KR20230121107A - 온도 기반 배터리 충전을 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents
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Abstract
배터리 팩의 온도에 기초하여 배터리 팩을 충전하기 위한 방법들, 시스템들 및 디바이스들이 개시된다. 배터리 팩의 온도가 결정되고 기준 온도 값과 비교된다. 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제1 주파수를 갖는 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩에 인가된다. 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고 순 양의 전하를 운반한다. 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 것과 동시에, 배터리 팩의 온도가 결정된다. 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류가 배터리 팩에 인가된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 12월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63,126,097호에 대한 우선권을 주장하고, 그의 내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 명세서는 배터리 충전에 관한 것으로, 특히, 온도 기반 배터리 충전 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
배터리 기술의 발전들은 시장 수요를 따라가지 못했다. 배터리 시스템들의 성능을 개선할 필요가 있다. 특히, 배터리의 충전 속도뿐만 아니라 (연수 및 충전/방전 사이클들과 관련된) 배터리의 수명을 개선할 필요가 있다.
본 명세서의 구현에 따르면, 배터리 팩을 충전하기 위한 방법이 제공되고, 방법은: 배터리 팩의 온도를 결정하는 단계; 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 단계; 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제1 주파수를 갖는 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 단계 ― 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 가열 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반함 ―; 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 것과 동시에, 배터리 팩의 온도를 결정하는 단계; 및 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 단계를 포함한다.
충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 단계는 제2 주파수를 갖는 충전 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 충전 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 충전 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반한다.
가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭보다 더 클 수 있고, 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭보다 더 클 수 있다.
충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값과 동일할 수 있다.
충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값보다 더 클 수 있다.
방법은 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 단계 전에: 배터리 팩의 충전 상태(SoC)를 결정하는 단계; 및 배터리 팩의 SoC에 기초하여, 기준 온도 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 적어도 배터리 팩의 온도에 기초하여 충전 최적화 펄스들의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 하나 이상의 파라미터는: 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 휴지 시간, 주파수, 및 주파수의 변화 레이트를 포함한다.
방법은 배터리 팩에 대응하는 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)(EIS) 측정들에 기초하여 제1 주파수와 제2 주파수 중 하나 이상의 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
가열 최적화 펄스들과 충전 최적화 펄스들 중 적어도 하나는 사인파 펄스들을 포함할 수 있다.
충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 단계는 일정한 충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 구현에 따르면, 배터리 팩의 충전을 제어하기 위한 제어기가 제공되고, 제어기는: 적어도 하나의 프로세서; 및 명령어들을 저장하도록 구성된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하고, 명령어들은, 적어도 하나의 프로세서에 의한 실행에 응답하여, 제어기로 하여금 동작들을 수행하게 하거나 또는 동작들의 수행을 제어하게 하고, 동작들은: 배터리 팩의 온도를 결정하는 동작; 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 동작; 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제1 주파수를 갖는 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 동작 ― 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 가열 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반함 ―; 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 것과 동시에, 배터리 팩의 온도를 결정하는 동작; 및 배터리 팩의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 동작을 포함한다.
충전 전류를 배터리 팩에 인가하는 동작은 제2 주파수를 갖는 충전 최적화 펄스들을 배터리 팩에 인가하는 동작을 포함할 수 있고, 충전 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 충전 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반한다.
가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭보다 더 클 수 있고, 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭보다 더 클 수 있다.
충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값과 동일할 수 있다.
충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값보다 더 클 수 있다.
동작들은 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 동작 전에: 배터리 팩의 충전 상태(SoC)를 결정하는 동작; 및 배터리 팩의 SoC에 기초하여, 기준 온도 값을 결정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
동작들은 적어도 배터리 팩의 온도에 기초하여 충전 최적화 펄스들의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 동작을 더 포함할 수 있고, 하나 이상의 파라미터는: 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 휴지 시간, 주파수, 및 주파수의 변화 레이트를 포함한다.
동작들은 배터리 팩에 대응하는 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들에 기초하여 제1 주파수와 제2 주파수 중 하나 이상의 값을 결정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
제어기는 배터리 팩에서 구현될 수 있다.
제어기는 배터리 팩을 충전하기 위해 전력을 제공하는 전력 소스에서 구현될 수 있다.
이하의 논의 및 특히 도면들과 관련하여, 도시된 특정사항들은 예시적인 논의의 목적들을 위한 예들을 표현하고, 본 개시내용의 원리들 및 개념적 양태들의 설명을 제공하기 위해 제시된다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 본 개시내용의 기본적인 이해를 위해 필요한 것 이상으로 구현 세부사항들을 도시하려는 시도는 이루어지지 않는다. 이하의 논의는, 도면들과 함께, 본 개시내용에 따른 실시예들이 실시될 수 있는 방식을 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백하게 한다. 유사한 또는 동일한 참조 번호들은 다양한 도면들 및 지원 설명들에서 유사한 또는 동일한 요소들을 식별하거나 또는 달리 나타내기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일부 구현들에 따른 배터리 팩 충전을 위한 예시적인 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 구현들에 따른 배터리 팩 충전의 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 팩의 온도에 기초한 가열 최적화 펄스들 및 충전 최적화 펄스들의 인가의 예시적인 표현을 도시한다.
도 4는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 펄스들을 생성하기 위해 사용되는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 5는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 펄스들을 생성하기 위해 사용되는 다른 예시적인 시스템을 예시한다.
도 6은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 일련의 양의 펄스들이 배터리 셀에 인가될 때의 배터리 셀의 임피던스의 예시적인 나이퀴스트 플롯을 도시한다.
도 7은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 낮은 온도에서 배터리 충전을 위해 인가될 수 있는 예시적인 펄스 후 펄스 시퀀스를 도시한다.
도 8은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, BODE 플롯으로서 도시된 배터리 셀의 예시적인 임피던스 스펙트럼을 예시한다.
도 9는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 충전을 위해 인가될 수 있는 다른 예시적인 펄스 후 펄스 시퀀스를 예시한다.
도 10은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 충전을 위한 일련의 높은 주파수 펄스들로 구성된 예시적인 사인파 전류 파형을 예시한다.
도 1은 본 명세서의 일부 구현들에 따른 배터리 팩 충전을 위한 예시적인 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 구현들에 따른 배터리 팩 충전의 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 팩의 온도에 기초한 가열 최적화 펄스들 및 충전 최적화 펄스들의 인가의 예시적인 표현을 도시한다.
도 4는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 펄스들을 생성하기 위해 사용되는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 5는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 펄스들을 생성하기 위해 사용되는 다른 예시적인 시스템을 예시한다.
도 6은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 일련의 양의 펄스들이 배터리 셀에 인가될 때의 배터리 셀의 임피던스의 예시적인 나이퀴스트 플롯을 도시한다.
도 7은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 낮은 온도에서 배터리 충전을 위해 인가될 수 있는 예시적인 펄스 후 펄스 시퀀스를 도시한다.
도 8은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, BODE 플롯으로서 도시된 배터리 셀의 예시적인 임피던스 스펙트럼을 예시한다.
도 9는 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 충전을 위해 인가될 수 있는 다른 예시적인 펄스 후 펄스 시퀀스를 예시한다.
도 10은 본 명세서의 일부 구현들에 따른, 배터리 충전을 위한 일련의 높은 주파수 펄스들로 구성된 예시적인 사인파 전류 파형을 예시한다.
이하의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 본 개시내용의 철저한 이해를 제공하도록 다수의 예들 및 특정 세부사항들이 설명된다. 그러나, 청구항들에서 표현되는 바와 같은 본 개시내용은 이러한 예들에서의 피처들의 일부 또는 전부를 단독으로 또는 아래에서 설명되는 다른 피처들과 조합하여 포함할 수 있고, 본원에서 설명되는 피처들 및 개념들의 수정들 및 둥가물들을 더 포함할 수 있다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
"예시적인"이라는 단어는 "예, 예시 또는 예증으로서 역할을 하는 것"을 의미하도록 본원에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본원에서 설명되는 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 마찬가지로, "실시예들"이라는 용어는 모든 실시예들이 논의되는 피처, 이점 또는 동작 모드를 포함하는 것을 요구하지 않는다.
본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위해 제공되고, 본원에서 개시되는 임의의 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수형들("a", "an" 및 "the")은, 문맥상 명확히 달리 표시되지 않는 한, 복수형들을 또한 포함하는 것으로 의도된다. "포함한다(comprises)", "포함한다(comprise)", "포함한다(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"이라는 용어들은, 본원에서 사용될 때, 진술된 피처들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 피처, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 것을 추가로 이해할 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 개시내용에 속해 있는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다.
도 1은 본 명세서의 비제한적인 구현에 따른 예시적인 배터리 충전 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 배터리 팩(105)을 포함한다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 단일 재충전가능 배터리 셀을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 복수의 재충전가능 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩 내부의 배터리 셀들은 다수의 구성들, 예컨대, 직렬로 연결된 배터리 셀들, 병렬로 연결된 배터리 셀들, 또는 직렬로 연결된 배터리 셀들과 병렬로 연결된 배터리 셀들의 조합으로 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있고, 각각의 배터리 모듈은 상이한 직렬 및 병렬 구성들로 배열된 배터리 셀들을 더 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 하나 이상의 리튬 이온 배터리 셀을 포함할 수 있는 리튬 이온 배터리 팩일 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 실리콘 애노드 배터리 셀(들), 리튬 금속 배터리 셀(들), 나트륨 이온 배터리 셀(들), 니켈 카드뮴 배터리 셀(들), 니켈 금속 수소화물 배터리 셀(들), 납 산 배터리 셀(들), 전고체 배터리 셀(들) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 본원에서 설명되는 시스템들, 방법들 및 디바이스들은 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀의 수 또는 타입에 의해 제한되지 않는다.
시스템(100)은 배터리 팩(105)에 동작가능하게 커플링된 제어기(110)를 더 포함한다. 제어기(110)는 본원에서 설명되는 방법들에 따라 적어도 배터리 팩(105)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 도 2에 예시된 예시적인 방법(200)의 동작들을 수행하거나 또는 그 동작들의 수행을 제어할 수 있다. 제어기(110)는 배터리 팩(105)을 충전하기 위해 적어도 하나의 프로세서(115)를 포함할 수 있다. 제어기(110)는 제어기(110)가 본원에서 설명되는 방법들에 따라 배터리 팩(105)의 충전과 관련된 동작들을 수행하거나 또는 그 동작들의 수행을 제어하기 위해 프로세서(115)에 의해 실행가능한 명령어들을 저장할 수 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세서(115)는 제어기(110)로 하여금 도 2에 예시된 예시적인 방법(200)을 수행하게 하거나 또는 그 예시적인 방법(200)의 수행을 제어하게 할 수 있는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)에 저장된 명령어들을 실행할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)는 ROM, PROM, EEPROM, RAM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 메모리 장치일 수 있는 컴퓨터 메모리 또는 저장 디바이스일 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 CC-CV 충전 프로토콜, 펄스 충전 프로토콜, 정전류 프로토콜, 정전압 프로토콜 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 충전 프로토콜들 중 임의의 것을 이용함으로써 배터리 팩(105)의 충전을 용이하게 할 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 마이크로제어기일 수 있고, 명령어들 및 데이터를 프로세싱하기 위한 중앙 프로세싱 유닛(예컨대, 프로세서(115)), 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 온보드 메모리, 시스템(100)의 다른 모듈들로부터 획득된 아날로그 데이터 변환을 위한 디지털-아날로그 변환기, 및 시스템(100)의 다양한 모듈들의 제어를 위한 구동 회로부를 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 또한 배터리 팩(105)의 다양한 파라미터들을 모니터링하고(예컨대, 측정 모듈(125)을 사용하여 측정하고), 모니터링된 파라미터들을 사용하여 배터리 팩(105)의 동작을 관리할 수 있다. 제어기(110)에 의해 모니터링되는 다양한 파라미터들은 전압, 전류, 충전 상태(SoC), 온도, 건강 상태(state of health) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 추가적으로, 제어기(110)(예컨대, 프로세서(115))는 배터리 팩(105) 내의 개별 배터리 셀들뿐만 아니라 배터리 팩(105)에 대한 충전 전류 제한(charge current limit)(CCL), 방전 전류 제한(discharge current limit)(DCL), 최종 충전 또는 방전 사이클 이후 전달된 에너지, 내부 임피던스, 및 전달 또는 저장된 전하(쿨롱 카운터)를 포함하지만 이에 제한되지는 않는 다양한 값들을 계산할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(110)는 또한 배터리 팩(105)의 배터리 셀들의 SEI 층의 두께를 결정할 수 있는데, 이는 그에 따라 배터리 팩(105)의 충전 또는 방전을 적응 또는 제어하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 충전 파라미터들이 적응 또는 구현될 수 있는 방식을 결정하기 위해 사용될 수 있는 배터리 모델을 구현할 수 있다. 이러한 배터리 모델은 배터리 특성화 또는 배터리 트레이닝 동안 구축될 수 있다. 예컨대, 특성화 페이즈에서, 배터리 팩(105)은 다수의 사이클들 동안 느리게 충전될 수 있고, 그러한 느린 충전 사이클들로부터 최적화된 배터리 충전 파라미터들(예컨대, 충전 속도, 배터리의 사이클 수명 및/또는 배터리의 캘린더 수명(calendar life)에 대해 최적화됨)이 결정될 수 있다. 그러한 최적화된 충전 파라미터들은 등록될 수 있고, 배터리 모델이 구축될 수 있다. 예에서, (예컨대, 방전 펄스 동안) 배터리의 CCV 및 용량과 같은 배터리 파라미터들이 펄스 파라미터들에 대해 저장되고 배터리 모델을 구성할 수 있다. 이러한 배터리 모델은 본원에서 개시되는 바와 같이 배터리 충전을 적응시키기 위해 제어기(110)에 의해 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 인공 지능 기반 로직(예컨대, 프로세서(115)에 의해 구현됨)을 포함할 수 있고, 제어기(110)는 자체 학습 제어기일 수 있다. 이러한 제어기는 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 배터리 모델을 구축할 수 있고, 배터리 모델에서의 데이터에 기초하여 그리고/또는 배터리 팩(105)의 충전 및/또는 방전 동안 수행되는 실제 배터리 측정들에 기초하여 배터리 충전을 적응시키는 방식을 학습할 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(110)는 배터리 팩(105)을 충전하기 위해 양의 펄스들(충전 펄스들) 및/또는 음의 펄스들(방전 펄스들)을 생성하도록 스위치들의 동작을 제어하기 위해 복수의 스위치들(예컨대, 도 4 및 도 5에 도시된 스위치들)에 제공되는 제어 펄스들을 생성하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 예에서, 제어기(110)는 제어 펄스들의 주파수(예컨대, 펄스 기간)를 변조할 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 각각의 제어 펄스의 ON 기간 및 OFF 기간의 지속기간을 제어할 수 있는데, 이는 양의 펄스들 및/또는 음의 펄스들의 펄스 기간의 변조로 이어진다. 일부 실시예들에서, 예컨대, 스위치들은 전계 효과 트랜지스터(FET) 디바이스들일 수 있다. 스위치들은 양 및/또는 음의 펄스들을 배터리 팩(105)에 인가하도록 제어(ON, OFF)될 수 있다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 시스템(100)은 배터리 팩(105) 및/또는 배터리 팩(105)의 배터리 셀들의 다양한 파라미터들을 측정하기 위해 측정 모듈(125)(예컨대, 센서들 및 연관된 회로부)을 더 포함한다. 일부 구현들에서, 측정 모듈(125)은 배터리 팩(105) 및 제어기(110)에 동작가능하게 커플링되고, 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리 팩(105)을 충전 또는 방전하기 위해 다양한 측정 관련 동작들을 수행하도록 제어기(110)에 의해 제어될 수 있다.
측정 모듈(125)은 배터리 팩(105)의 온도 또는 배터리 팩(105)에 포함된 하나 이상의 배터리 셀의 온도를 결정하기 위해 온도 센서(135)를 포함한다. 일부 구현들에서, 온도 센서(135)는 배터리 팩(105) 자체의 온도가 감지될 필요가 있을 때 배터리 팩(105)에 인접하게 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 온도 센서(135)는 배터리 팩(105)의 내부 온도가 정밀하게 측정될 수 있는 위치에 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 온도 센서(135)는 배터리 셀이 충전/방전되고 있을 때 배터리 셀의 온도를 감지하기 위해 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀들에 인접하게 배열될 수 있다. 예컨대, 온도 센서(135)는 배터리 셀들의 전도성 단자들 상에 제공될 수 있거나 또는 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀들을 연결하는 버스 바 상에 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 복수의 온도 센서들(135)을 포함할 수 있고, 그들의 수는 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀의 수와 동일할 수 있다.
온도 센서(135)의 일부 제한적인 예들은 서미스터, 권선 저항기 타입 센서, 광역 저항 센서, 반도체 다이오드 센서, 금속 코어 타입 센서 또는 열전대를 포함한다. 예에서, 온도 센서(135)는 주변 온도에 기초하여 변화되는 저항 값을 갖는 서미스터를 포함할 수 있다. 예컨대, 온도 센서(135)는 음의 온도 계수를 갖는 서미스터(주변 온도가 증가됨에 따라 저항 값이 감소됨) 또는 양의 온도 계수를 갖는 서미스터(주변 온도가 증가됨에 따라 저항 값이 증가됨)를 포함할 수 있다.
온도 센서(135)는 배터리 팩(105) 또는 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀들의 감지된 온도에 관한 정보를 제어기(110)로 전송할 수 있고, 제어기(110)는 본원에서 설명되는 방법들에 따라 배터리 충전을 제어하기 위해 온도 정보를 사용한다.
측정 모듈(125)은 전류계, 전압계, 쿨롱 카운터 등과 같지만 이에 제한되지는 않는 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 측정 모듈(125)은 또한 (배터리 팩 내의 불균형 또는 배터리 내부의 기계적 응력을 표시하는 배터리 팽창을 결정하기 위한) 압전 센서들과 같지만 이에 제한되지는 않는 일부 기계적 센서들을 포함할 수 있다.
측정 모듈(125)에 의해 측정될 수 있고 제어기(110)에 의해 제어되는 바와 같은 다양한 파라미터들은 배터리 팩(105)뿐만 아니라 배터리 팩(105)의 개별 배터리 셀들에 대한 전압(예컨대, 개방 회로 전압(OCV), 폐쇄 회로 전압(CCV)), 전류(예컨대, 충전 전류 또는 방전 전류), 온도, 충전 상태(SoC) 등을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 측정 모듈(125)은 배터리 팩(105)의 SEI 층의 두께를 결정하기 위한 회로부를 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 측정 모듈(125)은 제어기(110)의 일부로서 구현될 수 있고, 제어기(110)는 배터리 팩(105)에 대한 (전류, 전압, 온도, SoC, SEI 층 두께 등과 같은) 다양한 파라미터들의 값들을 측정 및 결정하도록 구성될 수 있다.
시스템(100)은, 예컨대, AC-DC 벽 어댑터와 같은 전용 어댑터일 수 있는 전력 소스(130)를 더 포함한다. 대부분의 경우들에서, 그러한 어댑터들은 특정 배터리 충전 요구들을 염두에 두고 설계되고, 그에 따라, 전력 소스(130)의 소스 능력들은 배터리 팩(105)과 같은 배터리들의 적절한 용량 기반 충전 전류를 허용한다. 일부 구현들에서, 전력 소스(130)는, 예컨대, 반드시 임의의 특정 배터리 용량을 염두에 두고 설계된 것은 아닌 범용 배터리 충전기와 같은 비전용 어댑터일 수 있다. 다른 예로서, 전력 소스(130)는 버스에 병렬 또는 직렬로 연결된 다수의 디바이스들에 전력을 제공하도록 의도된 통신 또는 컴퓨터 버스 전압 신호일 수 있다. 이러한 타입의 전압 소스의 하나의 비제한적인 예는 제약된 양의 전류가 인출될 수 있는 전압 버스(VBUS) 신호를 제공하는 범용 직렬 버스(USB) 연결이다. 전력 소스(130)의 다른 예는 24핀 USB 커넥터 시스템인 USB-C 커넥터일 수 있는데, 이는 그의 2폴드 회전 대칭 커넥터에 의해 구별된다. 제어기(110)는 본 개시내용에 따라 배터리 팩(105)의 충전을 용이하게 하기 위해 전력을 획득하도록 전력 소스(130)와 인터페이스할 수 있다.
일부 구현들에서, 전력 소스(130)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리 팩 충전을 위해 양 및/또는 음의 펄스들을 배터리 팩(105)에 인가하기 위한 회로부를 포함하거나 또는 그에 커플링될 수 있다. 예시적인 구현에서, 전력 소스(130)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리 팩 충전을 위해 양 및/또는 음의 펄스들을 배터리 팩(105)에 인가하도록 전력을 제공하는 전력 소스(410) 또는 전력 소스(510)(도 4 및 도 5)일 수 있다.
일부 구현들에서, 전력 소스(130)는 전기 차량들에 대한 충전 디바이스(예컨대, 충전 스테이션 또는 전기 차량(EV) 충전기)일 수 있다.
시스템(100)은 제어기(110)가 배터리 팩(105)의 충전 또는 방전을 위해 배터리 팩(105) 내의 하드웨어 및/또는 제어기(110)에 의해 제어될 회로부와 통신하기 위한 통신 인터페이스(140)를 더 포함한다. 예컨대, 통신 인터페이스(140)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리 충전을 위해 그러한 시스템들의 다양한 요소들 또는 구성요소들을 제어하기 위해 예시적인 시스템들(400, 500)(도 4 및 도 5)과 제어기(110)의 통신을 가능하게 할 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 시스템(100)의 구현을 변화시킬 수 있고 그러한 변화들은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 일부 구현들에서, 제어기(110)는 전력 소스(130)에서 (예컨대, 전력 소스(130)의 구성요소로서) 구현될 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 전력 소스(130)의 하우징에 하우징될 수 있다. 유사하게, 다른 구현들에서, 제어기(110)는 배터리 팩(105)에서 (예컨대, 배터리 팩(105)의 구성요소로서) 구현될 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 배터리 팩(105)의 하우징에 하우징될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(110)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리 팩(105)을 충전하기 위해 전력 소스(130)(예컨대, EV 충전 스테이션) 및/또는 예시적인 시스템들(400, 500)과 인터페이스할 수 있는 별개의 모듈(예컨대, 애드온 모듈)로서 구현될 수 있다.
다른 그러한 예시적인 변화는 제어기(110)의 기능성이 충전 제어기 및 방전 제어기와 같은 2개의 상이한 제어기들에서 구현될 수 있는 것일 수 있다. 본원에서 개시되는 방법들에 따라 배터리(예컨대, 배터리 팩(105))의 충전 동안 충전 제어기는 (예컨대, 양의 펄스들(본 개시내용의 일부 부분들에서 "충전 펄스들"로 또한 지칭됨)의 형태로) 충전 전류를 배터리(예컨대, 배터리 팩(105))에 인가하도록 동작할 수 있고, 방전 제어기는 (음의 펄스들(본 개시내용의 일부 부분들에서 "방전 펄스들"로 또한 지칭됨)의 형태로) 방전 전류를 배터리에 인가하도록 동작할 수 있다. 충전 제어기와 방전 제어기 중 어느 하나 또는 그들 둘 모두는 도 2에 예시된 예시적인 방법(200)의 동작들을 수행하거나 또는 그 동작들의 수행을 제어할 수 있다. 예에서, 충전 제어기는 전력 소스(130)(예컨대, EV 충전 스테이션)의 구성요소로서 구현될 수 있고, 방전 제어기는 배터리 팩(105) 및 전력 소스(130)와 인터페이스할 수 있는 별개의 애드온 모듈로 구현될 수 있다.
이제 도 2로 넘어가면, 본 명세서의 비제한적인 구현에 따른 배터리 팩(105)의 충전을 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도가 제공된다. 도 2에 예시된 방법(200)은 배터리 팩(105)의 충전을 위해 제어기(110)에 의해 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(110)는 방법(200)을 수행하기 위해 도 4 및 도 5에 예시된 예시적인 하드웨어를 이용할 수 있다.
방법(200)은 205에서 시작되고, 여기서, 배터리 팩의 온도가 결정된다. 일부 예시적인 구현들에서, 온도 센서(135)는 배터리 팩 또는 배터리 팩(105) 내의 배터리 셀들의 온도를 개별적으로 측정할 수 있다. 배터리 팩(105)의 측정된 온도에 대응하는 데이터는 온도 센서(135)로부터 제어기(110)에 의해 획득될 수 있다. 온도 센서(135)로부터 획득된 온도 데이터에 기초하여, 배터리 팩(105)의 온도가 결정된다. 일부 구현들에서, 온도 데이터가 (배터리 팩(105) 전체의 온도가 아니라) 배터리 팩(105)의 개별 셀들의 온도를 포함하는 경우, 배터리 팩(105)의 온도는, 예컨대, 배터리 팩(105)의 배터리 셀들의 온도를 평균화함으로써 계산될 수 있다.
210에서, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값과 비교된다. 기준 온도 값은 배터리 팩(105)을 충전하기 위한 바람직한 온도 값일 수 있다. 다시 말하면, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 이상일 때, 이는 배터리 팩(105)을 충전하기 위한 최적의 조건으로서 고려된다. 기준 온도 값은 배터리 팩의 배터리 셀 내부의 이온 이동도(예컨대, Li 이온)가 증가되지만 더 높은 온도에 동반되는 전해질 및 활성 재료 에이징 효과(aging effect)들이 여전히 크게 두드러지지는 않는 온도일 수 있다. 기준 온도 값은 배터리 특성화 동안 수행되는 일련의 테스트들에 기초하여 식별될 수 있다.
일부 구현들에서, 기준 온도 값(예컨대, 배터리 팩에 대한 최소의 최적 온도)은 배터리 팩(105)의 충전 상태(SoC)에 의존할 수 있다. 다시 말하면, (배터리 팩의 온도가 비교될) 기준 온도 값은 배터리 팩(105)의 상이한 SoC 값들에 대해 상이할 수 있다. 예컨대, 배터리 팩(105)의 SoC가 하나의 범위, 예컨대, 20%-30% 범위에 있을 때, 기준 온도 값은 하나의 값을 가질 수 있고, 배터리 팩의 SoC가 다른 범위, 예컨대, 50-70%일 때, 기준 온도 값은 다른 값을 갖는다. 다시 말하면, 배터리 팩(105)의 SoC가 하나의 범위, 예컨대, 20%-30% 범위에 있을 때, 배터리 팩(105)의 온도가 제1 값 초과인 것이 최적이고, 배터리 팩의 SoC가 다른 범위, 예컨대, 50-70% 범위일 때, 배터리 팩(105)의 온도가 제2 값(이는 제1 값과 상이함) 초과인 것이 최적이다.
따라서, 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)의 온도를 기준 온도 값과 비교하기 전에, 배터리 팩(105)의 SoC가 결정된다. 배터리 팩(105)의 SoC에 기초하여, 배터리 팩(105)의 온도가 비교될 기준 온도 값이 결정된다. 일부 구현들에서, 기준 온도 값들을 배터리 팩(105)의 상이한 SoC 값들(예컨대, Soc 범위들)로 맵핑하는 룩업 테이블이, 예컨대, 제어기(110)에 의해, 비교를 위한 기준 온도 값을 결정하기 위해 구현될 수 있다.
일부 구현들에서, 충전에 대해 최적인 배터리 팩(105)의 온도는 전력 소스의 능력에 기초하여 선택된다. 다시 말하면, 배터리 팩(105)은 전력 소스(예컨대, EV 충전 스테이션)의 능력에 기초하는 특정 온도까지 사전 가열 또는 사전 냉각될 수 있다. 예컨대, 전력 소스가 특정 주파수(예컨대, 100 kHz)까지의 충전 펄스들을 인가할 수 있을 때, 배터리 팩이 (충전 전에) 가열 또는 냉각되는 온도는 전력 소스의 주파수 능력에 기초하여 선택된다.
215에서, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 가열 최적화 펄스들이 제1 주파수로 배터리 팩에 인가된다. 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함한다. 다시 말하면, 가열 최적화 펄스들은 펄스들의 세트를 포함하고, 여기서, 각각의 양의 펄스(충전 펄스로 또한 지칭됨) 후에 음의 펄스(방전 펄스로 또한 지칭됨)가 후속되고 그 반대도 마찬가지이다.
가열 최적화 펄스들은 특정 주파수(예컨대, 제1 주파수)로 배터리 팩(105)에 인가되고, 가열 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반한다. 예에서, 제1 주파수는 1 kHz일 수 있다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들은 높은 전류(예컨대, 최대 1 C) 또는 매우 높은 전류(예컨대, 최대 10 C)를 운반할 수 있다.
일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)에 인가되는 제1 주파수는 배터리 팩(105)의 온도에 기초하여 결정된다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)에 인가되는 제1 주파수는 배터리 팩(105)의 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들에 기초하여 결정된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 펄스들 사이의 휴지 시간, 및 주파수의 변화 레이트와 같지만 이에 제한되지는 않는 가열 최적화 펄스들의 다른 파라미터들이 또한 배터리 팩(105)의 EIS 측정들에 기초하여 결정된다.
가열 최적화 펄스들은 양의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)에 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)으로부터 제거되는 전하의 양보다 더 많은 순 양의 전하를 운반한다. 양의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)에 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)으로부터 제거되는 전하의 양보다 더 많기 때문에, 배터리 팩(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과는 양이다.
일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 배터리 팩이 적어도 기준 온도 값까지 가열되게 하도록 선택된다. 예컨대, 가열 최적화 펄스들의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 배터리 팩을 적어도 기준 온도 값까지 가열하기 위한 최대 가능한 레벨에 있도록 선택될 수 있다. 가열 최적화 펄스들의 진폭에 대한 최대 가능한 레벨은 전력 소스의 능력, 이용되는 펄스 생성 하드웨어의 능력, 또는 배터리 팩(105)의 배터리 셀들에 대한 전류 레벨 제약들(이는 배터리 셀들의 제조자에 의해 정의될 수 있음)에 기초할 수 있다. 펄스 진폭이 가장 높은 레벨로 유지되면서, 가열 최적화 펄스들의 양 및 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이는 최소의 가능한 값으로 유지된다. 양 및 음의 펄스들의 진폭 사이의 최소의 차이는 양 및 음의 펄스들로부터의 에너지의 대부분이 배터리 팩(105)을 가열하기 위해 사용되면서 배터리 팩(105)의 느린 충전을 수행하는 것을 허용한다.
220에서, 가열 최적화 펄스들을 배터리 팩(105)에 인가하는 것과 동시에, 배터리 팩의 온도가 다시 결정된다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)의 온도는 배터리 팩(105)으로의 가열 최적화 펄스들의 인가로부터 미리 정의된(예컨대, 특정) 시간량이 경과한 후에 결정된다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)에 인가되는 동안 배터리 팩(105)의 온도가 연속적으로 모니터링되어 배터리 팩(105)의 온도가 이제 기준 온도 값 초과인지를 결정한다. 다시 말하면, 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)에 인가되는 것으로 인해, 배터리 팩(105)의 온도는 상승되는 경향을 갖는다. 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 초과인지를 결정하기 위해 배터리 팩(105)의 온도가 모니터링되고 있다.
본 개시내용의 맥락에서 "~ 초과"는 "~ 이상"을 커버하는 것으로 의도된다는 점에 유의해야 한다. 예컨대, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것은 또한 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값과 동일한 것으로 결정하는 것을 커버한다.
225에서, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류가 배터리 팩(105)을 충전하기 위해 배터리 팩(105)에 인가된다.
일부 구현들에서, 배터리 팩(105)에 인가되는 충전 전류는 일정한 충전 전류(CC 충전 모드)이다.
일부 구현들에서, 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류는 충전 최적화 펄스들의 형태로 배터리 팩(105)에 인가된다. 충전 최적화 펄스들은 제2 주파수로 배터리 팩(105)에 인가된다. 일부 구현들에서, 제2 주파수는 제1 주파수와 상이하다.
충전 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함한다. 다시 말하면, 충전 최적화 펄스들은 펄스들의 세트를 포함하고, 여기서, 각각의 양의 펄스(충전 펄스로 또한 지칭됨) 후에 음의 펄스(방전 펄스로 또한 지칭됨)가 후속되고 그 반대도 마찬가지이다.
충전 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반한다. 충전 최적화 양의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)에 인가되는 전하의 양은 충전 최적화 음의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)으로부터 제거되는 전하의 양보다 더 많다. 양의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)에 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리 팩(105)으로부터 제거되는 전하의 양보다 더 많기 때문에, 배터리 팩(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과는 양이다.
일부 구현들에서, 충전 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)에 인가되는 제2 주파수는 배터리 팩(105)의 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들에 기초하여 결정된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 펄스들 사이의 휴지 시간, 및 주파수의 변화 레이트와 같지만 이에 제한되지는 않는 충전 최적화 펄스들의 다른 파라미터들이 또한 배터리 팩(105)의 EIS 측정들에 기초하여 결정된다. 따라서, 일부 구현들에서, 충전 최적화 펄스들을 배터리 팩(105)에 인가하기 전에, 충전 최적화 펄스들의 하나 이상의 파라미터가 배터리 팩(105)의 EIS 측정들에 기초하여 (예컨대, 제어기(110)에 의해) 결정된다.
일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들에 대응하는 제1 주파수는 충전 최적화 펄스들에 대응하는 제2 주파수보다 더 높은데, 이는 높은 주파수들에서의 펄스 후 펄스 시퀀스의 인가가 배터리 온도의 상승을 초래하기 때문이다.
충전 최적화 펄스들은 가열 최적화 펄스들과 상이하다. 충전 최적화 펄스들은 충전 최적화 펄스들 및 가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭과 관련하여 가열 최적화 펄스들과 상이하다. 가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭보다 더 크고, 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭은 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭보다 더 크다. 다시 말하면, 가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭의 절대 값은 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭의 절대 값보다 더 크고, 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭의 절대 값은 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭의 절대 값보다 더 크다.
이전에 설명된 바와 같이, 가열 최적화 펄스들의 경우, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 가열 최적화 펄스들로부터의 에너지의 대부분이 배터리 팩(105)의 온도를 상승시키기 위해 사용되고 가열 최적화 펄스들로부터의 에너지가 배터리 팩을 충전하기 위해 거의 사용되지 않게 되도록 선택된다(느린 충전). 여기서, 가열 최적화 펄스들에서의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 (배터리 팩의 온도를 상승시키는 데 최적인) 최대 가능한 레벨에 있도록 선택되는 한편, 양의 펄스들과 음의 펄스들 사이의 차이는 (배터리 팩(105)을 느리게 충전하기 위해) 최소의 값으로 유지된다. 대조적으로, 충전 최적화 펄스들의 경우, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 배터리 팩(105)의 온도를 최소로 상승시키면서 충전 최적화 펄스들로부터의 에너지의 대부분이 배터리 팩(105)을 충전하기 위해 사용되게 하도록 선택된다. 여기서, 충전 최적화 펄스들에서의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 배터리 팩(105)을 원하는 레이트(예컨대, 1 C 등)로 충전하는 데 최적인 레벨에 있도록 선택된다.
일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들의 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이는 충전 최적화 펄스들의 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이와 동일하여, 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값이 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값과 동일하게 될 수 있다. 그러나, 가열 최적화 펄스들의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭의 절대 값들은 충전 최적화 펄스들의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭의 절대 값들보다 더 크기 때문에, 가열 최적화 펄스들은 배터리 팩(105)의 온도의 상승을 발생시킨다.
일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들의 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이는 충전 최적화 펄스들의 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이보다 더 작아서, 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하가 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하보다 더 크게 될 수 있다. 예컨대, 배터리 팩이 느리게 충전되어야 하는 경우, 충전 최적화 펄스들은 가열 최적화 펄스들의 진폭의 절대 값들이 충전 최적화 펄스들의 진폭의 절대 값들보다 훨씬 더 높더라도 가열 최적화 펄스들과 동일한 순 양의 전하를 운반하도록 생성될 수 있고, 배터리 팩이 더 빠르게 충전되어야 하는 경우, 충전 최적화 펄스들은 가열 최적화 펄스들보다 더 높은 순 양의 전하를 운반하도록 생성될 수 있다.
일부 구현들에서, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 배터리 팩(105)의 온도에 기초하여 연속적으로 적응될 수 있다. 펄스 후 펄스 시퀀스의 펄스들의 진폭의 적응은 (충전 사이클 동안의) 연속적인 프로세스일 수 있고, 여기서, 배터리 팩(105)의 온도가 모니터링되고, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 그에 따라 온도 상승 또는 배터리 팩 충전에 대해 적응된다. 예컨대, 배터리 팩(105)의 온도가 특정 값 미만인 경우, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 증가될 수 있는 반면, 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이는 일정하게 유지될 수 있다. 유사하게, 배터리의 온도가 다른 특정 값 초과인 것으로 결정되는 경우, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭은 감소될 수 있는 반면, 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이는 일정하게 유지될 수 있다.
예에서, 배터리 팩(105)이 기준 온도 값 미만인 제1 온도에 있을 때, 제1 펄스 후 펄스 시퀀스(가열 최적화 펄스들)가 배터리 팩(105)에 인가되고, 여기서, 양의 펄스들(충전 펄스들)의 진폭은 20 A이고, 음의 펄스들(방전 펄스들)의 진폭은 -19.5 A이고, 그에 따라, 배터리는 양의 펄스들과 음의 펄스들 사이의 차이인 0.5 A 전류(I diff elev)에 의해 충전된다. 양의 펄스들(20 A) 및 음의 펄스들(-19.5 A)의 높은 진폭은 배터리 온도의 상승을 발생시키는 한편, 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 낮은 차이(0.5 A)는 배터리 팩(105)의 느린 충전을 발생시킨다.
가열 최적화 펄스들의 인가로 인해, 배터리 팩(105)의 온도는 기준 온도 값 초과인 제2 온도까지 증가될 수 있다. 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 초과인 값을 가지면, 제2 펄스 후 펄스 시퀀스(충전 최적화 펄스들)가 배터리 팩(105)에 인가되고, 여기서, 양의 펄스들(충전 펄스들)의 진폭은 5 A이고, 음의 펄스들(방전 펄스들)의 진폭은 -3 A이고, 그에 따라, 배터리는 양의 펄스들과 음의 펄스들의 진폭 사이의 차이인 2 A 전류(I diff elev)에 의해 충전된다. 2 A인 양의 펄스들(5 A)과 음의 펄스들(-3 A)의 진폭 사이의 차이는 배터리 팩 충전을 발생시키는 한편, 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 진폭(각각 5 A 및 -3 A)의 최적의 절대 값들은 배터리 온도의 최적의(예컨대, 최소의) 상승을 발생시키는데, 이는 특정 온도 레벨(이는 기준 온도 값에 대응할 수 있음) 후에 배터리가 훨씬 더 빠르게 열화되기 때문에 중요하다.
이전에 설명된 바와 같이, 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)의 온도는 연속적으로 모니터링될 수 있다. 배터리 팩(105)의 온도가 기준 온도 값 아래로 떨어진 것으로 결정하는 것에 응답하여, 가열 최적화 펄스들이 배터리 팩(105)의 온도를 다시 상승시키기 위해 다시 인가될 수 있다. 다시 말하면, 제어기(110)는 배터리 팩(105)의 온도가 이제 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여 충전 최적화 펄스들을 인가하는 것으로부터 가열 최적화 펄스들을 인가하는 것으로 스위칭할 수 있다.
일부 구현들에서, 충전 최적화 펄스들에 대한 배터리 팩(105)의 응답이 지속적으로 분석된다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)의 응답은 공동 소유의 미국 특허 출원 제15/483,324호에서 설명되는 바와 같이 EIS 측정들을 수행함으로써 결정되고, 그의 내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다. 위의 특허 출원에서 설명되는 바와 같이, 충전 펄스들은 EIS 측정에 대해 최적이도록 조정될 수 있고(측정 최적화 펄스들), 그 후, 충전에 대해 최적인 값들로 다시 조정될 수 있다(충전 최적화 펄스들).
다시 말하면, 측정 최적화 펄스들이 생성된다. 측정 최적화 펄스들은 의사 랜덤 이진 펄스 시퀀스를 포함한다. 의사 랜덤 이진 펄스 시퀀스를 사용하여 생성되는 펄스형 충전 전류는 대역 제한된 백색 잡음의 형태로서 특성화된다. 배터리 팩(105)이 의사 랜덤 이진 펄스 시퀀스를 사용하여 생성된 펄스형 충전 전류로 충전되고 있는 동안, 배터리 팩(105)의 복수의 EIS 측정들이 이루어진다. 복수의 EIS 측정들은 의사 랜덤 이진 펄스 시퀀스를 사용하여 생성되는 펄스형 충전 전류에 기초하여 이루어진다.
복수의 EIS 측정들에 기초하여, 충전 최적화 펄스들의 파라미터들은 배터리 팩(105)이 충전됨에 따라 적응된다. 일부 구현들에서, 복수의 충전 최적화 펄스들의 펄스 길이들, 펄스 진폭들 및 펄스 지속기간들 중 적어도 하나는 복수의 EIS 측정들에 기초하여 변화된다.
일부 구현들에서, 충전 프로파일은 가열 최적화 펄스들(예컨대, 배터리를 특정 온도까지 가열하는 데 최적화된 펄스들), 측정 최적화 펄스들(예컨대, 배터리 측정에 대해 최적화된 펄스들), 및 충전 최적화 펄스들을 포함할 수 있다. 측정 최적화 펄스들 및 충전 최적화 펄스들을 포함하는 충전 프로파일은 또한 공동 소유의 미국 특허 출원 제16/372,567호에서 개시되고, 그의 내용은 참조로 본원에 포함된다.
가열 최적화 펄스들 및 측정 최적화 펄스들은 충전 최적화되지 않을 수 있지만, 그러한 펄스들은 배터리가 (예컨대, 가열 최적화 펄스들에 의해) 가열되고 있고 측정들이 (예컨대, 측정 최적화 펄스들에 의해) 배터리에 대해 이루어지고 있는 동안 배터리를 충전할 수 있다.
일부 구현들에서, 충전 최적화 펄스들의 파라미터들은 가열 최적화 펄스들에 의해 배터리가 가열되는 온도, 및 측정 최적화 펄스들을 사용하여 이루어지는 측정들(예컨대, 온도, 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들, 임피던스 측정들)에 의존할 수 있다. 일부 구현들에서, 3개의 상이한 타입의 펄스를 포함하는 충전 프로파일은 동적이고, EIS 측정들에 기초하여 변화될 수 있다. 일부 구현들에서, 충전 프로파일은 가열 최적화 펄스들 및 측정 최적화 펄스들에 후속되는 배터리를 충전하기 위한 CC-CV 충전 프로토콜을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들은 배터리 팩(105)을 특정 온도로 규칙적으로 유지하기 위해 충전 프로파일에(예컨대, 충전 최적화 펄스들 사이에) 연속적으로 산재된다. 가열 최적화 펄스들의 이러한 산재는 배터리 팩(105)의 충전 상태에 기초할 수 있는데, 예컨대, 배터리가 특정 범위 내의 SoC를 가질 때, 배터리 팩(105)은 배터리의 다른 SoC 레벨에 대해 선택된 기준 온도 값 미만까지 가열될 수 있고, 그에 따라, 가열 최적화 펄스들의 존재는 더 적을 수 있다.
일부 구현들에서, 충전과 유사하게, 배터리 팩(105)은 배터리 팩(105)이 방전되기 전에 (배터리가 특정 온도 범위에 있을 때까지) 사전 가열 또는 사전 냉각될 수 있다. 배터리 팩(105)으로부터의 에너지는 배터리 팩(105)이 방전을 시작하기 전에(예컨대, 배터리 팩(105)이 에너지를 부하에 제공하는 것을 시작하기 전에) 배터리 팩(105)을 사전 가열하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 배터리 팩(105)은 부하가 일부 특정 조건들 하에서 동작하고 있을 때에만 사전 가열 또는 사전 냉각될 수 있다. 예컨대, 부하의 동작 모드는 배터리 팩(105)이 방전을 시작하기 전에 사전 가열 또는 사전 냉각될 필요가 있는지 여부를 결정할 수 있다. 비제한적인 예에서, 부하가 전기 자동차일 때, 배터리 팩(105)은 전기 자동차가 SPORTS 모드에서 동작하고 있을 때(즉, 더 많은 에너지가 자동차로 전달될 필요가 있을 때) 사전 가열 또는 사전 냉각될 수 있다. ECO 모드와 같은 다른 동작 모드들에서, 배터리 팩(105)은 방전을 시작하기 전에 사전 가열 또는 사전 냉각되지 않을 수 있다.
이제, 예시적인 가열 최적화 펄스들 및 충전 최적화 펄스들을 도시하는 도 3으로 넘어간다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 가열 최적화 펄스들(305)은 각각의 양의 펄스(305a) 후에 음의 펄스(305b)가 후속되고 그 반대도 마찬가지인 교번하는 양의 펄스들(305a)과 음의 펄스들(305b)의 시퀀스를 포함한다. 가열 최적화 펄스들(305)은 배터리 팩(105)의 온도가 Tref(기준 온도 값) 미만인 것으로 결정될 때 배터리 팩(105)에 인가되고, 이는 도 3에서 볼 수 있다. 배터리 팩(105)의 온도가 Tref 초과인 것으로 결정될 때, 충전 최적화 펄스들(310)이 배터리 팩(105)에 인가된다. 도 3은 배터리 팩(105)의 온도가 Tref에 도달하자마자 가열 최적화 펄스들(305)로부터 충전 최적화 펄스들(310)로 스위칭하는 것을 도시한다. 충전 최적화 펄스들은 각각의 양의 펄스(310a) 후에 음의 펄스(310b)가 후속되고 그 반대도 마찬가지인 교번하는 양의 펄스들(310a)과 음의 펄스들(310b)의 시퀀스를 포함한다.
추가로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 가열 최적화 펄스들(305)의 양의 펄스들(305a)의 진폭(+5I)은 충전 최적화 펄스들(310)의 양의 펄스들(310a)의 진폭(+4I)보다 더 크다. 유사하게, 충전 최적화 펄스들(310)의 음의 펄스들(310b)의 진폭(-1I)의 절대 값은 가열 최적화 펄스들(305)의 음의 펄스들(305b)의 진폭(-4I)의 절대 값보다 더 작다. 양의 펄스들(305a) 및 음의 펄스들(305b)의 더 높은 절대 진폭 값들(5I 및 4I) 및 진폭 값들 사이의 더 낮은 차이(+1I)는 가열 최적화 펄스들에 의해 배터리를 느리게 충전하면서 배터리 온도의 상승을 발생시킨다.
게다가, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 충전 최적화 펄스들(310)에 후속하는 가열 최적화 펄스들(305)은 배터리 팩의 온도가 Tref 아래로 떨어지는 경우에 가열 최적화 펄스들(305)이 배터리 팩(105)에 다시 인가될 수 있다는 것을 표시하기 위해 파선들로 도시된다. 다시 말하면, 배터리 팩(105)의 충전 프로파일은 기준 온도 값 Tref와 관련하여 배터리 팩(105)의 온도에 따라 충전 최적화 펄스들 사이에 산재되는 가열 최적화 펄스들을 표현할 수 있다.
이전에 설명된 바와 같이, 가열 최적화 펄스들(305)과 충전 최적화 펄스들(310)은 상이한 주파수를 갖는다. 다시 말하면, 가열 최적화 펄스들(305)은 제1 주파수로 배터리 팩(105)에 인가되는 것으로 도시되고, 충전 최적화 펄스들(310)은 제2 주파수로 배터리 팩(105)에 인가되는 것으로 도시된다. 본원에서 설명되는 바와 같은 펄스들의 주파수의 변화는 배터리 팩의 온도 또는 배터리 팩의 EIS 측정들에 기초할 수 있다.
일부 구현들에서, (가열 최적화 펄스들의) 제1 주파수 및 (충전 최적화 펄스들의) 제2 주파수는 동적일 수 있고, 배터리 팩(105)의 현재의 온도에 기초하여 선택될 수 있는 값들의 세트 중에서 스위핑될 수 있다. 충전 펄스들의 주파수 스위핑은 공동 소유의 특허 출원들: 미국 특허 출원 제15/644,498호 및 미국 특허 출원 제16/190,236호에서 개시되고, 그들의 내용은 참조로 본원에 포함된다.
일부 구현들에서, 온도, 배터리 임피던스, 배터리 SoC, OHF 및 충전/방전 펄스 파라미터들 사이의 관계를 포함하는 룩업 테이블이 배터리 관리 시스템(예컨대, 제어기(110))에 의해 구현될 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 배터리를 가열/냉각(사전 충전 또는 사전 방전)하고 충전/방전 펄스들의 파라미터들과 같은 충전 프로토콜 또는 방전 프로토콜을 선택/적응시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 또한, 본 개시내용에 따른 양 및/또는 음의 펄스들의 주파수 스위핑을 위한 주파수 값들(예컨대, 온도 및/또는 배터리 SoC 값들로 맵핑됨)을 포함할 수 있다.
도 3에서, 양 및 음의 펄스들은 이러한 펄스들 사이의 휴지 기간 없이 연속적인 것(예컨대, 펄스 후 펄스 시퀀스)으로 도시된다. 그러나, 일부 구현들에서, (가열 최적화 펄스들 또는 충전 최적화 펄스들에서) 양의 펄스의 인가 후에 그리고 음의 펄스의 인가 전에 휴지 기간이 있을 수 있는 것으로 고려된다. 유사하게, 일부 구현들에서, (가열 최적화 펄스들 또는 충전 최적화 펄스들에서) 음의 펄스의 인가 후에 그리고 양의 펄스의 인가 이전에 다른 휴지 기간이 있을 수 있다. 도 4에 도시된 시스템은 그러한 펄스들을 배터리에 인가하기 위해 이용될 수 있고, 그러한 펄스들은 그들 사이에 휴지 기간들을 갖는다.
본원에서 설명되는 바와 같은 온도 상승 및 배터리 충전을 위해 사용되는 양 및 음의 펄스들은 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형(톱니 형상) 등과 같지만 이에 제한되지는 않은 임의의 형상으로 이루어질 수 있다. 일부 구현들에서, 양 및 음의 펄스들의 형상은 수학적 함수를 따를 수 있다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들 및 충전 최적화 펄스들은 사인파 펄스들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 가열 최적화 펄스들과 충전 최적화 펄스들 중 하나 이상은 사인파 펄스들을 포함할 수 있는 반면, 이러한 펄스들의 세트 중 다른 것은 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 등과 같지만 이에 제한되지는 않는 일부 다른 형상의 펄스들을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일부 구현들에 따른 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 생성을 위해 사용될 수 있는 예시적인 시스템(400)을 예시한다. 시스템(400)은 본원에서 개시되는 방법들에 따라 시스템(400)이 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 생성을 위해 사용될 수 있게 하기 위해 시스템(400) 및 시스템(400)의 다양한 요소들 또는 구성요소들을 제어할 수 있는 제어기(예컨대, 제어기(110))에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 양 및 음의 펄스들을 배터리에 인가하기 위해 시스템(400)의 다양한 스위치들의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 있다.
시스템(400)은 본원에서 개시되는 방법들(예컨대, 방법(200))에 따라 양 및 음의 펄스들을 배터리(405)(예컨대, 배터리 팩(105))에 인가하기 위해 전력 소스(410), FET 스위치들일 수 있는 복수의 스위치들(415, 420, 425 및 430) 및 인덕터(435)를 포함한다. 스위치들의 하나의 쌍(415와 425 쌍과 420과 430 쌍 중 하나)은 양의 펄스들을 배터리(405)에 인가하기 위해 사용될 수 있고, 415와 425 쌍과 420과 430 중 다른 하나는 음의 펄스들을 배터리(405)에 인가하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 동작에서, 스위치들(420, 430)이 개방(OFF 위치)되면서 스위치들(415, 425)이 폐쇄(ON 위치)될 때, 전력 소스(410)로부터의 전류는 폐쇄된 스위치들(415, 425)을 통해 흐를 것이고 인덕터(435)를 충전할 것이고, 그에 의해, 배터리(405)에 인가되는 양의 펄스들에 대한 전류를 공급할 것이다. 음의 펄스들을 배터리(405)에 제공하기 위해, 스위치들(420, 430)이 폐쇄(ON 위치)될 수 있고, 스위치들(415, 425)은 개방(OFF 위치)될 수 있고, 그에 의해, 인덕터(435)를 통해 배터리(405)를 방전시킬 수 있다.
다른 동작 방식은 배터리(405)로의 음의 펄스들의 인가를 위해 스위치들(415, 425)을 사용하고, 배터리(405)로의 양의 펄스들의 인가를 위해 스위치들(420, 430)의 쌍을 사용하는 것이다. 그 경우, 양의 펄스들을 배터리(405)에 인가하기 위해, 스위치들(415, 425)이 개방된 상태로 유지되면서 스위치들(420, 430)이 폐쇄되고, 그에 의해, 인덕터(435)를 통해 전류(양의 펄스들)를 배터리(405)에 제공한다. 음의 펄스들을 배터리(405)에 인가하기 위해(배터리로부터 전류를 인출하기 위해), 스위치들(420, 430)이 개방되면서 스위치들(415, 425)은 폐쇄된다.
도 5는 본 개시내용의 일부 구현들에 따른 배터리(505)(예컨대, 배터리 팩(105))의 배터리 충전을 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 시스템(500)을 예시한다. 시스템(500)은 본원에서 개시되는 방법들에 따라 시스템(500)이 배터리 충전을 위해 사용될 수 있게 하기 위해 시스템(500) 및 시스템(500)의 다양한 요소들 또는 구성요소들을 제어할 수 있는 제어기(예컨대, 제어기(110))에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 예컨대, 제어기(110)는 본원에서 개시되는 방법들에 따라 양 및 음의 펄스들을 배터리에 인가하기 위해 시스템(500)의 다양한 스위치들의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 있다.
시스템(500)은 배터리 충전을 위해 펄스들을 배터리(505)에 인가하기 위해 전력 소스(510), 스위치들(515, 520)의 쌍, 및 반대 극성들을 갖는 인덕터 코일들(525, 530)의 쌍을 포함한다. 시스템(500)은 시스템(400)에서 사용되는 4개의 스위치 대신에 2개의 스위치만을 사용하기 때문에 시스템(400)보다 더 단순한 것으로 보인다. 그러나, 시스템(500)은 펄스들 사이의 휴지 기간을 허용하지 않는다. 동작 시, 스위치들(515, 520) 중 어느 하나는 양의 펄스들을 배터리(505)에 제공하기 위해 사용될 수 있고, 스위치들(515, 520) 중 다른 하나는 음의 펄스들을 배터리에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 스위치(515)가 양의 펄스들을 배터리(505)에 제공하기 위해 사용되도록 선택될 때, 전류(그에 의해, 양의 펄스들)가 인덕터 코일(525)을 통해 배터리(505)에 인가되기 위해, 스위치(515)는 폐쇄(ON 위치)되고 스위치(520)는 개방(OFF 위치) 상태로 유지된다. 유사하게, 음의 펄스들을 배터리(505)에 인가하기 위해, 예컨대, 인덕터 코일(530)을 통해 배터리(505)로부터 전류를 인출하기 위해, 스위치(520)는 폐쇄될 수 있고 스위치(515)는 개방될 수 있다.
다른 구현 방식에서, 스위치(520)가 양의 펄스들을 배터리(505)에 제공하기 위해 사용되도록 선택될 수 있고, 스위치(515)는 음의 펄스들을 배터리(505)에 제공하기 위해 사용되도록 선택될 수 있다. 예컨대, 전력 소스(510)로부터의 전류(그에 의해, 양의 펄스들)가 인덕터 코일(530)을 통해 배터리(505)에 인가되기 위해, 스위치(520)는 폐쇄될 수 있고 스위치(515)는 개방 상태로 유지될 수 있다. 유사하게, 음의 펄스들을 배터리(505)에 인가하기 위해, 예컨대, 인덕터(525)를 통해 배터리로부터 전류를 인출하기 위해, 스위치(515)는 폐쇄될 수 있고 스위치(520)는 개방될 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 위에서 예시된 바와 같이 스위치들을 제어함으로써 펄스들(대칭 또는 비대칭)이 배터리 충전을 위해 배터리에 인가될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 위의 도 5 및 도 6에 예시된 예시적인 하드웨어는 (종래의 펄스 생성 접근법들과 비교하여) 훨씬 더 에너지 효율적인데, 그 이유는 회로들에서 에너지 저장소로서 작용하는 유도성 요소(들)에 의해 양의(충전) 펄스들에 대해 음의(방전) 펄스들의 에너지가 회복되기 때문이다.
도 6은 일련의 양의 펄스들이 배터리 셀에 인가될 때의 배터리 셀의 임피던스의 예시적인 나이퀴스트 플롯(600)을 도시한다. 도 6에 도시된 나이퀴스트 플롯(600)은 50% 충전 상태에 있는 파나소닉 3 Ah 18650 셀들에 대한 것이다. 0.1 Hz.... 2 kHz 사이의 범위 내의 주파수들을 갖는 사인파 형상의 양의 펄스들이 배터리 셀에 인가되고 결과가 나이퀴스트 플롯(600)의 형태로 제시된다. 플롯(600)의 각각의 포인트는 양의 펄스들의 상이한 주파수들에서 셀 임피던스의 복소수 값을 제시하고, 더 높은 주파수들이 좌측에 있고, 더 낮은 주파수들이 우측에 있다(가장 높은 주파수가 플롯의 가장 좌측의 단부에 있고, 가장 낮은 주파수가 플롯의 가장 우측의 단무에 있음). 제로(zero)를 가로지르는 임피던스의 허수 부분이 선호된다. 이 포인트에서의 배터리 셀의 임피던스는 배터리 셀의 전체 옴 저항이다. 이 포인트에서, 전류의 교류 전류(AC 부분)는 셀 반응들에 낮은 기여도를 갖는다. 그러나, 정전류(CC) 부분은 셀의 줄 가열(Joule heating)로 이어지는데, 이는 셀 온도를 증가시키고, 그에 따라, 배터리의 전체 내부 저항이 감소된다. 셀의 임피던스 거동에 기초하여, 가열 최적화 펄스들이 배터리 셀에 인가되는 최적의 가열 주파수-OHF(제1 주파수)가 결정된다. 이 경우, 예시적인 셀에 대해 선택되는 OHF는 50% SOC에서 1000 Hz이다.
OHF 값(제1 주파수 값)은 배터리 셀의 충전 상태(SOC)의 변화에 따라 변화된다. 따라서, OHF를 식별하기 위해 상이한 SOC 스테이지들에서 주기적으로 EIS 테스트들을 수행할 필요가 있다. 일부 경우들에서, OHF 식별이 능동적으로 수행되지 않을 수 있고, 셀 특성화 동안 구축되는 룩업 테이블이 사용될 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 셀 충전 상태(SOC) 및 배터리 셀의 현재의 온도에 대응하는 OHF 값들을 제공한다.
도 7은 낮은 온도에서 배터리 충전을 위해 인가될 수 있는 예시적인 펄스 후 펄스 시퀀스(700)를 도시한다. 일부 구현들에서, 배터리(예컨대, 배터리 팩(105))의 온도가 특정 레벨(예컨대, 섭씨 -5도) 미만일 때, 배터리는 방전될 수 있는데, 예컨대, 음의 펄스들의 진폭이 양의 펄스들의 진폭보다 더 클 수 있다. 펄스 후 펄스 시퀀스(700)는 음의 펄스들의 진폭이 양의 펄스들의 진폭보다 더 큰 그러한 펄스들을 도시한다. 이는 낮은 온도들에서 충전(음의 펄스들보다 더 높은 진폭의 양의 펄스들)이 개시되는 경우 일부 영역들에서 발생할 수 있는 리튬 도금을 방지할 것이다. 실제로, 펄스 후 펄스 시퀀스에서 동일한 진폭의 양의 펄스들과 음의 펄스들을 배터리에 인가하는 것은 또한 낮은 온도들에서 배터리에 대해 유해한 것으로 판명될 수 있고, 그에 따라, 펄스 후 펄스 시퀀스에서 (양의 펄스들보다) 더 높은 진폭의 음의 펄스들로 배터리를 방전시키는 것이 유익한 것으로 판명되는 것으로 보인다. 일부 구현들에서, "활성 중립(active neutral)" 충전 모드는 낮은 온도들에서 배터리를 충전하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 시퀀스(700)에 도시된 양의 펄스들의 경우, IIN의 값 = C/10이고, 여기서, C는 배터리의 용량이고, 시퀀스(700)에 도시된 음의 펄스들의 경우, Iout의 값은 듀티 사이클에 의존할 수 있고, 예컨대, 최대 10 C까지 도달할 수 있다. 일부 구현들에서, 펄스 후 펄스 시퀀스들이 배터리에 인가될 때, 시퀀스(700)에서의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 주파수는 값들의 세트 중에서 스위핑될 수 있다. 일부 구현들에서, 펄스 후 펄스 시퀀스에서의 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 주파수는, 예컨대, 공동 소유의 미국 특허 출원 제15/483,324호에서 설명되는 바와 같이 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들에 기초할 수 있고, 그의 내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다. 일부 구현들에서, 펄스 후 펄스 시퀀스(700)에서의 펄스들의 주파수는 EIS 측정들에 기초하여 결정될 수 있고, 펄스 후 펄스 시퀀스에서의 펄스들의 진폭의 절대 값들은 위에서 논의된 바와 같이 배터리 온도에 기초하여 결정될 수 있고, 양의 펄스와 음의 펄스의 진폭 값들 사이의 차이(예컨대, 펄스 시퀀스에 의해 배터리에 공급되는 순 전류)는 배터리의 충전 상태(SoC) 및/또는 배터리의 건강 상태에 기초하여 결정될 수 있다.
도 8은 BODE 플롯(800)으로서 도시된 배터리의 임피던스 스펙트럼을 예시하고, 여기서, 스펙트럼에서의 변곡점들(805)은 (본원에서 제시되는 방법들에 따라) 식별될 수 있고, 펄스 후 펄스 시퀀스(700)에서의 펄스들의 주파수들은 그러한 변곡점들(805)에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 펄스 후 펄스 시퀀스(700)에서의 음의 펄스들은 도 9에 예시된 바와 같이 음의 펄스들이 아닐 수 있다. 펄스 후 펄스 시퀀스(700)의 양의 펄스들 및 음의 펄스들은 사인파 함수로서 특성화될 수 있다(도 9). 일부 구현들에서, 사인파 전류 파형은 전체 사인파 전류 파형을 구축하는 일련의 높은 주파수 펄스들로 구성될 수 있다. 전반적으로, 배터리의 펄스 충전을 위한 사인파 전류 파형의 사용은 전자기 간섭(EMI) 생성을 감소시키고 더 양호한 전력 효율을 갖는다. 일련의 높은 주파수 펄스들로 구성된 다른 예시적인 사인파 전류 파형이 도 10에서 파형(1000)으로서 도시된다. 배터리 충전을 위한 평균 유효 전류는 배터리 제조자들에 의해 추천되는 CC-CV 충전 곡선을 따를 수 있고, 이는 도 9에서 곡선(900)으로서 도시된다.
본 개시내용에 따라, 배터리 온도를 제어하기 위한 펄스 후 펄스 시퀀스(들)(예컨대, 가열 최적화 펄스들)의 사용은 배터리 팩 내부의 전체 체적에 걸친 열 분포를 개선하고, 이는 배터리 온도를 제어하는 종래의 수단에 비해 유익하다. 온도 제어 펄스 시퀀스들에 기초한 동일한 기법들이 배터리의 방전 동안에도 또한 적용가능하다. 방전 사이클 동안의 배터리 팩의 방전 동안, 펄스들의 진폭은 충전 프로세스에 대해 위에서 설명된 바와 같이 배터리 팩의 온도에 기초하여 변화될 수 있다. 본원에서 개시되는 배터리 충전 및 방전 방법들은 배터리의 수명을 개선할 뿐만 아니라, 배터리 건강에 대한 어떠한 유해한 영향들도 없이 배터리를 빠르게 충전하는 것을 가능하게 한다.
본원에서 개시되는 방법들은 전체 배터리 팩에 적용되는 것과 관련하여 설명된다는 점에 유의한다. 그러나, 본원에서 설명되는 충전 방법들 또는 프로토콜들은 배터리 팩의 일부에 적용될 수 있는 것으로 고려된다. 예컨대, 배터리 팩이 상이한 배터리 모듈들을 포함하는 경우(각각의 모듈이 배터리 셀들의 그룹을 포함함), 상이한 타입들의 펄스들이 상이한 모듈들에 인가될 수 있다. 예컨대, 가열 최적화 펄스들은 전체 배터리 팩 대신에 하나의 모듈에 배터리 팩의 그 모듈의 온도에 따라 인가될 수 있다. 동시에, 충전 최적화 펄스들은 배터리 팩의 다른 모듈의 온도가 이미 기준 온도 값 초과인 경우 그 다른 모듈에 인가될 수 있다.
위에서 설명된 모듈들, 프로세스들, 시스템들 및 섹션들은 하드웨어, 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 하드웨어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령어들, 또는 위의 것들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 위에서 설명된 바와 같은 시스템 및/또는 모듈은, 예컨대, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되는 프로그래밍된 명령어들의 시퀀스를 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로세서는, 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로제어기 디바이스를 포함하거나, 또는 예컨대, 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 집적 회로들을 포함하는 제어 로직으로 구성된 개인용 컴퓨터 또는 워크스테이션 또는 다른 그러한 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 명령어들은 Java, C, C++, C#.net, 어셈블리 등과 같은 프로그래밍 언어에 따라 제공되는 소스 코드 명령어들로부터 컴파일될 수 있다. 명령어들은 또한, 예컨대, Visual BasicTM 언어 또는 다른 구조화 또는 객체 지향 프로그래밍 언어에 따라 제공되는 코드 및 데이터 객체들을 포함할 수 있다. 프로그래밍된 명령어들의 시퀀스 또는 프로그램가능 로직 디바이스 구성 소프트웨어 및 그와 연관된 데이터는 ROM, PROM, EEPROM, RAM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 메모리 장치일 수 있는 컴퓨터 메모리 또는 저장 디바이스와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
게다가, 모듈들, 프로세스들, 시스템들 및 섹션들은 단일 프로세서 또는 분산형 프로세서로서 구현될 수 있다. 추가로, 위에서 언급된 단계들은 단일 또는 분산형 프로세서(단일 및/또는 다중 코어 또는 클라우드 컴퓨팅 시스템) 상에서 수행될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 위의 실시예들의 다양한 도면들에서 그리고 위의 실시예들에 대해 설명되는 프로세스들, 시스템 구성요소들, 모듈들 및 서브모듈들은 다수의 컴퓨터들 또는 시스템들에 걸쳐 분산될 수 있거나 또는 단일 프로세서 또는 시스템에 함께 배치될 수 있다. 본원에서 설명되는 모듈들, 섹션들, 시스템들, 수단들 또는 프로세스들을 구현하는 데 적합한 예시적인 구조적 실시예 대안들이 아래에서 제공된다.
위에서 설명된 모듈들, 프로세서들 또는 시스템들은, 예컨대, 프로그래밍된 범용 컴퓨터, 마이크로코드로 프로그래밍된 전자 디바이스, 하드와이어 아날로그 로직 회로, 컴퓨터 판독가능 매체 또는 신호 상에 저장된 소프트웨어, 광학 컴퓨팅 디바이스, 전자 및/또는 광학 디바이스들의 네트워크화된 시스템, 특수 목적 컴퓨팅 디바이스, 집적 회로 디바이스, 반도체 칩, 및/또는 컴퓨터 판독가능 매체 또는 신호 상에 저장된 소프트웨어 모듈 또는 객체로서 구현될 수 있다.
방법들 및 시스템들(또는 그들의 하위 구성요소들 또는 모듈들)의 실시예들은 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 프로그래밍된 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기 및 주변 집적 회로 요소, ASIC 또는 다른 집적 회로, 디지털 신호 프로세서, 이산 요소 회로와 같은 하드와이어 전자 또는 로직 회로, PLD, PLA, FPGA, PAL과 같은 프로그래밍된 로직 회로 등 상에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 본원에서 설명되는 기능들 또는 단계들을 구현할 수 있는 임의의 프로세서는 방법, 시스템 또는 컴퓨터 프로그램 제품(비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 소프트웨어 프로그램)의 실시예들을 구현하기 위해 사용될 수 있다.
게다가, 개시되는 방법들, 시스템들 및 컴퓨터 프로그램 제품(또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령어들)의 실시예들은, 예컨대, 다양한 컴퓨터 플랫폼들 상에서 사용될 수 있는 휴대용 소스 코드를 제공하는 객체 또는 객체 지향 소프트웨어 개발 환경들을 사용하여 소프트웨어로 완전히 또는 부분적으로 용이하게 구현될 수 있다. 대안적으로, 개시되는 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품의 실시예들은, 예컨대, 표준 로직 회로들 또는 VLSI 설계를 사용하여 하드웨어로 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 시스템들의 속도 및/또는 효율 요건들, 특정 기능, 및/또는 활용되는 특정 소프트웨어 또는 하드웨어 시스템, 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터에 따라 실시예들을 구현하기 위해 다른 하드웨어 또는 소프트웨어가 사용될 수 있다. 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품의 실시예들은 본원에서 제공되는 기능 설명으로부터 그리고 소프트웨어 엔지니어링 및 컴퓨터 네트워킹 기술들의 일반적인 기본 지식과 함께, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해, 임의의 알려져 있는 또는 추후에 개발되는 시스템들 또는 구조들, 디바이스들 및/또는 소프트웨어를 사용하여 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
더욱이, 개시되는 방법들, 시스템들 및 컴퓨터 판독가능 매체들(또는 컴퓨터 프로그램 제품)의 실시예들은 프로그래밍된 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 마이크로프로세서, 네트워크 서버 또는 스위치 등 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
전술된 명세서에서, 특정 실시예들이 설명되었다. 그러나, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 아래의 청구항들에서 설명되는 바와 같은 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 모든 그러한 수정들은 본 교시들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이익들, 이점들, 문제들에 대한 솔루션들, 및 임의의 이익, 이점 또는 솔루션이 발생되게 하거나 또는 더 두드러지게 할 수 있는 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 중요, 요구 또는 본질적인 피처들 또는 요소들로서 해석되지 않아야 한다. 본 개시내용은 본 출원의 계류 동안 이루어지는 임의의 보정들을 포함하는 첨부 청구항들 및 그러한 발행된 청구항들의 모든 등가물들에 의해서만 정의된다.
더욱이, 본 문서에서, 제1 및 제2, 최상부 및 최하부 등과 같은 관계형 용어들은 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 엔티티 또는 액션과 구별하기 위해서만, 그러한 엔티티들 또는 액션들 사이의 임의의 실제적인 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구 또는 암시하는 것 없이 사용될 수 있다. "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "갖는다(has)", "갖는(having)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "함유한다(contains)", "함유하는(containing)", 또는 그들의 임의의 다른 변형과 같은 용어들은 비배타적인 포함을 커버하는 것으로 의도되고, 그에 따라, 요소들의 리스트를 포함하거나, 갖거나, 구비하거나, 함유하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 그러한 요소들만을 포함하는 것이 아니라, 명시적으로 열거되지 않거나 또는 그러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 요소들을 포함할 수 있다. "포함한다(comprises...a)", "갖는다(has...a)", "포함한다(includes...a)", "함유한다(contains...a)"가 선행하는 요소는, 더 많은 제약들 없이, 요소를 포함하거나, 갖거나, 구비하거나, 함유하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치 내의 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 단수 표현("a" 및 "an")의 용어들은 본원에서 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 하나 이상으로서 정의된다. "실질적으로("substantially"), "본질적으로(essentially)", "대략(approximately)", "약(about)", 또는 이들의 임의의 다른 버전은 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 유사한 것으로서 정의되고, 용어는 하나의 비제한적인 실시예에서는 10% 이내, 다른 실시예에서는 5% 이내, 다른 실시예에서는 1% 이내, 및 다른 실시예에서는 0.5% 이내인 것으로 정의된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "커플링된"이라는 용어는, 반드시 직접적일 필요가 없고 반드시 기계적일 필요가 없이, 연결되는 것으로서 정의된다. 특정 방식으로 "구성된" 디바이스 또는 구조체는 적어도 그러한 방식으로 구성되지만, 열거되지 않은 방식들로 또한 구성될 수 있다.
본 개시내용의 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 본질을 신속하게 확인할 수 있게 하기 위해 제공된다. 요약서는 청구항들의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 추가하여, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시내용을 간소화하는 목적을 위해 다양한 실시예들에서 다양한 피처들이 함께 그룹화되는 것을 볼 수 있다. 본 개시내용의 이러한 방법은 청구되는 실시예들이 각각의 청구항에 명시적으로 기재된 것보다 더 많은 피처들을 요구하는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 발명대상은 하나의 개시되는 실시예의 모든 피처들보다 더 적은 피처들에 있다. 따라서, 이로써, 다음의 청구항들은, 각각의 청구항이 개별적으로 청구되는 발명대상으로서 자체적으로 성립하면서, 상세한 설명에 포함된다.
Claims (20)
- 배터리 팩을 충전하기 위한 방법으로서,
상기 배터리 팩의 온도를 결정하는 단계;
상기 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 단계;
상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제1 주파수를 갖는 가열 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 단계 ― 상기 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 상기 가열 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반함 ―;
상기 가열 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 것과 동시에, 상기 배터리 팩의 온도를 결정하는 단계; 및
상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류를 상기 배터리 팩에 인가하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 충전 전류를 상기 배터리 팩에 인가하는 단계는 제2 주파수를 갖는 충전 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 단계를 포함하고,
상기 충전 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 상기 충전 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭은 상기 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭보다 더 크고, 상기 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭은 상기 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭보다 더 큰, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 상기 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값과 동일한, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 상기 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값보다 더 큰, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 단계 전에,
상기 배터리 팩의 충전 상태(SoC)를 결정하는 단계; 및
상기 배터리 팩의 SoC에 기초하여, 상기 기준 온도 값을 결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
적어도 상기 배터리 팩의 온도에 기초하여 상기 충전 최적화 펄스들의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 파라미터는 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 휴지 시간, 주파수, 및 주파수의 변화 레이트를 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 배터리 팩에 대응하는 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)(EIS) 측정들에 기초하여 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 하나 이상의 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 가열 최적화 펄스들과 상기 충전 최적화 펄스들 중 적어도 하나는 사인파 펄스들을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 단계는 일정한 충전 전류를 상기 배터리 팩에 인가하는 단계를 포함하는, 방법. - 배터리 팩의 충전을 제어하기 위한 제어기로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
명령어들을 저장하도록 구성된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체
를 포함하고,
상기 명령어들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의한 실행에 응답하여, 상기 제어기로 하여금 동작들을 수행하게 하거나 또는 상기 동작들의 수행을 제어하게 하고,
상기 동작들은,
상기 배터리 팩의 온도를 결정하는 동작;
상기 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 동작;
상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준 온도 값 미만인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제1 주파수를 갖는 가열 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 동작 ― 상기 가열 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 상기 가열 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반함 ―;
상기 가열 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 것과 동시에, 상기 배터리 팩의 온도를 결정하는 동작; 및
상기 배터리 팩의 온도가 상기 기준 온도 값 초과인 것으로 결정하는 것에 응답하여, 충전 전류를 상기 배터리 팩에 인가하는 동작
을 포함하는, 제어기. - 제11항에 있어서,
상기 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 동작은 제2 주파수를 갖는 충전 최적화 펄스들을 상기 배터리 팩에 인가하는 동작을 포함하고,
상기 충전 최적화 펄스들은 교번하는 양 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하고, 상기 충전 최적화 펄스들은 순 양의 전하를 운반하는, 제어기. - 제12항에 있어서,
상기 가열 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭은 상기 충전 최적화 펄스들에 포함된 양의 펄스들의 진폭보다 더 크고, 상기 가열 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭은 상기 충전 최적화 펄스들에 포함된 음의 펄스들의 진폭보다 더 큰, 제어기. - 제12항에 있어서,
상기 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 상기 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값과 동일한, 제어기. - 제12항에 있어서,
상기 충전 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값은 상기 가열 최적화 펄스들에 의해 운반되는 순 양의 전하의 값보다 더 큰, 제어기. - 제11항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 배터리 팩의 온도를 기준 온도 값과 비교하는 동작 전에,
상기 배터리 팩의 충전 상태(SoC)를 결정하는 동작; 및
상기 배터리 팩의 SoC에 기초하여, 상기 기준 온도 값을 결정하는 동작
을 더 포함하는, 제어기. - 제12항에 있어서,
상기 동작들은,
적어도 상기 배터리 팩의 온도에 기초하여 상기 충전 최적화 펄스들의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 동작을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 파라미터는 온 지속기간, 진폭, 듀티 사이클, 형상, 휴지 시간, 주파수, 및 주파수의 변화 레이트를 포함하는, 제어기. - 제12항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 배터리 팩에 대응하는 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정들에 기초하여 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 중 하나 이상의 값을 결정하는 동작을 더 포함하는, 제어기. - 제11항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 팩에서 구현되는, 제어기. - 제11항에 있어서,
상기 제어기는 상기 배터리 팩을 충전하기 위해 전력을 제공하는 전력 소스에서 구현되는, 제어기.
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