KR101927845B1 - 배터리 테스트 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 테스트 장치는 전원 공급기, 전압계, 검류계, 미분 회로 및 분석기를 포함할 수 있다. 전원 공급기는 대상 배터리에 정전류 신호 또는 정전압 신호를 제공할 수 있다. 전압계는 전원 공급기가 대상 배터리에 정전류 신호를 제공 할 때 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출할 수 있다. 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성 할 때, 전원 공급기는 대상 배터리에 정전압 신호를 제공할 수 있다. 검류계는 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출할 수 있다. 미분 회로는 전압 파형과 전류 파형을 2 차 미분하여 처리할 수 있다. 분석기는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 대상 배터리의 테스트 결과를 결정할 수 있다.

Description

배터리 테스트 장치 및 그 방법{BATTERY TESTING DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 테스트 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 2차 미분을 통해 배터리의 전압 파형 및 전류 파형을 처리하는 배터리 테스트 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리는 배터리 코어(battery core), 셀 쉘(cell shell) 및 전력 보드를 포함할 수 있다. 배터리 코어는 전극, 전해질, 절연막(isolating film) 및 포트를 포함할 수 있다.
특히, 리튬 전지에 있어서, 양극과 음극 사이에 절연막이 배치되고, 이들 3개의 구성 요소는 함께 감겨 젤리 롤(jelly roll)을 형성할 수 있다. 전해질은 리튬 배터리에서 리튬 이온의 전달 매체 역할을 수행할 수 있다. 리튬 배터리가 충전되거나 방전될 때, 리튬 이온은 절연막을 통과하여 전해질을 통해 양극 또는 음극으로 흐를 수 있다.
절연막, 양극 및 음극이 함께 감겨 젤리 롤을 제조하는 제조 공정에서 원료 또는 외부 물질의 버어(burr)가 얇은 절연막으로 이어질 수 있고, 이 경우에 일반적으로 양극 및 음극 사이의 거리가 불충분해질 수 있다. 양극과 음극 사이의 거리가 충분하지 않은 경우, 배터리의 특성(예를 들어, 배터리 정전 용량, 저항, 내전압 또는 다른 특성)이 영향을 받을 수 있고, 결과적으로 배터리의 출력 품질이 저하될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리 테스트 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예로서, 배터리를 테스트하는 방법은, 대상 배터리에 정전류 신호를 제공하는 단계; 상기 정전류 신호를 제공 받은 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하는 단계; 상기 대상 배터리에 의해 생성된 상기 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값에 도달되면, 상기 정전압 신호를 상기 대상 배터리에 제공하기 위해 정전압 신호를 스위칭하여 제공하는 단계; 상기 정전압 신호가 제공된 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하는 단계; 전압 파형 및 전류 파형을 2차 미분으로 처리하여 각각 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻는 단계; 및 상기 처리된 전압 파형 및 상기 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 배터리 테스트 장치는 전원 공급기, 전압계, 검류계, 미분 회로 및 분석기를 포함할 수 있다. 전원 공급기는 대상 배터리에 전기적으로 연결되고 대상 배터리에 정전류 신호 또는 정전압 신호를 제공할 수 있다. 전압계는 상기 대상 배터리에 전기적으로 연결되고 상기 전원 공급기가 상기 대상 배터리에 상기 정전류 신호를 제공할 때 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출할 수 있다. 검류계는 상기 대상 배터리에 전기적으로 접속되도록 구성되고, 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성할 때 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하도록 구성되며, 전원 공급기는 정전압 신호를 대상 배터리에 스위칭하여 제공할 수 있다. 미분 회로는 전압계 및 검류계에 전기적으로 연결되고, 전압 파형 및 전류 파형을 2 차 미분으로 처리할 수 있고, 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 각각 얻을 수 있다. 분석기는 미분 회로와 전기적으로 연결되어 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 테스트 방법은, 대상 배터리에 정전류 신호를 제공하는 단계; 상기 정전류 신호가 제공된 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하는 단계; 상기 대상 배터리에 의해 생성된 상기 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성 할 때 상기 대상 배터리로 정전압 신호를 스위칭하여 제공하는 단계; 상기 정전압 신호가 제공된 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하는 단계; 상기 전압 파형 및 상기 전류 파형을 2 차 미분으로 처리하여 각각 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻는 단계; 및 상기 처리된 전압 파형 및 상기 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전압 파형의 전압 값이 상기 임계 전압 값을 달성 할 때, 상기 임계 전압을 상기 정전압 신호의 전압 값으로 설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 상기 전압 파형은 상기 대상 배터리의 정전 용량과 관련되고, 상기 대상 배터리의 상기 전류 파형은 상기 대상 배터리의 등가 저항과 관련될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계는, 상기 처리된 전압 파형 내의 펄스의 변동 범위를 식별하는 단계;를 포함하며, 상기 펄스는, 상기 대상 배터리에 의해 발생된 상기 전압 파형을 감지함으로써 얻어진 상기 전압 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계는, 상기 처리된 파형에서의 펄스의 변동 범위를 식별하는 단계;를 포함하며, 상기 펄스는, 상기 대상 배터리에 의해 발생된 전류 파형을 감지함으로써 얻어진 상기 전류 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 테스트 장치는, 대상 배터리에 전기적으로 접속되고, 상기 대상 배터리에 정전류 신호 또는 정전압 신호를 제공하는 전원 공급기; 상기 대상 배터리에 전기적으로 연결되고, 상기 전원 공급기가 상기 대상 배터리에 상기 정전류 신호를 제공 할 때 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하는 전압계; 상기 대상 배터리에 전기적으로 연결되고, 상기 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값에 도달하고 상기 전원 공급기가 상기 정전압 신호를 상기 대상 배터리에 스위칭하여 제공할 때 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하는 검류계; 상기 전압계 및 상기 검류계에 전기적으로 접속되고, 2 차 미분으로 상기 전압 파형 및 상기 전류 파형을 처리하여 각각 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻는 미분 회로; 및 상기 미분 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 처리된 전압 파형 및 상기 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 분석기를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전원 공급기는, 상기 정전압 신호의 전압 값을 상기 임계 전압 값으로 설정할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 상기 전압 파형은 상기 대상 배터리의 정전 용량과 관련되고, 상기 대상 배터리의 상기 전류 파형은 상기 대상 배터리의 등가 저항과 관련될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 테스트 결과는, 상기 처리된 전압 파형의 펄스의 변동 범위와 관련되고, 상기 펄스는, 상기 전압 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대상 배터리의 테스트 결과는, 상기 처리된 전류 파형의 펄스의 변동 범위와 관련되고, 상기 펄스는, 상기 전류 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 테스트 장치 및 그 방법에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 충전 중인 배터리의 임의 상태에서도 배터리의 상태를 확인할 수 있다.
둘째, 본 발명은 충전 중에 발생할 수 있는 배터리 내부의 손상에 의해 발생하는 품질의 저하를 예방할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 테스트 장치의 기능 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전압 파형의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전류 파형의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전압 전류 파형의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 테스트 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", “전(앞) 또는 후(뒤)”에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, “상(위) 또는 하(아래)” 및“전(앞) 또는 후(뒤)”는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 상세한 설명에서, 발명의 목적을 달성하기 위해 개시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 설명될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 실시예가 이들 특정 세부 사항 없이 실시 될 수 있음은 명백하다. 다른 예들에서, 잘 알려진 구조 및 장치는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 도시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 테스트 장치의 기능 블록도이다.
도 1에 도시 된 바와 같이, 배터리 테스트 장치(10)는 대상 배터리(20)에 전기적으로 접속되어 대상 배터리(20)의 정전 용량, 저항, 내전압(withstand voltage) 등의 특성을 검사할 수 있다. 배터리 테스트 장치(10)는 전원 공급기(11), 전압계(13), 검류계(15), 미분 회로(17) 및 분석기(19)를 포함할 수 있다.
대상 배터리(20)는 배터리의 최종 제품, 코어, 배터리 제품 또는 기타 배터리 관련 물체의 젤리 롤(jelly roll)을 포함하는 개념일 수 있지만, 대상 배터리(20)는 이에 제한되지는 않는다.
전원 공급기(11)는 대상 배터리(20)의 양극 및 음극에 각각 전기적으로 접속되고, 정전류 신호 또는 정전압 신호를 대상 배터리(20)에 공급하도록 구성될 수 있다. 전압계(13) 및 검류계(15)는 대상 배터리(20)에 전기적으로 접속되고, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형 및 전류 파형을 각각 검출하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 전압계(13)는 대상 배터리(20)에 병렬로 연결되고 검류계(15) 및 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 직렬로 접속될 수 있다. 본 실시예는 이들 구성 요소들의 접속 방식에 제한되지 않는다.
전원 공급기(11)는 정전류 모드와 정전압 모드를 전환함으로써 대상 배터리(20)를 충전할 수 있다. 정전류 모드에서, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전류 신호를 제공하여 정전류 신호에 따라 대상 배터리(20)를 충전할 수 있다. 대상 배터리(20)가 정전류 신호에 의해 충전되면, 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 전압 차가 대상 배터리(20) 내부에 저장된 전하량과 함께 증가할 수 있다. 전압계(13)는 양전극과 음극 사이의 전압 파형을 감지한 후, 미분 회로(17)에 전압 파형을 전달할 수 있다.
대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값에 도달할 때, 배터리 테스트 장치(10)는 정전압 기간(constant-voltage period)에 진입할 수 있다. 정전압 기간에서, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 제공된 정전류 신호를 정전압 신호로 스위칭할 수 있다. 즉, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공하므로, 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 전압 차가 일정 값에 가깝게 유지될 수 있다. 검류계(15)는 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형을 검출하고, 미분 회로(17)에 전류 파형을 전송할 수 있다. 일 실시예에서 검류계(15)는 대상 배터리(20)와 전원 공급기(11) 사이의 루프 회로에서 전류를 검출할 수 있다.
미분 회로(17)는 전압계(13), 검류계(15) 및 분석기(19)에 전기적으로 연결될 수 있다. 미분 회로(17)는 정전류 신호가 대상 배터리(20)에 제공될 때 전압계(13)에 의해 검출된 전압 파형을 획득하고, 대상 배터리(20)에 정전압 신호가 공급될 때 검류계(15)에 의해 검출된 전류 파형을 얻을 수 있다. 즉, 미분 회로(17)는 정전류 모드와 정전압 모드 사이를 전환할 수 있다. 정전류 모드에서, 미분 회로(17)는 대상 배터리(20)의 전압 파형을 얻는다. 정전압 모드에서, 미분 회로(17)는 대상 배터리(20)의 전류 파형을 얻기 위해 상기 모드를 전환할 수 있다.
미분 회로(17)는 2차 미분을 통해 전압 파형 또는 전류 파형을 처리할 수 있다. 미분 회로(17)는 전압 파형 또는 전류 파형에 비정상적인 곡선이 있는 경우, 2차 미분을 통해 처리된 전압 파형 또는 처리된 전류 파형에서 비정상 곡선을 확대 할 수 있다.
처리된 전압 또는 처리된 전류 파형에서, 비정상 곡선은 좁은 폭 및 큰 변동 범위를 갖는 펄스로서 도시되거나, 쉽게 식별 될 수 있는 다른 유형의 파형으로 도시될 수 있다. 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형은 분석을 위해 분석기(19)로 전송될 수 있다. 분석기(19)는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 대상 배터리(20)의 테스트 결과를 결정할 수 있다. 예를 들어, 분석기(19)는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 분석 할 수 있는 컴퓨터 또는 다른 장치일 수 있다. 본 실 실시예는 분석기(19)의 유형을 제한하지 않는다.
실제로, 전원 공급기(11)은 임계 전압 값에 기초하여 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공하도록 스위칭할지 여부를 결정할 수 있다. 임계 전압 값은 대상 배터리(20)와 동일한 유형인 일반적인 배터리의 정전 용량과 관련된 값이며, 정상 배터리에 저장할 수 있는 최대 전하량 또는 다른 적절한 기준과 관련된 값일 수 있다. 일 실시예에서, 임계 전압 값은 일반적인 배터리의 2 개의 전극 사이의 전압 차로서, 일반적인 배터리에 저장된 전하량이 최대량을 달성 할 때 전압 차가 검출될 수 있다.
대상 배터리(20)로서의 대상 배터리(20)의 젤리 롤에 대하여, 젤리 롤의 소정의 정전 용량은 양극, 음극 및 절연막의 재료에 기초하여 결정되고, 양극과 음극 사이의 거리, 음극, 전해질의 이온 농도 또는 다른 요인들에 영향을 받을 수 있다. 소정의 정전 용량은 젤리 롤에 저장 가능한 전하의 최대량을 나타낼 수 있다. 임계 전압 값은 일반적인 젤리 롤의 양극과 음극 사이의 전압 차일 수 있으며, 상기 전압 차는 일반적인 젤리롤이 정전류 신호에 의해 충전될 때 감지될 수 있으며, 상기 전압 차는 일반적인 젤리롤에 저장된 전하량이 최대값에 도달할 때까지의 값일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 대상 배터리(20)가 정전류 신호에 의해 충전되었지만, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성 할 수 없는 경우, 대상 배터리(20)의 정전 용량은 소정의 정전 용량과 일치하지 않을 수 있고, 결과적으로 대상 배터리(20)는 불량품으로 판정될 수 있다.
제조 과정에서 혼합된 원료 또는 외부 물질의 버어(burr)에 의해, 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 거리가 불충분 할 수 있다. 즉, 대상 배터리(20)의 2 개의 전극 사이의 거리가 일반적인 배터리의 거리보다 짧을 수 있다. 따라서, 거리가 불충분 한 대상 배터리(20)에 정전류 신호가 제공될 때, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형은 비정상적인 곡선을 가질 수 있다. 미분 회로(17)는 전압 파형을 2 차 미분으로 처리한다. 처리된 전압 파형에서 전압 파형의 비정상 곡선에 의해 펄스가 발생할 수 있다. 미분 회로(17)는 처리된 전압 파형에서 펄스의 변동 범위를 확인함으로써, 분석기(19)는 대상 배터리(20)의 테스트 결과를 용이하게 결정할 수 있다.
마찬가지로, 거리가 불충분 한 대상 배터리(20)에 정전압 신호가 제공되는 경우, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형도 비정상적인 곡선을 가질 수 있다. 미분 회로(17)는 2 차 미분으로 전류 파형을 처리할 수 있다. 처리된 전류 파형에서, 전류 파형의 비정상 곡선에 의해 펄스가 발생할 수 있다. 분석기(19)는 처리된 전류 파형에 따라 대상 배터리(20)의 테스트 결과를 용이하게 결정할 수 있다.
실시예에서, 대상 배터리(20)에 포함된 젤리 롤에 의해 발생되고 전압계(13)에 의해 검출된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압을 달성할 때, 전압계(13)는 전원 공급기(11)에 모드 전환을 지시할 수 있다. 전압계(13)는 또한 젤리 롤의 과충전을 피하기 위해 전압 파형의 전압 값이 임계 전압을 달성하기 전에 전원 공급기(11)가 젤리 롤에 정전류 신호를 제공하는 것을 정지 시키거나 연기하도록 지시 할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 젤리 롤에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값에 도달하는지 여부를 결정하고, 전원 공급기(11)가 모드를 전환하도록 지시하기 위해 다른 유형의 프로세서(processor)가 배터리 테스트 장치 (10)에 포함될 수 있으며, 본 실시예의 상기 배터리 테스트 장치는 상기 프로세서에 제한되지 않는다.
이하에서는, 다수의 전류 파형, 전압 파형, 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형이 예시된다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전압 파형의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도면에 도시된 바와 같이 정전류 기간(P1)에서, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전류 신호를 제공하고, 전압계(13)는 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형을 검출할 수 있다.
도 2a에 도시 된 바와 같이, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압(h1)을 달성하면, 배터리 테스트 장치 (10)는 정전압 모드로 전환하여 정전압 기간(T1)에 진입할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공하고, 검류계(15)는 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형을 검출할 수 있다. 미분 회로(17)는 전압 파형 및 전류 파형을 2 차 미분으로 처리하고, 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻을 수 있다. 도 2c는 처리된 전압 파형을 도시한다. 분석기(19)는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 대상 배터리(20)의 테스트 결과를 결정할 수 있다.
보다 구체적으로, 정전류 기간(P1)에서, 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 전압 차는 대상 배터리(20) 내부에 저장된 전하량에 따라 증가한다. 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 거리가 불충분 할 때, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형은 정전류 기간(P1) 동안 비정상적인 곡선(n1)을 갖는다.
예를 들어, 비정상 곡선(n1)은 비정상 방전, 전극 간 아크 방전, 전극 손상 등으로 인한 전압 값의 비정상적인 감소를 포함할 수 있다. 이 때, 미분 회로(17)가 2 차 미분으로 전압 파형을 처리할 수 있고, 처리된 전압 파형은 전압 값의 비정상적인 감소를 반영하는 펄스(x1)을 나타낼 수 있다. 펄스(x1)은 비정상 곡선(n1)보다 더 쉽게 식별 될 수 있다. 분석기(19)는 펄스(x1)를 식별함으로써, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값의 비정상적인 감소가 허용 가능한 범위 내에 있는지 여부를 판정할 수 있다. 실질적으로, 펄스(x1)의 변화 범위는 전압 파형의 전압 값의 비정상적 감소와 관련될 수 있다. 분석기 (19)는 펄스 (x1)의 변동 범위에 따라, 대상 배터리 (20)에 저장된 전하의 상태를 충전 중인 대상 배터리 (20)로서 전하를 저장하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 대상 배터리(20)의 전압 파형은 대상 배터리(20)의 정전 용량과 관련될 수 있다.
일 실시예에서, 분석기(19)는 대상 배터리(20)의 전압 파형의 전압 값의 비정상적인 감소가 허용 범위를 초과한다고 판단하면, 대상 배터리(20)를 결함 제품으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 거리가 너무 짧기 때문에 충전 중에 비정상적인 방전이 발생할 수 있다. 이 때, 대상 배터리(20)는 불량품으로 판정될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 비정상 방전 또는 다른 요인에 의한 대상 배터리(20)의 손상으로 인해 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압을 달성 할 수 없는 경우, 대상 배터리(20)는 결함으로 판정될 수 있다. 이에 따라, 전원 공급기(11)은 정전압 기간(T1)에 진입할 수 없을 수 있다. 전원 공급기(11)은 전압 값이 임계 전압 값을 달성하지 않는 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공하지 않을 수 있다.
이하에서, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전류 파형의 개략도이다.
도면에 도시 된 바와 같이, 정전류 기간(P2)에서, 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전류 신호를 제공하고, 전압계(13)는 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형을 검출할 수 있다. 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형이 임계 전압(h2)을 달성하면, 전지 테스트 장치 (10)는 정전압 모드로 전환하여 정전압 기간(T2)에 진입할 수 있다. 전원 공급기(11)은 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공하도록 스위치하고, 검류계(15)는 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형을 검출할 수 있다.
정전압 기간(T2)에서, 정전압 신호가 대상 배터리(20)의 양극 및 음극에 인가될 수 있다. 예를 들어, 정전압 신호의 전압 값은 임계 전압 값과 동일하게 설정될 수 있다. 대상 배터리(20)에 저장된 전하량에 따라, 대상 배터리(20)와 전원 공급기(11) 사이의 루프 회로의 전류는 감소할 수 있다.
대상 배터리(20)의 양극과 음극 사이의 거리가 불충분 할 때, 정전압 기간(T2)에서 대상 배터리(20)의 전류 파형은 비정상 곡선(n2)을 가질 수 있다. 예를 들면 비정상 곡선(n2)에는 이상 방전, 전극 간 아크 방전, 전극 파손 등의 요인에 의한 전류 값의 이상 상승이 포함될 수 있다. 이 때, 미분 회로(17)가 2 차 미분으로 전류 파형을 처리 한 후에, 처리된 전류 파형은 전류 파형의 전류 값의 비정상적인 증가를 반영하는 펄스(x2)를 나타낼 수 있다. 펄스(x2)는 비정상 곡선(n2)보다 쉽게 확인될 수 있다. 분석기(19)는 펄스(x2)에 따라, 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형의 전류 값의 비정상적인 증가가 허용 가능한 범위 내에 있는지 여부를 판정할 수 있다. 실질적으로, 펄스(x2)의 변동 범위는 전류 파형의 전류 값의 비정상적 증가와 관련될 수 있다. 분석기(19)는 펄스(x2)의 변동 범위에 따라, 정전압 기간(T2)에서 대상 배터리(20)의 자기 방전 상태를 판정할 수 있다. 즉, 정전압 기간(T2)에서 대상 배터리(20)의 전류 파형의 전류 값의 감소율은 대상 배터리(20)의 등가 저항에 관련될 수 있다.
이하에서, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 파형의 전압 파형, 전류 파형 및 처리된 전압 파형의 개략도이다.
도면에 도시 된 바와 같이, 정전류 기간(P3)에서, 전원 공급기(11)은 충전을 위해 대상 배터리(20)에 정전류 신호를 제공할 수 있다. 대상 배터리(20)의 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성하는 경우, 전원 공급기(11)가 이전에 미리 대상 배터리(20)에 정전류 신호의 제공을 정지 또는 지연시키더라도 대상 배터리(20)의 과충전이 발생할 수 있다. 과충전은 도 4a에서 과충전 곡선으로 나타날 수 있다. 대상 배터리(20)가 과충전 될 때, 처리된 전압 파형은 미분 회로(17)에 의해 2 차 미분으로 전압 파형을 처리함으로써 얻어진 처리된 전압으로 과충전을 반영하는 펄스(x3)을 갖는다. 즉, 분석기(19)는 미분 회로(17)로부터 처리된 전압 파형을 수신하면, 처리된 전압 파형의 펄스에 따라 시험 결과를 판정 할 수 있다. 처리된 전압 파형의 펄스가 양의 펄스 인 경우, 분석기(19)는 전압 파형의 전압 값이 비정상적으로 증가하는 것으로 판단할 수 있다. 처리된 전압 파형의 펄스가 음의 펄스인 경우, 분석기(19)는 대상 배터리(20)가 과충전 된 것으로 판단할 수 있다. 처리된 전압 파형에서 음의 펄스(x3)의 변동 범위가 허용 범위 내에 있는 경우, 대상 배터리(20)의 과충전은 무시 될 수 있다.
보다 상세하게, 배터리 테스트 장치(10)가 대상 배터리(20)를 시험하는 방법을 설명하기 위해, 도 1 및 도 5를 참조한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 테스트 방법의 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전원 공급기(11)는 대상 배터리(20)에 정전류 신호를 제공할 수 있다(S21). 전압계(13)는 정전류 신호를 제공받은 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형을 검출할 수 있다(S22). 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 얻는 경우, 전원 공급기(11)가 대상 배터리(20)에 정전압 신호를 제공할 수 있다(S23). 검류계(15)는 정전압 신호를 제공받은 대상 배터리(20)에 의해 생성된 전류 파형을 검출한다. 미분 회로(17)는 2 차 미분으로 전압 파형과 전류 파형을 처리할 수 있다(S25). 분석기(19)는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 대상 배터리(20)의 테스트 결과를 결정할 수 있다(S26). 배터리 테스트의 실질적인 방법은 전술한 실시예에 개시되어 있으므로, 본 실시예에서는 관련 세부 사항을 반복하지 않는다.
상기 설명을 고려하여, 본 발명은 배터리 테스트 장치 및 배터리 테스트 방법을 제공한다.
정전류 신호를 제공하고, 대상 배터리가 충전 될 때 대상 배터리에 정전압 신호를 제공하고, 대상 배터리에 정전류가 제공될 때 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하고, 대상 배터리에 정전압이 제공될 때 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하고, 전압 파형 및 전류 파형을 2차 미분으로 처리하고, 전압 파형 또는 전류 파형 내의 비정상 곡선은 처리된 전압 파형 또는 처리된 전류 파형으로 확대 될 수 있으므로, 분석기는 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형에 따라 충전 중에 대상 배터리의 전압 변화 및 전류 변화를 용이하게 분석 할 수 있다.
따라서, 충전 중에 임의의 상태에 놓인 대상 배터리를 다룰 수 있고, 절연막의 손상, 탄화 또는 대상 배터리의 충전 중에 발생하여 대상 배터리의 출력 품질의 감소를 초래하는 다른 상황이 회피될 수 있다.

Claims (10)

  1. 대상 배터리에 정전류 신호를 제공하는 단계;
    상기 정전류 신호가 제공된 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하는 단계;
    상기 대상 배터리에 의해 생성된 상기 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값을 달성 할 때 상기 대상 배터리로 정전압 신호를 스위칭하여 제공하는 단계;
    상기 정전압 신호가 제공된 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하는 단계;
    상기 전압 파형 및 상기 전류 파형을 2 차 미분으로 처리하여 각각 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻는 단계; 및
    상기 처리된 전압 파형 및 상기 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 대상 배터리가 상기 정전류 신호에 의해 충전되고 상기 대상 배터리에 의하여 생성된 상기 전압 파형의 전압 값이 상기 임계 전압 값을 달성 할 수 없는 경우, 상기 대상 배터리의 정전 용량은 기설정된 정전 용량과 일치하지 않고 상기 대상 배터리를 불량품으로 판정하는 배터리 테스트 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 파형의 전압 값이 상기 임계 전압 값을 달성 할 때, 상기 임계 전압을 상기 정전압 신호의 전압 값으로 설정하는 단계
    를 더 포함하는,
    배터리 테스트 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 상기 전압 파형은 상기 대상 배터리의 정전 용량과 관련되고, 상기 대상 배터리의 상기 전류 파형은 상기 대상 배터리의 등가 저항과 관련되는,
    배터리 테스트 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계는,
    상기 처리된 전압 파형 내의 펄스의 변동 범위를 식별하는 단계
    를 포함하며,
    상기 펄스는,
    상기 대상 배터리에 의해 발생된 상기 전압 파형을 감지함으로써 얻어진 상기 전압 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발되는,
    배터리 테스트 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 단계는,
    상기 처리된 파형에서의 펄스의 변동 범위를 식별하는 단계
    를 포함하며,
    상기 펄스는,
    상기 대상 배터리에 의해 발생된 전류 파형을 감지함으로써 얻어진 상기 전류 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발되는,
    배터리 테스트 방법.
  6. 대상 배터리에 전기적으로 접속되고, 상기 대상 배터리에 정전류 신호 또는 정전압 신호를 제공하는 전원 공급기;
    상기 대상 배터리에 전기적으로 연결되고, 상기 전원 공급기가 상기 대상 배터리에 상기 정전류 신호를 제공 할 때 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전압 파형을 검출하는 전압계;
    상기 대상 배터리에 전기적으로 연결되고, 상기 전압 파형의 전압 값이 임계 전압 값에 도달하고 상기 전원 공급기가 상기 정전압 신호를 상기 대상 배터리에 스위칭하여 제공할 때 상기 대상 배터리에 의해 생성된 전류 파형을 검출하는 검류계;
    상기 전압계 및 상기 검류계에 전기적으로 접속되고, 2 차 미분으로 상기 전압 파형 및 상기 전류 파형을 처리하여 각각 처리된 전압 파형 및 처리된 전류 파형을 얻는 미분 회로; 및
    상기 미분 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 처리된 전압 파형 및 상기 처리된 전류 파형에 따라 상기 대상 배터리의 테스트 결과를 결정하는 분석기를 포함하고,
    상기 대상 배터리가 상기 정전류 신호에 의해 충전되고 상기 대상 배터리에 의하여 생성된 상기 전압 파형의 전압 값이 상기 임계 전압 값을 달성 할 수 없는 경우, 상기 대상 배터리의 정전 용량은 기설정된 정전 용량과 일치하지 않고 상기 대상 배터리를 불량품으로 판정하는 배터리 테스트 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전원 공급기는,
    상기 정전압 신호의 전압 값을 상기 임계 전압 값으로 설정하는,
    배터리 테스트 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 상기 전압 파형은 상기 대상 배터리의 정전 용량과 관련되고, 상기 대상 배터리의 상기 전류 파형은 상기 대상 배터리의 등가 저항과 관련되는,
    배터리 테스트 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 테스트 결과는,
    상기 처리된 전압 파형의 펄스의 변동 범위와 관련되고,
    상기 펄스는,
    상기 전압 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발되는,
    배터리 테스트 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 대상 배터리의 테스트 결과는,
    상기 처리된 전류 파형의 펄스의 변동 범위와 관련되고,
    상기 펄스는,
    상기 전류 파형 내의 비정상 곡선에 의해 유발되는,
    배터리 테스트 장치.
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