KR102749310B1 - Apparatus for battery diagnosis - Google Patents
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Abstract
배터리의 상태를 진단하기 위한 배터리 진단 장치는, 배터리를 충전 또는 방전하기 위한 충방전기, 배터리의 교류 임피던스를 측정하기 위한 교류 임피던스 분석기, 충방전기 또는 교류 임피던스 분석기의 동작을 제어하기 위한 제어부, 및 배터리의 용량값, 직류 저항값 또는 교류 임피던스에 기초하여 배터리의 상태를 진단하기 위한 진단부를 포함할 수 있다.A battery diagnostic device for diagnosing the state of a battery may include a charger/discharger for charging or discharging the battery, an AC impedance analyzer for measuring AC impedance of the battery, a control unit for controlling the operation of the charger/discharger or the AC impedance analyzer, and a diagnostic unit for diagnosing the state of the battery based on the capacity value, DC resistance value, or AC impedance of the battery.
Description
본 발명은 배터리 진단 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리의 상태를 측정하고 진단하기 위한 배터리 진단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery diagnostic device, and more specifically, to a battery diagnostic device for measuring and diagnosing the state of a battery.
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자동차 및 기타 휴대용 전자기기의 수요가 증가함에 따라 이들 장치들의 전력원으로 이차전지 등의 배터리가 많이 사용되고 있다. 특히, 리튬 이온 배터리는 종래 전지에 대하여 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높으며, 충전 용량이 상대적으로 크고 휴대가 편리하여 폭넓게 사용되고 있다.As demand for automobiles and other portable electronic devices increases, batteries such as secondary batteries are increasingly used as power sources for these devices. In particular, lithium-ion batteries are widely used because they have higher energy density and higher operating voltage than conventional batteries, have relatively large charging capacity, and are convenient to carry.
이러한 배터리는 충전 및 방전을 지속적으로 수행함에 따라 내구성이 감소하여 폭발 등의 사고 발생의 위험이 존재한다. 또한, 충전 및 방전을 반복함에 따라 충전 용량이 감소하여 사용시간이 줄어드는 문제점이 있다. These batteries have a risk of explosion and other accidents due to their durability decreasing as they are continuously charged and discharged. In addition, there is a problem in that the charging capacity decreases as charging and discharging is repeated, which reduces the usage time.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 배터리의 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), SoE(State of Energy), 및 SoB(State of Balance) 등의 상태를 측정함으로써 배터리 내부의 이상 여부 및 수명 예측이 요구되고 있다. To solve these problems, it is required to measure the battery's state such as SoC (State of Charge), SoH (State of Health), SoP (State of Power), SoE (State of Energy), and SoB (State of Balance) to determine whether there are any abnormalities inside the battery and to predict its lifespan.
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본 발명은 배터리의 교류 임피던스를 검출함으로써, 효율적이고 정확하게 배터리의 상태를 진단할 수 있는 배터리 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a battery diagnostic device capable of efficiently and accurately diagnosing the state of a battery by detecting the AC impedance of the battery.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problems to be solved by this embodiment are not limited to the technical problems described above, and other technical problems can be inferred from the following embodiments.
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본 발명에 따른 배터리 진단 장치는 배터리와 연결되는 배터리 진단 장치로서, 상기 배터리를 충전 또는 방전하기 위한 충방전기; 상기 배터리의 온도를 고려하여 교류 임피던스를 측정하기 위한 교류 임피던스 분석기; 상기 충방전기 또는 상기 교류 임피던스 분석기의 동작을 제어하기 위한 제어부; 상기 제어부. 상기 충방전기, 및 상기 배터리의 단자에 연결되어, 상기 제어부의 제어 하에, 상기 충방전기가 상기 배터리를 충전 또는 방전시키기 위한 제1연결부; 상기 배터리의 용량, 직류 저항, 및 교류 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 상기 배터리의 상태를 진단하기 위한 진단부; 외부의 전원을 상기 배터리의 배터리 관리 시스템에서 요구하는 전압 및 전류로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하기 위한 전원 공급기; 상기 제어부, 상기 전원 공급기, 및 상기 배터리의 BMS(Battery Management System)에 연결되어, 상기 제어부의 제어 하에, 상기 전원 공급기가 상기 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하기 위한 제2연결부; 및 비전 측정기, 전해액 누출검사기, 및 전기흐름 이상 검사기를 포함하는 제 2 진단부;를 포함하고, 상기 진단부는 상기 배터리의 식별 정보를 수신하고, 상기 수신된 배터리의 식별 정보에 기초하여 상기 충방전기 또는 교류 임피던스 분석기로부터 수신되는 데이터에 연산을 수행하며, 상기 배터리의 식별 정보에 대응하는 기준 데이터와 대비하여 상기 배터리의 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), 및 상기 배터리의 SoB(State of Balance) 중 적어도 하나를 결정하며, 상기 제 2 진단부는 상기 비전 측정기에 의한 비전 검사, 상기 전해액 누출검사기에 의한 전해액 누출 검사, 및 상기 전기흐름 이상 검사기에 의한 전기흐름 이상 검사를 실시하는 것을 특징으로 한다.The battery diagnosis device according to the present invention is a battery diagnosis device connected to a battery, comprising: a charger/discharger for charging or discharging the battery; an AC impedance analyzer for measuring AC impedance by considering a temperature of the battery; a control unit for controlling the operation of the charger/discharger or the AC impedance analyzer; the control unit; a first connector connected to the charger/discharger and a terminal of the battery, such that the charger/discharger charges or discharges the battery under the control of the control unit; a diagnosis unit for diagnosing the state of the battery based on at least one of a capacity, a DC resistance, and an AC impedance of the battery; a power supply for converting an external power source into a voltage and current required by a battery management system of the battery and supplying power to the battery management system; a second connector connected to the control unit, the power supply, and the BMS (Battery Management System) of the battery, such that the power supply supplies power to the battery management system under the control of the control unit; And a second diagnostic unit including a vision meter, an electrolyte leak detector, and an electric current abnormality detector; wherein the diagnostic unit receives identification information of the battery, performs a calculation on data received from the charger/discharger or the AC impedance analyzer based on the received identification information of the battery, and determines at least one of a SoC (State of Charge), SoH (State of Health), SoP (State of Power), and SoB (State of Balance) of the battery by comparing it with reference data corresponding to the identification information of the battery, and the second diagnostic unit performs a vision inspection by the vision meter, an electrolyte leak inspection by the electrolyte leak detector, and an electric current abnormality inspection by the electric current abnormality detector.
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개시된 배터리 진단 장치는 효율적이고 정확하게 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), 및 상기 배터리의 SoB(State of Balance) 등의 배터리 상태를 진단할 수 있다. 또한, 부피 및 무게를 최소화하여 쉽게 이동할 수 있다. 또한, 외부의 전원 공급이 어려운 환경에서도 구동할 수 있다. 또한, 배터리 관리시스템(BMS)이 작동하지 않는 상태에서도 효율적이고 정확하게 배터리의 상태를 진단할 수 있다. The disclosed battery diagnostic device can efficiently and accurately diagnose battery states such as SoC (State of Charge), SoH (State of Health), SoP (State of Power), and SoB (State of Balance) of the battery. In addition, it can be easily moved by minimizing the volume and weight. In addition, it can be operated even in an environment where an external power supply is difficult. In addition, the battery state can be efficiently and accurately diagnosed even when the battery management system (BMS) is not operating.
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도1은 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 사시도이다.
도2는 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치를 배터리에 연결한 것을 도시한 것이다.
도3은 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.
도4는 배터리의 전기화학적 특성을 모사한 등가회로의 예시이다.
도5는 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.
도6은 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.
도7은 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.
도8은 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.
도9는 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다.Figure 1 is a perspective view of a battery diagnostic device according to one embodiment.
FIG. 2 illustrates a battery diagnostic device connected to a battery according to one embodiment.
Figure 3 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
Figure 4 is an example of an equivalent circuit that simulates the electrochemical characteristics of a battery.
Figure 5 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
Figure 6 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
Figure 7 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
Figure 8 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
Figure 9 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들(이하, 통상의 기술자들)이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.Below, several embodiments will be described clearly and in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art (hereinafter, “ordinary technicians”) can easily practice the present invention.
이하, 배터리는 하나의 배터리 셀을 지칭하거나, 복수의 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 모듈화된 것을 지칭할 수 있다. 또한, 배터리는 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈 상호 간은 직렬 및 병렬로 혼합 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 배터리 모듈은 리튬 이온 배터리와 같은 2차 전지일 수 있다. 또한, 복수의 배터리 모듈의 용량은 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다. Hereinafter, the battery may refer to a single battery cell, or may refer to a plurality of battery cells electrically connected and modularized. In addition, the battery may include a plurality of battery modules. Each of the plurality of battery modules may include a plurality of cells. The plurality of battery modules may be connected in series and in parallel. According to one embodiment, the plurality of battery modules may be secondary batteries such as lithium ion batteries. In addition, the capacities of the plurality of battery modules may be the same or different from each other.
또한, 명세서에서 사용되는 "부" 라는 용어는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소 또는 회로를 의미할 수 있다.Additionally, the term "part" as used in the specification may mean a hardware component or circuit, such as an FPGA or an ASIC.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 일 실시 예를 따른 배터리 진단 장치(100)가 배터리에 연결된 상태를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 배터리 진단 장치(100)는 배터리(10)와 연결되어 배터리(10)의 상태를 진단할 수 있다. 배터리(10)는 단자(12)와 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(11)을 포함할 수 있다. 배터리 진단 장치(100)는 단자(12)와 배터리 관리 시스템(11) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.FIG. 1 is a perspective view of a battery diagnosis device (100) according to one embodiment, and FIG. 2 illustrates a state in which the battery diagnosis device (100) according to one embodiment is connected to a battery. Referring to FIG. 2, the battery diagnosis device (100) is connected to a battery (10) and can diagnose the state of the battery (10). The battery (10) may include a terminal (12) and a battery management system (BMS) (11). The battery diagnosis device (100) may be connected to at least one of the terminal (12) and the battery management system (11).
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다. FIG. 3 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도 3의 배터리 진단 장치(3000)는 도2의 배터리 진단 장치(100)에 대응될 수 있다. 따라서, 이하 구체적인 설명이 없어도 도2의 배터리 진단 장치(100)에 관하여 상술된 내용은 도3의 배터리 진단 장치(3000) 에도 적용될 수 있다. 또한, 도3의 배터리는 도2를 참조하여 설명한 단자와 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다.The battery diagnostic device (3000) of FIG. 3 may correspond to the battery diagnostic device (100) of FIG. 2. Therefore, even without a specific description below, the contents described above regarding the battery diagnostic device (100) of FIG. 2 may also be applied to the battery diagnostic device (3000) of FIG. 3. In addition, the battery of FIG. 3 may include the terminal and battery management system described with reference to FIG. 2.
도3을 참조하면, 배터리 진단 장치(3000)는 제어부(3100), 진단부(3200), 교류 임피던스 분석기(AC Impedance Analyzer, 3300), 및 충방전기(3400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the battery diagnostic device (3000) may include a control unit (3100), a diagnostic unit (3200), an AC impedance analyzer (3300), and a charger/discharger (3400).
제어부(3100)는 교류 임피던스 분석기(3300)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(3100)는 사용자의 명령 또는 외부로부터 수신된 명령에 따라 교류 임피던스 분석기(3300)가 동작할 수 있도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(3100)는 교류 임피던스 분석기(3300)와 회로 기판 상의 회로, 전선, 또는 통신선으로 연결되어 배치될 수 있다. The control unit (3100) can control the operation of the AC impedance analyzer (3300). The control unit (3100) can control the AC impedance analyzer (3300) to operate according to a user's command or a command received from the outside. To this end, the control unit (3100) can be arranged to be connected to the AC impedance analyzer (3300) via a circuit, wire, or communication line on a circuit board.
또한, 제어부(3100)는 진단부(3200)와 충방전기(3400)의 동작을 제어할 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)는 제어 대상들을 각각 제어하는 복수의 제어 회로들을 물리적으로 구별하여 배치할 수 있다. 즉, 하나의 제어부(3100)가 교류 임피던스 분석기(3300), 진단부(3200), 및 충방전기(3400)를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 제어부(3100)는 교류 임피던스 분석기(3300)를 제어하기 위한 제1제어부, 진단부(3200)를 제어하기 위한 제2제어부, 및 충방전기(3400)를 제어하기 위한 제3제어부를 포함할 수도 있다.In addition, the control unit (3100) can control the operation of the diagnostic unit (3200) and the charger/discharger (3400). The battery diagnostic device (3000) can physically distinguish and arrange a plurality of control circuits that each control the control targets. That is, not only can one control unit (3100) control the AC impedance analyzer (3300), the diagnostic unit (3200), and the charger/discharger (3400), but the control unit (3100) can also include a first control unit for controlling the AC impedance analyzer (3300), a second control unit for controlling the diagnostic unit (3200), and a third control unit for controlling the charger/discharger (3400).
제어부(3100)는 제어 대상을 제어하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(3100)는 필요에 따라 하나의 프로세서를 포함할 수도 있고, 복수의 프로세서를 포함할 수도 있다. 또한, 복수의 프로세서가 하나의 칩 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다.The control unit (3100) may include a memory storing a program for controlling a control target and a processor executing the stored program. The control unit (3100) may include one processor or multiple processors as needed. In addition, multiple processors may be integrated on one chip or may be physically separated.
교류 임피던스 분석기(3300)는 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 교류 임피던스 분석기(3300)는 배터리(10)의 셀 단자(12)에 연결되어 배터리의 교류 임피던스를 검출하기 위한 정보를 측정할 수 있다. The AC impedance analyzer (3300) can detect the AC impedance of the battery. For example, referring to FIG. 2, the AC impedance analyzer (3300) can be connected to the cell terminal (12) of the battery (10) and measure information for detecting the AC impedance of the battery.
교류 임피던스 분석기(3300)는 기준 주파수 또는 기준 주파수 범위에서의 배터리의 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 로부터 저항(R), 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)중 적어도 하나를 측정하여 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 이 경우, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 로부터 저항(R), 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)중 적어도 하나를 측정하여 등가회로를 구성함으로써 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. An AC impedance analyzer (3300) can detect a battery AC impedance by measuring at least one of a resistance (R), an inductance (L), and a capacitance (C) from a resistance (R), an inductor (L), and a capacitor (C) of a battery at a reference frequency or a reference frequency range. In this case, the battery AC impedance can be detected by forming an equivalent circuit by measuring at least one of a resistance (R), an inductance (L), and a capacitance (C) from a resistance (R), an inductor (L), and a capacitor (C).
도 4는 배터리의 전기화학적 특성을 모사한 등가회로의 예시이다. 도 4를 참조하면 등가회로는 RS(배터리 내부저항), RCT(배터리 전기화학 반응속도), CDL(배터리 이중층 커패시터) 및 Zw(분산 임피던스)로 표현될 수 있다. 교류 임피던스를 검출하는 방법은 필요에 따라 브리지 방법, 공진 방법, I-V 방법, RF I-V 방법 및 네트워크 분석 방법 등 다양한 방법을 선택적으로 수행할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 이를 위해 교류 임피던스 분석기(3300)는 저항, 인덕턴스, 및 커패시턴스를 측정하는 구성 및, 이를 이용하여 임피던스 값을 산출하기 위한 연산 처리 회로 또는 장치를 포함할 수 있다. Fig. 4 is an example of an equivalent circuit simulating the electrochemical characteristics of a battery. Referring to Fig. 4, the equivalent circuit can be expressed by R S (battery internal resistance), R CT (battery electrochemical reaction rate), C DL (battery double-layer capacitor), and Z w (distributed impedance). A method for detecting an AC impedance can selectively perform various methods such as a bridge method, a resonance method, an IV method, an RF IV method, and a network analysis method as needed, and is not particularly limited. To this end, the AC impedance analyzer (3300) may include a configuration for measuring resistance, inductance, and capacitance, and an operation processing circuit or device for calculating an impedance value using the same.
또한, 일 실시예에 따라, 교류 임피던스 분석기(3300)는 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. Additionally, according to one embodiment, the AC impedance analyzer (3300) may further include a temperature meter (not shown) for measuring the temperature of the battery.
온도 측정기에서 배터리의 온도를 측정함으로써, 교류 임피던스 분석기(3300)는 배터리 온도 의존성을 고려하여 다양한 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 일 실시 예에서, 교류 임피던스 분석기(3300)에서 측정 시 전압의 범위는 5 내지 500V, 저항의 범위는 100 μΩ 내지 1Ω, 주파수의 범위는 1Hz 내지 1kHz, 온도의 범위는 -40 내지 80℃일 수 있다. By measuring the temperature of the battery with a temperature meter, the AC impedance analyzer (3300) can detect AC impedance for the battery in various states by considering the battery temperature dependency. In one embodiment, the voltage range when measured by the AC impedance analyzer (3300) can be 5 to 500 V, the resistance range can be 100 μΩ to 1Ω, the frequency range can be 1 Hz to 1 kHz, and the temperature range can be -40 to 80°C.
교류 임피던스 분석기(3300)는 제어부(3100)의 제어 명령에 따라 다양한 상태의 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 교류 임피던스 분석기(3300)는 완전 충전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 완전 방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 및 완전 부분 충방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다. The AC impedance analyzer (3300) can detect AC impedance of batteries in various states according to the control command of the control unit (3100). Specifically, the AC impedance analyzer (3300) can detect AC impedance for a battery in a fully charged state, AC impedance for a battery in a fully discharged state, and AC impedance for a battery in a fully partially charged and discharged state.
일 실시 예에 따라, 제어부(3100)는 진단부(3200)로부터 교류 임피던스 분석기(3300)의 측정 여부, 측정 주파수 범위 등에 대한 정보를 전달받고 이에 기반하여 교류 임피던스 분석기(3300)를 제어할 수 있다. 교류 임피던스 분석기(3300)에서 측정된 저항(R), 인덕턴스(L), 커패시턴스(C), 및 교류 임피던스에 대한 정보는 진단부(3200)로 전달될 수 있다.According to one embodiment, the control unit (3100) may receive information from the diagnostic unit (3200) about whether the AC impedance analyzer (3300) is measuring, the measurement frequency range, etc., and control the AC impedance analyzer (3300) based on the information. Information about the resistance (R), inductance (L), capacitance (C), and AC impedance measured by the AC impedance analyzer (3300) may be transmitted to the diagnostic unit (3200).
충방전기(3400)는 배터리를 충전 또는 방전할 수 있다. 충방전기(3400)는 제어부(3100)의 제어 명령에 따라, 배터리를 충전 또는 방전시킴으로써, 배터리를 완전 충전 상태, 완전 방전 상태, 부분 충전 상태로 만들 수 있다. 충방전기(3400)는 제어부(3100)의 제어 하에, 배터리의 용량 또는 직류 저항을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따라, 충방전기(3400)는 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 온도 측정기에서 배터리의 온도를 측정함으로써, 충방전기(3400)는 배터리 온도 의존성을 고려하여 다양한 충방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다.The charger/discharger (3400) can charge or discharge the battery. The charger/discharger (3400) can charge or discharge the battery according to the control command of the control unit (3100), thereby making the battery into a fully charged state, a fully discharged state, or a partially charged state. The charger/discharger (3400) can measure the capacity or DC resistance of the battery under the control of the control unit (3100). According to one embodiment, the charger/discharger (3400) can further include a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the battery. By measuring the temperature of the battery with the temperature sensor, the charger/discharger (3400) can detect the AC impedance of the battery in various charge/discharge states by considering the battery temperature dependency.
진단부(3200)는 배터리의 용량, 직류 저항, 및 상기 교류 임피던스 분석기(3300)로부터 측정된 교류 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 진단부(3200)는 수신된 저항(R), 인덕턴스(L), 커패시턴스(C), 및 교류 임피던스를 분석함으로써 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), 및 상기 배터리의 SoB(State of Balance) 와 같은 배터리의 상태 정보를 결정할 수 있다. The diagnostic unit (3200) can diagnose the state of the battery based on at least one of the battery capacity, the DC resistance, and the AC impedance measured from the AC impedance analyzer (3300). The diagnostic unit (3200) can determine the state information of the battery, such as the State of Charge (SoC), the State of Health (SoH), the State of Power (SoP), and the State of Balance (SoB) of the battery, by analyzing the received resistance (R), inductance (L), capacitance (C), and AC impedance.
또한, 진단부(3200)는 충방전기(3400)를 통해 획득한 배터리의 용량 정보, 직류 저항에 대한 정보를 더 활용하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. In addition, the diagnostic unit (3200) can diagnose the status of the battery by further utilizing the battery capacity information and DC resistance information obtained through the charger/discharger (3400).
일 실시예에서 상기 충전량(SoC; State of Charge)은 Qc/Qi 혹은 Qc/Qt로 정의한다. 여기서 Q는 용량 혹은 전하량이며, I는 initial, t는 total을 의미한다.In one embodiment, the State of Charge (SoC) is defined as Qc/Qi or Qc/Qt, where Q represents capacity or charge, I represents initial, and t represents total.
일 실시예에서 상기 수명(SoH; State of Health)은 Qm/Qi 혹은 Em/Ei = [Qm*Vm]/[Qi*Vi] = SoC*Qi/Qa로 정의하며, 여기서 Q는 용량 혹은 전하량, E는 에너지, V는 전압, m은 측정량, I는 initial, a는 인가량을 의미한다.In one embodiment, the State of Health (SoH) is defined as Qm/Qi or Em/Ei = [Qm*Vm]/[Qi*Vi] = SoC*Qi/Qa, where Q represents capacity or charge, E represents energy, V represents voltage, m represents a measured quantity, I represents initial, and a represents an applied quantity.
일 실시예에서 상기 진단부에서 에너지 저장장치의 수명(SoH; State of Health)을 예측하는 방법은 등가회로모델을 이용하여 식을 도출하는 1단계; 반복 연산 과정인 피팅(fitting) 과정을 통하여 상기 모델식의 파라미터를 구하는 2단계; 에너지 저장장치의 충·방전 거동의 결과값과 직류저항 또는 교류임피던스를 활용하여 모델식에 적용하는 3단계; 및 상기 데이터로 에너지 저장장치의 수명을 연산하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, a method for predicting the State of Health (SoH) of an energy storage device in the diagnostic unit includes: a first step of deriving an equation using an equivalent circuit model; a second step of obtaining parameters of the model equation through a fitting process, which is an iterative calculation process; a third step of applying the results of the charge/discharge behavior of the energy storage device and the DC resistance or AC impedance to the model equation; and a fourth step of calculating the life of the energy storage device using the data.
일 실시예에서 상기 등가회로모델(ECM; Equivalent Circuit Model)은 랜달 회로(Randle circuit) 등 다양한 등가회로를 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the equivalent circuit model (ECM) may include at least one or more of various equivalent circuits, such as a Randle circuit.
일 실시예에서 상기 피팅(fitting)은 선형 피트(Linear fit), 비선형 최소자승법 피트(Non-linear least square fit) 등 리튬이온배터리를 포함하는 에너지 저장장치의 충·방전 거동을 보이는 전기화학적 데이터의 다양한 피팅 (fitting) 방법 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the fitting may include at least one of various fitting methods of electrochemical data showing charge/discharge behavior of an energy storage device including a lithium-ion battery, such as a linear fit, a non-linear least square fit, etc.
따라서, 진단부(3200)는 등가회로를 분석하기 위한 프로그램 코드 및 알고리즘을 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 프로그램을 실행하거나 알고리즘을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. Accordingly, the diagnostic unit (3200) may include a memory (not shown) for storing program codes and algorithms for analyzing the equivalent circuit, and may include at least one processor for executing the program or performing the algorithm.
본 발명에 의한 배터리 진단 장치는 배터리 충방전 상태를 측정하기 위한 진단부(3200) 외에 비전 검사, 전해액 누출 검사, 절연 검사, 전기흐름 이상 검사를 실시하기 위한 제 2 진단부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 본 발명에 의한 배터리 진단 장치는 상기 진단부(3200)에서 배터리 수명, 충방전 상태 등을 측정함과 동시에 제 2 진단부에 비전 측정기, 전해액 누출검사기, 전기흐름 이상 검사기를 포함하여 외관 이상, 전해액 누수 여부 및 내부 변형등을 동시에 진단할 수 있게 된다. The battery diagnostic device according to the present invention may further include a second diagnostic device (not shown) for performing vision inspection, electrolyte leakage inspection, insulation inspection, and current flow abnormality inspection in addition to a diagnostic device (3200) for measuring the battery charge/discharge state. The battery diagnostic device according to the present invention measures battery life, charge/discharge state, etc. in the diagnostic device (3200), and at the same time includes a vision measuring device, an electrolyte leakage inspection device, and an current flow abnormality inspection device in the second diagnostic device, so as to simultaneously diagnose external abnormalities, electrolyte leakage, and internal deformation.
도5는 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치의 블록도를 나타낸다.Figure 5 shows a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도5를 참조하면, 배터리 진단 장치(3000)는 전원 공급기(5200)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the battery diagnostic device (3000) may further include a power supply (5200).
전원 공급기(5200)는 배터리의 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해 전원 공급기(5200)는 배터리 관리시스템(BMS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전원 공급기(5200)는 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급함으로써 배터리 관리시스템(BMS)을 구동하도록 함으로써 배터리를 제어하고 배터리와 관련된 정보를 획득할 수 있도록 할 수 있다. 전원 공급기(5200)는 외부의 전원을 인가 받은 후 이를 배터리 관리시스템(BMS)에서 요구하는 전압 및 전류로 변환하여 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 제공하기 위한 장치일 수 있다. 전원 공급기(5200)는 제어부(3100)와 연결되어 제어부(3100)의 제어에 따라 전원 공급 및 차단을 수행할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전원 공급기(5200)의 동작 제어는 제어부(3100)에 의해 수행될 수 있으며, 교류 임피던스 분석기(3300)를 제어하기 위한 제어부(3100) 내의 제1제어부와 물리적으로 구별되는 별도의 제2제어부에 의해 제어될 수도 있다.The power supply (5200) can supply power to the battery management system (BMS) of the battery. For this purpose, the power supply (5200) can be electrically connected to the battery management system (BMS). The power supply (5200) can control the battery and obtain information related to the battery by supplying power to the battery management system (BMS) to drive the battery management system (BMS). The power supply (5200) can be a device that receives external power and converts it into voltage and current required by the battery management system (BMS) to provide power to the battery management system (BMS). The power supply (5200) can be connected to the control unit (3100) and perform power supply and cutoff according to the control of the control unit (3100). As described above, the operation control of the power supply (5200) can be performed by the control unit (3100), and may also be controlled by a second control unit that is physically distinct from the first control unit within the control unit (3100) for controlling the AC impedance analyzer (3300).
전원 공급기(5200)의 출력 전압 및 전류는 배터리 관리시스템(BMS)에서 요구하는 전압 및 전류의 크기에 따라 선택될 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.The output voltage and current of the power supply (5200) can be selected according to the voltage and current size required by the battery management system (BMS) and are not particularly limited.
도6은 일 실시예를 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다. Figure 6 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도6을 참조하면, 일 실시예를 따르는 배터리 진단 장치(3000)는 배터리와의 연결을 위한 제1연결부(6200) 및 제2연결부(6400)를 더 포함할 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)의 구성 및 기능에 따라 연결부를 구별함으로써 배터리의 정보를 효율적으로 수득할 수 있다. Referring to FIG. 6, a battery diagnostic device (3000) according to one embodiment may further include a first connection part (6200) and a second connection part (6400) for connection with a battery. By distinguishing the connection parts according to the configuration and function of the battery diagnostic device (3000), information on the battery can be efficiently obtained.
제1연결부(6200)는 교류 임피던스 분석기(3300)에 연결되어, 교류 임피던스 분석기(3300)가 배터리의 교류 임피던스를 검출하는 연결 회로를 제공할 수 있다. 또한, 제2연결부(6400)는 전원 공급기(5200)에 연결되고, 전원 공급기(5200)가 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급하는 연결 회로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1연결부(6200) 및 제2연결부(6400)는 각각 제어부(3100)에 연결되어 제어부(3100)에 의해 동작이 제어될 수 있다. The first connector (6200) may be connected to an AC impedance analyzer (3300) to provide a connection circuit for the AC impedance analyzer (3300) to detect an AC impedance of the battery. In addition, the second connector (6400) may be connected to a power supply (5200) to provide a connection circuit for the power supply (5200) to supply power to a battery management system (BMS). In one embodiment, the first connector (6200) and the second connector (6400) may each be connected to a control unit (3100) to control operations thereof by the control unit (3100).
제1연결부(6200)는 배터리의 단자에 연결되어 교류 임피던스 분석기(3300)가 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(3000)의 다른 구성들 역시 제1연결부(6200)를 통해 배터리의 단자 또는 몸체에 연결함으로써, 배터리의 전압 및 저항 등을 측정할 수 있다. 제1연결부(6200)는 배터리 진단 장치(3000)의 구성들 각각을 배터리의 단자 또는 몸체에 연결하기 위해, 배터리 진단 장치(3000)의 구성들과 각각 대응하는 회로를 포함할 수 있다. 회로는, 전기적 신호를 연결 또는 단락하기 위한 스위치를 포함할 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)의 구성들 각각은, 제1연결부(6200)를 통해 배터리의 단자 또는 몸체에 필요에 따라 개별적으로 연결 또는 단락될 수 있다. The first connector (6200) may be configured to be connected to a terminal of a battery so that an AC impedance analyzer (3300) can detect an AC impedance of the battery. In addition, other components of the battery diagnosis device (3000) may also be connected to the terminal or body of the battery through the first connector (6200), thereby measuring voltage and resistance of the battery, etc. The first connector (6200) may include a circuit corresponding to each of the components of the battery diagnosis device (3000) in order to connect each of the components of the battery diagnosis device (3000) to the terminal or body of the battery. The circuit may include a switch for connecting or short-circuiting an electrical signal. Each of the components of the battery diagnosis device (3000) may be individually connected or short-circuited to the terminal or body of the battery as needed through the first connector (6200).
제2연결부(6400)는 배터리 관리시스템(BMS)에 연결될 수 있다. 제2연결부(6400)는 배터리 관리시스템(BMS)과 전원 공급기(5200) 사이를 연결함으로써, 전원 공급기(5200)의 전원이 배터리 관리시스템(BMS)으로 공급되도록 구성될 수 있다. 또한, 제2연결부(6400)는 배터리 관리시스템 및 BMS 통신부(미도시)를 연결하여 상호간의 데이터가 이동하기 위한 통신 회로로서 구성될 수 있다.The second connector (6400) may be connected to a battery management system (BMS). The second connector (6400) may be configured to connect between the battery management system (BMS) and the power supply (5200), thereby supplying power from the power supply (5200) to the battery management system (BMS). In addition, the second connector (6400) may be configured as a communication circuit for connecting the battery management system and the BMS communication unit (not shown) to transfer data between them.
도7은 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치의 블록도를 나타낸다.Figure 7 shows a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도7을 참조하면, 배터리 진단 장치(3000)는 배터리 인터페이스(7200)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the battery diagnostic device (3000) may further include a battery interface (7200).
배터리 인터페이스(7200)는 배터리 단자와 연결되어 배터리의 온도 및 전압을 측정할 수 있다. 배터리 인터페이스(7200)는 배터리 관리시스템(BMS)이 고장 등에 의해 작동하지 않는 경우 배터리의 전압 및 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 배터리 인터페이스(7200)는 배터리의 단자에 연결될 수 있으며, 제어부(3100) 및 교류 임피던스 분석기(3300)에 연결되어, 제어부(3100) 및 교류 임피던스 분석기(3300)가 배터리와 연결되도록 중계자로서의 역할을 수행할 수 있다.The battery interface (7200) can be connected to a battery terminal and measure the temperature and voltage of the battery. The battery interface (7200) can perform a function of measuring the voltage and temperature of the battery when the battery management system (BMS) does not operate due to a failure or the like. The battery interface (7200) can be connected to the battery terminal and can be connected to the control unit (3100) and the AC impedance analyzer (3300) to serve as a mediator so that the control unit (3100) and the AC impedance analyzer (3300) can be connected to the battery.
도8은 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치의 블록도이다. Figure 8 is a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도8을 참조하면, 배터리 진단 장치(3000)는 전압 측정기(8200)와 절연 저항기(8400)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the battery diagnostic device (3000) may further include a voltage meter (8200) and an insulation resistor (8400).
전압 측정기(8200)는 제1연결부(6200) 및 배터리와의 연결관계를 확인하고, 배터리가 MSD로부터 분리 여부를 확인하기 위해 연결회로의 전압을 측정할 수 있다. MSD는 점검 또는 관리 시 사용자의 감전 사고를 방지하기 위해 배터리를 전기적 연결을 차단하는 기능을 하는 것이다. 전압 측정기(8200)는 배터리의 단자에 연결되어 배터리의 전압을 측정함으로써 배터리가 MSD로부터 안정적으로 분리되었는지 여부를 판단할 수 있어 배터리 진단 시 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(3000)의 다른 구성들이 제1연결부(6200)를 통해 배터리와 연결될 수 있으므로, 전압 측정기(8200)는 배터리 진단 장치(3000)의 다른 구성들 및 배터리가 정상적으로 연결되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.The voltage meter (8200) can check the connection relationship between the first connector (6200) and the battery, and measure the voltage of the connection circuit to check whether the battery is separated from the MSD. The MSD has a function of cutting off the electrical connection of the battery to prevent the user from being shocked during inspection or management. The voltage meter (8200) is connected to the terminal of the battery and measures the voltage of the battery, thereby determining whether the battery has been stably separated from the MSD, thereby ensuring stability during battery diagnosis. In addition, since other components of the battery diagnosis device (3000) can be connected to the battery through the first connector (6200), the voltage meter (8200) can check whether other components of the battery diagnosis device (3000) and the battery are normally connected.
절연 저항기(8400)는 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있다. 절연 저항기(8400)는 배터리의 (+)단자 또는 (-)단자 중 어느 하나, 및 배터리의 몸체에 연결되어 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있다. 이를 통해 배터리의 몸체가 절연되어 있는지 여부를 확인할 수 있기 때문에 사용자가 배터리의 몸체에 흐르는 전류에 의해 감전되는 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 절연 저항기(8400)는 배터리 몸체의 저항을 측정할 수 있는 소자 또는 장치이면 특별히 제한되지 않는다.The insulation resistor (8400) can measure the insulation resistance of the battery. The insulation resistor (8400) can be connected to either the (+) terminal or the (-) terminal of the battery and the body of the battery to measure the insulation resistance of the battery. This can prevent an accident in which a user is electrocuted by a current flowing through the body of the battery by checking whether the body of the battery is insulated. The insulation resistor (8400) is not particularly limited as long as it is an element or device that can measure the resistance of the body of the battery.
도9는 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치의 블록도를 나타낸다.Figure 9 shows a block diagram of a battery diagnostic device according to one embodiment.
도9를 참조하면, 배터리 진단 장치(3000)는 BMS 통신부(9200)를 더 포함할 수 있다. BMS 통신부(9200)는 배터리의 배터리 관리시스템(BMS)과 통신을 수행할 수 있다. BMS 통신부(9200)는 배터리 관리시스템(BMS)으로부터 배터리에 관한 정보를 수신할 수 있다. 일반적으로 자동차용 배터리의 경우 CAN(Controller Area Network)을 이용하여 제어용 실시간 네트워크 통신을 수행한다. 따라서, BMS 통신부(9200)는 배터리의 CAN 통신망에 대응하는 CAN 통신 부재를 포함할 수 있다. 또한, BMS 통신부(9200)는 배터리의 CAN 통신망 및 BMS 통신부(9200)의 CAN 통신부재와의 네트워크 연결을 위해 블루투스 통신 부재를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, BMS 통신부(9200)의 동작 제어는 제어부(3100)에 의해 수행될 수 있으며, 교류 임피던스 분석기(3300)를 제어하는 제어부(3100)와 물리적으로 구별되는 별도의 제어부에 의해 제어될 수도 있다.Referring to FIG. 9, the battery diagnostic device (3000) may further include a BMS communication unit (9200). The BMS communication unit (9200) may perform communication with a battery management system (BMS) of the battery. The BMS communication unit (9200) may receive information about the battery from the battery management system (BMS). In general, in the case of automobile batteries, real-time network communication for control is performed using a CAN (Controller Area Network). Therefore, the BMS communication unit (9200) may include a CAN communication member corresponding to the CAN communication network of the battery. In addition, the BMS communication unit (9200) may further include a Bluetooth communication member for network connection between the CAN communication network of the battery and the CAN communication member of the BMS communication unit (9200). As described above, the operation control of the BMS communication unit (9200) can be performed by the control unit (3100), and may also be controlled by a separate control unit that is physically distinct from the control unit (3100) that controls the AC impedance analyzer (3300).
일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치(3000)는 배터리로부터 배터리의 고유 정보(또는, 식별 정보)를 수신하는 정보수신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 정보수신부는 진단부(3200)에 포함되어, 배터리의 외부에 표시되어 있는 바코드 등의 정보를 인식하여 배터리의 일련번호 등의 데이터를 인식하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 정보수신부는 배터리 상에 표시된 바코드 정보를 읽는 바코드 리더기일 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)는 정보수신부를 통해 배터리의 정보(배터리 아이디, 적용 차량 모델명, 용량, 배터리 셀의 수, 전압 등)를 확인할 수 있으며, 배터리의 정보에 기반하여 배터리를 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부(3200)는 정보수신부를 통해 수신한 배터리 정보에 대응하는 기준 데이터와 교류 임피던스 분석기(3300)로부터 수신되는 데이터를 비교함으로써 배터리의 상태를 진단할 수 있다. The battery diagnosis device (3000) according to one embodiment may further include an information receiving unit (not shown) that receives unique information (or identification information) of the battery from the battery. For example, the information receiving unit may be included in the diagnosis unit (3200) and configured to recognize information such as a barcode displayed on the outside of the battery and recognize data such as a serial number of the battery. In one embodiment, the information receiving unit may be a barcode reader that reads barcode information displayed on the battery. The battery diagnosis device (3000) may check information of the battery (battery ID, applicable vehicle model name, capacity, number of battery cells, voltage, etc.) through the information receiving unit and diagnose the battery based on the information of the battery. For example, the diagnosis unit (3200) may diagnose the state of the battery by comparing reference data corresponding to the battery information received through the information receiving unit with data received from an AC impedance analyzer (3300).
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치(3000)는 정보수신부를 통해 확인된 배터리의 정보를 디스플레이 장치(미도시)에 표시하여 사용자가 확인하도록 할 수 있다. 사용자는 배터리 진단 장치(3000)에 표시된 배터리 정보가 진단 대상 배터리에 대응하는 것인지를 확인함으로써, 진단 명령 및 배터리 불일치에 따른 안전 사고 및 진단 오류를 방지할 수 있다. According to one embodiment, the battery diagnosis device (3000) can display information about the battery identified through the information receiving unit on a display device (not shown) so that the user can check it. The user can prevent safety accidents and diagnosis errors due to mismatch between the diagnosis command and the battery by checking whether the battery information displayed on the battery diagnosis device (3000) corresponds to the battery to be diagnosed.
일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치(3000)는 배터리 진단 장치(3000)에 전원을 공급하는 보조 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 보조 전원부는 사용자가 외부의 전원의 공급이 어려운 장소에서 배터리 진단 장치(3000)를 작동하는 경우 교류 임피던스 분석기(3300) 등의 구성에 전원을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 보조 전원부는 배터리, AC 인버터 및 DC 컨버터를 포함할 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다. The battery diagnosis device (3000) according to one embodiment may further include an auxiliary power supply (not shown) that supplies power to the battery diagnosis device (3000). The auxiliary power supply may serve to supply power to components such as an AC impedance analyzer (3300) when a user operates the battery diagnosis device (3000) in a place where it is difficult to supply external power. The auxiliary power supply may include a battery, an AC inverter, and a DC converter, but is not particularly limited thereto.
이하, 배터리 진단 장치(3000)를 이용하여 배터리를 진단하는 방법을 설명한다. Below, a method for diagnosing a battery using a battery diagnosis device (3000) is described.
일 실시 예를 따른 배터리를 진단하는 방법은, 배터리 진단 장치(3000)를 배터리에 연결하는 단계, 배터리 진단 장치(3000)의 교류 임피던스 분석기(3300)를 이용하여 배터리의 교류 임피던스를 검출하고, 검출된 교류 임피던스에 기초하여 진단부(3200)가 배터리의 상태를 진단하는 단계, 및 배터리 진단을 종료하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(3000)를 배터리에 연결하는 단계 이전에, 정보 수신부를 이용하여 배터리의 정보를 읽는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 배터리를 진단하는 단계 이전에 배터리를 초기 점검하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 배터리 진단을 종료하는 단계 이전에 배터리를 후기 점검하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method for diagnosing a battery according to one embodiment may include a step of connecting a battery diagnosis device (3000) to a battery, a step of detecting an AC impedance of the battery using an AC impedance analyzer (3300) of the battery diagnosis device (3000), and a step of diagnosing a state of the battery based on the detected AC impedance, and a step of terminating the battery diagnosis. In addition, the step of reading information of the battery using an information receiving unit may be included before the step of connecting the battery diagnosis device (3000) to the battery. In addition, the step of performing an initial inspection of the battery may be further included before the step of diagnosing the battery. In addition, the step of performing a later inspection of the battery may be further included before the step of terminating the battery diagnosis.
정보 수신부를 이용하여 배터리의 정보를 읽는 단계에서, 배터리 정보는 배터리를 식별하기 위한 일련번호일 수 있으며, 일련 번호에 대한 정보는 진단부(3200)로 전달될 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)는 배터리의 식별 정보에 대응하는 정보(배터리 아이디, 적용 차량 모델명 등)를 제어부(3100) 또는 별도의 저장장치에 저장할 수 있고 표시 장치에 표시하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 사용자는 배터리에 표시된 정보와 표시된 정보를 비교하여 정보가 일치하는 지 여부를 판단할 수 있다. 만일, 정보가 일치하지 않는 경우에는, 사용자는 배터리 진단을 수행하지 않고 불일치 원인을 찾음으로써 안전사고를 방지할 수 있다. In the step of reading the battery information using the information receiving unit, the battery information may be a serial number for identifying the battery, and information about the serial number may be transmitted to the diagnosis unit (3200). The battery diagnosis device (3000) may store information corresponding to the battery identification information (battery ID, applicable vehicle model name, etc.) in the control unit (3100) or a separate storage device, and may display it on the display device so that the user can check it. The user may compare the information displayed on the battery with the displayed information to determine whether the information matches. If the information does not match, the user may prevent a safety accident by finding the cause of the discrepancy without performing the battery diagnosis.
배터리 진단 장치(3000)를 배터리에 연결하는 단계에서 전원 공급기(5200)는 배터리 관리시스템(BMS)에 연결되고, 교류 임피던스 분석기(3300)는 배터리의 단자에 연결될 수 있다. 또한, 절연 저항기(8400)는 배터리의 (+)단자 및 (-)단자 중 하나 및 배터리 몸체에 연결될 수 있다. 또한, 전압 측정기(8200)는 배터리의 단자에 연결될 수 있다. In the step of connecting the battery diagnostic device (3000) to the battery, the power supply (5200) may be connected to a battery management system (BMS), and the AC impedance analyzer (3300) may be connected to the terminal of the battery. In addition, the insulation resistor (8400) may be connected to one of the (+) terminal and the (-) terminal of the battery and the battery body. In addition, the voltage meter (8200) may be connected to the terminal of the battery.
배터리를 초기 점검하는 단계는 배터리를 진단하기에 앞서 배터리가 MSD와 분리되어 있는 지 여부 및 배터리 진단 장치(3000)의 각 구성이 배터리와 제대로 연결되어 있는지 여부를 점검하는 단계이다. 본 단계는 MDS 분리 여부를 확인하는 단계 및 배터리 진단 장치(3000) 연결 상태를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. MDS 분리 여부를 확인하는 단계를 수행하기 위해 절연 저항기(8400) 및 전압 측정기(8200)만을 배터리의 단자 및 몸체에 연결하여 저항 및 전압을 측정하도록 구성할 수 있다. 다음으로, 교류 임피던스 분석기(3300), 전원 공급기(5200), BMS 통신부(9200) 및 배터리 인터페이스(7200)를 연결하여 배터리 진단 장치(3000) 연결 상태를 확인하는 단계를 수행하도록 할 수 있다.The step of initially checking the battery is a step of checking whether the battery is separated from the MSD and whether each component of the battery diagnosis device (3000) is properly connected to the battery before diagnosing the battery. This step may include a step of checking whether the MDS is separated and a step of checking the connection status of the battery diagnosis device (3000). In order to perform the step of checking whether the MDS is separated, only the insulation resistor (8400) and the voltage meter (8200) may be connected to the terminals and body of the battery to measure resistance and voltage. Next, a step of checking the connection status of the battery diagnosis device (3000) may be performed by connecting the AC impedance analyzer (3300), the power supply (5200), the BMS communication unit (9200), and the battery interface (7200).
MDS 분리 여부를 확인하는 단계는 절연 저항기(8400) 및 전압 측정기(8200)의 측정 값을 점검함으로써 수행될 수 있다. 배터리 진단 장치(3000)는 절연 저항기(8400) 및 전압 측정기(8200)로부터 획득된 측정 값에 기초하여, 배터리 진단을 수행할지 여부를 판단할 수 있다. 초기 점검 결과 이상이 없는 경우에는 다음 단계를 수행한다. 만일 초기 점검 결과 이상이 있는 것으로 판단된 경우에는 이상 원인을 제거한 후 해당하는 단계를 반복 수행할 수 있다. 이를 통해 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있으며 정확한 배터리 진단을 수행할 수 있다. The step of checking whether MDS is separated can be performed by checking the measurement values of the insulation resistor (8400) and the voltage meter (8200). The battery diagnosis device (3000) can determine whether to perform battery diagnosis based on the measurement values obtained from the insulation resistor (8400) and the voltage meter (8200). If there is no abnormality as a result of the initial inspection, the next step is performed. If it is determined that there is an abnormality as a result of the initial inspection, the cause of the abnormality can be removed and the corresponding step can be repeated. Through this, safety accidents such as electric shock can be prevented and an accurate battery diagnosis can be performed.
배터리를 진단하는 단계는 교류 임피던스 분석기(3300)를 이용하여 배터리의 교류 임피던스를 검출하는 단계 및 검출된 데이터에 기초하여 배터리의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다. 본 단계에서 교류 임피던스 분석기(3300)는 기준 주파수 또는 기준 주파수 범위에서의 저항(R), 인덕터(L), 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 측정하여 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 이와 같이, 배터리 진단 장치(3000)는 측정된 데이터를 이용하여 등가회로를 구성함으로써 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 교류 임피던스 분석기(3300)에서 측정 및 검출된 데이터는 진단부(3200)로 전달될 수 있다. 진단부(3200)는 수신된 데이터를 기초로 연산을 수행하여, 배터리의 SoC, SoH, SoB, 및 SoH 등과 같은 배터리 상태 정보를 결정하고 배터리 등급을 결정할 수 있다. The step of diagnosing a battery may include a step of detecting an AC impedance of the battery using an AC impedance analyzer (3300) and a step of diagnosing a state of the battery based on the detected data. In this step, the AC impedance analyzer (3300) may detect the battery AC impedance by measuring at least one of a resistor (R), an inductor (L), and a capacitor (C) at a reference frequency or a reference frequency range. In this way, the battery diagnosis device (3000) may detect the battery AC impedance by configuring an equivalent circuit using the measured data. The data measured and detected by the AC impedance analyzer (3300) may be transmitted to the diagnosis unit (3200). The diagnosis unit (3200) may perform a calculation based on the received data to determine battery state information such as SoC, SoH, SoB, and SoH of the battery and determine the battery grade.
배터리를 후기 점검하는 단계는 배터리 진단 장치(3000)를 배터리로부터 정상적으로 분리하고 배터리 진단을 안정적으로 종료하기 위한 단계이다. 본 단계는 배터리 진단 장치(3000)의 각 구성의 정상 여부를 점검하는 단계, 배터리 진단 장치(3000) 및 배터리의 정상 분리 여부를 점검하는 단계, 및 배터리를 배터리 진단 장치(3000)로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다. The step of performing a post-inspection of the battery is a step for normally separating the battery diagnosis device (3000) from the battery and stably terminating the battery diagnosis. This step may include a step of checking whether each component of the battery diagnosis device (3000) is normal, a step of checking whether the battery diagnosis device (3000) and the battery are normally separated, and a step of separating the battery from the battery diagnosis device (3000).
배터리 진단 장치(3000)의 각 구성의 정상 여부를 점검하는 단계에서, 배터리 진단 장치(3000)는 교류 임피던스 분석기(3300)를 이용하여 전압, 온도 및 저항을 측정하고 측정된 값에 기초하여 각 구성들이 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. In the step of checking whether each component of the battery diagnosis device (3000) is normal, the battery diagnosis device (3000) can measure voltage, temperature, and resistance using an AC impedance analyzer (3300) and determine whether each component is normal based on the measured values.
다음으로, 배터리 진단 장치(3000) 및 배터리의 정상 분리 여부를 점검하는 단계에서, 배터리 진단 장치(3000)는 절연 저항기(8400), 전압 측정기(8200), BMS 통신부(9200), 및 전원 공급기(5200)로부터 획득된 측정 값을 기초로 배터리 진단 장치(3000)의 각 구성의 연결 관계의 정상 여부를 판단할 수 있다. Next, in the step of checking whether the battery diagnosis device (3000) and the battery are normally separated, the battery diagnosis device (3000) can determine whether the connection relationship of each component of the battery diagnosis device (3000) is normal based on the measurement values obtained from the insulation resistor (8400), the voltage meter (8200), the BMS communication unit (9200), and the power supply (5200).
다음으로, 배터리의 단자, 몸체 및 배터리 관리시스템으로부터 배터리 진단 장치(3000)를 분리할 수 있다. Next, the battery diagnostic device (3000) can be separated from the battery terminals, body, and battery management system.
배터리 진단을 종료하는 단계는, 최종 진단 결과를 표시 장치에 표시하거나 제어부(3100) 또는 별도의 저장장치에 저장함으로써 수행될 수 있다. 진단부(3200)는 배터리의 사용 이력, 진단 이력 및 동종 모델의 경향성 등의 데이터를 기초로 배터리의 상태를 진단하고, 진단 결과에 따라 배터리의 등급 및 과금 정보를 산출하고 저장할 수 있다. The step of terminating the battery diagnosis can be performed by displaying the final diagnosis result on the display device or storing it in the control unit (3100) or a separate storage device. The diagnosis unit (3200) can diagnose the condition of the battery based on data such as the battery's usage history, diagnosis history, and trends of similar models, and can calculate and store the battery's grade and charging information based on the diagnosis result.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구 범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, but is intended to be limited by the scope of the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and change may be made by those skilled in the art within the scope that does not depart from the technical idea of the present invention described in the claims, and this will also be considered to fall within the scope of the present invention.
100, 3000: 배터리 진단 장치 3100: 제어부
3200: 진단부 3300: 교류 임피던스 분석기
3400: 충방전기 5200: 전원 공급기
6200: 제1연결부 6400: 제2연결부
7200: 배터리 인터페이스 8200: 전압 측정기
8400: 절연 저항기 9200: BMS 통신부 100, 3000: Battery diagnostic device 3100: Control unit
3200: Diagnostic Section 3300: AC Impedance Analyzer
3400: Charger 5200: Power Supply
6200: 1st connector 6400: 2nd connector
7200: Battery Interface 8200: Voltage Meter
8400: Insulation resistor 9200: BMS communication unit
Claims (9)
상기 배터리를 충전 또는 방전하기 위한 충방전기;
상기 배터리의 온도를 고려하여 교류 임피던스를 측정하기 위한 교류 임피던스 분석기;
상기 충방전기 또는 상기 교류 임피던스 분석기의 동작을 제어하기 위한 제어부;
상기 제어부. 상기 충방전기, 및 상기 배터리의 단자에 연결되어, 상기 제어부 의 제어 하에, 상기 충방전기가 상기 배터리를 충전 또는 방전시키기 위한 제1연결부;
상기 배터리의 용량, 직류 저항, 및 교류 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 상기 배터리의 상태를 진단하기 위한 진단부;
외부의 전원을 상기 배터리의 배터리 관리 시스템에서 요구하는 전압 및 전류로 변환하여 상기 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하기 위한 전원 공급기;
상기 제어부, 상기 전원 공급기, 및 상기 배터리의 BMS(Battery Management System)에 연결되어, 상기 제어부의 제어 하에, 상기 전원 공급기가 상기 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하기 위한 제2연결부; 및
비전 측정기, 전해액 누출검사기, 및 전기흐름 이상 검사기를 포함하는 제 2 진단부 ;를 포함하고,
상기 진단부는 상기 배터리의 식별 정보를 수신하고, 상기 수신된 배터리의 식별 정보에 기초하여 상기 충방전기 또는 교류 임피던스 분석기로부터 수신되는 데이터에 연산을 수행하며, 상기 배터리의 식별 정보에 대응하는 기준 데이터와 대비하여 상기 배터리의 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), 및 상기 배터리의 SoB(State of Balance) 중 적어도 하나를 결정하며,
상기 제 2 진단부는 상기 비전 측정기에 의한 비전 검사, 상기 전해액 누출검사기에 의한 전해액 누출 검사, 및 상기 전기흐름 이상 검사기에 의한 전기흐름 이상 검사를 실시하는 배터리 진단 장치.In a battery diagnostic device connected to a battery,
A charger/discharger for charging or discharging the above battery;
An AC impedance analyzer for measuring AC impedance taking into account the temperature of the above battery;
A control unit for controlling the operation of the above charger or the above AC impedance analyzer;
The above control unit, the charger/discharger, and a first connector connected to the terminals of the battery, such that under the control of the control unit, the charger/discharger charges or discharges the battery;
A diagnostic unit for diagnosing the condition of the battery based on at least one of the capacity, direct current resistance, and alternating current impedance of the battery;
A power supply for converting an external power source into voltage and current required by the battery management system of the battery and supplying power to the battery management system;
A second connector connected to the control unit, the power supply, and the BMS (Battery Management System) of the battery, such that under the control of the control unit, the power supply supplies power to the battery management system; and
A second diagnostic unit including a vision meter, an electrolyte leak detector, and an electrical current abnormality detector ;
The diagnostic unit receives identification information of the battery, performs a calculation on data received from the charger or the AC impedance analyzer based on the received identification information of the battery , and determines at least one of the SoC (State of Charge), SoH (State of Health), SoP (State of Power), and SoB (State of Balance) of the battery by comparing it with reference data corresponding to the identification information of the battery.
The second diagnostic unit is a battery diagnostic device that performs a vision inspection using the vision measuring device, an electrolyte leakage inspection using the electrolyte leakage inspection device, and an electric flow abnormality inspection using the electric flow abnormality inspection device .
상기 충방전기는, 상기 배터리의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기를 포함하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
The above charger and discharger are battery diagnostic devices including a temperature measuring device for measuring the temperature of the battery.
상기 교류 임피던스 분석기는, 기준 주파수 또는 기준 주파수 범위에서의 상기 배터리의 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나를 측정하고,
상기 측정된 저항, 인덕터, 및 커패시터에 대응되는 등가회로를 구성함으로써 상기 교류 임피던스를 측정하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
The above AC impedance analyzer measures at least one of the resistance, inductor, and capacitor of the battery at a reference frequency or a reference frequency range,
A battery diagnostic device for measuring the AC impedance by constructing an equivalent circuit corresponding to the measured resistor, inductor, and capacitor.
상기 교류 임피던스 분석기는, 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정기를 포함하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
The above AC impedance analyzer is a battery diagnostic device including a temperature measuring device for measuring the temperature of the battery.
상기 진단부는, 상기 식별 정보에 대응하는 기준 데이터와 상기 교류 임피던스 분석기로부터 수신되는 데이터를 비교함으로써 상기 배터리의 상태를 진단하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
The above diagnostic unit is a battery diagnostic device that diagnoses the state of the battery by comparing the reference data corresponding to the identification information with the data received from the AC impedance analyzer.
상기 제어부는, 상기 배터리의 용량 및 직류 저항을 측정하도록 상기 충방전기를 제어하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
The above control unit is a battery diagnostic device that controls the charger/discharger to measure the capacity and DC resistance of the battery .
상기 제어부 및 상기 배터리의 단자와 연결되고, 상기 배터리의 온도 및 전압을 측정하기 위한 배터리 인터페이스를 더 포함하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
A battery diagnostic device further comprising a battery interface connected to the control unit and the terminal of the battery and configured to measure the temperature and voltage of the battery.
상기 충방전기, 상기 제1연결부, 및 MSD(Manual Service Disconnect) 중 적어도 하나와 상기 배터리와의 연결 여부를 확인하기 위해 연결 회로의 전압을 측정하기 위한 전압측정기를 더 포함하는 배터리 진단 장치.In the first paragraph,
A battery diagnostic device further comprising a voltage meter for measuring the voltage of a connection circuit to check whether at least one of the charger, the first connector, and the MSD (Manual Service Disconnect) is connected to the battery.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20190808 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20220711 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20190808 Comment text: Patent Application |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240221 Patent event code: PE09021S01D |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240930 |
|
| PG1601 | Publication of registration |