을 시작하고, 어느 시점의 과충전 용량을 계산하며, 상기 시점의 과충전 용량이 제2 임계값보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 시점의 과충전 용량이 제2 임계값보다 작거나 같고 다음 시점에서의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 작거나 같다고 판단되면, 가장 최근에 업데이트된 과충전 용량을 저장하여, 이를 다음 번의 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 클 때 얻은 과충전 용량에 누적하여, 제2 임계값과 판단할 수도 있다.

이해해야 할 것은, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류보다 클 때부터 카운팅된 실시예에서의 제2 임계값은 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 클 때부터 카운팅된 실시예에서의 제2 임계값보다 클 수 있다.

선택적으로, 위의 내용에서 설명된 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값과 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 크다고 판단하는 실시예는, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이값이 제4 임계값보다 크다고 판단하는 실시예로 대체될 수 있으며, 여기서, 상기 제4 임계값은 제1 임계값과 충전 요청 전류의 곱과 같을 수 있다. 다시 말하면, 상기 제4 임계값은 충전 요청 전류의 변화에 따라 변하는 값이다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하고, 파워 배터리가 방전하는 전류 크기, 시간 등 파라미터는 고정될 수도 있고, 실시간으로 조정될 수도 있다.

하나의 예시에서, BMS는 동일한 방전 파라미터에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어할 수 있고, 예를 들어, 상기 방전 파라미터는 고정될 수 있으며 전류 크기가 10A이고, 시간이 20s로 구성될 수 있다.

다른 하나의 예시에서, BMS는 실시간으로 결정된 방전 파라미터에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어할 수 있고, 예를 들어, 파워 배터리의 상태 파라미터에 기반하여, 파워 배터리의 방전 파라미터를 결정할 수 있다. 파워 배터리의 상태 파라미터는 예를 들어 온도, SOC 및 SOH 등을 포함할 수 있다.

선택적으로, 파워 배터리의 SOC가 위치하는 SOC구간에 기반하여, 파워 배터리의 방전 파라미터를 결정할 수 있다. 일반적인 경우, 파워 배터리의 SOC가 클수록, 배터리 리튬 석출 위험이 더 높다. BMS는 상이한 SOC 구간에 대응되는 방전 시간 및/또는 방전 전류 크기를 미리 구성할 수 있다. 예를 들어, 높은 SOC 구간에 대응되는 방전 시간은 낮은 SOC 구간에 대응되는 방전 시간보다 길 수 있다. 또한 예를 들어, 높은 SOC 구간에 대응되는 방전 전류 크기는 낮은 SOC 구간에 대응되는 방전 전류 크기보다 클 수 있다.

파워 배터리의 상태 파라미터에 기반하여 파워 배터리의 방전 파라미터를 동적으로 조정하여, 리튬 석출과 충전 속도 사이의 관계를 더 잘 균형잡을 수 있어, 빠르고 안전한 충전을 더 잘 구현할 수 있다.

설명할 것은, 파워 배터리의 방전 파라미터를 결정하는 것과 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것은 서로 간섭되지 않는 두 개의 독립적인 단계로 볼 수 있다. 다시 말하면, 파워 배터리의 방전 파라미터를 결정하는 것과 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것 사이에는 필연적인 시계열적 관계가 없다. 파워 배터리의 방전 파라미터를 결정하는 것이 먼저이면, 결정된 방전 파라미터에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어하고; 파워 배터리의 방전 파라미터 결정하는 것이 나중이면, 미리 결정된 방전 파라미터에 기반하여 파워 배터리가 방전하도록 제어한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 방법(200)은, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계; 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 제1 충전 요청 정보는 상기 배터리 충전 수요에 포함된 충전 요청 전류가 0인 것을 제외하고는 전술한 배터리 충전 수요와 유사하고, 다시 말하면, 상기 제1 충전 요청 정보는 충전 파일에 충전 전류가 0이도록 요청하는 데 사용된다. 충전 파일은 상기 제1 충전 요청 정보를 수신한 후, 파워 배터리에 출력되는 충전 전류를 0으로 제어한다. BMS가 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송한 후, 파워 배터리의 실제 충전 전류는 점차 감소하므로, 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송한 후 즉시 파워 배터리가 방전하도록 제어하면, 방전이 배터리 리튬 석출에 대한 억제 효과를 줄일 가능성이 있다.

하나의 예시에서, 파워 배터리의 실제 충전 전류를 실시간으로 수집하여, 실제 충전 전류가 전류 임계값보다 작거나 같을 때에만 파워 배터리가 방전하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 전류 임계값은 50A이다.

다른 하나의 예시에서, 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송한 후의 기설정 시간 이후 파워 배터리가 방전하도록 제어할 수도 있고, 상기 기설정 시간은 BMS가 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송한 이후로부터 파워 배터리의 실제 충전 전류가 전류 임계값으로 떨어질 때까지 얻은 시간에 기반한 경험값일 수 있다.

선택적으로, 본 출원의 일 실시예에서, 상기 방법(200)은, 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

예를 들어, BMS가 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송할 때 타이머를 작동시킬 수 있고, 상기 타이머의 시간은 상기 제1 기설정 시간 간격일 수 있으며, 상기 타이머가 만료될 때, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 타이머의 시간은 60s일 수 있고, 즉 상기 제1 기설정 시간 간격이 60s이다.

또한 예를 들어, BMS가 충전 파일에 제1 충전 요청 정보를 전송할 때부터 카운팅을 시작할 수 있고, 카운팅 시간이 제1 기설정 시간 간격에 도달하면, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 제1 기설정 시간 간격은 60s이다.

선택적으로, 본 출원의 다른 실시예에서, 상기 방법(200)은, 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

예를 들어, BMS가 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 시작 시점부터 타이머를 작동시킬 수 있고, 상기 타이머의 시간은 제2 기설정 시간 간격일 수 있으며, 상기 타이머가 만료될 때, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 타이머의 시간은 20s일 수 있고, 즉 상기 제2 기설정 시간 간격이 20s이다.

또한 예를 들어, BMS가 파워 배터리터가 방전을 시작하도록 제어할 때 카운팅을 시작할 수 있고, 카운팅 시간이 제2 기설정 시간 간격에 도달하면, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 제2 기설정 시간 간격은 20s이다.

이해해야 할 것은, 상기 제1 기설정 시간 간격과 상기 제2 기설정 시간 간격은 구성할 수 있다.

파워 배터리가 일정 시간 내에 방전하도록 제어하여, 리튬 석출을 억제하는 전제 하에 충전 효율에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있는 동시에, 장시간 방전에 의한 비정상적인 건(gun) 인출을 피면할 수 있다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 방법(200)은, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계를 더 포함한다.

구체적으로, BMS가 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 충전 파일에 제2 충전 요청 정보를 전송할 수 있고, 상기 제2 충전 요청 정보는 전술한 배터리 충전 수요와 유사하며, 상기 제2 충전 요청 정보에 포함된 충전 요청 전류는 0이 아니며, 즉 파워 배터리로 전류를 출력하도록 충전 파일에 요청한다. 다시 말하면, BMS 내부에는 한 장의 충전 매칭표가 저장되고, 상기 충전 매칭표는 충전 요청 전류와 파워 배터리의 다양한 상태 파라미터의 대응 관계를 포함할 수 있으며, BMS가 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어할 때, 파워 배터리의 현재 상태 파라미터에 기반하여, 상기 충전 매칭표에서 대응되는 충전 요청 전류를 획득하고, 제2 충전 요청 정보를 통해 충전 파일로 전송할 수 있다. 예를 들어, BMS는 충전 매칭표에서 현재 SOC와 대응되는 충전 요청 전류를 획득할 수 있다. 충전 파일은 상기 제2 충전 요청 정보를 수신한 후, 파워 배터리로 0이 아닌 충전 전류를 출력하고, 즉 파워 배터리를 충전한다. 이로써 BMS는 단계210 및 단계220를 반복 수행할 수 있다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 방법(200)은, 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건(gun) 인출 상태일 때, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태이면, 이때 파워 배터리의 현재 상태가 리튬 석출 위험이 있는지 여부가 분명하지 않기 때문에, 음의 펄스를 인입하여 파워 배터리가 방전하도록 제어함으로써, 파워 배터리가 리튬 석출 위험이 있는 상황에서 리튬 석출을 억제할 수 있어, 파워 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 출원의 실시예의 파워 배터리 충전 방법(600)의 개략적 흐름도를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방법(600)은 BMS에 의해 수행될 수 있고, 또한 상기 방법(600)은 하기 일부 또는 전부 내용을 포함할 수 있다.

파워 배터리가 충전 상태인지 여부를 판단하는 단계(S601);

단계(S601)에서 파워 배터리가 충전 상태인 것으로 판단되면, BMS는 파워 배터리의 충전 요청 전류(io)를 실시간으로 기록할 수 있고, 파워 배터리의 실제 충전 전류(ia)를 실시간으로 수집하는 단계(S602);

선택적으로, 단계(S601)에서 파워 배터리가 충전 상태가 아닌 것으로 판단되면, 단계(S609)를 수행하고;

(ia-io)/io이 0.1보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S603);

단계(S603)에서의 판단 결과가 예이면, 충전 파일에 충전 요청 전류가 0인 배터리 충전 수요를 전송하고, 파워 배터리의 실제 충전 전류를 실시간으로 수집하며 카운팅을 시작하는 단계(S604);

선택적으로, 단계(S603)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S602)로 돌아가 수행하며;

파워 배터리의 실제 충전 전류가 50A보다 작은지 여부를 판단하는 단계(S605);

단계(S605)에서의 판단 결과가 예이면, 파워 배터리가 10A의 전류 크기로 방전하도록 제어하는 단계(S606);

선택적으로, 단계(S605)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S604)로 돌아가 수행하고;

파워 배터리의 방전 시간이 20s보다 크거나 같은지 여부를 판단하거나, 단계(S604)에서 카운팅된 시간이 60s보다 크거나 같은지 여부를 판단하는 단계(S607);

단계(S607)에서의 판단 결과가 예이면, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하고, 충전 매칭표에 따라, 파워 배터리를 충전하도록 충전 파일에 요청하는 단계(S608);

선택적으로, 단계(S607)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S606)로 돌아가 수행하며;

단계(S601)에서 파워 배터리가 비충전 상태인 것으로 판단되면, 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태인지 여부를 판단하는 단계(S609);

단계(S609)에서 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태인 것으로 판단되면, 파워 배터리가 10A의 전류 크기로 20s 동안 방전하도록 제어하는 단계(S610).

선택적으로, 단계(S609)에서 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태가 아닌 것으로 판단되면, 방법(600)을 종료한다.

도 7은 본 출원의 실시예의 파워 배터리 충전 방법(700)의 개략적 흐름도를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 방법(700)은 BMS에 의해 수행될 수 있고, 또한 상기 방법(700)은 하기 일부 또는 전부 내용을 포함할 수 있다.

파워 배터리가 충전 상태인지 여부를 판단하는 단계(S701);

단계(S701)에서 파워 배터리가 충전 상태인 것으로 판단되면, BMS는 파워 배터리의 충전 요청 전류를 실시간으로 기록할 수 있고, 파워 배터리의 실제 충전 전류를 실시간으로 수집하는 단계(S702);

선택적으로, 단계(S701)에서 파워 배터리가 충전 상태가 아닌 것으로 판단되면, 단계(S711)를 수행하고;

(ia-io)/io이 0.1보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S703);

단계(S703)에서의 판단 결과가 예이면, 카운팅을 시작하고, t0으로 설정하는 단계(S704);

선택적으로, 단계(S703)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S702)로 돌아가 수행하고;

t1 시점에서, 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분이 0.5AH보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S705);

단계(S705)에서의 판단 결과가 예이면, 단계(S705)에서 계산하여 얻은 암페어-시간 적분을 0으로 클리어하며, 충전 파일에 충전 요청 전류가 0인 배터리 충전 수요를 전송하고, 파워 배터리의 실제 충전 전류를 실시간으로 수집하며 카운팅을 시작하는 단계(S706);

선택적으로, 단계(S705)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S705)에서 계산하여 얻은 암페어-시간 적분을 기록하여, 다음 번에 얻은 암페어-시간 적분에 누적하며;

단계(S706) 이후, 파워 배터리의 실제 충전 전류가 50A 미만인지 여부를 판단하는 단계(S707);

단계(S707)에서의 판단 결과가 예이면, 파워 배터리를 10A의 전류 크기로 방전하도록 제어하는 단계(S708);

선택적으로, 단계(S707)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S706)로 돌아가 수행하고;

파워 배터리의 방전 시간이 20s보다 크거나 같은지 여부를 판단하거나, 단계(S704)에서 카운팅된 시간이 60s보다 크거나 같은지 여부를 판단하는 단계(S709);

단계(S709)에서의 판단 결과가 예이면, 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하고, 충전 매칭표에 따라, 파워 배터리를 충전하도록 충전 파일에 요청하는 단계(S710);

선택적으로, 단계(S709)에서의 판단 결과가 아니오이면, 단계(S708)로 돌아가 수행하며;

단계(S701)에서 파워 배터리가 비충전 상태인 것으로 판단되면, 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태인지 여부를 판단하는 단계(S711);

단계(S701)에서 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태인 것으로 판단되면, 파워 배터리가 10A의 전류 크기로 20s 동안 방전하도록 제어하는 단계(S712);

선택적으로, 단계(S711)에서 파워 배터리가 만충전 상태 또는 건 인출 상태가 아닌 것으로 판단되면, 방법(700)을 종료한다.

이해해야 할 것은, 본 출원의 다양한 실시예에서, 상기 각 과정의 번호의 크기는 수행 순서 선후를 의미하는 것이 아니며, 각 과정의 수행 순서는 그 기능 및 내적 논리로 결정되어야 하며, 본 출원의 실시예의 실시 과정에 어떠한 제한도 구성하여서는 아니된다.

위에서 본 출원의 실시예의 파워 배터리 충전 방법을 상세히 설명하였고, 아래에는 도 8 및 도 9를 결부하여 본 출원의 실시예의 배터리 관리 시스템을 설명하기로 한다. 방법 실시예에 설명된 기술적 특징은 하기 장치 실시예에 적용된다.

도 8은 본 출원의 실시예의 배터리 관리 시스템(800)의 개략적 블록도를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 관리 시스템(800)은,

파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하기 위한 획득 모듈(810);

상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하기 위한 결정 모듈(820)을 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 결정 모듈(820)은 구체적으로 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 결정 모듈(820)은 구체적으로 상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 단계; 상기 암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 배터리 관리 시스템(800)은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈; 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 제어 모듈은 또한, 상기 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 배터리 관리 시스템(800)은, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함한다.

선택적으로, 본 출원의 실시예에서, 상기 배터리 관리 시스템(800)은, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 상기 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈을 더 포함한다.

이해해야 할 것은, 본 출원의 실시예의 배터리 관리 시스템(800)은 본 출원의 방법 실시예에서의 BMS에 대응될 수 있꼬, 배터리 관리 시스템(800)에서의 각각의 유닛의 전술한 것과 다른 조작 및/또는 기능은 각각 도 2 내지 도 4, 도 6 및 도 7의 각 방법 중 배터리 관리 시스템의 상응한 프로세스를 구현하기 위한 것이며, 간결함을 위해 더 이상 반복하지 않는다.

도 9는 본 출원의 다른 실시예의 배터리 관리 시스템(900)의 개략적 블록도를 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(900)은 프로세서(910) 및 메모리(920)를 포함하고, 여기서, 메모리(920)는 명령을 저장하는 데 사용되며, 프로세서(910)는 상기 명령을 판독하고 상기 명령에 기반하여 전술한 본 출원의 다양항 실시예의 방법을 수행한다.

여기서, 메모리(920)는 프로세서(910)와 독립적인 하나의 별도의 소자일 수 있고, 프로세서(910)에 집적될 수도 있다.

선택적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 관리 시스템(900)은 트랜시버(930)를 더 포함할 수 있고, 프로세서(910)는 상기 트랜시버(930)가 충전 파일과 같은 다른 설비와 통신하도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 다른 설비로 정보 또는 데이터를 전송하거나, 다른 설비에서 전송된 정보 또는 데이터를 수신할 수 있다.

본 출원의 실시예는 전술한 본 출원의 다양한 실시예의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 판독 가능 저장매체를 더 제공한다.

본 분야의 통상의 기술자들은 본 명세서에 개시된 실시예에 설명된 각 예시의 유닛 및 알고리즘 단계에 결부하여, 전자 하드웨어, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 결합에 의해 구현할 수 있음을 인식할 수 있다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어 방식으로 실행되는지 여부는 기술적 해결수단의 특정 응용 및 설계 제약 조건에 따라 결정된다. 전문 기술자는 각 특정 응용에 대해 다른 방법을 사용하여 설명된 기능을 구현할 수 있지만, 이러한 구현은 본 출원의 범위를 벗어난 것으로 간주되어서는 아니된다.

해당 분야의 기술자는 설명의 편리 및 간결함을 위해, 상기 설명된 시스템, 장치 및 유닛의 구체적인 동작 과정은 전술한 방법 실시예에서의 대응 과정을 참조할 수 있음을 명확하게 이해할 수 있고, 여기서 반복하여 서술하지 않는다.

본 출원에 제공된 여러 실시예에서, 공개된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 위에서 설명한 장치 실시예는 개략적인 것일 뿐이고, 예를 들어, 상기 유닛의 분할은 논리적 기능 분할일 뿐이며, 실제로 구현될 때 별도의 분할 방식이 있을 수 있고, 예를 들어, 복수의 유닛 또는 어셈블리가 결합될 수 있거나 다른 하나의 시스템에 집적될 수 있거나, 일부 특징은 생략되거나, 실행되지 않을 수 있다. 다른 한가지는, 표시되거나 논의되는 상호 간의 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛을 통한 간접 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형태일 수 있다.

분리 부재로서 설명된 상기 유닛은 물리적으로 분리된 것일 수 있거나 아닐 수도 있고, 유닛으로서 표시되는 부재는 물리적 유닛일 수 있거나 아닐 수도 있으며, 즉 한 곳에 위치하거나 여러 네트워크 유닛에 분산될 수도 있다. 실제 수요에 따라 그 중 일부 또는 전체 유닛을 선택하여 본 실시예 방안의 목적을 구현할 수 있다.

또한, 본 출원의 각 실시예에서의 각 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 집적될 수도 있고, 각 유닛이 단독으로 물리적으로 존재할 수도 있으며, 두 개 또는 두 개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 집적될 수도 있다.

상기 기능이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되고 독립적인 제품으로 판매되거나 사용될 경우, 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해에 기반하여, 본 출원의 기술적 해결수단은 본질적 또는 선행 기술에 기여하는 부분 또는 상기 기술적 해결수단의 부분은 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있고, 상기 컴퓨터 소프트웨어 제품은 하나의 저장매체에 저장되며, 여러 명령을 포함하여 하나의 컴퓨터 설비(개인 컴퓨터, 서버, 또는 네트워크 설비 등일 수 있음)가 본 출원의 각 실시예에 따른 방법의 전부 또는 일부 단계를 수행하도록 한다. 전술한 저장매체는 USB, 이동식 하드디스크, 판독 전용 메모리(Read-Only Memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 디스크 또는 CD 등 프로그램 코드를 저장할 수 있는 다양한 매체를 포함한다.

전술한 내용은 본 출원의 구체적인 실시형태일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이에 한정되지 않고, 임의의 본 기술 분야에 익숙한 기술자가 본 출원에 공개된 기술 범위 내에서 쉽게 생각할 수 있는 변화 또는 대체는 모두 본 출원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (15)

1. 파워 배터리 충전 방법으로서,
   상기 파워 배터리의 충전 과정에서, 상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하는 단계;
   상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계는,
   상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하는 단계는,
   상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 단계;
   상기 암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계;
   상기 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 방법은,
   상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 상기 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
8. 파워 배터리의 충전 과정에서,
   상기 파워 배터리의 실제 충전 전류를 획득하기 위한 획득 모듈;
   상기 실제 충전 전류가 충전 요청 전류를 초과하는 정도에 따라, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어할지 여부를 결정하기 위한 결정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 결정 모듈은 구체적으로,
   상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 결정 모듈은 구체적으로,
    상기 실제 충전 전류와 상기 충전 요청 전류의 차이값과 상기 충전 요청 전류의 비율이 제1 임계값보다 큰 경우, 상기 실제 충전 전류와 충전 요청 전류의 차이의 암페어-시간 적분을 결정하는 데 사용되고;
    상기 암페어-시간 적분이 제2 임계값보다 큰 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것을 결정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 것이 결정되는 경우, 충전 전류를 0으로 요청하기 위한 제1 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈;
    상기 파워 배터리의 실제 충전 전류가 제3 임계값보다 작거나 같게 수집된 경우, 상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 또한,
    상기 제1 충전 요청 정보가 전송된 지속 시간이 제1 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 배터리 충전 방법.
13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 파워 배터리가 방전하도록 제어하는 지속 시간이 제2 기설정 시간 간격보다 크거나 같은 경우, 상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 파워 배터리가 방전을 정지하도록 제어하는 경우, 충전 매칭표에 기반하여, 상기 파워 배터리에 대한 충전을 충전 파일에 요청하기 위한 제2 충전 요청 정보를 충전 파일에 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
15. 메모리 및 프로세서를 포함하고, 상기 메모리는 명령을 저장하는데 사용되며, 상기 프로세서는 상기 명령을 판독하고 상기 명령에 기반하여 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.

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