KR102876216B1 - 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법

Info

Publication number
KR102876216B1
KR102876216B1 KR1020230048070A KR20230048070A KR102876216B1 KR 102876216 B1 KR102876216 B1 KR 102876216B1 KR 1020230048070 A KR1020230048070 A KR 1020230048070A KR 20230048070 A KR20230048070 A KR 20230048070A KR 102876216 B1 KR102876216 B1 KR 102876216B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
value
battery
battery pack
control unit
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
KR1020230048070A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20240152441A (ko
Inventor
최태일
김태훈
최재영
김동욱
천승익
신동현
Original Assignee
한국자동차연구원
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 한국자동차연구원 filed Critical 한국자동차연구원
Priority to KR1020230048070A priority Critical patent/KR102876216B1/ko
Publication of KR20240152441A publication Critical patent/KR20240152441A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102876216B1 publication Critical patent/KR102876216B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • 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
    • G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square 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
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
    • 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
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • 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]
    • G01R31/371—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with remote indication, e.g. on external chargers
    • 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]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • 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
    • 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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

배터리의 전기적 검사 방법이 개시된다. 이 방법은, 상태 진단 장치의 CAN 통신부와 배터리 팩에 설치된 배터리 관리 시스템을 CAN 버스로 연결하는 제1 검사 환경을 구성하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 전력 제어부와 상기 배터리 팩의 섀시를 섀시 연결선으로 연결하고, 상기 전력 제어부와 상기 배터리 팩에 설치된 파워 릴레이 어셈블리를 전원선으로 연결하는 제2 검사 환경을 구성하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 제어 PC가, 상기 CAN 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 BMS 데이터를 수집하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 전력 제어부가, 상기 제2 검사 환경에서 측정한 절연 저항값, 개방회로전압 측정값, 자가 방전 측정값, 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계; 및 상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 표시 장치를 통해 표시하는 단계를 포함한다.

Description

전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법{STATE DIAGNOSTIC DEVICE AND METHOD FOR ELECTRICAL INSPECTION AFTER USING AN ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기차 사용 후 배터리의 재사용을 위한 전기적 검사용 상태 진단 기술에 관한 것이다.
최근 2022년 10월에 개정된 전기생활용품 안전법이 2023년 10월 시행 예정이다. 이에, 시행예정인 전기생활용품 안전법에 근거하여 전기차 사용 후 배터리의 품질 및 성능 요구사항 중 전기적 검사 항목에 대한 배터리 또는 배터리 시스템의 상태 진단 기능을 자동으로 제공할 수 있는 기술 개발이 필요한 상황이다.
전기적 검사 항목으로, 배터리 팩과 관련된 절연 검사, 개방 회로 전압(Open Circuit voltage: OCV), 용량 검사, 내부 AC 저항 검사, 자가 방전 검사 등이 있다.
이러한 전기적 검사 항목들 중에서 SOC/SOH 검사, 전압/전류, 절연 검사, OCV 검사, 용량 검사 등은 배터리 팩에 장착된 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)를 통해 얻은 정보로부터 진행할 수 있으나, 기존의 BMS는 배터리 팩의 내부 AC 저항 검사, 자가 방전 검사 등을 수행하기 위한 정보 제공 기능을 갖지 못하기 때문에, 내부 AC 저항 검사, 자가 방전 검사 등과 관련된 진단은 어렵다. 이에, 내부 AC 저항 검사 및 자가 방전 검사가 가능한 배터리 팩의 상태 진단 장치에 대한 개발이 필요하다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전기차 사용 후 배터리의 품질 및 성능 요구사항 중 전기적 검사 항목에 대한 배터리 또는 배터리 시스템의 상태 진단 기능을 자동으로 제공할 수 있는 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
보다 구체적으로는, 내부 AC 저항 검사 및 자가 방전 검사가 가능한 배터리 팩의 상태 진단 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 배터리의 전기적 검사 방법은, 상태 진단 장치의 CAN 통신부와 배터리 팩에 설치된 배터리 관리 시스템을 CAN 버스로 연결하는 제1 검사 환경을 구성하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 전력 제어부와 상기 배터리 팩의 섀시를 섀시 연결선으로 연결하고, 상기 전력 제어부와 상기 배터리 팩에 설치된 파워 릴레이 어셈블리(PRA)를 전원선으로 연결하는 제2 검사 환경을 구성하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 제어 PC가, 상기 CAN 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 BMS 데이터를 수집하는 단계; 상기 상태 진단 장치의 전력 제어부가, 상기 제2 검사 환경에서 측정한 절연 저항값, 개방회로전압 측정값, 자가 방전 측정값, 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계; 및 상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 표시 장치를 통해 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치는, 배터리 팩에 설치된 배터리 관리 시스템에 CAN 버스로 연결된 CAN 통신부; 상기 배터리 팩의 섀시와 섀시 연결선으로 연결되고, 상기 배터리 팩에 설치된 파워 릴레이 어셈블리와 전원선으로 연결된 전력 제어부; 및 상기 CAN 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 BMS 데이터를 수집하는 제어 PC를 포함하고, 상기 전력 제어부가, 상기 섀시 연결선과 상기 전원선에 의해 상기 배터리 팩과 상기 배터리 팩이 연결되는 검사 환경에서 측정된 절연 저항값, 개방회로전압 측정값, 자가 방전 측정값, 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하고, 상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 표시 장치를 통해 표시한다.
본 발명에 따르면, 재사용전기용품에 대한 표준 및 법령이 발표되는 상황에서 전기차 사용후 배터리 팩의 품질 진단 및 성능 요구사항을 판단할 수 있는 기능을 제공하고, 특히, 배터리 팩의 내부 AC 저항 검사 및 자가 방전 검사에 따른 배터리 팩의 품질 진단 및 성능 요구사항을 판단할 수 있는 기능을 제공함으로써, 전기차 사용후 배터리의 재사용, 재제조, 재활용 산업 내 활용성을 증대하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전기차 사용후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태 진단 장치의 내부 구성들 각각의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상태 진단 장치가 배터리 팩에 대한 전기적 검사를 수행하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 배터리 진단 데이터를 기반으로 표시 장치를 통해 최종 출력되는 검사 결과 레포트 내용을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상태 진단 장치(100)는 배터리 팩(200)에 설치(내장)된 BMS(210)으로부터 수신된 "BMS 데이터"를 기반으로 배터리 팩(200)에 대한 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage: OCV) 검사 항목, 절연 저항(Insulation Resistance) 검사, 용량(SOC 및/또는 SOH) 검사를 수행하며, 동시에 자체적으로 구축한 검사 환경을 통해 획득한 "측정 데이터"를 기반으로 OCV 검사, 절연 저항 검사, 용량 검사는 물론 BMS 데이터로는 진단이 불가능한 검사 항목, 예를 들면, "내부 AC 저항 검사"와 "자가 방전 검사"를 수행할 수 있다. 또한, 상태 진단 장치(100)는, 상기 BMS 데이터 및/또는 상기 측정 데이터를 포함하도록 구성된 최종 출력 레포트(또는 최종 배터리 진단 데이터)를 생성하여 이를 표시 장치(도 2의 136)를 통해 표시한다. 또한, 상태 진단 장치(100)는, 상기 측정 데이터를 기준으로 상기 측정 데이터와 상기 BMS 데이터 사이의 측정 오차를 기반으로 상기 BMS(210)의 상태 이상을 모니터링할 수도 있다. 여기서, 용량 검사는 배터리 팩의 SOC(State Of Charge)가 100%로 완전 충전된 상태에서 배터리 팩의 용량(Capacity)이 몇 Ah인지 추정하는 검사이다.
이를 위해, 상태 진단 장치(100)는 CAN(Controller Area Network) 통신부(110), 전력 제어부(120) 및 제어 PC(Personal Computer)를 포함하며, 상태 진단 장치(100)가 진단하는 배터리 팩(210)은 BMS(210)와 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly: PRA)(220)를 포함한다. 참고로, 도시하지 않았으나, 배터리 팩(210)은 복수의 배터리 모듈들을 포함하도록 구성되고, 각 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀(cell)들을 포함하도록 구성된다.
배터리 팩(200)에 대한 검사 환경을 구성하기 위해, 상태 진단 장치(100)의 CAN 통신부(110)와 배터리 팩(200)의 BMS(210)는 CAN 버스(151)에 의해 연결된다. 이를 통해 상태 진단 장치(100)와 BMS(210)는 CAN 통신 또는 CAN FD(Flexible Data-Rate) 통신에 의한 데이터를 교환할 수 있다.
또한 상기 검사 환경을 구성하기 위해, 상태 진단 장치(100)의 전력 제어부(120)와 배터리 팩(200)의 PRA(220)는 전원선(155)에 의해 연결된다. 보다 구체적으로, 전원선(155)은 양(+)의 전원선(155A)과 음(-)의 전원선(155B)을 포함하며, 양(+)의 전원선(155A)은 전력 제어부(120)의 전원 단자(120A)와 PRA(220)의 전원 단자(220A)를 전기적으로 연결하고, 음(-)의 전원선(155B)은 전력 제어부(120)의 전원 단자(120B)와 PRA(220)의 전원 단자(220B)를 전기적으로 연결한다. 여기서, PRA(220)의 전원 단자(220A, 220B)는 PRA(220)에 직접 부착된 단자가 아니라 배터리 팩을 형성하는 외부 하우징에 부착된 단자일 수도 있다.
또한, 상기 검사 환경을 구성하기 위해, 전력 제어부(120)와 배터리 팩(200)의 섀시(chassis)가 섀시 연결선(153)에 의해 전기적으로 연결된다.
도 2는 도 1에 도시된 상태 진단 장치의 내부 구성들 각각의 상세 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상태 진단 장치(100)의 CAN 통신부(110)는, 컨트롤러(112), 전원 공급부(114)와 저장부(116)를 포함한다.
컨트롤러(112)는 공급부(114)와 커넥터(116)의 전반적인 동작을 제어하는 구성으로, 예를 들면, 마이크로 프로세서로 구성되거나, 이를 포함할 수 있다.
전원 공급부(114)는, 컨트롤러(112)의 제어에 따라, 전원을 BMS(210)으로 인가한다. 이때, CAN 버스(151)는 전원선(151A)과 데이터선(151B)을 포함하며, 상기 전원은 전원선(151A)을 통해 BMS(210)에 인가된다. 이에 따라, BMS(210)는 상기 인가된 전원에 따라 동작하게 된다.
컨트롤러(112)는 저장부(116)에 저장된 다종의 CAN 통신 프로토콜 중에서 선택된 CAN 통신 프로토콜에 따라 CAN 통신부(110)의 CAN 통신 인터페이스 설정하고, 설정된 CAN 통신 인터페이스를 기반으로 BMS(210)로부터 BMS 데이터를 실시간으로 수집한다. 여기서, BMS 데이터는 SOC(State Of Charge)값, SOH(State Of Health)값, 전압(VPack/Module/Cell)값, 전류값(I), 온도(TPack/Module/Cell) 값, 절연 저항값(RInsulation) 및 개방 회로 전압(OCV)값을 포함한다. 여기서, 전압값(VPack/Module/Cell)값은 배터리 팩 전압(VPack), 배터리 모듈 전압(VModule) 및 배터리 셀 전압(VCell)을 포함한다. 전류값(I)은 배터리 팩(200)에서 나가는 전류 또는 들어오는 전류, 충전 전류값 및/또는 방전 전류값, 또는 배터리 팩(200)에서 소비되는 전류값일 수 있다. 온도(TPack/Module/Cell)는 배터리 팩(200)의 온도값(TPack), 배터리 모듈의 온도값(Module) 및 배터리 셀의 온도값(TCell)을 포함한다.
전력 제어부(120)는 전력 측정부(122), 저항 측정부(124), 임피던스 측정부(126) 및 전력 소비 모듈(128)을 포함한다.
전력 측정부(122)는, 배터리 팩(200)의 전원 단자, 보다 구체적으로, PRA(220)의 전원 단자(220A 및 220B)의 전압값과 전류값을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 전압값과 전류값을 포함하는 측정 데이터를 생성한다. 이때, 상기 전원 단자(220A 및 220B)의 전압값과 전류값을 실시간으로 측정하기 위해, 전력 측정부(122)는 전압 및 전류 센서로 구성되거나 이를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 전력 측정부(122)에 의해 측정된 측정 데이터는 제어 PC(130)의 프로세서(134)로 전달되고, 프로세서(134)는 상기 측정 데이터에 포함된 PRA(220)의 전원 단자(220A 및 220B)의 전압값과 전류값을 기반으로 배터리 팩(200)의 OCV 검사 및 "자가 방전 검사"를 수행한다. OCV(개방 회로 전압)은 배터리 팩(200)의 방전 전류가 O일 때, PRA(220)의 전원 단자(220A 및 220B)에서의 전압으로, “자가 방전 검사"는 사전 설정된 시작 시간의 OCV(개방회로전압 측정값)와 사전 설정된 종료 시간의 OCV() 사이의 차이값(이하, 자가 방전 측정값)을 통해 수행될 수 있다. 참고로, 자가 방전 측정값이 허용 한계치를 초과하면, 배터리 팩(200)은 재사용 불가능한 배터리 팩으로 진단한다.
저항 측정부(124)는, 섀시 연결선(153)에 의해 전력 제어부와 배터리 팩(200)의 섀시가 전기적으로 연결되면, PRA(220)의 전원 단자(220A 및 220B)와 배터리 팩(200)의 섀시 사이의 저항을 측정하고, 그 측정된 저항을 절연 저항값(Rinsulation)으로 산출한다. 전원 단자(220A 및 220B)와 배터리 팩(200)의 섀시 사이의 저항을 측정하기 위해, 저항 측정부(124)는, 예를 들면, 저항 센서로 구성되거나 이를 포함하도록 구성될 수 있다.
임피던스 측정부(126)는 배터리 팩(200)의 내부 임피던스와 관련된 내부 AC 저항 성분(Rac)을 측정하기 위해, 특정 주파수의 교류 전류(Ia)를 전원선(155)을 통해 PRA(220)에 인가하고, 상기 PRA(220)의 전원 단자(220A, 220B)에서 그 교류 전류에 대한 교류 전압을 측정한 후, 상기 교류 전류에 대한 RMS(Root Mean Square)값(Ia)과 상기 교류 전압에 대한 RMS값(Va)을 이용하여 내부 AC 저항값(Zac = Va/Ia(Ω))을 측정한다. 임피던스 측정부(126) 역시 교류 전압을 측정하기 위해 전압 센서로 구성되거나 이를 포함하도록 구성될 수 있다.
전력 소비 모듈(128)은 CAN 통신부(110)를 통해 BMS(210)로부터 SOC값을 수신하고, 배터리 팩(200)의 SOC가 기설정된 변화량(예, 20%)만큼 변화하는 방전 시간(예, SOC가 50%에서 30%로 변화하는 방전 시간) 동안 소비한 전력값을 측정하고, 그 측정한 전력값을 기반으로 배터리 팩(200)의 용량값(Capacity, [Ah])을 추정한다.
각 구성들에 의해 측정된 측정 데이터, 예를 들면, 전력 측정부(122)에 의해 측정된 OCV 측정값/자가 방전 측정값, 저항 측정부(124)에 의해 측정된 절연 저항값(Rinsulation), 임피던스 측정부(126)에 의해 측정된 내부 AC 저항값(Zac) 및 전력 소비 모듈(128)에 의해 측정된 용량값(Capacity, [Ah])을 제어 PC(130)로 전달한다.
제어 PC(130)는 OCV 측정값/자가 방전 측정값, 절연 저항값(Rinsulation), 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 분석하여, OCV 검사, 절연 검사, 용량 검사, 내부 AC 저항 검사 및 자가 방전 검사를 수행한다.
이를 위해, 제어 PC(130)는 데이터 저장부(132), 프로세서(134) 및 표시 장치(136)를 포함한다.
데이터 저장부(132)에는 CAN 통신부(110)에 의해 수집된 "BMS 데이터"와 전력 제어부(120)에 의해 측정된 "측정 데이터"를 저장한다.
프로세서(134)는 데이터 저장부(132)에 저장된 "BMS 데이터"와 "측정 데이터"를 종합적으로 분석하여, OCV 측정값을 기반으로 하는 개방 회로 전압(OCV) 검사, 절연 저항값(Rinsulation)으로 기반으로 하는 절연 검사, 용량값(Capacity, [Ah])을 기반으로 하는 용량 검사, 내부 AC 저항값(Zac)을 기반으로 하는 내부 AC 저항 검사 및 자가 방전 측정값을 기반으로 하는 자가 방전 검사를 수행하고, 검사 결과에 따른 배터리 상태 판단 및 분류 작업을 처리하고, 배터리 상태 판단 및 분류 작업 결과에 대한 배터리 진단 데이터(검사 결과 레포트)를 생성한다.
프로세서(134)에서"BMS 데이터"와 "측정 데이터"를 분석하는 동안 사용자가 "BMS 데이터"와 "측정 데이터"를 확인할 수 있도록 상기 "BMS 데이터"와 "측정 데이터"를 표 또는 그래프 형식의 시각적인 데이터로 변환하여 표시 장치(136)를 통해 표시한다.
또한, 프로세서(134)에 의해 생성된 배터리 진단 데이터(검사 결과 레포트) 역시 사용자가 확인할 수 있도록 상기 배터리 진단 데이터(검사 결과 레포트)를 상기 표시 장치(136)를 통해 표시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상태 진단 장치가 배터리 팩에 대한 전기적 검사를 수행하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, S310에서, 배터리 팩(200)에 대한 검사 환경이 구성하기 위해, 상태 진단 장치(100)와 배터리 팩(200)이 CAN 버스(151), 섀시 연결선(153) 및 전원선(155)에 의해 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 상태 진단 장치(100)의 CAN 통신부(110)와 배터리 팩(200)에 내장된 BMS(210)가 상기 CAN 버스(151)로 전기적으로 연결되고, 상태 진단 장치(100)의 전력 제어부(120)와 배터리 팩(200)의 섀시가 섀시 연결선(153)에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고, 상태 진단 장치(100)의 전력 제어부(120)와 배터리 팩(200)에 내장된 파워 릴레이 어셈블리(PRA: 220)가 전원선(155)에 의해 전기적으로 연결된다. 여기서, 파워 릴레이 어셈블리(220)는 배터리 팩(200)의 전력을 모터로 공급 및 차단하는 역할을 하며, 본 발명에서 파워 릴레이 어셈블리(220)가, 배터리 팩(200)의 검사를 위해, 배터리 팩(220)과 상태 진단 장치(100)의 전력 제어부(120)를 연결 및 차단하는 역할을 한다. 따라서, 상태 진단 장치(100)가 파워 릴레이 어셈블리(220)를 스위칭 온(ON)으로 제어해야 지만, 전력 제어부(120)와 배터리 팩(200)이 완전이 전기적으로 연결되어 배터리 팩(200)의 검사를 진행할 수 있다.
이어, S320에서, 상태 진단 장치(100, 더 구체적으로, CAN 통신부(110)의 전원 공급부(114))가 CAN 버스(도 1의 151)에 포함된 전원선(도 2의 151A)을 통해 배터리 팩(200)에 내장된 BMS(210)에 동작 전원을 인가하고, 이에 따라 BMS(210)가 동작을 시작한다.
이어, S330에서, 상태 진단 장치(100)가 BMS(210)로부터의 BMS 데이터를 수집한다. 구체적으로, CAN 통신부(110)의 컨트롤러(112)가 데이터 선(도 2의 151B)을 통해 BMS(210)로부터 BMS 데이터를 수신하고, 이를 제어 PC(130)으로 전달하고, 제어 PC(130)의 데이터 저장부(132)에 상기 BMS 데이터가 저장 및 수집된다. 여기서, BMS 데이터는 SOC(State Of Charge)값, SOH(State Of Health)값, 전압(VPack/Module/Cell)값, 전류값(I), 온도(TPack/Module/Cell) 값, 절연 저항(RInsulation)값을 포함한다.
이어, S340에서 상태 진단 장치(100)가 상기 BMS 데이터와 무관하게 배터리 팩(200)에 대한 자체 검사를 수행하기 위해, 파워 릴레이 어셈블리(220)를 스위칭 온(ON)시키기 위한 제어 신호를 BMS(210)를 통해 파워 릴레이 어셈블리(220)로 전달하고, 파워 릴레이 어셈블리(220)는 상기 제어 신호에 따라 스위칭 온(ON)이 된다.
이어, S350에서, 파워 릴레이 어셈블리(220)가 스위칭 온(ON)된 상태에서, 상태 진단 장치(100)의 전력 제어부(120)가 OCV 측정값, 자가 방전 측정값, 절연 저항값(Rinsulation), 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 측정하고, 이를 제어 PC(130)로 전달한다. 이러한 측정 데이터의 측정 방법에 대한 상세 설명은 전술한 설명으로 대신한다.
이어, S360에서, 상태 진단 장치(100)의 제어 PC(130)가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 배터리 진단 데이터로 구성하여 표시 장치(136)를 통해 상기 배터리 진단 데이터를 표시한다.
추가로, 도 3의에서는 도시하지 않았으나, 제어 PC(130)의 프로세서(134)는 측정 데이터를 기준으로 BMS 데이터와 측정 데이터를 비교 검증하여 BMS의 측정 오차 및 상태 이상 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, BMS 데이터에 포함된 개방 회로 전압값, 절연 저항값 및 용량값(Capacity, [Ah])과 측정 데이터에 포함된 개방 회로 전압값, 절연 저항값 및 용량값(Capacity, [Ah])을 각각 비교하여 허용 오차를 초과하는 경우, BMS(210)의 상태 이상을 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 배터리 진단 데이터를 기반으로 표시 장치를 통해 최종 출력되는 검사 결과 레포트 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상태 진단 장치(100)를 통해 출력되는 검사 결과 레포트는 배터리의 품질 및 성능 요구사항 중 전기적 검사 항목(개방회로전압, 절연저항, 용량, 내부 AC 저항, 자가방전기능)에 대해 BMS 데이터(잔존용량, 잔존수명, 셀/모듈/팩 전압, 전류, 셀 온도, 동작 온도, 절연저항)와 전력 제어부에 의해 측정된 측정데이터(전원 단자 측정 전압 및 전류, 용량, 절연저항, 내부 임피던스 측정 데이터)를 종합한 배터리 진단 데이터(상태 측정 데이터, 검사 결과)를 포함한다.
일부 데이터들, 예를 들면, 배터리 팩 전압/전류, SOC, 절연저항, 온도, 내부 AC 저항은 그래프 및 표 형태로 표시되고, 검사 결과는, 예를 들면, '전기적 검사 항목', '측정값', '기준값', 'Pass/Fail', '이상상태' 및 '검사 목적'로 이루어진 6개의 필드로 구분되는 표형태로 표시된다.
결과적으로 진단 장비를 통해 얻은 배터리 상태 진단과 품질 및 성능 요구사항 레포트를 통해 사용자가 전기생활용품 안전법에 따라 전기차 사용후 배터리의 상태를 판단하여 배터리 재사용, 재제조, 재활용 분류에 활용한다.
본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 상태 진단 장치의 CAN 통신부와 배터리 팩에 설치된 배터리 관리 시스템을 CAN 버스로 연결하는 제1 검사 환경을 구성하는 단계;
    상기 상태 진단 장치의 전력 제어부와 상기 배터리 팩의 섀시를 섀시 연결선으로 연결하고, 상기 전력 제어부와 상기 배터리 팩에 설치된 파워 릴레이 어셈블리를 전원선으로 연결하는 제2 검사 환경을 구성하는 단계;
    상기 상태 진단 장치의 제어 PC가, 상기 CAN 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 BMS 데이터를 수집하는 단계;
    상기 상태 진단 장치의 전력 제어부가, 상기 제2 검사 환경에서 측정한 절연 저항값, 개방회로전압 측정값, 자가 방전 측정값, 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계; 및
    상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 표시 장치를 통해 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계는,
    상기 전력 제어부의 전력 측정부가, 사전 설정된 시작 시간의 상기 개방회로 전압 측정값과 사전 설정된 종료 시간의 개방회로 전압 측정값의 차이값을 상기 자가 방전 측정값으로 측정하는 단계를 포함하는 배터리의 전기적 검사 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계는,
    상기 전력 제어부의 저항 측정부가, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자와 상기 배터리 팩의 섀시 사이의 저항을 상기 절연 저항값으로 측정하는 단계를 포함하는 배터리의 전기적 검사 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계는,
    상기 전력 제어부의 전력 측정부가, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자의 전압값과 전류값을 기반으로 상기 개방회로전압 측정값을 측정하는 단계를 포함하는 배터리의 전기적 검사 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하는 단계는,
    상기 전력 제어부의 임피던스 측정부가, 특정 주파수의 교류 전류를 상기 전원선을 통해 상기 파워 릴레이 어셈블리에 인가하는 단계;
    상기 임피던스 측정부가, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자에서 상기 교류 전류에 대한 교류 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 임피던스 측정부가, 상기 교류 전류에 대한 RMS(Root Mean Square)값과 상기 교류 전압에 대한 RMS값을 이용하여 상기 내부 AC 저항값(Zac)을 측정하는 단계
    를 포함하는 배터리의 전기적 검사 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 표시하는 단계 이후, 상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 상태 이상 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 배터리의 전기적 검사 방법.
  7. 배터리 팩에 설치된 배터리 관리 시스템에 CAN 버스로 연결된 CAN 통신부;
    상기 배터리 팩의 섀시와 섀시 연결선으로 연결되고, 상기 배터리 팩에 설치된 파워 릴레이 어셈블리와 전원선으로 연결된 전력 제어부; 및
    상기 CAN 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 BMS 데이터를 수집하는 제어 PC를 포함하고,
    상기 전력 제어부가, 상기 섀시 연결선과 상기 전원선에 의해 상기 배터리 팩과 상기 배터리 팩이 연결되는 검사 환경에서 측정된 절연 저항값, 개방회로전압 측정값, 자가 방전 측정값, 내부 AC 저항값(Zac) 및 용량값(Capacity, [Ah])을 포함하는 측정 데이터를 상기 제어 PC로 전달하고,
    상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 표시 장치를 통해 표시하고,
    상기 전력 제어부는,
    사전 설정된 시작 시간의 상기 개방회로 전압 측정값과 사전 설정된 종료 시간의 개방회로 전압 측정값의 차이값을 상기 자가 방전 측정값으로 측정하는 전력 측정부를 포함하는 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 전력 제어부는,
    상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자와 상기 배터리 팩의 섀시 사이의 저항을 상기 절연 저항값으로 측정하는 저항 측정부를 포함하는 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 전력 제어부는,
    상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자의 전압값과 전류값을 기반으로 상기 개방회로전압 측정값을 측정하는 전력 측정부를 포함하는 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치.
  10. 삭제
  11. 제7항에서,
    상기 전력 제어부는,
    특정 주파수의 교류 전류를 상기 전원선을 통해 상기 파워 릴레이 어셈블리에 인가하고, 상기 파워 릴레이 어셈블리의 전원 단자에서 상기 교류 전류에 대한 교류 전압을 측정하고, 상기 교류 전류에 대한 RMS(Root Mean Square)값과 상기 교류 전압에 대한 RMS값을 이용하여 상기 내부 AC 저항값(Zac)을 측정하는 임피던스 측정부를 포함하는 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 제어 PC가 상기 BMS 데이터와 상기 측정 데이터를 비교하여 상기 배터리 관리 시스템의 상태 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치.
KR1020230048070A 2023-04-12 2023-04-12 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법 Active KR102876216B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230048070A KR102876216B1 (ko) 2023-04-12 2023-04-12 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230048070A KR102876216B1 (ko) 2023-04-12 2023-04-12 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20240152441A KR20240152441A (ko) 2024-10-22
KR102876216B1 true KR102876216B1 (ko) 2025-10-24

Family

ID=93289874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230048070A Active KR102876216B1 (ko) 2023-04-12 2023-04-12 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102876216B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101407735B1 (ko) * 2012-09-28 2014-06-27 한국단자공업 주식회사 전기자동차 및 그의 ｐｒａ 프리차지 저항 상태 측정방법
KR20210028991A (ko) * 2019-09-05 2021-03-15 (주)캠시스 전기자동차의 보조배터리 운영 방법
KR20220085592A (ko) * 2020-12-15 2022-06-22 (주)휴렘 배터리 관리 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240152441A (ko) 2024-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12146920B2 (en) System and method for diagnosing battery
KR102029776B1 (ko) 배터리 진단 방법
US12210068B2 (en) Method and device for predicting state of health and remaining lifetime for used electric vehicle batteries
US7446536B2 (en) Scan tool for electronic battery tester
KR102046008B1 (ko) 배터리 모듈을 위한 외부 진단기 및 모듈 상태 변경 장치
US7598744B2 (en) Scan tool for electronic battery tester
KR101974015B1 (ko) 배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템
US6967484B2 (en) Electronic battery tester with automotive scan tool communication
US11067635B2 (en) Battery cell evaluation system
US6249124B1 (en) Electronic battery tester with internal battery
US7408358B2 (en) Electronic battery tester having a user interface to configure a printer
KR20200017367A (ko) 배터리 진단 장치
JP5448914B2 (ja) 二次電池モジュールの診断装置
KR20020064998A (ko) 배터리 성능 측정 시스템 및 측정방법
CN104220887A (zh) 具有故障自诊断功能的绝缘电阻测量设备及使用该设备的故障自诊断方法
US20200014082A1 (en) Battery internal temperature sensing battery management system
WO2007075403A2 (en) Battery monitoring system
KR20190125906A (ko) 배터리 간이 진단기
KR102876216B1 (ko) 전기차 사용 후 배터리의 전기적 검사를 위한 상태 진단 장치 및 그 방법
KR20200006026A (ko) 배터리 간이 진단기
EP3934005B1 (en) Battery electric flow test system and method
CN216956293U (zh) 动力电池检测装置
Dineva et al. High precision test system for the investigation of the condition of lithium-ion batteries
KR102900826B1 (ko) 충전구를 이용한 시상수 분석 기반의 배터리 상태 진단 장치 및 방법
US20250130264A1 (en) Electric vehicle maintenance device

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

D22 Grant of ip right intended

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-1-2-D10-D22-EXM-PE0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

F11 Ip right granted following substantive examination

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-4-F10-F11-EXM-PR0701 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-2-2-U10-U11-OTH-PR1002 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

Q13 Ip right document published

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-Q10-Q13-NAP-PG1601 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)