KR20240048370A - 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 - Google Patents
배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240048370A KR20240048370A KR1020220128069A KR20220128069A KR20240048370A KR 20240048370 A KR20240048370 A KR 20240048370A KR 1020220128069 A KR1020220128069 A KR 1020220128069A KR 20220128069 A KR20220128069 A KR 20220128069A KR 20240048370 A KR20240048370 A KR 20240048370A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- charging
- battery
- cathode
- potential
- mode
- Prior art date
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 366
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 78
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 46
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 claims description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
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
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
-
- 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]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
-
- 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
- G01R31/388—Determining ampere-hour charge capacity or SoC involving voltage measurements
-
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 리튬 석출을 방지하기 위한 배터리 시스템으로서, 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리; 상기 양극 및 음극과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리를 충전하는 충전 장치; 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차인 음극의 전위를 모니터링하는, 모니터링 장치; 및 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는, 제어 장치;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 배터리 충전 방법 및 배터리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리의 리튬 석출을 방지하기 위한 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템에 관한 것에 관한 것이다.
이차 전지는 방전 이후에도 충전을 통해 재사용이 가능한 전지로, 휴대용 전화기, 태블릿 PC, 청소기 등 소형 디바이스의 에너지원으로 활용될 수 있으며, 개인 이동 수단(Personal Mobility), 자동차, 스마트 그리드용 ESS(Energy Storage System) 등의 중대형 에너지원으로서도 활용되고 있다.
이차 전지는 시스템의 요구 조건에 따라 다수의 배터리 셀들이 직병렬로 연결된 배터리 모듈, 또는 배터리 모듈들이 직병렬로 연결된 배터리 팩 등의 어셈블리 형태로 사용될 수 있다.
리튬 이온 이차 전지는, 음극과 양극에서 리튬이온의 삽입과 탈리가 반복되며 전지 작용을 하는데, 리튬이온이 음극 내부에 삽입되지 못하고 표면에서 석출되는 리튬 플레이팅(plating) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 리튬 석출 현상이 발생되는 경우, 리튬 이온 이차 전지의 열화가 촉진되고 성능이 감소되며 두께가 증가하여 적용된 디바이스(예를 들어, 핸드폰)를 파손시킬 수 있다.
이러한 기술적 문제를 해결하기 위해, 실험적 결과를 기초로 최적의 충전 조건을 도출하고, 충전시 해당 충전 조건에 따라 충전 장치를 제어하는 기술이 활용되고 있다. 그러나, 이러한 종래 기술에 따른 충전 방식은, 이차 전지의 사용 시간이 증가될수록 그 효과가 감소되며, 이에 따라 장기간 경과시 결국 리튬 석출 현상이 발생될 수 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 적절한 충전 기술이 개발될 필요가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리튬 석출을 방지하기 위한 배터리 충전 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 이러한 배터리 충전 방법을 이용하는 배터리 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 리튬 석출을 방지하기 위한 배터리 시스템으로서, 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리; 상기 양극 및 음극과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리를 충전하는 충전 장치; 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차인 음극의 전위를 모니터링하는, 모니터링 장치; 및 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는, 제어 장치;를 포함할 수 있다.
상기 모니터링 장치는, 상기 음극 및 기준 전극과 전기적으로 연결되어, 기정의된 단위 시간마다 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차를 측정하는 음극 전위 측정 장치를 포함할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 배터리의 충전 진행 과정에서 상기 음극의 전위를 확인하고, 상기 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 상기 충전 장치를 제어할 수 있다.
상기 임계값은, 0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의될 수 있다.
상기 충전 장치는, 정전류(CC; Constant Current) 충전 및 정전압(CV: Constant Voltage) 충전이 순차적으로 진행되는, CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 배터리가 정전류(CC) 충전 모드로 충전되는 과정에서, 상기 음극의 전위가 상기 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환할 수 있다.
상기 충전 장치는, 정전류(CC) 충전 및 정전압(CV) 충전이 순차적으로 진행되는 CCCV 충전이 복수 회 진행되는, 다단(multi-stage) CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어 장치는, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 해당 차수에 대응되어 기정의된 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 해당 차수에 대응되어 기정의된 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 다음 차수의 정전류(CC) 충전 모드로 전환할 수 있다.
상기 제어 장치는, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 기정의된 최저 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하고, 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 기정의된 최저 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 휴지 모드로 전환할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리를 포함하는 배터리 시스템에서의 배터리 충전 방법으로서, 상기 양극 및 음극과 전기적으로 연결된 충전 장치가, 상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계; 모니터링 장치가, 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차인 음극의 전위를 모니터링하는 단계; 및 제어 장치가, 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 음극의 전위를 모니터링하는 단계는, 상기 음극 및 기준 전극과 전기적으로 연결된 음극 전위 측정 장치가, 기정의된 단위 시간마다 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 단계는, 상기 배터리의 충전 진행 과정에서 상기 음극의 전위를 확인하는 단계; 및 상기 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 상기 충전 장치를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임계값은, 0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의될 수 있다.
상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계는, 정전류(CC; Constant Current) 충전 및 정전압(CV: Constant Voltage) 충전이 순차적으로 진행되는, CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 단계는, 상기 배터리가 정전류(CC) 충전 모드로 충전되는 과정에서, 상기 음극의 전위가 상기 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계는, 정전류(CC) 충전 및 정전압(CV) 충전이 순차적으로 진행되는 CCCV 충전이 복수 회 진행되는, 다단(multistage) CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 단계는, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 해당 차수에 대응되어 기정의된 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 단계는, 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 해당 차수에 대응되어 기정의된 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 다음 차수의 정전류(CC) 충전 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 단계는, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 기정의된 최저 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계; 및 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 기정의된 최저 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 휴지 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 충전 과정에서 음극 전위를 모니터링하고, 음극 전위가 리튬이 석출되지 않는 조건을 만족하도록 충전 장치를 제어함으로써, 배터리의 리튬 석출을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 각 전극의 전위와 배터리 셀의 전압을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치 및 음극 전위 측정 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 7은 도 6에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다단 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 9은 도 8에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치 및 음극 전위 측정 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 7은 도 6에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다단 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 9은 도 8에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
리튬 배터리는, 음극과 양극에서 리튬이온의 삽입과 탈리가 반복되며 전지 작용을 하는데, 리튬이온이 음극 내부에 삽입되지 못하고 표면에서 석출되는 리튬 플레이팅(plating) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 리튬 석출 현상이 발생되는 경우, 리튬 베터리의 열화가 촉진되고 성능이 감소되며 두께가 증가하여 적용된 디바이스(예를 들어, 핸드폰)를 파손시킬 수 있다.
본 출원인은, 리튬 석출의 원인 분석을 위해, 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리를 대상으로 하여, 배터리 충전 과정에서 각 전극의 전위를 측정하였다.
도 1은 배터리의 충전 과정에서 측정된 각 전극의 전위와 배터리 셀의 전압을 나타내는 그래프이다. 도 1에서, 양극 전위는, 양극과 기준 전극 간의 전위차이고, 음극 전위는, 음극과 기준 전극 간의 전위차를 나타낸다. 실험 결과, 배터리 충전 과정에서 음극 전위가 0 내지 0.3 V 이하일 때 리튬 석출 현상이 발생될 수 있는 것으로 확인되었다.
본 발명은, 이러한 실험 결과에 기초하여 안출된 것으로, 충전 과정에서 음극 전위를 모니터링하고, 음극 전위가 리튬이 석출되지 않는 조건(특정 임계값 이상 유지)을 만족하도록 충전 장치를 제어함으로써, 리튬 석출을 방지할 수 있는, 배터리 시스템 및 배터리 충전 방법에 관한 것이다. 이하에서는, 도 2 내지 10을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리(100)는, 양극(110), 음극(120) 및 기준 전극(reference electrode)(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)는, 도 2에 도시된 바와 같은 파우치 타입의 3전극 배터리에 해당할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리는, 배터리의 형상 및 전극의 개수에 제한되지 않으며, 원통형 타입의 배터리에 해당하거나, 양극, 음극 및 기준 전극 이외 추가 전극을 구비한 4 극 이상의 배터리에 해당할 수 있다.
기준 전극(130)은, 양극(110) 및 음극(120) 각각에 대한 전위 측정시 기준이 되는 전극이다. 여기에서, 기준 전극(130)은, 일정한 전위값을 유지하는 비분극 특성을 가져야 하고, 액간 전위차가 가능한 작아야 하며, 온도 변화에도 전위 변화가 적어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 기준 전극(130)은, 리튬 금속, 티탄산리튬(Lithium titanate oxide; LTO), LiFePO4, Sn(stannum), 백금, 유리질 탄소, 전이금속이 도핑된 스피넬 타입 화합물 등의 소재로 형성될 수 있다. 다만, 기준 전극(130)의 소재는, 상기 예시에 제한되지 않으며, 전기화학적으로 일정한 평탄 준위(flat plateau)를 갖는 소재라면 적용 가능하다.
기준 전극(130)은, 배터리에서 퇴화 속도가 빠른 특정 영역에 구비될 수 있다. 예를 들어, 파우치 타입의 배터리의 경우, 기준 전극(130)의 탭은, 도 2에 도시된 바와 같이, 퇴화가 가장 빠른 배티리의 상부 측에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치 및 음극 전위 측정 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 시스템은, 배터리(100), 충전 장치(200), 모니터링 장치(300) 및 제어 장치(400)를 포함할 수 있다.
충전 장치(200)는, 배터리(100)와 전기적으로 연결되어, 배터리(100)를 충전하는 장치이다. 여기에서, 충전 장치(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(100)의 양극(110) 및 음극(120)과 전기적으로 연결되어 배터리(100)를 충전하도록 구성될 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리(100)의 상태를 모니터링하는 장치이다. 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 배터리의 전압, 전류, 온도, SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health) 중 하나 이상을 포함하는 상태 정보를 수집할 수 있다. 모니터링 장치(300)는, 배터리의 상태 정보를 수집하기 위해, 상태 정보를 센싱하거나 추정하는 장치와 연동되도록 구성될 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리(100)의 충전 과정에서의 충전 상태를 모니터링할 수 있다. 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 충전 전압, 충전 전류, 충전 모드, 충전 장치의 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는 충전 상태 정보를 수집할 수 있다. 모니터링 장치(300)는, 배터리의 충전 상태 정보를 수집하기 위해, 충전 상태 정보를 센싱하는 센서, 충전 장치(200) 및 제어 장치(400)와 연동되도록 구성될 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리(100)의 충전 과정에서의 전극 전위를 모니터링할 수 있다. 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 양극 전위 및 음극 전위 중 하나 이상을 포함하는 전극 전위 정보를 수집할 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 음극 전위를 측정하는 음극 전위 측정 장치(310)를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 음극 전위 측정 장치(310)는, 음극(120) 및 기준 전극(130)과 전기적으로 연결되어, 기정의된 단위 시간마다 음극(120) 및 기준 전극(130)간의 전위 차를 측정하여 음극 전위 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
제어 장치(400)는, 충전 장치(200)의 동작을 제어하는 장치이다. 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)의 충전 모드와 충전량을 제어할 수 있다.
제어 장치(400)는, 충전 과정에서의 배터리 충전 상태와, 음극 전위를 기초로 충전 장치(200)를 제어할 수 있다. 여기에서, 제어 장치(400)는, 모니터링 장치(300)로부터 배터리의 상태 정보, 충전 상태 정보 및 음극 전위 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 동작 순서도이다.
도 5를 참조하면, 충전 장치(200)는 배터리(100)에 대한 충전을 진행한다(S510). 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)가 특정 충전 모드로 충전을 수행하도록 제어할 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리의 충전 과정에서 충전 상태 및 음극 전위를 모니터링한다(S520). 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 충전 전압, 충전 전류, 충전 모드, 충전 장치의 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는 충전 상태 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다. 또한, 모니터링 장치(300)는, 음극 전위 측정 장치(310)를 통해, 음극 전위 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다.
제어 장치(400)는, 충전 상태 및 음극 전위를 기초로 충전 장치(200)를 제어한다. 여기에서, 제어 장치(400)는, 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 충전 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
실시예에서, 음극 전위에 대한 임계값은, 0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의될 수 있다.
즉, 제어 장치(400)는, 배터리의 충전 과정에서 음극 전위를 실시간 확인하고, 음극 전위가 설정된 임계값(예를 들어, 0V) 이하가 되지 않도록 충전 장치의 충전 모드 및 충전량을 제어함으로써, 리튬 석출을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이고, 도 7은 도 6에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 이하에서는, 도 6 및 7을 참조하여, 정전류(CC; Constant Current) 충전 및 정전압(CV: Constant Voltage) 충전이 순차적으로 진행되는, CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 과정에서, 리튬 석출을 방지할 수 있는 배터리 시스템의 동작에 대해 설명한다.
도 6 및 7을 참조하면, 충전 장치(200)는 정전류(CC) 충전 모드로 배터리(100)에 대한 충전을 진행한다(S610). 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)가 기설정된 전류량(C-rate)으로 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리의 충전 과정에서 충전 상태 및 음극 전위를 모니터링한다(S620). 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 충전 전압, 충전 전류, 충전 모드, 충전 장치의 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는 충전 상태 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다. 또한, 모니터링 장치(300)는, 음극 전위 측정 장치(310)를 통해, 음극 전위 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다.
제어 장치(400)는, 음극 전위가 기설정된 임계값 이하인지 여부를 확인한다(S630). 여기에서, 임계값은 0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의될 수 있다.
특정 시점에 음극 전위가 설정 임계값 이하가 되면(S630의 YES), 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)의 충전 모드를 정전압(CV) 충전 모드로 전환할 수 있다(S640). 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)가 기설정된 전압값으로 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 정전류(CC) 충전 모드에서 일정한 전류량으로 충전이 진행됨에 따라, 배터리 셀 전압이 점차 증가한다. 이 때, 음극 전위가 음의 전위로 이동되기 때문에, 음극 전위는 점차 감소하게 된다. 여기에서, 정전류(CC) 충전 모드에 따라 충전이 지속되면, 음극 전위가 리튬이 석출될 수 있는 임계값 이하로 감소될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제어 장치(400)는, 음극 전위가 설정 임계값에 도달하면, 해당 시점(t1)에 정전류(CC) 충전 모드를 중지하고, 정전압(CV) 충전 모드로 전환한다. 정전압(CV) 충전 모드에서는 음극 전위가 양의 전위로 이동되어 음극 전위가 증가되므로, 충전 모드 전환(CC 모드 -> CV 모드)에 의해 리튬이 석출될 수 있는 조건이 해제될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, CCCV 충전 방식에 적용될 수 있으며, 음극 전위를 기초로 CC 충전 모드에서 CV 충전 모드로 전환되는 시점을 결정하고 해당 시점에 충전 모드를 전환하여, 리튬 석출을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다단 CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 방법의 동작 순서도이고, 도 9은 도 8에 따른 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 이하에서는, 도 8 및 9를 참조하여, CCCV 충전이 복수 회 진행(1차 CCCV 충전, 2차 CCCV 충전, ...)되는, 다단(multi-stage) CCCV 충전 모드에 의한 배터리 충전 과정에서, 리튬 석출을 방지할 수 있는 배터리 시스템의 동작에 대해 설명한다.
도 8을 참조하면, 충전 장치(200)는 해당 차수(N차)에 따른 정전류(CC) 충전 모드로 배터리(100)에 대한 충전을 진행한다(S810). 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)가 해당 차수에 대응하여 기설정된 전류량(C-rate)으로 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 배터리의 충전 과정에서 충전 상태 및 음극 전위를 모니터링한다. 여기에서, 모니터링 장치(300)는, 충전 전압, 충전 전류, 충전 모드, 충전 장치의 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는 충전 상태 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다. 또한, 모니터링 장치(300)는, 음극 전위 측정 장치(310)를 통해, 음극 전위 정보를 단위 시간마다 수집할 수 있다.
제어 장치(400)는, 정전류(CC) 충전 과정에서 음극 전위가 해당 차수에 대응하여 기설정된 임계값(제 N 임계값) 이하인지 여부를 확인한다(S820). 여기에서, 차수별 임계값(제1 임계값, 제2 임계값, ...)은, 차수가 높아질수록 낮은 값으로 정의(제1 임계값 > 제2 임계값 > ...)될 수 있다.
특정 시점에 음극 전위가 해당 차수의 임계값(제N 임계값) 이하가 되면(S820의 YES), 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)의 충전 모드를 정전압(CV) 충전 모드로 전환할 수 있다(S830). 여기에서, 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)가 해당 차수에 대응하여 기설정된 전압값으로 배터리를 충전하도록 제어할 수 있다.
이후, 제어 장치(400)는, 정전압(CV) 충전 과정에서 충전 전류(C-rate)가 해당 차수에 대응하여 기정의된 설정값(제 N 설정값) 이하인지 여부를 확인한다(S840). 여기에서, 충전 전류에 대한 차수별 설정값(제1 설정값, 제2 설정값, ...)은, 차수가 높아질수록 낮은 값으로 정의(제1 설정값 > 제2 설정값 > ...)될 수 있다.
특정 시점에 충전 전류(C-rate)가 해당 차수의 설정값(제N 설정값) 이하가 되면(S840의 YES), 제어 장치(400)는, 충전 종료 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다(S850). 여기에서, 충전 종료 조건은, 해당 차수가 기정의된 마지막 차수인 경우로 정의될 수 있다. 또는, 충전 종료 조건은, 해당 차수의 임계값(제 N 임계값)이 최저 임계값이며, 해당 차수의 설정 값(제N 설정값)이 최저 설정값인 경우로 정의될 수 있다.
충전 종료 조건을 만족하는 경우(예: S850의 YES), 제어 장치(400)는, 충전 장치(200)를 휴지 모드로 전환한다.
충전 종료 조건을 만족하지 않는 경우(예: S850의 NO), 제어 장치(400)는, 다음 차수(N+1 차수)의 CCCV 충전 단계를 진행(S860)한다.
도 9를 참조하여, 도 8에 도시된 배터리 충전 방법의 예시를 설명한다.
도 9를 참조하면, 배터리 충전 모드는, 3단 CCCV 충전 모드로 정의될 수 있다.
1차 CCCV 충전 단계의 정전류(CC) 충전 모드에서, 일정한 전류량(예를 들어, 1.5C)으로 충전이 진행됨에 따라, 배터리 셀 전압이 점차 증가하며, 음극 전위는 점차 감소하게 된다. 여기에서, 음극 전위가 제1 임계값(V1)(예를 들어, 0.08V)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 해당 시점(t1)에 정전류(CC) 충전 모드를 중지하고, 정전압(CV) 충전 모드로 전환한다.
1차 CCCV 충전 단계의 정전압(CV) 충전 모드에서, 일정한 전압값으로 충전이 진행됨에 따라, 음극 전위는 점차 증가하게 되며, 충전 전류량은 점차 감소하게 된다. 여기에서, 충전 전류(C-rate)가 제1 설정값(C1)(예를 들어, 1.0C)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 해당 시점(t2)에 정전압(CV) 충전 모드를 중지하고, 2차 CCCV 충전 단계를 진행한다.
2차 CCCV 충전 단계의 정전류(CC) 충전 모드에서, 일정한 전류량(예를 들어, 1.0C)으로 충전이 진행됨에 따라, 배터리 셀 전압이 점차 증가하며, 음극 전위는 점차 감소하게 된다. 여기에서, 음극 전위가 제2 임계값(V2)(예를 들어, 0.04V)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 해당 시점(t3)에 정전류(CC) 충전 모드를 중지하고, 정전압(CV) 충전 모드로 전환한다.
2차 CCCV 충전 단계의 정전압(CV) 충전 모드에서, 일정한 전압값으로 충전이 진행됨에 따라, 음극 전위는 점차 증가하게 되며, 충전 전류량은 점차 감소하게 된다. 여기에서, 충전 전류(C-rate)가 제2 설정값(C2)(예를 들어, 0.5C)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 해당 시점(t4)에 정전압(CV) 충전 모드를 중지하고, 3차 CCCV 충전 단계를 진행한다.
3차 CCCV 충전 단계의 정전류(CC) 충전 모드에서, 일정한 전류량(예를 들어, 0.5C)으로 충전이 진행됨에 따라, 배터리 셀 전압이 점차 증가하며, 음극 전위는 점차 감소하게 된다. 여기에서, 음극 전위가 제3 임계값(V3)(예를 들어, 0.01V)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 해당 시점(t5)에 정전류(CC) 충전 모드를 중지하고, 정전압(CV) 충전 모드로 전환한다.
3차 CCCV 충전 단계의 정전압(CV) 충전 모드에서, 일정한 전압값으로 충전이 진행됨에 따라, 음극 전위는 점차 증가하게 되며, 충전 전류량은 점차 감소하게 된다. 여기에서, 충전 전류(C-rate)가 제3 설정값(C3)(예를 들어, 0.05C)에 도달하면, 제어 장치(400)는, 마지막 차수인 3차 CCCV 충전이 완료되었음을 확인하고, 충전을 종료한다.
한편, 도 9를 참조하여 설명한 배터리 충전 방법은 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시로, 충전 차수, 차수별 임계값, 차수별 설정값은 상기와 다르게 정의될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 장치(1000)는, 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리; 상기 배터리를 충전하는 충전 장치; 및 상기 배터리의 충전 상태와 전극의 전위를 모니터링하는 모니터링 장치;를 포함하는 배터리 시스템 내에 위치하며, 적어도 하나의 프로세서(1010), 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리(1020) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(1030)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 배터리의 충전 과정에서 배터리의 충전 상태와, 음극의 전위를 확인하는 명령; 및 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 충전 장치를 제어하는 명령은, 상기 배터리의 충전 진행 과정에서 상기 음극의 전위를 확인하는 명령; 및 상기 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 상기 충전 장치를 제어하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 배터리가 CCCV 충전 모드로 충전되는 경우, 상기 충전 장치를 제어하는 명령은, 상기 배터리가 정전류(CC) 충전 모드로 충전되는 과정에서, 상기 음극의 전위가 상기 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 배터리가 다단 CCCV 충전 모드로 충전되는 경우, 상기 충전 장치를 제어하는 명령은, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 해당 차수에 대응되어 기정의된 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 명령; 및 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 해당 차수에 대응되어 기정의된 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 다음 차수의 정전류(CC) 충전 모드로 전환하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 배터리가 다단 CCCV 충전 모드로 충전되는 경우, 상기 충전 장치를 제어하는 명령은, 각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 기정의된 최저 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 명령; 및 상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 기정의된 최저 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 휴지 모드로 전환하는 명령을 포함할 수 있다.
제어 장치(1000)는 또한, 입력 인터페이스 장치(1040), 출력 인터페이스 장치(1050), 저장 장치(1060) 등을 더 포함할 수 있다. 제어 장치(1000)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(1070)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 프로세서(1010)는 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(또는 저장 장치)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 배터리
110: 양극
120: 음극
130: 기준 전극
200: 충전 장치
300: 모니터링 장치
310: 음극 전위 측정 장치
110: 양극
120: 음극
130: 기준 전극
200: 충전 장치
300: 모니터링 장치
310: 음극 전위 측정 장치
Claims (20)
- 리튬 석출을 방지하기 위한 배터리 시스템으로서,
양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리;
상기 양극 및 음극과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리를 충전하는 충전 장치;
상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차인 음극의 전위를 모니터링하는, 모니터링 장치; 및
상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는, 제어 장치;를 포함하는,
배터리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 모니터링 장치는,
상기 음극 및 기준 전극과 전기적으로 연결되어, 기정의된 단위 시간마다 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차를 측정하는 음극 전위 측정 장치를 포함하는,
배터리 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 배터리의 충전 진행 과정에서 상기 음극의 전위를 확인하고, 상기 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 상기 충전 장치를 제어하는,
배터리 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 임계값은,
0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의되는,
배터리 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 충전 장치는,
정전류(CC; Constant Current) 충전 및 정전압(CV: Constant Voltage) 충전이 순차적으로 진행되는, CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는,
배터리 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 배터리가 정전류(CC) 충전 모드로 충전되는 과정에서, 상기 음극의 전위가 상기 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는,
배터리 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 충전 장치는,
정전류(CC) 충전 및 정전압(CV) 충전이 순차적으로 진행되는 CCCV 충전이 복수 회 진행되는, 다단(multi-stage) CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는,
배터리 시스템. - 청구항 7에 있어서,
상기 제어 장치는,
각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 해당 차수에 대응되어 기정의된 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는,
배터리 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 해당 차수에 대응되어 기정의된 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 다음 차수의 정전류(CC) 충전 모드로 전환하는,
배터리 시스템. - 청구항 7에 있어서,
상기 제어 장치는,
각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 기정의된 최저 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하고,
상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 기정의된 최저 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 휴지 모드로 전환하는,
배터리 시스템. - 양극, 음극 및 기준 전극을 포함하는 배터리를 포함하는 배터리 시스템에서의 배터리 충전 방법으로서,
상기 양극 및 음극과 전기적으로 연결된 충전 장치가, 상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계;
모니터링 장치가, 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차인 음극의 전위를 모니터링하는 단계; 및
제어 장치가, 상기 배터리의 충전 상태와, 상기 음극의 전위를 기초로, 상기 충전 장치를 제어하는 단계;를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 음극의 전위를 모니터링하는 단계는,
상기 음극 및 기준 전극과 전기적으로 연결된 음극 전위 측정 장치가, 기정의된 단위 시간마다 상기 음극 및 기준 전극 간의 전위차를 측정하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 충전 장치를 제어하는 단계는,
상기 배터리의 충전 진행 과정에서 상기 음극의 전위를 확인하는 단계; 및
상기 음극의 전위가 기정의된 임계값 이상을 유지하도록 상기 충전 장치를 제어하는 단계;를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 임계값은,
0 내지 0.3V 이하의 특정 값으로 정의되는,
배터리 충전 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계는,
정전류(CC; Constant Current) 충전 및 정전압(CV: Constant Voltage) 충전이 순차적으로 진행되는, CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 충전 장치를 제어하는 단계는,
상기 배터리가 정전류(CC) 충전 모드로 충전되는 과정에서, 상기 음극의 전위가 상기 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 배터리를 기정의된 충전 모드에 따라 충전하는 단계는,
정전류(CC) 충전 및 정전압(CV) 충전이 순차적으로 진행되는 CCCV 충전이 복수 회 진행되는, 다단(multistage) CCCV 충전 모드로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 충전 장치를 제어하는 단계는,
각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 해당 차수에 대응되어 기정의된 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 충전 장치를 제어하는 단계는,
상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 해당 차수에 대응되어 기정의된 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 다음 차수의 정전류(CC) 충전 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는,
배터리 충전 방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 충전 장치를 제어하는 단계는,
각 차수별 정전류(CC) 충전 과정에서, 상기 음극의 전위가 기정의된 최저 임계값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 정전압(CV) 충전 모드로 전환하는 단계; 및
상기 배터리가 정전압(CV) 충전 모드로 전환되어 충전되는 과정에서, 상기 배터리의 충전 전류가 기정의된 최저 설정값 이하가 되면, 상기 충전 장치를 휴지 모드로 전환하는 단계를 포함하는,
배터리 충전 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220128069A KR20240048370A (ko) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220128069A KR20240048370A (ko) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240048370A true KR20240048370A (ko) | 2024-04-15 |
Family
ID=90715985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220128069A KR20240048370A (ko) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240048370A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101897859B1 (ko) | 2015-08-24 | 2018-09-12 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 석출 탐지 방법, 이를 이용한 이차전지 충전 방법과 장치 및 이차전지 시스템 |
-
2022
- 2022-10-06 KR KR1020220128069A patent/KR20240048370A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101897859B1 (ko) | 2015-08-24 | 2018-09-12 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 석출 탐지 방법, 이를 이용한 이차전지 충전 방법과 장치 및 이차전지 시스템 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10135279B2 (en) | Method and apparatus of battery charging | |
| CN100498366C (zh) | 用于监控蓄电池组的设备和方法 | |
| US11677102B2 (en) | Adaptive charging protocol for fast charging of batteries and fast charging system implementing this protocol | |
| US20110050159A1 (en) | Battery charging apparatus and method | |
| US8760118B2 (en) | System and method for charging and discharging a Li-ion battery | |
| US10734828B2 (en) | Battery chargers and associated systems and methods | |
| US11231465B2 (en) | Device and method for controlling discharge based on slope of the discharge profile | |
| US8937461B2 (en) | System for controlling charging of battery and battery pack comprising the same | |
| KR20240048370A (ko) | 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 | |
| KR101745633B1 (ko) | 기준 셀의 순차 연결을 이용한 셀 밸런싱 장치 및 방법 | |
| KR20190043457A (ko) | 배터리 건전성 판단 장치 및 방법 | |
| US20230194622A1 (en) | Battery abnormality diagnosis apparatus and method | |
| CN114144920B (zh) | 电池充电和放电控制装置和方法 | |
| WO2018171867A1 (en) | Method for charging a non-aqueous metal air battery using constant currents or constant voltages, and corresponding device. | |
| KR102455631B1 (ko) | 배터리 충전 방법 및 장치 | |
| JP3430439B2 (ja) | 二次電池の充電方法及び二次電池の充電装置 | |
| KR20210053785A (ko) | 배터리 충전을 제어하는 배터리 관리 시스템 및 방법 | |
| KR20230017598A (ko) | 복수의 배터리 셀들을 충전하는 방법 및 그 방법을 수행하는 제어 장치 | |
| CN112201868A (zh) | 一种电池快充方法、装置、设备及存储介质 | |
| KR102439689B1 (ko) | 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 | |
| JP2009043736A (ja) | 構成電池 | |
| KR20160077875A (ko) | 배터리 팩의 측정 데이터 선별 장치 및 방법 | |
| US20240219476A1 (en) | Battery Life Prediction Apparatus and Operating Method Thereof | |
| EP4365610A1 (en) | Charging protocol inspection device and operating method therefor | |
| EP4394407A1 (en) | Battery management device and operation method thereof |