KR20230121959A - 충전 시간 결정 방법 및 bms, 배터리, 전기 에너지 설비 - Google Patents

충전 시간 결정 방법 및 bms, 배터리, 전기 에너지 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR20230121959A
KR20230121959A KR1020227036677A KR20227036677A KR20230121959A KR 20230121959 A KR20230121959 A KR 20230121959A KR 1020227036677 A KR1020227036677 A KR 1020227036677A KR 20227036677 A KR20227036677 A KR 20227036677A KR 20230121959 A KR20230121959 A KR 20230121959A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
battery
time
temperature
current
Prior art date
Application number
KR1020227036677A
Other languages
English (en)
Inventor
하이지앙 왕
수팅 쑨
수아이 후앙
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN202210118020.3A external-priority patent/CN115832475A/zh
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20230121959A publication Critical patent/KR20230121959A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 출원은 충전 시간 결정 방법, BMS 및 배터리, 전기에너지 설비를 제시한다, 그 방법은, 배터리의 충전 온도를 결정하고, 상기 충전 온도가 제1 설정 범위를 벗어나는 경우에 상기 배터리의 충전 온도를 제1 설정 범위로 조정하는 제1 시간을 추산하고, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정한 후, 상기 배터리를 목표 SOC에 충전하는 제2시간을 추산하고, 상기 배터리의 충전 시작 시간, 상기 제1시간, 상기 제2시간에 따라 상기 배터리를 상기 목표 SOC에 충전하는 시간을 결정하는 것을 포함한다. 본 출원은 배터리의 충전 시간을 더 정확하게 결정하여 사용자가 배터리 충전 상태를 즉시 정확하게 알 수 있도록 한다.

Description

충전 시간 결정 방법 및 BMS, 배터리, 전기 에너지 설비
본 출원은 배터리 충전 분야에 관한 것으로, 구체적으로 충전 시간 결정 방법 및 배터리 관리 시스템(BMS), 배터리, 전기 에너지 설비에 관한 것이다.
신에너지 전기 자동차가 빠르게 보급됨에 따라 충전 시간은 많은 전기 자동차 소유자들이 일상적으로 차를 이용할 때 주요 관심 요소 중의 하나가 되었다. 소프트웨어 알고리즘을 통해 이번 충전 과정에 시간이 얼마나 더 걸릴 것인지 정확히 예지할 수 있다면 전기자동차 소유자가 자신의 차량 사용 시간과 근무 생활 시간을 합리적으로 관리할 수 있도록 정확한 시간적 근거를 제시할 수 있다. 현재 배터리 충전 시간은 배터리 잔량과 충전기의 출력 전류값에 의존하여, 잔량을 충전기의 출력 전류값으로 나눠 충전 시간을 확정한다. 이런 계산 방식은 너무 이상적이고 배터리 충전 중에 충전 상태가 온도 등에 따라 변화하기 때문에 충전 시간 계산 방식이 정확하지 않아 사용자 특히 차주에게 많은 불편을 주고 있다.
상술한 문제점을 감안하여 본 출원은 충전 시간 결정 방법, BMS 및 배터리, 전기 에너지 설비를 제시하여 배터리 상태에 따라 충전 시간을 정확하게 결정할 수 있다.
첫째, 본 출원은 충전 시간 결정 방법을 제공하고, 상기 충전 시간 결정 방법은,
배터리의 충전 온도를 확정하고, 충전 온도가 제1 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1 설정 범위로 조정하는 제1 시간을 추정하고, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정한 후, 상기 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 제2시간을 추정하고, 상기 배터리의 충전 시작 시간과 상기 제1시간, 상기 제2시간에 따라 상기 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 시간을 결정하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는 현재 충전 환경의 충전 온도에 따라 가능한 배터리 충전 방식을 결정한다. 온도가 너무 높거나 낮으면 배터리의 충전 전류 중 일부가 먼저 충전 온도를 조절하게 된다. 설정된 온도 범위 내로 조정되면 일반 충전 방식에 따라 배터리를 충전한다. 본 출원 실시 예는 현재 충전 온도을 측정하고 온도 측정 결과에 따라 배터리 충전 잔여 시간 결정 방식을 조정해서 배터리 충전 시간을 더 정확하게 결정한다.
일부 실시 예에서, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1 설정 범위로 조정하는 제1 시간을 추산하는 것은, 충전 온도와 조정 목표 온도, 온도 상승률에 따라 상기 제1 시간을 계산하는 것을 포함하고, 여기서 조정 목표 온도는 상기 제1 설정 범위 내의 값이며 상기 충전 온도는 제1 설정 범위 내의 최소값보다 작다.
본 출원 실시 예에서는 충전 온도와 조정 대상 온도에 따라 제1시간을 결정한다. 즉 배터리 충전 온도를 현재 온도부터 제1설정 범위 내의 온도까지 조절할 때 필요하는 시간이 제1시간으로 한다. 이때 충전 전류의 일부분이 배터리 충전 온도를 조절하는 역할을 하기 때문에 충전기의 출력 전류는 배터리 전부 충전 전류가 아니다. 따라서 본 출원 실시 예의 온도 조절 방식을 통해 결정하는 제1시간이 더 정확하다. 본 예시는 충전온도가 제1설정 범위 이하인 경우에 대한 것이다.
일부 실시 예에서, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1 설정 범위로 조정하는 제1 시간을 추산하는 것은, 충전 온도와 조정 목표 온도, 온도 강하율에 따라 상기 제1 시간을 계산하는 것을 포함하고, 여기서 상기 조정 목표 온도는 제1 설정 범위 내의 값이며 상기 충전 온도는 제1 설정 범위 내의 최소값보다 크다.
본 출원 실시 예에서는 충전 온도와 조정 목표 온도에 따라 제1시간을 결정한다. 즉 배터리 충전 온도를 현재 온도부터 제1설정 범위 내의 온도까지 조절할 때 필요하는 시간이 제1시간으로 한다. 이때 충전 전류의 일부분이 배터리 충전 온도를 조절하는 역할을 하기 때문에 충전기의 출력 전류는 배터리 전부 충전 전류가 아니다. 따라서 본 출원 실시 예의 온도 조절 방식을 통해 결정하는 제1시간이 더 정확하다. 본 예시는 충전 온도가 제1설정 범위보다 충전 온도가 높은 경우에 대한 것이다.
일부 실시 예에서 상기 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 제2시간을 추산하는 것은, 충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC를 결정하고, 상기 제 1 SOC, 상기 목표 SOC 및 상기 배터리의 정격 용량에 따라 상기 배터리의 충전량을 결정하고, 상기 충전량 및 충전 설비의 충전 전류에 따라 상기 제2시간을 계산하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서 배터리의 현재 충전 온도가 제1 설정 온도에 도달한 경우, 현재 SOC 및 목표 SOC에 의하여 충전 시간을 결정하면 확인된 충전 시간이 더욱 정확하다.
일부 실시 예에서 충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하는 것은, 상기 배터리를 충전하면서 충전 온도를 조절하는 경우에 배터리의 충전온도를 조정하는 데 소모되는 전류와 충전 설비의 충전 전류에 따라 배터리의 유효 충전 전류를 결정하고, 상기 배터리의 현재 SOC, 상기 배터리의 정격 용량, 상기 유효 충전 전류, 상기 제1시간에 의해 상기 제1SOC를 계산하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서 배터리가 온도를 조절하면서 배터리를 충전하는 경우, 배터리가 온도 조절할 때 차지하는 전류를 결정해야 한다. 이를 통해 배터리를 충전할 때 유효 충전 전류를 결정한다. 이런 방법으로 계산하는 배터리 충전 시간이 더 정확하다.
일부 실시 예에서 충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 제1 SOC를 결정하는 것은, 상기 배터리 충전 온도만 조정한 상태에서 상기 배터리의 현재 SOC를 상기 제1 SOC로 결정하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서 배터리가 충전 없이 온도 조절만 하는 상태에서 배터리 현재의 SOC를 제1온도 범위에 도달한 후 배터리를 충전할 때의 SOC로 한다. 이를 통해 배터리 충전 시간의 확정 효율을 향상시킬 수 있으며, 배터리 현재의 SOC를 다시 결정할 필요가 없다.
일부 실시 예에서는 아래와 같은 단계를 더 포함한다: 상기 충전 설비의 최대 충전 전류와 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻고, 상기 최대 충전 전류와 상기 실제 출력 전류 계수를 곱해서 상기 충전 설비의 충전 전류로 결정한다.
본 출원 실시예는 충전기와 같은 충전 설비의 최대 충전 전류와 출력 전류 계수를 얻음으로써 충전 설비의 실제 출력 전류를 결정한다. 이를 통해 배터리를 충전할 경우 실제 출력 전류를 정함으로써 배터리의 충전 시간을 더 정확하게 결정할 수 있다.
일부 실시 예에서는 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은, 상기 배터리의 과거 충전 데이터에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 측정하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는 충전 설비의 과거 충전 데이터를 근거로 실제 출력 전류 계수를 결정할 수 있다. 충전 설비의 규격 출력 전류와 과거 실제 출력 전류에 따라 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 통계할 수 있다.　이를 통해 배터리 충전 시간의 정확도를 높인다.
일부 실시 예에서는 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은, 상기 충전 설비의 최대 충전 전류와 상기 배터리의 실제 충전 전류에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 산출하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는 충전 설비의 최대 규격 충전 전류와 현재의 실제 출력 전류에 따라 현재 실제 출력 전류 계수를 직접 계산할 수 있다. 이를 통해 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 결정한다.
일부 실시 예에서는 아래와 같은 단계를 더 포함한다: 송신 주기가 오거나 메시지를 요청하는 경우에 대응하여 상기 배터리가 상기 대상 SOC에 충전된 시간 정보를 목표 대상으로 출력한다.
본 출원 실시 예에서는 전기 자동차와 같은 전기 설비의 디스플레이 계기판이나 차내 디스플레이 유닛으로 배터리 충전 시간을 출력할 수 있고, 인터넷으로 충전 시간을 사용자의 전자 기기에 전송할 수도 있다. 사용자가 현재의 충전 시간을 쉽게 알 수 있고 충전 시간에 따라 행동 계획 등을 편리하게 관리할 수 있다. 본 출원 실시 예는 배터리 충전 시간을 편리하게 얻을 수 있다.
둘째, 본 출원은 프로세서 및 저장 매체 포함된 배터리 관리 시스템을 제시한다. 상기 저장 매체에 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 충전 시간 결정 방법에 따라 충전 시간을 계산할 수 있다.
셋째, 본 출원은 배터리 셀과 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리를 제시한다.
넷째, 본 출원은 설비 본체와 전원을 포함되는 전기 에너지 설비를 제시한다. 상기 전원은 상기 배터리를 사용한다.
상술한 설명은 본 출원의 실시예에 대한 기술 방안의 개술일 뿐이다. 본 출원의 실시예에 대한 기술적 수단을 보다 명확하게 이해할 수 있도록 명세서 내용에 따라 실시할 수 있다. 또한 본 출원의 실시예에 대한 상기 및 다른 목적, 특징, 장점을 더 쉽고 명확하게 알 수 있도록 본 출원의 구체적인 실시 형태를 예시한다.
본 출원 실시 예는 현재 충전 온도을 측정하고 온도 측정 결과에 따라 배터리 충전 잔여 시간 결정 방식을 조정해서 배터리 충전 시간을 더 정확하게 결정한다.
아래 바람직한 실시 형태에 대한 상세한 설명을 읽으면 본 분야의 일반 기술자들이 여러 가지 기타 장점과 이점에 대해 더 명확하게 알 수 있다. 도면은 바람직한 실시 형태를 보여주기 위한 목적으로만 사용될 뿐, 본 출원에 대한 제한이 아니다. 그리고 전체 도면에서 같은 표시 번호로 같은 부품을 표시한다. 도면에서:
도 1은 본 출원의 일부 실시 예에 제시된 차량의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따른 배터리 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 출원 일 실시 예에 따른 배터리 모듈 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시 예에 제시된 배터리 셀의 분해 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시 예에서 제시된 충전 시간 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.
다음은 도면을 첨부하여 본 출원 기술 방안의 실시 예를 자세히 설명하고자 한다. 아래의 실시 예는 본 출원의 기술적 방안을 더 명확하게 설명하는 데만 사용되므로 예시로만 사용할 뿐, 본 출원의 보호 범위를 제한할 수 없다.
별도 정의되지 않는 한, 본문에서 사용하는 모든 기술과 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에 속하는 기술자가 일반적으로 이해하는 의미가 같다. 본문에서 사용하는 용어는 실시 예를 구체적으로 기술하기 위한 목적일 뿐, 본 출원을 제한하려는 목적이 아니다. 본 출원의 설명서, 특허청구범위 및 상기 도면 설명 중 "포함", "보유" 및 이들의 어떠한 변형은 비배타적 포함을 덮으려는 의도다.
본 출원 실시 예의 설명에서 기술 용어 "제1", "제2" 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위해서만 사용하여 상대적 중요성을 지시 또는 암시하거나 지시한 기술적 특징의 수량, 특정 순서 또는 주종관계를 은근히 지적하는 것으로 이해해서는 안 된다. 별도 명확하고 구체적인 한계가 없는 한, 본 출원 실시 예의 설명에서 '여러 개'의 의미는 두 개 이상이다.
본문에서 "실시 예"를 언급하는 것은 실시 예에 기술된 특정 특성, 구조 또는 특성을 본 출원의 적어도 하나 실시 예에 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 설명서의 각 위치에 이 문구가 나타난다고 해도 반드시 동일한 실시 예를 말하는 것은 아니며, 다른 실시 예와 상호 배척하는 독립 또는 옵션 실시 예도 아니다. 본 분야 기술자가 명시적이고 암시적으로 이해하는 것은 본문에 기술된 실시 예가 다른 실시 예와 결합할 수 있다는 것이다.
본 출원 실시 예의 설명에서 용어'와 / 또는'는 단지 하나의 연관 대상의 연관 관계를 기술하며, 세 가지 관계를 가질 수 있음을 의미한다. 예를 들어 A와/또는 B의 경우, A, A와 B, B 세 가지 경우를 동시에 존재한다. 또한, 본문의 문자 부호 "/"는 일반적으로 앞뒤의 연관 대상이 " 또는"의 관계임을 의미한다.
[0041] 본 출원 실시 예에서 용어 "여러 개"는 두 개 이상 (두 개 포함)을 가리킨다. 같은 이치로 ' 여러 그룹'은 두 그룹 이상 (두 그룹 포함), '여러 조각'은 두 조각 이상 (두 조각 포함)을 의미한다.
본 출원 실시 예의 설명에서 기술 용어 "중심", "세로", "가로", "길이", "넓이", "두께", "상", "하", "앞", "뒤", "좌","우", "수직", "수평", "꼭짓점", "바닥", "내", "외", "시계 방향", "시계 반대 방향", "축방향", "반경 방향", "원주 방향" 등 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 나타낸 방위 또는 위치 관계로서, 단지 본 출원 실시 예를 쉽고 간략하게 설명하기 위하여, 장치나 소자가 특정한 방위를 가지고 특정한 방위로 구성되고 조작되어야 함을 지시하거나 암시하는 것이 아니어서 본 출원의 실시 예에 대한 제한으로 이해할 수 없다.
본 출원 실시 예의 설명에서 기술 용어 "설치", "연결", "접속", "고정" 등 용어는 별도의 명확한 규정과 한정이 없는 한 넓은 의미로 이해한다. 예를 들어, 고정 연결일 수도 있고, 탈부착 연결일 수도 있으며, 일체일 수도 있으며, 기계 연결일 수도 있으며, 전기 연결일 수도 있으며, 직접 연결일 수도 있으며, 중간 매체를 통해 간접 연결일 수도 있으며, 두 소자 내부의 연결 또는 두 소자의 상호작용 관계가 될 수도 있다. 본 분야의 일반 기술자에게는 상술한 용어가 실제 상황에 따라 본 출원 실시 예의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
현재 시장 정세의 발전을 보면 동력 배터리의 응용이 갈수록 광범해진다. 동력 배터리는 수력, 화력, 풍력, 태양광 발전소 등의 에너지 저장 전원 시스템에 응용될 뿐만 아니라 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등 전기 교통 수단은 물론 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.　동력 배터리의 응용 분야가 확대됨에 따라 시장 수요도 끊임없이 증가하고 있다.
본 발명자는 배터리의 충전 잔여 시간 결정 과정에서 배터리의 전류 용량 및 충전기의 출력 전류값에 의해 배터리 충전 잔여 시간을 결정된다는 사실을 주목했다. 그러나 배터리 충전 전류는 배터리의 충전 상태에 따라 변화하고 있다. 특히 배터리의 충전 온도가 너무 낮거나 높은 상황에, 예를 들어 충전 온도가 -10℃ 이하일 경우, 배터리의 사용 상태를 보장하기 위해 일반적으로 배터리의 충전 온도를 조절한 후 재충전해야 한다. 마찬가지로, 배터리의 충전 온도가 40℃보다 높은 경우에도 배터리의 충전 온도를 조정하고 배터리를 충전하는 것을 고려해야 한다. 이때도 충전 설비의 출력 전류를 통해 배터리의 충전 시간을 결정하면 매우 정확하지 않다. 이용자 특히 전기차 소유자에게 행동 계획 관리에 불리하다.
배터리 충전 시간을 정확히 결정하기 위해 본 발명자는 연구를 통해서 배터리를 충전할 때 현재 충전 온도에 대한 측정이 필요하다는 것을 알게 되었다. 현재의 충전 온도가 설정된 온도 범위 내에 있지 않다고 판단될 때 현재의 실제 충전 전류에 의하여 배터리의 충전 시간을 결정해야 한다. 이런 방식으로 결정된 충전 시간은 더 정확하고 참고할 만하다.
본 출원 실시 예의 충전 시간 결정 방법의 배터리는 차량, 선박, 항공기 등의 전기 장치에 사용할 수 있다. 사용자가 배터리 충전 시간에 따라 자신의 후속 스케줄을 편리하게 관리할 수 있도록 한다.
본 출원 실시 예는 충전 시간 결정 방법의 배터리를 전원으로 사용하는 전기 장치를 제시한다. 전기 장치는 휴대폰, 태블릿, 노트북, 전동 완구, 전동 공구, 전기 자전거, 전기 자동차, 선박, 우주 설비 등에 국한되지 않는다. 이 중 전동 완구는 고정식 또는 이동식의 전동 완구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 기선 장난감, 전기 비행기 장난감 등이 포함될 수 있다. 우주 설비는 비행기, 로켓, 스페이스 셔틀, 우주선 등이 포함될 수 있다.
도 1을 참조한다. 도 1은 본 출원의 일부 실시 예에 제시된 차량(100)의 구조를 나타내는 도면이다. 차량(100)은 연료 자동차, 가스 자동차, 신에너지 자동차로 할 수 있다. 신에너지 자동차는 순전기 자동차, 하이브리드 자동차, 주행거리 연장 전기 자동차 등이다. 차량(100)의 내부에는 배터리(10)를 설치한다. 배터리(10)는 차량(100)의 밑부분이나 머리나 끝부분에 설치할 수 있다. 배터리(10)는 차량(100)의 전력 공급에 사용할 수 있다. 예를 들어 배터리(10)는 차량(100)의 제어 전원으로 사용할 수 있다. 차량(100)에는 제어기(110)과 모터(120)도 포함될 수 있다. 제어기(110)는 배터리(10)를 제어하여 모터(120)에 전력을 공급한다. 예를 들어 차량(100)의 시동, 내비게이션, 주행 시 작업용 전기 수요를 공급한다.
본 출원의 일부 실시 예에서 배터리(10)는 차량(100)의 제어 전원으로 사용할 뿐만 아니라 차량(100)의 구동 전원으로 사용할 수도 있고, 연료나 천연가스를 전부 또는 일부 대체하여 차량(100)에 구동력을 공급한다.
서로 다른 전력 사용 수요를 만족시키기 위해 배터리(10)는 배터리 셀(210)을 여러 개 포함될 수 있다. 배터리 셀(210)은 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 구성하는 최소 유닛을 말한다. 여러 개의 배터리 셀(210)은 전극 단자를 경유하여 직렬과/또는 병렬로 연결되어 다양한 응용 시나리오에 적용될 수 있다. 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 포함한다. 이 중 여러 개의 배터리 셀(210)은 직렬, 병렬 또는 직병렬이 가능하다. 직병렬은 직렬과 병렬의 혼합을 말한다. 배터리(10)는 배터리 팩이라고 할 수 있다. 본 출원의 실시 예에서는 여러 개의 배터리 셀(210)으로 배터리 팩을 직접 구성할 수 있다.　배터리 모듈(20)을 먼저 구성한 후 배터리 팩을 구성할 수도 있다.
도 2는 본 출원 실시 예에 따른 배터리(10)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 2에서 배터리(10)은 여러 개의 배터리 모듈(20)과 케이스(30)를 포함할 수 있으며, 여러 개의 배터리 모듈(20)은 케이스(30) 내부에 수용된다. 케이스(30)은 액체나 기타 이물질이 배터리 셀(210)의 충전 또는 방전에 영향을 미치지 않도록 배터리 셀(210) 또는 배터리 모듈(20)을 수용하는 데 사용된다. 케이스(30)은 단독적인 직육면체, 원주체나 구체와 같은 간단한 입체 구조가 될 수 있고, 직육면체, 원주체나 구체와 같은 간단한 입체구조가 조합된 복잡한 입체 구조일 수도 있다. 본 출원의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 케이스(30)의 재질은 알루미늄 합금, 철합금 등 합금 재료일 수도 있고, 폴리카보네이트, 폴리이소시아누레이트폼 등 고분자 재료일 수도 있고, 또는 유리섬유에 에폭시를 첨가한 복합재료일 수도 있다. 본 출원 실시 예도 이에 한정하지 않는다.
일부 실시 예에서 케이스(30)은 제1부분(301)과 제2부분(302)을 포함할 수 있다. 제1부분(301)과 제2부분(302)은 서로 맞물리고, 제1부분(301)과 제2부분(302)은 공통으로 배터리 셀(210)을 수용하는 공간을 한정한다. 제2부분(302)은 한 쪽이 열리는 중공구조로 되고, 제1부분(301)은 판상 구조로 되며, 제1부분(301)은 제2부분(302)의 개구부에 덮어서 제1부분(301)과 제2부분(302)은 공동으로 배터리 셀(210)을 수용하는 공간을 한정한다. 제1부분(301)과 제2부분(302)은 다 한 쪽이 열리는 중공구조일 수도 있다. 제1부분(301)의 개구부 측이 제2부분(302)의 개구부에 덮는다.
도 3은 본 출원 일 실시 예의 배터리 모듈(20)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에서 배터리 모듈(20)은 여러 개의 배터리 셀(210)을 포함될 수 있으며, 여러 개의 배터리 셀(210)은 먼저 직렬, 병렬, 또는 직병렬을 통해 배터리 모듈(20)을 구성한 후, 여러 개의 배터리 모듈(20)은 다시 직렬 , 병렬, 또는 직병렬을 통해 배터리(10)을 구성한다. 본 출원 중에 배터리 셀(210)은 리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있는데, 본 출원 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 배터리 셀(210)은 일반적으로 원주체, 편평체, 직육면체, 또는 기타 모양 등으로 되어 있는데 본 출원 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 단, 간결하게 설명하기 위해 하기 실시 예는 사각형 배터리 셀(210)을 예로 들어 설명한다.
도 4는 본 출원 일부 실시 예에 제공된 배터리 셀(210)의 분해 구조를 나타내는 도면이다. 배터리 셀(210)은 배터리를 구성하는 최소 유닛을 말한다. 도 4와 같이 배터리 셀(210)은 엔드캡(211), 케이스(212), 코어 조립품(213)을 포함한다.
엔드캡(211)은 케이스(212)의 개구부에 덮어 배터리 셀(210)의 내부 환경을 외부 환경으로 차단하는 부품이다. 엔드캡(211)의 모양은 제한 없이 케이스(212)의 모양이 서로 맞고 케이스(212)를 적합하면 된다. 엔드캡(211)은 선택적으로 일정한 경도와 강도를 가진 재질 (예를 들어 알루미늄 합금)로 제작될 수 있다. 이렇게 하면 엔드캡(211)이 압출 부딪쳐도 변형이 잘 일어나지 않아서 배터리 셀(210)이 더 높은 구조 강도를 갖출 수 있고 안전성도 향상된다. 엔드캡(211)에는 전극 단자(211a)와 같은 기능성 부품을 설치할 수 있다. 전극 단자(211a)는 배터리 셀(210)의 전기 에너지를 출력하거나 입력하기 위해 코어 조립품(213)과 전기 접속될 수 있다. 일부 실시 예에서 엔드캡(211)에는 배터리 셀(210)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 내부 압력을 방출하기 위한 압력 방출 기구도 설치될 수 있다. 엔드캡(211)의 재질도 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스, 두랄루민, 플라스틱 등 다양한 재질을 사용할 수 있는데, 본 출원 실시 예는 특별한 제한을 두지 않는다. 일부 실시 예에서는 엔드캡(211)의 안쪽 면에 절연체도 설치할 수 있다. 절연체는 케이스(212) 내의 전기 접속 부품과 엔드캡(211)을 분리할 수 있어서 단락의 위험을 줄일 수 있다. 예를 들면, 절연체는 플라스틱, 고무 등이 될 수 있다.
케이스(212)는 배터리 셀(210)의 내부 환경을 형성하기 위해 엔드캡(211)에 대응하는 부품이다. 이 중 형성된 내부 환경은 전기 코어 조립품(213), 전해액(도면에 나타내지 않음), 기타 부품을 수용할 수 있다. 케이스(212)와 엔드캡(211)은 독립적인 부품일 수 있으며 케이스(212)에 개구부를 설치하여 배터리 셀(210)의 내부환경을 형성하기 위해 엔드캡(211)이 개구부를 덮도록 한다. 엔드캡(211)과 케이스(212)는 제한 없이 일체화 할 수 있다. 구체적으로 엔드캡(211)과 케이스(212)는 다른 부품들이 케이스에 들어가기 전에 공통 접속면을 형성할 수 있고, 케이스(212)의 내부를 패키징할 필요가 있을 때 엔드캡 21를 케이스(212)에 덮는다. 케이스(212)는 직육면체, 원주체, 육각기둥형 등 다양한 모양과 크기 될 수 있다. 구체적으로 케이스(212)의 모양은 코어 조립품(213)의 모양과 크기에 따라 결정할 수 있다. 케이스(212)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스, 두랄루민, 플라스틱 등 다양한 재질을 사용할 수 있는데, 본 출원 실시 예는 특별한 제한을 두지 않는다.
코어 조립품(213)은 배터리 셀(210)에서 전기화학 반응이 일어나는 부품이다. 케이스(212) 안에는 하나 또는 이상의 코어 조립품(213)을 포함할 수 있다. 코어 조립품(213)은 주로 양극편과 음극편을 권취 또는 스태커 방치해서 형성되며, 보통 양극편과 음극편 사이에 분리막이 있다. 활성 물질을 가진 양극편과 음극편의 부분이 코어 조립품의 주체 부분을 이룬다. 활성 물질을 갖지 않는 양극편과 음극편 부분은 각각 탭(도면에 나타내지 않음)을 구성한다. 양극 탭과 음극 탭은 주체 부분의 일단에 공통으로 위치하거나 주체 부분의 양단에 각각 위치할 수 있다. 배터리의 충방전 과정에서 양극 활성 물질과 음극 활성 물질이 전해액과 반응해 탭이 전극 단자를 연결해서 전류회로를 형성된다.
신에너지 전기 자동차가 빠르게 보급됨에 따라 충전 시간이 많은 전기 자동차 소유자들이 일상적으로 차를 이용할 때 주요 관심 요소 중의 하나가 되었다. 소프트웨어 알고리즘을 통해 이번 충전 과정에 시간이 얼마나 더 걸릴 것인지 정확히 예지할 수 있다면 전기자동차 소유자가 자신의 차량 사용 시간과 근무 생활 시간을 합리적으로 관리할 수 있는 정확한 시간적 근거를 제시할 수 있다. 현재 충전 잔여 시간 계산 방법은 다음과 같다.
충전 잔여 시간=잔량(CAP_remain)/충전기의 출력 전류값(I_act); 상기 계산 공식에 따라 이번 충전 과정에 충전 잔여 시간을 대략 산출할 수 있다. 그러나 이 계산 방법은 일부 특수 상황에서 충전 중 다른 요소의 영향을 고려하지 않았기 때문에 계산된 충전 잔여 시간과 실제 충전 잔여 시간의 오차가 크다. 이 계산식으로 산출하는 충전 잔여 시간의 오차가 큰 주요 원인은 배터리가 저온(겨울 저온 충전) 또는 고온(여름 고온 충전)에 충전을 시작할 때, 충전 잔여 시간 계산 공식이 충전 시작 단계에서 열관리를 시작할 때, 열관리 부하가 전류를 소모하고, 실제로 배터리 PACK으로 충전되는 전류 감소되고, 충전 잔여 시간 계산의 오차에 미치는 영향을 고려하지 않기 때문이다.
일반적으로 전기 자동차는 저온 또는 고온에서 충전할 경우 충전 안전 및 충전 속도를 보장하기 위해서 차량용 열관리 시스템을 통해 전기 자동차의 PACK 온도를 적정한 충전 온도 구간(20℃-35℃)으로 올리거나 낮춰 충전해야 한다. 하지만 플러그 출력은 일정(보통 3.3Kw, 6.6Kw 등)하기 때문에 열관리가 열리는 과정에서 열관리 시스템이 전류를 소모할 수 있다. 충전기의 출력이 일정할 경우에 열관리를 시작하면 실제 PACK으로 충전되는 전류가 감소하여 충전 시간이 길어지게 된다. 만약 충전 잔여 시간 계산은 열관리로 인해 실제 PACK으로 충전되는 전류가 감소되는 영향을 고려하지 않는다면 상기 공식에 따라 산출하는 충전 잔여 시간의 오차가 커질 수 있다.
예를 들어 전기 자동차는 -10℃에서 충전을 시작할 때 전기 자동차가 충전하면서 가열하는 단계에 들어가게 된다. 충전기 출력이 3.3Kw, 출력 전류가 6A로 가정하는 경우 만약 현재 열관리를 시작하지 않으면 충전기에서 출력되는 6A 전류는 전기 자동차 PACK으로 충전될 수 있다. 그러나 열관리를 시작하므로 실제로 PACK으로 충전된 전류는 1-2A에 불과해서 이때 상기 배터리 충전 시간 계산 공식에 따라 산출한 충전 잔여 시간이 6A로 계산된 충전 잔여 시간보다 3-6배 정도 길어질 것이다. 열관리가 시작된 후 가열 또는 냉각을 거쳐, 전기 자동차의 충전 온도는 적절한 목표 온도에 이를 것이다. 열관리를 중단하면 이때 충전기에서 출력되는 6A 전류가 전기 자동차 PACK으로 충전된다. 따라서 실제 충전 중에는 시작 단계에서 열관리가 열리거나 중단하는 경우에만 실제 PACK으로 충전되는 전류가 적다. 충전 시작 단계에서 이 작은 전류를 사용하여 충전 잔여 시간을 계산하면, 산출된 충전 잔여 시간과 실제 충전 시간의 오차가 클 수 있어서 전기차를 이용하는 고객들에게 좋지 않은 경험을 줄 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 출원 실시 예는 한가지 충전 잔여 시간의 정확도를 높이는 계산 방법을 제시한다. 자동차 플러그가 충전 단계에 들어가면 충전기와 자동차가 정보인터랙션을 진행하고, 자동차와 배터리 관리 시스템(BMS)이 내부 통신을 수행하며, 배터리 관리 시스템(BMS)이 충전 잔여 시간을 계산하여 자동차 계기판 또는 충전기에 표시하거나 고객 단말기 앱에 전송한다.
도 5는 본 출원의 일부 실시 예에 제공된 충전 시간 결정 방법의 흐름도이다. 도 5와 같이 본 출원 실시 예의 충전 시간 결정 방법은 아래와 같은 처리 단계를 포함한다.
단계 501, 배터리의 충전 온도를 확인하고 상기 충전 온도가 제1 설정 범위를 벗어나는 경우에 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정하는 제1시간을 추산한다.
본 출원의 일부 실시 예에 따르면 배터리의 충전 시간을 결정하기 전에 먼저 배터리의 충전 온도를 측정한다. 측정하고자 하는 온도가 설정된 온도 범위에 있지 않은 경우에는 다른 방식으로 배터리의 충전 시간을 추산해야 한다. 본 출원 실시 예에서 제1 설정 범위는 5℃~ 35℃, 또는 12℃~ 38℃ 등을 포함한다. 본 출원은 제1 설정 범위의 구체적인 범위를 한정하지 않고, 배터리의 실제 충전 상태에 따라 설정할 수 있고, 또는 배터리 종류에 따라 제1 설정 범위을 설정한다.
단계 502, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정한 후, 상기 배터리를 목표 SOC에 충전하는 제2시간을 추산한다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 현재 충전 온도가 설정 온도보다 낮다고 판단된 경우에충전 온도를 제1 설정 범위 내로 조정한 후, 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 제2시간을 추산해야 한다. 여기서 목표 SOC은 100% 등을 포함할 수 있으며, 물론 사용자의 필요에 따라 목표 SOC을 설정할 수도 있다. 목표 SOC을 95%, 80% 등으로 설정할 수 있다.
단계 503, 상기 배터리 충전 시작 시간, 상기 제1시간 , 상기 제2시간에 따라 상기 배터리를 상기 목표 SOC까지 충전하는 시간을 결정한다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 배터리 충전 시작 시간, 추산된 제1시간 , 추산된 제2시간에 따라 배터리 충전 시간을 결정한다. 즉 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 시간을 결정한다. 사용자에게 정확한 배터리 충전 시간을 제시할 수 있고 사용자는 충전 시간에 따라 행동 계획 등을 편리하게 관리할 수 있다.
본 출원 실시 예에서는 현재 충전 환경의 충전 온도에 따라 배터리 충전 가능 방식을 결정한다. 온도가 너무 높거나 낮으면 배터리의 충전 전류 중 일부가 먼저 충전 온도를 조절하게 된다. 설정된 온도 범위 내로 조정되면 일반적인 충전 방식에 따라 배터리를 충전한다. 본 출원 실시 예는 현재 충전 온도를 확인하고, 마찬가지로 온도 측정 결과에 따라 배터리 충전 잔여 시간을 결정하는 방식에 따라 조정해서 산출된 배터리 충전 시간이 더 정확하다.
본 출원의 일부 실시 예에 따르면, 상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정하는 제1시간을 추산하는 것은,
충전 온도와 조정 목표 온도, 온도 상승 속도에 따라 제1시간을 계산하는 것을 포함하고, 여기서 조정 목표 온도는 상기 제1 설정 범위 내의 값이고 상기 충전 온도는 제1 설정 범위 내의 최소값보다 작다.
본 출원 실시 예에서는 충전 온도와 조정 목표 온도에 따라 제1시간을 결정한다. 즉 배터리 충전 온도를 현재 온도부터 제1설정 범위까지 조정하는 시간이 제1시간으로 한다. 이때 충전 전류의 일부분이 배터리 충전 온도를 조절하는 역할을 하기 때문에 충전기의 출력 전류는 배터리 전부 충전 전류가 아니다. 따라서 본 출원 실시 예의 온도 조절 방식을 통해 제1시간을 결정하는 것이 더 정확하다. 본 예시는 충전 온도가 제1 설정 범위보다 충전온도가 낮은 경우에 대한 것이다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 상기 배터리의 충전온도를 상기 제1설정 범위로 조정하는 제1시간을 추산하는 것은,
충전 온도와 조정 대상 온도, 온도 냉각률에 따라 제1시간을 계산되는 것을 포함하고,여기서 상기 조정 대상 온도는 상기 제1 설정 범위 내의 값이고 상기 충전 온도는 상기 제1 설정 범위 내의 최소값보다 크다.
본 출원 실시 예에서는 충전 온도와 조정 목표 온도에 따라 제1시간을 결정한다. 즉 배터리 충전 온도를 현재 온도부터 제1설정 범위까지 조정하는 시간이 제1시간으로 한다. 이때 충전 전류의 일부분이 배터리 충전 온도를 조절하는 역할을 하기 때문에 충전기의 출력 전류는 배터리 전부 충전 전류가 아니다. 따라서 본 출원 실시 예의 온도 조절 방식을 통해 제1시간을 결정하는 것이 더 정확하다. 본 예시는 충전 온도가 제1 설정 범위보다 충전 온도가 높은 경우에 대한 것이다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 상기 배터리를 목표 SOC까지 충전하는 제2시간을 추산하는 것은,
충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하고,
상기 제1 SOC, 상기 목표 SOC 및 상기 배터리의 정격 용량에 따라 상기 배터리의 충전량을 결정하고,
상기 충전량 및 충전 설비의 충전 전류에 따라 상기 제2시간을 계산하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서 배터리의 현재 충전 온도가 제1 설정 온도에 도달하는 경우, 현재의 SOC 및 목표 SOC에 의하여 충전 시간을 결정하면 충전 시간이 더 정확하다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC 결정하는 것은,
배터리를 충전하면서 충전 온도를 조정하는 경우에 상기 배터리의 충전 온도의 조정에 따른 소비 전류 및 충전 설비의 충전 전류에 따라 상기 배터리의 유효 충전 전류를 결정하고,
상기 배터리의 현재 SOC, 상기 배터리의 정격 용량, 상기 유효 충전 전류, 상기 제1시간에 따라 상기 제1 SOC을 계산하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서 배터리가 온도 조절을 하면서 배터리를 충전하는 경우, 배터리가 온도 조절할 때 차지하는 전류를 결정하고 배터리를 충전할 때의 유효 충전 전류를 결정한다. 이를 통해 배터리 충전 시간을 더 정확하게 계산할 수 있다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하는 것은,
상기 배터리 충전 온도만 조정하는 경우에 상기 배터리의 현재 SOC을 제1 SOC로 결정하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는 배터리가 충전 없이 온도 조절만 하는 경우에 배터리 현재의 SOC를 제1온도 범위에 도달한 후 배터리를 충전할 때의 SOC로 한다. 이를 통해 배터리 충전 시간 결정 효율을 높일 수 있으며, 배터리 현재의 SOC를 다시 결정할 필요가 없다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 전술한 방법은 다음과 같은 단계를 더 포함한다:
충전 설비의 최대 충전 전류와 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻고,
상기 최대 충전 전류와 상기 실제 출력 전류 계수를 곱해서 상기 충전 설비의 충전 전류를 결정한다.
본 출원 실시 예는 충전기와 같은 충전 설비의 최대 충전 전류를 얻고, 그 출력 전류 계수를 얻음으로써 충전 설비의 실제 출력 전류를 결정한다. 이를 통해 배터리를 충전할 때 실제 출력 전류를 결정함으로써 배터리의 충전 시간을 결정하는 것이 더 정확하다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은,
상기 배터리의 과거 충전 데이터에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 측정하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는, 충전 설비의 과거 충전 데이터에 의하여 실제 출력 전류 계수를 결정할 수 있다. 충전 설비의 공칭 출력 전류와 과거 출력 전류에 따라 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 통계할 수 있다. 이를 통해 배터리 충전 시간의 정확도를 높인다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면 사기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은,
상기 충전 설비의 최대 충전 전류 및 상기 배터리의 실제 충전 전류에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 산출하는 것을 포함한다.
본 출원 실시 예에서는 충전 설비의 규격 최대 충전 전류와 현재 실제 출력 전류에 따라 직접 현재의 실제 출력 전류 계수를 직접 계산하여 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 결정한다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 전술한 방법은 다음과 같은 단계를 더 포함한다:
송신 주기가 오거나 메시지를 요청하는 경우에 대응하여 상기 배터리가 상기 대상 SOC로 충전된 시간 정보를 목표 대상으로 출력한다.
본 출원 실시 예에서는 전기 자동차와 같은 전기 설비의 디스플레이 계기판이나 차내 디스플레이 유닛으로 배터리 충전 시간을 출력할 수 있고, 인터넷으로 충전 시간을 사용자의 전자 기기에 전송할 수도 있다. 사용자가 현재의 충전 시간을 쉽게 알 수 있고 충전 시간에 따라 행동 계획 등을 편리하게 관리할 수 있다. 본 출원 실시 예는 배터리 충전 시간을 편리하게 얻을 수 있다.
다음에 본 출원 실시 예 기술 방안의 본질을 구체적인 예시를 통해 더 명확히 설명한다.
전기 자동차가 저온 또는 고온에서 충전하는 경우 충전 잔여 시간 계산이 정확하지 않은 상황에 대해 배터리 관리시스템(BMS)의 충전 잔여 시간 계산 논리는 다음과 같다.
스텝 1: 배터리가 저온 또는 고온에서 세류 충전하는 경우에 충전 시작 온도(T_begin) 낮거나 높으면 열관리를 작동하여 가열하거나 냉각해서 적절한 충전 목표 온도(T_Target)로 조정한다.
스텝 2: 충전 시작 단계에 들어가는 경우, 낮은 온도를 예로 들어 설명한다. 이때 열관리 작동 단계의 충전 잔여 시간(Remaintime_TherManOpen)을 예상해야 한다. 구체적인 계산 방식은 (충전 목표 온도(T_Target)-충전 시작 온도(T_begin)/온도 상승 속도이다.
고온 환경에 충전하는 경우: 예상된 열관리 작동 단계의 충전 잔여 시간(Remaintime_TherManOpen)은 다음과 같다. (충전 목표 온도(T_Target)-충전 시작 온도(T_begin)/냉각 속도.
스텝 3: 설정 온도 범위 내로 온도를 조정한 후 배터리가 충전 시작 단계에 들어간다. 이때 저온 완전 충전이나 고온 완전 충전을 하는 경우에, 열관리가 작동되어 해당 충전 목표 온도에 도달한 후 충전 잔여 시간 값을 예측해야 한다. 예상된 열관리가 작동되어 해당 충전 목표 온도에 도달한 충전 잔여 시간 계산 방법은 다음과 같다. (충전 목표 SOC (SOC_Target)-예상 열관리가 충전 목표 온도에 도달한 후 SOC(SOC_NormalCharge))*배터리 셀 용량(Cap_Cell) / 충전기 최대능력 전류값(ACMaxCurr)* 실제 출력 전류 계수(OBCOut_ratio).
충전 시작 단계에서 저온 완전 충전이나 고온 완전 충전을 하는 경우에 열관리 단계를 작동한다. 상기 예상 열관리가 충전 목표 온도에 도달한 후의 SOC값(SOC_NormalCharge) 계산 방법은 다음과 같다. 현재 SOC값(SOC_Now)-(충전기 최대 능력 전류값(ACMaxCurr)*실제 출력 전류계수(OBCOut_ratio)-열관리 소모 전류(Curr_Consume)*예상 열관리 작동 단계의 충전 잔여 시간(Remaintime_TherManOpen) 이다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 충전 시작 단계에서 저온 완전히 충전이나 고온 완전 충전을 하는 경우에 열관리를 작동하면 이때 충전 잔여 시간 계산 논리는 다음과 같다.
예상 열관리 작동 단계의 충전 잔여 시간(Remaintime_TherManOpen)+예상 열관리가 충전 목표 온도에 도달한 후 정상적인 안정 충전 과정에 들어간 충전 잔여 시간（Remaintime_NormalCharge）. 단, 예상 열관리 작동 단계의 충전 잔여 시간（Remaintime_TherManOpen）계산 논리는 스텝 1과 스텝 2에 따라 계산된다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 본 출원 실시 예에는 프로세서 및 저장 매체를 포함한 배터리 관리 시스템을 기재되어 있다. 상기 저장 매체에 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 프로세서로 실행할 때 상기 충전 시간 결정 방법에 따라 충전 시간을 계산할 수 있다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 본 출원 실시 예에는 배터리 셀과 상기 배터리 관리 시스템을 포함한 배터리도 기재되어 있다.
본 출원 일부 실시 예에 따르면, 본 출원은 설비 본체와 전원을 포함한 전기 에너지 설비를 기재되어 있다. 상기 전원은 상기 배터리를 사용된다.
본 출원 실시 예의 전기 에너지 설비는 전술한 어느 하나의 응용 배터리의 설비나 시스템이 될 수 있다.
마지막으로 설명해야 할 것은 위의 각 실시 예는 본 출원의 기술 방안을 설명하는 것이고, 그에 대한 제한은 아니다. 전술한 각 실시 예를 참조하여 본 출원에 대해 상세한 설명을 하였음에도 불구하고 본 분야의 일반 기술자는 다음과 같은 내용을 이해해야 한다. 전술한 각 실시예에 기재된 기술 방안을 여전히 수정하거나 기술 특징의 일부 또는 전부를 동등하게 교체할 수 있다. 이런 수정이나 교체는 해당 기술 방안의 본질은 본 출원의 각 실시 예 기술 방안의 범위를 벗어나지 않고, 본 출원의 특허청구범위와 설명서의 범위에 모두 포함되어야 한다. 특히 각 실시 예에 언급한 기술 특징들은 구조적 충돌이 없는 한 어떤 식으로든 조합할 수 있다. 본 출원은 본문에 공개된 특정 실시 예에 국한되지 않고, 특허청구범위에 들어가는 모든 기술 방안을 포함한다.
본 출원은 2022년 02월 08일에 제출한 명칭이 '충전 시간 결정방법 및 BMS, 배터리, 전기 에너지 설비'인 중국 특허 출원 202210118020.3의 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 인용을 통해 본문에 병합한다.
10: 배터리
100: 차량
110: 제어기
120: 모터
20: 배터리 모듈
210: 배터리 셀
211: 엔드캡
211a: 전극 단자
212: 케이스
213: 코어 조립품
30: 케이스
301: 제1부분
302: 제2부분

Claims (13)

  1. 충전 시간 결정 방법에 있어서,
    배터리의 충전 온도를 결정하고,
    상기 충전 온도가 제1 설정 범위를 벗어나는 경우에 상기 배터리의 충전 온도를 제1 설정 범위로 조정하는 제1 시간을 추산하고,
    상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1설정 범위로 조정한 후, 상기 배터리를 목표 SOC에 충전하는 제2시간을 추산하고,
    상기 배터리의 충전 시작 시간, 상기 제1시간 및 상기 제2시간에 따라 상기 배터리를 상기 목표 SOC에 충전하는 시간을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1 설정 범위의 제1시간을 추산하는 것은,
    충전 온도, 조정 목표 온도 및 온도 상승 속도에 따라 상기 제1시간을 계산하는 것을 포함하고, 상기 조정 대상 온도는 상기 제1설정 범위 내의 값이고 상기 충전 온도는 상기 제1설정 범위 내의 최소값보다 작는 것을 특징으로 하는 충전 시간 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 온도를 상기 제1 설정 범위의 제1시간을 추산하는 것은,
    충전 온도, 조정 대상 온도 및 냉각 속도에 따라 상기 제1시간을 계산하는 것을 포함하고, 상기 조정 대상 온도는 상기 제1설정 범위 내의 값이고 상기 충전 온도는 상기 제1설정 범위 내의 최소값보다 큰 것을 특징으로 하는 충전 시간 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리를 목표 SOC에 충전하는 제2시간을 추산하는 것은,
    충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하고,
    상기 제1 SOC, 상기 목표 SOC 및 배터리의 정격 용량에 따라 상기 배터리의 충전량을 결정하고,
    상기 충전량 및 충전 설비의 충전 전류에 따라 상기 제2시간을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하는 것은,
    상기 배터리를 충전하면서 충전 온도를 조정하는 경우에 상기 배터리의 충전 온도 조정에 따른 소비 전류 및 충전 설비의 충전 전류에 따라 상기 배터리의 유효 충전 전류를 결정하고,
    상기 배터리의 현재 SOC, 상기 배터리의 정격 용량, 상기 유효 충전 전류 및 상기 제1 시간에 따라 상기 제1 SOC을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    충전 온도가 상기 제1 설정 범위에 도달하는 상기 배터리의 제1 SOC을 결정하는 것은,
    상기 배터리가 충전 온도만 조정하는 경우에 상기 배터리의 현재 SOC을 제1 SOC로 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 설비의 최대 충전 전류와 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻고,
    상기 최대 충전 전류와 상기 실제 출력 전류 계수를 곱해서 상기 충전 설비의 충전 전류로 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은,
    상기 배터리의 과거 충전 데이터에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충전 설비의 실제 출력 전류 계수를 얻는 것은,
    상기 충전 설비의 최대 충전 전류 및 상기 배터리의 실제 충전 전류에 따라 상기 충전 설비의 실제 출력전류 계수를 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    송신 주기가 오거나 메시지를 요청하는 경우에 대응하여 상기 배터리가 상기 대상 SOC에 충전된 시간 정보를 목표 대상으로 출력하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시간 계산 방법.
  11. 배터리 관리 시스템에 있어서,
    프로세서 및 저장 매체를 포함하고,
    상기 저장 매체에 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 프로세서로 실행될 때 제1항 내지 제9항 어느 한 항에 따른 충전 시간 결정 방법으로 충전 시간을 계산할 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  12. 배터리에 있어서,
    배터리 셀과 제11항에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  13. 전기 에너지 설비에 있어서,
    설비가 본체와 전원을 포함하고,
    상기 전원은 제12항에 따른 배터리를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 설비.

KR1020227036677A 2022-02-08 2022-04-28 충전 시간 결정 방법 및 bms, 배터리, 전기 에너지 설비 KR20230121959A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210118020.3 2022-02-08
CN202210118020.3A CN115832475A (zh) 2022-02-08 2022-02-08 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备
PCT/CN2022/089767 WO2023151190A1 (zh) 2022-02-08 2022-04-28 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230121959A true KR20230121959A (ko) 2023-08-22

Family

ID=87520374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227036677A KR20230121959A (ko) 2022-02-08 2022-04-28 충전 시간 결정 방법 및 bms, 배터리, 전기 에너지 설비

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230253816A1 (ko)
EP (1) EP4253136A4 (ko)
JP (1) JP2024512834A (ko)
KR (1) KR20230121959A (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180070889A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 현대자동차주식회사 자동차 및 그 제어 방법
CN111806296A (zh) * 2020-06-15 2020-10-23 汉腾汽车有限公司 一种电动汽车充电剩余时间估算方法
CN113968160B (zh) * 2021-09-29 2023-10-20 华人运通(江苏)技术有限公司 车辆充电时间预估方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024512834A (ja) 2024-03-21
EP4253136A1 (en) 2023-10-04
EP4253136A4 (en) 2023-11-08
US20230253816A1 (en) 2023-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3242353B1 (en) Temperature control apparatus and method for energy storage system
US9789784B2 (en) Maintaining a vehicle battery
CN102769157B (zh) 电池组热管理系统和方法
US9910099B2 (en) Battery monitoring device, power storage system, and control system
US10059222B2 (en) Battery temperature estimation system
JP7274368B2 (ja) 電池制御システム
CN103155348B (zh) 充电设备
US20200153007A1 (en) Cold start control system and control method for fuel cell
US20210111446A1 (en) Physics-based control of battery temperature
US20230036362A1 (en) Method for determining an electric energy storage system state-of-power value
Selivanov et al. Analysis of factors affecting the capacity of LI-ION rechargeable batteries at low temperatures
US20170136914A1 (en) Systems and methods for visualizing battery data
KR20230062471A (ko) 전지 팩의 충전 제어방법, 장치, 전자 기기 및 저장매체
EP2854254A1 (en) Charging station having battery cell balancing system
WO2023151190A1 (zh) 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备
KR20230121959A (ko) 충전 시간 결정 방법 및 bms, 배터리, 전기 에너지 설비
CN116587921A (zh) 电池控制方法、装置、电池管理系统及存储介质
CN112421732B (zh) 一种基于异质电池架构的储能方法和系统
EP4246161A1 (en) Charging time determination method, bms, battery, and electrical energy device
Kim et al. Design and development of less than 1Kw Lithium rechargeable battery pack
WO2023137900A1 (zh) 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备
WO2024020745A1 (zh) 电池充电的控制方法、装置、设备和介质
EP4213273A1 (en) Charging method for battery, and battery and electrical energy device
CN117848627B (zh) 气密检测方法、设备、存储介质、电池系统和用电装置
CN114670719B (zh) 一种燃料电池的功率修正方法及相关装置