KR20190118295A - Apparatus for assessing state of battery - Google Patents

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KR20190118295A
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송기택
김경탁
고동민
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(주)에코파워텍
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Abstract

The present invention relates to a battery state determination device. More specifically, the battery state determination device uses a plurality of variables to precisely diagnose a battery state through the relationship between the variables, rather than predicting the life using only one variable, thereby estimating the abnormality and the remaining life of the battery.

Description

배터리 이상여부와 잔존수명을 산정하는 배터리 상태 판단장치{Apparatus for assessing state of battery}Apparatus for assessing state of battery for estimating battery failure and remaining life

본 발명은 배터리 상태 판단장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들 간의 연관관계를 통해 배터리 상태를 정확하게 진단하여 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정할 수 있는 배터리 상태 판단장치에 대한 것이다.The present invention relates to a battery state determining device, and more particularly, to predict the life of a battery by using a plurality of variables rather than predicting the lifespan by using only one variable to accurately diagnose the battery state and determine whether the battery is abnormal or remaining life. It is about a battery state determination device that can be estimated.

대기오염 규제가 강화되고 기술이 진보됨에 따라, 전기자동차에 대한 관심 및 보급이 증대되고 있다. 상기 전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말하며, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동하므로 배터리의 성능이 무엇보다 중요한 역할을 한다. 하지만, 배터리는 계속 사용하면 열화에 의해 출력이 줄어드는 성능저하가 발생하게 된다. 배터리의 성능저하가 발생하면 자동차의 주행 거리, 출력 등의 성능저하가 발생하므로, 이를 방지하고자 하기의 특허문헌과 같이 배터리의 성능을 평가하여 잔존 수명을 판단하는 장치가 개발되고 있다.As air pollution regulations tighten and technology advances, interest and dissemination of electric vehicles is increasing. The electric vehicle refers to a vehicle using an electric battery and an electric motor without using an petroleum fuel and an engine. Since the electric vehicle drives the motor by rotating the motor with electricity accumulated in the battery, the performance of the battery plays an important role. However, if the battery continues to be used, the performance decreases due to deterioration. When the performance degradation of the battery occurs, the performance degradation such as driving distance, output of the car, etc. occurs, the device for determining the remaining life by evaluating the performance of the battery as described in the following patent document to prevent this has been developed.

<특허문헌><Patent Documents>

특허공보 제10-1680324호(2016. 11. 22. 등록) "배터리 수명 판단장치"Patent Publication No. 10-1680324 (registered Nov. 22, 2016) "Battery life judgment device"

하지만, 종래의 배터리 성능을 평가하여 잔존 수명을 판단하는 장치는 배터리의 내부 저항을 계산하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 판단하는데, 배터리의 계속적인 사용에 따라 전해액 상태가 변화하여 내부 저항을 정확하게 측정할 수 없으며, 내부 저항을 정확히 측정한다고 하더라도 내부 저항은 배터리 상태를 판단하는 객관적인 기준은 아니어서 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 판단하는 정확도가 떨어지는 문제가 있다.However, a device for determining the remaining life by evaluating the performance of a conventional battery calculates the internal resistance of the battery to determine whether the battery is abnormal or the remaining life, the electrolyte state changes according to the continuous use of the battery to accurately determine the internal resistance. Even if the internal resistance is not measured accurately, the internal resistance is not an objective criterion for determining the battery condition, and thus the accuracy of determining whether the battery is abnormal or remaining life is inferior.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명은 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들 간의 연관관계를 통해 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정할 수 있는 배터리 상태 판단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a battery state determination device capable of estimating battery abnormality and remaining life through a relationship between them using a plurality of variables, rather than predicting a lifetime using only one variable.

또한, 본 발명은 배터리의 일시적 방전을 통해 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정하는 배터리 상태 판단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a battery state determination device for estimating a battery abnormality and remaining life that can accurately diagnose the state of the battery through the temporary discharge of the battery.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by the embodiment having the following configuration to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정하는 배터리 상태 판단장치는, 배터리에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러에 전달하는 센서장치와, 상기 배터리를 충전하는 충전장치와, 상기 배터리를 방전시키는 방전장치와, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 분석하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 상태진단부를 포함하고, 상기 상태진단부는, 배터리가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리가 방전하는 경우 상기 센서장치가 출력하는 정보를 토대로 셀별 단위시간당 전압의 변화를 분석하여 셀의 이상 여부를 판단하여 하는 셀진단모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 배터리가 방전할 때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 셀의 밸런싱을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단하는 밸런싱모듈을 가지는 방전이용진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the battery state determination device for estimating whether the battery abnormality and the remaining life according to the present invention, the sensor device for sensing the value output from the battery and passing it to the controller, the charge for charging the battery A device for discharging the battery, a controller for controlling the sensor device, the charging device, and the discharging device to analyze information output from the sensor device, and to estimate whether the battery is abnormal or remaining. The controller includes a state diagnosis unit controlling the sensor device, the charging device, and the discharge device to output a diagnostic state of the battery by analyzing whether the cell is abnormal and maintaining the balancing of cells based on the information output from the sensor device. The state diagnosis unit includes a discharge module for controlling the discharge device so that the battery discharges a current set by the battery; A cell diagnosis module configured to determine whether a cell is abnormal by analyzing a change in voltage per unit time of each cell based on information output from the sensor device when the battery discharges a current set by the discharge module; The module may include a discharge use diagnosis unit having a balancing module configured to determine whether a battery is abnormal by checking balancing of cells based on information output by the sensor device when the battery is discharged.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described above with the present embodiment.

본 발명은 하나의 변수만으로 수명을 예측하는 것이 아니라 복수의 변수를 이용하여 그들 간의 연관관계를 통해 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of estimating the battery abnormality and remaining life through the relationship between them using a plurality of variables, rather than predicting the life using only one variable.

또한, 본 발명은 배터리의 일시적 방전을 통해 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect of accurately diagnosing the state of the battery through the temporary discharge of the battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 블럭도.
도 2는 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 3은 도 2의 방전이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 4는 도 2의 저항이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 5는 도 2의 온도이용딘단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.
도 6은 도 2의 잔존수명판단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도.1 is a block diagram of a battery state determination apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the detailed configuration of the controller of FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the discharge utilization diagnostic unit of FIG.
4 is a block diagram showing a detailed configuration of the resistance utilization diagnostic unit of FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the temperature using end portion of FIG. 2; FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the remaining life judgment portion of FIG. 2; FIG.

이하에서는 본 발명에 따른 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정하는 배터리 상태 판단장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the battery state determination device for estimating whether the battery abnormality and the remaining life according to the present invention. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. Unless otherwise defined, all terms in this specification are equivalent to the general meaning of the terms understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains and, if they conflict with the meanings of the terms used herein, Follow the definition used in the specification. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 블럭도이며, 도 2는 도 1의 컨트롤러의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 도 2의 방전이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 4는 도 2의 저항이용진단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 5는 도 2의 온도이용딘단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 6은 도 2의 잔존수명판단부의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram of an apparatus for determining a battery state according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a controller of FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the resistance-use diagnostic section of FIG. 2, FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the temperature utilization terminal of FIG. 2, and FIG. 6 is a remaining life determination section of FIG. It is a block diagram which shows a detailed structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 판단장치의 일 실시예를 도 1 내지 6을 참조하여 설명하면, 상기 배터리 상태 판단장치는 배터리(100)에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러(1)에 전달하는 센서장치(200)와, 상기 배터리(100)를 충전하는 충전장치(300)와, 상기 배터리(100)를 방전시키는 방전장치(400)와, 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 분석하여 배터리(100)의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러(1)와, 상기 컨트롤러(1)에서 산정된 결과를 디스플레이하는 디스플레이(500) 등을 포함한다. 상기 배터리(100)는 복수 개의 셀이 연결되어 형성되며, 상기 센서장치(200)는 배터리에 연결되어 전압을 측정하는 전압센서와, 전류를 측정하는 전류센서, 온도를 측정하는 온도센서 등이 사용될 수 있으며 상기 센서장치(200)는 배터리의 셀별로 센싱하여 셀별 전압, 전류, 온도 및 배터리 전체의 전압, 전류, 온도에 대한 정보를 출력한다. 상기 충전장치(300)는 이차전지를 충전하기 위한 종래의 충전장치가 사용되며, 상기 방전장치(400)는 전류를 방전시키는 종래의 방전기 등이 사용될 수 있으며, 상기 디스플레이(500)는 LCD와 같은 종래의 디스플레이가 사용되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 배터리 상태 판단장치를 이용하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명 판단시 측정 온도가 달라지면 산출되는 값이 달라지므로, 온도에 의한 영향을 배제하기 위해 일정한 온도(예컨대, 대략 25℃)로 유지되는 항온 룸에서 배터리의 보관 및 측정이 이루어지게 된다. 1 to 6, a battery state determination device senses a value output from a battery 100 and transfers it to the controller 1. A sensor device 200, a charging device 300 for charging the battery 100, a discharge device 400 for discharging the battery 100, the sensor device 200, and a charging device 300. And a controller 1 which controls the discharge device 400 and analyzes the information output from the sensor device 200 to calculate whether the battery 100 is abnormal and the remaining life, and the result calculated by the controller 1. And a display 500 for displaying the data. The battery 100 is formed by connecting a plurality of cells, the sensor device 200 is connected to the battery to measure the voltage, the current sensor for measuring the current, the temperature sensor for measuring the temperature, etc. The sensor device 200 senses each cell of the battery and outputs information on voltage, current, temperature, and voltage, current, and temperature of the entire battery. The charging device 300 is a conventional charging device for charging a secondary battery is used, the discharge device 400 may be used a conventional discharger for discharging the current, the display 500 is such as LCD Since a conventional display is used, a detailed description thereof will be omitted. Since the value calculated when the measurement temperature is changed when the battery is abnormal or the remaining life is determined using the battery state determination device, the constant temperature room is maintained at a constant temperature (eg, approximately 25 ° C.) to exclude the influence of the temperature. The storage and measurement of the battery is made at.

상기 컨트롤러(1)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 분석하여 배터리(100)의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 구성으로, 송수신부(11), 상태진단부(12), 잔존수명판단부(13), 저장부(14), 제어부(15) 등을 포함한다.The controller 1 controls the sensor device 200, the charging device 300, and the discharging device 400 to analyze information output from the sensor device 200 to determine whether the battery 100 is abnormal or remaining life. In this configuration, the transceiver 11, the state diagnosis unit 12, the remaining life determination unit 13, the storage unit 14, the control unit 15 and the like.

상기 송수신부(11)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300), 방전장치(400) 및 디스플레이(400)와 배터리 상태 판단에 관한 정보를 교환한다.The transceiver 11 exchanges information regarding a battery state determination with the sensor device 200, the charging device 300, the discharge device 400, and the display 400.

상기 상태진단부(12)는 상기 센서장치(200), 충전장치(300) 및 방전장치(400)를 제어하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 구성으로, 방전이용진단부(121), 내부저항이용진단부(122), 온도이용진단부(123) 등을 포함한다. 상기 상태진단부(12)는 배터리의 이상이 있다고 판단 시 셀별, 배터리 전체의 내부 저항, 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량, 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 등에 대한 정보를 출력하게 된다.The state diagnosis unit 12 controls the sensor device 200, the charging device 300, and the discharge device 400 to maintain an abnormality of a cell and balancing of cells based on information output from the sensor device 200. A configuration for outputting a diagnosis state of the battery by analyzing whether or not, and includes a discharge use diagnostic unit 121, an internal resistance use diagnostic unit 122, a temperature use diagnostic unit 123 and the like. When the state diagnosis unit 12 determines that the battery is abnormal, it outputs information on the cell-by-cell, internal resistance of the entire battery, the amount of change in charging voltage per unit time during discharge, and the amount of change in temperature per unit time during charging.

상기 방전이용진단부(121)는 상기 방전장치(400)를 작동시켜 배터리(100)가 방전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 방전모듈(121a), 셀진단모듈(121b), 밸런싱모듈(121c) 등을 포함한다.The discharge use diagnosis unit 121 operates the discharge device 400 to discharge the battery 100 and at this time analyzes the information output from the sensor device 200 to diagnose the state of the battery 100. The discharge module 121a, the cell diagnosis module 121b, and the balancing module 121c are included.

상기 방전모듈(121a)은 배터리(100)가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 구성이다.The discharge module 121a is configured to control the discharge device so that the battery 100 discharges the current as much as the set amount.

상기 셀진단모듈(121b)은 상기 방전모듈(121a)이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리(21)가 방전하는 경우 상기 센서장치(200)에서 출력된 셀별 충전전압의 양이 달라짐으로 이를 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 센서장치(200)는 셀별 충전전압을 실시간으로 측정하여 전송하므로, 상기 셀별 단위시간당 전압의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 단위 시간당 설정범위를 넘어서는 전압변화가 있다는 정보(예를 들어, 정상적인 셀에서는 1시간당 0.8 내지 1.2V의 전압 변화가 있어야 하는데, 상기 센서장치(200)에서 1시간당 1.2V를 넘어서는 전압변화가 출력된 경우)가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.The cell diagnosis module 121b analyzes this by changing the amount of charging voltage for each cell output from the sensor device 200 when the battery 21 discharges the current set by operating the discharge module 121a. To diagnose the abnormality of the cell. Specifically, since the sensor device 200 measures and transmits the charging voltage of each cell in real time, the sensor device 200 diagnoses an abnormality of the cell by measuring a change in voltage per unit time of each cell. For example, information indicating that there is a voltage change exceeding a setting range per unit time in the specific cell (for example, in a normal cell, there should be a voltage change of 0.8 to 1.2 V per hour, and 1.2 V per hour in the sensor device 200). When the voltage change exceeded is outputted), the cell is determined to be damaged due to hardening or the like, and a battery abnormal signal including information on the cell in question is output.

상기 밸런싱모듈(121c)은 상기 방전모듈(121a)이 작동하여 상기 배터리가 방전할 때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 배터리(200)의 방전시 각 셀의 단위 시간당 전압 변화량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 전압변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우(예컨대, 셀 간의 전압변화량 차이 0.1V 이내라고 설정되어 있는데, 제1의 셀에서는 1시간당 1V의 전압변화가 있고, 제2의 셀에서는 1시간당 1.15V의 전압변화가 있는 경우에 해당), 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(121c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.The balancing module 121c analyzes the information output by the sensor device 200 when the discharge module 121a is operated to discharge the battery, checks the balancing of the cells, and determines whether the battery is abnormal. . Even when the voltage change per unit time of each cell is within the setting range when the battery 200 is discharged, when the difference in the voltage change per unit time between the cells is out of a predetermined range (for example, the difference in the voltage change between the cells is set within 0.1 V. In the cell of 1, there is a voltage change of 1V per hour, and in the second cell, there is a voltage change of 1.15V per hour), that is, when balancing between cells is not maintained, the balancing module 121c is a battery ( 100 determines that there is an abnormality, and outputs a battery abnormality signal including information that cell balancing is not maintained.

상기 저항이용진단부(122)는 상기 충전장치(300)를 작동시켜 배터리(100)가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 토대로 내부저항을 계산하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 저항모듈(122a), 셀진단모듈(122b), 밸런싱모듈(122c) 등을 포함한다.The resistance utilization diagnosis unit 122 operates the charging device 300 to charge the battery 100, and at this time, calculates an internal resistance based on the information output from the sensor device 200, thereby indicating the state of the battery 100. In the configuration for diagnosing the resistor module 122a, the cell diagnostic module 122b, the balancing module 122c and the like.

상기 저항모듈(122a)은 상기 충전장치(300)를 제어하여 일정 기간(충전기간) 배터리의 정전류 충전이 이루어지도록 하고, 센서장치(200)가 셀별로 충전기간 전 초기전압값 및 충전기간 후의 충전전압값이 출력되도록 하며, 상기 충전전압값에서 초기전압값을 뺀 후 상기 정전류 충전에서 배터리에 공급되는 정전류값으로 나누어 셀별 내부 저항을 산정한다.The resistor module 122a controls the charging device 300 to perform constant current charging of the battery for a predetermined period (charging period), and the sensor device 200 charges the initial initial voltage value between the chargers for each cell and after the chargers. The voltage value is outputted, and the internal resistance of each cell is calculated by subtracting the initial voltage value from the charging voltage value and dividing by the constant current value supplied to the battery in the constant current charging.

상기 셀진단모듈(122b)는 상기 저항모듈(122a)이 작동하여 산정된 셀별 내부 저항을 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 셀별 내부저항을 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 설정범위를 넘어서는 내부저항을 가진다는 정보가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.The cell diagnosis module 122b diagnoses the abnormality of the cell by analyzing the internal resistance of each cell calculated by the operation of the resistance module 122a. Specifically, the internal resistance of each cell is measured to diagnose whether the cell is abnormal. For example, when information indicating that the specific cell has an internal resistance exceeding a setting range is output, the cell is determined to be damaged due to hardening or the like, and a battery fault signal including information about the cell in question is output. do.

상기 밸런싱모듈(122c)은 상기 저항모듈(122a)이 작동하여 산정된 셀별 내부 저항을 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 각 셀의 내부 저항이 설정범위에 있더라도 셀 간의 내부저항의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우), 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(122c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.The balancing module 122c determines whether the battery is abnormal by checking the balancing of the cells by analyzing the internal resistance of each cell calculated by the operation of the resistor module 122a. Even if the internal resistance of each cell is within the setting range, the difference between the internal resistance between the cells is out of a certain range), that is, when the balancing between the cells is not maintained, the balancing module 122c determines that the battery 100 is abnormal. And outputs a battery fault signal including information that cell balancing is not maintained.

상기 온도이용진단부(123)는 상기 충전장치(300)를 작동시켜 배터리(100)가 충전되도록 하고 이때 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 배터리(100)의 상태를 진단하는 구성으로, 온도모듈(123a), 셀진단모듈(123b), 밸런싱모듈(123c) 등을 포함한다.The temperature use diagnostic unit 123 operates the charging device 300 to charge the battery 100 and at this time analyzes the information output from the sensor device 200 to diagnose the state of the battery 100. The temperature module 123a, the cell diagnostic module 123b, and the balancing module 123c are included.

상기 온도모듈(123a)은 상기 충전장치(300)를 제어하여 일정 기간(충전기간) 배터리의 충전이 이루어지도록 하고, 센서장치(200)가 셀별로 충전기간 전 초기온도값 및 충전기간 후의 충전온도값이 출력되도록 제어하는 구성이다.The temperature module 123a controls the charging device 300 to charge the battery for a predetermined period (charging period), and the sensor device 200 charges the initial temperature value between the chargers for each cell and the charging temperature after the chargers. This configuration controls the output of values.

상기 셀진단모듈(123b)은 상기 온도모듈(123a)이 작동하여 상기 센서장치(200)에서 출력된 셀별 온도의 값이 달라짐으로 이를 분석하여 셀의 이상 여부를 진단한다. 구체적으로, 상기 센서장치(200)는 셀별 온도를 실시간으로 측정하여 전송하므로, 상기 셀별 단위시간당 온도의 변화를 측정하여 셀의 이상 여부를 진단하게 된다. 예컨대, 상기 특정 셀에서 단위 시간당 설정범위를 넘어서는 온도변화가 있다는 정보가 출력된 경우, 상기 셀은 경화 등이 발생하여 손상된 것으로 판정하고, 문제가 되는 셀에 대한 정보를 포함하는 배터리 이상 신호가 출력되게 된다.The cell diagnosis module 123b diagnoses an abnormality of a cell by analyzing the temperature value of each cell output from the sensor device 200 by operating the temperature module 123a. Specifically, since the sensor device 200 measures and transmits the temperature of each cell in real time, the sensor device 200 measures the change in temperature per unit time of each cell to diagnose whether the cell is abnormal. For example, when information indicating that there is a temperature change exceeding a setting range per unit time in the specific cell is output, the cell is determined to be damaged due to hardening or the like, and a battery abnormal signal including information on the cell in question is output. Will be.

상기 밸런싱모듈(123c)은 상기 온도모듈(123a)이 작동하여 상기 센서장치(200)가 출력한 정보를 분석하여 셀의 밸런싱(balancing)을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단한다. 배터리(200)의 충전시 각 셀의 단위 시간당 전압 온도량이 설정범위에 있더라도 셀 간의 단위 시간당 온도변화량의 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우, 즉 셀 간 밸런싱이 유지되지 않는 경우 상기 밸런싱모듈(123c)은 배터리(100)가 이상이 있는 것으로 판정하고, 셀의 밸런싱이 유지되지 않는다는 정보를 포함하는 배터리 이상 신호를 출력하게 된다.The balancing module 123c operates the temperature module 123a to analyze the information output from the sensor device 200 to check the balancing of the cells to determine whether the battery is abnormal. When the battery 200 is charged, even if the voltage temperature per unit time of each cell is within the setting range, when the difference in the temperature change per unit time between the cells is out of a certain range, that is, the balancing between the cells is not maintained, the balancing module 123c The battery 100 determines that there is an abnormality, and outputs a battery abnormality signal including information that cell balancing is not maintained.

상기 잔존수명판단부(13)는 상기 상태진단부(12)에서 배터리 이상 신호가 출력된 경우, 상기 센서장치(200) 및 상태진단부(12)에서 출력된 정보를 이용하여 배터리의 잔존수명을 산출하는 구성으로, 오류판단모듈(131), 개별잔존시간모듈(132), 평균잔존시간모듈(133), 매칭잔존시간모듈(134), 잔존시간출력모듈(135) 등을 포함한다.When the battery abnormality signal is output from the state diagnosis unit 12, the remaining life determination unit 13 uses the information output from the sensor device 200 and the state diagnosis unit 12 to determine the remaining life of the battery. The configuration to calculate includes an error determination module 131, an individual remaining time module 132, an average remaining time module 133, a matching remaining time module 134, a remaining time output module 135 and the like.

상기 오류판단모듈(131)은 상기 방전이용진단부(121), 저항이용진단부(122) 및 온도이용진부단부(123) 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 판단하여, 모두에서 배터리 이상신호가 출력되는 경우 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호를 출력하고, 일부에서만 배터리 이상 신호가 출력되는 경우 다시 상기 상태진단부를 작동시켜 다시 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력되었는지 다시 판단한다. 배터리에 실제로 이상이 있는 경우 상기 방전이용진단부(121), 저항이용진단부(122) 및 온도이용진부단부(123) 모두에서 배터리의 이상 신호가 출력될 것이므로, 상기 오류판단모듈(131)에 의해 배터리의 일시적 오류에 의해 일부에서 배터리 이상 신호가 발생하는 오류 등을 배제하여 배터리 잔존수명의 산정의 정확도를 높일 수 있다.The error determining module 131 determines whether an abnormal signal of a battery is output from all of the discharge utilization diagnosis unit 121, the resistance utilization diagnosis unit 122, and the temperature utilization diagnosis unit 123, so that the battery abnormality signal is generated. If the output signal outputs a request for battery remaining time calculation, and if the battery abnormal signal is output only in part, the status diagnosis unit is operated again to determine whether the battery abnormal signal is output again. If the battery is actually abnormal, since the discharge use diagnosis unit 121, the resistance use diagnosis unit 122, and the temperature use diagnosis unit 123 will output an abnormal signal of the battery, the error determination module 131 may be used. Therefore, the accuracy of calculating the battery remaining life can be improved by eliminating an error in which a battery abnormal signal occurs in part due to the temporary error of the battery.

상기 개별잔존시간모듈(132)은 상기 오류판단모듈에서 배터리 잔존시간 산정을 요청하는 신호가 출력된 경우, 상기 방전이용진단부(121)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 저항이용진단부(122)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출하고, 상기 온도이용진단부(123)에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출한다. 상기 저장부(14)에는 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표, 내부저항에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표 및 충전시 단위 시간당 온도 변화량에 따른 잔존 수명이 계산된 산출표가 저장되어 있어, 상기 개별잔존시간모듈(132)은 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항, 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 각각의 산출표에 대입하여 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 산출할 수 있다. 상기 산출표에 저장되는 정보는 실험을 통해 얻은 경험치를 기초로 하고 있다.When the individual remaining time module 132 outputs a signal for requesting battery remaining time calculation from the error determination module, the charging voltage per unit time of each cell and the entire battery output from the discharge utilization diagnosis unit 121 is discharged. The remaining life of each cell and the battery is calculated using the change amount, and the remaining life of each cell and the battery is calculated using the internal resistance of each cell and the battery output from the resistance utilization diagnosis unit 122, and the temperature is used. The remaining life of each cell and the battery is calculated by using the amount of change in temperature per unit time when the battery and the battery are output from the diagnosis unit 123. The storage unit 14 stores a calculation table for calculating the remaining life according to the change in charge voltage per unit time during discharge, a calculation table for calculating the remaining life according to internal resistance, and a calculation table for calculating the remaining life according to the temperature change per unit time during charging. Thus, the individual remaining time module 132 can calculate the remaining life of each cell and battery by substituting the amount of change in charging voltage per unit time during discharge, the internal resistance, and the amount of change in temperature per unit time during charging in each calculation table. The information stored in the calculation table is based on experience obtained through experiments.

상기 평균잔존시간모듈(133)은 상기 개별잔존시간모듈(132)에서 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명, 내부 저항을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명 및 충전시 단위 시간당 온도의 변화량을 이용하여 산출된 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 평균하여, 셀별 및 배터리 전체의 평균잔존수명을 산출한다.The average remaining time module 133 is for each cell calculated using the amount of change of the charging voltage per unit time when discharged from the individual remaining time module 132, the remaining life of the entire battery, the cell for each cell calculated using the internal resistance and the whole The average remaining life of each cell and the battery is calculated by averaging the remaining life of each cell and the battery calculated using the remaining life and the amount of change in temperature per unit time during charging.

상기 매칭잔존모듈(134)은 상기 방전이용진단부(121)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 방전시 단위 시간당 충전전압의 변화량, 상기 저항이용진단부(122)에서 출력된 셀별 및 배터리 전체의 내부 저항 및 상기 온도이용진단부(123)에서 출력된 셀별 및 배터리의 충전시 단위 시간당 온도의 변화량 동시에 이용하여 셀별 및 배터리 전체의 잔존수명을 산출한다. 상기 저장부(14)에는 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항 및 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 연계하여 잔존 수명이 계산된 산출표가 저장되어 있어, 상기 매칭잔존모듈(134)은 방전시 단위 시간당 충전전압 변화량, 내부저항, 충전시 단위 시간당 온도 변화량을 산출표에 대입하여 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 산출할 수 있다. 상기 산출표에 저장되는 정보는 실험을 통해 얻은 경험치를 기초로 하고 있다.The matching remaining module 134 is a change amount of the charging voltage per unit time when the cells are discharged from the discharge utilization diagnosis unit 121 and the entire battery, and the cells and the entire battery output from the resistance utilization diagnosis unit 122. The remaining life of each cell and the battery is calculated by simultaneously using the amount of change in the temperature per unit time during the charging of the battery and the battery output from the resistance and the temperature utilization diagnosis unit 123. The storage unit 14 stores a calculation table in which the remaining life is calculated by linking the charge voltage change amount per unit time during discharge, the internal resistance and the temperature change amount per unit time during charging, and the matching remaining module 134 is stored per unit time during discharge. Residual life of each cell and battery can be calculated by substituting the change amount of the charge voltage, the internal resistance, and the change of temperature per unit time during charging in the calculation table. The information stored in the calculation table is based on experience obtained through experiments.

상기 잔존시간출력모듈(135)은 상기 매칭잔존모듈(134)에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명이 상기 평균잔존시간모듈(133)에서 출력된 셀별 및 배터리 평균잔존수명의 일정 범위 내에 있는 경우, 상기 매칭잔존모듈(134)에서 출력된 셀별 및 배터리의 잔존 수명을 출력한다. 상기 저장부(14)는 배터리 이상 여부 및 수명판단에 사용되는 정보를 저장하고, 상기 제어부(15)는 상기 컨트롤러의 전체적인 작동을 제어한다.When the remaining time output module 135 has a remaining life of each cell and battery output from the matching remaining module 134 is within a predetermined range of the cell and battery average remaining life output from the average remaining time module 133, The remaining life of each battery and the battery output from the matching remaining module 134 is output. The storage unit 14 stores information used for determining whether the battery is abnormal and lifespan, and the control unit 15 controls the overall operation of the controller.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the Applicant has described various embodiments of the present invention, but these embodiments are merely one embodiment for implementing the technical idea of the present invention, and any changes or modifications may be made to the present invention as long as the technical idea of the present invention is implemented. It should be interpreted as falling within the scope of.

1: 컨트롤러 11: 송수신부 12: 상태진단부
13: 잔존수명판단부 14: 저장부 15: 제어부
121: 방전이용진단부 122: 저항이용진단부 123: 온도이용진단부
131: 오류판단모듈 132: 개별잔존시간모듈 133: 평균잔존시간모듈
134: 매칭잔존시간모듈 135: 잔존시간출력모듈 121a: 방전모듈
121b: 셀진단모듈 121c: 밸런싱모듈 122b: 저항모듈
122b: 셀진단모듈 122c: 밸런싱모듈 123a: 온도모듈
123b: 셀진단모듈 123c: 밸런싱모듈 100: 배터리
200: 센서장치 300: 충전장치 400: 방전장치
500: 디스플레이1: Controller 11: Transceiver 12: Status Diagnosis
13: remaining life determination unit 14: storage unit 15: control unit
121: discharge using diagnostic 122: resistance using diagnostic 123: temperature using diagnostic
131: error determination module 132: individual remaining time module 133: average remaining time module
134: matching remaining time module 135: remaining time output module 121a: discharge module
121b: cell diagnostic module 121c: balancing module 122b: resistance module
122b: cell diagnostic module 122c: balancing module 123a: temperature module
123b: cell diagnostic module 123c: balancing module 100: battery
200: sensor device 300: charging device 400: discharging device
500: display

Claims (1)

배터리에서 출력되는 값을 센싱하여 컨트롤러에 전달하는 센서장치와, 상기 배터리를 충전하는 충전장치와, 상기 배터리를 방전시키는 방전장치와, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 분석하여 배터리의 이상 여부 및 잔존 수명을 산정하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 센서장치, 충전장치 및 방전장치를 제어하여 상기 센서장치에서 출력된 정보를 토대로 셀의 이상 여부 및 셀의 밸런싱 유지 여부를 분석하여 배터리의 진단상태를 출력하는 상태진단부를 포함하고,
상기 상태진단부는, 배터리가 설정된 만큼의 전류를 방전하도록 상기 방전장치를 제어하는 방전모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 설정된 만큼의 전류를 상기 배터리가 방전하는 경우 상기 센서장치가 출력하는 정보를 토대로 셀별 단위시간당 전압의 변화를 분석하여 셀의 이상 여부를 판단하여 하는 셀진단모듈과, 상기 방전모듈이 작동하여 상기 배터리가 방전할 때 상기 센서장치가 출력한 정보를 토대로 셀의 밸런싱을 확인하여 배터리 이상 여부를 판단하는 밸런싱모듈을 가지는 방전이용진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 이상여부와 잔존수명을 산정하는 배터리 상태 판단장치. A sensor device for sensing a value output from a battery and transmitting the same to a controller, a charging device for charging the battery, a discharge device for discharging the battery, and controlling the sensor device, the charging device, and the discharge device in the sensor device. It includes a controller that analyzes the output information and calculates whether the battery is abnormal or remaining.
The controller includes a state diagnosis unit controlling the sensor device, the charging device, and the discharge device to output a diagnostic state of the battery by analyzing whether the cell is abnormal and maintaining the balancing of cells based on the information output from the sensor device. ,
The state diagnosis unit may include a discharge module for controlling the discharge device to discharge the current as much as the battery is set, and based on information output by the sensor device when the battery discharges the current as much as the discharge module operates. The cell diagnostic module analyzes the voltage change per unit time per cell to determine whether the cell is abnormal, and checks the cell balancing based on the information output from the sensor device when the discharge module operates to discharge the battery. Battery status determination device for estimating whether the battery abnormality and the remaining life, characterized in that it comprises a discharge use diagnostic having a balancing module for determining whether or not abnormality.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220097582A (en) * 2020-12-30 2022-07-08 주식회사 솔루엠 Inspection Method for Abnormal Condition of Waste-Battery for Vehicle
WO2024101771A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 Device and method for diagnosing performance of battery

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