KR20190073151A - Method and system for battery charge - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a battery charging method and a system thereof capable of shortening the charging time of a battery. The battery charging method comprises the steps of: providing a charging electric current of a predetermined intensity according to the current state of charge (SOC) of the battery and the battery temperature to the battery when the charging of the battery is started; determining whether the charging electric current may increase due to the temperature increase of the battery; and increasing the temperature of the battery when being determined that the charge electric current can be increased according to the temperature increase of the battery.

Description

배터리 충전 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR BATTERY CHARGE}[0001] METHOD AND SYSTEM FOR BATTERY CHARGE [0002]

본 발명은 배터리 충전 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리를 충전시 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리를 승온시킴으로써 충전 시간 및 배터리의 승온에 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 배터리 충전 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging method and system, and more particularly, to a battery charging method and system that can reduce the charging time and the energy required for raising the battery by selectively raising the battery when the charging current can be increased when the battery is charged To a battery charging method and system.

하이브리드 자동차 및 전기자동차의 배터리가 점차 대용량화 됨에 따라, 배터리를 냉각/승온 하는 시스템도 공냉식에서 수냉식으로 변화하고 있다.As the batteries of hybrid and electric vehicles gradually become larger, the system for cooling / heating the battery also changes from air-cooled to water-cooled.

수냉식 배터리 시스템은 저온에 방치된 배터리의 충전 효율을 향상시키기 위해서 냉각수의 온도를 상승시켜 배터리를 승온시켜야 한다. 한편, 배터리의 대용량 추세에 따라 배터리로 고전류를 제공하여 충전시간을 더욱 단축시킬 것이 요구되고 있지만, 고전류 충전은 배터리의 온도가 적절히 유지될 경우에 가능하다. 이와 같이, 고용량의 수냉식 배터리 시스템은 고전류 충전을 위해 냉각수의 온도를 상승시켜야 할 필요가 있는데, 냉각수의 온도를 상승시키기 위해서는 공냉식 시스템에서 사용되는 열선에 비해 많은 시간과 에너지가 요구된다. 따라서, 고용량의 수냉식 배터리 시스템의 충전 동안 지속적으로 냉각수 온도 상승을 통해 배터리를 승온시킬 경우, 배터리 승온에 소요되는 에너지가 과도하게 소모되어 충전비용이 증가되는 문제점이 있다. The water-cooled battery system must raise the temperature of the cooling water by raising the temperature of the cooling water in order to improve the charging efficiency of the battery left at a low temperature. On the other hand, it is required to shorten the charging time by providing a high current to the battery according to the large capacity of the battery, but the high current charging is possible when the temperature of the battery is properly maintained. Thus, in a high-capacity water-cooled battery system, it is necessary to raise the temperature of the cooling water in order to charge the high current. In order to raise the temperature of the cooling water, much time and energy are required as compared with the heat wire used in the air- Therefore, when the temperature of the battery is continuously increased through the rise of the cooling water temperature during the charging of the high-capacity water-cooled battery system, the energy required for raising the battery is excessively consumed and the charging cost is increased.

또한, 배터리가 승온에 따라 충전 전류가 증가하지 않는 구간이 존재할 수도 있으므로 배터리 승온으로 인한 에너지만 불필요하게 소모되어 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.In addition, there may be a period in which the charging current does not increase as the temperature of the battery increases, so that only the energy due to the temperature rise of the battery is unnecessarily consumed and energy is wasted.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KR 10-1558705 (2015.10.01)KR 10-1558705 (2015.10.01)

본 발명은 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리 승온을 통해 배터리의 충전 시간을 단축시키고 배터리의 승온에 소요되는 에너지를 절약하며 배터리의 충전비용을 절감할 수 있는 배터리 충전 방법 및 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.The present invention relates to a battery charging method and system capable of shortening a charging time of a battery by selectively raising the battery when the charging current can be increased, saving energy required for raising the temperature of the battery, and reducing the charging cost of the battery To provide a solution to the problem.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

배터리의 충전이 개시되면, 배터리의 현재 SOC 및 배터리 온도에 따라 사전 설정된 크기의 충전 전류를 배터리로 제공하는 단계;Providing a battery with a predetermined charging current according to a current SOC of the battery and a battery temperature when charging of the battery is started;

상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 단계; 및Determining whether charge current can be increased according to a temperature rise of the battery; And

상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단된 경우 상기 배터리의 온도를 상승시키는 단계;를 포함하는 배터리 충전 방법을 제공한다.And increasing the temperature of the battery when it is determined that the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 판단하는 단계 이전에, 배터리의 목표 SOC, 상기 배터리의 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 기반하여 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, before the determining step, the estimated full charge time of the battery based on the target SOC of the battery, the current SOC of the battery, and the battery temperature, And a step of determining whether or not the image is displayed.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결정하는 단계는, 상기 목표 SOC, 상기 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 대해 상기 전체 충전 예상 및 상기 충전 단축 예상 시간이 사전에 결정되어 매핑된 데이터맵을 이용하여 상기 전체 충전 예상 및 상기 충전 단축 예상 시간을 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the determining step may include: determining whether the full charge estimate and the charge short estimate time are pre-determined for the target SOC, the current SOC, and the battery temperature, The total charge estimate and the charge shortening estimated time can be determined.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계는, 상기 배터리의 목표 SOC에서 상기 배터리의 현재 SOC를 차감한 차감값을 계산하는 과정; 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 상기 차감값으로 나눈 단위 단축값과 사전 설정된 제1 기준값을 비교하는 과정; 및 상기 단위 단축값이 상기 제1 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the determining may include calculating a subtracted value by subtracting a current SOC of the battery from a target SOC of the battery; Comparing a unit shortening value obtained by dividing a battery shortening expected time of the battery by the difference value and a preset first reference value; And determining that the charging current can be increased according to a temperature rise of the battery when the unit shortening value is greater than the first reference value.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계는, 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값이 사전 설정된 제2 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the determining step may include: when a value obtained by dividing the battery shortening estimated time of the battery by the estimated total charging time of the battery is greater than a predetermined second reference value, It can be judged that this is possible.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상승시키는 단계 이후 상기 판단하는 단계를 재수행하는 단계;를 더 포함하고, 상기 재수행하는 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 불가능한 것으로 판단된 경우, 상기 배터리 충전 종료시까지 배터리를 승온하지 않을 수 있다.The method may further include the step of re-executing the determining step after the step of raising the battery. In the re-executing step, if it is determined that the increase of the charging current due to the temperature increase of the battery is impossible, The battery may not be heated until the end.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

배터리;battery;

상기 배터리로 충전 전류를 제공하는 충전기; 및A charger for providing a charging current to the battery; And

상기 충전기에 제공되는 충전 전류의 크기를 제어하고, 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 컨트롤러;를 포함하고,And a controller for controlling a magnitude of a charging current provided to the charger and determining whether charging current can be increased according to a temperature rise of the battery,

상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단된 경우 상기 배터리의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템을 제공한다.Wherein the controller raises the temperature of the battery when it is determined that the charge current can be increased according to the temperature rise of the battery when the battery is charged.

상기 배터리 충전 방법 및 시스템에 따르면, 배터리 충전시 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리를 승온시킴으로써 배터리의 충전 시간을 단축시키면서 배터리 승온에 소요되는 에너지를 절약하고 배터리의 충전비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the battery charging method and system, when the charging current can be increased when the battery is charged, the battery is selectively heated to shorten the charging time of the battery, thereby saving energy required for raising the battery and reducing the charging cost of the battery There is an effect that can be.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템의 컨트롤러에서 수행되는 충전 전류 제어의 예를 나타내는 표이다
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템에서 컨트롤러의 충전 단축 시간 예상맵의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템에서 출력되는 충전량 및 충전 예상 시간을 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing a battery charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a table showing an example of charge current control performed in a controller of a battery charging system according to an embodiment of the present invention
3 is a diagram showing an example of a charge shortening time prediction map of a controller in a battery charging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a charged amount and estimated charging time output from the battery charging system according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are flowcharts showing a battery charging method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템을 더욱 상세하게 설명한다. The battery charging system according to various embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템을 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 배터리 충전 시스템은 배터리(11), 충전기(12) 배터리 가열수단(13) 및 컨트롤러(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the battery charging system of the present invention includes a battery 11, a charger 12, a battery heating means 13, and a controller 100.

배터리(11)는 통상 배터리 모듈이라고도 하며, 상호 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀(미도시)을 포함할 수 있다. The battery 11 is also commonly referred to as a battery module, and may include a plurality of battery cells (not shown) connected in series or in parallel.

배터리 가열수단(13)은 열선, 수냉각 채널 등이 있으며, 열선은 배터리 주변에 구비된 선을 가열하여 배터리 승온을 유도하고, 수냉각 채널은 배터리 냉각을 위해 적용된 것이나 배터리의 온도가 과도하게 낮은 경우 냉각수 온도 상승을 통해 배터리 승온을 유도하는데 사용될 수 있다.The battery heating means 13 includes a heating wire and a water cooling channel. The heating wire induces a temperature rise of the battery by heating a line around the battery. The water cooling channel is applied for cooling the battery. However, Can be used to induce battery temperature rise through coolant temperature rise.

충전기(12)는 배터리에 충전 전류를 제공한다. 충전기(12)에서 제공되는 충전 전류의 크기는 컨트롤러(100)에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤러(100)에 의해 충전기(12)에서 제공되는 충전 전류(i)는 배터리(11)로 제공되어 복수의 셀을 각각 충전시킬 수 있으며, 복수의 셀이 충전됨에 따라 충전 상태(SOC: State Of Charge)가 증가하면서 그 전압도 함께 상승한다.The charger 12 provides the charging current to the battery. The magnitude of the charging current provided by the charger 12 can be controlled by the controller 100. [ The charge current i supplied from the charger 12 by the controller 100 is supplied to the battery 11 to charge each of the plurality of cells and the charge state SOC Charge increases as the voltage increases.

컨트롤러(100)는 충전기(12)에 제공되는 충전 전류의 크기를 제어하고, 배터리 가열수단(13)를 통해 배터리의 온도를 상승시킬 수 있다.The controller 100 can control the magnitude of the charging current supplied to the charger 12 and raise the temperature of the battery through the battery heating means 13. [

충전기(12)에 제공되는 충전 전류의 크기를 제어하고, 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하고 그 판단을 기반하여 배터리 가열수단을 통해 배터리를 승온시킬 수 있다. It is possible to control the magnitude of the charging current supplied to the charger 12, determine whether the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery, and raise the temperature of the battery through the battery heating means based on the determination.

예를 들어, 컨트롤러(100)는 외부(예를 들어, 상위 제어기)로부터 배터리의 목표 SOC, 현재 SOC, 배터리의 온도를 입력 받아 배터리를 충전시 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리를 승온시킬 수 있도록 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단할 수 있다. 본 발명은 배터리를 충전시 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리를 승온시킴으로써 배터리의 충전 시간 및 배터리의 승온에 소요되는 에너지를 절약하기 위한 것이다.For example, when the controller 100 receives the target SOC of the battery, the current SOC, and the temperature of the battery from the outside (for example, the host controller) and can increase the charging current when the battery is charged, It is possible to determine whether the charging current can be increased or not according to the temperature rise of the battery so that the temperature can be raised. The present invention is to save the energy required for the charging time of the battery and the temperature of the battery by selectively raising the temperature of the battery when the charging current can be increased when the battery is charged.

컨트롤러(100)를 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법을 수행하는 주체가 되는 것으로 그 상세한 동작은 도 2 내지 도 4를 통해 설명될 것이다.The controller 100 will be the subject of performing the battery charging method according to one embodiment of the present invention, and its detailed operation will be described with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템의 컨트롤러에서 수행되는 충전 전류 제어의 예를 나타내는 표이고, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템에서 컨트롤러의 충전 단축 시간 예상맵의 예를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 시스템에서 출력되는 충전량 및 충전 예상 시간을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a table showing an example of charge current control performed in a controller of a battery charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a table showing an example of a charge shortening time estimated by a controller in a battery charging system according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing a charging amount and an estimated charging time outputted from the battery charging system according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)는 배터리의 셀 전압과 배터리의 온도에 의해 배터리에 충전되는 전류를 도 2에 도시된 표와 같이 결정할 수 있다. 컨트롤러(100)는 도 2에 도시된 표와 같이 셀 전압 및 온도 정보에 따라 충전 전류를 결정하여 충전기(12)를 제어하도록 사전에 프로그래밍될 수 있다. 도 2에 나타난 수치들은 단순히 예로서 제시된 것이다.Referring to FIG. 2, the controller 100 can determine the current charged in the battery by the cell voltage of the battery and the temperature of the battery as shown in the table of FIG. The controller 100 may be pre-programmed to control the charger 12 by determining the charging current according to the cell voltage and temperature information as shown in the table shown in Fig. The figures shown in Fig. 2 are presented merely as examples.

예를 들어, 도 2에 도시된 차량의 배터리 셀 전압이 3.5V 이고, 배터리의 온도가 3도 인 경우(①)에 배터리의 충전을 개시하면, 배터리의 충전 전류가 100A 에서 충전을 시작할 수 있다. 만약, 배터리 셀 전압이 3.95V 가 되기 전에 배터리의 온도가 10도에 도달할 경우, 배터리의 충전 전류는 145A 로 상승될 수 있고, 이로 인해 충전 속도가 빨라질 수 있다. 이런 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 상승시켜 배터리의 충전 전류 상승을 유도할 수 있다.For example, if the battery cell voltage of the vehicle shown in FIG. 2 is 3.5 V and the temperature of the battery is 3 degrees (①), charging of the battery starts and the charging current of the battery can start charging at 100 A . If the temperature of the battery reaches 10 degrees before the battery cell voltage reaches 3.95 V, the charge current of the battery may be increased to 145 A, which may accelerate the charging rate. In this case, the controller 100 can raise the temperature of the battery to induce an increase in the charging current of the battery.

또한, 차량의 배터리 셀 전압이 4V 이고, 배터리 온도가 6도 인 경우(②)에 배터리의 충전을 개시하면, 배터리의 충전 전류가 90A 에서 충전을 시작할 수 있다. 이어, 배터리 온도가 10도 이상인 경우, 배터리의 충전 전류는 90A 로 동일하지만, 배터리 온도가 15도 이상으로 상승될 경우, 배터리의 충전 전류는 100A 로 상승될 수 있다. 이런 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 상승시켜 승온을 유지시킬 수 있다. When the charging of the battery is started when the battery cell voltage of the vehicle is 4V and the battery temperature is 6 degrees (②), the charging current of the battery can start charging at 90A. Then, when the battery temperature is 10 degrees or more, the charge current of the battery is equal to 90A, but when the battery temperature is raised to 15 degrees or more, the charge current of the battery may be increased to 100A. In this case, the controller 100 can raise the temperature of the battery to maintain the temperature rise.

하지만, 배터리의 승온과 충전을 동시에 진행하면서 셀 전압이 4.01V 이고, 배터리 온도가 11도인 경우(③), 해당 배터리의 온도를 20도 이상으로 상승시켜도 배터리의 충전 전류가 90A 를 초과하지 않아 충전 전류가 90A 로 제한될 수 있다. 이런 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 아무리 상승시켜도 배터리의 충전 전류가 변동되지 않으므로 배터리의 승온을 통해 얻을 수 있는 이득이 없다고 판단하고 배터리의 승온을 종료시켜 승온에 소요되는 에너지를 절약할 수 있다.However, if the cell voltage is 4.01 V and the battery temperature is 11 degrees (③) while the temperature of the battery is being increased to 20 degrees or more, The current can be limited to 90A. In this case, since the charge current of the battery is not changed even when the temperature of the battery is raised, the controller 100 judges that there is no gain that can be obtained by raising the temperature of the battery and saves the energy required for raising the temperature by terminating the temperature rise of the battery .

한편, 전술한 배터리의 승온을 종료한 이후에 차량의 배터리 셀 전압이 먼저 상승하여 4.06V 이고, 배터리 온도가 15도 미만인 경우, 배터리 온도를 15도 이상으로 상승시키면 충전 전류가 90A 로 상승될 수 있지만, 앞서 컨트롤러(100)에서 배터리의 승온을 종료하였기 때문에 다시 재승온시킬 수 없다. 이런 경우, 컨트롤러(100)에서 배터리의 온도가 상승되도록 제어하여도 배터리의 온도를 상승시키기 위해 필요한 냉각수 가열에 소비되는 시간이 증가하여 재승온을 실시하는 것이 비효율적이기 때문이다.On the other hand, if the battery cell voltage of the vehicle rises to 4.06 V and the battery temperature is less than 15 degrees after the above-mentioned temperature rise of the battery is completed, if the battery temperature is raised to 15 degrees or more, However, since the temperature rise of the battery is completed in the controller 100 in advance, it is impossible to re-start the recharge. In this case, even if the controller 100 controls the temperature of the battery to be raised, it is inefficient to perform the re-warm-up because the time consumed for heating the coolant required for raising the temperature of the battery increases.

또한, 셀 전압이 상승한 만큼 배터리 온도 역시 충전 전류에 의해 이미 상승되었기 때문에, 시간이 지난 후에 배터리 온도는 15도 이상이 될 수 있다. 이런 경우, 컨트롤러(100)가 배터리 온도를 상승시키는 것은 배터리 온도를 상승시키지 않은 경우 대비 충전 전류가 크게 증가하지 않고 충전 속도도 크게 증가하지 않으므로 배터리 온도 상승을 위해 소요되는 에너지가 낭비될 수 있다.Also, since the battery temperature has already been raised by the charging current as the cell voltage rises, the battery temperature may be above 15 degrees after a time elapses. In this case, if the controller 100 raises the battery temperature, the charging current does not greatly increase and the charging speed does not increase significantly, and thus the energy required for raising the battery temperature may be wasted.

따라서, 컨트롤러(100)는 배터리가 비승온되면 다시 재승온되지 않도록 제어할 수 있다.Therefore, the controller 100 can control the rechargeable battery not to be re-established when the battery is not heated up.

도 3를 참조하면, 컨트롤러(100)는 배터리의 목표 SOC, 배터리의 현재 SOC 및 배터리 온도에 기반하여 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 3, the controller 100 may determine an estimated full charge time of the battery based on the target SOC of the battery, the current SOC of the battery, and the battery temperature, and a predicted charge shortage time of the battery according to the temperature increase.

예를 들어, 컨트롤러(100)는 외부(예를 들어, 상위 제어기)로부터 배터리의 목표 SOC, 현재 SOC 및 배터리의 온도를 입력 받아 목표 SOC, 현재 SOC 및 배터리 온도에 대해 전체 충전 예상 및 충전 단축 예상 시간이 사전에 결정되어 매핑된 데이터맵 즉, 충전 단축 시간 예상맵(10)을 이용하여 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정할 수 있다. 여기서, 목표 SOC는 사전에 설정 가능하며, 미설정시 기본값인 100%가 될 수 있다.For example, the controller 100 receives the target SOC of the battery, the current SOC, and the temperature of the battery from an external (e.g., host controller) and calculates a total charge estimate and a charge shortening estimate The estimated time of full charge of the battery and the estimated time of shortening of charge of the battery can be determined using the mapped data map, that is, the charge shortening time prediction map 10, in advance. Here, the target SOC can be set in advance, and can be set to a default value of 100% when not set.

예를 들어, 도 3의 충전 단축 시간 예상 맵(10)에서 결정된 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 배터리의 충전 단축 예상 시간은 도 4와 같이 도시될 수 있다.For example, the estimated total charge time of the battery and the estimated charge shortened time of the battery determined in the charge shortened time prediction map 10 of FIG. 3 may be shown in FIG.

도 4에 도시된 A는 배터리 온도가 5도 인 경우 배터리의 SOC를 도시한 것이고, B는 배터리 온도가 25도 인 경우 배터리의 SOC를 도시한 것이며, C는 배터리 온도를 5도에서 25도로 상승시킨 경우 배터리 충전 전류를 도시한 것이고, D는 배터리 온도를 5로 그대로 유지시킨 경우 배터리 충전 전류를 도시한 것이다.4 shows the SOC of the battery when the battery temperature is 5 degrees, B is the SOC of the battery when the battery temperature is 25 degrees, and C is the battery temperature when the battery temperature is 5 degrees to 25 degrees , And D represents the battery charge current when the battery temperature is maintained at 5. As shown in FIG.

여기서, A(배터리 온도 5도) 인 경우의 전체 충전 예상 시간은 170분이고, B(배터리 온도 25도) 인 경우의 전체 충전 예상 시간은 156분이며, 5도에서 25도로 승온시 충전 단축 예상 시간은 SOC 100% 인 경우 14분, SOC 80% 인 경우 1분인 것을 알 수 있다. 이처럼, 컨트롤러(100)는 승온을 통해 충전 전류를 상승시킬 수 있지만, 도 4와 같이, 승온/비승온 시 전체 충전 예상 시간과 충전 단축 예상 시간이 크게 차이 나지 않을 수도 있다.Here, the total estimated charging time for A (battery temperature 5 degrees) is 170 minutes, the estimated total charging time for B (battery temperature 25 degrees) is 156 minutes, the estimated charging shortening time Is 14 minutes for SOC 100% and 1 minute for SOC 80%. As described above, the controller 100 can increase the charge current through the temperature increase. However, as shown in FIG. 4, the estimated total charge time and the estimated charge shortening time during the temperature rise / non-temperature rise may not differ greatly.

따라서, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 배터리의 충전 전류 상승 가능 여부 즉, 충전 시간 단축의 효용을 판단하고 이를 통해 배터리의 온도 상승 여부를 결정하도록 한다.Accordingly, the controller 100 determines whether the charge current of the battery can be increased due to the temperature rise of the battery, that is, the utility of shortening the charge time, and determines whether the battery temperature rises or not.

컨트롤러(100)에서 배터리의 승온에 따른 배터리의 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하여 배터리를 충전하는 방법은 도 5 및 도 6을 통해 설명하도록 한다.A method of charging the battery by determining whether the charge current of the battery can be increased in accordance with the temperature rise of the battery in the controller 100 will be described with reference to FIG. 5 and FIG.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법을 도시한 흐름도이다.5 and 6 are flowcharts showing a battery charging method according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 방법이 서로 상이할 수 있다.5 and 6, the method for determining whether the charge current can be increased according to the temperature increase of the battery in the battery charging method according to an embodiment of the present invention may be different from each other.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은 배터리의 충전이 개시되면, 컨트롤러(100)는 배터리의 현재 SOC 및 배터리 온도에 따라 사전 설정된 크기의 충전 전류를 배터리로 제공한다(S11). 이때, 배터리의 충전 개시는 컨트롤러(100)가 외부(예를 들어, 상위 제어기)로부터 배터리의 목표 SOC, 배터리의 현재 SOC, 배터리 온도를 제공받고, 제공받은 배터리의 현재 SOC가 배터리의 목표 SOC 보다 작을 경우, 컨트롤러(100)는 충전기(12)를 통해 배터리(11)로 충전전류를 제공하도록 한다.Referring to FIG. 5, the method for charging a battery according to an embodiment of the present invention starts charging a predetermined amount of battery according to the current SOC of the battery and the battery temperature, (S11). At this time, when the battery 100 is started to be charged, the controller 100 receives the target SOC of the battery, the current SOC of the battery, and the battery temperature from the outside (for example, the host controller) The controller 100 causes the charging current to be supplied to the battery 11 through the charger 12.

이어, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단한다(S12).Next, the controller 100 determines whether the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery (S12).

먼저, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하기 위해 배터리의 목표 SOC, 배터리의 현재 SOC 및 배터리 온도에 기반하여 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정할 수 있다(S121). 이때, 컨트롤러(100)는 목표 SOC, 현재 SOC 및 배터리 온도에 대해 전체 충전 예상 및 충전 단축 예상 시간이 사전에 결정되어 매핑된 데이터맵 즉, 충전 단축 시간 예상 맵(20)을 이용하여 전체 충전 예상 및 충전 단축 예상 시간을 결정할 수 있다.In order to determine whether the charge current can be increased according to the temperature rise of the battery, the controller 100 determines whether the battery is fully charged based on the target SOC of the battery, the current SOC of the battery, The predicted time can be determined (S121). At this time, the controller 100 determines the total charge estimate and the charge shortened estimated time with respect to the target SOC, the current SOC, and the battery temperature in advance, And the charge shortening estimated time can be determined.

다음으로, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하기 위해 배터리의 목표 SOC에서 배터리의 현재 SOC를 차감한 차감값을 계산할 수 있다(S122).Next, the controller 100 may calculate a subtraction value obtained by subtracting the current SOC of the battery from the target SOC of the battery (S122) in order to determine whether charging current can be increased due to the temperature rise of the battery.

다음으로, 컨트롤러(100)는 배터리의 충전 단축 예상 시간을 차감값으로 나눈 단위 단축값과 사전 설정된 제1 기준값을 비교할 수 있다(S123). 여기서, 단위 단축값은 단위 SOC % 당 충전 단축 예상 시간으로, SOC % 당 배터리 충전이 단축되는 시간을 의미한다. Next, the controller 100 may compare the unit shortening value obtained by dividing the estimated shortening time of the battery by the subtracted value and a predetermined first reference value (S123). Here, the unit shortening value is the expected shortening time per unit SOC%, which means the time for which the battery charge per SOC% is shortened.

만약, 단위 단축값이 제1 기준값 보다 큰 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것은 배터리의 온도를 상승시키면 충전 전류가 상승되고 충전 속도가 증가됨으로써 충전 시간이 크게 단축되기 때문이다.If the unit shortening value is larger than the first reference value, the controller 100 can determine that the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery. That is, it is possible to increase the charging current according to the temperature rise of the battery because if the temperature of the battery is raised, the charging current is increased and the charging speed is increased, so that the charging time is greatly shortened.

(S123) 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 경우, 컨트롤러(100)는 배터리 가열수단(13)을 통해 배터리의 온도를 상승(승온)시켜(S13) 배터리의 충전 속도를 증가시키고, 배터리의 충전 시간을 단축시킬 수 있다. 배터리의 온도를 승온시키는 단계(S13)는, 배터리 가열 수단(13)이 코일로 구현된 경우에 배터리의 온도를 모니터링 하면서 배터리의 온도가 설정 온도로 상승할 때까지 코일에 전류를 흐르게 하는 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 배터리 가열 수단(13)이 수냉각 채널을 이용한 것인 경우, 배터리의 온도를 승온시키는 단계(S13)는, 수냉각 채널에 구비된 히터를 가동하여 냉각수를 가열하고 이 가열된 냉각수를 수냉각 채널에 흐르게 하되 배터리의 온도를 모니터링 하면서 배터리의 온도가 설정온도로 상승할 때까지 히터를 작동시키를 방식으로 이루어질 수 있다.The controller 100 increases the temperature of the battery (S13) by increasing the temperature of the battery through the battery heating means 13 to increase the charging speed of the battery when the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery in step S123, The charging time of the battery can be shortened. The step of raising the temperature of the battery (S13) is a method of monitoring the temperature of the battery when the battery heating means 13 is implemented as a coil and flowing a current to the coil until the temperature of the battery rises to the set temperature Can be implemented. In the case where the battery heating means 13 uses a water cooling channel, the step S13 of raising the temperature of the battery includes heating the cooling water to operate the heater provided in the water cooling channel, And the heater is operated until the temperature of the battery rises to the set temperature while monitoring the temperature of the battery while flowing the cooling channel.

이어, (S13) 단계가 완료되고, 사전에 설정된 시간이 경과되면, 컨트롤러(100)는 전술한 것과 같이, 배터리 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 단계들(S12)을 재수행할 수 있다.Next, when the predetermined time has elapsed after the completion of the step S13, the controller 100 can re-execute the steps S12 to determine whether the charging current can be increased according to the battery temperature rise, as described above .

한편, (S123) 단계에서 단위 단축값이 제1 기준값 보다 작은 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 상승시켜도 충전 전류 상승이 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 불가능한 것은 배터리의 온도를 상승시켜도 충전 전류가 상승하지 않고 충전 속도가 증가되지 않으므로 충전 시간이 크게 단축되는 효과가 없기 때문이다.On the other hand, if the unit shortening value is smaller than the first reference value in step S123, the controller 100 can determine that the charging current can not be increased even if the temperature of the battery is increased. That is, the increase in the charging current due to the temperature rise of the battery is impossible because the charging current does not increase and the charging speed does not increase even if the temperature of the battery is raised, so that the charging time is not greatly shortened.

(123) 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 불가능한 경우, 컨트롤러(100)는 배터리 충전 종료시까지 배터리를 승온하지 않도록 제어할 수 있다(S14). 이때, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 재판단하지 않는다. 이런 경우, 컨트롤러(100)는 배터리가 비승온된 후 재승온하여도 승온하여 얻을 수 있는 이득 대비 승온에 소요되는 에너지가 과도하게 소모됨에 따라 재승온시키는 것은 비효율적이기 때문이다.If it is impossible to increase the charging current according to the temperature rise of the battery in step 123, the controller 100 may control the temperature of the battery not to be raised until the end of charging the battery (S14). At this time, the controller 100 does not re-determine whether the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery. In this case, it is inefficient for the controller 100 to re-establish the recharge because the energy required for raising the temperature relative to the gain that can be obtained by raising the temperature even after recharging after the battery is not recharged is excessively consumed.

다음으로, 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법은 (S21) 단계 및 (S221) 단계는 도 5의 (S11) 단계 및 (121) 단계와 동일하다.Next, referring to FIG. 6, steps S21 and S221 of the battery charging method according to an embodiment of the present invention are the same as steps S11 and 121 of FIG. 5, respectively.

이어, (S221) 단계 이후, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하기 위해 배터리의 충전 단축 예상 시간을 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값과 사전 설정된 제2 기준값을 비교할 수 있다(S222). Next, in step S221, the controller 100 determines whether the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery by dividing the battery shortening estimated time by the total charging estimated time of the battery and a predetermined second reference value (S222).

만약, 배터리의 충전 단축 예상 시간을 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값과 사전 설정된 제2 기준값 보다 큰 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단할 수 있다.If the battery shortage estimated time is longer than the battery's estimated total charge time and the preset second reference value, the controller 100 can determine that the charge current can be increased according to the temperature rise of the battery.

(S222) 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 상승(승온)시켜(S23) 배터리의 충전 속도를 증가시키고, 배터리의 충전 시간을 단축시킬 수 있다. 단계(S23)에서는 도 5에 도시된 단계(S13)과 같은 방식으로 배터리의 온도를 상승시킬 수 있다.The controller 100 increases the temperature of the battery (S23), increases the charging speed of the battery, and shortens the charging time of the battery (step S222) have. In step S23, the temperature of the battery can be raised in the same manner as in step S13 shown in FIG.

이어, (S23) 단계가 완료되고, 사전에 설정된 시간이 경과되면, 컨트롤러(100)는 전술한 것과 같이, 배터리 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 단계들(S22)을 재수행할 수 있다.Next, when the step S23 is completed and the predetermined time has elapsed, the controller 100 can re-execute the steps S22 to determine whether the charging current can be increased according to the battery temperature rise, as described above .

한편, (S222) 단계에서 배터리의 충전 단축 예상 시간을 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값과 사전 설정된 제2 기준값 보다 작은 경우, 컨트롤러(100)는 배터리의 온도를 상승시켜도 충전 전류 상승이 불가능한 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, if it is determined in step S222 that the expected short-circuit time of the battery is shorter than the predetermined second reference value, the controller 100 can not increase the charge current even if the temperature of the battery is increased It can be judged.

(S222) 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 불가능한 경우, 컨트롤러(100)는 배터리 충전 종료시까지 배터리를 승온하지 않도록 제어할 수 있다(S24). If it is impossible to increase the charging current according to the temperature rise of the battery in step S222, the controller 100 may control the temperature of the battery not to be raised until the end of charging the battery (S24).

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 충전 방법 및 시스템은 배터리 충전시 충전 전류를 증가시킬 수 있는 경우에 선택적으로 배터리를 승온시킴으로써 배터리의 충전 시간을 단축시키면서 배터리 승온에 소요되는 에너지를 절약하고 배터리의 충전비용을 절감할 수 있다.As described above, in the battery charging method and system according to the embodiment of the present invention, when the charging current can be increased during the charging of the battery, the battery is selectively heated to shorten the charging time of the battery, Saving energy and reducing the cost of charging the battery.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit of the invention, And will be apparent to those skilled in the art.

11: 배터리 12: 충전기
13: 배터리 가열수단 10: 충전 단축 시간 예상 맵
100: 컨트롤러11: Battery 12: Charger
13: battery heating means 10: charge shortening time expected map
100: controller

Claims (9)

배터리의 충전이 개시되면, 배터리의 현재 SOC 및 배터리 온도에 따라 사전 설정된 크기의 충전 전류를 배터리로 제공하는 단계;
상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 단계; 및
상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단된 경우 상기 배터리의 온도를 상승시키는 단계;를 포함하는 배터리 충전 방법.Providing a battery with a predetermined charging current according to a current SOC of the battery and a battery temperature when charging of the battery is started;
Determining whether charge current can be increased according to a temperature rise of the battery; And
And increasing the temperature of the battery when it is determined that the charging current can be increased according to the temperature increase of the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 판단하는 단계 이전에,
배터리의 목표 SOC, 상기 배터리의 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 기반하여 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method according to claim 1,
Before the determining step,
Further comprising the step of determining an expected full charge time of the battery based on the target SOC of the battery, the current SOC of the battery, and the battery temperature, . 청구항 2에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 목표 SOC, 상기 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 대해 상기 전체 충전 예상 및 상기 충전 단축 예상 시간이 사전에 결정되어 매핑된 데이터맵을 이용하여 상기 전체 충전 예상 및 상기 충전 단축 예상 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 2,
The method of claim 1, wherein the determining comprises determining whether the full charge estimate and the charge shortening estimate time are pre-determined for the target SOC, the current SOC, and the battery temperature, And determining a time when the battery is being charged. 청구항 2에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 배터리의 목표 SOC에서 상기 배터리의 현재 SOC를 차감한 차감값을 계산하는 과정;
상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 상기 차감값으로 나눈 단위 단축값과 사전 설정된 제1 기준값을 비교하는 과정; 및
상기 단위 단축값이 상기 제1 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법. The method of claim 2,
Wherein the determining step comprises:
Calculating a subtraction value obtained by subtracting a current SOC of the battery from a target SOC of the battery;
Comparing a unit shortening value obtained by dividing a battery shortening expected time of the battery by the difference value and a preset first reference value; And
If the unit shortening value is greater than the first reference value, determining that the charging current can be increased according to a temperature increase of the battery. 청구항 2에 있어서,
상기 판단하는 단계는, 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값이 사전 설정된 제2 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 2,
Wherein the determining step determines that the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery when the estimated shortening time of the battery is divided by the estimated total charging time of the battery, Battery charging method. 청구항 1에 있어서,
상기 상승시키는 단계 이후 상기 판단하는 단계를 재수행하는 단계;를 더 포함하고,
상기 재수행하는 단계에서 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 불가능한 것으로 판단된 경우, 상기 배터리 충전 종료시까지 배터리를 승온하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of re-executing the determining step after the step of raising,
Wherein the battery is not heated until the charging of the battery is completed when it is determined that the charging current can not be increased due to the temperature rise of the battery in the re-executing step. 배터리;
상기 배터리로 충전 전류를 제공하는 충전기; 및
상기 충전기에 제공되는 충전 전류의 크기를 제어하고, 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승 가능 여부를 판단하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 배터리 충전 시 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단된 경우 상기 배터리의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.battery;
A charger for providing a charging current to the battery; And
And a controller for controlling a magnitude of a charging current provided to the charger and determining whether charging current can be increased according to a temperature rise of the battery,
Wherein the controller raises the temperature of the battery when it is determined that the charging current can be increased according to the temperature rise of the battery when the battery is charged. 청구항 7에 있어서,
상기 컨트롤러는,
배터리의 목표 SOC, 상기 배터리의 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 기반하여 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정하며,
상기 배터리의 목표 SOC에서 상기 배터리의 현재 SOC를 차감한 차감값으로 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 나눈 단위 단축값이 상기 제1 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 7,
The controller comprising:
Determining an expected full charge time of the battery based on the target SOC of the battery, a current SOC of the battery, and the battery temperature;
If the unit shortening value obtained by dividing the battery shortening estimated time of the battery by the subtraction value obtained by subtracting the current SOC of the battery from the target SOC of the battery is greater than the first reference value, And the battery charging system. 청구항 7에 있어서,
상기 컨트롤러는,
배터리의 목표 SOC, 상기 배터리의 현재 SOC 및 상기 배터리 온도에 기반하여 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간 및 승온에 따른 상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 결정하며,
상기 배터리의 충전 단축 예상 시간을 상기 배터리의 전체 충전 예상 시간으로 나눈 값이 사전 설정된 제2 기준값 보다 큰 경우 상기 배터리의 승온에 따른 충전 전류 상승이 가능한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 7,
The controller comprising:
Determining an expected full charge time of the battery based on the target SOC of the battery, a current SOC of the battery, and the battery temperature;
Wherein the controller determines that a charge current increase according to an increase in temperature of the battery is possible if a value obtained by dividing the battery shortage estimated time of the battery by the estimated total charge time of the battery is greater than a predetermined second reference value.
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