KR20240038381A - 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법 - Google Patents

배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치는, 항온항습 챔버; 항온항습 챔버 내 배치된 배터리 모듈에 전원을 공급하는 전원공급기; 배터리 모듈에 연결되어 전원을 공급받는 전자부하; 제어명령에 따라 전원공급기와 전자부하 중 어느 하나를 선택적으로 스위칭하여 배터리 모듈과 연결하는 릴레이 모듈; 배터리 모듈에 연결되어 배터리 모듈의 상태를 계측하는 계측모듈; 배터리 모듈에 충방전 신호를 전달하는 통신모듈; 및 항온항습 챔버를 구동한 후 충방전 프로파일에 따라 릴레이 모듈을 구동시키고 통신모듈을 통해 충방전 신호를 전달하면서 계측모듈로부터 계측된 배터리 모듈의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하는 제어 PC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법{APPARATUS FOR TESTING ENVIRONMENTAL DURABILITY OF BATTERY MODULE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경 내구 시험을 위한 챔버 내 배터리 모듈과 인터페이스되어 전원을 공급하고 부하를 제공하며 통신으로 연결되어 배터리 모듈을 작동상태를 계측하여 모니터링하고 기록하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근의 자동차는 급속한 기술의 발전으로 인해 안전성, 편의성과 관련된 다수의 전장부품이 장착된 지능형 자동차로 진화하고 있다.
여기서 전장부품이란, 차량 배터리의 전원을 공급받아 동작하는 전기, 전자 부품 및 저항이나 콘덴서와 같은 소자들로 이루어진 작은 기판을 포함하는 부품 등을 말한다.
특히, 자동차 기술 중 편의사양이 주로 포함된 정보통신분야의 성장이 뚜렷한데, 무선통신과 GPS기술, 텔레매틱스(Telematics), 지능화된 차량용 정보시스템 등 IT와 자동차산업의 융합이 가속화 되면서 자동차 공간 내 스마트 서비스가 확대되고 있다.
이중 텔레매틱스 기술은 이미지, 음성, 영상, 비디오 등의 디지털 정보를 유무선 네트워크를 연결시켜 멀티미디어 커뮤니케이션을 가능하게 해주는 장치로, 현재 많은 차량에 장착되어 운전자에게 편리함을 제공하는 네비게이션, 차량 모니터링 시스템, 자동주차 시스템, 후방카메라, 블랙박스 등이 텔레매틱스 장치에 해당된다.
이와 같이 자동차의 각종 전자장치를 구동하기 위한 배터리는 가혹한 환경 조건에서 안정적인 운영상태를 판단하기 위해 임의의 온도에서 배터리의 충전 및 방전 시험을 수행하여 배터리의 성능, 열화 정도, 상태 등을 평가하고 있다.
또한, 여러 환경적인 요건에서의 내구시험을 진행하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0000551호(2013.01.03. 공개, 전자 부품의 가혹 온도조건 테스트용 챔버 설비)에 개시되어 있다.
이와 같이 배터리의 환경 내구 시험을 위해 항온항습 장비에 배터리 모듈을 위치한 후 설정된 환경조건에서 배터리 모듈을 충전 모드와 방전모드로 작동시키면서 환경 내구 시험을 실시하게 된다.
그러나, 배터리 모듈의 환경 내구 시험 중 기능 상태를 실시간을 모니터링할 수 없어, 기능 이상 유무를 확인하기 위해서는 시험원이 수동으로 진행하고 있어 내구 시험에 대한 로우 데이터(Raw Data)의 확보가 불가하고 실시간 불합격 및 오작동 판정을 어려울 뿐만 아니라 내구 시험 중 배터리의 충방전 사이클을 수동으로 진행하고 있어 시험 인원의 투입 시간이 과다하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 환경 내구 시험을 위한 챔버 내 배터리 모듈과 인터페이스되어 전원을 공급하고 부하를 제공하며 통신으로 연결되어 배터리 모듈을 작동상태를 계측하여 모니터링하고 기록하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치는, 항온항습 챔버; 항온항습 챔버 내 배치된 배터리 모듈에 전원을 공급하는 전원공급기; 배터리 모듈에 연결되어 전원을 공급받는 전자부하; 제어명령에 따라 전원공급기와 전자부하 중 어느 하나를 선택적으로 스위칭하여 배터리 모듈과 연결하는 릴레이 모듈; 배터리 모듈에 연결되어 배터리 모듈의 상태를 계측하는 계측모듈; 배터리 모듈에 충방전 신호를 전달하는 통신모듈; 및 항온항습 챔버를 구동한 후 충방전 프로파일에 따라 릴레이 모듈을 구동시키고 통신모듈을 통해 충방전 신호를 전달하면서 계측모듈로부터 계측된 배터리 모듈의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하는 제어 PC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 통신모듈은, CAN(Controller Area Network), CAN-FD(Flexible Data-rate) 및 LIN(Local Interconnect Network) 통신 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 계측모듈은, 다수의 아날로그 출력채널과 다수의 아날로그 입력채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어 PC는, 배터리 모듈의 환경 내구 시험을 위한 조건을 설정하고 확인하기 위한 유저 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어 PC는, 배터리 모듈의 환경 내구 시험 중 계측모듈로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법은, 제어 PC는 배터리 모듈의 환경 내구 시험 조건에 따라 항온항습 챔버를 구동시키는 단계; 제어 PC가 배터리 모듈의 환경 내구 시험 조건에 따른 충방전 프로파일을 설정하는 단계; 제어 PC가 충방전 프로파일에 기초하여 릴레이 모듈을 구동시키고 통신모듈을 통해 충방전 신호를 전달하는 단계; 및 제어 PC가 계측모듈로부터 계측된 배터리 모듈의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제어 PC가 배터리 모듈의 환경 내구 시험 중 계측모듈로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법은 환경 내구 시험을 위한 챔버 내 배터리 모듈과 인터페이스되어 전원을 공급하고 부하를 제공하며 통신으로 연결되어 배터리 모듈을 작동상태를 계측하여 모니터링하고 기록할 뿐만 아니라 판정조건에 따라 실시간으로 합불을 판정할 수 있고 다양한 충방전 프로파일을 편집하여 ES 규격 및 실사조건의 패턴을 제작하여 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 충방전 프로파일을 설정하는 예시 화면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 환경 내구 기능 모니터링 예시 화면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 기능 시험 모니터링 예시 화면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 충방전 프로파일을 설정하는 예시 화면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 환경 내구 기능 모니터링 예시 화면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에서 기능 시험 모니터링 예시 화면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치는, 항온항습 챔버(70), 전원공급기(20), 전자부하(30), 릴레이 모듈(40), 계측모듈(60), 통신모듈(50) 및 제어 PC(10)를 포함할 수 있다.
항온항습 챔버(70)는 챔버 내 배치된 배터리 모듈(100)의 온도와 습도를 설정된 온도와 습도로 일정하게 유지하여 배터리 모듈(100)의 사용 환경을 가혹한 환경으로 구성할 수 있다.
전원공급기(20)는 항온항습 챔버(70) 내 배치된 배터리 모듈(100)에 전원을 공급하여 충전할 수 있도록 한다.
전자부하(30)는 배터리 모듈(100)에 연결되어 전원을 공급받아 방전되도록 한다.
릴레이 모듈(40)은 제어명령에 따라 전원공급기(20)와 전자부하(30) 중 어느 하나를 선택적으로 스위칭하여 배터리 모듈(100)과 연결하여 배터리 모듈(100)이 충전동작과 방전동작을 수행할 수 있도록 한다.
계측모듈(60)은 배터리 모듈(100)에 연결되어 배터리 모듈(100)의 상태를 계측할 수 있다.
여기서, 계측모듈(60)은 다수의 아날로그 출력채널과 다수의 아날로그 입력채널을 포함할 수 있다.
통신모듈(50)은 배터리 모듈(100)에 충방전 신호를 전달하여 배터리 모듈(100)이 충전모드로 동작하도록 하거나 방전모드로 동작하도록 메시지를 전송할 수 있다.
여기서, 통신모듈(50)은 CAN(Controller Area Network), CAN-FD(Flexible Data-rate) 및 LIN(Local Interconnect Network) 통신 중 어느 하나 이상을 지원할 수 있다.
제어 PC(10)는 환경 내구 시험에 따른 조건으로 항온항습 챔버(70)를 구동한 후 충방전 프로파일에 따라 릴레이 모듈(40)을 구동시키고 통신모듈(50)을 통해 충방전 신호를 전달하면서 계측모듈(60)로부터 계측된 배터리 모듈(100)의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하여 내구 시험에 대한 로우 데이터(Raw Data)의 확보할 수 있다.
또한, 제어 PC(10)는 배터리 모듈(100)의 환경 내구 시험 중 계측모듈(60)로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력할 수 있다.
이와 같이 제어 PC(10)는 실시간으로 판정조건에 따라 합/불 판정을 할 수 있다.
또한, 제어 PC(10)는 배터리 모듈(100)의 환경 내구 시험을 위한 조건을 설정하고 확인하기 위한 유저 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 충방전 프로파일을 편집하여 충방전 동작을 수행하기 위한 동작 조건을 설정할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 환경 내구 시험을 수행하는 동안 실시간으로 계측모듈(60)에서 측정된 배터리 모듈(100)의 상태를 그래프를 통해 출력할 수 있고, 충반전 프로파일을 조건을 표시하여 환경 내구 시험 상황을 모니터링할 수 있다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 환경 내구 시험에서 배터리 모듈의 기능 시험상태를 모니터링하여 검사 리스트 및 시험 조건을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치에 따르면, 환경 내구 시험을 위한 챔버 내 배터리 모듈과 인터페이스되어 전원을 공급하고 부하를 제공하며 통신으로 연결되어 배터리 모듈을 작동상태를 계측하여 모니터링하고 기록할 뿐만 아니라 판정조건에 따라 실시간으로 합불을 판정할 수 있고 다양한 충방전 프로파일을 편집하여 ES 규격 및 실사조건의 패턴을 제작하여 운영할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법에서는 먼저, 환경 내구 시험을 위해 배터리 모듈(100)을 항온항습 챔버(70)에 설치하고 전원공급기(20)와 전자부하(30)를 연결한 후 제어 PC(10)는 배터리 모듈(100)의 환경 내구 시험 조건에 따라 항온항습 챔버(70)를 구동시킨다(S10).
S10 단계에서 항온항습 챔버(70)를 구동시키고, 제어 PC(10)는 배터리 모듈(100)의 환경 내구 시험 조건에 따른 충방전 프로파일을 도 2에 도시된 바와 같이 편집하고 설정한다(S20).
S20 단계에서 충방전 프로파일이 설정되면 제어 PC(10)는 충방전 프로파일에 기초하여 릴레이 모듈(40)을 구동시키고 통신모듈(50)을 통해 충방전 신호를 전달한다(S30).
S30 단계에서 환경 내구 시험을 위한 조건에서 충방전 프로파일에 의해 충방전 신호를 전달한 후 제어 PC(10)는 계측모듈(60)로부터 계측된 배터리 모듈(100)의 상태를 입력받는다(S40).
S40 단계에서 배터리 모듈(100)을 상태를 입력받으면 제어 PC(10)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이하여 모니터링하고, 저장하여 내구 시험에 대한 로우 데이터(Raw Data)의 확보한다(S50).
이와 같이 배터리 모듈(100)의 환경 내구 시험을 수행하면서, 제어 PC(10)는 계측모듈(60)로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력하고, 판정 조건에 따라 실시간으로 합/불 판정을 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법에 따르면, 환경 내구 시험을 위한 챔버 내 배터리 모듈과 인터페이스되어 전원을 공급하고 부하를 제공하며 통신으로 연결되어 배터리 모듈을 작동상태를 계측하여 모니터링하고 기록할 뿐만 아니라 판정조건에 따라 실시간으로 합불을 판정할 수 있고 다양한 충방전 프로파일을 편집하여 ES 규격 및 실사조건의 패턴을 제작하여 운영할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 제어 PC 20 : 전원공급기
30 : 전자부하 40 : 릴레이 모듈
50 : 통신모듈 60 : 계측모듈
70 : 항온항습 챔버 100 : 배터리 모듈

Claims (7)

  1. 항온항습 챔버;
    상기 항온항습 챔버 내 배치된 배터리 모듈에 전원을 공급하는 전원공급기;
    상기 배터리 모듈에 연결되어 전원을 공급받는 전자부하;
    제어명령에 따라 상기 전원공급기와 상기 전자부하 중 어느 하나를 선택적으로 스위칭하여 상기 배터리 모듈과 연결하는 릴레이 모듈;
    상기 배터리 모듈에 연결되어 상기 배터리 모듈의 상태를 계측하는 계측모듈;
    상기 배터리 모듈에 충방전 신호를 전달하는 통신모듈; 및
    상기 항온항습 챔버를 구동한 후 충방전 프로파일에 따라 상기 릴레이 모듈을 구동시키고 상기 통신모듈을 통해 충방전 신호를 전달하면서 상기 계측모듈로부터 계측된 상기 배터리 모듈의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하는 제어 PC;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 통신모듈은, CAN(Controller Area Network), CAN-FD(Flexible Data-rate) 및 LIN(Local Interconnect Network) 통신 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 계측모듈은, 다수의 아날로그 출력채널과 다수의 아날로그 입력채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어 PC는, 상기 배터리 모듈의 환경 내구 시험을 위한 조건을 설정하고 확인하기 위한 유저 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어 PC는, 상기 배터리 모듈의 환경 내구 시험 중 상기 계측모듈로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치.
  6. 제어 PC는 배터리 모듈의 환경 내구 시험 조건에 따라 항온항습 챔버를 구동시키는 단계;
    상기 제어 PC가 상기 배터리 모듈의 환경 내구 시험 조건에 따른 충방전 프로파일을 설정하는 단계;
    상기 제어 PC가 충방전 프로파일에 기초하여 릴레이 모듈을 구동시키고 통신모듈을 통해 충방전 신호를 전달하는 단계; 및
    상기 제어 PC가 계측모듈로부터 계측된 상기 배터리 모듈의 상태를 입력받아 디스플레이하고 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어 PC가 상기 배터리 모듈의 환경 내구 시험 중 상기 계측모듈로부터 입력된 전압이 설정범위를 벗어나는 경우 알람을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 환경 내구 시험방법.
KR1020220117133A 2022-09-16 2022-09-16 배터리 모듈의 환경 내구 시험장치 및 그 방법 KR20240038381A (ko)

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