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KR101865402B1 - 배터리 상태 판단장치 - Google Patents

배터리 상태 판단장치 Download PDF

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KR101865402B1
KR101865402B1 KR1020170040881A KR20170040881A KR101865402B1 KR 101865402 B1 KR101865402 B1 KR 101865402B1 KR 1020170040881 A KR1020170040881 A KR 1020170040881A KR 20170040881 A KR20170040881 A KR 20170040881A KR 101865402 B1 KR101865402 B1 KR 101865402B1
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KR
South Korea
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battery
cell
output
module
remaining
Prior art date
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KR1020170040881A
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송기택
이철송
이동현
고동민
Original Assignee
(주)에코파워텍
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Publication date
Application filed by (주)에코파워텍 filed Critical (주)에코파워텍
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Abstract

본 발명은 배터리 상태 판단장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들 간의 연관관계를 통해 배터리 상태를 정확하게 진단할 수 있는 배터리 상태 판단장치에 대한 것이다.

Description

배터리 상태 판단장치{Apparatus for assessing state of battery}
본 발명은 배터리 상태 판단장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들 간의 연관관계를 통해 배터리 상태를 정확하게 진단할 수 있는 배터리 상태 판단장치에 대한 것이다.
대기오염 규제가 강화되고 기술이 진보됨에 따라, 전기자동차에 대한 관심 및 보급이 증대되고 있다. 상기 전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말하며, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동하므로 배터리의 성능이 무엇보다 중요한 역할을 한다. 하지만, 배터리는 계속 사용하면 열화에 의해 출력이 줄어드는 성능저하가 발생하게 된다. 배터리의 성능저하가 발생하면 자동차의 주행 거리, 출력 등의 성능저하가 발생하므로, 이를 방지하고자 하기의 특허문헌과 같이 배터리의 성능을 평가하여 잔존 수명을 판단하는 장치가 개발되고 있다.
<특허문헌>
특허공보 제10-1680324호(2016. 11. 22. 등록) "배터리 수명 판단장치"
하지만, 종래의 배터리 성능을 평가하여 잔존 수명을 판단하는 장치는 배터리의 내부 저항을 계산하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 판단하는데, 배터리의 계속적인 사용에 따라 전해액 상태가 변화하여 내부 저항을 정확하게 측정할 수 없으며, 내부 저항을 정확히 측정한다고 하더라도 내부 저항은 배터리 상태를 판단하는 객관적인 기준은 아니어서 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 판단하는 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들간의 연관관계를 통해 배터리 상태를 정확하게 진단할 수 있는 배터리 상태 판단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리의 일시적 방전을 통해 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 배터리 상태 판단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치는 배터리에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러에 전달하는 센서장치와, 상기 배터리를 충전하는 충전장치와, 상기 배터리를 방전시키는 방전장치와, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 분석하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 상태진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치에 있어서 상기 상태진단부는 배터리가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리가 방전하는 경우 상기 센서장치가 출력하는 정보를 토대로 셀별 단위시간당 전압의 변화를 분석하여 셀의 이상 여부를 판단하여 하는 셀진단모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 배터리가 방전할 때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 셀의 밸런싱을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단하는 밸런싱모듈을 가지는 방전이용진단부를 포함하며, 상기 밸런싱모듈은 셀간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 배터리가 이상이 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치에 있어서 상기 상태진단부는 상기 충전장치를 작동시켜 배터리가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 셀별 내부저항을 계산하여 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하는 저항이용진단부와, 상기 충전장치를 작동시켜 배터리가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 단위시간당 온도변화를 분석하여 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하는 온도이용진단부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치에 있어서 상기 컨트롤러는 상기 상태진단부에서 배터리 이상 신호가 출력된 경우, 배터리의 잔존수명을 산출하는 잔존수명판단부를 추가로 포함하며, 상기 잔존수명판단부는, 상기 방전이용진단부, 저항이용진단부 및 온도이용진부단부 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 판단하여, 모두에서 배터리 이상신호가 출력되는 경우 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호를 출력하고, 일부에서만 배터리 이상 신호가 출력되는 경우 다시 상기 상태진단부를 작동시키는 오류판단모듈과, 상기 오류판단모듈에서 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호가 출력된 경우, 상기 방전이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 전압의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 저항이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 온도이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하는 개별잔존시간모듈과, 상기 개별잔존시간모듈에서 방전시 단위 시간당 전압의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명, 내부 저항을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명 및 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 평균하여, 셀별 및 배터리 전체의 평균잔존수명을 산출하는 평균잔존시간모듈과, 상기 방전이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 전압의 변화량, 상기 저항이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항 및 상기 온도이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 동시에 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하는 매칭잔존시간모듈과, 상기 매칭잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명이 상기 평균잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리 평균잔존수명의 일정 범위 내에 있는 경우, 상기 매칭잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 출력하는 잔존시간출력모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들간의 연관관계를 통해 배터리 상태를 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배터리의 일시적 방전을 통해 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 블럭도.
도 2는 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 3은 도 2의 방전이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 4는 도 2의 저항이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 5는 도 2의 온도이용딘단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 6은 도 2의 잔존수명판단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
이하에서는 본 발명에 따른 배터리 상태 판단장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 블럭도이며, 도 2는 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 도 2의 방전이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 4는 도 2의 저항이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 5는 도 2의 온도이용딘단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 6은 도 2의 잔존수명판단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 일 실시예를 도 1 내지 6을 참조하여 설명하면, 상기 배터리 상태 판단장치는 배터리(100)에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러(1)에 전달하는 센서장치(200)와, 상기 배터리(100)를 충전하는 충전장치(300)와, 상기 배터리(100)를 방전시키는 방전장치(400)와, 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 분석하여 배터리(100)의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러(1)와, 상기 컨트롤러(1)에서 산정된 결과를 디스플레이하는 디스플레이(500) 등을 포함한다. 상기 배터리(100)는 복수 개의 셀이 연결되어 형성되며, 상기 센서장치(200)는 배터리에 연결되어 전압을 측정하는 전압센서와, 전류를 측정하는 전류센서, 온도를 측정하는 온도센서 등이 사용될 수 있으며 상기 센서장치(200)는 배터리의 셀별로 센싱하여 셀별 전압, 전류, 온도 및 배터리 전체의 전압, 전류, 온도에 대한 정보를 출력한다. 상기 충전장치(300)는 이차전지를 충전하기 위한 종래의 충전장치가 사용되며, 상기 방전장치(400)는 전류를 방전시키는 종래의 방전기 등이 사용될 수 있으며, 상기 디스플레이(500)는 LCD와 같은 종래의 디스플레이가 사용되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 배터리 상태 판단장치를 이용하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명 판단시 측정 온도가 달라지면 산출되는 값이 달라지므로, 온도에 의한 영향을 배제하기 위해 일정한 온도(예컨대, 대략 25℃)로 유지되는 항온 룸에서 배터리의 보관 및 측정이 이루어지게 된다.
상기 컨트롤러(1)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 분석하여 배터리(100)의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 구성으로, 송수신부(11), 상태진단부(12), 잔존수명판단부(13), 저장부(14), 제어부(15) 등을 포함한다.
상기 송수신부(11)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300), 방전장치(400) 및 디스플레이(400)와 배터리 상태 판단에 관한 정보를 교환한다.
상기 상태진단부(12)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 구성으로, 방전이용진단부(121), 내부저항이용진단부(122), 온도이용진단부(123) 등을 포함한다. 상기 상태진단부(12)는 배터리의 이상이 있다고 판단 시 셀별, 배터리 전체의 내부 저항, 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량, 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 등에 대한 정보를 출력하게 된다.
상기 방전이용진단부(121)는 상기 방전장치(400)를 작동시켜 배터리(100)가 방전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 방전모듈(121a), 셀진단모듈(121b), 밸런싱모듈(121c) 등을 포함한다.
상기 방전모듈(121a)은 배터리(100)가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 구성이다.
상기 셀진단모듈(121b)은 상기 방전모듈(121a)이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리(21)가 방전하는 경우 상기 센서장치(200)에서 출력된 셀별 충전전압의 양이 달라짐으로 이를 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 센서장치(200)는 셀별 충전전압을 실시간으로 측정하여 전송하므로, 상기 셀별 단위시간당 전압의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 단위 시간당 설정범위를 넘어서는 전압변화가 있다는 정보(예를 들어, 정상적인 셀에서는 1시간당 0.8 내지 1.2V의 전압 변화가 있어야 하는데, 상기 센서장치(200)에서 1시간당 1.2V를 넘어서는 전압변화가 출력된 경우)가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.
상기 밸런싱모듈(121c)은 상기 방전모듈(121a)이 작동하여 상기 배터리가 방전할 때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 배터리(200)의 방전시 각 셀의 단위 시간당 전압 변화량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우(예컨대, 셀 간의 전압변화량 차이 0.1V 이내라고 설정되어 있는데, 제1의 셀에서는 1시간당 1V의 전압변화가 있고, 제2의 셀에서는 1시간당 1.15V의 전압변화가 있는 경우에 해당), 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(121c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.
상기 저항이용진단부(122)는 상기 충전장치(300)를 작동시켜 배터리(100)가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 토대로 내부저항을 계산하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 저항모듈(122a), 셀진단모듈(122b), 밸런싱모듈(122c) 등을 포함한다.
상기 저항모듈(122a)은 상기 충전장치(300)를 제어하여 일정 기간(충전기간) 배터리의 정전류 충전이 이루어지도록 하고, 센서장치(200)가 셀별로 충전기간 전 초기전압값 및 충전기간 후의 충전전압값이 출력되도록 하며, 상기 충전전압값에서 초기전압값을 뺀 후 상기 정전류 충전에서 배터리에 공급되는 정전류값으로 나누어 셀별 내부 저항을 산정한다.
상기 셀진단모듈(122b)는 상기 저항모듈(122a)이 작동하여 산정된 셀별 내부 저항을 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 셀별 내부저항을 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 설정범위를 넘어서는 내부저항을 가진다는 정보가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.
상기 밸런싱모듈(122c)은 상기 저항모듈(122a)이 작동하여 산정된 셀별 내부 저항을 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 각 셀의 내부 저항이 설정범위에 있더라도 셀 간의 내부저항의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우), 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(122c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.
상기 온도이용진단부(123)는 상기 충전장치(300)를 작동시켜 배터리(100)가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 온도모듈(123a), 셀진단모듈(123b), 밸런싱모듈(123c) 등을 포함한다.
상기 온도모듈(123a)은 상기 충전장치(300)를 제어하여 일정 기간(충전기간) 배터리의 충전이 이루어지도록 하고, 센서장치(200)가 셀별로 충전기간 전 초기온도값 및 충전기간 후의 충전온도값이 출력되도록 제어하는 구성이다.
상기 셀진단모듈(123b)은 상기 온도모듈(123a)이 작동하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 셀별 온도의 값이 달라짐으로 이를 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 센서장치(200)는 셀별 온도를 실시간으로 측정하여 전송하므로, 상기 셀별 단위시간당 온도의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 단위 시간당 설정범위를 넘어서는 온도변화가 있다는 정보가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.
상기 밸런싱모듈(123c)은 상기 온도모듈(123a)이 작동하여 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 배터리(200)의 충전시 각 셀의 단위 시간당 전압 온도량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 온도변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우, 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(123c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.
상기 잔존수명판단부(13)는 상기 상태진단부(12)에서 배터리 이상 신호가 출력된 경우, 상기 센서장치(200) 및 상태진단부(12)에서 출력된 정보를 이용하여 배터리의 잔존수명을 산출하는 구성으로, 오류판단모듈(131), 개별잔존시간모듈(132), 평균잔존시간모듈(133), 매칭잔존시간모듈(134), 잔존시간출력모듈(135) 등을 포함한다.
상기 오류판단모듈(131)은 상기 방전이용진단부(121), 저항이용진단부(122) 및 온도이용진부단부(123) 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 판단하여, 모두에서 배터리 이상신호가 출력되는 경우 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호를 출력하고, 일부에서만 배터리 이상 신호가 출력되는 경우 다시 상기 상태진단부를 작동시켜 다시 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 다시 판단한다. 배터리에 실제로 이상이 있는 경우 상기 방전이용진단부(121), 저항이용진단부(122) 및 온도이용진부단부(123) 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력될 것이므로, 상기 오류판단모듈(131)에 의해 배터리의 일시적 오류에 의해 일부에서 배터리 이상 신호가 발생하는 오류 등을 배제하여 배터리 잔존수명의 산정의 정확도를 높일 수 있다.
상기 개별잔존시간모듈(132)은 상기 오류판단모듈에서 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호가 출력된 경우, 상기 방전이용진단부(121)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 저항이용진단부(122)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 온도이용진단부(123)에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출한다. 상기 저장부(14)에는 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표, 내부저항에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표 및 충전시 단위 시간당 온도 변화량에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표가 저장되어 있어, 상기 개별잔존시간모듈(132)은 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항, 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 각각의 산출표에 대입하여 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 산출할 수 있다. 상기 산출표에 저장되는 정보는 실험을 통해 얻은 경험치를 기초로 하고 있다.
상기 평균잔존시간모듈(133)은 상기 개별잔존시간모듈(132)에서 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명, 내부 저항을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명 및 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 평균하여, 셀별 및 배터리 전체의 평균잔존수명을 산출한다.
상기 매칭잔존시간모듈(134)은 상기 방전이용진단부(121)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량, 상기 저항이용진단부(122)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항 및 상기 온도이용진단부(123)에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 동시에 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출한다. 상기 저장부(14)에는 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항 및 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 연계하여 잔존 수명이 계산된 산출표가 저장되어 있어, 상기 매칭잔존시간모듈(134)은 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항, 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 산출표에 대입하여 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 산출할 수 있다. 상기 산출표에 저장되는 정보는 실험을 통해 얻은 경험치를 기초로 하고 있다.
상기 잔존시간출력모듈(135)은 상기 매칭잔존시간모듈(134)에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명이 상기 평균잔존시간모듈(133)에서 출력된 셀별 및 배터리 평균잔존수명의 일정 범위 내에 있는 경우, 상기 매칭잔존시간모듈(134)에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 출력한다. 상기 저장부(14)는 배터리 이상 여부 및 수명판단에 사용되는 정보를 저장하고, 상기 제어부(15)는 상기 컨트롤러의 전체적인 작동을 제어한다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 컨트롤러 11: 송수신부 12: 상태진단부
13: 잔존수명판단부 14: 저장부 15: 제어부
121: 방전이용진단부 122: 저항이용진단부 123: 온도이용진단부
131: 오류판단모듈 132: 개별잔존시간모듈 133: 평균잔존시간모듈
134: 매칭잔존시간모듈 135: 잔존시간출력모듈 121a: 방전모듈
121b: 셀진단모듈 121c: 밸런싱모듈 122b: 저항모듈
122b: 셀진단모듈 122c: 밸런싱모듈 123a: 온도모듈
123b: 셀진단모듈 123c: 밸런싱모듈 100: 배터리
200: 센서장치 300: 충전장치 400: 방전장치
500: 디스플레이

Claims (5)

  1. 배터리에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러에 전달하는 센서장치와, 상기 배터리를 충전하는 충전장치와, 상기 배터리를 방전시키는 방전장치와, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 분석하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 상태진단부를 포함하고,
    상기 상태진단부는 배터리가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리가 방전하는 경우 상기 센서장치가 출력하는 정보를 토대로 셀별 단위시간당 전압의 변화를 분석하여 셀의 이상 여부를 판단하는 셀진단모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 배터리의 방전시 각 셀의 단위 시간당 전압 변화량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 배터리가 이상이 있는 것으로 판정하는 밸런싱모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 판단장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 상태진단부는
    상기 충전장치를 작동시켜 배터리가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 셀별 내부저항을 계산하여 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하는 저항이용진단부와, 상기 충전장치를 작동시켜 배터리가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 단위시간당 온도변화를 분석하여 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하는 온도이용진단부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 판단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 상태진단부에서 배터리 이상 신호가 출력된 경우, 배터리의 잔존수명을 산출하는 잔존수명판단부를 추가로 포함하며,
    상기 잔존수명판단부는, 방전이용진단부, 저항이용진단부 및 온도이용진부단부 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 판단하여, 모두에서 배터리 이상신호가 출력되는 경우 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호를 출력하고, 일부에서만 배터리 이상 신호가 출력되는 경우 다시 상기 상태진단부를 작동시키는 오류판단모듈과,
    상기 오류판단모듈에서 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호가 출력된 경우, 상기 방전이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 전압의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 저항이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 온도이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하는 개별잔존시간모듈과,
    상기 개별잔존시간모듈에서 방전시 단위 시간당 전압의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명, 내부 저항을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명 및 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 평균하여, 셀별 및 배터리 전체의 평균잔존수명을 산출하는 평균잔존시간모듈과,
    상기 방전이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 전압의 변화량, 상기 저항이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항 및 상기 온도이용진단부에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 동시에 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하는 매칭잔존시간모듈과,
    상기 매칭잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명이 상기 평균잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리 평균잔존수명의 일정 범위 내에 있는 경우, 상기 매칭잔존시간모듈에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 출력하는 잔존시간출력모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 판단장치.
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