KR20170074132A - 배터리 열화 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 열화 진단 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 열화 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 배터리의 충전 전압에 관한 정보가 입력되는 입력부와; 배터리의 열화 상태를 출력하는 출력부와; 배터리를 소정 전압 이상으로 충전하는데 필요한 충전 시간을 측정하고, 충전 시간과 배터리에 입력되는 전류를 이용하여 배터리의 용량을 산출하여 배터리의 열화 상태를 진단하는 제어부를 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 열화 진단 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MONITORING AGING OF BATTERY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 열화 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 정확하고 편리하게 배터리의 열화를 진단할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
EV(Electronic Vehicle), HEV(Hybrid EV), PHEV(Plug-in Hybrid EV)용 고전압 배터리는 차량에서 사용되는 대부분의 에너지를 공급하기 때문에 배터리의 용량 및 상태에 따라 차량의 주행거리에 미치는 영향이 크다. 배터리는 지속적으로 사용하는 경우 자체 특성 때문에 열화현상에 의해 배터리의 용량이 감소된다. 배터리에 열화현상이 진행되면 동일한 SOC(State of charge)량을 표시하고 있어도 주행 가능한 거리가 감소하며 가속을 위한 출력이 저하되는 등의 현상이 나타나는데, 이를 제대로 검출하지 못하면 예기치 않은 여러가지 문제가 발생할 수 있다.
한편, 배터리의 열화 현상을 감지하기 위해 배터리의 내부저항을 측정하기 위한 별도의 내부저항 측정장치에 배터리를 연결하여 내부저항을 측정하거나, 배터리의 입력 전류에 대한 전압 출력을 모델링 해석을 통해 내부 저항을 추정하여 내부 저항의 증가 정도에 따라 배터리의 열화 상태를 판단하는 연구가 진행되었다.
그러나, 이와 같은 방식으로 배터리가 차량에 탑재된 상태에서 내부 저항 측정을 위하여 배터리를 탈거하는 것은 쉬운 일이 아니며, 시간 및 비용 등의 문제가 발생하고, 배터리 내부저항의 단순 변화만으로 각 셀의 열화 상태를 판단하면 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 배터리의 열화 상태를 정확하고 편리하게 진단할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 배터리의 충전 시간과 배터리의 용량과의 관계를 이용하여 배터리의 열화 상태를 진단할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전기 자동차의 배터리 충전시간과 배터리 용량과의 관계를 이용하여 배터리의 열화 상태를 확인할 수 있으므로 편리하고 정확하게 배터리의 열화 상태를 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치에서 배터리의 열화 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도.
이하, 본 발명의 실시예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명에서 배터리 열화 진단 장치는 전기 자동차에 장착되는 배터리의 열화를 진단하기 위한 장치이며, 전기 자동차는 전기를 에너지원으로 구동되는 모든 자동차를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 배터리 열화 진단 장치는 입력부(100), 출력부(110), 저장부(120) 및 제어부(140)를 포함하며, 통신부(130)를 더 포함할 수 있다.
입력부(100)는 전기 자동차의 OBD(On-Board Diagnotics) 단자에 연결되어 전기 자동자의 정보를 입수할 수 있다. 이때, 입력부(100)는 전기 자동차의 배터리의 셀 또는 팩의 전압, 전류 및 온도 등의 데이터를 획득할 수 있으며, 충전되는 배터리의 전압을 획득할 수 있다.
출력부(110)는 입력부(100)에서 획득한 배터리에 관한 정보를 이용하여 배터리의 열화 상태를 진단한 후 진단결과를 출력한다. 이때, 출력부(110)는 진단결과를 디스플레이할 수 있으며, 종이 등에 출력할 수도 있다.
저장부(120)는 입력부(100)에 입수되는 전기 자동차의 정보, 배터리의 열화 상태에 대한 진단 결과등을 저장한다. 이러한 정보는 해당 차량에 대한 데이터 베이스로 정리되어 사용자가 편리하게 자동차에 관한 정보를 관리할 수 있도록 한다.
통신부(130)는 배터리의 열화 상태에 대한 진단 결과를 외부로 전송하거나, 사용자 등으로부터 소정의 요청을 수신하는 등 외부와 통신한다. 또한, 통신부(130)는 충전기로부터 자동차 배터리의 충전 전압에 관한 정보를 수신할 수 있다. 통신부(130)는 유선 통신방식 뿐만아니라 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(WIBRO), 3G(Third Generation) WCDMA, LTE(Long Term Evolution) 및 4G(Four Generation) 통신방식 등으로 통신할 수 있다. 또한, 통신부(130)는 블루투스(Bluetooth), WLAN, Zigbee, IrDA, NFC 등과 같은 근거리 무선통신을 수행할 수 있다.
제어부(140)는 입력부(100) 또는 통신부(130)에 입수된 배터리에 관한 정보를 이용하여 배터리의 열화 상태를 진단하는 등 본 발명의 배터리 열화 진단 장치를 전반적으로 제어한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치에서 배터리의 열화 상태를 진단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전기 자동차의 배터리는 열화가 될수록 충전 시간이 짧아진다. 따라서, 본 발명의 배터리 열화 진단 장치는 배터리의 충전시간과 배터리의 용량 변화의 상관 관계를 이용하여 배터리의 열화 상태를 진단한다.
또한, 본 발명은 전기 자동차가 DC 전류를 공급할 수 있는 충전기에 연결되는 경우에 적용되며, 바람직하게는 충전기는 급속충전기가 해당될 수 있다.
도 2a는 배터리의 열화와 충전 시간과의 관계를 설명하기 위한 도면인데, 도 2a를 참조하면, 충전기를 전기 자동차에 연결하여 충전을 하면 충전이 바로 진행되지 않고 충전 준비시간(T0)이 지난 후 충전이 시작된다. 충전 준비시간에 배터리의 초기 SOC 또는 초기 팩전압 등 V1을 알 수 있다. 충전 준비 시간(T0)이 지나면 배터리가 충전되는데, 본 발명은 소정의 전압 V2까지 충전하는데 소요된 시간을 측정한다. 이때, V2는 팩전압이 될 수 있으며, 팩전압이 「직렬 셀 개수 * 셀 전압」이상이 될 때까지의 시간을 고려하고, 셀 전압은 4.05 V가 해당될 수 있다. 즉, T1 및 T2는 팩전압이 「직렬 셀 개수 * 4.05 V」이상이 될 때까지의 시간이 된다. 도 2a에서, T1은 배터리가 열화된 경우의 충전시간이며, T2는 배터리가 열화되지 않은 경우의 충전시간을 나타내는데, 배터리가 열화되면 V2 까지 배터리를 충전하기 위한 충전시간이 짧아지는 것을 알 수 있다.
한편, 도 2b는 배터리의 열화와 배터리의 용량과의 관계를 설명하기 위한 도면인데, 배터리의 용량은 배터리를 소정 전압까지 충전하는데 필요한 시간과 비례 관계에 있으므로 배터리가 열화되면 배터리의 용량이 작아지는 것을 알 수 있다. 즉, 배터리가 열화된 경우, 전압 V2 까지 충전하기 위한 충전시간이 T1이 되며 이때의 배터리 용량은 Ah1가 된다. 배터리가 열화되지 않은 경우, 전압 V2 까지 충전하기 위한 충전시간이 T2 가 되며 이때의 배터리 용량은 Ah2 가 된다. 따라서, Ah2 는 Ah1 보다 용량이 크므로 배터리가 『Ah2-Ah1』만큼 열화가 된 것으로 진단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 열화 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 충전기를 전기 자동차에 연결하여 배터리를 충전하면 배터리의 충전 준비과정이 진행된다(300). 충전 준비과정에서는 전기 자동차의 제어장치와 충전기의 제어장치 간 CAN 또는 PLC 등의 규격 통신에 의해 정보 교환이 이루어진다. 이때 충전기와 전기 자동차의 상태를 확인하여 이상이 없는지 확인하며 규약된 정보를 교환함으로써 충전기에서 전기 자동차의 배터리에 전류가 공급될 수 있도록 고전압 릴레이를 연결하는 명령을 내림으로써 충전 준비 과정은 완료된다. 충전 준비 과정에서 배터리의 전압, 온도 및 SOC 정보를 확인하고 장치의 저장부에 저장한다.
배터리 충전 준비과정이 완료되면 배터리 충전이 시작되어 배터리가 충전된다(310). 제어부(140)는 배터리의 전압이 소정 전압 이상인지 판단하는데, 이때, 배터리의 전압은 팩 전압이 될 수 있으며, 소정 전압은 『직렬 셀 개수 * 4.05 V』가 될 수 있다.
배터리 전압이 소정 전압 이상으로 충전된 경우(320의 예), 제어부(140)는 충전 시간을 확인하고(330), 충전 시간을 이용하여 배터리의 용량을 산출한 후(340), 배터리의 열화를 확인한다(350). 이때, 배터리의 용량은 입력 전류와 충전시간을 이용하여 산출할 수 있고, 배터리의 열화 정도는 배터리의 초기 값과 비교하여 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 입력부 110: 출력부
120: 저장부 130: 통신부
140: 제어부

Claims (3)

  1. 배터리의 열화 상태를 진단하기 위한 장치에 있어서,
    배터리의 충전 전압에 관한 정보가 입력되는 입력부와;
    배터리의 열화 상태를 출력하는 출력부와;
    상기 배터리를 소정 전압 이상으로 충전하는데 필요한 충전 시간을 측정하고, 상기 충전 시간과 상기 배터리에 입력되는 전류를 이용하여 상기 배터리의 용량을 산출하여 상기 배터리의 열화 상태를 진단하는 제어부를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 전압은 상기 배터리의 직렬 셀 개수 및 셀 전압에 기초하여 산출되는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전시간을 이용하여 산출된 상기 배터리의 용량과, 상기 배터리가 열화되지 않은 상태에서 측정된 충전시간을 이용하여 산출된 용량을 비교하여 상기 배터리의 열화 정도를 진단하는 장치.
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WO2021006708A1 (ko) * 2019-07-10 2021-01-14 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 상태 진단 장치 및 방법
WO2024136015A1 (ko) * 2022-12-23 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 내부 단락 진단 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190078095A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 엘지화학 배터리의 만충전 용량을 산출하기 위한 배터리 관리 시스템 및 방법
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WO2024136015A1 (ko) * 2022-12-23 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 내부 단락 진단 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

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