WO2017188633A1 - 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 방법 - Google Patents

배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 방법 Download PDF

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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery pack and a charging method of a battery pack.
  • a secondary cell converts and releases chemical energy into electrical energy and, on the other hand, a battery that can be stored again in the form of chemical energy when electrical energy is supplied, that is, it can alternately repeat charging and discharging.
  • Means battery As portable electronic devices such as mobile phones, digital cameras, and notebooks are widely used, development of batteries for supplying power to these portable electronic devices is being actively made.
  • the secondary battery In the secondary battery, a section in which the internal temperature of the secondary battery increases rapidly during constant current charging may occur, and an internal resistance may increase. This causes side reaction between positive / negative electrode, Li-Plating and gas due to active material phase change and electrolyte decomposition reaction in the secondary battery, thereby accelerating the swelling phenomenon. When this swelling phenomenon occurs, the performance of the secondary battery is degraded and recovery thereof is impossible. In addition, the swelling phenomenon may cause an electrical short inside the battery, and when an external shock is applied, sparks may occur and cause a risk of ignition.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack that can mitigate the swelling phenomenon by suppressing the internal temperature rise of the battery being charged.
  • the battery pack proposed in the present disclosure for solving the above technical problem is a battery including at least one battery cell, a balancing device for balancing the voltage between the battery cells, the charge disposed on a large current path through which charging and discharging currents flow;
  • a switch unit including a switch and a discharge switch, and a battery manager for monitoring the voltage and current of the battery, controlling the balancing device, and controlling charging and discharging of the battery;
  • the balancing device When the state satisfies a preset swelling condition, the balancing device is operated for a predetermined discharge time to self-discharge the battery, and when the preset discharge time elapses, the battery is rested for a preset rest time. When the preset idle time elapses, It is possible to charge the battery.
  • the battery pack it is connected in parallel with the battery, and further comprises a self-discharge unit for discharging the battery under the control of the battery management unit, the battery management unit to operate the self-discharge unit to self-discharge the battery You can.
  • the battery pack further comprises a temperature sensor for sensing the temperature of the battery, wherein the preset swelling condition is a change over time of the temperature detected by the temperature sensor is more than a predetermined value This can be done.
  • the preset swelling condition may be a condition in which a state of charge (SOC) of the battery reaches a preset SOC value.
  • SOC state of charge
  • the battery manager when the battery is charged with a variable constant current, the battery manager may determine that the predetermined swelling condition is satisfied.
  • the predetermined SOC value may be a value between 60% and 80%.
  • the preset swelling condition may be a condition when the change in time of the temperature is greater than or equal to a preset value and the state of charge of the battery is greater than or equal to a predetermined SOC value.
  • the charging battery method of the battery pack proposed in the present disclosure for solving the technical problem is a charging step of starting charging with a constant current, a sensing step of detecting a preset swelling condition, the battery is the predetermined swelling a discharge step of discharging the battery for a predetermined discharge time when the swelling condition is satisfied; a rest step of stopping the battery for a preset idle time when the preset discharge time elapses; and resuming charging of the battery. It may include; a resume step.
  • the detecting step may include detecting a temperature change of the battery and satisfying the preset swelling condition when the slope of the temperature change is greater than or equal to a preset slope.
  • the method may further include determining.
  • the detecting step includes monitoring a state of charge (SOC) of the battery, and when the state of charge of the battery is equal to or greater than a preset SOC value, the preset swell The method may further include determining that the swelling condition is satisfied.
  • SOC state of charge
  • the battery in the charging step, is charged with a variable constant current.
  • the sensing step includes monitoring a magnitude of a constant current applied to the battery, and determining that the preset swelling condition is satisfied when the magnitude of the constant current is variable. It may further comprise the step.
  • the battery in the discharging step, may be discharged using a cell balancing device.
  • the battery pack according to various embodiments of the present disclosure may predict the internal temperature increase period of the battery being charged to allow the battery to be discharged and rested in the predicted period. Discharging and stopping the battery being charged in the predicted period may alleviate the sudden rise of the temperature of the battery, and reduce battery performance and increase resistance due to swelling to improve battery life.
  • FIG. 1 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in internal temperature of a battery being charged with a constant current-constant voltage.
  • FIG. 3 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • FIG. 4 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a battery pack to which a constant current-constant voltage charging device is connected.
  • FIG. 6 schematically illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
  • FIG. 1 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to an exemplary embodiment.
  • the battery 20 pack includes a battery 20, a charge switch SW1, a discharge switch SW2, a battery manager 110, and a cell balancing device 130.
  • the battery 20 is a portion for storing power and includes at least one battery cell 23.
  • One battery cell 23 may be included in the battery 20, the battery 20 may include a plurality of battery cells 23, and the battery cells 23 may be connected in series, connected in parallel, or It can be connected in a combination of series and parallel.
  • the number and connection scheme of the battery cells 23 included in the battery 20 may be determined according to the required output voltage and power storage capacity.
  • the battery cell 23 may include a rechargeable secondary battery.
  • the battery cell 23 may be a nickel-cadmium battery, a lead storage battery, a nickel metal hydride battery (NiMH), a lithium ion battery, a lithium polymer battery ( lithium polymer battery) and the like, but is not limited thereto.
  • the battery manager 110 controls the switch unit to protect the battery 20.
  • the battery manager 110 may control the flow of current flowing into or out of the battery 20 using the switch unit.
  • the battery manager 110 may perform an overcharge protection function, an overdischarge protection function, an overcurrent protection function, an overvoltage protection function, an overheat protection function, a cell balancing function, and the like.
  • the battery manager 110 may obtain a current, a voltage, a temperature, a residual power amount, a lifetime, a state of charge (SOC), and the like of the battery 20.
  • the battery manager 110 may measure the cell voltage and the temperature of the battery cell 23 using the sensors.
  • the battery manager 110 When detecting that an abnormal situation such as overcharge, overdischarge, overcurrent, and high temperature has occurred in the battery 20, the battery manager 110 opens the charge switch SW1 and / or the discharge switch SW2 to open the battery ( 20) can be protected.
  • the battery manager 110 may output a control signal for controlling the charge switch SW1 and / or the discharge switch SW2.
  • the switch unit 120 is disposed on the large current path through which the charge current and the discharge current flow.
  • the high current path refers to a path connecting the battery 20 and the charge / discharge terminal provided in the battery 20 pack. Therefore, the battery 20, the charge / discharge terminal, and the switch unit 120 are connected to each other. Can be connected in series.
  • the switch unit 120 may block the charging and discharging of the battery 20 according to a control signal of the battery manager 110.
  • the switch unit 120 may be configured as a transistor or a relay.
  • the switch unit 120 may include at least one switch of the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and a separate protection switch. Meanwhile, the switch unit 120 may include one relay switch capable of blocking both charging and discharging.
  • the cell balancing device 130 performs cell balancing of the battery cells 23 under the control of the battery manager 110.
  • the cell balancing device 130 performs cell balancing by using a passive cell balancing method that discharges power of the battery cell 23 having a relatively high state of charge through a balancing resistor (ie, a resistor). Can be.
  • the cell balancing device 130 may discharge the battery cells 23 having the high voltage of the battery cells 23 among the battery cells 23 when the magnitude of the voltage is different between the battery cells 23.
  • the discharge of the battery cells 23 may allow the voltage of the battery cells 23 to have a corresponding value.
  • the cell balancing device 130 may perform cell balancing on each of the battery cells 23 individually, or may perform cell balancing by grouping the plurality of battery cells 23 into groups.
  • the cell balancing device 130 may consume energy stored in the battery cell 23.
  • the cell balancing device 130 includes a balancing resistor, which is a passive element. When the cell balancing device 130 is operated, the cell balancing device 130 may consume energy stored in the battery cell 23 as the balancing resistor. The cell balancing device 130 may be operated to self-discharge the battery 20 that consumes energy stored in the battery cells 23 under the control of the battery manager 110.
  • the battery manager 110 may determine whether a predetermined swelling condition for stopping, discharging, and stopping charging of the battery 20 being charged is satisfied.
  • the battery manager 110 monitors the characteristics of the battery 20 being charged, and turns off the charging switch SW1 to charge the battery 20 when the change in the characteristics satisfies the preset swelling condition. Stop.
  • the battery manager 110 may self-discharge the battery 20 for a predetermined discharge time while stopping charging of the battery 20.
  • the self-discharge consumes energy of the battery 20 by a passive element inside the battery 20 pack.
  • the self-discharging may be performed by operating the cell balancing device 130 included in the battery 20 pack. ) Is a case of consuming energy.
  • the battery manager 110 stops the self discharge of the battery 20.
  • the self-discharge device eg, the cell balancing device 130
  • the battery manager 110 stops the battery 20 for a preset idle time and resumes charging the battery 20 by turning on the charge switch SW1 of the battery 20 when the preset idle time elapses. . In other words.
  • the battery manager 110 stops charging and discharges and pauses the battery 20 when the state of the battery 20 satisfies a preset swelling condition.
  • the preset discharge time and the preset idle time are values related to the characteristics of the battery 20 being charged, and are determined in consideration of the time required to stabilize the chemical reaction of the battery 20. Details thereof will be described later.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in internal temperature of a battery being charged with a constant current-constant voltage.
  • the horizontal axis represents the charging time t of the battery 20 and the vertical axis represents the value of the internal temperature T of the battery 20.
  • the temperature change inside the battery 20 is shown according to the charging time.
  • the battery 20 is charged by the constant current-constant voltage charging method.
  • Constant current charging is a method in which an external charging device (200 in FIG. 5) applies a constant current to the battery 20 to charge the battery 20, and constant voltage charging is performed by an external charging device (200 in FIG. 5).
  • 20 is a method of charging the battery 20 by applying a constant voltage.
  • the constant current-constant voltage charging method the battery 20 is charged with a constant current, and when the voltage of the battery 20 reaches a predetermined voltage, for example, the voltage of the battery 20 reaches 4.1V, the battery 20 is charged with a constant voltage. That's how.
  • the battery 20 generates heat during charging, and the magnitude of the constant current and the amount of heat are proportional to each other.
  • the heat generation of the battery 20 is severe in the constant current charging step having a relatively large current magnitude.
  • the constant current charging step as the charging time of the battery 20 elapses, the internal temperature of the battery 20 increases.
  • the magnitude of the current applied to the battery 20 decreases, and the internal temperature of the battery 20 gradually decreases.
  • the temperature of the battery 20 rises steeply.
  • Part A is a part where the temperature rises rapidly and includes a point S at which the internal temperature of the battery 20 being charged is the highest.
  • the battery 20 being charged may be most actively generated gas inside the A portion.
  • the internal resistance increases due to the phase change of the internal materials of the battery 20 or the internal electrons rushing to the negative electrode and side reaction with the electrolyte, so that the portion A, which is a sudden temperature rise period, may appear.
  • the A portion may appear in a specific state of charge (SOC) of the battery 20, the point (S) where the internal temperature of the battery 20 is the highest in the secondary battery, such as lithium ion or lithium polymer.
  • SOC of the battery has a value between 60 and 80%.
  • the battery 20 When the battery 20 is repeatedly charged and discharged, gas is generated in the battery 20, and swelling is performed in the battery 20. As the temperature of the battery 20 increases, the amount of gas generated in the battery 20 also increases. In particular, when the battery 20 is charged or discharged at a high temperature, generation of gas in the battery 20 is activated, and swelling of the battery 20 is accelerated. In particular, the battery 20 being charged is rapidly rising in temperature at the portion A. Part A is a portion in which the internal temperature of the battery 20 is rapidly rising, and a portion in which gas is most actively generated in the battery 20 being charged. Therefore, by lowering the temperature rise rate of the portion A, the swelling progress of the battery 20 can be reduced, and the life of the battery 20 can be improved.
  • the preset discharge time and the preset idle time may be determined according to the properties of the material included in the battery cell 23. For example, when the charge of the battery 20 continues, cations such as lithium, which are materials included in the battery cell 23, and electrons are not disposed at the anode of the battery cell 23 in a balanced manner. This is due to the difference in the moving speed of the cation such as lithium and the electron.
  • the preset discharge time is set in consideration of the time when the electrons and the lithium cation can be evenly distributed on the positive electrode of the battery cell 23, and the preset idle time is the chemical reaction inside the battery. It may be set in consideration of the time taken for stabilization, for example, the time for which side reactions can be reduced.
  • the lithium ion battery 20 may suitably set the predetermined discharge time to 10 seconds to 30 seconds and the predetermined pause time to 10 seconds to 60 seconds.
  • FIG. 3 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • the battery 20 pack includes a battery 20, a temperature sensor 140, a charge switch SW1, a discharge switch SW2, a battery manager 110, and a cell balancing device 130.
  • the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device 130 include the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device described with reference to FIG. 1. Substantially the same bar as 130, the description is omitted.
  • the temperature sensor 140 is disposed adjacent to the battery 20.
  • the temperature sensor 140 may be disposed adjacent to the negative electrode portion of the battery 20, but the present invention is not limited thereto and may be disposed at a position capable of accurately measuring the internal temperature of the battery 20.
  • the temperature sensor 140 may be disposed adjacent to the battery cells 23 inside the battery 20.
  • the temperature sensor 140 may be installed on the conductive terminals of the battery cells 23 having high thermal conductivity, or may be installed on a bus bar connecting the battery cells 23.
  • the battery 20 pack may include a plurality of temperature sensors 140 and may be equal to the number of battery cells 23.
  • the temperature sensor 140 transmits the information about the detected temperature of the battery 20 to the battery manager 110. Meanwhile, the temperature sensor 140 may include a thermistor having a resistance value that varies with ambient temperature. The temperature sensor 140 may include a thermistor having a negative temperature coefficient at which the resistance value decreases as the ambient temperature increases, and may include a thermistor having a positive temperature coefficient at which the resistance value increases as the ambient temperature increases.
  • the battery manager 110 may determine a change in the internal temperature of the battery 20.
  • the battery manager 110 monitors the internal temperature of the battery 20 every hour through the information transmitted by the temperature sensor 140. Meanwhile, the battery manager 110 may further include a storage unit that stores a temperature of the inside of the battery 20.
  • the battery manager 110 may store the internal temperature of the battery 20 for each unit time, and calculate an internal temperature increase rate (hereinafter, referred to as a battery temperature increase rate) of the battery 20 per unit time.
  • the battery manager 110 may compare the temperature increase rate of the battery 20 with the preset value.
  • the preset value is set to detect the portion A described with reference to FIG. 2 through the temperature increase rate of the battery 20. That is, the predetermined value may be set in consideration of the temperature increase rate of the A portion of the battery 20. For example, if the temperature increase rate of the A portion having the largest internal temperature increase rate of the battery 20 being charged is about 2 degrees per second, the preset value may be set to a value of 2 degrees or more.
  • the battery manager 110 may monitor the temperature increase rate of the battery 20 when the battery 20 starts constant current charging.
  • the battery manager 110 may determine that the preset swelling condition described with reference to FIG. 1 is satisfied when the temperature increase rate of the battery 20 is equal to or greater than the preset value.
  • the battery manager 110 applies a control signal to turn off the charge switch SW1 to the charge switch SW1 and the cell.
  • the control signal for operating the balancing device 130 is applied to the cell balancing device 130. In this case, the battery 20 stops charging and starts self-discharging through the cell balancing device 130.
  • the battery manager 110 stops the operation of the cell balancing device 130.
  • the battery manager 110 stabilizes the internal material of the battery 20 by allowing the battery 20 to be in the idle state for the preset idle time described with reference to FIG. 2.
  • the battery manager 110 turns on the charging switch SW1 when the battery 20 finishes the pause for the preset idle time, so that the battery 20 resumes charging.
  • the battery manager 110 may determine whether the temperature increase rate of the battery 20 is maintained for a preset time when the temperature increase rate of the battery 20 is equal to or greater than the preset value.
  • the battery manager 110 determines that the preset swelling condition is satisfied when the temperature increase rate of the battery 20 is equal to or greater than the preset value for the preset time.
  • the rate of temperature rise of the battery 20 during charging may be changed frequently, and the rate of temperature rise of the battery 20 may temporarily have a value greater than the preset value.
  • the battery manager 110 determines that the temporary increase in the temperature of the battery 20 satisfies a preset swelling condition, the battery manager 110 discharges and pauses frequently, thereby increasing the total charging time of the battery 20. You may.
  • the battery manager 110 needs to monitor whether the rate of temperature rise of the battery 20 is equal to or greater than the preset value during the preset time. For example, when the preset value is 0.2 degrees / second and the preset time is 1 minute, the battery manager 110 may measure 0.2 degrees / minute for 1 minute when the temperature increase rate of the battery 20 becomes 0.2 degrees / second. You can detect if it is more than a second. The battery manager 110 does not immediately stop charging the battery 20 even if the temperature increase rate of the battery 20 has a value of 0.2 degrees / second or more. The battery manager 110 stops charging the battery 20 when the temperature increase rate of the battery 20 is 0.2 degree / sec or more for 1 minute.
  • FIG. 4 briefly illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • the battery 20 pack includes a battery 20, a charge switch SW1, a discharge switch SW2, a battery manager 110, and a cell balancing device 130.
  • the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device 130 include the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device described with reference to FIG. 1. Substantially the same bar as 130, the description is omitted.
  • the battery manager 110 may detect a state of charge (SOC) of the battery 20.
  • the battery manager 110 may estimate the state of charge of the battery 20 through a voltage change by a current integration method or a DC-IR. That is, the battery manager 110 may estimate the SOC value of the battery 20 based on the detected voltage or current value of the battery 20.
  • the battery manager 110 may determine the state of charge of the battery 20 by measuring the voltage of the battery 20. For example, the voltage of the battery 20 increases as the charging time of the battery 20 elapses, and it may be determined whether the SOC value or the battery 20 is fully charged through the voltage of the battery 20.
  • the battery manager 110 may determine whether the state of the battery 20 satisfies a swelling condition set in advance based on the estimated SOC value of the battery 20.
  • the battery manager 110 outputs a control signal for turning off the charging switch SW1 and a control signal for operating the cell balancing device 130.
  • the battery manager 110 may allow the battery 20 to stop charging and discharge the battery. for example.
  • the preset SOC value is 65%
  • the battery manager 110 estimates and monitors the SOC value of the battery 20 to determine whether the SOC value of the battery 20 being charged is 65%.
  • the battery manager 110 stops charging the battery 20 and discharges it through the cell balancing device 130 as described above. On the other hand, the battery manager 110 does not discharge or stop the battery 20 even when the SOC of the battery 20 is 65% when the charging of the battery 20 resumes after the battery 20 is discharged and rested.
  • the battery manager may limit the determination of the swelling condition according to the SOC to one time according to the number of charges.
  • the battery manager 110 may use a method such as checking whether the SOC value of the battery 20 reaches 65% after a predetermined time after discharging and stopping the battery 20.
  • the preset SOC value may be set based on part A described with reference to FIG. 2.
  • the portion A appears at a specific SOC value due to the characteristics of the internal material of the battery 20 or the charging environment.
  • the A portion appears at an SOC value of 60% or more.
  • the predetermined SOC value may be set to any value between 60% and 70%.
  • the secondary battery such as lithium polymer has an SOC value of 60 to 70%
  • phase transition of the internal material constituting the battery 20 is actively performed. As the phase transition occurs, the internal temperature of the battery 20 may increase rapidly. In consideration of this, it is possible to predict a section in which the internal temperature of the battery 20 rapidly rises as the SOC value of the battery 20 without monitoring the internal temperature increase rate of the battery 20.
  • the battery manager 110 may set the temperature rising rate detected by the temperature sensor 140 as described above with reference to FIG. 3 and the state of charge SOC of the battery 20 is greater than or equal to the predetermined SOC value. When the value is greater than or equal to, it may be determined that the swelling condition is satisfied. The internal temperature of the battery 20 which is being charged may increase temporarily. If the battery 20 is temporarily discharged and paused until the temperature of the battery 20 rises temporarily, the total charging time of the battery 20 may increase. Therefore, in order to discharge and pause the portion A described with reference to FIG. 2, the battery manager 110 increases the temperature increase rate of the battery 20 when the estimated SOC value of the battery 20 becomes equal to or greater than the preset SOC value. May be considered.
  • the battery manager 110 monitors the SOC value of the battery 20.
  • the battery manager 110 starts monitoring the temperature increase rate of the battery 20 when the SOC value of the battery 20 becomes equal to or greater than the predetermined SOC value.
  • the battery manager 110 turns off the charge switch SW1 and operates the cell balancing device 130 to stop charging the battery 20. Proceed with the discharge.
  • the battery manager 110 stops the battery 20 for the preset idle time to stabilize the internal material of the battery 20.
  • the battery manager 110 turns on the charge switch SW1 to resume charging the battery 20.
  • the battery manager 110 may determine that the preset swelling condition described with reference to FIG. 1 is satisfied.
  • the preset voltage may be set to a voltage corresponding to portion A described with reference to FIG. 2.
  • the battery manager 110 monitors the voltage of the battery 20 and temporarily stops charging the battery 20 when the preset voltage is reached.
  • the battery manager 110 discharges the battery 20 during the preset discharge time described with reference to FIG.
  • the battery manager 110 resumes charging the battery 20 when the preset idle time elapses.
  • the battery manager 110 may vary the preset voltage value according to the number of charge / discharge cycles of the battery 20. As the number of charge / discharge cycles of the battery 20 increases, the battery 20 deteriorates. As the battery 20 deteriorates, the portion A is positioned at a value at which the voltage of the battery 20 is greater. Therefore, when the number of charge / discharge cycles of the battery 20 increases, the battery manager 110 changes the preset voltage value to a larger value. For example, when the predetermined voltage value at the beginning of manufacturing the battery 20 is 4.1 V, the battery manager 110 may vary the voltage to 4.15 V when the number of charge / discharge cycles of the battery 20 is 100 times. The battery manager 110 may vary the voltage to 4.18V when the number of charges and discharges of the battery 20 is 200 times.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a battery pack to which a constant current-constant voltage charging device is connected.
  • the battery 20 pack includes a battery 20, a charge switch SW1, a discharge switch SW2, a battery manager 110, and a cell balancing device 130.
  • the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device 130 include the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device described with reference to FIG. 1. Substantially the same bar as 130, the description is omitted.
  • the charging device 200 includes a charging unit 210 and a charging control unit 220.
  • the charging device 200 may apply a constant current or a constant voltage to the battery pack 20 by the constant current-constant voltage charging method.
  • the charging unit 210 may be controlled by the charging control unit 220 and may apply a constant current having a constant size or a constant voltage having a constant size to the battery pack 20 under the control of the charging control unit 220.
  • the charging control unit 220 may control the charging unit 210 by monitoring the voltage between terminals of the battery 20 pack.
  • the charging controller 220 may determine the constant current charging mode or the constant voltage charging mode based on the monitored voltage.
  • the constant current charging mode is a mode in which the charging unit 210 is controlled to apply a constant current to the battery 20 pack.
  • the constant voltage charging mode is a mode of controlling the charging unit 210 to apply a constant voltage to the battery 20 pack.
  • the charging control unit 220 switches the charging unit 210 from the constant current charging mode to the constant voltage charging mode when the voltage of the battery 20 pack reaches a preset switching voltage value.
  • the charging control unit 220 may charge the battery 20 with two or more constant currents having different sizes in the constant current charging mode. Such a charging method is called a step charge, and the magnitude of the constant current may be converted by comparing and calculating the monitored voltage and a predetermined voltage value.
  • the current sensor 160 may sense a current of the battery 20, that is, a current flowing between the battery 20 and an external terminal. The current sensor 160 may transfer the detected current information to the battery manager 110.
  • the battery manager 110 monitors the information of the current delivered by the current sensor 160. When the charging device 200 is connected to a terminal of the battery 20 pack, the battery manager 110 turns on the charge switch SW1 of the battery 20 and turns off the discharge switch SW2 to turn the battery 20 on. Can be charged. The battery manager 110 monitors the magnitude of the constant current applied to the battery 20 when the battery 20 is constant current charged.
  • the battery manager 110 may satisfy the preset swelling condition described with reference to FIG. 1.
  • the battery manager 110 monitors the magnitude of the constant current applied to the battery 20, and when the magnitude of the constant current is changed, the battery manager 110 turns off the charge switch SW1 of the battery 20. That is, the battery manager 110 monitors the magnitude of the constant current applied to the battery 20 and cuts off the constant current applied to the battery 20 temporarily when the magnitude of the constant current is changed.
  • the battery manager 110 discharges the battery 20 during the preset discharge time described with reference to FIG. 2, and then pauses the battery 20 for a preset idle time. The battery manager 110 resumes constant current charging of the battery 20 when the preset idle time elapses.
  • FIG. 6 schematically illustrates an internal configuration of a battery pack according to another embodiment.
  • the battery 20 pack includes a battery 20, a charge switch SW1, a discharge switch SW2, a battery manager 110, a cell balancing device 130, and a self discharge unit 150. do.
  • the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device 130 include the battery 20, the charge switch SW1, the discharge switch SW2, and the cell balancing device described with reference to FIG. 1. Substantially the same bar as 130, the description is omitted.
  • the self discharge unit 150 is electrically connected to the positive and negative electrodes of the battery 20 and electrically connected to the battery management unit 110.
  • the self discharge unit 150 may be operated according to a control signal of the battery manager 110.
  • the self discharge unit 150 may include a self discharge switch and a passive element. When the self discharge switch is turned on, the self discharge unit 150 may form a separate closed loop between the battery 20 and the self discharge unit 150. When the self discharge switch is turned on, the passive element may consume the power of the battery 20 to discharge the battery 20.
  • the battery manager 110 may operate the self-discharge unit 150 when the temperature increase rate of the battery 20 described above with reference to FIG. 3 is equal to or greater than a preset value.
  • the battery manager 110 turns on the self-discharge switch to operate the self-discharge unit 150 when the temperature increase rate of the battery 20 becomes equal to or greater than the preset value.
  • the battery manager 110 turns off the charge switch SW1 to stop charging of the battery 20.
  • the battery manager 110 operates the self-discharge unit 150 for the preset discharge time described with reference to FIG. 3.
  • the battery manager 110 stops the operation of the self-discharge unit 150 when the preset discharge time elapses and stops the battery 20 from being charged or discharged during the preset idle time described with reference to FIG. 3.
  • the battery manager 110 turns on the charge switch SW1 to resume charging the battery 20.
  • the battery manager 110 may also operate the cell balancing device 130 to discharge the battery 20.
  • the battery manager 110 may operate the self-discharge unit 150 when the SOC value of the battery 20 is equal to or greater than the preset SOC value described with reference to FIG. 4.
  • the battery manager 110 monitors the SOC value of the battery 20 and applies a control signal to turn on the self-discharge switch of the self-discharge unit 150 when the SOC value is greater than or equal to the preset SOC value. In this case, the battery manager 110 turns off the charge switch SW1 to stop charging of the battery 20.
  • the battery manager 110 operates the self-discharge unit 150 for a preset discharge time.
  • the battery manager 110 stops the operation of the self-discharge unit 150 when the preset discharge time elapses and stops the battery 20 from being charged or discharged during the preset idle time. When the preset idle time elapses, the battery manager 110 turns on the charge switch SW1 to resume charging the battery 20.
  • the self-discharge unit 150 is shown as being included in the battery 20 pack, the present invention is not limited thereto. That is, the self discharge unit 150 may be located outside the battery 20 pack to discharge the battery 20 under the control of the battery manager 110.

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Abstract

다양한 실시예에 따른 배터리 팩이 제공된다. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리 셀 간의 전압을 밸런싱하는 밸런싱 장치, 충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로상에 배치되는 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하는 스위치부, 및 상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 상기 밸런싱 장치를 제어하고 배터리의 충전과 방전을 제어하는 배터리 관리부;를 포함하고, 상기 배터리 관리부는 배터리의 충전 중에 배터리의 스웰링(swelling) 조건을 감지하면, 상기 밸런싱 장치를 기 설정된 방전 시간 동안 작동시켜 상기 배터리를 자가 방전시키고, 상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면 상기 배터리를 기 설정된 휴지 시간 동안 휴지시키고, 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면, 상기 배터리를 충전시킨다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 방법
본 발명의 실시 예들은 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전방법에 관한 것이다.
2차 전지(secondary cell)는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 방출하고, 이와 반대로 전기 에너지를 공급받으면 이를 화학 에너지의 형태로 다시 저장할 수 있는 전지, 즉, 충전과 방전을 교대로 반복할 수 있는 전지를 의미한다. 휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.
2차 전지는 정전류 충전 중에 2차 전지의 내부 온도가 급상승하는 구간이 발생하고, 이때 내부 저항이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 이는 2차 전지 내부에서의 활물질 상 변이와 전해액 분해 반응 등으로 인해 양/음극 간의 부반응물, Li-Plating 및 가스 등이 발생하여 스웰링 현상을 가속시키게 된다. 이러한 스웰링 현상이 발생하면, 2차 전지의 성능 저하가 야기되고 이에 대한 복구는 불가능하다. 또한, 스웰링 현상이은 배터리 내부의 전기적 쇼트현상을 야기시킬 수 있으며, 외부 충격이 가해지면 스파크 등이 발생하여 발화될 수 있는 위험성을 야기시킨다.
따라서, 2차 전지의 내부에 가스 및 부반응물이 발생하는 것을 최소화 하여 배터리에 스웰링 현상이 발생하는 것을 억제하는 것이 중요하다. 이를 위해 충전 중인 배터리의 내부 온도가 급상승하는 시점에서의 충전 제어를 통해 온도 상승을 억제하여 배터리 내부에서의 부반응을 최소화 하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 충전 중인 배터리의 내부 온도 급상승을 억제하여 스웰링 현상을 완화시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시에서 제안하는 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 상기 배터리 셀 간의 전압을 밸런싱하는 밸런싱 장치, 충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로상에 배치되는 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하는 스위치부 및 상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 상기 밸런싱 장치를 제어하고 배터리의 충전과 방전을 제어하는 배터리 관리부를 포함하고, 상기 배터리 관리부는 정전류로 충전 중인 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면, 상기 밸런싱 장치를 기 설정된 방전 시간 동안 작동시켜 상기 배터리를 자가 방전시키고, 상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면 상기 배터리를 기 설정된 휴지 시간 동안 휴지시키고, 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면, 상기 배터리를 충전시킬 수 있다.
상기 배터리 팩의 일 예에 따르면, 상기 배터리와 병렬로 연결되고, 상기 배터리 관리부의 제어에 따라 배터리를 방전시키는 자가 방전부를 더 포함하고, 상기 배터리 관리부는 상기 자가 방전부를 작동시켜 상기 배터리를 자가 방전시킬 수 있다.
상기 배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 온도 센서가 감지한 온도의 시간에 따른 변화가 기 설정된 값 이상이 되는 조건으로 할 수 있다.
상기 배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 기 설정된 SOC값에 도달하는 조건으로 할 수 있다.
상기 배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리가 가변 정전류로 충전되고, 상기 배터리 관리부는 상기 정전류의 크기가 가변하면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 기 설정된 SOC값은 60% 내지 80% 사이 값으로 할 수 있다.
상기 배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 온도의 시간에 따른 변화가 기 설정된 값 이상이고 상기 배터리의 충전상태가 기 설정된 SOC값 이상일 때를 조건으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시에서 제안하는 배터리 팩의 충전배터리방법은 정전류로 충전을 시작하는 충전단계, 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 감지하는 감지단계, 상기 배터리가 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면, 상기 배터리를 기 설정된 방전 시간동안 방전시키는 방전단계, 상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면, 상기 배터리를 기 설정된 휴지 시간동안 휴지시키는 휴지단계, 및 상기 배터리의 충전을 재개하는 재개단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 충전방법의 일 예에 따르면, 상기 감지단계는 상기 배터리의 온도 변화를 감지하는 단계, 상기 온도 변화의 기울기가 기 설정된 기울기 이상이면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함한다.
상기 배터리 팩의 충전방법의 다른 예에 따르면, 상기 감지단계는 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge, SOC)를 모니터링하는 단계, 상기 배터리의 충전 상태가 기 설정된 SOC값 이상이 되면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 충전방법의 다른 예에 따르면, 상기 충전단계에서는 상기 배터리를 가변 정전류로 충전을 한다.
상기 배터리 팩의 충전방법의 다른 예에 따르면, 상기 감지단계는 상기 배터리로 인가되는 정전류의 크기를 모니터링하는 단계, 상기 정전류의 크기가 가변하면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 충전방법의 다른 예에 따르면, 상기 방전단계에서는 셀 밸런싱 장치를 이용하여 상기 배터리를 방전시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩은 충전 중인 배터리의 내부 온도 급상승 구간을 예측하여 상기 예측된 구간에서 배터리의 방전 및 휴지를 시킬 수 있다. 상기 예측된 구간에서 충전 중인 배터리를 방전 및 휴지시켜 배터리의 온도의 급상승을 완화시킬 수 있고, 스웰링 현상으로 인한 배터리의 성능 저하와 저항 증가를 줄여 배터리의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 2는 정전류-정전압으로 충전 중인 배터리의 내부 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 4은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 5는 정전류-정전압 충전 장치가 연결된 배터리 팩의 내부 구성을 간략하게 도시한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시 예로부터 다른 실시 예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 즉 설명된 특정 세부사항들은 단순한 예시이다. 특정 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들로부터 변할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 계속 고려될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 1을 참조하면, 배터리(20) 팩은 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 배터리 관리부(110) 및 셀 밸런싱 장치(130)를 포함한다.
배터리(20)는 전력을 저장하는 부분으로서, 적어도 하나의 배터리 셀(23)을 포함한다. 배터리(20)에 하나의 배터리 셀(23)이 포함되거나, 배터리(20)에는 복수의 배터리 셀(23)들이 포함될 수 있으며, 배터리 셀(23)들은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 배터리(20)에 포함되는 배터리 셀(23)들의 개수 및 연결 방식은 요구되는 출력 전압 및 전력 저장 용량에 따라서 결정될 수 있다.
배터리 셀(23)은 충전이 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(23)은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전치, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 관리부(110)는 배터리(20)를 보호하기 위해 스위치 부를 제어한다. 배터리 관리부(110)는 스위치 부를 이용하여 배터리(20)로 유입되거나 유출되는 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(110)는 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다.
배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 전류, 전압, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태(State of Charge, SOC)등을 얻을 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(110)는 센서들을 이용하여 배터리 셀(23)의 셀 전압 및 온도를 측정할 수 있다.
배터리(20)에 과충전, 과방전, 과전류, 및 고온 등과 같은 이상 상황이 발생하였음을 감지하는 경우, 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1) 및/또는 방전 스위치(SW2)를 개방하여 배터리(20)를 보호할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1) 및/또는 방전 스위치(SW2)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.
스위치부(120)는 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 배치된다. 상기 대전류 경로는 상기 배터리(20)와 상기 배터리(20) 팩에 구비되는 충방전 단자를 연결하는 경로를 의미하며, 따라서 상기 배터리(20), 상기 충방전 단자 및 상기 스위치부(120)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 스위치부(120)는 배터리 관리부(110)의 제어 신호에 따라 배터리(20)의 충전 및 방전을 차단할 수 있다. 스위치부(120)는 트랜지스터 또는 릴레이로 구성될 수 있다. 스위치부(120)는 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 별도 보호 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 한편, 스위치부(120)는 충전과 방전을 모두 차단할 수 있는 하나의 릴레이 스위치를 포함할 수 있다.
셀 밸런싱 장치(130)는 배터리 관리부(110)의 제어에 따라서 배터리 셀(23)들의 셀 밸런싱을 수행한다. 셀 밸런싱 장치(130)는 밸런싱 저항(즉, 저항)을 통하여 충전 상태가 상대적으로 높은 배터리 셀(23)의 전력을 방출하는 수동형 셀 밸런싱 방법(passive cell balancing method)을 사용하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 셀 밸런싱 장치(130)는 배터리 셀(23)들간에 전압의 크기가 차이가 나면 배터리 셀(23)들 중 배터리 셀(23)의 전압이 큰 배터리 셀(23)을 방전시킬 수 있다. 상기 배터리 셀(23)의 방전으로 배터리 셀(23)들의 전압의 크기가 상응한 값을 가지도록 할 수 있다. 셀 밸런싱 장치(130)는 배터리 셀(23)들 각각에 대하여 개별적으로 셀 밸런싱을 수행할 수도 있으며, 복수의 배터리 셀(23)들을 그룹으로 묶어서 셀 밸런싱을 수행할 수도 있다.
셀 밸런싱 장치(130)는 배터리 셀(23)에 저장된 에너지를 소비할 수 있다. 셀 밸런싱 장치(130)는 수동 소자인 밸런싱 저항을 포함하고 있어 셀 밸런싱 장치(130)가 작동되면 상기 밸런싱 저항으로 배터리 셀(23)에 저장된 에너지를 소비할 수 있다. 셀 밸런싱 장치(130)는 배터리 관리부(110)의 제어에 의해 배터리 셀(23)들에 저장된 에너지를 소비시키는 배터리(20)의 자가 방전시키기 위해 작동될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 충전 중인 배터리(20)의 충전을 중단시키고 방전 및 휴지시키는 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 충전 중인 배터리(20)의 특성을 모니터링하고, 상기 특성의 변화가 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면 충전 스위치(SW1)를 턴 오프하여 배터리(20)의 충전을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충전을 중단시키면서 배터리(20)를 기 설정된 방전 시간 동안 자가 방전시킬 수 있다. 상기 자가 방전은 배터리(20) 팩 내부의 수동소자에 의해 배터리(20)의 에너지를 소비하는 것으로, 예를 들면, 배터리(20) 팩에 포함된 셀 밸런싱 장치(130)를 작동시켜 배터리(20)의 에너지를 소비시키는 경우이다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 자가 방전 시간이 상기 기 설정된 방전 시간을 경과하면, 배터리(20)의 자가 방전을 중단시킨다. 예를 들면, 배터리(20)의 에너지를 소비하는 자가 방전 장치(예를 들면, 셀 밸런싱 장치(130))의 작동을 중단시켜 배터리(20)의 자가 방전을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 기 설정된 휴지 시간 동안 배터리(20)를 휴지시키고, 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과하면 배터리(20)의 충전 스위치(SW1)를 턴 온하여 배터리(20)의 충전을 재개한다. 즉. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 상태가 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면 배터리(20)를 충전을 중단시키고 방전 및 휴지를 시킨다.
한편, 상기 기 설정된 방전 시간과 상기 기 설정된 휴지 시간은 충전 중인 배터리(20)의 특성과 관련된 값으로, 배터리(20)의 화학 반응을 안정화시키기 위해 필요한 시간을 고려하여 결정된다. 이에 대한 자세한 내용은 후술한다.
도 2는 정전류-정전압으로 충전 중인 배터리의 내부 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 가로축은 배터리(20)의 충전시간(t)을 나타내고 세로축은 배터리(20)의 내부 온도(T)의 값을 나타내고 있다. 배터리(20)가 정전류-정전압 충전방법으로 충전될 때, 충전 시간에 따른 배터리(20) 내부의 온도 변화를 도시하고 있다.
배터리(20)는 정전류-정전압 충전방법으로 충전된다. 정전류 충전은 외부의 충전 장치(도 5의 200)가 배터리(20)에 일정한 전류를 인가하여 배터리(20)를 충전하는 방식이고, 정전압 충전은 외부의 충전 장치(도 5의 200)가 배터리(20)에 일정한 전압을 가해 배터리(20)를 충전하는 방식이다. 정전류-정전압 충전방법은 배터리(20)를 정전류로 충전하다가 배터리(20)의 전압이 소정의 전압, 예를 들면, 배터리(20)의 전압이 4.1V에 도달하면 배터리(20)를 정전압으로 충전하는 방법이다.
배터리(20)는 충전 중에 발열이 따르게 되며, 정전류의 크기와 발열량은 비례한다. 정전압 충전에서는 배터리(20)에 인가되는 전류의 크기는 작으므로, 비교적 큰 전류 크기를 갖는 정전류 충전 단계에서 배터리(20)의 발열이 심하다. 정전류 충전 단계에서 배터리(20)의 충전시간이 경과할 수록 배터리(20)의 내부 온도는 상승한다. 정전류 충전에서 정전압 충전으로 전환되면 배터리(20)에 인가되는 전류의 크기는 작아져 배터리(20)의 내부 온도는 점차 감소된다. 특히, A부분에서 배터리(20)의 온도가 가파르게 상승한다. A부분은 온도가 급상승하는 부분으로 충전 중인 배터리(20)의 내부 온도가 가장 높은 지점(S)을 포함한다. 충전 중인 배터리(20)는 A부분에서 내부에 가스가 가장 활발하게 발생될 수 있다. 배터리(20)의 내부 물질들이 상전이가 이뤄지거나, 내부의 전자들이 음극에 몰려 전해액과 부반응을 하는 등의 요인으로 내부 저항이 증가하여 급격한 온도 상승 구간인 A부분이 나타날 수 있다. 한편, A부분은 배터리(20)의 특정 충전 상태(State of Charge, SOC)에서 나타날 수 있으며, 리튬 이온이나 리튬 폴리머 등의 2차 전지에서 배터리(20)의 내부 온도가 가장 높은 지점(S)의 배터리의 SOC는 60~80%사이의 값을 갖는다.
배터리(20)는 충전과 방전을 반복하면 배터리(20)의 내부에 가스가 발생하고 이로 인해 배터리(20)에 스웰링(swelling)이 진행된다. 배터리(20)는 내부의 온도가 증가함에 따라 배터리(20)의 내부에 가스의 발생량도 증가한다. 특히, 배터리(20)는 고온에서 충전 또는 방전이 진행되면 배터리(20)의 내부에 가스의 발생이 활발해지며 배터리(20)의 스웰링이 가속화된다. 특히, 충전 중인 배터리(20)는 A부분에서 온도가 급상승한다. A부분은 배터리(20)의 내부 온도가 급상승하는 부분으로 충전 중인 배터리(20)에서 내부에 가스가 가장 활발하게 발생하는 부분이다. 따라서, A부분의 온도 상승률을 낮추면 배터리(20)의 스웰링 진행을 저감시킬 수 있고, 배터리(20)의 수명을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 기 설정된 방전 시간과 상기 기 설정된 휴지 시간은 배터리 셀(23)에 포함된 물질의 특성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 배터리(20)의 충전이 지속되면 배터리 셀(23)에 포함된 물질인 리튬 등 양이온과 전자가 배터리 셀(23)의 양극에 균형적으로 배치되지 않는다. 이는, 상기 리튬 등 양이온과 상기 전자의 이동속도의 차이에 의해서이다. 이 경우, 상기 기 설정된 방전 시간은 상기 전자와 상기 리튬등 양이온이 배터리 셀(23)의 양극에 고르게 분포될 수 있는 시간을 고려하여 설정되며, 상기 기 설정된 휴지 시간은 배터리의 내부의 화학 반응이 안정화되는데 걸린 시간, 예를 들면, 부반응 감소될 수 있는 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 예컨대, 리튬이온 배터리(20)는 상기 기 설정된 방전 시간을 10초 내지 30초, 상기 기설정된 휴지 시간을 10초 내지 60초 사이로 하는 것이 적절하다.
도 3은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 3을 참조하면, 배터리(20) 팩은 배터리(20), 온도 센서(140), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 배터리 관리부(110) 및 셀 밸런싱 장치(130)를 포함한다. 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)는 도 1을 참조하여 설명한 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)와 실질적으로 동일한바 설명을 생략한다.
온도 센서(140)는 배터리(20)에 인접하게 배치된다. 온도 센서(140)는 배터리(20)의 음극 부분에 인접하게 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 배터리(20)의 내부 온도를 정확히 측정할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 온도 센서(140)는 배터리(20) 내부의 배터리 셀(23)들에 인접하게 배치될 수도 있다. 예컨대, 온도 센서(140)는 열 전도율이 높은 배터리 셀(23)들의 도전성 단자 상에 설치되거나, 또는 배터리 셀(23)들을 연결하는 버스 바 상에 설치될 수 있다. 배터리(20) 팩은 복수개의 온도 센서(140)들 포함할 수 있고, 배터리 셀(23)들의 개수와 동일할 수도 있다.
온도 센서(140)는 감지한 배터리(20)의 온도에 관한 정보를 배터리 관리부(110)에 전달한다. 한편, 온도 센서(140)는 주변 온도에 따라 변하는 저항 값을 갖는 써미스터를 포함할 수 있다. 온도 센서(140)는 주변 온도가 올라갈수록 저항 값이 낮아지는 네거티브 온도 계수를 갖는 써미스터를 포함할 수 있고, 주변 온도가 올라갈수록 저항 값이 높아지는 포지티브 온도 계수를 갖는 써미스터를 포함할 수 있다.
배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 내부 온도 변화를 판단할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 내부 온도를 온도 센서(140)가 전달한 정보를 통해 매 시간 모니터링 한다. 한편, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 내부의 온도를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 내부의 온도를 단위 시간 마다 저장하고, 상기 단위 시간당 배터리(20)의 내부 온도 상승률(이하, 배터리의 온도 상승률)을 연산할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률과 상기 기 설정된 값을 비교 연산할 수 있다.
한편, 상기 기 설정된 값은 도 2을 참조하여 설명한 A부분을 상기 배터리(20) 온도 상승률을 통해 감지하기 위해 설정된다. 즉, 상기 기 설정된 값은 배터리(20)의 A부분의 온도 상승률을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 충전 중인 배터리(20)의 내부 온도 상승률이 가장 큰 A부분의 온도 상승률이 1초에 2도 정도라면, 상기 기 설정된 값은 2도 이상의 값으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)가 정전류 충전을 시작하면, 상기 배터리(20)의 온도 상승률을 모니터링할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이 되면 도 1을 참조하여 설명한 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이 되면, 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1)를 턴 오프시키는 제어신호를 충전 스위치(SW1)에 인가하고 셀 밸런싱 장치(130)를 작동시키기 위한 제어 신호를 셀 밸런싱 장치(130)에 인가한다. 이 경우, 배터리(20)는 충전이 중단되고 셀 밸런싱 장치(130)를 통해 자가 방전을 시작한다. 배터리 관리부(110)는 도 2를 참조하여 설명한 기 설정된 방전 시간 동안 배터리(20)가 방전되면, 셀 밸런싱 장치(130)의 작동을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)를 도 2를 참조하여 설명한 기 설정된 휴지 시간동안 휴지상태에 있도록 하여 배터리(20)의 내부 물질을 안정화시킨다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)가 상기 기 설정된 휴지 시간동안 휴지를 마치면, 충전 스위치(SW1)를 턴 온시켜 배터리(20)가 충전을 재개하도록 한다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이되면 미리 설정된 시간동안 상기 배터리(20)의 온도 상승률을 유지하는지 판단할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 미리 설정된 시간동안 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상을 유지하면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 충전 중인 배터리(20)의 온도 상승률은 빈번하게 변할 수 있고, 일시적으로 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값보다 큰 값을 가질 수 있다. 배터리 관리부(110)가 상기 일시적으로 배터리(20)의 온도가 급상승하는 것도 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족한 것으로 판단하면 빈번하게 방전 및 휴지하게 되어 배터리(20)의 전체 충전 시간이 증가할 수도 있다. 따라서, 배터리 관리부(110)는 상기 미리 설정된 시간동안 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이 되는지 모니터링할 필요가 있다. 예를 들면, 상기 기 설정된 값이 0.2도/초이고 상기 미리 설정된 시간이 1분이면, 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 0.2도/초가 될 때부터 1분간 0.2도/초 이상인지 감지할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 0.2도/초 이상의 값을 갖는다 해도 바로 배터리(20)의 충전을 중단시키지 않는다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 1분간 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 0.2도/초 이상일 때 배터리(20)의 충전을 중단시킨다.
도 4은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부의 구성을 간략하게 도시한다.
도 4을 참조하면, 배터리(20) 팩은 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 배터리 관리부(110) 및 셀 밸런싱 장치(130)를 포함한다. 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)는 도 1을 참조하여 설명한 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)와 실질적으로 동일한바 설명을 생략한다.
배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충전 상태(State of Charge, SOC)를 감지할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 전류 적산법 또는 DC-IR에 의한 전압 변동을 통해 배터리(20)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 즉, 배터리 관리부(110)는 감지한 배터리(20)의 전압 또는 전류값을 기초로 배터리(20)의 SOC 값을 추정할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 전압을 측정하여 배터리(20)의 충전 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 배터리(20)의 전압은 배터리(20)의 충전 시간이 경과할수록 증가하며, 배터리(20)의 전압을 통해 SOC값 또는 배터리(20)의 만충전 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 추정된 배터리(20)의 SOC 값을 기초로 배터리(20)의 상태가 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건의 만족여부를 판단할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값이 기 설정된 SOC값에 도달하면 충전 스위치(SW1)를 턴 오프시키기 위한 제어신호와 셀 밸런싱 장치(130)를 작동시키기 위한 제어신호를 출력한다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값이 상기 기 설정된 SOC값에 도달하면 배터리(20)가 충전을 중단하고 방전을 하도록 할 수 있다. 예컨대. 상기 기 설정된 SOC값이 65%라 하면, 배터리 관리부(110)는 충전 중인 배터리(20)의 SOC값이 65%가 되는지 배터리(20)의 SOC값을 추정 및 모니터링한다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값이 65%로 추정되면, 앞서 설명한 바와 같이 배터리(20)의 충전을 중단시키고 셀 밸런싱 장치(130)를 통해 방전을 하도록 한다. 한편, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)가 방전 및 휴지된 후 배터리(20)의 충전을 재개할 때는 배터리(20)의 SOC가 65%이더라도 배터리(20)를 방전 및 휴지시키지 않는다. 예를 들면, 충전 횟수에 따라 배터리 관리부가 SOC에 따른 스웰링 조건의 판단을 한번으로 제한할 수 있다. 또는, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)를 방전 및 휴지시킨 후 일정 시간이 경과한 후에 배터리(20)의 SOC값이 65%에 도달하는지 확인하는 등의 방법을 이용할 수 있다.
한편, 상기 기 설정된 SOC값은 도 2를 참조하여 설명된 A부분을 기초로 설정될 수 있다. A부분은 배터리(20)의 내부 물질의 특성이나 충전 환경 등에 의해 특정 SOC값에서 나타난다. 특히, 리튬 폴리머 등 2차 전지에서는 60%이상의 SOC값에서 A부분이 나타난다. 이런 점에 비추어, 상기 기 설정된 SOC값은 60% 내지 70% 사이에서 어느 한 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 리튬 폴리머 등 2차 전지는 60~70%의 SOC값을 가질 때 배터리(20)를 이루는 내부 물질의 상전이가 활발하게 이뤄진다. 상전이의 발생으로 배터리(20)의 내부 온도는 급상승을 할 수 있다. 이런 점을 고려하여, 배터리(20)의 내부 온도 상승률을 모니터링을 하지 않고도 배터리(20)의 내부 온도가 급상승하는 구간을 배터리(20)의 SOC값으로 예측할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충전 상태(SOC)가 상기 기 설정된 SOC값 이상이고 도 3을 참조하여 설명한 온도 센서(140)에 감지된 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상일 때 상기 스웰링 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 충전 중인 배터리(20)는 일시적으로 내부의 온도가 급상승하는 경우도 있다. 일시적으로 배터리(20) 내부의 온도가 급상승하는 경우까지 빈번하게 방전 및 휴지를 하면 배터리(20)의 전체 충전시간이 증가할 수 있다. 따라서, 도 2를 참조하여 설명한 A부분에서 방전 및 휴지를 시키기 위해, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 추정된 SOC값이 상기 기 설정된 SOC값 이상이 될 때 배터리(20)의 온도 상승률을 고려할 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값을 모니터링 한다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값이 상기 기설정된 SOC값 이상이 되면 배터리(20)의 상기 온도 상승률의 모니터링을 시작한다. 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이 되면, 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1)를 턴 오프하고 셀 밸런싱 장치(130)를 작동시켜 배터리(20)의 충전을 중단시키고 방전을 진행시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면, 배터리(20)의 내부 물질을 안정화시키기 위해 배터리(20)를 상기 기 설정된 휴지 시간 동안 휴지시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면 충전 스위치(SW1)를 턴 온시켜 배터리(20)의 충전을 재개한다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 전압이 미리 설정된 전압에 도달하면 도 1을 참조하여 설명한 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다. 상기 미리 설정된 전압은 도 2을 참조하여 설명한 A부분에 해당하는 전압으로 설정할 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 전압을 모니터링하여 상기 미리 설정된 전압에 도달하면 배터리(20)의 일시적으로 충전을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 도 2을 참조하여 설명한 미리 설정된 방전 시간 동안 배터리(20)를 방전시킨 후 미리 설정된 휴지 시간 동안 휴지시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 미리 설정된 휴지 시간이 경과하면 배터리(20)의 충전을 재개한다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충방전 횟수에 따라 상기 미리 설정된 전압값을 가변할 수 있다. 배터리(20)의 충방전 횟수가 증가할수록 배터리(20)의 열화가 진행된다. 배터리(20)의 열화가 진행될 수록 상기 A부분은 배터리(20)의 전압이 더 큰 값에서 위치하게 된다. 따라서, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충방전 횟수가 증가하면 상기 미리 설정된 전압 값을 더 큰 값으로 가변한다. 예를 들면, 배터리(20)의 제조 초기의 상기 미리 설정된 전압값이 4.1V이면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충방전 횟수가 100회일 때 4.15V로 가변시킬 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20) 충방전 횟수가 200회일 때는 4.18V로 가변시킬 수 있다.
도 5는 정전류-정전압 충전 장치가 연결된 배터리 팩의 내부 구성을 간략하게 도시한다.
도 5을 참조하면, 배터리(20) 팩은 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 배터리 관리부(110), 셀 밸런싱 장치(130)를 포함한다. 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)는 도 1을 참조하여 설명한 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)와 실질적으로 동일한바 설명을 생략한다.
충전 장치(200)는 충전부(210)와 충전 제어부(220)를 포함한다. 충전 장치(200)는 정전류-정전압 충전방법으로 배터리(20) 팩에 정전류 또는 정전압을 인가할 수 있다.
충전부(210)는 충전 제어부(220)의 제어를 받으며, 충전 제어부(220)의 제어에 따라 배터리(20) 팩에 일정한 크기를 갖는 정전류 또는 일정한 크기를 갖는 정전압을 인가할 수 있다. 충전 제어부(220)는 배터리(20) 팩의 단자간 전압을 모니터링하여 충전부(210)를 제어할 수 있다. 충전 제어부(220)는 상기 모니터링한 전압을 기초로 정전류 충전모드 또는 정전압 충전모드를 결정할 수 있다. 정전류 충전모드는 배터리(20) 팩에 일정한 전류를 인가하도록 충전부(210)를 제어하는 모드이다. 정전압 충전모드는 배터리(20) 팩에 일정한 전압을 인가하도록 충전부(210)를 제어하는 모드이다. 충전 제어부(220)는 배터리(20) 팩의 전압이 미리 설정된 전환전압 값에 도달하면 충전부(210)를 정전류 충전모드에서 정전압 충전모드로 전환시킨다. 한편, 충전 제어부(220)는 정전류 충전모드에서 서로 다른 크기를 갖는 두개 이상의 정전류로 배터리(20)를 충전할 수 있다. 이러한 충전 방법을 Step Charge라 부르며, 상기 모니터링한 전압과 미리 설정된 전압값 들을 비교 연산하여 정전류의 크기를 변환시킬 수 있다.
전류 센서(160)는 배터리(20)의 전류, 즉, 배터리(20)와 외부 단자 사이에 흐르는 전류를 감지할 수 있다. 전류 센서(160)는 감지한 전류의 정보를 배터리 관리부(110)에 전달할 수 있다.
배터리 관리부(110)는 전류 센서(160)가 전달한 전류의 정보를 모니터링한다. 배터리 관리부(110)는 충전 장치(200)가 배터리(20) 팩의 단자에 연결되면, 배터리(20)의 충전 스위치(SW1)를 턴 온하고 방전 스위치(SW2)를 턴 오프하여 배터리(20)를 충전시킬 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)가 정전류 충전되면 배터리(20)에 인가되는 정전류의 크기를 모니터링한다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)에 인가되는 정전류의 크기가 변경되면 도 1을 참조하여 설명한 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족한다고 볼 수 있다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)에 인가되는 정전류의 크기를 모니터링하며, 정전류의 크기가 변경되면 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 충전 스위치(SW1)를 턴 오프시킨다. 즉, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)에 인가되는 정전류의 크기를 모니터링하여 상기 정전류의 크기가 변경되면 일시적으로 배터리(20)에 인가되는 정전류를 차단시킨다. 배터리 관리부(110)는 배터리(20)를 도 2를 참조하여 설명한 미리 설정된 방전 시간 동안 방전시킨 후 미리 설정된 휴지 시간 동안 휴지시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 미리 설정된 휴지 시간이 경과하면 배터리(20)의 정전류 충전을 재개한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6을 참조하면, 배터리(20) 팩은 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 배터리 관리부(110), 셀 밸런싱 장치(130) 및 자가 방전부(150)를 포함한다. 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)는 도 1을 참조하여 설명한 배터리(20), 충전 스위치(SW1), 방전 스위치(SW2), 셀 밸런싱 장치(130)와 실질적으로 동일한바 설명을 생략한다.
자가 방전부(150)는 배터리(20)의 양극 및 음극과 전기적으로 연결되어 있고 배터리 관리부(110)와 전기적으로 연결되어 있다. 자가 방전부(150)는 배터리 관리부(110)의 제어 신호에 따라 작동여부가 결정될 수 있다. 자가 방전부(150)는 자가 방전 스위치 및 수동 소자를 포함할 수 있다. 자가 방전부(150)는 자가 방전 스위치가 턴 온되면 배터리(20)와 자가 방전부(150)는 별도의 폐루프를 형성할 수 있다. 자가 방전 스위치가 턴 온되면, 수동 소자는 배터리(20)의 전력을 소비하여 배터리(20)를 방전시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 도 3을 참조하여 설명한 배터리(20)의 온도 상승률이 기 설정된 값 이상이 되면 상기 자가 방전부(150)를 작동시킬 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 온도 상승률이 상기 기 설정된 값 이상이 되면 상기 자가 방전스위치를 턴 온시켜 상기 자가 방전부(150)를 작동시킨다. 이 경우, 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1)를 턴 오프시켜 배터리(20)의 충전을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 자가 방전부(150)를 도 3을 참조하여 설명한 기 설정된 방전 시간 동안 작동시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 방전 시간이 경과하면 상기 자가 방전부(150)의 작동을 중단시키고 도 3을 참조하여 설명한 기 설정된 휴지 시간 동안 배터리(20)가 충방전이 이뤄지지 않도록 휴지시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면 충전 스위치(SW1)를 턴 온시켜 배터리(20)의 충전을 재개한다. 한편, 배터리 관리부(110)는 상기 자가 방전부(150)를 작동시킬 때 셀 밸런싱 장치(130)도 함께 작동시켜 배터리(20)를 방전시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리부(110)는 배터리(20)의 SOC값이 도 4를 참조하여 설명한 기 설정된 SOC값 이상이 되면 상기 자가 방전부(150)를 작동시킬 수 있다. 배터리 관리부(110)는 상기 배터리(20)의 SOC값을 모니터링하여 상기 기 설정된 SOC값 이상이 되는 시점에 자가 방전부(150)의 자가 방전 스위치를 턴 온시키는 제어신호를 인가한다. 이 경우, 배터리 관리부(110)는 충전 스위치(SW1)를 턴 오프시켜 배터리(20)의 충전을 중단시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 자가 방전부(150)를 기 설정된 방전 시간 동안 작동시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 방전 시간이 경과하면 상기 자가 방전부(150)의 작동을 중단시키고 상기 기 설정된 휴지 시간 동안 배터리(20)가 충방전이 이뤄지지 않도록 휴지시킨다. 배터리 관리부(110)는 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면 충전 스위치(SW1)를 턴 온시켜 배터리(20)의 충전을 재개한다.
한편, 자가 방전부(150)가 배터리(20) 팩에 포함된 것으로 도시 되어 있지만 이에 한정하지 않는다. 즉, 자가 방전부(150)는 배터리(20) 팩의 외부에 위치하여 배터리 관리부(110)의 제어에 따라 배터리(20)를 방전시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리;
    상기 배터리 셀 간의 전압을 밸런싱하는 밸런싱 장치;
    충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로상에 배치되는 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하는 스위치부; 및
    상기 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 상기 밸런싱 장치를 제어하고 배터리의 충전과 방전을 제어하는 배터리 관리부;를 포함하고,
    상기 배터리 관리부는 정전류로 충전 중인 배터리의 상태가 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면,
    상기 밸런싱 장치를 기 설정된 방전 시간 동안 작동시켜 상기 배터리를 자가 방전시키고, 상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면 상기 배터리를 기 설정된 휴지 시간 동안 휴지시키고, 상기 기 설정된 휴지 시간이 경과되면, 상기 배터리를 충전시키는 배터리 팩.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리와 병렬로 연결되고, 상기 배터리 관리부의 제어에 따라 배터리를 방전시키는 자가 방전부를 더 포함하고,
    상기 배터리 관리부는 상기 자가 방전부를 작동시켜 상기 배터리를 자가 방전시키는 배터리 팩.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 온도 센서가 감지한 온도의 시간에 따른 변화가 기 설정된 값 이상이 되는 조건인 배터리 팩.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 기 설정된 SOC값에 도달하는 조건인 배터리 팩.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리가 가변 정전류로 충전되고,
    상기 배터리 관리부는 상기 정전류의 크기가 가변하면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 배터리 팩.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 기 설정된 SOC값은 60% 내지 80%사이 값으로 하는 배터리 팩.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건은 상기 온도의 시간에 따른 변화가 기 설정된 값 이상이고 상기 배터리의 충전상태가 기 설정된 SOC값 이상일 때를 조건으로 하는 배터리 팩.
  8. 배터리를 정전류로 충전을 시작하는 충전단계;
    미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 감지하는 감지단계;
    상기 배터리가 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하면, 상기 배터리를 기 설정된 방전 시간동안 방전시키는 방전단계;
    상기 기 설정된 방전 시간이 경과되면, 상기 배터리를 기 설정된 휴지 시간동안 휴지시키는 휴지단계; 및
    상기 배터리의 충전을 재개하는 재개단계;를 포함하는 배터리 팩의 충전방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    상기 배터리의 온도 변화를 감지하는 단계;
    상기 온도 변화의 기울기가 기 설정된 기울기 이상이면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 충전방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    상기 배터리의 충전 상태(State of Charge, SOC)를 모니터링하는 단계;
    상기 배터리의 충전 상태가 기 설정된 SOC값 이상이 되면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 충전방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 충전단계에서는,
    상기 배터리를 가변 정전류로 충전을 하는 배터리 팩의 충전방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    상기 배터리로 인가되는 정전류의 크기를 모니터링하는 단계;
    상기 정전류의 크기가 가변하면 상기 미리 설정된 스웰링(swelling) 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 충전방법.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 방전단계에서는,
    셀 밸런싱 장치를 이용하여 상기 배터리를 방전시키는 배터리 팩의 충전방법.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI689152B (zh) * 2018-03-09 2020-03-21 華碩電腦股份有限公司 電池管理裝置
KR102713999B1 (ko) * 2018-06-20 2024-10-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 자가방전 장치
DE102018217572A1 (de) * 2018-10-15 2020-04-16 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle mit integriertem Steuerschaltkreis
JP7062180B2 (ja) * 2019-01-18 2022-05-06 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー管理装置及び方法
KR102678203B1 (ko) * 2019-02-01 2024-06-26 에스케이온 주식회사 배터리 관리 시스템
US12081060B2 (en) * 2020-09-11 2024-09-03 Robert Bosch Gmbh Minimizing irreversible swelling during battery charging
KR102858666B1 (ko) * 2020-10-26 2025-09-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR20220057368A (ko) * 2020-10-29 2022-05-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법, 배터리 관리 시스템
TWI795749B (zh) * 2021-03-24 2023-03-11 邑達電子股份有限公司 電池組及電池組串接結構
US20220407329A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Battery charge regulation
CN113359043B (zh) * 2021-08-09 2021-10-15 江苏时代新能源科技有限公司 电芯自放电电流检测方法、装置、设备及计算机存储介质
JP7574448B2 (ja) * 2021-09-08 2024-10-28 香港時代新能源科技有限公司 動力電池を充電する方法及び電池管理システム
KR102913839B1 (ko) * 2021-09-08 2026-01-16 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드 파워 배터리 충전 방법 및 배터리 관리 시스템
US11855470B2 (en) * 2021-09-23 2023-12-26 Fluidity Power LLC Mobile generator charging system and method
CN115832474A (zh) * 2021-11-29 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池充电方法及电池、电能设备
US20240380232A1 (en) * 2023-05-12 2024-11-14 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for optimized fast charging

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10270092A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 二次電池の劣化判定方法およびその装置
KR20060060830A (ko) * 2004-12-01 2006-06-07 염덕형 배터리 셀 발란싱 기능을 가진 충·방전 제어장치 및 이를이용한 최적의 배터리 모듈 사용조건의 설정방법
KR20080017157A (ko) * 2006-08-21 2008-02-26 한국전기연구원 배터리 충전 장치
JP2013179766A (ja) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li 放電方式の電池管理システム及びその方法
JP2013179763A (ja) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li 充電方式の電池管理システム及びその方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6326767B1 (en) * 1999-03-30 2001-12-04 Shoot The Moon Products Ii, Llc Rechargeable battery pack charging system with redundant safety systems
CA2595639C (en) * 2005-01-25 2015-03-31 Victhom Human Bionics, Inc. Power supply charging method and device
KR100901559B1 (ko) * 2007-11-21 2009-06-08 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 ｓｏｃ 초기화 방법
KR101329888B1 (ko) 2009-02-05 2013-11-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호 회로 및 이를 구비하는 배터리 팩
CN101800418A (zh) * 2009-02-05 2010-08-11 三星Sdi株式会社 用于电池包的保护电路以及包括该保护电路的电池包
KR101093928B1 (ko) 2009-11-26 2011-12-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 셀의 고온 스웰링을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 그 방법
JP2012221881A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Ydk:Kk 深海用群電池ユニット、およびセルの電圧値を均等化させる方法、並びにプログラム
CN102916458B (zh) * 2011-08-05 2015-06-17 凹凸电子（武汉）有限公司 电池均衡系统、电路及其方法
EP2645527A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-02 Samsung SDI Co., Ltd. Battery pack
KR101975395B1 (ko) * 2012-08-29 2019-05-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어 방법
US9252623B2 (en) * 2012-09-24 2016-02-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection apparatus for secondary battery
KR101537093B1 (ko) * 2013-01-07 2015-07-15 엘지전자 주식회사 전기자동차 및 그 제어방법
CN103972930A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 凹凸电子（武汉）有限公司 电池管理系统及控制电池包充电的方法、电池包
JP5812025B2 (ja) * 2013-02-25 2015-11-11 トヨタ自動車株式会社 定置用蓄電システム及び制御方法
WO2015075758A1 (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 周波数制御方法、周波数制御装置、及び、蓄電池システム
KR102256300B1 (ko) * 2015-01-08 2021-05-26 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10270092A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 二次電池の劣化判定方法およびその装置
KR20060060830A (ko) * 2004-12-01 2006-06-07 염덕형 배터리 셀 발란싱 기능을 가진 충·방전 제어장치 및 이를이용한 최적의 배터리 모듈 사용조건의 설정방법
KR20080017157A (ko) * 2006-08-21 2008-02-26 한국전기연구원 배터리 충전 장치
JP2013179766A (ja) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li 放電方式の電池管理システム及びその方法
JP2013179763A (ja) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li 充電方式の電池管理システム及びその方法

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