WO2015030295A1 - 배터리 진단 기능을 가진 충전기 및 그 제어방법 - Google Patents

배터리 진단 기능을 가진 충전기 및 그 제어방법 Download PDF

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숭실대학교산학협력단
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    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • the present invention relates to a charger capable of diagnosing a battery life and an abnormal state and a control method thereof.
  • a battery goes through a cycle of discharge that converts chemical energy into electrical energy and a charge that converts electrical energy into chemical energy.
  • the most common battery is a lead-acid battery, which is an application of galvanic cells, and is composed of lead (Pb) and lead dioxide (PbO2) electrodes in a concentrated aqueous sulfuric acid solution, and changes in internal active materials and self-discharge during long charge and discharge cycles.
  • Pb lead
  • PbO2 lead dioxide
  • the battery described above periodically charges the power through the charger.
  • Such chargers generally do not have a function of diagnosing the state of the battery in addition to the charging function of the battery.
  • the user may not know the life of the battery when the battery is used, and thus may not detect the inoperable state or the failure sign of the system caused by the sudden end of life of the battery, thereby reducing the reliability of the system.
  • One aspect of the present invention provides a charger and a control method thereof that can notify a user by diagnosing the life of the battery when the battery is being charged.
  • the charger according to an embodiment of the present invention for this purpose is a converter for applying a perturbation voltage or perturbation current to the battery; And transmitting a perturbation signal in which an AC signal is added to the DC signal to the converter, measuring an output response of the battery, calculating an impedance spectrum according to the output response of the battery, and selecting an equivalent circuit according to the impedance spectrum.
  • the method may include a digital signal processor that calculates an impedance parameter and compares the calculated impedance parameter of the battery with an impedance parameter of a predetermined reference battery to estimate the life of the battery.
  • the digital signal processor includes a reference DC generator for outputting the DC signal and an AC signal generator for outputting the AC signal, and the reference DC generator may be either a reference voltage generator or a reference current generator.
  • the converter may induce the digital signal processor to measure an output response by applying the perturbation voltage to the battery when the charging of the battery is completed.
  • the converter may charge in the constant current / constant voltage mode when the battery is charged, and may apply the perturbation current to the battery at the time when the constant voltage mode is changed from the constant voltage mode.
  • the digital signal processor includes a digital lock-in amplifier, the digital lock-in amplifier can calculate the impedance spectrum in response to the output of the battery.
  • the digital signal processor includes a parameter extractor, wherein the parameter extractor selects an equivalent circuit model of the battery according to an impedance spectrum extracted by the digital lock-in amplifier and extracts the parameter of the equivalent circuit model. Parameters can be extracted.
  • the digital signal processor may include a parameter analyzer, and the parameter analyzer may analyze the impedance parameter extracted from the battery by comparing a predetermined reference parameter.
  • the digital signal processor may further include a life estimation unit, and the life estimation unit may determine that the life of the battery is low in proportion to the difference between the impedance parameter and the magnitude of the reference parameter.
  • the warning unit may further include a warning unit configured to output a warning signal according to the life of the battery, and the warning unit may output a warning signal when the life of the battery is equal to or less than a predetermined reference value.
  • a perturbation voltage or perturbation current is applied to a battery, a response spectrum is output from the battery, an impedance spectrum is calculated, and an equivalent circuit is selected according to the impedance spectrum. Extracting an impedance parameter, and comparing the impedance parameter with an impedance parameter of a pre-stored reference battery to estimate the life of the battery.
  • the application of the perturbation voltage or the perturbation current to the battery may include applying the perturbation voltage after the charging of the battery is completed or applying the perturbation current at the boundary time when the charging mode of the battery is changed from the constant current mode to the constant voltage mode. Can be.
  • the life of the battery is low in proportion to the difference between the impedance parameter of the battery and the impedance parameter of the reference battery stored in advance.
  • the method may further include outputting a warning signal when the life of the battery is less than or equal to a predetermined reference life.
  • the life of the battery can be diagnosed in advance to detect sudden failure signs and the like in advance, it is possible to reduce the post-processing and management costs due to the battery failure.
  • FIG. 1A is a schematic control block diagram of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic control block diagram of a charger according to another embodiment of the present invention.
  • 2A is a conceptual diagram for expressing output of a current response by applying a perturbation voltage to a battery
  • 2B is a conceptual diagram for expressing output of a voltage response by applying perturbation current to a battery
  • FIG 3 is a view for explaining a charging method of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • 4a and 4b are diagrams for explaining the step of estimating the life of the battery by the impedance spectroscopy after the completion of charging or during charging of the charger according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a battery of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a control flowchart of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a control flowchart of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1a is a schematic control block diagram of a charger according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1b is a schematic control block diagram of a charger according to another embodiment of the present invention
  • Figure 2a is a perturbation voltage in the battery (2) Is a conceptual diagram for expressing outputting a current response
  • FIG. 2B is a conceptual diagram for expressing a voltage response by applying a perturbation current to the battery 2
  • FIG. 3 is an embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B illustrate steps of estimating the life of the battery 2 by impedance spectroscopy after completion of charging or during charging according to an embodiment of the present invention
  • 5 is a view showing an equivalent circuit of the battery 2 of the charger according to an embodiment of the present invention.
  • the charger 1 includes a transformer T, a rectifier RCT, a converter CNV, and a digital signal processor 100, and a battery 2 may be coupled and charged.
  • the first coil of the transformer T is connected between the first terminal N1 and the second terminal N2, and for example, an outlet voltage grid of 230 V may be connected therebetween.
  • the second coil of the transformer T may supply a relatively low AC voltage to the rectifier RCT.
  • the rectifier RCT supplies an input voltage across the input terminal 10 and the reference terminal GND of the converter CNV.
  • a smoothing capacitor (C in ) for smoothing the input voltage is connected between the input terminal 10 and the reference terminal GND.
  • the converter CNV may be provided with at least one switching means operable by the control of the digital signal processor 100.
  • the converter CNV applies a charging voltage or a charging current to the battery 2 or applies a perturbation voltage or a perturbation current to the battery 2 according to a control signal of the digital signal processor 100 to be described later.
  • the output response of 2) can be derived.
  • the battery 2 has an internal resistor R b and an internal capacitor C b and may be located between the output terminal 20 and the reference terminal GND.
  • the battery (2) includes Pb-lead accumulator, NiCd-nickel-cadmium-accumulator, NiH2-nickel-hydrogen-accumulator, NiMH-nickel-metal hybrid-accumulator, Li-ion-Li-lithium-ion-accumulator, LiPo-lithium Polymer-accumulator, LiFe-lithium-metal-accumulator, Li-Mn-lithium-manganese-accumulator, LiFePO4-lithium-iron-phosphate-accumulator, LiTi-lithium-titanate-accumulator, RAM-recharged alkali manganese, Ni- Fe-nickel-iron-accumulator, Na / NiCl-sodium-nickel chloride-high temperature battery (2) -battery (2), SCiB-super charge ion battery (2), silver-zinc-accumulator, Silicon-accumul
  • a battery 2 cell of lead / acid, nickel-cadmium, nickel-metal-hybrid and / or sodium / sodium nickel chloride-cell type can be used.
  • a Pb-lead accumulator type battery 2 cell is used, and all types of batteries other than the battery type described above can be applied to the embodiment of the present invention.
  • the digital signal processor 100 includes a perturbation signal generator 110, a controller 120, a current / voltage detector 130, a digital lock-in amplifier 140, a memory 150, a parameter extractor 160, and a parameter analyzer. 170, the life estimation unit 180 and the warning unit 190 may be included.
  • the perturbation signal generator 110 may include a reference DC generator 111 and an AC signal generator 113.
  • a sinusoidal signal generated through the AC signal generator 113 is added to the DC signal output through the reference DC generator 111 and applied to the converter CNV as a perturbation signal, and the converter CNV is perturbed according to the perturbation signal.
  • the voltage is applied to the battery 2.
  • the converter CNV may induce a current response output of the battery 2 by applying a voltage perturbation, that is, a perturbation voltage having a perturbation component superimposed on DC to the battery 2.
  • the impedance at the frequency f depends on the perturbation voltage V (f) and the response current I (f) applied through the converter CNV according to the perturbation signal of the perturbation signal generator 110. It is determined as in Equation 1 below.
  • the controller 120 may include a current controller 121, a voltage controller 123, and a controller selector 125.
  • the current controller 121 generates a current control signal so that an input current exceeding an allowable range is not supplied to the battery 2 during constant current charging.
  • the voltage controller 123 generates a voltage control signal so that an input voltage exceeding an allowable range is not supplied to the battery 2 during constant voltage charging.
  • the controller selecting unit 125 selects the current controller 121 during the constant current charging so that the current control signal can be input to the converter CN, and selects the voltage controller 123 during the constant voltage charging to input the voltage control signal.
  • the charger 1 performs charging using a constant current / constant voltage (CC / CV) charging method.
  • the constant current / constant voltage (CC / CV) charging method is a charging method in which the battery is charged with a constant current, and when the voltage of the battery 2 reaches a predetermined value, the charging current gradually decreases while charging at a constant voltage, and the battery is fully charged when the microcurrent is reached.
  • the controller selector 125 may charge the battery 2 by selecting the current controller 121 and the voltage controller 123 according to the charging method.
  • the selection of the crossover frequency is very important so that the perturbation voltage is not distorted during the impedance measurement of the battery 2.
  • the measurement of the impedance of the battery 2 can be recorded over the frequency range ⁇ 100 Hz, ⁇ 10 Hz, ⁇ 1 Hz, which is preferably measured between 0.1 Hz and 1 kHz in the embodiment of the present invention. Accordingly, the bandwidth of the closed loop system of the charger 1 can be set at least 10 times higher than the highest measurement frequency.
  • the transfer function of FIG. 1 is the same as Equation 2 and Equation 3 below. Equation 2 is a transfer function of the output voltage of the battery 2 stage, Equation 3 is a transfer function of the current input to the battery 2 through the inductor.
  • the bandwidth of the voltage loop may be selected as 10 kHz.
  • the bandwidth of the closed loop system may be selected as 3 kHz, which is 1/20 of the switching frequency, for example.
  • the transfer function of the voltage controller 123 and the transfer function of the current controller 121 may be set, for example, by Equation 4 by the following limitation.
  • V bus 30,0 [v]
  • D 0.48
  • L 160.0 [uH]
  • C out 10.0 [uF]
  • C b 90000.0 [F]
  • R b 30.0 [m ⁇ ]
  • Equation 4 shows an example and does not limit the embodiment of the present invention.
  • the current / voltage detector 130 may detect the voltage and current of the battery 2.
  • the current / voltage detector 130 may detect the current and voltage for each frequency induced by the converter CN by the signal from the digital signal processor 100 from the battery 2.
  • the digital lock-in amplifier 140 may calculate an impedance spectrum of frequency-specific current and voltage values detected by the current / voltage detector 130.
  • the ac signal received by the digital lock amplifier 140 may be represented by Equation 5 below.
  • the digital lock-in amplifier 140 multiplies the detected signal X [n] by the in-phase signal Cn and the quadrature-phase signal Sn to obtain a result as shown in Equations 6 and 7 below. You can get it.
  • the digital lock-in amplifier 140 may obtain amplitude and phase as shown in Equations 8 and 9 by filtering the AC components of Equations 6 and 7.
  • the memory 150 stores the impedance spectrum calculated by the amplifier 140 which is a digital lock.
  • the parameter extractor 160 selects an equivalent circuit model of the battery 2 according to the impedance spectrum extracted by the amplifier 140 which is a digital lock.
  • the equivalent circuit model may be modeled by known Randle equivalent circuits. Referring to FIG. 3, the equivalent circuit may include two resistors R s and R p and one capacitor C dl .
  • the parameter extractor 160 may calculate the impedance of the battery 2 equivalent circuit by the following equation.
  • the parameter extractor 160 may calculate a parameter of the battery 2 by using a known complex nonlinear least-squares fitting method.
  • the parameter extractor 160 may convert the complex impedance Z into an angular frequency function as shown in Equation 11.
  • the parameters Rs, Rp, and Cdl may be calculated by minimizing the following function ' ⁇ '.
  • Equation 14 a new value of impedance may be obtained by Taylor series expansion as shown in Equation 14.
  • ⁇ R s , ⁇ R p , ⁇ C dl may be calculated by Equation 12 and Equation 14.
  • R s , R p , C dl can be updated by ⁇ R s , ⁇ R p , ⁇ C dl .
  • the above-described calculation may be continued until convergence to a certain limit (for example, 10-6 ) in order to obtain an optimal calculation value of the equivalent model parameter of the function ' ⁇ ' battery 2.
  • the parameter analyzer 170 may analyze the impedance parameters and the reference parameters extracted by the above-described process.
  • the parameter analyzer 170 may compare and analyze the extracted impedance parameter and a reference value corresponding to the extracted impedance parameter.
  • the above-described impedance parameter may be R s , R p , C dl, and the like.
  • the life estimator 180 may estimate the lifespan of the battery 2 according to the comparison result of the impedance parameter and the reference parameter which are compared and analyzed by the parameter analyzer 170.
  • the life estimator 180 may be detected by comparing the impedance parameter of the battery 2 with a reference value (impedance parameter of the reference battery 2). If the impedance parameter of the battery 2 exhibits a deviation from the corresponding reference value or does not exhibit a deviation, one life state can be assigned to the associated battery 2. For example, if the impedance of the battery 2 is higher than the reference value in the low frequency range, the aging state of the battery 2 is worse than the aging state of the battery 2 with the impedance value not exceeding the reference value.
  • the aging state of the battery 2 correlates with the magnitude of the deviation between the calculated impedance parameter and the reference value.
  • the magnitude of the deviation between the calculated impedance parameter and the reference value increases, it may be determined that the life of the battery 2 is reduced, and when the deviation is small, it may be determined that the life of the battery 2 is in a good state.
  • the warning unit 190 may output a warning signal to the outside when the lifespan of the battery 2 estimated by the life estimation unit 180 is less than or equal to a predetermined reference value.
  • the warning signal may be output by outputting a voice signal or displaying the status on an external display.
  • the charger 1 includes a transformer T, a rectifier RCT, a converter CNV, and a digital signal processor 100, and a battery 2 may be coupled and charged.
  • a transformer T a rectifier RCT, a converter CNV, and a digital signal processor 100
  • a battery 2 may be coupled and charged.
  • the perturbation signal generator 110 included in the digital signal processor 100 when compared with FIG. 1A.
  • the perturbation signal generator 110 of FIG. 1A outputs a perturbation signal as a voltage by using the reference DC generator 111 as a reference DC voltage source, while the perturbation signal generator 110a of FIG. 1B is a reference DC generator 111. Is composed of a reference DC current source, and the perturbation signal is output as a current.
  • the time when the perturbation current is applied to the battery 2 through the converter CNV of FIG. 1B is when the CC mode ends and the CV mode starts.
  • perturbation current is applied to the battery 2 at the time point between the CC mode and the CV mode to induce its output response. That is, in the state in which the battery 2 is not charged, the impedance can be calculated by applying a perturbation current to the battery 2 and outputting a response voltage.
  • the impedance at the frequency f depends on the perturbation voltage V (f) and the response current I (f) applied through the converter CNV according to the perturbation signal of the perturbation signal generator 110a. It is determined as shown in Equation 15 below.
  • FIG. 1B has the same operation as the configuration described in FIG. 1A, and the description thereof will be replaced with the description of FIG.
  • the charger using the low frequency transformer is used, but the embodiment of the present invention may be applied to the charger using the high frequency transformer.
  • FIG. 6 is a control flowchart of a charger according to an embodiment of the present invention.
  • the charger 1 starts charging operation of the battery 2 according to a predetermined operation after the battery 2 is mounted.
  • the digital signal processor 100 generates a perturbation signal and transmits it to the converter CN. (200, 210, 220)
  • the converter CNV applies the perturbation voltage according to the signal to the battery 2.
  • the battery 2 outputs a current response according to the perturbation voltage (230, 240).
  • the digital lock-in amplifier 140 calculates an impedance spectrum according to the output response of the battery 2 (250).
  • the parameter extractor 160 calculates an equivalent circuit according to the calculated impedance spectrum, and extracts an impedance parameter through the equivalent circuit.
  • the parameter analyzer 170 analyzes the extracted impedance parameter by comparing the impedance parameter of the previously stored healthy battery 2.
  • the life estimator 180 estimates the life of the battery 2 according to the result analyzed by the parameter analyzer 170.
  • the warning unit 190 generates a warning signal when the life of the battery 2 is less than or equal to a predetermined reference value, and terminates the operation if the life of the battery 2 is not less than or equal to a predetermined reference value.
  • the warning unit 190 may of course show the estimated life of the battery 2 through a display not specifically shown.
  • FIG. 7 is a control flowchart of a charger according to another embodiment of the present invention.
  • the charger 1 starts charging operation of the battery 2 according to a predetermined operation after the battery 2 is mounted.
  • the digital signal processor 100 may check a time point of switching from the CC mode to the CV mode while charging the battery 2, generate a perturbation signal at that time, and transmit the perturbation signal to the converter CN (300, 310, and 320).
  • the converter CNV applies a perturbation current according to the signal to the battery 2 when the perturbation signal is applied.
  • the battery 2 outputs a voltage response according to the perturbation current (330, 340).
  • the digital lock-in amplifier 140 calculates an impedance spectrum according to the output response of the battery 2 (350).
  • the parameter extractor 160 selects an equivalent circuit according to the calculated impedance spectrum, and extracts an impedance parameter through the equivalent circuit (360).
  • the parameter analyzer 170 analyzes the extracted impedance parameter by comparing the impedance parameter of the previously stored healthy battery 2.
  • the life estimator 180 estimates the life of the battery 2 according to the result analyzed by the parameter analyzer 170.
  • the warning unit 190 generates a warning signal when the life of the battery 2 is less than or equal to a predetermined reference value, and terminates the operation if the life of the battery 2 is not less than or equal to a predetermined reference value.
  • the warning unit 190 may also show the estimated life of the battery 2 through a display that is not shown in detail. (380, 390)

Abstract

배터리의 충전 시 배터리의 수명을 진단할 수 있는 충전기 및 그 제어방법을 개시한다. 충전기는 배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하는 컨버터 및 컨버터로 직류 신호에 교류 신호를 부가시킨 섭동 신호를 전달하고, 배터리의 출력 응답을 측정하며, 배터리의 출력 응답에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출하며, 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하여 임피던스 파라미터를 산출하며, 배터리의 산출된 임피던스 파라미터와 미리 정해진 기준배터리의 임피던스 파라미터를 비교하여배터리의 수명을 추정하는 디지털 신호 프로세서를 포함하므로, 배터리의 수명을 미리 진단하여 갑작스런 고장 징조 등을 사전에 감지할 수 있고, 배터리의 고장으로 인한 사후 처리 및 관리 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

배터리 진단 기능을 가진 충전기 및 그 제어방법
배터리의 수명 및 이상 상태를 진단할 수 있는 충전기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 배터리는 화학적 에너지를 전기적으로 바꿔주는 방전과, 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꿔주는 충전의 사이클을 거친다. 가장 보편적인 배터리는 갈바니 전지의 응용인 납축전지로서 진한 황산 수용액에 납(Pb)과 이산화납(PbO2)의 전극으로 구성되어 있으며, 오랜 기간 충전 및 방전 사이클을 거치는 동안 내부 활물질의 변화 및 자가 방전을 포함한 여러 가지 형태 노화현상으로 인해 배터리의 수명이 단축된다.
한편, 상술한 배터리는 충전기를 통해 주기적으로 전력을 충전한다. 이러한 충전기는 일반적으로 배터리의 충전 기능 외에 배터리의 상태를 진단할 수 있는 기능을 구비하지 않는다. 이에 따라, 사용자가 배터리 이용 시 배터리의 수명을 알 수 없어 갑작스럽게 배터리의 수명이 다하는 것에 의해 발생하는 시스템의 동작 불능 상태나 고장 징조 등을 사전에 감지할 수 없어 시스템의 신뢰성이 낮아지게 된다.
본 발명의 일측면은 배터리의 충전 시 배터리의 수명을 진단하여 사용자에게 알릴 수 있는 충전기 및 그 제어방법을 제공한다.
이를 위한 본 발명의 일실시예에 의한 충전기는 배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하는 컨버터; 및 상기 컨버터로 직류 신호에 교류 신호를 부가시킨 섭동 신호를 전달하고, 상기 배터리의 출력 응답을 측정하며, 상기배터리의 출력 응답에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출하며, 상기 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하여 임피던스 파라미터를 산출하며, 상기배터리의 산출된 임피던스 파라미터와 미리 정해진 기준배터리의 임피던스 파라미터를 비교하여 상기배터리의 수명을 추정하는 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 디지털 신호 프로세서는 상기 직류 신호를 출력하는 기준직류발생기와, 상기 교류 신호를 출력하는 교류 신호 발생기를 포함하며, 상기 기준직류발생기는 기준전압발생기 또는 기준전류발생기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 컨버터는 상기배터리의 충전이 완료되면 상기 섭동전압을 상기배터리에 인가하여 상기 디지털 신호 프로세서에서 출력 응답을 측정하도록 유도할 수 있다.
상기 컨버터는 상기배터리 충전 시 정전류/정전압 모드로 충전할 수 있고,상기 정전압 모드에서 정전류 모드로 전환되는 시점에서 상기배터리에 상기 섭동 전류를 인가할 수 있다.
상기 디지털 신호 프로세서는 디지털 록인 앰프를 포함하며, 상기 디지털 록인 앰프는 상기배터리의 출력 응답으로 임피던스 스펙트럼을 산출할 수 있다.
상기 디지털 신호 프로세서는 파라미터 추출부를 포함하며, 상기 파라미터 추출부는 상기 디지털 록인 앰프에 의해 추출된 임피던스 스펙트럼에 따른 상기배터리의 등가회로 모델을 선정하고, 상기 등가회로 모델의 파라미터를 추출하는 방식으로 상기 임피던스 파라미터를 추출할 수 있다.
상기 디지털 신호 프로세서는 파라미터 분석부를 포함하며, 상기 파라미터 분석부는 상기배터리로부터 추출된 임피던스 파라미터와 미리 정해진 기준 파라미터를 비교하여 분석할 수 있다.
상기 디지털 신호 프로세서는 수명 추정부를 더 포함하며, 상기 수명 추정부는 상기 임피던스 파라미터와 상기 기준 파라미터의 크기의 차이에 비례하여 상기배터리의 수명의 낮은 것으로 판단할 수 있다.
상기배터리의 수명에 따라 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하고, 상기 경고부는 상기배터리의 수명이 미리 정해진 기준치 이하이면 경고 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 제어방법은배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하고, 상기배터리로부터 출력되는 응답을 측정하여 임피던스 스펙트럼을 산출하고, 상기 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하여 임피던스 파라미터를 추출하며, 상기 임피던스 파라미터를 미리 저장된 기준배터리의 임피던스 파라미터와 비교하여 상기배터리의 수명을 추정할 수 있다.
상기배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하는 것은, 상기배터리의 충전이 완료된 후 상기 섭동전압을 인가하거나, 상기배터리의 충전 모드가 정전류 모드에서 정전압 모드로 넘어가는 경계 시점에서 상기 섭동 전류를 인가할 수 있다.
상기배터리의 임피던스 파라미터와 미리 저장된 기준배터리의 임피던스 파라미터의 차이에 비례하여 상기배터리의 수명이 낮은 것으로 추정할 수 있다.
상기배터리의 수명이 미리 정해진 기준 수명 이하이면 경고 신호를 출력하는 것을 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 의하면, 배터리의 수명을 미리 진단하여 갑작스런 고장 징조 등을 사전에 감지할 수 있고,배터리의 고장으로 인한 사후 처리 및 관리 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 개략적인 제어 블록도
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 충전기의 개략적인 제어 블록도
도 2a는 배터리에 섭동 전압을 인가하여 전류응답을 출력하는 것을 표현하기 위한 개념도
도 2b는 배터리에 섭동 전류를 인가하여 전압 응답을 출력하는 것을 표현하기 위한 개념도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 충전 방식을 설명하기 위한 도면
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 충전 완료 후 또는 충전 중 임피던스 분광학에 의해배터리의 수명을 추정하는 단계를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의배터리의 등가회로를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 제어흐름도
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 제어흐름도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 개략적인 제어 블록도이며, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 충전기의 개략적인 제어 블록도며, 도 2a는 배터리(2)에 섭동 전압을 인가하여 전류응답을 출력하는 것을 표현하기 위한 개념도이며, 도 2b는 배터리(2)에 섭동 전류를 인가하여 전압 응답을 출력하는 것을 표현하기 위한 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 충전 방식을 설명하기 위한 도면이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 충전 완료 후 또는 충전 중 임피던스 분광학에 의해 배터리(2)의 수명을 추정하는 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 배터리(2)의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 충전기(1)는 변압기(T), 정류기(RCT), 컨버터(CNV) 및 디지털 신호 프로세서(100)를 포함하며, 배터리(2)가 결합되어 충전될 수 있다.
변압기(T)의 제1코일은 제1터미널(N1)과 제2터미널(N2) 사이에 연결되어 있는데, 그 사이에 예를 들면, 230V의 콘센트 전압(Grid)이 연결될 수 있다. 변압기(T)의 제2코일은 상대적으로 낮은 AC전압을 정류기(RCT)에 공급할 수 있다.
정류기(RCT)는 입력 터미널(10)과 컨버터(CNV)의 레퍼런스 터미널(GND) 양단에 입력 전압을 공급한다. 입력 전압을 평활(smoothing)하게 하기 위한 평활 커패시터는(Cin)는 입력 터미널(10)과 레퍼런스 터미널(GND) 사이에 연결된다.
컨버터(CNV)는 디지털 신호 프로세서(100)의 제어에 의해 작동할 수 있는 적어도 하나의 스위칭 수단을 구비할 수 있다. 컨버터(CNV)는 후술하는 디지털 신호 프로세서(100)의 제어 신호에 따라 배터리(2)에 충전 전압 또는 충전 전류를 인가하거나, 섭동 전압(Perturbation Voltage) 또는 섭동 전류(Perturbation Current)를 인가하여 배터리(2)의 출력 응답을 유도할 수 있다.
배터리(2)는 내부 저항(Rb) 및 내부커패시터(Cb)를 가지며, 출력 터미널(20)과 레퍼런스 터미널(GND) 사이에 위치할 수 있다. 배터리(2)는 Pb-납 어큐뮬레이터, NiCd-니켈-카드뮴-어큐뮬레이터, NiH2-니켈-수소-어큐뮬레이터, NiMH-니켈-메탈하이브리드-어큐뮬레이터, Li-이온-Li-리튬-이온-어큐뮬레이터, LiPo-리튬-폴리머-어큐뮬레이터, LiFe-리튬-메탈-어큐뮬레이터, Li-Mn-리튬-망간-어큐뮬레이터, LiFePO4-리튬-철-포스페이트-어큐뮬레이터, LiTi-리튬-티타네이트-어큐뮬레이터, RAM-재충전 알칼리 망간, Ni-Fe-니켈-철-어큐뮬레이터, Na/NiCl-나트륨-니켈클로라이드-고온배터리(2)-배터리(2), SCiB-슈퍼 차지 이온 배터리(2)(Super Charge Ion Battery), 은-아연-어큐뮬레이터, 실리콘-어큐뮬레이터, 바나듐-Redox-어큐뮬레이터 및/또는 아연-브롬-어큐뮬레이터 타입의 배터리(2) 셀이 사용될 수 있다. 특히, 납/산, 니켈-카드뮴, 니켈-메탈-하이브리드 및/또는 나트륨/나트륨니켈클로라이드-셀 타입의 배터리(2) 셀이 사용될 수 있다. 다만, Pb-납 어큐뮬레이터 타입의 배터리(2) 셀이 사용되는 것이 바람직하며, 상술한 배터리 타입 외에 모든 타입의 배터리가 본 발명의 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
디지털 신호 프로세서(100)는 섭동신호 발생부(110), 제어기(120), 전류/전압 검출부(130), 디지털 록인 앰프(140), 메모리(150), 파라미터 추출부(160), 파라미터 분석부(170), 수명 추정부(180) 및 경고부(190)를 포함할 수 있다.
섭동 신호 발생부(110)는 기준직류발생기(111)와, 교류 신호 발생기(113)를 포함할 수 있다. 기준직류발생기(111)를 통해 출력되는 직류 신호에 교류 신호 발생기(113)를 통해 발생되는 사인파 형태의 신호가 더해져 섭동 신호로 컨버터(CNV)에 인가되고, 컨버터(CNV)는 섭동 신호에 따라 섭동 전압을 배터리(2)에 인가한다. 컨버터(CNV)는 섭동 전압(Voltage Perturbation) 즉, DC에 섭동 성분이 중첩된 섭동 전압을 배터리(2)에 인가하여, 배터리(2)의 전류 응답 출력을 유도할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 섭동신호 발생부(110)의 섭동 신호에 따라 컨버터(CNV)를 통해 인가된 섭동 전압(V(f))과 응답 전류(I(f))에 따라 주파수 f에서 임피던스는 다음 수식 1과 같이 결정된다.
수식 1
Figure PCTKR2013009497-appb-I000001
제어기(120)는 전류 제어기(121), 전압 제어기(123) 및 제어기 선택부(125)를 포함할 수 있다.
전류 제어기(121)는 정전류 충전 시 배터리(2)에 허용범위를 초과하는 입력전류가 공급되지 않도록 전류 컨트롤 신호를 생성한다. 전압 제어기(123)는 정전압 충전 시 배터리(2)에 허용범위를 초과하는 입력전압이 공급되지 않도록 전압 컨트롤 신호를 생성한다.
제어기 선택부(125)는 정전류 충전 시 전류 제어기(121)를 선택하여 컨버터(CNV)에 전류 컨트롤 신호가 입력될 수 있도록 하며, 정전압 충전 시 전압 제어기(123)를 선택하여 전압 컨트롤 신호가 입력될 수 있도록 한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일측면에 의한 충전기(1)는 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식을 사용하여 충전을 진행하게 된다. 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식은 일정한 전류로 충전을 하여 배터리(2) 전압이 일정 수치에 도달하면, 정전압으로 충전하면서 충전 전류가 서서히 줄어들어 미세전류가 될 때 완전 충전으로 되는 충전 방식이다. 제어기 선택부(125)는 충전 방식에 따라 전류 제어기(121)와 전압 제어기(123)를 선택하여 배터리(2)를 충전시킬 수 있다.
한편, 배터리(2)의 임피던스 측정이 진행되는 동안 섭동 전압이 왜곡되지 않도록 하기 위해 크로스오버 주파수의 선택이 매우 중요하다. 배터리(2)의 임피던스의 측정은 주파수 범위 ≤ 100 Hz, ≤ 10 Hz, ≤ 1 Hz에 걸쳐 기록될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 0.1Hz ~ 1 kHz 사이에서 측정되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 충전기(1)의 폐루프 시스템의 대역폭은 가장 높은 측정 주파수보다 10배 이상 높게 설정될 수 있다. 도 1의 전달함수는 다음 수식 2 및 수식 3과 같다. 수식 2는 배터리(2)단의 출력 전압의 전달함수이며, 수식 3은 인덕터를 통해 배터리(2)에 입력되는 전류의 전달함수이다.
수식 2
Figure PCTKR2013009497-appb-I000002
수식 3
Figure PCTKR2013009497-appb-I000003
상술한 수식 2의 관점에서, 전압 루프의 대역폭은 10 kHz로 선택될 수 있다. 그리고, 전류 제어기(121)의 관점에서, 폐루프 시스템의 대역폭은 일예로 스위칭 주파수의 1/20인 3 kHz가 선택될 수 있다.
전압 제어기(123)의 전달함수와 전류 제어기(121)의 전달함수는 예를 들어, 다음과 같은 한정에 의해 수식 4와 같이 설정될 수 있다.
Vbus = 30,0[v], D = 0.48, L = 160.0[uH], Cout = 10.0[uF], Cb = 90000.0 [F], Rb = 30.0[mΩ]
다만, 다음 수식 4는 일예를 나타낸 것이며, 본 발명의 실시예를 제한하는 것은 아니다.
수식 4
Figure PCTKR2013009497-appb-I000004
전류/전압 검출부(130)는 배터리(2)의 전압 및 전류를 검출할 수 있다. 전류/전압 검출부(130)는 컨버터(CNV)가 디지털 신호 프로세서(100)에 의한 신호에 의해 배터리(2)로부터 유도한 주파수별 전류 및 전압을 검출할 수 있다.
디지털 록인 앰프(140)는 전류/전압 검출부(130)에 의해 검출된 주파수별 전류 및 전압값의 임피던스 스펙트럼을 산출할 수 있다. 디지털 록인 앰프(140)가 수신한 ac 신호는 다음 수식 5와 같이 나타낼 수 있다.
수식 5
Figure PCTKR2013009497-appb-I000005
디지털 록인 앰프(140)는 탐지된 신호 X[n]에 동상(in-phase) 신호(Cn)와, 직각위상(quadrature-phase) 신호(Sn)를 곱하여 다음 수식 6 및 수식 7과 같은 결과를 얻을 수 있다.
수식 6
Figure PCTKR2013009497-appb-I000006
수식 7
Figure PCTKR2013009497-appb-I000007
디지털 록인 앰프(140)는 수식 6 및 수식 7의 AC 성분을 필터링함에 의해, 수식 8 및 수식 9와 같이 진폭(Magnitude) 및 위상(Phase)을 구할 수 있다.
수식 8
Figure PCTKR2013009497-appb-I000008
수식 9
Figure PCTKR2013009497-appb-I000009
메모리(150)는 디지털 록인 앰프(140)에 의해 산출된 임피던스 스펙트럼을 저장한다.
파라미터 추출부(160)는 디지털 록인 앰프(140)에 의해 추출된 임피던스 스펙트럼에 따른 배터리(2)의 등가회로 모델을 선정한다. 등가회로 모델은 공지된 랜들 등가 회로(Randles equivalent circuit)에 의해 모델링될 수 있다. 도 3을 참조하면, 등가회로는 2개의 저항(Rs, Rp)과 1개의 커패시터(Cdl)로 구성될 수 있다. 파라미터 추출부(160)는 배터리(2) 등가회로의 임피던스를 다음 수식으로 계산할 수 있다.
수식 10
Figure PCTKR2013009497-appb-I000010
파라미터 추출부(160)는 공지된 복소 비선형 최소 자승 피팅법(The complex nonlinear least-squares fitting)을 사용하여 배터리(2)의 파라미터를 산출할 수 있다.
파라미터 추출부(160)는 복소 임피던스 Z를 수식 11처럼 각주파수 함수로 변환할 수 있다.
수식 11
Figure PCTKR2013009497-appb-I000011
파라미터 Rs, Rp, Cdl 는 다음과 같은 함수 'Φ'를 최소화함에 의해 산출될 수 있다.
수식 12
Figure PCTKR2013009497-appb-I000012
여기서, yi는 실제 측정 데이터이고, Z(w)는 등가모델에 의해 계산된 임피던스이다. 함수 'Φ'는 수식 13처럼 셋팅함에 의해 최소화될 수 있다.
수식 13
Figure PCTKR2013009497-appb-I000013
이 때, 산출된 함수가 변화(△θ)를 가진다면, 임피던스의 새로운 값은 수식 14와 같은 테일러 시리즈(Taylor series expansion)에 의해 획득될 수 있다.
수식 14
Figure PCTKR2013009497-appb-I000014
여기서, △Rs, △Rp, △Cdl 는 수식 12 및 수식 14에 의해 계산될 수 있다. 결과적으로, Rs, Rp, Cdl 는 △Rs, △Rp, △Cdl에 의해 업데이트될 수 있다. 상술한 계산은 함수 'Φ' 배터리(2)의 등가 모델 파라미터의 최적의 산출값을 획득하기 위해서 일정 제한(예를 들면, 10-6)에 수렴할 때까지 계속 수행될 수 있다.
파라미터 분석부(170)는 상술한 과정에 의해 추출한 임피던스 파라미터와 기준 파라미터를 비교하여 분석할 수 있다. 파라미터 분석부(170)는 추출한 임피던스 파라미터와 상응하는 기준치를 비교 분석할 수 있다. 상술한 임피던스 파라미터는 Rs, Rp, Cdl 등이 될 수 있다.
수명 추정부(180)는 파라미터 분석부(170)에 의해 비교 분석된 임피던스 파라미터와 기준 파라미터의 비교 결과에 따라 배터리(2)의 수명을 추정할 수 있다. 수명 추정부(180)는 배터리(2)의 임피던스 파라미터와 상응하는 기준치(기준 배터리(2)의 임피던스 파라미터)의 비교에 의해 검출될 수 있다. 배터리(2)의 임피던스 파라미터가 상응하는 기준치와 편차를 나타내거나 또는 편차를 나타내지 않으면, 관련 배터리(2)에 하나의 수명 상태가 할당될 수 있다. 예컨데, 배터리(2)의 임피던스가 저주파수의 범위에서 기준치보다 높으면, 배터리(2)의 에이징 상태가 기준치를 초과하지 않는 임피던스 값을 가진 배터리(2)의 에이징 상태보다 나쁘다. 배터리(2)의 에이징 상태는 산출된 임피던스 파라미터와 기준치 사이의 편차의 크기와 상관 관계가 있다. 산출된 임피던스 파라미터와 기준치 사이의 편차의 크기가 커지면 배터리(2)의 수명이 줄어드는 상태로 판단할 수 있고, 편차가 작으면 배터리(2)의 수명이 양호한 상태인 것으로 판단할 수 있다.
경고부(190)는 수명 추정부(180)에 의해 추정된 배터리(2)의 수명이 미리 정해진 기준치 이하이면 외부로 경고신호를 출력할 수 있다. 경고 신호는 음성 신호를 출력하거나, 외부 디스플레이로 그 상태를 표시하는 방식으로 출력될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 충전기(1)는 변압기(T), 정류기(RCT), 컨버터(CNV) 및 디지털 신호 프로세서(100)를 포함하며, 배터리(2)가 결합되어 충전될 수 있다. 다만, 도 1a와 비교 시 디지털 신호 프로세서(100)에 포함되는 섭동 신호 발생부(110)의 차이가 있다.
도 1a의 섭동 신호 발생부(110)는 기준직류발생기(111)가 기준직류전압원으로 이루어져서 섭동신호를 전압으로 출력하는 반면에, 도 1b의 섭동 신호 발생부(110a)는 기준직류발생기(111)가 기준직류전류원으로 이루어져 섭동신호가 전류로 출력된다.
그리고, 도 1b의 컨버터(CNV)를 통해 배터리(2)에 섭동 전류가 인가되는 시점은 CC 모드가 끝나고 CV 모드가 시작되는 경계 시점일 때이다. 도 4b를 참조하면, CC Mode와 CV Mode의 경계 시점에서 배터리(2)에 섭동 전류가 인가되어 그 출력 응답을 유도하는 것을 알 수 있다. 즉, 배터리(2)가 충전이 끝나지 않은 상태에서, 배터리(2)에 섭동 전류를 인가하여 응답 전압을 출력하여 임피던스를 산출할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 섭동신호 발생부(110a)의 섭동 신호에 따라 컨버터(CNV)를 통해 인가된 섭동 전압(V(f))과 응답 전류(I(f))에 따라 주파수 f에서 임피던스는 다음 수식 15와 같이 결정된다.
수식 15
Figure PCTKR2013009497-appb-I000015
한편, 상술한 것 외에 도 1b의 다른 구성은 도 1a에 설명한 구성과 그 동작이 동일하므로 그 설명은 도 1a의 설명으로 대체하기로 한다.
그리고, 상술한 도 1a 및 도 1b의 실시예는 저주파 변압기를 이용한 충전기를 사용하였지만, 고주파 변압기를 이용한 충전기에도 본 발명의 실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 충전기의 제어흐름도이다.
충전기(1)는 배터리(2) 장착 후 소정의 조작에 따라 배터리(2) 충전 동작을 시작한다. 디지털 신호 프로세서(100)는 배터리(2) 충전이 완료되면 섭동 신호를 발생시켜 컨버터(CNV)에 전송한다.(200,210,220)
컨버터(CNV)는 섭동 신호가 인가되면 해당 신호에 따른 섭동 전압을 배터리(2)에 인가한다. 배터리(2)는 섭동 전압에 따른 전류 응답을 출력한다.(230,240)
디지털 록인 앰프(140)는 배터리(2)의 출력 응답에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출한다.(250)
파라미터 추출부(160)는 산출된 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 산출하고, 등가회로를 통해 임피던스 파라미터를 추출한다.(260)
파라미터 분석부(170)는 추출된 임피던스 파라미터와 미리 저장된 건전한 배터리(2)의 임피던스 파라미터를 비교하여 분석한다. 수명 추정부(180)는 파라미터 분석부(170)를 통해 분석된 결과에 따라 배터리(2)의 수명을 추정한다.(270)
경고부(190)는 배터리(2)의 수명이 미리 정해진 기준치 이하이면 경고 신호를 발생하고, 배터리(2)의 수명이 미리 정해진 기준치 이하가 아니면 동작을 종료한다. 다만, 경고부(190)는 배터리(2)의 추정 수명을 구체적으로 미도시된 디스플레이를 통해 도시할 수 있음은 물론이다.(280)
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충전기의 제어흐름도이다.
충전기(1)는 배터리(2) 장착 후 소정의 조작에 따라 배터리(2) 충전 동작을 시작한다. 디지털 신호 프로세서(100)는 배터리(2) 충전 중 CC 모드에서 CV 모드로 전환되는 시점을 확인하고, 그 시점에 섭동 신호를 발생시켜 컨버터(CNV)에 전송할 수 있다.(300,310,320)
컨버터(CNV)는 섭동 신호가 인가되면 해당 신호에 따른 섭동 전류를 배터리(2)에 인가한다. 배터리(2)는 섭동 전류에 따른 전압 응답을 출력한다.(330,340)
디지털 록인 앰프(140)는 배터리(2)의 출력 응답에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출한다.(350)
파라미터 추출부(160)는 산출된 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하고, 등가회로를 통해 임피던스 파라미터를 추출한다.(360)
파라미터 분석부(170)는 추출된 임피던스 파라미터와 미리 저장된 건전한 배터리(2)의 임피던스 파라미터를 비교하여 분석한다. 수명 추정부(180)는 파라미터 분석부(170)를 통해 분석된 결과에 따라 배터리(2)의 수명을 추정한다.(370)
경고부(190)는 배터리(2)의 수명이 미리 정해진 기준치 이하이면 경고 신호를 발생하고, 배터리(2)의 수명이 미리 정해진 기준치 이하가 아니면 동작을 종료한다. 다만, 경고부(190)는 배터리(2)의 추정 수명을 구체적으로 미도시된 디스플레이를 통해 도시할 수 도 있음은 물론이다.(380,390)
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (13)

  1. 배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하는 컨버터; 및
    상기 컨버터로 직류 신호에 교류 신호를 부가시킨 섭동 신호를 전달하고, 상기 배터리의 출력 응답을 측정하며, 상기 배터리의 출력 응답에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출하며, 상기 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하여 임피던스 파라미터를 산출하며,
    상기 배터리의 산출된 임피던스 파라미터와 미리 정해진 기준배터리의 임피던스 파라미터를 비교하여 상기 배터리의 수명을 추정하는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 충전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 상기 직류 신호를 출력하는 기준직류발생기와, 상기 교류 신호를 출력하는 교류 신호 발생기를 포함하며,
    상기 기준직류발생기는 기준전압발생기 또는 기준전류발생기 중 어느 하나인 충전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기배터리의 충전이 완료되면 상기 섭동전압을 상기배터리에 인가하여 상기 디지털 신호 프로세서에서 출력 응답을 측정하도록 유도하는 충전기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기배터리 충전 시 정전류/정전압 모드로 충전할 수 있고,
    상기 정전압 모드에서 정전류 모드로 전환되는 시점에서 상기배터리에 상기 섭동 전류를 인가하는 충전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 디지털 록인 앰프를 포함하며,
    상기 디지털 록인 앰프는 상기배터리의 출력 응답으로 임피던스 스펙트럼을 산출하는 충전기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 파라미터 추출부를 포함하며,
    상기 파라미터 추출부는 상기 디지털 록인 앰프에 의해 추출된 임피던스 스펙트럼에 따른 상기배터리의 등가회로 모델을 선정하고,
    상기 등가회로 모델의 파라미터를 추출하는 방식으로 상기 임피던스 파라미터를 추출하는 것인 충전기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 파라미터 분석부를 포함하며,
    상기 파라미터 분석부는 상기배터리로부터 추출된 임피던스 파라미터와 미리 정해진 기준 파라미터를 비교하여 분석하는 충전기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 신호 프로세서는 수명 추정부를 더 포함하며,
    상기 수명 추정부는 상기 임피던스 파라미터와 상기 기준 파라미터의 크기의 차이에 비례하여 상기배터리의 수명의 낮은 것으로 판단하는 충전기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기배터리의 수명에 따라 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하고,
    상기 경고부는 상기배터리의 수명이 미리 정해진 기준치 이하이면 경고 신호를 출력하는 충전기.
  10. 배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하고,
    상기배터리로부터 출력되는 응답을 측정하여 임피던스 스펙트럼을 산출하고,
    상기 임피던스 스펙트럼에 따라 등가회로를 선정하여 임피던스 파라미터를 추출하며,
    상기 임피던스 파라미터를 미리 저장된 기준배터리의 임피던스 파라미터와 비교하여 상기배터리의 수명을 추정하는 충전기의 제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기배터리에 섭동전압 또는 섭동전류를 인가하는 것은,
    상기배터리의 충전이 완료된 후 상기 섭동전압을 인가하거나, 상기배터리의 충전 모드가 정전류 모드에서 정전압 모드로 넘어가는 경계 시점에서 상기 섭동 전류를 인가하는 것인 충전기의 제어방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기배터리의 임피던스 파라미터와 미리 저장된 기준배터리의 임피던스 파라미터의 차이에 비례하여 상기배터리의 수명이 낮은 것으로 추정하는 충전기의 제어방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기배터리의 수명이 미리 정해진 기준 수명 이하이면 경고 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 충전기의 제어방법.
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