KR20240022810A - Operating method of a battery management system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법은, 배터리에 대한 충전을 시작하기 이전에 대기 시간을 측정하는 단계, 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 SOC 이하이고 상기 대기 시간이 소정의 임계 시간보다 길면, 제1 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행하는 단계, 및 상기 제1 충전 동작에 의해 상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC에 도달하면, 상기 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제2 충전 동작을 실행하는 단계를 포함하며, 상기 제2 C-Rate는 상기 제1 C-Rate의 5배 이상이다.A method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention includes measuring a standby time before starting to charge a battery, the state of charge (SOC) of the battery is less than or equal to a standard SOC, and the standby time is If it is longer than a predetermined threshold time, executing a first charging operation to charge the battery at a first C-Rate, and if the SOC of the battery reaches the reference SOC by the first charging operation, the first C-Rate and performing a second charging operation of charging the battery with a second C-Rate greater than the C-Rate, where the second C-Rate is 5 times or more than the first C-Rate.
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operating a battery management system.
전기차는 배터리가 출력하는 전기 에너지를 동력으로 이용하여 주행하는 이동 수단으로서, 전기차에 탑재되는 배터리는 충전 스테이션 등에서 충전기에 의해 전력을 공급받아 충전되고, 주행 중에 방전될 수 있다. 따라서 전기차에 탑재된 배터리는 다양한 환경에서 반복적으로 충전 및 방전되며, 배터리의 충전 및 방전 동작이 배터리의 수명과 안정성 등에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로 전기차의 경우 급속 충전을 지원함으로써 빠르게 배터리를 충전하고 다시 주행을 시작할 수 있으나, 배터리의 상태 등을 고려하지 않고 급속 충전을 일괄적으로 적용할 경우, 배터리의 수명과 안정성 등에 악영향을 미칠 수 있다.An electric vehicle is a means of transportation that runs using electrical energy output from a battery as power. The battery mounted on an electric vehicle is charged by receiving power from a charger at a charging station, etc., and may be discharged while driving. Therefore, batteries mounted in electric vehicles are repeatedly charged and discharged in various environments, and the charging and discharging operations of the battery can affect the lifespan and stability of the battery. In general, electric vehicles support fast charging so that they can quickly charge the battery and start driving again. However, if fast charging is applied uniformly without considering the condition of the battery, etc., it may have a negative impact on the life and stability of the battery. there is.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 배터리의 SOC(State Of Charge), 배터리에 대한 충전을 시작하기 이전의 대기 시간 등을 고려하여 전기차에 탑재된 배터리의 충전 속도를 적응적으로 제어함으로써, 배터리의 수명과 안정성을 개선할 수 있는 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 제공하고자 하는 데에 있다.One of the problems to be solved by the present invention is to adaptively control the charging speed of the battery mounted on an electric vehicle by considering the battery's SOC (State of Charge), the waiting time before starting charging the battery, etc. The goal is to provide a method of operating a battery management system that can improve battery life and stability.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법은, 배터리에 대한 충전을 시작하기 이전에 대기 시간을 측정하는 단계, 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 SOC 이하이고 상기 대기 시간이 소정의 임계 시간보다 길면, 제1 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행하는 단계, 및 상기 제1 충전 동작에 의해 상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC에 도달하면, 상기 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제2 충전 동작을 실행하는 단계를 포함하며, 상기 제2 C-Rate는 상기 제1 C-Rate의 5배 이상이다.A method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention includes measuring a standby time before starting to charge a battery, the state of charge (SOC) of the battery is less than or equal to a standard SOC, and the standby time is If it is longer than a predetermined threshold time, executing a first charging operation to charge the battery at a first C-Rate, and if the SOC of the battery reaches the reference SOC by the first charging operation, the first C-Rate and performing a second charging operation of charging the battery with a second C-Rate greater than the C-Rate, where the second C-Rate is 5 times or more than the first C-Rate.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법은, 배터리를 탑재한 전기차가 충전 스테이션에 진입하고 배터리에 대한 충전이 시작되기에 앞서, 배터리의 SOC를 측정하는 단계, 상기 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면 제1 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행하는 단계, 상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC에 도달하면, 30초 이상 10분 이하의 휴지 시간 동안 상기 배터리에 대한 충전을 중단하는 단계, 및 상기 휴지 시간이 경과하면 상기 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제2 충전 동작을 실행하는 단계를 포함한다.A method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention includes measuring the SOC of the battery before an electric vehicle equipped with a battery enters a charging station and charging of the battery begins, and the SOC of the battery is Performing a first charging operation of charging the battery at a first C-Rate if the SOC is below the standard SOC; if the SOC of the battery reaches the standard SOC, charging the battery for a rest time of 30 seconds or more and 10 minutes or less. It includes stopping charging, and performing a second charging operation of charging the battery at a second C-Rate that is greater than the first C-Rate when the idle time elapses.
본 발명의 기술적 사상에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법에 따르면, 배터리가 충전 스테이션에 진입하여 충전기에 연결되기 전까지의 대기 시간, 및 충전 시작 전 배터리의 SOC 중 적어도 하나에 기초하여 배터리에 대한 충전 속도를 제어할 수 있다. 대기 시간이나 SOC 등에 따라 배터리에 대한 충전 속도를 제어하고, 필요한 경우 충전 중 소정의 휴지(rest) 시간을 부여함으로써, 배터리에 포함되는 음극의 오버행 영역에서 리튬이 석출되는 것을 방지하고, 배터리의 수명과 안정성을 개선할 수 있다.According to a method of operating a battery management system according to the technical idea of the present invention, the charging rate for the battery based on at least one of the waiting time before the battery enters the charging station and is connected to the charger, and the SOC of the battery before starting charging. can be controlled. By controlling the charging speed of the battery according to standby time, SOC, etc., and providing a predetermined rest time during charging when necessary, lithium is prevented from precipitation in the overhang area of the cathode included in the battery, and the battery life is maintained. and stability can be improved.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described content, and may be more easily understood through description of specific embodiments of the present invention.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 충전 스테이션의 혼잡도에 따른 배터리 관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템을 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 의해 동작이 제어되는 배터리의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 7 내지 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.1 and 2 are diagrams for explaining the operation of the battery management system according to the congestion level of the charging station in one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram simply showing a battery system including a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a partial structure of a battery whose operation is controlled by a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
7 to 10 are diagrams provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭할 수 있다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals may refer to the same elements throughout the specification.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 충전 스테이션의 혼잡도에 따른 배터리 관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.1 and 2 are diagrams for explaining the operation of a battery management system according to the congestion level of a charging station in an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 충전 스테이션(10)은 복수의 충전기들(11-14)을 포함할 수 있다. 복수의 충전기들(11-14) 각각은 전기차를 충전할 수 있는 전원을 출력하며, 일례로 충전 스테이션(10)이 제공하는 공간에 서로 분리되어 설치될 수 있다. 복수의 충전기들(11-14) 각각에 인접하여 전기차를 세울 수 있는 정차 공간이 마련될 수 있다. 정차 공간에 진입하여 정차한 전기차의 충전 단자에 복수의 충전기들(11-14) 중 하나의 충전 플러그가 연결되면, 전기차에 탑재된 배터리에 대한 충전이 시작될 수 있다.1 and 2, the
도 1은 충전 스테이션(10)의 혼잡도가 높지 않은 상황을 나타낸 도면일 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 혼잡도가 높지 않은 상황에서는, 충전 스테이션(10)에 구비된 복수의 충전기들(11-14) 중 적어도 일부가 사용 중이지 않을 수 있다. 도 1에 도시한 일 실시예에서는, 제1 충전기(11)와 제4 충전기(14) 만이 사용 중이고, 제2 충전기(12)와 제3 충전기(13)는 비어있을 수 있다. 제1 충전기(11)는 제1 전기차(21)의 배터리를 충전하고, 제4 충전기(14)는 제4 전기차(24)의 배터리를 충전할 수 있다. FIG. 1 may be a diagram illustrating a situation in which the
도 1을 참조하면, 사용 중이지 않은 제2 충전기(22)와 제3 충전기(23)를 이용하려는 제2 전기차(22)와 제3 전기차(23) 각각이 충전 스테이션(10)에 진입할 수 있다. 제2 전기차(22)와 제3 전기차(23)가 충전 스테이션(10)에 진입하는 시점에 사용 중이지 않은 제2 충전기(22)와 제3 충전기(23)가 존재하므로, 별다른 대기 시간 없이 제2 전기차(22)와 제3 전기차(23) 각각은 바로 배터리에 대한 충전을 시작할 수 있다.Referring to FIG. 1, each of the second
반면 도 2는 충전 스테이션(10)의 혼잡도가 상대적으로 높은 상황을 나타낸 도면일 수 있다. 도 2에 도시한 일 실시예에서는, 제1 내지 제4 충전기들(11-14)이 제1 내지 제4 전기차들(21-24)에 의해 점유된 상태에서, 배터리를 충전하고자 하는 다른 전기차들(31-36)이 충전 스테이션(10)에서 대기할 수 있다. 따라서, 전기차들(31-36)은 충전 스테이션(10)에 도착한 후 바로 충전을 시작하지 못하고, 소정의 대기 시간 동안 기다려야 할 수 있다.On the other hand, FIG. 2 may be a diagram showing a situation in which the congestion level of the
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 충전 스테이션(10)의 혼잡도 차이에 따라, 전기차가 주행을 중단한 이후 전기차의 배터리가 바로 충전되는지 또는 전기차가 주행을 중단하고 소정의 대기 시간이 경과한 이후에 전기차의 배터리가 충전되는지 여부가 결정될 수 있다. 이와 같은 대기 시간의 유무, 및 대기 시간의 길이는, 전기차에 탑재된 배터리의 수명과 안정성에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 배터리에 대한 충전을 적응적으로 제어하는 배터리 관리 시스템을 전기차에 탑재함으로써, 대기 시간에 관계없이 배터리의 수명과 안정성을 확보할 수 있다.As explained with reference to FIGS. 1 and 2 , depending on the difference in the congestion level of the
일례로, 전기차에 탑재된 배터리는 배터리 케이스, 배터리 케이스 외부로 노출되는 양극과 음극 등을 포함하며, 배터리 케이스 내에는 전해액이 채워질 수 있다. 배터리의 양극과 음극은 배터리 케이스 내에서 분리막에 의해 서로 분리되며, 양극과 음극은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 일례로, 배터리에서 음극이 양극보다 더 큰 면적을 가질 수 있으며, 따라서 음극은 양극과 마주하지 않는 영역을 포함할 수 있다. 음극에서 양극과 마주하지 않는 영역은, 오버행(overhang) 영역으로 정의될 수 있다.For example, a battery mounted on an electric vehicle includes a battery case, an anode and a cathode exposed to the outside of the battery case, and the battery case may be filled with an electrolyte. The anode and cathode of the battery are separated from each other by a separator within the battery case, and the anode and cathode may have different areas. For example, in a battery, the cathode may have a larger area than the anode, and thus the cathode may include an area that does not face the anode. The area of the cathode that does not face the anode can be defined as an overhang area.
충전 스테이션(10)의 혼잡도가 높아 전기차의 대기 시간이 길어진 상황에서, 전기차의 배터리에 대한 급속 충전이 바로 시작되면, 오버행 영역에서 리튬이 석출되는 현상이 발생할 수 있다. 오버행 영역으로 리튬이 석출될 경우, 배터리의 수명이 감소하는 것은 물론, 배터리의 안정성 또한 저하될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 전기차에 탑재된 배터리 관리 시스템이 충전 전 대기 시간을 측정할 수 있으며, 대기 시간에 따라 배터리에 대한 충전을 낮은 C-Rate로 개시함으로써 오버행 영역 등에서의 리튬 석출을 방지할 수 있다.In a situation where the waiting time for an electric vehicle is long due to high congestion at the
또한 본 발명의 일 실시예에서는, 배터리 관리 시스템이 충전 전 대기 시간과 함께 충전 전 배터리의 SOC(State Of Charge)를 함께 모니터링할 수 있다. 배터리 관리 시스템은, 충전 전 배터리의 SOC가 소정의 기준 SOC 이하이고 대기 시간이 소정의 임계 시간보다 길다면, 급속 충전 동작에서 배터리에 공급되는 전류량보다 더 낮은 전류량으로 충전을 개시할 수 있다. 일례로 배터리 관리 시스템은 배터리의 SOC가 소정의 기준 SOC 이하이면, 제1 C-Rate로 충전을 먼저 시작하고, 배터리의 SOC가 기준 SOC까지 도달하면 제1 C-Rate보다 높은 제2 C-Rate로 충전을 진행할 수 있다. 제2 C-Rate는 제1 C-Rate보다 크고 일례로 5배 이상일 수 있으며, 제2 C-Rate로 배터리를 충전하는 동작은 급속 충전으로 정의될 수 있다.Additionally, in one embodiment of the present invention, the battery management system may monitor the state of charge (SOC) of the battery before charging along with the waiting time before charging. The battery management system may initiate charging with a current amount lower than that supplied to the battery in a fast charging operation if the SOC of the battery before charging is less than or equal to a predetermined reference SOC and the standby time is longer than a predetermined threshold time. For example, if the SOC of the battery is below a predetermined standard SOC, the battery management system starts charging at the first C-Rate, and when the SOC of the battery reaches the standard SOC, the battery management system starts charging at a second C-Rate higher than the first C-Rate. You can proceed with charging. The second C-Rate may be greater than the first C-Rate, for example, 5 times or more, and the operation of charging the battery at the second C-Rate may be defined as fast charging.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 시스템을 간단하게 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a block diagram simply showing a battery system including a battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 배터리 시스템(100)은 배터리 팩(110)과 배터리 관리 시스템(120)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(110)은 복수의 배터리 모듈들(111)을 포함하며, 일례로 복수의 배터리 모듈들(111) 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
복수의 배터리 셀들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 양극, 음극, 및 전해액이 채워지는 배터리 케이스 등을 포함할 수 있다. 배터리 팩(110)의 충전 동작에서 음극의 모서리와 인접한 부분에서 리튬이 석출되거나 리튬 덴드라이트가 형성되는 것을 방지하기 위한 목적으로 음극은 양극보다 큰 면적을 가질 수 있으며, 음극에서 양극과 마주하지 않는 영역은 오버행 영역으로 정의될 수 있다. As described above, each of the plurality of battery cells may include an anode, a cathode, and a battery case filled with an electrolyte. In order to prevent lithium from precipitating or forming lithium dendrites in the area adjacent to the edge of the negative electrode during the charging operation of the
다만, 음극의 오버행 영역에서도 리튬이 석출될 수 있다. 일례로 배터리 팩(110)의 SOC가 낮은 상태에서 높은 C-Rate로 충전을 시작하거나, 또는 배터리 팩(110)이 소정의 대기 시간 동안 방치된 후 충전되는 경우 등에, 오버행 영역에서 리튬이 석출될 수 있다. However, lithium may also precipitate in the overhang area of the cathode. For example, when charging is started at a high C-Rate while the SOC of the
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 배터리 관리 시스템(120)은 배터리 팩(110)에 대한 충전을 시작하기에 앞서 대기 시간과 SOC 등을 모니터링할 수 있다. 도 3을 참조하면, 배터리 관리 시스템(120)은 전압 측정부(121), SOC 측정부(122) 및 충전 제어부(123) 등을 포함할 수 있다. 전압 측정부(121)는 배터리 팩(110)으로부터 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 등을 측정할 수 있으며, SOC 측정부(122)는 전압 측정부(121)가 측정한 개방 회로 전압 등에 기초하여 배터리 팩(110)의 SOC를 판단할 수 있다. 실시예에 따라 SOC 측정부(122)는 복수의 배터리 모듈들(111) 또는 배터리 셀들 각각을 단위로 하여 SOC를 판단할 수도 있다.To solve the above problem, the
충전 제어부(123)는 SOC 측정부(122)가 판단한 배터리 팩(110)의 SOC 및 /또는 충전을 시작하기 이전까지의 대기 시간에 기초하여 배터리 팩(110)에 대한 충전 동작을 제어할 수 있다. 일례로 충전 제어부(123)는 배터리 팩(110)의 충전을 시작하기에 앞서 측정한 SOC가 소정의 기준 SOC 이하이면, 제1 C-Rate로 배터리 팩(110)을 충전하는 제1 충전 동작을 실행할 수 있다. 제1 충전 동작에 의해 배터리 팩(110)의 SOC가 소정의 기준 SOC까지 도달하면, 충전 제어부(123)는 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 배터리 팩(110)을 충전하는 제2 충전 동작을 실행할 수 있다.The charging
제1 C-Rate는 제2 C-Rate보다 작으며, 실시예에 따라 제2 C-Rate는 제1 C-Rate의 5배 이상일 수 있다. 제2 C-Rate로 배터리 팩(110)을 충전하는 제2 충전 동작은 급속 충전일 수 있으며, 일례로 제2 C-Rate는 2.75C 일 수 있다. The first C-Rate is smaller than the second C-Rate, and depending on the embodiment, the second C-Rate may be 5 times or more than the first C-Rate. The second charging operation of charging the
일 실시예에서 제1 C-Rate는 1/3*C 일 수 있으며, 따라서 제1 충전 동작은 급속 충전이 아닐 수 있다. 충전을 시작하는 시점에서 배터리 팩(110)의 SOC가 기준 SOC보다 낮은 것으로 판단되면, 전기차의 운전자 또는 충전 스테이션의 관리자 등에 의해 급속 충전이 선택되는 경우라도, 배터리 관리 시스템(120)은 제1 C-Rate로 배터리 팩(110)을 충전하는 제1 충전 동작을 먼저 실행할 수 있다. 이는, 배터리 팩(110)의 수명과 안정성을 확보하기 위함일 수 있다.In one embodiment, the first C-Rate may be 1/3*C, and therefore the first charging operation may not be fast charging. If the SOC of the
한편, 배터리 팩(110)의 SOC가 기준 SOC보다 높으면 배터리 관리 시스템(120)은 제1 충전 동작 없이 바로 제2 충전 동작을 실행할 수 있다. 다시 말해, 충전을 시작하는 시점에서 배터리 팩(110)의 SOC가 기준 SOC보다 높은 경우, 배터리 관리 시스템(120)은 제2 C-Rate로 배터리 팩(110)을 충전하는 급속 충전을 바로 실행할 수 있다.Meanwhile, if the SOC of the
또한 실시예에 따라, 배터리 관리 시스템(120)은 배터리 팩(110)의 SOC 외에 충전을 시작하기까지의 대기 시간을 함께 고려하여 배터리 팩(110)에 대한 충전 동작을 제어할 수도 있다. 일례로, 배터리 팩(110)의 SOC가 기준 SOC보다 낮고 충전을 시작하기까지의 대기 시간이 소정의 임계 시간보다 긴 경우, 배터리 관리 시스템(120)은 제1 충전 동작과 제2 충전 동작을 순서대로 실행할 수 있다. 일 실시예에서 기준 SOC는 30%일 수 있으며, 임계 시간은 20분일 수 있다. Additionally, depending on the embodiment, the
또한 배터리 관리 시스템(120)은 제1 충전 동작과 제2 충전 동작 사이에 소정의 휴식(rest) 시간을 부여할 수도 있다. 휴식 시간은 충전을 시작하는 시점에서의 배터리 팩(110)의 SOC가 낮을수록 짧게 설정되며, 길어도 10분을 넘지 않도록 설정될 수 있다. 또한 배터리 관리 시스템(120)은 제1 충전 동작과 제2 충전 동작 사이에는 최소 30초의 휴식 시간을 설정할 수 있다. 휴식 시간은 배터리 관리 시스템(120)에서 충전기에 요청하여 배터리 팩(110)에 대한 충전이 중단되는 시간으로 정의될 수 있다.Additionally, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 의해 동작이 제어되는 배터리의 일부 구조를 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing a partial structure of a battery whose operation is controlled by a battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(200)는 음극(210)과 양극(220)을 포함하며, 음극(210)이 양극(220)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 음극(210)과 양극(220)은 서로 교대로 배치되고, 배터리 케이스에 의해 커버되며, 배터리 케이스 내에는 전해액이 채워질 수 있다. 도 4에는 도시하지 않았으나, 서로 인접한 음극(210)과 양극(220) 사이에는 분리막이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
도 4에 도시한 바와 같이, 음극(210)은 적어도 일 방향에서 양극(220)보다 길게 연장되고, 양극(220)과 마주하지 않는 오버행 영역(215)을 가질 수 있다. 오버행 영역(215)의 길이(L1)는 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 도 4에 도시한 일 실시예에서는 양극(220)의 양측에서 음극(210)이 오버행 영역(215)을 갖는 것으로 도시하였으나 반드시 이와 같은 형태로 한정되지는 않는다.As shown in FIG. 4 , the
예를 들어, 음극(210)과 양극(220)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이 경우 음극(210)은 플레이트 형상이 갖는 네 개의 모서리들 각각에 인접한 오버행 영역(215)을 가질 수도 있다. For example, the
앞서 설명한 바와 같이, 음극(210)의 모서리에 인접한 영역에서의 리튬 석출과 리튬 덴드라이트 형성을 방지하기 위한 목적으로 오버행 영역(215)을 형성할 수 있다. 다만, 배터리(200)의 SOC가 낮은 상태에서 바로 급속 충전을 진행하거나, 충전을 시작하기 전에 배터리(200)가 방치되는 대기 시간이 길어진 상태에서 바로 급속 충전을 진행하는 경우에는 오버행 영역(215)에서 리튬이 석출될 수 있다. 오버행 영역(215)에서 리튬이 석출됨으로써, 배터리(200)의 수명 및/또는 안정성이 저하될 수 있다.As described above, the
본 발명의 일 실시예에서는 이러한 리튬 석출을 최소화하기 위해, 배터리 관리 시스템이 배터리(200)의 충전 동작을 적응적으로 제어할 수 있다. 일례로, 배터리(200)의 SOC가 낮은 상태에서 충전이 시작되면, 사용자에 의해 급속 충전이 명령된 경우라 해도 낮은 C-Rate로 배터리(200)를 충전하여 소정의 기준 SOC까지 배터리(200)의 SOC를 증가시킨 이후에, 배터리(200)에 대한 급속 충전을 시작할 수 있다. 또한, 배터리(200)을 충전하기에 앞서 긴 대기 시간이 경과한 경우라면, 역시 급속 충전이 명령된 경우라 해도 낮은 C-Rate로 배터리(200)를 먼저 충전할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in order to minimize lithium precipitation, the battery management system may adaptively control the charging operation of the
이와 같이, 충전 시작 전 배터리(200)의 SOC와 대기 시간 등을 고려하여 배터리(200)에 대한 급속 충전이 명령된 경우에도 낮은 C-Rate로의 충전을 먼저 진행할 수 있으며, 그로부터 오버행 영역(215)에서의 리튬 석출을 억제할 수 있다. 또한 실시예에 따라, 낮은 C-Rate로의 충전과 급속 충전 사이에 배터리(200)의 충전을 중단하는 휴지 시간을 짧게 부여함으로써, 리튬 석출을 최소화할 수 있다.In this way, even when rapid charging of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법은, 배터리 관리 시스템이 충전 시작 전에 대기 시간을 측정하는 것으로 시작될 수 있다(S10). 일례로, 대기 시간은 배터리 관리 시스템이 관리하는 배터리에서 전기차의 주행으로 인한 방전 또는 전기차와 연결된 충전기로부터의 충전이 실행되지 않는 시간일 수 있다. 다시 말해, 대기 시간은 배터리가 방치되어 있는 시간으로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 5, the method of operating the battery management system according to an embodiment of the present invention may begin with the battery management system measuring the standby time before starting charging (S10). For example, the standby time may be a time in which the battery managed by the battery management system is not discharged due to driving of the electric vehicle or charging from a charger connected to the electric vehicle is not performed. In other words, standby time can be defined as the time the battery is left unattended.
또한 배터리 관리 시스템은 충전 시작 전에 배터리의 SOC를 측정할 수 있다(S11). 배터리의 SOC는 배터리의 충전 상태를 나타내는 파라미터로서, 100% 이하의 값으로 정의될 수 있다. 다만 실시예에 따라, 배터리의 안정적인 이용을 담보하기 위해 배터리의 SOC의 하한은 0% 보다 크게 설정될 수 있다.Additionally, the battery management system can measure the SOC of the battery before charging begins (S11). The SOC of a battery is a parameter that indicates the state of charge of the battery and can be defined as a value of 100% or less. However, depending on the embodiment, the lower limit of the SOC of the battery may be set greater than 0% to ensure stable use of the battery.
전기차가 충전기에 연결되고 충전 동작을 시작하라는 명령을 배터리 관리 시스템이 수신하면, 배터리 관리 시스템은 우선 S10 단계에서 측정한 대기 시간이 임계 시간을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S12). 일례로 임계 시간은 20분일 수 있다. S12 단계에서, 대기 시간이 임계 시간 이하인 것으로 판단되면, 다시 말해 전기차가 특별히 긴 대기 시간 없이 바로 충전기에 연결되고 배터리에 대한 충전이 시작된 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 제2 충전 동작을 실행할 수 있다(S16). 일례로, 제2 충전 동작은 높은 C-Rate로 배터리를 빠르게 충전하는 급속 충전일 수 있다.When the electric vehicle is connected to the charger and the battery management system receives a command to start charging, the battery management system may first determine whether the waiting time measured in step S10 exceeds the threshold time (S12). For example, the critical time may be 20 minutes. In step S12, if it is determined that the waiting time is less than the threshold time, that is, if it is determined that the electric vehicle is directly connected to the charger without a particularly long waiting time and charging of the battery has begun, the battery management system may execute a second charging operation. (S16). For example, the second charging operation may be fast charging, which quickly charges the battery at a high C-Rate.
반면, S12 단계에서 대기 시간이 임계 시간을 초과하는 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 S11 단계에서 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하인지를 판단할 수 있다(S13). 일례로 기준 SOC는 30%일 수 있다. S13 단계에서, 배터리의 SOC가 기준 SOC를 초과하는 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 바로 제2 충전 동작을 실행할 수 있다(S16). 다시 말해, 충전을 시작하는 시점에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이라면, 대기 시간이 임계 시간을 초과하는지 여부와 관계없이 바로 급속 충전을 실행할 수 있다.On the other hand, if it is determined that the standby time exceeds the threshold time in step S12, the battery management system may determine whether the SOC of the battery measured in step S11 is less than or equal to the standard SOC (S13). For example, the standard SOC may be 30%. In step S13, if it is determined that the SOC of the battery exceeds the reference SOC, the battery management system may immediately perform the second charging operation (S16). In other words, if the battery's SOC is higher than the standard SOC at the time of starting charging, fast charging can be performed immediately regardless of whether the standby time exceeds the threshold time.
반면, S13 단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면, 배터리 관리 시스템은 상대적으로 낮은 C-Rate로 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행할 수 있다(S14). 이는 배터리의 음극에서 리튬이 석출되는 것을 방지하여 배터리의 수명과 안정성을 확보하기 위한 것일 수 있다. 설사 사용자가 급속 충전을 시작할 것을 선택한 경우에도, 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면 배터리 관리 시스템은 제1 충전 동작을 먼저 실행할 수 있다.On the other hand, if the SOC of the battery is below the reference SOC in step S13, the battery management system may perform a first charging operation to charge the battery at a relatively low C-Rate (S14). This may be to prevent lithium from being deposited on the battery's cathode, thereby ensuring the life and stability of the battery. Even if the user selects to start fast charging, if the SOC of the battery is below the reference SOC, the battery management system may perform the first charging operation first.
배터리 관리 시스템은 제1 충전 동작을 실행하는 동안, 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하는지를 모니터링할 수 있다(S15). 제1 충전 동작에 의해 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하면, 배터리 관리 시스템은 C-Rate를 높여 제2 충전 동작을 실행할 수 있다(S16). 일례로, 배터리 관리 시스템은, 제1 충전 동작이 시작된 이후 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하면, 충전기에 C-Rate를 높여 급속 충전을 시작할 것을 지시할 수 있으며, 그에 따라 제2 충전 동작이 실행될 수 있다.While executing the first charging operation, the battery management system may monitor whether the SOC of the battery reaches the reference SOC (S15). When the SOC of the battery reaches the reference SOC through the first charging operation, the battery management system can increase the C-Rate and perform the second charging operation (S16). For example, the battery management system may instruct the charger to increase the C-Rate to start fast charging when the SOC of the battery reaches the reference SOC after the first charging operation is started, and the second charging operation will be executed accordingly. You can.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.Figure 6 is a flowchart provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법은, 배터리 관리 시스템이 충전 시작 전에 배터리의 SOC를 측정하는 것으로 시작될 수 있다(S20). 일례로, 배터리 관리 시스템은 배터리의 개방 회로 전압 등을 측정하고, 미리 저장된 룩-업 테이블을 참조하여 배터리의 SOC를 측정할 수 있다. 다만, 배터리의 SOC를 측정하는 방법은 상기와 같이 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.Referring to FIG. 6, the method of operating the battery management system according to an embodiment of the present invention may begin with the battery management system measuring the SOC of the battery before starting charging (S20). For example, the battery management system may measure the open circuit voltage of the battery and measure the SOC of the battery by referring to a pre-stored look-up table. However, the method of measuring the SOC of a battery is not limited as above and may be modified in various ways.
충전 스테이션에 진입한 전기차가 충전기에 연결되고 충전 동작을 시작하라는 명령을 배터리 관리 시스템이 수신하면, 배터리 관리 시스템은 우선 S12 단계에서 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하인지를 판단할 수 있다(S21). 일례로 기준 SOC는 30%일 수 있다. S21 단계에서, 배터리의 SOC가 기준 SOC를 초과하는 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 바로 제2 충전 동작을 실행할 수 있다(S25). 충전을 시작하는 시점에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이라면, 배터리 관리 시스템은 바로 급속 충전을 실행할 것을 충전기에 요청할 수 있다.When the electric vehicle that has entered the charging station is connected to the charger and the battery management system receives a command to start charging, the battery management system can first determine whether the SOC of the battery measured in step S12 is below the standard SOC (S21 ). For example, the standard SOC may be 30%. In step S21, if it is determined that the SOC of the battery exceeds the reference SOC, the battery management system may immediately perform the second charging operation (S25). If the SOC of the battery is higher than the standard SOC at the time of starting charging, the battery management system can request the charger to immediately perform fast charging.
반면, S21 단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC를 초과하는 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 낮은 C-Rate로 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행할 수 있다(S22). 이와 같이, 배터리의 SOC가 낮은 상태에서 충전이 시작되는 경우, 사용자가 급속 충전을 선택했는지 여부와 관계없이 낮은 C-Rate로 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 먼저 실행할 수 있다.On the other hand, if it is determined that the SOC of the battery exceeds the reference SOC in step S21, the battery management system may perform a first charging operation to charge the battery at a low C-Rate (S22). In this way, when charging begins with the SOC of the battery being low, the first charging operation of charging the battery at a low C-Rate may be performed first regardless of whether the user selects fast charging.
제1 충전 동작이 진행되는 동안, 배터리 관리 시스템은 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다. 제1 충전 동작에 의해 배터리의 SOC가 증가하여 기준 SOC에 도달하면, 배터리 관리 시스템은 소정의 휴지 시간 동안 배터리에 대한 충전을 중단할 것을 충전기에 명령할 수 있다(S24). 휴지 시간은 30초 이상 10분 이하로 설정되며, 일례로 S20 단계에서 측정한 배터리의 SOC가 낮을수록 휴지 시간이 짧게 설정될 수 있다. While the first charging operation is in progress, the battery management system may determine whether the SOC of the battery reaches the reference SOC. When the SOC of the battery increases due to the first charging operation and reaches the reference SOC, the battery management system may command the charger to stop charging the battery for a predetermined pause time (S24). The pause time is set to 30 seconds or more and 10 minutes or less. For example, the lower the SOC of the battery measured in step S20, the shorter the pause time can be set.
배터리 관리 시스템은 S20 단계에서 측정한 배터리 SOC와 연동하여 휴지 시간을 설정하되, 가능한 휴지 시간을 짧게 설정할 수 있다. 이와 같이 휴지 시간을 설정함으로써, 음극의 오버행 영역에서 발생하는 리튬 석출을 효과적으로 억제할 수 있다. The battery management system sets the pause time in conjunction with the battery SOC measured in step S20, but can set the pause time as short as possible. By setting the rest time in this way, lithium precipitation occurring in the overhang area of the cathode can be effectively suppressed.
휴지 시간이 경과한 것으로 판단되면, 배터리 관리 시스템은 충전기에 다시 충전을 시작할 것을 요청할 수 있다. 휴지 시간까지 경과한 이후에 배터리 관리 시스템은, 제1 충전 동작보다 높은 C-Rate로 배터리를 충전하는 제2 충전 동작이 실행되도록 충전기에 요청할 수 있다(S25). 앞서 설명한 바와 같이 제2 충전 동작은 급속 충전일 수 있다.If it is determined that the idle time has elapsed, the battery management system may request the charger to begin charging again. After the pause time has elapsed, the battery management system may request the charger to perform a second charging operation that charges the battery at a higher C-Rate than the first charging operation (S25). As previously described, the second charging operation may be fast charging.
배터리의 음극에서 리튬이 석출되는 것을 방지하여 배터리의 수명과 안정성을 확보하기 위한 것일 수 있다. 설사 사용자가 급속 충전을 시작할 것을 선택한 경우에도, 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면 배터리 관리 시스템은 제1 충전 동작을 먼저 실행할 수 있다. This may be to ensure the lifespan and stability of the battery by preventing lithium from being deposited on the battery's negative electrode. Even if the user selects to start fast charging, if the SOC of the battery is below the reference SOC, the battery management system may perform the first charging operation first.
배터리 관리 시스템은 제1 충전 동작을 실행하는 동안, 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하는지를 모니터링할 수 있다(S15). 제1 충전 동작에 의해 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하면, 배터리 관리 시스템은 C-Rate를 높여 제2 충전 동작을 실행할 수 있다(S16). 일례로, 배터리 관리 시스템은, 제1 충전 동작이 시작된 이후 배터리의 SOC가 기준 SOC에 도달하면, 충전기에 C-Rate를 높여 급속 충전을 시작할 것을 지시할 수 있으며, 그에 따라 제2 충전 동작이 실행될 수 있다.While executing the first charging operation, the battery management system may monitor whether the SOC of the battery reaches the reference SOC (S15). When the SOC of the battery reaches the reference SOC through the first charging operation, the battery management system can increase the C-Rate and perform the second charging operation (S16). For example, the battery management system may instruct the charger to increase the C-Rate to start fast charging when the SOC of the battery reaches the reference SOC after the first charging operation is started, and the second charging operation will be executed accordingly. You can.
도 7 내지 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.7 to 10 are diagrams provided to explain a method of operating a battery management system according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 7 및 도 8은, 전기차에 연결된 충전기가 공급하는 C-Rate를 배터리의 SOC에 따라 나타낸 그래프들일 수 있다. 먼저 도 7은, 배터리의 충전 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC보다 높은 경우의 충전 동작을 설명하기 위한 그래프일 수 있다. 도 7을 참조하면, 배터리의 충전이 시작되기 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC보다 높은 경우, 배터리에 대한 급속 충전이 바로 시작될 수 있다. 도 7에 도시한 일 실시예에서 급속 충전이 진행되는 동안 충전기는 배터리를 2.75C의 C-Rate로 충전할 수 있다.First, FIGS. 7 and 8 may be graphs showing the C-Rate supplied by a charger connected to an electric vehicle according to the SOC of the battery. First, FIG. 7 may be a graph to explain a charging operation when the SOC of the battery measured before charging the battery is higher than the reference SOC. Referring to FIG. 7, when the SOC of the battery measured before charging of the battery begins is higher than the reference SOC, rapid charging of the battery may begin immediately. In one embodiment shown in FIG. 7, while fast charging is in progress, the charger can charge the battery at a C-Rate of 2.75C.
반면 도 8은, 배터리의 충전 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하인 경우의 충전 동작을 설명하기 위한 그래프일 수 있다. 도 8을 참조하면, 배터리의 충전이 시작되기 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하인 경우, 배터리에 대한 급속 충전에 앞서, 낮은 C-Rate로 배터리를 충전하는 동작이 먼저 실행될 수 있다. On the other hand, FIG. 8 may be a graph to explain the charging operation when the SOC of the battery measured before charging the battery is less than or equal to the standard SOC. Referring to FIG. 8, when the SOC of the battery measured before charging of the battery begins is below the standard SOC, an operation of charging the battery at a low C-Rate may be performed first before rapid charging of the battery.
충전 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면, 배터리 관리 시스템은 급속 충전에 적용되는 C-Rate보다 낮은 C-Rate로 배터리를 충전할 것을 충전기에 지시할 수 있다. 도 8을 참조하면, 배터리의 SOC가 기준 SOC(SOCREF)에 도달할 때까지, 충전기는 1/3*C의 C-Rate로 배터리를 충전할 수 있다.If the SOC of the battery measured before charging is below the standard SOC, the battery management system may instruct the charger to charge the battery at a C-Rate lower than the C-Rate applied for fast charging. Referring to FIG. 8, the charger can charge the battery at a C-Rate of 1/3*C until the SOC of the battery reaches the reference SOC (SOC REF ).
배터리 관리 시스템은 배터리가 충전되는 동안 배터리의 SOC를 모니터링하며, 배터리의 SOC가 기준 SOC(SOCREF)에 도달하면 급속 충전으로 전환할 것을 충전기에 명령할 수 있다. 배터리 관리 시스템으로부터 명령을 수신한 충전기는, C-Rate를 증가시켜 급속 충전을 진행할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는, 충전 시작 전에 측정한 배터리의 SOC에 기초하여 충전 동작을 적응적으로 제어할 수 있으며, 그로부터 급속 충전으로 인한 음극에서의 리튬 석출을 효과적으로 억제할 수 있다.The battery management system monitors the battery's SOC while it is charging and can command the charger to switch to fast charging when the battery's SOC reaches a reference SOC (SOC REF ). The charger that receives the command from the battery management system can proceed with rapid charging by increasing the C-Rate. In this way, in one embodiment of the present invention, the charging operation can be adaptively controlled based on the SOC of the battery measured before the start of charging, thereby effectively suppressing lithium precipitation from the cathode due to rapid charging.
다음으로 도 9 및 도 10은, 전기차에 연결된 충전기가 공급하는 C-Rate를 시간에 따라 나타낸 그래프들일 수 있다. 일례로 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하는 실시예들에서는, 배터리에 대한 충전을 시작하기 전에 배터리로부터 측정한 SOC와 기준 SOC의 비교 결과, 및 배터리에 대한 충전을 시작하기 전까지 배터리가 방치된 대기 시간과 임계 시간의 비교 결과에 따라서 충전기가 공급하는 C-Rate가 달라질 수 있다.Next, FIGS. 9 and 10 may be graphs showing the C-Rate supplied by a charger connected to an electric vehicle over time. For example, in the embodiments described with reference to FIGS. 9 and 10, the results of comparison between the SOC measured from the battery and the reference SOC before starting to charge the battery, and the results of the comparison of the SOC and the reference SOC when the battery is left unattended before starting to charge the battery The C-Rate supplied by the charger may vary depending on the comparison result between the standby time and the critical time.
먼저 도 9는, 배터리의 충전 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC보다 크고, 충전 이전까지 배터리가 방치된 대기 시간이 임계 시간보다 짧은 경우의 충전 동작을 설명하기 위한 그래프일 수 있다. 도 9를 참조하면, 배터리의 SOC가 기준 SOC보다 크고 대기 시간이 임계 시간보다 짧으면, 배터리에 대한 급속 충전이 바로 시작될 수 있다. 도 9에 도시한 일 실시예에서 급속 충전이 진행되는 동안 충전기는 배터리를 2.75C의 C-Rate로 충전할 수 있다. 일례로, 도 9를 참조하여 설명하는 일 실시예에서는, 사용자가 급속 충전을 선택하지 않은 경우에도 배터리 관리 시스템이 충전기에 급속 충전으로 배터리를 충전할 것을 요청할 수 있다.First, FIG. 9 may be a graph to explain a charging operation when the SOC of the battery measured before charging the battery is greater than the reference SOC and the waiting time the battery is left unattended before charging is shorter than the critical time. Referring to FIG. 9, if the SOC of the battery is greater than the reference SOC and the standby time is shorter than the threshold time, rapid charging of the battery may begin immediately. In one embodiment shown in FIG. 9, while fast charging is in progress, the charger can charge the battery at a C-Rate of 2.75C. For example, in one embodiment described with reference to FIG. 9, the battery management system may request the charger to charge the battery with fast charging even if the user does not select fast charging.
반면 도 10은, 배터리의 충전 이전에 측정한 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이고, 배터리의 대기 시간이 임계 시간보다 긴 경우의 충전 동작을 설명하기 위한 그래프일 수 있다. 도 10을 참조하면, 배터리에 대한 급속 충전에 앞서, 낮은 C-Rate로 배터리를 충전하는 동작이 먼저 실행될 수 있다. 일례로, 도 9를 참조하여 설명하는 일 실시예에서는, 사용자가 급속 충전을 선택하는 경우에도 배터리 관리 시스템이 충전기에 느린 속도로 배터리를 충전할 것을 요청할 수 있다.On the other hand, FIG. 10 may be a graph to explain a charging operation when the SOC of the battery measured before charging the battery is less than or equal to the standard SOC and the standby time of the battery is longer than the critical time. Referring to FIG. 10, prior to rapid charging of the battery, an operation of charging the battery at a low C-Rate may be performed first. For example, in one embodiment described with reference to FIG. 9 , the battery management system may request the charger to charge the battery at a slow rate even when the user selects fast charging.
도 10을 참조하면, 충전기는 제1 시점(T1)까지 1/3*C의 C-Rate로 배터리를 충전할 수 있다. 일례로 제1 시점(T1)은 배터리가 충전됨에 따라 배터리의 SOC가 소정의 기준 SOC에 도달하는 시점일 수 있다. 제1 시점(T1)이 도래하면, 배터리 관리 시스템은 소정의 휴지 시간(TREST)이 배터리에 부여되도록, 충전기에 충전을 중단해줄 것을 요청할 수 있다. 다시 말해, 휴지 시간(TREST) 동안 충전기는 배터리에 대한 충전을 중단하며, 따라서 배터리가 방치될 수 있다.Referring to FIG. 10, the charger can charge the battery at a C-Rate of 1/3*C until the first time point (T1). For example, the first time point (T1) may be a time when the SOC of the battery reaches a predetermined standard SOC as the battery is charged. When the first time point (T1) arrives, the battery management system may request the charger to stop charging so that a predetermined rest time (T REST ) is given to the battery. In other words, during the rest time (T REST ) the charger stops charging the battery, so the battery can be left unattended.
휴지 시간(TREST)은 충전을 시작하기에 앞서 측정한 배터리의 SOC, 대기 시간 등과 연동되어 결정될 수 있다. 일례로 배터리 관리 시스템은, 배터리의 SOC가 작을수록 휴지 시간(TREST)을 짧게 설정할 수 있다. The rest time (T REST ) can be determined in conjunction with the SOC and standby time of the battery measured prior to starting charging. For example, the battery management system can set the pause time (T REST ) to be shorter as the SOC of the battery is smaller.
제1 시점(T1)으로부터 휴지 시간(TREST)이 경과하고 제2 시점(T2)이 도래하면, 배터리 관리 시스템은 충전기에 다시 충전을 시작할 것을 명령할 수 있다. 배터리 관리 시스템은 제2 시점(T2)부터는 배터리가 빠르게 충전될 수 있도록, 충전기에 급속 충전을 명령할 수 있다. 도 10을 참조하면, 제2 시점(T2)에서 충전기는 배터리 관리 시스템으로부터의 명령에 응답하여, 2.75C의 높은 C-Rate로 배터리를 충전할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는, 충전 시작 전에 측정한 배터리의 SOC, 충전 시작 전에 배터리가 방치된 대기 시간 등에 기초하여 배터리 관리 시스템이 충전 동작을 적응적으로 제어할 수 있으며, 충전 동작으로 인해 음극에서 석출되는 리튬을 효과적으로 억제할 수 있다.When the rest time (T REST ) elapses from the first time point (T1) and the second time point (T2) arrives, the battery management system may command the charger to start charging again. The battery management system may command the charger to fast charge so that the battery can be quickly charged from the second time point (T2). Referring to FIG. 10, at a second time point (T2), the charger may charge the battery at a high C-Rate of 2.75C in response to a command from the battery management system. In this way, in one embodiment of the present invention, the battery management system can adaptively control the charging operation based on the SOC of the battery measured before the start of charging, the waiting time the battery is left unattended before starting charging, etc., and the charging operation may cause Lithium precipitation from the cathode can be effectively suppressed.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. must be interpreted.
10: 충전 스테이션
11-14: 충전기들
100: 배터리 시스템
110: 배터리 팩
111: 배터리 모듈
120: 배터리 관리 시스템
121: 전압 측정부
122: SOC 측정부
123: 충전 제어부10: Charging station
11-14: Chargers
100: Battery system
110: battery pack
111: battery module
120: Battery management system
121: Voltage measurement unit
122: SOC measurement unit
123: Charging control unit
Claims (11)
상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 SOC 이하이고 상기 대기 시간이 소정의 임계 시간보다 길면, 제1 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행하는 단계; 및
상기 제1 충전 동작에 의해 상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC에 도달하면, 상기 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제2 충전 동작을 실행하는 단계; 를 포함하며,
상기 제2 C-Rate는 상기 제1 C-Rate의 5배 이상인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
measuring standby time before starting charging the battery;
If the state of charge (SOC) of the battery is less than or equal to a reference SOC and the standby time is longer than a predetermined threshold time, performing a first charging operation of charging the battery at a first C-Rate; and
When the SOC of the battery reaches the reference SOC by the first charging operation, performing a second charging operation of charging the battery with a second C-Rate greater than the first C-Rate; Includes,
A method of operating a battery management system, wherein the second C-Rate is 5 times or more than the first C-Rate.
상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC 이상이거나, 상기 대기 시간이 상기 임계 시간보다 짧으면, 상기 제1 충전 동작 없이 상기 제2 충전 동작을 실행하는, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to paragraph 1,
If the SOC of the battery is greater than or equal to the reference SOC or the standby time is shorter than the threshold time, performing the second charging operation without the first charging operation.
상기 임계 시간은 20분 이상인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to paragraph 1,
A method of operating a battery management system, wherein the critical time is 20 minutes or more.
상기 기준 SOC는 30%인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to paragraph 1,
A method of operating a battery management system where the standard SOC is 30%.
상기 제1 충전 동작과 상기 제2 충전 동작 사이에서, 상기 배터리에 소정의 휴식(rest) 시간을 부여하는, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to paragraph 1,
A method of operating a battery management system, providing a predetermined rest time to the battery between the first charging operation and the second charging operation.
상기 휴식 시간은 30초 이상이며 10분 이하인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to clause 5,
A method of operating a battery management system, wherein the rest time is 30 seconds or more and 10 minutes or less.
상기 배터리의 SOC가 기준 SOC 이하이면 제1 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제1 충전 동작을 실행하는 단계;
상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC에 도달하면, 30초 이상 10분 이하의 휴지 시간 동안 상기 배터리에 대한 충전을 중단하는 단계; 및
상기 휴지 시간이 경과하면 상기 제1 C-Rate보다 큰 제2 C-Rate로 상기 배터리를 충전하는 제2 충전 동작을 실행하는 단계; 를 포함하는, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
Before an electric vehicle equipped with a battery enters a charging station and charging of the battery begins, measuring the SOC of the battery;
performing a first charging operation of charging the battery at a first C-Rate if the SOC of the battery is less than or equal to a reference SOC;
When the SOC of the battery reaches the reference SOC, stopping charging the battery for an idle time of 30 seconds or more and 10 minutes or less; and
performing a second charging operation of charging the battery at a second C-Rate greater than the first C-Rate when the idle time elapses; A method of operating a battery management system, including.
상기 배터리의 SOC가 상기 기준 SOC 이상이면 상기 제2 C-Rate로 상기 배터리에 대한 충전을 시작하는, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
In clause 7,
A method of operating a battery management system that starts charging the battery at the second C-Rate when the SOC of the battery is greater than or equal to the reference SOC.
상기 배터리는 일 방향으로 연장되는 양극과 음극을 포함하며, 상기 음극은 상기 일 방향에 따른 일측 단부 또는 양측 단부에서 상기 양극과 마주하지 않는 오버행(overhang) 영역을 포함하는, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
In clause 7,
The battery includes an anode and a cathode extending in one direction, and the cathode includes an overhang area that does not face the anode at one end or both ends along the one direction. A method of operating a battery management system. .
상기 제2 C-Rate는 상기 제1 C-Rate의 5배 이상인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
In clause 7,
A method of operating a battery management system, wherein the second C-Rate is 5 times or more than the first C-Rate.
상기 제1 C-Rate는 1/3*C 이며, 상기 제2 C-Rate는 2.5C 이상인, 배터리 관리 시스템의 동작 방법.
According to clause 10,
The first C-Rate is 1/3*C, and the second C-Rate is 2.5C or more.
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---|---|---|---|
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