KR101899839B1 - 배터리 셀의 불량 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 배터리 셀에 대해 불량 여부를 빠르게 검출하는 방법을 제공한다. 이를 위해 본 발명은, 서로 직렬로 연결된 n개의 배터리 셀을 2개의 그룹으로 구분하여 그 중 선택된 제1 그룹의 배터리 셀의 충전전압을 측정하는 제1단계; 상기 측정된 충전전압과 미리 설정된 제1 기준전압을 비교하여 상기 제1 그룹의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 제2단계; 및 상기 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제1 그룹을 다시 2개의 그룹으로 구분하고 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 상기 제1단계 내지 제2단계를 반복하여 수행하는 제3단계를 포함한다.

Description

배터리 셀의 불량 검출방법{Mathod for detecting fault of battery cell}

본 발명은 배터리 셀의 불량 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 배터리 셀을 그룹으로 구분하여 선택된 그룹별로 배터리 셀의 전압을 측정하여 불량을 빠르게 검출하도록 하는 배터리 셀의 불량 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등의 전기 모터 구동요 또는 정전보상용 배터리에서 수십 KW 정도의 대용량 전력을 발생하기 위해서는 수백 V, 수백 A 정도의 대용량 모터 구동용 배터리가 필요하다. 이를 위해서는 단일 배터리 셀을 직렬, 병렬로 연결하여 하나의 배터리 모듈을 형성하여 사용하여야 한다.

또한, 소형 전자기기(예컨대, 노트북, 컴퓨터 등)에 있어서도 단일 배터리 셀이 아니라 하나의 배터리 모듈을 형성하여 사용하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 배터리 셀을 n/2로 나누어 전압을 측정하고, 측정된 전압을 더하여 기준전압과 비교하여 배터리 셀의 불량을 판단하는 배터리 셀의 불량 검출방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 셀 검출방법은,

서로 직렬로 연결된 n개의 배터리 셀을 2개의 그룹으로 구분하여 그 중 선택된 제1 그룹의 배터리 셀의 충전전압을 측정하는 제1단계; 상기 측정된 충전전압과 미리 설정된 제1 기준전압을 비교하여 상기 제1 그룹의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 제2단계; 및 상기 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제1 그룹을 다시 2개의 그룹으로 구분하고 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 상기 제1단계 내지 제2단계를 반복하여 수행하는 제3단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 제1단계는, 상기 n개의 배터리 셀의 전체 충전전압을 측정하는 단계(1-1); 및 상기 측정된 n개의 배터리 셀의 충전전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 상기 n개의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 단계(1-2); 를 포함하고, 상기 (1-2) 단계의 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제1단계를 수행한다.

이때, 상기 제2단계 이후에, 상기 (1-2) 단계의 판단결과 불량발생으로 판단되고 상기 제2단계에서 불량발생으로 판단되지 않으면 상기 구분된 2개의 그룹 중 다른 제2 그룹의 배터리 셀의 전체 충전전압을 측정하는 제4단계; 및 상기 측정된 제2 그룹의 배터리 셀의 충전전압과 미리 설정된 제2 기준전압을 비교하여 상기 제2 그룹의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 제5단계; 및 상기 제5단계의 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제2 그룹을 다시 2개의 그룹으로 구분하고 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 상기 제4단계 내지 제5단계를 반복하여 수행하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 각 단계에서 불량발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 측정된 각 충전전압이 상기 각각 설정된 해당 기준전압과 일치하는 경우에 불량발생으로 판단한다.

본 발명에 의한 배터리 셀 충전장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 다수의 배터리 셀의 충전 불량상태를 빠른 시간 내에 검출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 각종 충전장치, UPS 등 고용량 배터리를 사용하는 장치에서 충전 중 폭발사고를 예방할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 배터리 셀에 대해 일일이 하나씩 불량 상태를 검출하지 않기 때문에 불량 배터리 셀 검출에 따른 비용소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 셀의 충전 및 불량 검출장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 불량 검출방법을 보이는 흐름도.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 셀의 충전 및 불량 검출장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 충전가능한 다수(n개, n은 2 이상의 정수)의 배터리 셀이 서로 직렬로 연결되며 각각의 배터리 셀(10)에서는 검출단자(20)가 연결되어 이러한 검출단자(20)를 통해 전압검출부(30)에서 각각의 충전전압을 검출할 수 있다. 도 1의 일 실시 예에서는 설명의 편의상 8개의 배터리 셀을 도시하여 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않음은 당연하다.

먼저, 상기 전압검출부(30)는 n개의 배터리 셀(10)의 전체 충전전압을 검출한다. n개의 배터리 셀(10)은 직렬로 연결되어 있으므로 맨 좌측의 배터리 셀과 맨 우측의 배터리 셀에 각각 연결된 검출단자(20)를 이용하여 전체 충전전압을 검출하도록 한다. 또한, 상기 전압검출부(30)는 상기와 검출된 전체 충전전압은 기준값 제어부(40)에 설정된 제1 기준전압과 비교되어 상기 n개의 배터리 셀(10)의 불량발생 유무를 판단한다.

이때, 만약 검출된 전체 충전전압과 상기 제1 기준전압이 일치하면 상기 n개의 배터리 셀(10) 모두가 정상상태인 것으로 판단하고, 반대로 상기 제1 기준전압과 일치하지 않으면, 상기 n개의 배터리 셀(10) 중 불량 배터리 셀이 존재하는 것으로 판단하여 후술하는 과정을 통해 불량 배터리 셀을 검출하도록 한다.

즉, 상기 전압검출부(30)는 검출단자(20)를 기준으로 상기 n개의 배터리 셀을 2개의 그룹(50, 50')으로 구분하여 그 중 하나의 그룹에 속한 배터리 셀에 대해 전체 충전전압을 검출한다. 예컨대, 도 1에서는 8개의 배터리 셀을 4개씩 2개의 그룹(50, 50')으로 구분한 일례를 도시하고 있다.

이때, 상기 전압검출부(30)는 상기 구분된 두 그룹(50, 50') 중 어느 한 그룹(50 또는 50')의 배터리 셀에 대해 충전전압을 측정하고, 그 측정된 충전전압과 기준값 제어부(40)에서 설정한 제2 기준전압을 비교하여 불량발생 여부를 판단한다. 만약, 도면의 일례와 같이 한 그룹(50')에서 측정한 것으로 가정하고 불량이 발생한 것으로 판단되면 상기 해당 그룹(50')을 다시 2개의 그룹(60, 60')으로 구분하고 그 중 하나의 그룹(60 또는 60')에 대해 배터리 셀의 전체 충전전압을 측정한다. 이때, 측정된 충전전압도 기준값 제어부(40)에 설정된 제3 기준전압과 비교되어 불량발생 여부가 판단된다.

만약, 도면의 일례와 같이 60' 그룹에서 불량발생으로 판단되면 또 다시 2개의 그룹(70, 70')으로 구분되어 상기와 동일한 방법으로 충전전압 측정 및 불량발생 여부를 판단하게 된다. 즉, 이러한 과정들은 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 반복해서 수행된다. 이를 반복해서 수행하면 결국 최종적으로 하나의 불량 배터리 셀(예컨대, 도면부호 80으로 표기)이 검출될 수 있다.

물론, 불량발생으로 판별되지 않으면, 각 단계에서 2개의 그룹 중 다른 그룹에 대하여 각각 상기의 과정들을 반복하면 된다. 다시 말하면, 다수의 배터리 셀에 대하여 2개의 그룹으로 구분하고 각 구분된 그룹 중 배터리 셀의 불량발생으로 판단되는 그룹에 대하여 충전전압 측정 및 불량발생 판단 과정을 반복적으로 수행함으로써 최종적으로 불량 배터리 셀(80)을 검출할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀의 불량 검출방법을 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 불량 검출방법을 보이는 흐름도이다.

먼저, 본 발명에 따른 배터리의 불량 여부를 검출하기 위하여 도 1에서와 같이 전압검출 장치를 구성한다. 서로 직렬로 연결된 n개의 배터리 셀(10)에 전기를 충전한다(S100). 충전된 각각의 배터리 셀(10)을 2개의 그룹으로 구분한다. 도면에는 바람직한 실시 예로 n/2의 배터리 셀 그룹(50, 50')으로 구분한다(S110). 상기 분할된 n/2 배터리 셀 그룹(50, 50') 중 적어도 하나의 그룹에 대한 배터리 셀의 전압을 검출한다(S120). 검출된 전압값과 기준값 제어부(40)에서 산출된 기준값을 비교 연산한다(S130). 본 발명의 다른 실시 예에서는 두 그룹(50, 50')의 배터리 셀에 대해 모두 전압을 측정할 수도 있다.

만약, 단계 'S130'이후, 검출된 전압과 기준값을 비교한 결과 검출된 전압값과 기준값이 일치하면(S140: YES). 정상상태로 판단한다(150).

만약, 단계 'S130'이후, 검출된 전압값과 기준값을 비교한 결과 검출된 전압값과 기준값이 불일치하면(S140: NO). 불량상태로 판단한다(S160).

불량상태로 판단된 배터리 셀 그룹(60, 60')을 다시 2개의 그룹(예:n/2)으로 구분한다(S170). 상기 구분된 배터리 셀 그룹(60, 60') 중 하나의 그룹에 대해 배터리 셀의 전압을 검출한다(S180). 검출된 전압값과 기준값 제어부(40)에서 산출된 기준값을 비교 연산한다(S190). 검출된 전압값과 기준값 제어부(40)에서 산출된 기준값을 비교 연산한다(S200).

만약, 단계 'S190'이후, 검출된 전압과 기준값을 비교한 결과 검출된 전압값과 기준값이 일치하면(S200: YES). 정상상태로 판단한다(S210).

만약, 단계 'S190'이후, 검출된 전압값과 기준값을 비교한 결과 검출된 전압값과 기준값이 불일치하면(S200: NO). 불량상태로 판단한다(S220).

불량상태로 판단된 배터리 셀 그룹(70, 70')에 대해 S170~S200의 과정을 반복하여 불량 배터리 셀(80)이 검출될 때까지 반복한다(S230).

이처럼, 본 발명은 배터리 셀들의 불량을 손쉬운 방법으로 검출하여 과충전 등에 의한 사고를 방지할 수 있게 된다. 또, 불량 발생된 배터리 셀의 위치를 파악하여 수리 시간을 단축시키게 된다.

이를 통해, 각종 충전장치, UPS 등 고용량 배터리를 사용하는 장치에서 충전중 폭발사고를 예방할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10. 배터리 셀 20. 검출단자
30. 전압검출부 40. 기준값 제어부
80. 불량배터리셀

Claims (4)

1. 서로 직렬로 연결된 n개의 배터리 셀을 2개의 그룹으로 구분하여 그 중 선택된 제1 그룹의 배터리 셀의 충전전압을 측정하는 제1단계;
   상기 측정된 충전전압과 미리 설정된 제1 기준전압을 비교하여 상기 제1 그룹의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 제2단계; 및
   상기 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제1 그룹을 다시 2개의 그룹으로 구분하고 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 상기 제1단계 내지 제2단계를 반복하여 수행하는 제3단계; 를 포함하며,
   상기 제1단계는,
   상기 n개의 배터리 셀의 전체 충전전압을 측정하는 단계(1-1); 및
   상기 측정된 n개의 배터리 셀의 충전전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 상기 n개의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 단계(1-2); 를 포함하고,
   상기 (1-2) 단계의 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제1단계를 수행하며,
   상기 제2단계 이후에,
   상기 (1-2) 단계의 판단결과 불량발생으로 판단되고 상기 제2단계에서 불량발생으로 판단되지 않으면 상기 구분된 2개의 그룹 중 다른 제2 그룹의 배터리 셀의 전체 충전전압을 측정하는 제4단계;
   상기 측정된 제2 그룹의 배터리 셀의 충전전압과 미리 설정된 제2 기준전압을 비교하여 상기 제2 그룹의 배터리 셀의 불량발생 여부를 판단하는 제5단계; 및
   상기 제5단계의 판단결과 불량발생으로 판단되면 상기 제2 그룹을 다시 2개의 그룹으로 구분하고 불량 배터리 셀이 검출될 때까지 상기 제4단계 내지 제5단계를 반복하여 수행하는 제6단계; 를 더 포함하는 배터리 셀의 불량 검출방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 각 단계에서 불량발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 측정된 각 충전전압이 상기 각각 설정된 해당 기준전압과 일치하는 경우에 불량발생으로 판단하는 배터리 셀의 불량 검출방법.

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