电池充电和放电控制装置和方法制造方法及图纸

根据本公开的实施例的电池充电和放电控制装置包括充电状态(SOC)测量单元，其测量电池的SOC；和充电和放电控制器，其在电池的SOC被包括在预设区段中时控制电池的充电速度，并且预设区段被确定为其中由于离子被插入构成电池的材料中而引起的电阻的变化或者电势的变化等于或者大于基准值的区段。变化等于或者大于基准值的区段。变化等于或者大于基准值的区段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池充电和放电控制装置和方法
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]该申请要求在2020年1月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0012123的利益，其公开通过引用以其整体并入本文。


[0003]本公开涉及一种用于控制电池的充电和放电的装置和方法。

技术介绍

[0004]近年来，对于二次电池的研究和研发已经在活跃地进行。这里，二次电池是能够再充电和放电的电池，并且在它的含义中，包括所有的现有Ni/Cd电池、Ni/MH电池等和近来的锂离子电池。在二次电池中，锂离子电池具有下述优点：具有比现有Ni/Cd电池和Ni/MH电池高得多的能量密度。另外，锂离子电池可以以小的尺寸和轻的重量制造，并且相应地，可以用作用于移动装置的电源。另外，锂离子电池已经将它们的使用范围扩展到用于电动车辆的电源，从而使得电池作为下一代能量存储介质而受到关注。
[0005]另外，二次电池通常作为包括电池模块的电池组使用，在电池模块中，多个电池单体被串联和/或并联连接。电池组的状态和操作由电池管理系统管理和控制。
[0006]对于锂离子电池，石墨被主要地用于负极。当在电池的操作期间锂离子被插入石墨中时，通常，插入是逐步地分阶段执行的，从而使得能量最小化。在这些阶段中，插入电阻和电势的最大变化在阶段II中出现。
[0007]如以上描述地，当锂离子被逐步地插入石墨中时，电阻的变化和电势的变化对于每一个阶段不同地出现，并且因此对于每一个阶段，充电效率也不可避免地不同。因此，当充电速度只是保持恒定时，循环性能相对地劣化。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]已经作出本公开以解决以上问题，并且本公开的目的在于提供一种电池充电和放电控制装置和方法，其能够通过在电池的负极处示出插入电阻的快速变化和电势的变化的阶段区段中控制充电速度来改进循环性能。
[0010]技术方案
[0011]根据本公开的实施例的一种电池充电和放电控制装置包括：充电状态(SOC)测量单元，其测量电池的SOC；和充电和放电控制器，其在电池的SOC被包括在预设区段中时控制电池的充电速度，并且预设区段被确定为由于离子被插入构成电池的材料中而引起的电阻的变化或者电势的变化等于或者大于基准值的区段。
[0012]根据本公开的实施例的一种电池充电和放电控制方法是一种用于控制电池的充电和放电速度的方法，该电池充电和放电控制方法包括：测量电池的SOC，并且在电池的SOC被包括在预设区段中时控制电池的充电速度，并且预设区段被确定为由于离子被插入构成
电池的材料中而引起的电阻的变化或者电势的变化等于或者大于基准值的区段。
[0013]本专利技术的效果
[0014]根据本公开的电池充电和放电控制装置和方法，能够通过在电池的负极处示出插入电阻的快速变化和电势的变化的阶段区段中控制充电速度来改进循环性能。
附图说明
[0015]图1是示意电池控制系统的配置的框图。
[0016]图2是示意根据本公开的实施例的电池充电和放电控制装置的配置的框图。
[0017]图3a示出当锂离子被插入石墨之间时的恒定电流曲线，并且图3b示出电流
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电势曲线。
[0018]图4是示意当锂离子被插入石墨之间时针对SOC的电势的变化的图。
[0019]图5是示意根据现有技术中的充电方法和根据本公开的实施例的电池充电方法中的每一种执行充电和放电循环的结果的图。
[0020]图6是示意根据本公开的实施例的电池充电和放电控制方法的流程图。
[0021]图7是示意根据本公开的实施例的电池诊断装置的硬件配置的图。
具体实施方式
[0022]在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例。在本公开中，在附图中相同的附图标记被用于相同的元件，并且省略对于相同元件的重复描述。
[0023]在本文公开的本公开的各种实施例中，具体结构或者功能描述是仅仅示例性，以描述本公开的实施例，并且本公开的各种实施例可以以各种形式实现而不应该被理解为限制于本文描述的实施例。
[0024]如在各种实施例中使用地，诸如"第一个"、"第二个"、"第一"或者"第二"的术语可以修饰各种构件，而与次序和/或重要性无关，但是并不限制构件。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，第一元件能够被称为第二元件，并且类似地，反过来，第二元件能够被称为第一元件。
[0025]如本文所使用的术语和短语仅仅被提供用于描述具体实施例，并且可以并非旨在限制其它实施例的范围。单数形式旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。
[0026]所有的术语，包括技术或者科学术语，如在这里使用地，可以具有与本公开所属领域技术人员通常所理解的相同的含义。诸如在通常使用的词典中定义的那些术语应该被解释为具有与它们在相关技术背景下的含义一致的含义，并且将不被以理想化或者过度形式的意义解释，除非在这里特意地如此定义。在某些情形中，甚至在这里定义的术语也不能被解释为排除本公开的实施例。
[0027]图1是示意电池控制系统的配置的框图。
[0028]参考图1，概略地示意了根据本公开的实施例的包括电池组1和包括在上级系统中的上级控制器2的电池控制系统。
[0029]如在图1中示意地，电池组1可以由一个或者多个电池单体制成，并且可以包括可再充电电池模块10、用于通过被串联连接到电池模块10的正(+)端子或者负(
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)端子来控制电池模块10的充电和放电电流的开关单元14、和用于通过监视电池组1的电压、电流、温度
等进行控制和管理的电池管理系统20。
[0030]这里，开关单元14是用于控制用于电池模块10的充电或者放电的电流的半导体开关元件，并且例如可以使用至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
[0031]另外，为了监视电池组1的电压、电流、温度等，BMS 20可以测量或者计算电压和电流，诸如半导体开关元件的栅极、源极和漏极，并且可以通过使用邻近于半导体开关单元14设置的传感器12来测量电池组的电流、电压、温度等。BMS 20可以是用于接收通过测量以上提到的各种参数获得的值的接口，并且可以包括多个端子、连接到端子以处理输入值的电路等。
[0032]另外，BMS 20可以控制开关单元14——例如，MOSFET——的导通/关断，并且可以被连接到电池模块10以监视电池模块10的状态。
[0033]上级控制器2可以向BMS 20传输用于电池模块的控制信号。相应地，BMS 20的操作可以基于从上级控制器施加的信号而被控制。在本公开中描述的电池单体可以被包括在能量存储系统(ESS)、车辆等中使用的电池组中。然而，它不限于以上提到的使用。
[0034]电池组1的配置和BMS 20的配置是已知的，并且因此将省略更加详细的描述。
[0035]图2是示意根据本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池充电和放电控制装置，包括：充电状态(SOC)测量单元，所述SOC测量单元测量电池的SOC；和充电和放电控制器，在所述电池的SOC被包括在预设区段中时，所述充电和放电控制器控制所述电池的充电速度，其中，所述预设区段被确定为由于离子被插入构成所述电池的材料中而引起的电阻的变化或者电势的变化等于或者大于基准值的区段。2.根据权利要求1所述的电池充电和放电控制装置，其中，所述充电和放电控制器在所述电池的SOC被包括在所述预设区段中时降低所述充电速度，并且在除了所述预设区段之外的其余区段中增加所述充电速度。3.根据权利要求1所述的电池充电和放电控制装置，其中，所述充电和放电控制器在所述预设区段中以第一速度执行充电，并且在除了所述预设区段之外的其余区段中以大于所述第一速度的第二速度执行充电。4.根据权利要求1所述的电池充电和放电控制装置，其中，所述充电和放电控制器将所述电池的总充电时间维持为等于所述电池的初始设定充电时间。5.根据权利要求1所述的电池充电和放电控制装置，其中，构成所述电池的所述材料是包括在所述电池的负极中的材料。6.根据权利要求1所述的电池充电和放电控制装置，其中，构成所述电池的所述材料包括石墨，并且所述离子包括锂离子。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣德，金大洙，崔贤俊，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：