KR102655792B1 - 배터리 충전 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 충전 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예는 충전 프로파일에 따라 배터리를 충전하고, 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료한다. 여기서, 상기 충전 프로파일은 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 기초로 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 이용하여 결정된다.

Description

배터리 충전 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS CHARGING BATTERY}
아래 실시예들은 배터리 충전에 관한 것이다.
배터리 충전 방법은 다양하다. 예를 들어, 정전류-정전압 충전 방법(Constant Current-Constant Voltage, CCCV)은 정전류로 배터리를 충전하고, 배터리 전압이 미리 설정된 전압에 도달한 경우, 정전압으로 배터리를 충전한다. 다른 일례로, 전류 감쇠(Varying current decay) 충전 방법은 낮은 SOC(State of Charge)에서는 고전류로 배터리를 충전하고, 특정 SOC가 되는 경우, 전류를 점점 줄여가면서 배터리를 충전한다.
일 측에 따른 배터리 충전 방법은 충전 프로파일에 따라 배터리를 충전하는 단계; 및 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계를 포함한다.
상기 충전 프로파일은 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 기초로 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 이용하여 결정된다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC(state of charge)에 따른 배터리 내부 이온(battery internal ion)의 확산 특성과 관련된 값을 포함할 수 있다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC에 따른 전하량 변화 및 전압 변화 사이의 비율을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC에 따른 dQ/dV에 해당할 수 있다. 여기서, 상기 dQ는 전하량 변화를 나타내고 상기 dV는 전압 변화를 나타낼 수 있다.
상기 가중치 정보는 상기 SOC에 따른 dQ/dV 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 dQ/dV 및 변조율(modulation rate)을 이용하여 도출될 수 있다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC에 따른 개방 회로 전압 차이(delta open circuit voltage) 및 과전압(overpotential) 사이의 비율을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC에 따른 (dES/dET)2에 해당할 수 있다. 여기서, dET는 전류 인가 동안의 전압 변화를 나타내고 상기 dES는 전류 인가 전의 개방 회로 전압과 전류 인가 후의 개방 회로 전압 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
상기 가중치 정보는 상기 SOC에 따른 (dES/dET)2 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 (dES/dET)2 값들과 변조율을 이용하여 도출될 수 있다.
상기 가중치 정보는 상기 배터리 특성 정보 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 특성값들 및 변조율을 이용하여 도출될 수 있다.
상기 충전 프로파일은 상기 기본 충전 프로파일이 상기 가중치 정보를 기초로 변조된(modulated) 것일 수 있다.
상기 배터리의 충전을 종료하는 단계는 상기 배터리의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리의 충전을 종료하는 단계는 상기 배터리의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 상기 배터리를 일정 전압으로 충전하고, 상기 일정 전압으로 충전되는 동안 상기 배터리의 전류가 종료 전류에 도달하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측에 따른 배터리 충전 방법은 입력 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정하는 단계; 상기 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 배터리 특성 정보는 SOC(state of charge)에 따른 배터리 내부 이온의 확산 특성과 관련된 값을 포함할 수 있다.
상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는 SOC에 따른 전하량 변화 및 전압 변화 사이의 비율을 이용하여 상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는 SOC에 따른 dQ/dV를 상기 배터리 특성 정보로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 dQ는 전하량 변화를 나타내고 상기 dV는 전압 변화를 나타낼 수 있다.
상기 가중치 정보를 도출하는 단계는 상기 SOC에 따른 dQ/dV 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 dQ/dV 및 변조율(modulation rate)을 기초로 상기 가중치 정보를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는 SOC에 따른 개방 회로 전압 차이(delta open circuit voltage) 및 과전압(overpotential) 사이의 비율을 이용하여 상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는 SOC에 따른 (dES/dET)2을 상기 배터리 특성 정보로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 dET는 전류 인가 동안의 전압 변화를 나타내고 상기 dES는 전류 인가 전의 개방 회로 전압과 전류 인가 후의 개방 회로 전압 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
상기 가중치 정보를 도출하는 단계는 상기 SOC에 따른 (dES/dET)2 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 (dES/dET)2 및 변조율을 이용하여 상기 가중치 정보를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가중치 정보를 도출하는 단계는 상기 결정된 배터리 특성 정보 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 특성값들 및 변조율을 이용하여 상기 가중치 정보를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측에 따른 배터리 충전 방법은 상기 변조율을 조정하여 다른 가중치 정보를 도출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 충전 프로파일을 결정하는 단계는 상기 도출된 가중치 정보를 기초로 상기 기본 충전 프로파일을 변조하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측에 따른 배터리 충전 방법은 상기 결정된 충전 프로파일에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따른 배터리 충전 장치는 충전 프로파일을 저장하는 메모리; 및 상기 충전 프로파일에 따라 배터리를 충전하고, 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 충전기를 포함한다.
상기 충전 프로파일은 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 기초로 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 이용하여 결정된다.
도 1 내지 도 3은 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8b는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 특성 추정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 10b는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 가중치 도출기를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 변조기를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 차량을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 단말을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 실시예가 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 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 방해할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 3은 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템(100)은 배터리 충전 장치(110) 및 배터리(120)를 포함한다.
배터리(120)는 배터리 셀, 배터리 모듈, 또는 배터리 팩에 해당한다.
배터리 충전 장치(110)는 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전한다. 충전 프로파일은 기본 충전 프로파일 및 가중치 정보를 기초로 결정된다. 도 2에 충전 프로파일의 일례가 도시된다. 도 2에 도시된 예에서, 충전 프로파일의 일례(210)는 멀티 스텝의 기본 충전 프로파일(220)에 가중치 정보가 적용되어 결정될 수 있다. 멀티 스텝의 기본 충전 프로파일(220)은 충전 전류가 단계적으로 변경되는 기본 충전 프로파일에 해당한다. 도 3에 충전 프로파일의 다른 일례가 도시된다. 도 3에 도시된 예에서, 충전 프로파일의 다른 일례(310)는 CCCV(Constant Current-Constant Voltage)의 기본 충전 프로파일(320)에 가중치 정보가 적용되어 결정될 수 있다. 충전 프로파일이 어떻게 결정되는지에 대해선 도 4 내지 도 13을 통해 후술한다.
배터리 충전 장치(110)는 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전하는 동안 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 배터리(120)의 충전을 종료한다. 일례로, 배터리 충전 장치(110)는 배터리(120)의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 배터리(120)의 충전을 종료할 수 있다. 임계 전압은, 예를 들어, 4V~4.2V 이내일 수 있다. 다른 일례로, 배터리 충전 장치(110)는 배터리(120)의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 배터리(120)를 일정 전압으로 충전할 수 있다. 이 때, 배터리 충전 장치(110)는 배터리(120)를 일정 전압으로 충전하는 동안 배터리(120)의 전류가 종료 전류(termination current)(예를 들어, 0.05 C-rate)에 도달하는 경우, 배터리(120)의 충전을 종료할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 충전 장치(110)는 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전함으로써 충전 시간을 단축시킬 수 있고 배터리(120)의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 특성 추정기(410), 가중치 도출기(420), 및 변조기(430)를 포함한다.
특성 추정기(characteristic estimator)(410)는 입력 정보를 기초로 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 결정 또는 추정한다. 배터리 특성 정보는, 예를 들어, SOC(state of charge)에 따른 배터리 셀 내부 물질의 특성에 관한 정보일 수 있다. 여기서, 배터리 셀은 배터리(120)를 나타내거나 배터리(120)와 동일 종류의 배터리를 나타낼 수 있다. 일례로, 배터리 특성 정보는 배터리 셀 내부 이온(예를 들어, 리튬 이온)의 SOC 별 특성값을 포함할 수 있다. 특성값은 해당 배터리 셀 내부 전체에서의 해당 이온의 확산 특성과 관련된 값으로, 예를 들어, dQ/dV 및 (dES/dET)2 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 특성 추정기(410)에 대해선 도 5 내지 도 8b를 통해 후술한다.
가중치 도출기(420)는 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출한다. 일례로, 가중치 도출기(420)는 결정된 배터리 특성 정보 내의 일부 특성값들 및 변조율(modulation rate)을 이용하여 가중치 정보를 도출할 수 있다. 가중치 도출기(420)에 대해선 도 9 내지 도 10b를 통해 후술한다.
변조기(430)는 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정한다. 일례로, 변조기(430)는 기본 충전 프로파일에 도출된 가중치 정보를 적용하여 충전 프로파일을 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 변조기(430)는 도출된 가중치 정보를 기초로 기본 충전 프로파일을 변조하여 충전 프로파일을 결정할 수 있다. 변조기(430)의 동작에 대해선 도 11 내지 도 13을 통해 후술한다.
도 5 내지 도 8b는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 특성 추정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 특성 추정기(410)는 입력 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정 또는 추정한다. 입력 정보는, 예를 들어, 배터리 셀의 충전 정보(또는 방전 정보)이거나 해당 배터리 셀의 전기 화학적 측정 정보일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 특성 추정기(410)는 배터리 셀의 충전 정보 또는 방전 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정 또는 추정할 수 있다. 도 6a에 도시된 예에서, 특성 추정기(410)는 배터리 셀의 충전 정보 또는 방전 정보를 기초로 전하량 Q과 전압 V 사이의 관계 정보(610)를 도출할 수 있고, 도출된 관계 정보(610)를 기초로 SOC에 따른 전하량 변화 dQ 및 전압 변화 dV 사이의 비율을 결정할 수 있으며, 해당 비율을 이용하여 배터리 특성 정보를 결정할 수 있다. 일례로, 특성 추정기(410)는 SOC에 따른 dQ/dV 정보 또는 해당 dQ/dV 정보의 절대값을 배터리 특성 정보로 결정할 수 있다. 이러한 배터리 특성 정보는 dQ/dV 기반 배터리 특성 정보로 달리 표현될 수 있다.
도 6b에 일 실시예에 따른 배터리 특성 정보에 해당하는 dQ/dV 정보(620)가 도시된다. 아래 표 1은 dQ/dV 정보(620)를 다르게 표현한 것이다.
SOC(%) 특성값
... ...
k dQk/dVk
k+1 dQk+1/dVk+1
... ...
N dQN/dVN
각 SOC에서의 특성값 dQ/dV는 해당 SOC에서 배터리 셀 내부 전체에서의 이온 확산 특성과 관련될 수 있다. 이에 대해선 도 7을 참조하면서 설명한다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, SOC에 따른 배터리 셀의 각 전극의 이온의 확산 특성은 SOC 별 각 전극의 dQ/dV의 절대값과 반대로 움직일 수 있다. 일례로, 특정 SOC에서, dQ/dV의 절대값이 크면 이온의 확산 계수는 작다. 여기서, V는 배터리 셀의 전압을 나타내고 Q는 배터리 셀의 전하량(또는 용량)을 나타낸다.
각 전극에서의 확산 특성 변화가 각 전극의 dQ/dV의 절대값의 변화와 반대로 나타나는 경향을 배터리 셀 전체에 적용하면, 배터리 셀 내부 전체에서의 이온 확산 특성은 배터리 셀의 dQ/dV의 절대값의 변화와 반대일 것이라고 추정될 수 있다. 달리 표현하면, 각 전극의 SOC 별 확산 특성 및 각 전극의 SOC 별 dQ/dV 사이의 관계를 배터리 셀 전체에 적용하면, 배터리 셀 내부 전체에서의 SOC에 따른 이온 확산 특성은 배터리 셀의 SOC에 따른 dQ/dV와 관련될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 특성 추정기(410)는 배터리 셀에 대한 SOC 별 전기 화학적 측정 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정 또는 추정할 수 있다. 전기 화학적 측정 정보는, 예를 들어, GITT(galvanostatic intermittent titration technique) 측정 정보를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. SOC 별 GITT 측정 정보는 배터리 셀의 각 SOC에서의 dES 및 dET를 포함한다. 도 8a에 배터리 셀의 SOC가 k일 때의 GITT 측정 정보(810)가 도시된다.
도 8a에 도시된 예에서, GITT 측정 정보(810)는 dES_k 및 dET_k를 포함한다. 여기서, dES_k는 전류 펄스 인가 전의 OCV(open circuit voltage)와 전류 펄스 인가 후의 OCV 사이의 차이를 나타낼 수 있고, dET_k는 전류 펄스 인가 동안의 전압 변화를 나타낼 수 있다. 달리 표현하면, dES_k는 OCV 차이(=ΔOCV)를 나타낼 수 있고, dET_k는 과전압을 나타낼 수 있다. 특성 추정기(410)는 dES_k 및 dET_k 사이의 비율을 기초로 SOC가 k일 때의 특성값을 결정할 수 있다. 일례로, 특성 추정기(410)는 (dES_k/dET_k)2을 SOC가 k일 때의 특성값으로 결정할 수 있다. 배터리 셀의 SOC가 k+1이 될 때까지 배터리 셀은 충전될 수 있고, 특성 추정기(410)는 (dES_k+1/dET_k+1)2을 SOC가 k+1일 때의 특성값으로 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 특정 추정기(410)는 각 SOC에서의 특성값 (dES/dET)2을 포함하는 배터리 특성 정보를 결정할 수 있다. 이러한 배터리 특성 정보는 (dES/dET)2 기반 배터리 특성 정보로 달리 표현될 수 있다.
도 8b에 다른 실시예에 따른 배터리 특성 정보에 해당하는 (dES/dET)2 정보(820)가 도시된다. 아래 표 2는 (dES/dET)2 정보(820)를 달리 표현한 것이다.
SOC(%) 특성값
... ...
k (dES_k/dET_k)2
k+1 (dES_k+1/dET_k+1)2
... ...
N (dES_N/dET_N)2
각 SOC에서의 특성값 (dES/dET)2는 해당 SOC에서 배터리 셀 내부 전체에서의 이온 확산 특성과 관련될 수 있다. 일례로, 배터리 셀의 각 전극의 활물질 내 이온 확산 계수는 에 따라 계산될 수 있다. 여기서, m B 는 산화물 질량을 나타내고, V M 은 몰(mol) 당 부피를 나타내며, M B 는 분자량을 나타내고, A는 전극 면적을 나타내고, T는 전류 펄스 인가 시간을 나타낸다. 해당 수학식에 기초할 때, 배터리 셀 내부 전체에서의 이온 확산 특성은 (dES/dET)2와 관련된 것으로 추정될 수 있다.
도 9 내지 도 10b는 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 가중치 도출기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 가중치 도출기(420)는 특성 추정기(410)에 의해 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출한다. 일 실시예에 있어서, 가중치 도출기(420)는 결정된 배터리 특성 정보 내의 일부 특성값들 및 변조율을 이용하여 가중치 정보를 도출할 수 있다. 여기서, 변조율은 도출된 가중치 정보의 표준 편차와 관련될 수 있고, 일부 특성값들은, 예를 들어, SOC가 0~80%의 구간의 특성값일 수 있다. 도 10a를 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 10a에 도시된 예를 참조하면, 가중치 도출기(420)는 dQ/dV 정보(720)에서 SOC가 0~80%의 구간의 특성값들의 평균과 해당 특성값들 각각의 편차를 계산할 수 있고, 계산된 편차들 중 최대값을 갖는 특성값을 식별할 수 있다. 도 10a에 도시된 예에서, SOC가 0일 때의 특성값의 편차 Δ0이 최대일 수 있다. 이 경우, 가중치 도출기(420)는 SOC가 0일 때의 특성값을 최대 편차를 갖는 특성값으로 식별할 수 있다.
가중치 도출기(420)는 계산된 평균을 가중치 1로 정의할 수 있고, 가중치 1 및 변조율을 기초로 최대 가중치를 정의할 수 있다. 변조율은 가중치 정보의 스케일(scale) 또는 편차를 결정짓는 요소에 해당할 수 있다. 도 10a에 도시된 예에서, 변조율이 30%인 경우, 가중치 도출기(420)는 가중치 1에 가중치 1의 30%에 해당하는 0.3을 더하여 최대 가중치 1.3을 결정할 수 있다.
가중치 도출기(420)는 식별된 특성값을 최대 가중치 1.3에 맵핑할 수 있다. 이에 따라, SOC가 0일 때의 가중치는 1.3에 해당한다.
가중치 도출기(420)는 식별된 특성값의 편차 Δ0가 최대 가중치 및 가중치 1 사이의 차이 Δω0로 증가한 비율만큼 SOC가 0~80%의 구간의 특성값들 각각의 편차를 증가시켜 가중치 정보를 도출할 수 있다. 도 10a에 도시된 예에서, Δ0가 Δω0으로 증가한 비율이 r이라 할 때, 가중치 도출기(420)는 Δ20을 비율 r만큼 증가시켜서 SOC가 20일 때의 가중치 ω20을 도출할 수 있고, Δ40을 비율 r만큼 증가시켜서 SOC가 40일 때의 가중치 ω40을 도출할 수 있다. 달리 표현하면, 가중치 도출기(420)는 Δ20을 비율 r만큼 증가시켜 도출된 값을 ω20으로 결정할 수 있고, Δ40을 비율 r만큼 증가시켜 도출된 값을 ω40으로 결정할 수 있다. 가중치 도출기(420)는 나머지 편차들 각각을 비율 r만큼 증가시켜서 나머지 가중치들을 도출할 수 있다.
도 10a를 통해 설명한 예와 유사하게, 가중치 도출기(420)는 (dES/dET)2 정보(820)에서의 SOC가 0~80%의 구간의 특성값들 및 변조율 30%를 기초로 가중치 정보를 도출할 수 있다.
도 10a를 통해 설명한 가중치 정보 도출 방법은 예시적인 사항일 뿐, 가중치 정보 도출 방법은 도 10a를 통해 설명한 내용으로 제한되지 않는다. 가중치 도출기(420)는 통계 분석(예를 들어, 표준화(standardization) 또는 정규화(normalization) 등)을 배터리 특성 정보에 적용하여 가중치 정보를 도출할 수 있다.
도 10b에 심볼 "○"로 표현된 dQ/dV 기반 가중치 정보(1010)와 심볼 "△"로 표현된 (dES/dET)2 기반 가중치 정보(1020)가 도시된다. 여기서, dQ/dV 기반 가중치 정보(1010)는 도 10a를 통해 설명한 예에 따라 dQ/dV 정보(720)로부터 도출된 가중치 정보를 나타내고, (dES/dET)2 기반 가중치 정보(1020)는 도 10a를 통해 설명한 예를 (dES/dET)2 정보(820)에 적용하여 도출된 가중치 정보를 나타낸다.
도 10b에 도시된 dQ/dV 기반 가중치 정보(1010)의 평균은 1이고 표준 편차는 8.5%에 해당할 수 있고, (dES/dET)2 기반 가중치 정보(1020)의 평균은 1이고, 표준 편차는 8.8%에 해당할 수 있다. 이에 따라, 도 10a를 통해 설명한 예를 다르게 표현하면, 가중치 도출기(420)는 가중치 정보의 평균이 1이고 표준 편차가 미리 정해진 값에 해당하도록 SOC가 0~80%의 구간의 특성값들로부터 가중치 정보를 도출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 가중치 도출기(420)는 변조율을 조정하여 하나 이상의 다른 가중치 정보를 도출할 수 있다. 달리 표현하면, 가중치 도출기(420)는 복수의 서로 다른 가중치 정보를 도출하되, 각 가중치 정보의 표준 편차가 미리 정해진 범위(예를 들어, 0~30%) 내의 서로 다른 값을 갖도록 배터리 특성 정보로부터 복수의 서로 다른 가중치 정보를 도출할 수 있다. 일례로, 가중치 도출기(420)는 복수의 dQ/dV 기반 가중치 정보를 도출하되, 복수의 dQ/dV 기반 가중치 정보 각각의 표준 편차가 4.3% 및 12.8% 각각을 갖도록 도출할 수 있다. 여기서, 각 가중치 정보의 평균은 1로 서로 동일하다. 또한, 가중치 도출기(420)는 복수의 서로 다른 (dES/dET)2 기반 가중치 정보를 도출하되, 복수의 (dES/dET)2 기반 가중치 정보 각각의 표준 편차가 4.4% 및 13.2% 각각을 도출할 수 있다. 여기서, 각 가중치 정보의 평균은 1로 서로 동일하다.
일 실시예에 있어서, 가중치 도출기(420)는 도출된 가중치 정보에 일정 값을 더하여 해당 가중치 정보를 조정할 수 있다. 조정된 가중치 정보가 기본 충전 프로파일에 적용된 충전 프로파일은 조정전 가중치 정보가 기본 충전 프로파일에 적용된 충전 프로파일보다 배터리(120)에 높은 전류가 인가될 수 있다. 이에 따라, 충전 시간이 단축될 수 있다.
도 11 내지 도 13은 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치의 변조기를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 변조기(430)는 가중치 도출기(420)에 의해 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정한다. 일례로, 변조기(430)는 도출된 가중치 정보를 기초로 기본 충전 프로파일을 변조하여 충전 프로파일을 결정할 수 있다. 달리 표현하면, 변조기(430)는 기본 충전 프로파일에 도출된 가중치 정보를 적용하여 충전 프로파일을 결정할 수 있다.
도 12에 복수의 충전 프로파일들의 일례 및 멀티 스텝의 기본 충전 프로파일의 일례(1210)가 도시된다. 도 12에 도시된 충전 프로파일들 각각은 표준 편차들(또는 변조율) 4.3%, 8.5%, 및 12.8% 각각에 대한 dQ/dV 기반 가중치 정보와 기본 충전 프로파일(1210)을 곱한 결과에 해당한다. 표준 편차들(또는 변조율) 각각에 대한 dQ/dV 기반 가중치 정보는 CCCV의 기본 충전 프로파일 등 다양한 기본 충전 프로파일에 적용될 수 있다.
도 13에 복수의 충전 프로파일들의 다른 일례 및 멀티 스텝의 기본 충전 프로파일의 일례(1210)가 도시된다. 도 13에 도시된 충전 프로파일들 각각은 표준 편차들(또는 변조율) 4.4%, 8.8%, 및 13.2% 각각에 대한 (dES/dET)2 기반 가중치 정보와 멀티 스텝의 기본 충전 프로파일(1210)을 곱한 결과에 해당한다. 표준 편차들(또는 변조율) 각각에 대한 (dES/dET)2 기반 가중치 정보는 CC-CV의 기본 충전 프로파일 등 다양한 기본 충전 프로파일에 적용될 수 있다.
도 12에 도시된 충전 프로파일들 및 도 13에 도시된 충전 프로파일들 중 하나 이상이 배터리 충전 장치(110)에 저장될 수 있고, 배터리 충전 장치(110)는 저장된 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 14를 통해 설명할 배터리 충전 방법은 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)에 의해 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 입력 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정한다(1410). 일례로, 입력 정보는 배터리 셀의 충전 정보 또는 방전 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 배터리 셀의 충전 정보 또는 방전 정보를 기초로 dQ/dV 기반 배터리 특성 정보(예를 들어, dQ/dV 정보(720))를 결정할 수 있다. 다른 일례로, 입력 정보는 SOC 별 GITT 측정 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 SOC 별 GITT 측정 정보를 기초로 (dES/dET)2 기반 배터리 특성 정보(예를 들어, (dES/dET)2 정보(820))를 결정할 수 있다.
배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출한다(1420). 일례로, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 dQ/dV 기반 배터리 특성 정보를 기초로 dQ/dV 기반 가중치 정보(1010)를 도출할 수 있다. 다른 일례로, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 (dES/dET)2 기반 배터리 특성 정보를 기초로 (dES/dET)2 기반 가중치 정보(1020)를 도출할 수 있다.
배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정한다(1430).
구현에 따라, 도 14를 통해 설명한 배터리 충전 방법은 배터리 충전 장치(110)에 의해 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 13을 통해 기술된 사항들은 도 14를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 15는 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 통해 설명할 배터리 충전 방법은 배터리 충전 장치(110)에 의해 수행된다.
도 15를 참조하면, 배터리 충전 장치(110)는 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전한다(1510).
배터리 충전 장치(110)는 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 배터리(110)의 충전을 종료한다(1520). 충전 종료 이벤트는, 예를 들어, 충전 프로파일에 따라 배터리(110)가 충전되는 동안 배터리(110)의 전압이 임계 전압에 도달했을 때 발생할 수 있다. 다른 일례로, 배터리(110)의 전압이 임계 전압에 도달한 경우 배터리(110)는 일정 전압으로 충전될 수 있고, 일정 전압으로 충전되는 동안 배터리(110)의 전류가 종료 전류에 도달했을 때 충전 종료 이벤트가 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리 충전 장치(110)는 단계(1510) 이전에 단계(1410) 내지 단계(1430)을 수행하여 충전 프로파일을 결정할 수 있다.
도 1 내지 도 14를 통해 기술된 사항들은 도 15를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 16은 일 실시예에 따른 배터리 충전 프로파일 생성 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16을 참조하면, 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 프로세서(1610) 및 메모리(1620)를 포함한다.
프로세서(1610)는 특성 추정기(410), 가중치 도출기(420), 및 변조기(430)를 구현한다. 보다 구체적으로, 프로세서(1610)는 입력 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정하고, 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출하며, 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정한다.
메모리(1620)는 결정된 충전 프로파일을 저장한다.
도 1 내지 도 15를 통해 기술된 사항들은 도 16을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 17은 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17을 참조하면, 배터리 충전 장치(110)는 충전기(1710) 및 메모리(1720)를 포함한다.
메모리(1720)는 충전 프로파일을 저장한다.
충전기(1710)는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 충전기(1710)의 동작은 컨트롤러에 의해 구현될 수 있다.
충전기(1710)는 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전하고, 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 배터리(120)의 충전을 종료한다.
일 실시예에 있어서, 배터리 충전 장치(110)는 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)를 포함할 수 있다. 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 충전 프로파일을 결정하여 메모리(1720)에 저장할 수 있다.
도 1 내지 도 16을 통해 기술된 사항들은 도 17을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
배터리 충전 장치(110)는 배터리를 포함하는 다양한 전자 장치(예를 들어, 보행 보조 장치, 차량, 단말 등)에 탑재될 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 차량을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 차량(1800)은 배터리 팩(1810)을 포함한다. 차량(1800)은 배터리 팩(1810)을 전원(power)으로 이용하는 차량일 수 있다. 차량(1800)은, 예를 들어, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차일 수 있다.
배터리 팩(1810)은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 및 배터리 셀들(또는 배터리 모듈들)을 포함한다. BMS는 배터리 팩(1810)에 이상(abnormality)이 발생하였는지 모니터링할 수 있고, 배터리 팩(1810)이 과충전(over-charging) 또는 과방전(over-discharging)되지 않도록 할 수 있다. 또한, BMS는 배터리 팩(1810)의 온도가 제1 온도(일례로, 40℃)를 초과하거나 제2 온도(일례로, -10℃) 미만이면 배터리 팩(1810)에 대해 열 제어를 수행할 수 있다. 또한, BMS는 셀 밸런싱을 수행하여 배터리 팩(1810) 내의 배터리 셀들 간의 충전 상태가 균등해지도록 할 수 있다.
실시예에 따르면, 차량(1800)은 배터리 충전 장치(110)를 포함한다. 배터리 충전 장치(110)는 배터리 팩(1810)(또는 배터리 팩(1810) 내의 배터리 셀들)을 충전 프로파일에 따라 충전한다. 구현에 따라, 차량(1800)은 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)를 포함할 수 있다. 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 배터리 팩(1810)을 위한 충전 프로파일 또는 배터리 팩(1810) 내의 배터리 셀들 각각을 위한 충전 프로파일을 결정할 수 있다.
도 1 내지 도 17을 통해 기술된 사항은 도 18을 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 19는 일 실시예에 따른 단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 단말(1910)은 배터리 충전 장치(110) 및 배터리(120)를 포함한다. 단말(1910)은 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC, 또는 웨어러블 디바이스와 같은 이동 단말일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
배터리 충전 장치(110)는 IC(Integrated Circuit) 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
배터리 충전 장치(110)는 파워 소스(1920)로부터 유선 또는 무선으로 전력을 수신할 수 있고, 해당 전력을 기초로 충전 프로파일에 따라 배터리(120)를 충전할 수 있다. 구현에 따라, 단말(1910)은 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)를 포함할 수 있다. 배터리 충전 프로파일 생성 장치(400)는 배터리(120)를 위한 충전 프로파일을 결정할 수 있다.
도 1 내지 도 18을 통해 기술된 사항은 도 19를 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (25)

  1. 배터리 충전 장치의 배터리 충전 방법에 있어서,
    충전 프로파일에 따라 배터리를 충전하는 단계; 및
    충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계
    를 포함하고,
    상기 충전 프로파일은 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 기초로 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 이용하여 결정되고,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 배터리와 동일 종류 배터리의 SOC(state of charge)에 따른 개방 회로 전압 차이(delta open circuit voltage) 및 과전압(overpotential) 사이의 비율을 이용하여 결정되는,
    배터리 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 SOC에 따른 배터리 내부 이온(battery internal ion)의 확산 특성과 관련된 값을 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 SOC에 따른 전하량 변화 및 전압 변화 사이의 비율을 이용하여 결정되는,
    배터리 충전 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 SOC에 따른 dQ/dV를 포함하고,
    상기 dQ는 전하량 변화를 나타내고 상기 dV는 전압 변화를 나타내는,
    배터리 충전 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가중치 정보는 상기 SOC에 따른 dQ/dV 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 dQ/dV 및 변조율(modulation rate)을 이용하여 도출되는
    배터리 충전 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 SOC에 따른 (dES/dET)2를 포함하고,
    상기 dET는 전류 인가 동안의 전압 변화를 나타내고 상기 dES는 전류 인가 전의 개방 회로 전압과 전류 인가 후의 개방 회로 전압 사이의 차이를 나타내는,
    배터리 충전 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가중치 정보는 상기 SOC에 따른 (dES/dET)2 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 (dES/dET)2 값들과 변조율을 이용하여 도출되는,
    배터리 충전 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 정보는 상기 배터리 특성 정보 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 특성값들 및 변조율을 이용하여 도출되는,
    배터리 충전 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충전 프로파일은 상기 기본 충전 프로파일이 상기 가중치 정보를 기초로 변조된(modulated) 것인,
    배터리 충전 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전을 종료하는 단계는,
    상기 배터리의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전을 종료하는 단계는,
    상기 배터리의 전압이 임계 전압에 도달하는 경우, 상기 배터리를 일정 전압으로 충전하고, 상기 일정 전압으로 충전되는 동안 상기 배터리의 전류가 종료 전류에 도달하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  13. 배터리 충전 장치의 배터리 충전 방법에 있어서,
    입력 정보를 기초로 배터리 특성 정보를 결정하는 단계;
    상기 결정된 배터리 특성 정보를 기초로 가중치 정보를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 기초로 충전 프로파일을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는,
    배터리의 SOC(state of charge)에 따른 개방 회로 전압 차이(delta open circuit voltage) 및 과전압(overpotential) 사이의 비율을 이용하여 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 SOC에 따른 배터리 내부 이온의 확산 특성과 관련된 값을 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는,
    상기 SOC에 따른 전하량 변화 및 전압 변화 사이의 비율을 이용하여 상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는,
    상기 SOC에 따른 dQ/dV를 상기 배터리 특성 정보로 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 dQ는 전하량 변화를 나타내고 상기 dV는 전압 변화를 나타내는,
    배터리 충전 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가중치 정보를 도출하는 단계는,
    상기 SOC에 따른 dQ/dV 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 dQ/dV 및 변조율(modulation rate)을 기초로 상기 가중치 정보를 도출하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 특성 정보를 결정하는 단계는,
    상기 SOC에 따른 (dES/dET)2을 상기 배터리 특성 정보로 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 dET는 전류 인가 동안의 전압 변화를 나타내고 상기 dES는 전류 인가 전의 개방 회로 전압과 전류 인가 후의 개방 회로 전압 사이의 차이를 나타내는,
    배터리 충전 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가중치 정보를 도출하는 단계는,
    상기 SOC에 따른 (dES/dET)2 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 (dES/dET)2 및 변조율을 이용하여 상기 가중치 정보를 도출하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 가중치 정보를 도출하는 단계는,
    상기 결정된 배터리 특성 정보 중 미리 정해진 SOC 구간에 속한 특성값들 및 변조율을 이용하여 상기 가중치 정보를 도출하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 변조율을 조정하여 다른 가중치 정보를 도출하는 단계
    를 더 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 충전 프로파일을 결정하는 단계는,
    상기 도출된 가중치 정보를 기초로 상기 기본 충전 프로파일을 변조하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 결정된 충전 프로파일에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 더 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  25. 충전 프로파일을 저장하는 메모리; 및
    상기 충전 프로파일에 따라 배터리를 충전하고, 충전 종료 이벤트가 발생하는 경우, 상기 배터리의 충전을 종료하는 충전기
    를 포함하고,
    상기 충전 프로파일은 배터리 특성(battery characteristic) 정보를 기초로 도출된 가중치 정보 및 기본 충전 프로파일을 이용하여 결정되고,
    상기 배터리 특성 정보는 상기 배터리와 동일 종류 배터리의 SOC(state of charge)에 따른 개방 회로 전압 차이(delta open circuit voltage) 및 과전압(overpotential) 사이의 비율을 이용하여 결정되는,
    배터리 충전 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110031938A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Yosuke Ishikawa Method of Estimating Battery State of Charge

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6107782A (en) * 1998-04-07 2000-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multi-staged method for recharging a lead acid battery as a function of intrinsic battery characteristics
US8754611B2 (en) 2008-04-11 2014-06-17 Apple Inc. Diffusion-limited adaptive battery charging
US8624560B2 (en) 2008-04-11 2014-01-07 Apple Inc. Controlling battery charging based on current, voltage and temperature
US8972213B2 (en) 2008-06-27 2015-03-03 GM Global Technology Operations LLC Pattern recognition approach to battery diagnosis and prognosis
US8054038B2 (en) 2009-01-29 2011-11-08 Tesla Motors, Inc. System for optimizing battery pack cut-off voltage
US8117857B2 (en) 2009-02-20 2012-02-21 Tesla Motors, Inc. Intelligent temperature control system for extending battery pack life
US8508191B2 (en) 2009-07-29 2013-08-13 The Regents Of The University Of Michigan System for scheduling battery charge and discharge in a reconfigurable battery
US8958770B2 (en) 2009-10-12 2015-02-17 At&T Mobility Ii Llc Dynamic usage inequity detection and/or remedy
US9197089B2 (en) 2011-11-14 2015-11-24 Auburn University Rapid battery charging method and system
US8618775B2 (en) 2012-01-05 2013-12-31 Tesla Motors, Inc. Detection of over-current shorts in a battery pack using pattern recognition
KR101568110B1 (ko) * 2012-07-12 2015-11-11 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 2차 전지의 충전 제어 방법 및 충전 제어 장치
KR101394859B1 (ko) 2012-09-05 2014-05-13 현대자동차주식회사 자동차의 ｂｍｓ 커넥터
BR112015017892B1 (pt) 2013-02-01 2022-01-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de bateria
DE112013006931T5 (de) 2013-04-11 2016-01-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Akkusystem
KR101651829B1 (ko) 2014-06-30 2016-08-29 영화테크(주) 확장칼만필터를 이용한 배터리 상태 추정 방법, 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체
EP2990818B1 (en) * 2014-09-01 2019-11-27 Yokogawa Electric Corporation Secondary battery capacity measurement system and secondary battery capacity measurement method
JP6355552B2 (ja) 2014-12-25 2018-07-11 マクセルホールディングス株式会社 リチウムイオン二次電池の充電方法及びその充電制御システム
JP6257510B2 (ja) * 2014-12-26 2018-01-10 マクセルホールディングス株式会社 リチウムイオン二次電池の充電制御方法、および、充電機構
CN105807226B (zh) 2014-12-31 2018-07-10 北京航天测控技术有限公司 基于等效电路模型的锂离子电池soc预测方法及装置
KR102502450B1 (ko) 2015-11-02 2023-02-22 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
JP2017097997A (ja) 2015-11-19 2017-06-01 日立マクセル株式会社 二次電池の特性解析方法、および、特性解析装置
KR102530220B1 (ko) 2016-01-06 2023-05-09 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
KR102547376B1 (ko) 2016-03-03 2023-06-26 삼성전자주식회사 전자 장치, 충전 제어 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체
CN105811560B (zh) * 2016-04-20 2018-08-03 浙江吉利控股集团有限公司 自发电可穿戴电子设备
US10447054B2 (en) 2016-05-20 2019-10-15 Robert Bosch Gmbh Staircase charging
KR102091771B1 (ko) 2016-06-10 2020-03-20 주식회사 엘지화학 배터리 사이클 카운팅 장치
EP3504700A4 (en) * 2016-08-24 2020-01-22 Kinestral Technologies, Inc. AMPLIFIER CIRCUIT FOR ELECTROCHROME DEVICES
US11462929B2 (en) 2016-10-04 2022-10-04 University Of Washington Systems and methods for direct estimation of battery parameters using only charge/discharge curves
US10985590B2 (en) * 2016-11-01 2021-04-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for charging battery
KR20180066292A (ko) 2016-12-07 2018-06-19 주식회사 투엠아이 이차전지의 수명 단축 및 폭발 방지를 위한 배터리의 급속 충전 시스템 및 방법
KR102441469B1 (ko) * 2017-11-13 2022-09-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
TWI649573B (zh) * 2017-12-04 2019-02-01 財團法人工業技術研究院 電池內短路阻抗之偵測方法和系統
US20200103468A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 Denso Ten Limited Soc estimation apparatus
CN110673039B (zh) * 2019-11-11 2022-02-08 安徽优旦科技有限公司 一种基于大数据的磷酸铁锂电池soc充电在线校正方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110031938A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Yosuke Ishikawa Method of Estimating Battery State of Charge

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Publication number Publication date
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