JP7408903B2 - バッテリー診断装置及び方法 - Google Patents

バッテリー診断装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7408903B2
JP7408903B2 JP2022554418A JP2022554418A JP7408903B2 JP 7408903 B2 JP7408903 B2 JP 7408903B2 JP 2022554418 A JP2022554418 A JP 2022554418A JP 2022554418 A JP2022554418 A JP 2022554418A JP 7408903 B2 JP7408903 B2 JP 7408903B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
internal gas
amount
resistance
diagnostic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022554418A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023516477A (ja
Inventor
ウー、キュン－ファ
ベ、ユーン－ジュン
チャ、エー－ミン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of JP2023516477A publication Critical patent/JP2023516477A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7408903B2 publication Critical patent/JP7408903B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、バッテリー診断装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーの内部ガスの発生程度及び発生原因が診断可能なバッテリー診断装置及び方法に関する。
本出願は、２０２０年１０月１２日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１３１４５０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
バッテリーは、退化するにつれ、内部ガスの発生を伴う多様な副反応が発生し、このような副反応が持続されて内部ガス量が許容値を上回ると、バッテリーの接合部がオープンされてＥＯＬ（Ｅｎｄ ｏｆ ｌｉｆｅ）状態に到達するようになる。
したがって、バッテリーの状態を診断するためには、内部ガス量に対する測定が必要であるが、従来には非破壊的な方式でバッテリーの内部ガス量を測定することが困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーのインピーダンスプロファイルに基づいて非破壊的にバッテリーの内部ガスの発生程度及び発生原因を診断するバッテリー診断装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一面によるバッテリー診断装置は、バッテリーの電圧及び温度を測定するように構成された測定部と、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定するように構成されたオーム抵抗決定部と、前記測定部によって測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出し、前記オーム抵抗決定部によって決定されたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出し、算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生程度を判断し、算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断するように構成された制御部と、を含み得る。
前記オーム抵抗決定部は、前記測定部によって測定された前記バッテリーの温度が所定の期間の間に基準温度以上である場合、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記オーム抵抗を決定するように構成され得る。
前記制御部は、前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率以上であれば、前記バッテリーの内部ガスが基準量以上に発生したと判断するように構成され得る。
前記制御部は、前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率未満であれば、前記バッテリーの内部ガスが前記基準量未満に発生したと判断するように構成され得る。
前記制御部は、前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量以上であれば、前記内部ガスの発生原因を前記バッテリーの正極の副反応として判断するように構成され得る。
前記制御部は、前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量未満であれば、前記内部ガスの発生原因を前記正極の副反応以外の他の原因として判断するように構成され得る。
前記制御部は、前記内部ガスの発生程度及び前記内部ガスの発生原因に基づいて前記バッテリーの状態を診断するように構成され得る。
前記制御部は、前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を正常状態に診断するように構成され得る。
前記制御部は、前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第１警告状態に診断し、前記バッテリーに対する上限温度を減少させるように構成され得る。
前記制御部は、前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第２警告状態に診断し、前記バッテリーに対する上限温度及び上限ＳＯＣのうち少なくとも一つを減少させるように構成され得る。
前記制御部は、前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーに内部短絡が発生したと判断し、前記バッテリーの状態を使用不可能の状態に診断するように構成され得る。
本発明の他面によるバッテリー診断システムは、本発明の一面によるバッテリー診断装置と、前記バッテリーに交流電流を出力し、前記交流電流の出力結果によって前記バッテリーのインピーダンスを実部と虚部との対応関係として示すインピーダンスプロファイルを生成し、生成されたインピーダンスプロファイルを前記バッテリー診断装置に出力するように構成されたＥＩＳ部と、を含み得る。
本発明のさらに他面によるバッテリー診断システムは、前記バッテリーの温度が基準温度以上になるように前記バッテリーの温度を上昇させるように構成されたヒーティング部をさらに含み得る。
本発明のさらに他面によるバッテリーパックは、本発明の一面によるバッテリー診断装置を含み得る。
本発明のさらに他面によるバッテリー診断方法は、バッテリーの電圧を測定する測定段階と、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定するオーム抵抗決定段階と、前記測定段階で測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出する電圧変化量算出段階と、前記オーム抵抗決定段階で決定されたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出する抵抗変化率算出段階と、算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生程度を判断する内部ガス発生程度判断段階と、算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断する内部ガス発生原因判断段階と、を含み得る。
本発明の一面によると、非破壊的な方式によってバッテリーの内部ガスの発生程度と発生原因を診断することができる。
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリー診断装置を概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるインピーダンスプロファイルを概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリー診断装置によって算出された電圧変化量の一例を示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリー診断装置によって算出された抵抗変化率の一例を示した図である。 発明の一実施例によるバッテリー診断装置によって診断されるバッテリーの状態を概略的に示した図である。 本発明の他の実施例によるバッテリー診断システムを概略的に示した図である。 本発明の一実施例によるバッテリー診断装置を含むバッテリーパックの例示的構成を示した図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリー診断方法を概略的に示した図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
以下では、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００を概略的に示した図である。
図１を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００は、測定部１１０と、オーム抵抗決定部１２０及び制御部１３０を含み得る。
測定部１１０は、バッテリーの電圧及び温度を測定するように構成され得る。
ここで、バッテリーは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したバッテリーセルを意味し得る。一例で、パウチ型リチウムポリマーセル一つがバッテリーとして看做され得る。また、バッテリーは、一つ以上のバッテリーセルが直列及び／または並列で接続されて備えられたバッテリーモジュールであり得る。但し、ここでは、説明の便宜のために、バッテリーは独立したセルを意味することに説明する。
例えば、測定部１１０は、バッテリーの正極端子及び負極端子に電気的に接続されてバッテリーの電圧を測定し得る。そして、測定部１１０は、バッテリーの正極電圧及び負極電圧を測定し、測定された正極電圧と負極電圧との差を算出してバッテリーの電圧を測定し得る。望ましくは、測定部１１０は、バッテリーの開路電圧（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）を測定し得る。
また、測定部１１０はバッテリーと接続され、バッテリーの現在温度を測定し得る。
オーム抵抗決定部１２０は、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定するように構成され得る。
図２は、本発明の一実施例によるインピーダンスプロファイルを概略的に示した図である。
図２を参照すると、インピーダンスプロファイルは、Ｘを実部Ｚｒｅに設定し、Ｙを虚部－Ｚｉｍに設定したときのＸ－Ｙ平面グラフとして示され得る。図２の実施例において、バッテリーのオーム抵抗Ｒｏは、インピーダンスプロファイルの開始抵抗値であり得る。具体的には、インピーダンスプロファイルにおいて、虚部－Ｚｉｍの値が０であるときの実部Ｚｒｅの抵抗値がバッテリーのオーム抵抗Ｒｏであり得る。オーム抵抗Ｒｏは、公知の因子であることから、オーム抵抗Ｒｏそのものについての説明は省略する。
例えば、バッテリーのインピーダンスプロファイルは、バッテリー診断装置１００の外部で生成され得る。そして、オーム抵抗決定部１２０は、外部から生成されたバッテリーのインピーダンスプロファイルを直接受信するか、またはバッテリーのインピーダンスプロファイルが保存されたメモリーにアクセスしてインピーダンスプロファイルを獲得し得る。
そして、オーム抵抗決定部１２０は、受信したインピーダンスプロファイルから開始抵抗値を決定し、決められた開始抵抗値をバッテリーのオーム抵抗に決定し得る。
制御部１３０は、前記測定部１１０によって測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出するように構成され得る。
ここで、参照電圧は、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ ｌｉｆｅ）状態のバッテリーに対して予め測定された電圧値であり得る。より望ましくは、参照電圧は、ＢＯＬ状態のバッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が１００％であるときに測定された開路電圧値であり得る。
具体的には、制御部１３０は、参照電圧と測定されたバッテリーの電圧との差を計算し、バッテリーに対する電圧変化量を算出し得る。例えば、制御部１３０は、「参照電圧－測定されたバッテリーの電圧」の数式を計算し、バッテリーに対する電圧変化量を算出し得る。
図３は、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００によって算出された電圧変化量の一例を示した図である。
例えば、図３の実施例において、制御部１３０は、第１～第６バッテリーＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６に対する電圧変化量を算出し得る。ここで、参照電圧は、第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の各々に対して予め設定され得る。即ち、第１バッテリーＢ１に対する第１参照電圧及び第２バッテリーＢ２に対する第２参照電圧が予め設定され得る。また、第３バッテリーＢ３に対する第３参照電圧及び第４バッテリーＢ４に対する第４参照電圧が予め設定され得る。また、第５バッテリーＢ５に対する第５参照電圧及び第６バッテリーＢ６に対する第６参照電圧が予め設定され得る。
即ち、制御部１３０は、予め設定された一つの参照電圧を用いて第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の電圧変化量を算出せず、対応する参照電圧と測定されたバッテリーの電圧との差を計算して第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の各々の電圧変化量を算出し得る。したがって、制御部１３０によって算出されたバッテリーの電圧変化量には、各々のバッテリーの退化度が反映され得る。
例えば、図３の実施例において、第１バッテリーＢ１の電圧変化量は８６．９ｍＶであり、第２バッテリーＢ２の電圧変化量は１４８．１ｍＶであり得る。また、第３バッテリーＢ３の電圧変化量は９７．３ｍＶであり、第４バッテリーＢ４の電圧変化量は８３．８ｍＶであり得る。また、第５バッテリーＢ５の電圧変化量は１１９．８ｍＶであり、第６バッテリーＢ６の電圧変化量は８７．３ｍＶであり得る。
制御部１３０は、前記オーム抵抗決定部１２０によって決められたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出するように構成され得る。
ここで、参照抵抗は、ＢＯＬ状態のバッテリーに対して予め測定された抵抗値であり得る。より望ましくは、参照抵抗はＢＯＬ状態のバッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が１００％であるときに測定されたオーム抵抗値であり得る。
具体的には、制御部１３０は、参照抵抗に対して、測定されたバッテリーのオーム抵抗と参照抵抗との差の割合を計算し、バッテリーに対する抵抗変化率を算出し得る。例えば、制御部１３０は、「（測定されたバッテリーのオーム抵抗－参照抵抗）÷参照抵抗×１００」の数式を計算し、バッテリーに対する抵抗変化率を算出し得る。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００によって算出された抵抗変化率の一例を示した図である。
例えば、図４の実施例において、制御部１３０は、第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の抵抗変化率を算出し得る。参照電圧と同様に、参照抵抗も第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の各々に対して予め設定され得る。即ち、第１バッテリーＢ１に対する第１参照抵抗及び第２バッテリーＢ２に対する第２参照抵抗が予め設定され得る。また、第３バッテリーＢ３に対する第３参照抵抗及び第４バッテリーＢ４に対する第４参照抵抗が予め設定され得る。また、第５バッテリーＢ５に対する第５参照抵抗及び第６バッテリーＢ６に対する第６参照抵抗が予め設定され得る。そして、制御部１３０は、対応する参照抵抗とバッテリーのオーム抵抗に基づき、第１～第６バッテリーＢ１～Ｂ６の各々の抵抗変化率を算出し得る。
例えば、図４の実施例において、第１バッテリーＢ１の抵抗変化率は１６．４％であり、第２バッテリーＢ２の抵抗変化率は１３．８％であり得る。また、第３バッテリーＢ３の抵抗変化率は１７．１％であり、第４バッテリーＢ４の抵抗変化率は１６．１％であり得る。また、第５バッテリーＢ５の抵抗変化率は２４．２％であり、第６バッテリーＢ６の抵抗変化率は２５．２％であり得る。
制御部１３０は、算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生程度を判断するように構成され得る。
具体的には、前記制御部１３０は、前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率以上であれば、前記バッテリーの内部ガスが基準量以上に発生したと判断し得る。また、前記制御部１３０は、前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率未満であれば、前記バッテリーの内部ガスが前記基準量未満に発生したと判断し得る。ここで、バッテリーの内部ガスが基準量未満に発生する場合は、バッテリーの内部ガスが基準量未満に発生する場合及び内部ガスが発生ししない場合を共に含み得る。
例えば、図４の実施例において、基準抵抗変化率が２０％に予め設定されたと仮定する。第１～第４バッテリーＢ１～Ｂ４の抵抗変化率は、基準抵抗変化率より小さいため、制御部１３０は第１～第４バッテリーＢ１～Ｂ４の内部ガスが基準量未満に発生したと判断し得る。そして、第５及び第６バッテリーＢ５、Ｂ６の抵抗変化率は、基準抵抗変化率より大きいため、制御部１３０は第５及び第６バッテリーＢ５、Ｂ６の内部ガスが基準量以上に発生したと判断し得る。
制御部１３０は、算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断するように構成され得る。
具体的には、前記制御部１３０は、前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量以上であれば、前記内部ガス発生原因を前記バッテリーの正極の副反応として判断するように構成され得る。より望ましくは、前記制御部１３０は、前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量以上であれば、前記内部ガスの発生原因を前記バッテリーの正極及び電解質の副反応として判断するように構成され得る。
また、前記制御部１３０は、前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量未満であれば、前記内部ガスの発生原因を前記正極の副反応以外の他の原因と判断するように構成され得る。例えば、他の原因としては、バッテリーの負極の副反応などが含まれ得る。
例えば、図３の実施例において、基準電圧変化量が１１０ｍＶに予め設定されたと仮定する。第１バッテリーＢ１、第３バッテリーＢ３、第４バッテリーＢ４及び第６バッテリーＢ６の電圧変化量は、基準電圧変化量より小さいため、制御部１３０は、第１バッテリーＢ１、第３バッテリーＢ３、第４バッテリーＢ４及び第６バッテリーＢ６の内部ガスは、他の原因によって発生したと判断し得る。そして、第２及び第５バッテリーＢ２、Ｂ５の電圧変化量は、基準電圧変化量より大きいため、制御部１３０は、第２及び第５バッテリーＢ２、Ｂ５の内部ガスは、当該バッテリーの正極の副反応によって発生したと判断し得る。
即ち、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００は、バッテリーの内部ガスが基準量以上に発生したか否かと、バッテリーの内部ガスが如何なる副反応に起因して発生したかを判断可能である。特に、バッテリー診断装置１００は、バッテリーの正極の副反応に起因したバッテリーの内部ガス発生を非破壊的に診断可能であるという長所がある。
例えば、再使用のために収集された一つ以上のバッテリーの状態を診断する場合、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００が用いられ得る。バッテリー診断装置１００は、一つ以上のバッテリーの各々に対する内部ガスの発生程度及び発生原因を非破壊的に診断できる。これによって、本発明の一実施例によると、バッテリーのオーム抵抗及び電圧に基づいてバッテリーの内部ガスの発生程度及び発生原因が迅速かつ簡便に診断可能であるため、収集されたバッテリーの再使用の可否が迅速かつ正確に判断可能である。
一方、バッテリー診断装置１００に備えられた制御部１３０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために、当業界に知られたプロセッサー、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１３０は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリーに保存され、制御部１３０によって実行され得る。メモリーは、制御部１３０の内部または外部にあってもよく、公知の多様な手段で制御部１３０と接続され得る。
また、図１を参照すると、バッテリー診断装置１００は、保存部１４０をさらに含み得る。保存部１４０は、バッテリー診断装置１００の各構成要素が動作及び機能を行うのに必要なデータやプログラム、または動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１４０は、データを記録、消去、更新及び読出可能な公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、情報保存手段には、ＲＡＭ、フラッシュメモリー（登録商標）、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどが挙げられる。また、保存部１４０は、制御部１３０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
例えば、保存部１４０は、各々のバッテリーに対する参照電圧、参照抵抗を保存し得る。また、保存部１４０は、バッテリーのインピーダンスプロファイルを保存し得る。この場合、オーム抵抗決定部１２０は、保存部１４０にアクセスしてバッテリーのインピーダンスプロファイルを獲得し得る。
望ましくは、前記オーム抵抗決定部１２０は、前記測定部１１０によって測定された前記バッテリーの温度が所定の期間の間に基準温度以上である場合、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記オーム抵抗を決定するように構成され得る。
ここで、所定の期間は、バッテリーのオーム抵抗の変化がバッテリーの内部ガスの発生と関連を有するように、バッテリーの温度が基準温度以上に維持されるべき最小期間であり得る。即ち、短すぎる期間の間にバッテリーの温度を基準温度以上に維持すると、発生するバッテリーの内部ガスはバッテリーのオーム抵抗の変化に関連しないことがある。これによって、本発明のバッテリーの温度を基準温度以上に所定の期間の間に維持することで、バッテリーのオーム抵抗の変化とバッテリーの内部ガスの発生程度とを関連付けて判断可能である。
例えば、基準温度は４０～６０℃のいずれかに設定され得る。望ましくは、基準温度は４０℃に設定され得る。また、所定の期間は３日～８日のいずれかに設定され得る。望ましくは、所定の期間は３日に設定され得る。
具体的に例を挙げると、基準温度が４０℃に設定され、所定の期間が３日に設定されたと仮定する。オーム抵抗決定部１２０は、測定部１１０によって測定されたバッテリーの温度が４０℃以上に３日間維持された場合、当該バッテリーに対するインピーダンスプロファイルを獲得して当該バッテリーに対するオーム抵抗を決定し得る。
そして、測定部１１０は、当該バッテリーのみに対して電圧を測定し、制御部１３０は、当該バッテリーのみに対して内部ガスの発生程度及び発生原因を診断し得る。
一般的に、バッテリーのＳＯＣ及び温度が高いほど、バッテリーの内部ガスの発生量が増加し得る。即ち、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００は、バッテリーの再使用の可否を判断するための一環として、内部ガスの発生程度及び発生原因を診断するために、基準温度以上に所定の期間の間に維持されたバッテリーを対象にして診断を行い得る。
また、望ましくは、バッテリーは、初期にＳＯＣ１００％の状態に完全充電され得る。そして、完全充電されたバッテリーが所定の期間の間に基準温度以上に維持され得る。即ち、所定の期間の間、完全充電されたバッテリーは次第に自然放電され得るが、バッテリーの温度は、基準温度以上に維持されるように構成され得る。
即ち、バッテリー診断装置１００は、バッテリーの内部ガスが発生し得る試験環境を組成するために、完全充電されたバッテリーが所定の期間の間に基準温度以上に維持された場合に限り、バッテリーの内部ガスが発生するか否か、発生するなら、如何なる原因によって発生するかを判断し得る。
以下では、バッテリー診断装置１００が、診断されたバッテリーの内部ガス発生程度及び発生原因からバッテリーの状態を診断する実施例について具体的に説明する。
前記制御部１３０は、前記内部ガスの発生程度及び前記内部ガスの発生原因に基づいて前記バッテリーの状態を診断するように構成され得る。
以下では、説明の便宜のために、制御部１３０によって判断され得るバッテリーの状態は、正常状態、第１警告状態、第２警告状態または使用不可能の状態であることに説明する。但し、制御部１３０によって判断され得るバッテリーの状態は、バッテリーの内部ガスの発生程度及び発生原因によってより細分化され得る。例えば、制御部１３０は、算出されたバッテリーの抵抗変化率を複数の区間に区分された基準抵抗範囲と比較してバッテリーの内部ガスの発生程度を具体的に細分化して診断し得る。また、制御部１３０は、算出されたバッテリーの電圧変化量を複数の電圧区間に区分された基準電圧範囲と比較してバッテリーの内部ガスの発生原因をより具体的に細分化して診断し得る。そして、細分化されて診断された内部ガスの発生程度及び発生原因によってバッテリーの状態はより多様な面で具体的に診断可能であることに留意する。
図５は、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００によって診断されるバッテリーの状態を概略的に示した図である。
図５を参照すると、前記制御部１３０は、前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を正常状態に診断するように構成され得る。
即ち、完全充電されたバッテリーが所定の期間の間に基準温度以上の状況に置かれていても、内部ガスが基準量未満に発生し、発生した内部ガスも正極副反応によることではない場合、制御部１３０は、バッテリーの状態を正常状態に診断し得る。そして、制御部１３０は、このようなバッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し得る。
また、図５を参照すると、前記制御部１３０は、前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第１警告状態に診断するように構成され得る。そして、制御部１３０は、バッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し得る。
その後、制御部１３０は、第１警告状態に診断されたバッテリーの内部ガスの発生量を減少させるために、前記バッテリーに対する上限温度を減少させるように構成され得る。即ち、第１警告状態に診断されたバッテリーは、許容可能な上限温度が減少するように制御部１３０によって設定され得る。つまり、第１警告状態に診断されたバッテリーが再使用される場合、当該バッテリーに対して許容可能な上限温度は、制御部１３０によって設定された温度に制限され得る。
また、図５を参照すると、前記制御部１３０は、前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第２警告状態に診断するように構成され得る。そして、制御部１３０は、バッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し得る。
その後、制御部１３０は、第２警告状態に診断されたバッテリーの内部ガスの発生量を減少させるために、前記バッテリーに対する上限温度及び上限ＳＯＣのうち少なくとも一つを減少させるように構成され得る。即ち、第２警告状態に診断されたバッテリーは、許容可能な上限温度及び許容可能な上限ＳＯＣのうち少なくとも一つが減少するように制御部１３０によって設定され得る。望ましくは、制御部１３０は、第２警告状態に診断されたバッテリーの内部ガスの発生量を効果的に減少させるために、前記バッテリーに対する上限温度及び上限ＳＯＣを共に減少させ得る。即ち、第２警告状態に診断されたバッテリーが再使用される場合、当該バッテリーに対して許容可能な上限温度及び上限 ＳＯＣのうち少なくとも一つは、制御部１３０によって設定された値に制限され得る。
具体的には、制御部１３０は、内部ガス発生程度が基準量以上であるバッテリーの状態を警告状態に診断し、内部ガスの発生量を減少させるために上限温度及び／または上限ＳＯＣを減少させ得る。
また、図５を参照すると、前記制御部１３０は、前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーに内部短絡が発生したと判断し、前記バッテリーの状態を使用不可能の状態に診断するように構成され得る。そして、制御部１３０は、バッテリーを再使用不可能のバッテリーに分類し得る。
即ち、バッテリーの内部ガスが基準量未満に発生したが、正極副反応が発生したと判断された場合、制御部１３０は、バッテリーに内部短絡が発生したと判断し得る。そして、制御部１３０は、このようなバッテリーが再使用されることを防止するために、当該バッテリーの状態を使用不可能の状態に診断し得る。
要するに、制御部１３０は、正常状態、第１警告状態または第２警告状態に診断されたバッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し、使用不可能の状態に診断されたバッテリーを再使用不可能のバッテリーに分類し得る。また、制御部１３０は、第１警告状態または第２警告状態に診断されたバッテリーの駆動を適切に制限することで、再使用時においてバッテリーの内部ガスの発生量を減少させ得る。
このように、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００は、バッテリーの内部ガスの発生程度及び発生原因に基づき、再使用の可否に焦点を合わせてバッテリーの状態を診断し得る。また、再使用時における内部ガスの発生を減少させるために、各々のバッテリーは、診断された状態に基づいて駆動が制限され得る。これによって、バッテリー診断装置１００は、バッテリーの再使用の可否が判断可能であるだけでなく、バッテリーをより長く使用できるように適切な制御条件を設定できるという長所がある。
図６は、本発明の他の実施例によるバッテリー診断システム１０を概略的に示した図である。
図６を参照すると、バッテリー診断システム１０は、本発明の一実施例によるバッテリー診断装置１００及びＥＩＳ部２００を含み得る。
ＥＩＳ部２００は、前記バッテリーに交流電流を出力し、前記交流電流の出力結果によって前記バッテリーのインピーダンスを実部Ｚｒｅ及び虚部－Ｚｉｍとの対応関係として示すインピーダンスプロファイルを生成するように構成され得る。
具体的には、ＥＩＳ部２００は、電気化学的インピーダンス分光法（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＥＩＳ）を実施するための構成であり得る。したがって、ＥＩＳ部２００は、バッテリーに微小な交流電流を印加してバッテリーのインピーダンスを計測し、インピーダンスを実部Ｚｒｅと虚部－Ｚｉｍとの対応関係を示すインピーダンスプロファイルを生成し得る。
例えば、バッテリーの温度が基準温度以上である場合、ＥＩＳ部２００によって測定されるバッテリーのインピーダンスは、温度の影響で不正確であり得る。これによって、ＥＩＳ部２００は、バッテリーの温度が常温に類似になったときのバッテリーのインピーダンスを測定し得る。
ＥＩＳ部２００は、生成されたインピーダンスプロファイルを前記バッテリー診断装置１００に出力するように構成され得る。
例えば、ＥＩＳ部２００は、生成したインピーダンスプロファイルをバッテリー診断装置１００のオーム抵抗決定部１２０に送信し得る。
他の例で、ＥＩＳ部２００は、生成したインピーダンスプロファイルをバッテリー診断装置１００の保存部１４０に送信し得る。この場合、オーム抵抗決定部１２０は、保存部１４０にアクセスして、ＥＩＳ部２００によって生成されたインピーダンスプロファイルを獲得し得る。
また、図６を参照すると、バッテリー診断システム１０は、ヒーティング部３００をさらに含み得る。
ヒーティング部３００は、前記バッテリーの温度が基準温度以上になるように前記バッテリーの温度を上昇させるように構成され得る。即ち、ヒーティング部３００は、バッテリーが所定の期間の間に基準温度以上を維持するようにバッテリーの温度を上昇及び維持させ得る。
したがって、バッテリー診断システム１０は、バッテリーの内部ガスが発生され得る試験条件を満たすことで、バッテリーの再使用の可否を診断できるという長所がある。
また、図６を参照すると、バッテリー診断システム１０は、充放電部４００をさらに含み得る。
充放電部４００は、バッテリーと接続されてバッテリーを充電または放電するように構成され得る。
例えば、充放電部４００によってバッテリーは完全充電され得る。そして、所定の期間の間にヒーティング部３００によってバッテリーの温度が基準温度以上に維持され得る。このような場合に、バッテリー診断装置１００は、バッテリーの内部ガスの発生程度、内部ガスの発生原因及び状態を診断し得る。
一方、バッテリーの内部ガスの発生原因が正極の副反応以外の他の原因に診断された場合、バッテリー診断システム１０は、バッテリーの内部ガスの発生原因を具体的に診断するために追加診断を行い得る。
充放電部４００は、バッテリーをさらに完全充電した後に完全放電するように構成され得る。
例えば、所定の期間の間に基準温度以上の温度に維持されたバッテリーは、自然放電して容量が減少し得る。これによって、充放電部４００は、所定の期間が経過した後である第１時点でバッテリーをさらに完全充電し得る。即ち、第１時点でバッテリーのＳＯＣは１００％であり得る。そして、充放電部４００は、第１時点以後の第２時点でバッテリーを完全放電し得る。即ち、第２時点でバッテリーのＳＯＣは０％であり得る。測定部１１０は、第１時点から第２時点までバッテリーの放電容量を測定し得る。
制御部１３０は、測定部１１０によって算出されたバッテリーの放電容量を基準容量と比較して容量変化率を算出し得る。ここで、基準容量はＢＯＬ状態のバッテリーの放電容量であり得る。即ち、基準容量は、ＢＯＬ状態のバッテリーがＳＯＣ１００％から０％まで放電するときの放電容量であり得る。
具体的には、制御部１３０は、算出された放電容量と基準容量との差を計算し、容量変化率を算出できる。例えば、制御部１３０は、「（基準容量－算出された放電容量）÷基準容量×１００」を計算することで、バッテリーの容量変化率を算出し得る。
そして、制御部１３０は、算出された容量変化率が基準容量変化率以上であれば、バッテリーの内部ガスの発生原因を負極の副反応として判断するように構成され得る。
また、制御部１３０は、バッテリーの内部ガスが負極の副反応によって基準量以上に発生したと判断された場合、バッテリーの状態を第３警告状態に診断するように構成され得る。そして、制御部１３０は、バッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し得る。
その後、制御部１３０は、第３警告状態に診断されたバッテリーの内部ガスの発生量を減少させるために、バッテリーに対する上限温度及び上限Ｃ－ｒａｔｅのうち少なくとも一つを減少させるように構成され得る。即ち、第３警告状態に診断されたバッテリーは、許容可能な上限温度及び上限Ｃ－ｒａｔｅのうち少なくとも一つが減少するように制御部１３０によって設定され得る。即ち、第３警告状態に診断されたバッテリーが再使用される場合、当該バッテリーに対して許容可能な上限温度及び／または上限Ｃ－ｒａｔｅは、制御部１３０によって設定された値に制限され得る。
本発明によるバッテリー診断装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用可能である。即ち、本発明によるＢＭＳは、上述したバッテリー診断装置１００を含み得る。このような構成において、バッテリー診断装置１００の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。
また、本発明によるバッテリー診断装置１００は、バッテリーパックに備えられ得る。即ち、本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリー診断装置１００及び一つ以上のバッテリーを含み得る。また、バッテリーパックは、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
図７は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリーパック１の例示的構成を概略的に示した図である。図７を参照すると、バッテリーパック１には、バッテリー診断装置１００、ＥＩＳ部２００、ヒーティング部３００及び充放電部４００が備えられ得る。即ち、バッテリーパック１には、バッテリー診断システム１０が含まれ得る。
例えば、図７の実施例において、バッテリー診断装置１００は、第１～第４センシングラインＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４と接続され得る。望ましくは、第１～第４センシングラインＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４は、バッテリー診断装置１００の測定部１１０と接続され得る。
測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１を介してバッテリーＢの温度を測定し得る。
また、測定部１１０は、第２センシングラインＳＬ２を介してバッテリーＢの正極電圧を測定し、第３センシングラインＳＬ３を介してバッテリーＢの負極電圧を測定し得る。そして、測定部１１０は、測定されたバッテリーＢの正極電圧と負極電圧との差を算出し、バッテリーＢの電圧を測定し得る。
また、測定部１１０は、第４センシングラインＳＬ４を介して電流測定素子Ａと接続され得る。ここで、電流測定素子Ａは、電流計またはシャント抵抗であり得る。これによって、測定部１１０は、第４センシングラインＳＬ４を介してバッテリーＢの電流を測定し得る。図７では、望ましい実施例として電流測定素子ＡがバッテリーＢの負極とバッテリーパック１の負極端子Ｐ－との間に備えられた実施例を示したが、電流測定素子Ａは、バッテリーＢの正極とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間にも備えられ得ることに留意する。
ＥＩＳ部２００は、一端がバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋とバッテリーＢの正極との間に接続され、他端がバッテリーパック１の負極端子Ｐ－とバッテリーＢの負極との間に接続され得る。そして、ＥＩＳ部２００は、微小な交流電流を出力した後、バッテリーＢのインピーダンスを測定し得る。その後、ＥＩＳ部２００は、バッテリーＢのインピーダンスプロファイルを生成してバッテリー診断装置１００に送信し得る。
ヒーティング部３００の一端はバッテリーＢの正極に接続され、他端はバッテリーＢの負極に接続され得る。そして、ヒーティング部３００の動作は、バッテリー診断装置１００（特に、制御部１３０）によって制御され、ヒーティング部３００が動作されると、バッテリーＢの温度が上昇し得る。
充放電部４００の一端は、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋に接続され、他端は、バッテリーパック１の負極端子Ｐ－に接続され得る。他の実施例で、充放電部４００は、ヒーティング部３００と同様に、一端がバッテリーＢの正極に直接接続され、他端がバッテリーＢの負極に直接接続され得る。充放電部４００の動作は、バッテリー診断装置１００（特に、制御部１３０）によって制御され、充放電部４００が動作されると、バッテリーＢが充電または放電され得る。
例えば、充放電部４００によってバッテリーＢは、完全充電され得る。そして、ヒーティング部３００によってバッテリーＢの温度が基準温度以上に所定の期間の間に維持され得る。その後、バッテリー診断装置１００によってバッテリーＢの内部ガスの発生程度、内部ガスの発生原因及び状態が診断され得る。
図８は、本発明のさらに他の実施例によるバッテリー診断方法を概略的に示した図である。
ここで、バッテリー診断方法の各段階は、バッテリー診断装置１００によって行われ得る。以下では、説明の便宜のために、前述した内容と重複する内容は簡略に説明するか、または省略する。
図８を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリー診断方法は、測定段階Ｓ１００、オーム抵抗決定段階Ｓ２００、電圧変化量算出段階Ｓ３００、抵抗変化率算出段階Ｓ４００、内部ガス発生程度判断段階Ｓ５００及び内部ガス発生原因判断段階Ｓ６００を含む。
測定段階Ｓ１００は、バッテリーの電圧及び温度を測定する段階であって、測定部１１０によって行われ得る。
例えば、図１及び図７を参照すると、測定部１１０は、第１～第３センシングラインＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３を介してバッテリーと接続され得る。そして、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１を介してバッテリーの温度を測定し、第２及び第３センシングラインＳＬ２、ＳＬ３を介してバッテリーの電圧を測定し得る。
オーム抵抗決定段階Ｓ２００は、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定する段階であって、オーム抵抗決定部１２０によって行われ得る。
例えば、オーム抵抗決定部１２０は、外部からバッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルを直接受信するか、または保存部１４０にアクセスして保存部１４０に保存された前記インピーダンスプロファイルを獲得し得る。そして、オーム抵抗決定部１２０は、インピーダンスプロファイルからバッテリーのオーム抵抗を決定し得る。
望ましくは、オーム抵抗決定部１２０は、測定部１１０によって測定されたバッテリーの温度が基準温度以上であり、このような状態が所定の期間の間に維持されたバッテリーのみに対してオーム抵抗を決定し得る。
電圧変化量算出段階Ｓ３００は、前記測定段階Ｓ１００で測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
例えば、制御部１３０は、「参照電圧－測定されたバッテリーの電圧」の数式を計算することで、バッテリーの電圧変化量を算出し得る。
抵抗変化率算出段階Ｓ４００は、前記オーム抵抗決定段階Ｓ２００で決定されたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
例えば、制御部１３０は、「決定されたオーム抵抗－参照抵抗）÷参照抵抗×１００」の数式を計算することで、バッテリーの抵抗変化率を算出し得る。
内部ガス発生程度判断段階Ｓ５００は、算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較を通じて前記バッテリーの内部ガス発生程度を判断する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
例えば、算出された抵抗変化率が基準抵抗変化率以上であれば、制御部１３０は、バッテリーの内部ガスが基準量以上に発生したと判断し得る。逆に、算出された抵抗変化率が基準抵抗変化率未満であれば、制御部１３０は、バッテリーの内部ガスが基準量未満に発生したと判断し得る。
内部ガス発生原因判断段階Ｓ６００は、算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較を通じて前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
例えば、算出された電圧変化量が基準電圧変化量以上であれば、制御部１３０は、バッテリーの内部ガスがバッテリーの正極の副反応によって発生したと判断し得る。逆に、算出された電圧変化量が基準電圧変化量未満であれば、制御部１３０は、バッテリーの内部ガスがバッテリーの正極の副反応以外の他の原因によって発生したと判断し得る。
さらに、図８には図示していないが、バッテリー診断方法は、内部ガス発生原因判断段階Ｓ６００の後、バッテリー状態診断段階をさらに含み得る。
バッテリー状態診断段階は、前記内部ガス発生程度及び前記内部ガス発生原因に基づいて前記バッテリーの状態を診断する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
図５を参照すると、制御部１３０は、内部ガスの発生程度及び発生原因に基づいてバッテリーの状態を、正常状態、第１警告状態、第２警告状態または使用不可能の状態に診断し得る。
例えば、制御部１３０は、正常状態、第１警告状態または第２警告状態に診断されたバッテリーを再使用可能のバッテリーに分類し、使用不可能の状態に診断されたバッテリーを再使用不可能のバッテリーに分類し得る。また、制御部１３０は、第１警告状態または第２警告状態に診断されたバッテリーの駆動を適切に制限することで、再使用時においてバッテリーの内部ガスの発生量を減少させ得る。
また、バッテリー状態診断段階の後、バッテリーが第１警告状態に判断された場合に限ってバッテリーの内部ガスの発生原因をより具体的に確認するための追加診断段階が行われ得る。
追加診断段階は、バッテリーの内部ガスの発生原因が負極の副反応によることであるか否かを診断する段階であって、制御部１３０によって行われ得る。
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
１ バッテリーパック
１０ バッテリー診断システム
１００ バッテリー診断装置
１１０ 測定部
１２０ オーム抵抗決定部
１３０ 制御部
１４０ 保存部
２００ ＥＩＳ部
３００ ヒーティング部
４００ 充放電部

Claims (13)

  1. バッテリーの電圧及び温度を測定する測定部と、
    前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定するオーム抵抗決定部と、
    前記測定部によって測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出し、前記オーム抵抗決定部によって決定されたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出し、算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生程度を判断し、算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断する制御部と、を含む、バッテリー診断装置。
  2. 前記オーム抵抗決定部は、
    前記測定部によって測定された前記バッテリーの温度が所定の期間の間に基準温度以上である場合、前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記オーム抵抗を決定する、請求項１に記載のバッテリー診断装置。
  3. 前記制御部は、
    前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率以上であれば、前記バッテリーの内部ガスが基準量以上に発生したと判断し、
    前記算出された抵抗変化率が前記基準抵抗変化率未満であれば、前記バッテリーの内部ガスが前記基準量未満に発生したと判断する、請求項１または２に記載のバッテリー診断装置。
  4. 前記制御部は、
    前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量以上であれば、前記内部ガスの発生原因を前記バッテリーの正極の副反応として判断し、
    前記算出された電圧変化量が前記基準電圧変化量未満であれば、前記内部ガスの発生原因を前記正極の副反応以外の他の原因として判断する、請求項３に記載のバッテリー診断装置。
  5. 前記制御部は、
    前記内部ガスの発生程度及び前記内部ガスの発生原因に基づいて前記バッテリーの状態を診断する、請求項４に記載のバッテリー診断装置。
  6. 前記制御部は、
    前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を正常状態に診断する、請求項４または５に記載のバッテリー診断装置。
  7. 前記制御部は、
    前記内部ガスが前記他の原因によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第１警告状態に診断し、前記バッテリーに対する上限温度を減少させる、請求項４から６のいずれか一項に記載のバッテリー診断装置。
  8. 前記制御部は、
    前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量以上に発生したと判断された場合、前記バッテリーの状態を第２警告状態に診断し、前記バッテリーに対する上限温度及び上限ＳＯＣのうち少なくとも一つを減少させる、請求項４から７のいずれか一項に記載のバッテリー診断装置。
  9. 前記制御部は、
    前記内部ガスが前記正極の副反応によって前記基準量未満に発生したと判断された場合、前記バッテリーに内部短絡が発生したと判断し、前記バッテリーの状態を使用不可能の状態に診断する、請求項４から８のいずれか一項に記載のバッテリー診断装置。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリー診断装置と、
    前記バッテリーに交流電流を出力し、前記交流電流の出力結果によって前記バッテリーのインピーダンスを実部と虚部との対応関係として示すインピーダンスプロファイルを生成し、生成されたインピーダンスプロファイルを前記バッテリー診断装置に出力するＥＩＳ部と、を含む、バッテリー診断システム。
  11. 前記バッテリーの温度が基準温度以上になるように前記バッテリーの温度を上昇させるヒーティング部をさらに含む、請求項１０に記載のバッテリー診断システム。
  12. 請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリー診断装置を含む、バッテリーパック。
  13. バッテリーの電圧及び温度を測定する測定段階と、
    前記バッテリーに対して生成されたインピーダンスプロファイルに基づいて前記バッテリーのオーム抵抗を決定するオーム抵抗決定段階と、
    前記測定段階で測定されたバッテリーの電圧と参照電圧を比較して電圧変化量を算出する電圧変化量算出段階と、
    前記オーム抵抗決定段階で決定されたオーム抵抗と参照抵抗を比較して抵抗変化率を算出する抵抗変化率算出段階と、
    算出された抵抗変化率と基準抵抗変化率との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生程度を判断する内部ガス発生程度判断段階と、
    算出された電圧変化量と基準電圧変化量との大きさ比較によって前記バッテリーの内部ガスの発生原因を判断する内部ガス発生原因判断段階と、を含む、バッテリー診断方法。
JP2022554418A 2020-10-12 2021-10-12 バッテリー診断装置及び方法 Active JP7408903B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0131450 2020-10-12
KR1020200131450A KR20220048370A (ko) 2020-10-12 2020-10-12 배터리 진단 장치 및 방법
PCT/KR2021/014051 WO2022080835A1 (ko) 2020-10-12 2021-10-12 배터리 진단 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023516477A JP2023516477A (ja) 2023-04-19
JP7408903B2 true JP7408903B2 (ja) 2024-01-09

Family

ID=81208505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022554418A Active JP7408903B2 (ja) 2020-10-12 2021-10-12 バッテリー診断装置及び方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11959972B2 (ja)
EP (1) EP4167345B1 (ja)
JP (1) JP7408903B2 (ja)
KR (1) KR20220048370A (ja)
CN (1) CN115428231A (ja)
WO (1) WO2022080835A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117347869B (zh) * 2023-12-04 2024-03-01 深圳三晖能源科技有限公司 储能电池管理系统数据分析方法、装置、电子设备及介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103351A (ja) 2005-09-06 2007-04-19 Denso Corp 蓄電池の劣化判定方法及びその装置
US20130141109A1 (en) 2011-12-05 2013-06-06 Corey T. Love Battery Health Monitoring System and Method
JP2013149379A (ja) 2012-01-17 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp 蓄電デバイスの熱安定性評価試験方法およびその装置
JP2018534752A (ja) 2015-10-08 2018-11-22 エバーオン２４ エルエルシー 再充電可能なアルミニウムバッテリ
JP2019103157A (ja) 2017-11-28 2019-06-24 株式会社デンソー 電池制御システム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7507497B2 (en) 2005-09-06 2009-03-24 Denso Corporation Method and apparatus for judging degradation of storage battery
KR101583373B1 (ko) 2010-11-11 2016-01-07 주식회사 엘지화학 이차전지 내부 발생 가스의 실시간 분석 장치
JP2013089311A (ja) * 2011-10-13 2013-05-13 Nissan Motor Co Ltd ラミネート型リチウムイオン電池の制御装置
JP2013089423A (ja) 2011-10-17 2013-05-13 Nissan Motor Co Ltd 電池制御装置
JP6509633B2 (ja) 2015-05-20 2019-05-08 日野自動車株式会社 バッテリ劣化判定装置
KR102130724B1 (ko) 2016-01-08 2020-07-06 주식회사 엘지화학 코인셀을 이용한 내부 가스 발생량 측정 장치
KR102240161B1 (ko) * 2016-08-30 2021-04-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템
JP6895771B2 (ja) 2017-03-06 2021-06-30 古河電気工業株式会社 蓄電池の劣化判定方法及び蓄電池の劣化判定装置
KR102258833B1 (ko) 2017-09-28 2021-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이온 배터리 셀의 퇴화 정보를 획득하는 장치
CN111164437B (zh) 2018-04-10 2022-05-31 株式会社Lg化学 用于诊断电池的设备和方法
US10502791B1 (en) 2018-09-04 2019-12-10 Lg Chem, Ltd. System for determining an accurate ohmic resistance value associated with a battery cell
KR102520673B1 (ko) 2019-03-18 2023-04-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 상태 추정 장치
KR102152572B1 (ko) * 2019-03-22 2020-09-07 영남대학교 산학협력단 이차 전지의 팽창 센싱 시스템
KR20200131450A (ko) 2019-05-14 2020-11-24 주식회사 아산정밀 화재감지기 검사장치
KR20220043640A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 방법 및 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103351A (ja) 2005-09-06 2007-04-19 Denso Corp 蓄電池の劣化判定方法及びその装置
US20130141109A1 (en) 2011-12-05 2013-06-06 Corey T. Love Battery Health Monitoring System and Method
JP2013149379A (ja) 2012-01-17 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp 蓄電デバイスの熱安定性評価試験方法およびその装置
JP2018534752A (ja) 2015-10-08 2018-11-22 エバーオン２４ エルエルシー 再充電可能なアルミニウムバッテリ
JP2019103157A (ja) 2017-11-28 2019-06-24 株式会社デンソー 電池制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
US11959972B2 (en) 2024-04-16
US20230141623A1 (en) 2023-05-11
WO2022080835A1 (ko) 2022-04-21
JP2023516477A (ja) 2023-04-19
EP4167345A4 (en) 2023-12-06
EP4167345A1 (en) 2023-04-19
EP4167345B1 (en) 2024-09-25
CN115428231A (zh) 2022-12-02
KR20220048370A (ko) 2022-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7404612B2 (ja) バッテリー診断装置及び方法
EP4163655A1 (en) Battery management apparatus and method
JP2023528793A (ja) バッテリー診断装置及び方法
JP7396570B2 (ja) バッテリー診断装置、方法及びシステム
EP4199182A1 (en) Battery diagnosis device and method
EP4202457A1 (en) Battery diagnosis device and method
JP7408903B2 (ja) バッテリー診断装置及び方法
EP3992649B1 (en) Battery parameter setting apparatus and method
EP4239347A1 (en) Battery diagnosis system and method
JP7560229B2 (ja) バッテリーモニタリング装置及び方法
US20240044995A1 (en) Battery Management Apparatus and Method
JP7546700B2 (ja) バッテリー管理装置及び方法
US20240012058A1 (en) Apparatus and Method for Diagnosing State of Battery
EP4152025A1 (en) Battery diagnostic device and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231129

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7408903

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150