KR20190091037A - 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 리튬 배터리의 충전 장치에 있어서, 충전하고자 하는 리튬 배터리의 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부(211); 상기 리튬 배터리에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(212); 상기 리튬 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하는 충전 전력 제어부(230); 상기 리튬 배터리의 방전을 위한 방전 전력을 제어하는 방전 전력 제어부(240); 상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부(210); 및 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압에 기반하여 상기 충전전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어하는 중앙 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 배터리 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 일단 한번 방전해 버리면 다시 쓸 수 없는 배터리를 1차 전지라 하고, 방전되면 다시 재충전하여 계속 사용할 수 있는 배터리 등 전지를 2차 전지라 한다.
최근에 피처폰(feature phone), 스마트폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistants)폰, 디지털 카메라, 드론(drone) 등과 같은 다양한 형태의 전자 장치가 양산됨에 따라 2차 전지의 수요가 급증하고 있다. 이러한 휴대기기에 사용되는 2차 전지는 안정성이 높고 두께가 얇아 휴대하기 편리한 특성이 요구되는 한편, 짧은 시간의 충전으로 오래 유지될 수 있는 특성이 요구된다.
이러한 휴대기기에 사용되는 2차 전지로는 주로 리튬이온전지, 리튬폴리머전지 등 리튬이차전지가 주로 사용되고 있으며, 이러한, 리튬이차전지는 일반적으로 정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전방법(이하, ‘CC-CV 충전방법’이라 칭함)을 이용하여 충전한다. 상기 CC-CV 충전방법은 먼저 정전류로 충전을 하다가 배터리의 전압이 완충전압(즉, 배터리 충전 완료시 목표로 하는 전압)에 도달하면, 정전압충전으로 전환하여 충전전류를 낮춰서 단자전압을 유지하면서 남은 용량을 충전하는 방식이다. 즉, 상기 방법은 충전전류를 높일수록 충전 배터리의 전압 상승 속도가 빨라지는 특성을 이용한 것으로, 처음에 충전 전류를 높게 하여 완충전압까지 배터리를 급속으로 충전한 후 남은 용량을 정전압으로 충전하는 방식이다.
도 1은 리튬 배터리 충전 장치의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 리튬 배터리 충전 장치(100)는, 전압 검출부(111), 전류 검출부(112), 저항(114), 충전 전력 제어부(130), 방전 전력 제어부(140), 및 상기 전압 검출부(111) 및 상기 전류 검출부(112)에서 검출된 전압 및 전류에 기반하여 상기 충전 전력 제어부(130) 및 방전 전력 제어부(140)를 제어하는 중앙 처리부(120)를 포함하며, 전원 공급부(150)의 양(+)의 단자(151) 및 음(-)의 단자(152)와 연결되어 상기 전원 공급부(150)로부터 공급되는 전력을 제어하여 2차 전지인 리튬 배터리(113)를 충전하는 충전 시스템을 구성한다. 상기 방전 전력 제어부(140)는 상기 리튬 배터리(113)에 저장된 전력을 방전시키도록 연결된 미리 설정된 임피던스를 가지는 대전력 저항(115)을 포함한다.
전압 검출부(111)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 각각 리튬 배터리(113)의 양단에 연결되어 상기 리튬 배터리(113)의 전압을 검출한 후 중앙 처리부(120)에 전달하고, 전류 검출부(112)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 배터리의 음(-)의 단자 및 그라운드에 연결되어 리튬 배터리(113)에 흐르는 전류를 검출하여 중앙 처리부(120)에 전달한다.
충전 전력 제어부(130)는 중앙 처리부(120)의 제어신호에 따라 상기 리튬 배터리(113)를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하며, 일단이 전원 공급부(150)에 연결되고 타단은 리튬 배터리(113)의 양(+)의 단자에 연결되어, 중앙 처리부(120)에서 전달받은 제어신호에 맞게 충전전력을 제어하며, 충전시 전원 공급부(150)로부터 리튬 배터리(113)로의 전원공급을 연결(ON)하고 방전시 전원 공급부(150)에서 리튬 배터리(113)로의 전원공급을 차단 또는 단절(OFF)시킨다. 아울러, 중앙 처리부(120)의 제어신호에 따라 전원 공급부(150)에서 공급되는 전력의 형태를 요구되는 전력의 형태로 변환하여 리튬 배터리(113)로 공급한다.
방전 전력 제어부(140)는 중앙 처리부(120)의 제어명령에 따라 리튬 배터리(113)의 방전을 위한 방전 전력을 제어하며, 일단이 리튬 배터리(113)의 양(+)의 단자 및 전원 공급부(150)에 연결되고 타단은 대전력 저항(115)에 연결되어, 중앙 처리부(120)에서 전달받은 제어신호에 따라 방전시 대전력 저항(115)으로의 전원공급을 연결(ON)하고 방전 전력을 제어하여, 방전 전류량을 제어한다.
중앙 처리부(120)는, 전압 검출부(111), 전류 검출부(112), 충전 전력 제어부(130), 및 방전 전력 제어부(140)와 연결되어, 전류 검출부(111) 및 전압 검출부(112)에서 검출된 전류 및 전압에 의거하여 상기 충전 전력 제어부(130) 및 방전 전력 제어부(140)를 제어한다.
상기 리튬 배터리는 용량에 대비하여 무게가 가볍고 에너지 밀도가 높으며, 셀 당 전압이 높다는 장점이 있다. 또한, 과거의 니켈 카드뮴 전지 등에서 문제가 되었던 메모리 효과(memory effect)가 없어 관리가 쉬우며 자가 방전에 의한 전력 손실이 매우 적다는 장점이 있다.
그러나, 상기 리튬 배터리는 이러한 장점에도 불구하고 제조된 직후부터 열화(degrading)이 조금씩 시작되며, 온도에 민감하다는 단점이 있다. 아울러, 상기 리튬 배터리는 다양한 원인에 의해 배터리가 과방전될 경우 셀이 손상될 수 있는 문제가 있다.
종래의 리튬 배터리를 이용한 충전 시스템은 상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 배터리 셀들 중 하나의 셀이 손상되면 나머지 셀에 과충전이 되어 배터리의 수명 단축 및 과충전으로 인한 폭발이 발생하였다. 또한, 배터리 내부 저항이 높거나 온도가 높은 경우에도 배터리가 폭발하거나 수명이 단축되는 문제가 발생하였다. 최근 드론에 사용되는 리튬 배터리의 경우 배터리를 충전하다가 폭발하여 화재가 발생하는 경우가 잇따르고 있으며, 사회적으로도 심각한 문제가 되고 있다.
또한, 현재 리튬 배터리를 포함한 이차 전지의 충전 방법은 DC-DC 컨버터를 이용한 CC-CV 충전방식이며, 2차 전지가 손상되어있지 않는 이상 완충전압까지 일률적으로 충전을 진행하게 된다. 하지만, 이러한 종래의 방식은 여러 셀이 조합되어있는 배터리 중에 1개라도 손상되면 충전 진행 시 나머지 배터리도 손상이 발생되어 배터리 팩의 손상이 발생되는 문제점이 발생한다. 많은 연구를 통해 이를 해결하기 위한 여러가지 방안들이 제시되고 있는 상황이지만, 뚜렷한 해결방안이 제시되고 있지 않고 있으며 배터리 품질에 대한 논의만 이루어지고 있는 상황이다.
따라서, 드론에 사용되는 리튬 배터리를 충전할 때 폭발 또는 과충전이나 수명단축을 발생할 수 있는 다양한 요인에 대응하여 이를 방지하여 효과적으로 충전을 할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 특히, 현재 산업용 드론 등에 사용되는 대용량 리튬 배터리의 경우에는 별도의 과충전 방지 또는 폭발 방지 회로나 장치가 배터리에 내장되지 않고 판매되는 실정으로, 이에 따른 드론용 산업용 드론 등에 사용되는 대용량 리튬 배처리의 충전중 폭발은 상대적으로 빈번이 일어나고 있으며, 이를 방지할 수 있는 경제적이고 간편한 방안이 절실히 요구되고 있는 상황이다.
따라서 본 발명의 목적은 드론용 리튬 배터리를 충전할 때, 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대한 전압을 측정하고 이를 기반으로 충전을 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발을 방지할 수 있는 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 드론용 리튬 배터리를 충전할 때, 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들간의 전압차 또는 각 셀의 전압을 기반으로 충전을 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발을 방지할 수 있는 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 드론용 리튬 배터리를 충전할 때, 리튬 배터리의 내부 저항 또는 온도를 기반으로 충전을 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발을 방지할 수 있는 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치는, 리튬 배터리의 충전 장치에 있어서, 충전하고자 하는 리튬 배터리의 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부(211); 상기 리튬 배터리에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(212); 상기 리튬 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하는 충전 전력 제어부(230); 상기 리튬 배터리의 방전을 위한 방전 전력을 제어하는 방전 전력 제어부(240); 상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부(210); 및 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압에 기반하여 상기 충전전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어하는 중앙 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 중앙 처리부는, 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 중앙 처리부는, 상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 중앙 처리부는, 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 적어도 하나의 셀의 전압이 미리 설정된 기준값 이하이면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 장치는, 상기 리튬 배터리의 온도를 센싱하는 온도 센서;를 더 포함하고, 상기 중앙 처리부는, 상기 온도 센서에 의해 센싱된 상기 리튬 배터리의 온도가 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어한다.
다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법은, 리튬 배터리의 충전 방법에 있어서, 상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 검출하는 셀별 전압 검출 단계; 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하는지 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하면, 화면을 통해 주의 메시지를 출력하는 단계; 및 상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은, 상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하는지 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하면 화면을 통해 주의 메시지를 출력하는 단계; 및 상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 드론용 리튬 배터리를 충전할 때, 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대한 전압을 측정하고 이를 기반으로 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 충전 방식에서는 여러 셀이 조합되어있는 배터리 중에 1개라도 손상되면 충전 진행 시 나머지 배터리도 손상이 발생되어 배터리 팩의 손상이 발생되는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따르면, 각 셀의 전압 또는 셀들 간의 전압 차를 측정하여 이를 기반으로 충전을 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발을 근본적으로 방지할 수 있다.
나아가, 특히 별도의 폭발방지 회로나 장치가 배터리에 내장되지 않은 산업용 드론 등의 대용량 리튬 배터리의 충전에 적용되어, 상기 회로나 장치의 내장을 위해 배터리의 구조를 변화시킬 필요없이 간편한 방법으로 충전중 과충전 내지 이로 인한 폭발이나 수명단축을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 리튬 배터리 충전 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출부의 회로도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 각 셀의 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부의 회로도들이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 충전 용량과 내부 저항을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출부의 회로도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 각 셀의 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부의 회로도들이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 충전 용량과 내부 저항을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시 예에 기초하여 설명한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있는 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백히 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 다양한 실시예들에서는, 드론용 리튬 배터리의 충전시 실시간으로 셀 전압 및 셀간 전압 편차를 확인하고, 상기 리튬 배터리의 셀당 전압 편차가 커져서 어느 하나의 셀이 훼손된 것으로 판단되면 나머지 셀도 훼손되어 배터리가 손상되므로 셀 편차가 미리 설정된 임계값(예컨대, 0.05V)을 초과할 경우 자동으로 충전을 중단하도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 상기 복수의 셀들 중에 과방전으로 인해 특정 셀이 미리 설정된 일정 전압(예컨대, 2.9V) 이하 일 경우에도 과방전으로 인한 팩 전압 문제가 발생되므로 자동으로 충전을 중단하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에서는, 드론용 리튬 배터리의 충전시 실시간으로 리튬 배터리의 내부 저항을 확인한다. 이때, 상기 리튬 배터리의 내부 저항이 높다는 것은 배터리 내부 전극이 손상되었다는 것을 의미할 수 있으므로, 상기 내부 저항의 측정 결과이 미리 설정된 임계값(예컨대, 50mΩ) 이상일 경우 배터리가 과충전될 위험이 있다고 판단되어 자동으로 충전을 중단하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에서는, 드론용 리튬 배터리의 충전시 실시간으로 리튬 배터리의 온도를 확인한다. 상기 리튬 배터리는 과충전등으로 인한 폭발전에 온도가 급격히 상승되는 특징이 있으므로, 충전시 온도 상승폭의 편차가 높아지거나 급격히 온도가 상승되어 배터리 온도가 미리 설정된 임계값(예컨대, 45℃) 이상이 되면 자동으로 충전을 중단하도록 제어할 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시예가 적용되는, 드론용 리튬 배터리는 복수개의 작은 배터리들이 서로 병렬과 직렬로 연결되어 있다. 상기 하나 하나의 단위 배터리들을 셀(cell)이라고 지칭하며, 대용량 배터리의 경우 다수의 셀들을 연결하여 하나의 배터리를 구성할 수 있다.
일반적으로 30~50개의 셀을 병렬과 직렬로 사용하는 배터리 팩에서는 한 팩에 들어가는 모든 셀의 용량이 같으며, 동일한 라인에서 생산되어 내부 저항까지 일정하게 맞춰진다. 이와 같이 함으로써 셀의 충전 및 방전 특성과 성능이 동일하게 균일한 성능으로 오래 사용할 수 있다.
한편, 상기 배터리를 구성하는 복수의 셀들 중 하나의 셀에 이상이 발생하더라도 직렬 또는 병렬로 연결된 형태에 따라 전체 용량은 크게 저하될 수 있다. 예컨대, 5개의 셀을 하나의 덩어리로 구성할 경우, 만약 하나의 셀이 불량이거나 외부 충격으로 망가져 기능을 상실하면, 하나의 덩어리에 대한 전체 용량을 나머지 4개의 셀이 담당해야 하므로, 이렇게 될 경우 전체 용량은 80%로 떨어지며, 직류 전기의 특성 상 상기 덩어리와 연결된 다른 덩어리의 용량도 저하되며, 전체 팩의 수명도 줄어들 수 있다. 즉, 다수의 셀들을 포함하는 배터리의 경우 하나의 셀에 이상이 발생하더라도 전체 배터리에 미치는 영향이 커서 수명이 급격히 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 복수의 셀들을 포함하는 드론용 리튬 배터리에서 각 셀의 상태를 판단하여 전체 충전을 제어함으로써 리튬 배터리의 과충전 또는 폭발을 방지할 수 있으며, 상기 리튬 배터리의 수명을 증대시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 리튬 배터리 충전 장치(200)는, 전압 검출부(211), 전류 검출부(212), 저항(214), 충전 전력 제어부(230), 방전 전력 제어부(240), 및 상기 전압 검출부(211) 및 상기 전류 검출부(212)에서 검출된 전압 및 전류에 기반하여 상기 충전 전력 제어부(230) 및 방전 전력 제어부(240)를 제어하는 제1 중앙 처리부(221), 셀별 전압 검출부(210), 및 제2 중앙 처리부(222)를 포함하며, 전원 공급부(250)의 양(+)의 단자(251) 및 음(-)의 단자(252)와 연결되어 상기 전원 공급부(250)로부터 공급되는 전력을 제어하여 2차 전지인 리튬 배터리(213)를 충전하는 충전 시스템을 구성한다. 상기 방전 전력 제어부(240)는 상기 리튬 배터리(213)에 저장된 전력을 방전시키도록 연결된 미리 설정된 임피던스를 가지는 대전력 저항(215)을 포함한다.
전압 검출부(211)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 각각 리튬 배터리(213)의 양단에 연결되어 상기 리튬 배터리(213)의 전압을 검출한 후 제1 중앙 처리부(221)에 전달하고, 전류 검출부(212)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 배터리의 음(-)의 단자 및 그라운드에 연결되어 리튬 배터리(213)에 흐르는 전류를 검출하여 제1 중앙 처리부(221)에 전달한다.
충전 전력 제어부(230)는 제1 중앙 처리부(221)의 제어신호에 따라 상기 리튬 배터리(213)를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하며, 일단이 전원 공급부(250)에 연결되고 타단은 리튬 배터리(213)의 양(+)의 단자에 연결되어, 제1 중앙 처리부(221)에서 전달받은 제어신호에 맞게 충전전력을 제어하며, 충전시 전원 공급부(250)로부터 리튬 배터리(213)로의 전원공급을 연결(ON)하고 방전시 전원 공급부(250)에서 리튬 배터리(213)로의 전원공급을 차단 또는 단절(OFF)시킨다. 아울러, 제1 중앙 처리부(221)의 제어신호에 따라 전원 공급부(250)에서 공급되는 전력의 형태를 요구되는 전력의 형태로 변환하여 리튬 배터리(213)로 공급한다.
방전 전력 제어부(240)는 제1 중앙 처리부(221)의 제어명령에 따라 리튬 배터리(213)의 방전을 위한 방전 전력을 제어하며, 일단이 리튬 배터리(213)의 양(+)의 단자 및 전원 공급부(250)에 연결되고 타단은 대전력 저항(215)에 연결되어, 제1 중앙 처리부(221)에서 전달받은 제어신호에 따라 방전시 대전력 저항(215)으로의 전원공급을 연결(ON)하고 방전 전력을 제어하여, 방전 전류량을 제어한다.
제1 중앙 처리부(221)는, 전압 검출부(211), 전류 검출부(212), 충전 전력 제어부(230), 제2 중앙 처리부(222) 및 방전 전력 제어부(240)와 연결되어, 전류 검출부(211), 및 전압 검출부(212)에서 검출된 전류 및 전압 또는 제2 중앙 처리부(222)에서 공급되는 제어 신호에 의거하여 상기 충전 전력 제어부(230) 및 방전 전력 제어부(240)를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따라, 드론용 리튬 배터리(213)는 복수의 셀들을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 상기 셀의 개수는 특정 개수로 제한되지 않으나, 설명의 편의상 6개의 셀을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 셀별 전압 검출부(210)는 복수의 셀들(예컨대, 6개의 셀들)에 대해 각 셀에 인가된 전압을 검출할 수 있다. 상기 셀별 전압 검출부(210)는 다양한 형태의 전압 검출 회로로 구성할 수 있다. 예컨대, 도 5a 내지 도 5f에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 OP-AMP, 저항 및 콘덴서를 포함하여 구성될 수 있다. 도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 각 셀의 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부(210)의 회로도들이다. 상기 회로에 의해 각 셀의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 검출기에 대한 회로 구성은 일반적인 기술이므로 그 구체적인 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 중앙 처리부(222)는 상기 셀별 전압 검출부(210)를 통해 검출된 각 셀별 전압을 토대로 리튬 배터리의 상태를 판단하여 제1 중앙 처리부(221)로 전달할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제2 중앙 처리부(222)는 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값(예컨대, 0.04V)을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는 제어 신호를 상기 제1 중앙 처리부(221)로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제2 중앙 처리부(222)는, 상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 적어도 하나의 셀의 전압이 미리 설정된 기준값(예컨대, 2.9V) 이하이면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는 제어 신호를 상기 제1 중앙 처리부(221)로 전송할 수 있다.
상기 제1 중앙 처리부(221)는 상기 제2 중앙 처리부(222)로부터 수신된 제어 신호에 의해 상기 충전 전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 중앙 처리부(221)는 상기 제2 중앙 처리부(222)로부터 수신된 제어 신호에 의해 상기 충전 전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어함으로써, 상기 리튬 배터리(213)에 대한 충전을 차단시키거나, 충전 전력을 낮춤으로써 상기 리튬 배터리(213)의 과충전 또는 폭발을 방지할 수 있다
상기 제1 중앙 처리부(221)는 상기 리튬 배터리(213)에 걸리는 전압 및 상기 리튬 배터리(213)에 충전 중인 전류로부터 상기 리튬 배터리(213)의 내부 저항값을 판단하고, 상기 리튬 배터리(213)의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값(예컨대, 50mΩ)을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 상기 충전 전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제1 중앙 처리부(221)는 상기 리튬 배터리(213)의 온도를 센싱하는 온도 센서로부터 상기 리튬 배터리(213)의 온도 정보를 수신하고, 상기 리튬 배터리(213)의 온도가 미리 설정된 임계값(예컨대, 45℃)을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 상기 충전 전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 중앙 처리부(222)의 적어도 일부 기능은 상기 제1 중앙 처리부(221)에 포함될 수도 있으며, 상기 제2 중앙 처리부(222)의 기능이 상기 제1 중앙 처리부(221)에 통합되어, 상기 제2 중앙 처리부(222)가 생략될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 충전 장치에서는 배터리(예컨대, 리튬 배터리)의 전압을 검출(302 단계)할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라 상기 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀에 인가되는 전압을 측정할 수 있다.
상기 각 셀들의 전압들을 측정한 결과, 배터리 셀의 전압 편차가 제1 임계값(예컨대, 0.04V) 이상이면(304 단계), 전자 장치(예컨대, 드론 또는 충전 장치)의 화면에 주의 메시지를 출력(306 단계)할 수 있다. 상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시킬 수 있다.
상기 각 셀들의 전압들을 측정한 결과, 배터리 셀의 전압 편차가 제1 임계값 미만이거나, 상기 주의 메시지에서 사용자가 계속 진행(308 단계)을 선택하면, 상기 배터리의 내부 저항을 검출(310 단계)할 수 있다. 상기 도 3에서는 상기 배터리의 전압 검출과 내부 저항 검출이 순차적으로 수행되는 것으로 예시하고 있으나, 상기 순서에 한정되는 것은 아니다.
상기 배터리의 내부 저항 검출 결과, 내부 저항이 제2 임계값(예컨대, 50mΩ) 이상이면(312 단계), 전자 장치(예컨대, 드론 또는 충전 장치)의 화면에 주의 메시지를 출력(314 단계)할 수 있다. 상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시킬 수 있다.
상기 배터리의 내부 저항 검출 결과, 내부 저항이 제2 임계값 미만이면(312 단계), 계속해서 충전을 정상적으로 진행(316 단계)할 수 있다.
상기 충전을 진행하는 중, 복수의 셀들 간에 전압 편차가 임계값 이상으로 발생(318 단계)하면, 충전 전류를 급하강 시키면서, 미리 설정된 셀 밸런스 처리(320 단계)를 수행할 수 있다.
상기 충전 진행에 따라 셀 완충 전압(예컨대, Li-Po의 경우 4.20V, Li-Hv의 경우 4.35V)에 도달(322 단계)하면, 충전을 종료시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출부의 회로도이다. 도 4를 참조하면, 전압 검출부(211)는 도시된 바와 같이 적어도 하나의 OP-AMP, 저항 및 콘덴서를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 회로에 의해 리튬 배터리(213)의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 검출부(211)에 대한 회로 구성은 일반적인 기술이므로 그 구체적인 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 리튬 배터리의 충전 용량과 내부 저항을 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 이상이 있는 배터리의 내부 저항은 50mΩ을 초과하며, 정상 상태의 배터리의 내부 저항은 50mΩ 미만임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 배터리의 내부 저항을 측정하여 미리 지정된 임계값(예컨대, 상기 50mΩ)을 초과하면 이상이 있는 것으로 판단하고 전술한 바와 같이 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어할 수 있다.
상기 배터리의 내부 저항값은 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 의해 산출될 수 있다.
상기 <수학식 1>에서 dropV는 강하전압, outV는 출력단자전압, OCV는 개회로 배터리 전압을 의미한다.
상기 <수학식 2>에서 expIR은 내부 저항 예상값, dropV는 강하 전압, ccA는 현재 충전 전류를 의미한다.
상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 의해 배터리를 테스트한 결과 낮은 용량일수록 내부저항이 높게 나오고 높은 용량일수로 내부저항이 낮게 나옴을 알 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 점표도의 결과 불량 배터리의 내부 저항 기준과 정상 배터리 기준의 중간치값인 50mΩ 을 임계값으로 설정하고, 상기 임계값을 초과하지 않는 배터리를 양호한 배터리로 간주할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치의 회로도이다. 도 7을 참조하면, 리튬 배터리 충전 장치(700)는 전압 검출부(730), 전류 검출부(740), 저항(770), 충전 전력 제어부(750), 및 상기 전압 검출부(730) 및 상기 전류 검출부(740)에서 검출된 전압 및 전류에 기반하여 상기 충전 전력 제어부(750)를 제어하는 중앙 처리부(760)를 포함하는 충전 시스템을 구성한다.
전압 검출부(730)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 각각 리튬 배터리(710)의 양단에 연결되어 상기 리튬 배터리(710)의 전압을 검출한 후 중앙 처리부(760)에 전달하고, 전류 검출부(740)는 양(+)의 단자와 음(-)의 단자가 배터리의 음(-)의 단자 및 그라운드에 연결되어 리튬 배터리(710)에 흐르는 전류를 검출하여 중앙 처리부(760)에 전달한다.
충전 전력 제어부(750)는 중앙 처리부(760)의 제어신호에 따라 상기 리튬 배터리(710)를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하며, 일단이 전원 공급부에 연결되고 타단은 리튬 배터리(710)의 양(+)의 단자에 연결되어, 중앙 처리부(760)에서 전달받은 제어신호에 맞게 충전전력을 제어하며, 충전시 전원 공급부로부터 리튬 배터리(710)로의 전원공급을 연결(ON)하고 방전시 전원 공급부에서 리튬 배터리(710)로의 전원공급을 차단 또는 단절(OFF)시킨다. 아울러, 중앙 처리부(760)의 제어신호에 따라 전원 공급부에서 공급되는 전력의 형태를 요구되는 전력의 형태로 변환하여 리튬 배터리(710)로 공급한다.
본 발명의 실시예에 따라, 상기 충전 장치(700)는 리튬 배터리(710)의 온도를 측정하는 온도 센서(720)를 더 포함할 수 있다. 상기 온도 센서(720)에서 센싱된 리튬 배터리(710)의 온도 값은 중앙 처리부(760)로 전송될 수 있다.
상기 중앙 처리부(760)는, 전압 검출부(730), 전류 검출부(740), 충전 전력 제어부(750), 및 온도 센서(720)와 연결되어, 전류 검출부(730) 및 전압 검출부(740)에서 검출된 전류 및 전압에 의거하여 상기 충전 전력 제어부(750)를 제어하거나, 상기 온도 센서(720)에서 센싱된 온도에 의거하여 상기 충전 전력 제어부(750)를 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 중앙 처리부(760)는 상기 온도 센서(720)에서 센싱된 리튬 배터리(710)의 온도의 상승폭의 편차가 높아지거나 급격히 온도가 상승되어 배터리 온도가 미리 설정된 임계값(예컨대, 45℃) 이상이 되면 자동으로 충전을 중단하도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 중앙 처리부(760)는 일정 시간 주기로 상기 온도 센서(720)로부터 수신된 온도 정보를 저장하고, 단위 시간당 온도의 상승폭이 미리 설정된 값을 초과하여 급격한 온도 증가로 인한 이상 상황 발생이 예상되면, 충전을 중단하거나 충전 전력을 낮추도록 제어할 수 있다.
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다. 확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다. 더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 충전 장치 111 : 전압 검출부
112 : 전류 검출부 113 : 리튬 배터리
114 : 저항 115 : 대전력 저항
120 : 중앙 처리부 130 : 충전 전력 제어부
140 : 방전 전력 제어부 150 : 전원 공급부
151 : 양의 단자 152 : 음의 단자
200 : 충전 장치 210 : 셀별 전압 검출부
211 : 전압 검출부 212 : 전류 검출부
213 : 리튬 배터리 214 : 저항
215 : 대전력 저항 221 : 제1 중앙 처리부
222 : 제2 중앙 처리부 230 : 충전 전력 제어부
240 : 방전 전력 제어부 250 : 전원 공급부
251 : 양의 단자 252 : 음의 단자
700 : 충전 장치 710 : 리튬 배터리
720 : 온도 센서 730 : 전압 검출부
740 : 전류 검출부 750 : 충전 전력 제어부
760 : 중앙처리부 770 : 저항
112 : 전류 검출부 113 : 리튬 배터리
114 : 저항 115 : 대전력 저항
120 : 중앙 처리부 130 : 충전 전력 제어부
140 : 방전 전력 제어부 150 : 전원 공급부
151 : 양의 단자 152 : 음의 단자
200 : 충전 장치 210 : 셀별 전압 검출부
211 : 전압 검출부 212 : 전류 검출부
213 : 리튬 배터리 214 : 저항
215 : 대전력 저항 221 : 제1 중앙 처리부
222 : 제2 중앙 처리부 230 : 충전 전력 제어부
240 : 방전 전력 제어부 250 : 전원 공급부
251 : 양의 단자 252 : 음의 단자
700 : 충전 장치 710 : 리튬 배터리
720 : 온도 센서 730 : 전압 검출부
740 : 전류 검출부 750 : 충전 전력 제어부
760 : 중앙처리부 770 : 저항
Claims (7)
- 리튬 배터리의 충전 장치에 있어서,
충전하고자 하는 리튬 배터리의 양단의 전압을 검출하는 전압 검출부(211);
상기 리튬 배터리에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(212);
상기 리튬 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 제어하는 충전 전력 제어부(230);
상기 리튬 배터리의 방전을 위한 방전 전력을 제어하는 방전 전력 제어부(240);
상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 검출하는 셀별 전압 검출부(210); 및
상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압에 기반하여 상기 충전전력 제어부(230) 또는 방전 전력 제어부(240)를 제어하는 중앙 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 중앙 처리부는,
상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 중앙 처리부는,
상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 중앙 처리부는,
상기 셀별 전압 검출부(210)에서 검출된 각 셀별 전압을 확인하고, 상기 복수의 셀들 중 적어도 하나의 셀의 전압이 미리 설정된 기준값 이하이면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 장치는,
상기 리튬 배터리의 온도를 센싱하는 온도 센서;를 더 포함하고,
상기 중앙 처리부는,
상기 온도 센서에 의해 센싱된 상기 리튬 배터리의 온도가 미리 설정된 임계값을 초과하면 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키거나 충전 전력을 낮추도록 제어하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치.
- 리튬 배터리의 충전 방법에 있어서,
상기 리튬 배터리를 구성하는 복수의 셀들에 대해 각 셀별 전압을 검출하는 셀별 전압 검출 단계;
상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하는지 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 상기 복수의 셀들 중 두 개의 셀들 간의 전압 편차가 제1 임계값을 초과하면, 화면을 통해 주의 메시지를 출력하는 단계; 및
상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키는 단계;를 포함하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 방법은,
상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하는지 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 상기 리튬 배터리의 내부 저항값이 미리 설정된 제2 임계값을 초과하면 화면을 통해 주의 메시지를 출력하는 단계; 및
상기 주의 메시지가 출력된 화면에서 사용자의 입력에 의해 충전 중단 요청이 수신되면, 상기 리튬 배터리의 충전을 중단시키는 단계;를 더 포함하는, 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180009978A KR20190091037A (ko) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법 |
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| KR1020180009978A KR20190091037A (ko) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법 |
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| KR (1) | KR20190091037A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102645034B1 (ko) * | 2023-11-07 | 2024-03-08 | 주식회사 엘와이솔루션 | 드론 용 배터리의 불량을 실시간으로 체크하고 대응하는 방법 및 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160063526A (ko) | 2014-11-26 | 2016-06-07 | 주식회사 엘란기어스 | 2차 전지의 다중 스테이지 충전 방법 및 2차 전지의 다중 스테이지 충전 장치 |
-
2018
- 2018-01-26 KR KR1020180009978A patent/KR20190091037A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102645034B1 (ko) * | 2023-11-07 | 2024-03-08 | 주식회사 엘와이솔루션 | 드론 용 배터리의 불량을 실시간으로 체크하고 대응하는 방법 및 장치 |
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