KR102029776B1 - 배터리 진단 방법 - Google Patents

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KR102029776B1
KR102029776B1 KR1020190039903A KR20190039903A KR102029776B1 KR 102029776 B1 KR102029776 B1 KR 102029776B1 KR 1020190039903 A KR1020190039903 A KR 1020190039903A KR 20190039903 A KR20190039903 A KR 20190039903A KR 102029776 B1 KR102029776 B1 KR 102029776B1
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홍영진
명희경
이영재
최경린
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주식회사 민테크
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Abstract

배터리 진단 장치에 기반한 배터리 진단 방법은, 배터리의 상태 및 정보를 확인하는 단계, 배터리에 대한 온도와 전압을 측정함으로써 초기 점검을 수행하는 단계, 초기 점검이 통과된 경우에 한해, 배터리에 대한 검사를 수행하는 단계, 검사 결과에 기반하여, 배터리의 SOC, SOH, SOP, SOB를 결정하고 등급화하는 단계, 배터리의 후기 점검을 수행하는 단계, 및 배터리 진단 결과를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

배터리 진단 방법{BATTERY DIAGNOSIS METHOD}
본 발명은 배터리 진단 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전기차 또는 ESS(에너지저장장치) 배터리의 상태, 성능 및 문제를 진단할 수 있도록 한 배터리 진단 방법에 관한 것이다.
자동차에 의한 대기 오염이 증가함에 따라 전기차 또는 ESS 개발을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 전기차 또는 ESS 는 대용량 이차전지가 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차전지를 배터리로 이용하게 된다.
특히, 전기차용 배터리와 ESS 의 경우 수십 개의 이차전지가 충·방전을 반복하여 수행되기 때문에 충방전을 제어하여 적정한 동작 상태로 유지하도록 주기적으로 관리할 필요가 있다.
본 발명은 전기차 또는 ESS 배터리의 상태, 성능 및 문제를 진단할 수 있는 배터리 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
배터리 진단 장치에 기반한 배터리 진단 방법은, 진단하고자 하는 배터리의 상태 및 정보를 확인하는 단계, 상기 배터리에 대한 전압과 온도를 측정함으로써 초기 점검을 수행하는 단계, 상기 초기 점검 결과 상기 배터리의 상태가 정상적이면, 상기 배터리에 대한 교류 임피던스와 직류 저항을 측정함으로써 검사를 수행하는 단계, 상기 검사 결과에 기반하여, 상기 배터리의 SOC, SOH, SOP, SOB를 결정하고 등급화하는 단계, 상기 배터리의 후기 점검을 수행하는 단계, 및 상기 배터리에 대한 진단 결과를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상태 및 정보를 확인하는 단계는, 바코드 리더기로 상기 배터리에 부착된 바코드를 인식하고, 상기 배터리에 대응하는 정보를 데이터베이스로부터 읽어오는 단계를 포함하고, 상기 정보는, 상기 배터리의 수준, 제조 정보, 차종, 연식, 종류, 및 전기화학적 특성 정보를 포함할 수 있다.
상기 초기 점검을 수행하는 단계는, 교류 임피던스 분석기를 이용해 상기 배터리의 전압, 온도, 특정 주파수에서의 교류 임피던스를 측정하는 단계, 충방전기로 상기 배터리의 전압과 온도를 측정하는 단계, BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 상기 배터리의 전압과 온도를 측정하는 단계, 및 절연 저항기로 상기 배터리의 절연 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검사를 수행하는 단계는, 교류 임피던스 분석기와 충방전기의 사용 가능 여부에 기반하여, 빠른 검사 모드, 표준 검사 모드, 정밀 검사 모드, 용량 표준 검사 모드, 용량 정밀 검사 모드, 저항 검사 모드 중 적어도 하나를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검사를 수행하는 단계는, 교류 임피던스를 측정한 다음에 직류 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검사를 수행하는 단계는, 상기 배터리의 SOC가 50% 이상이면, 고압 교류 임피던스 측정, 방전 직류 저항 측정, 충전 직류 저항 측정의 순서대로 수행하고, 상기 배터리의 SOC가 50% 미만이면, 고압 교류 임피던스 측정, 충전 직류 저항 측정, 방전 직류 저항 측정의 순서대로 수행할 수 있다.
상기 등급화하는 단계는, 상기 배터리의 측정된 교류 임피던스, 직류 저항, 및 OCV정보 중 적어도 하나에 기반하여, 목표 SOC 에 맞게 상기 배터리를 충전 또는 방전을 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 후기 점검을 수행하는 단계는, 상기 배터리의 전압, 온도, 절연 저항, 특정 주파수에서의 교류 임피던스를 측정하고, 측정 값이 정상 범위 이내이면 검사 결과를 저장하는 단계, 상기 검사 완료된 배터리를 MSD 로부터 분리하는 단계, 및 상기 배터리 진단 장치의 고전압 연결부, 저전압 연결부, 및 BMS 또는 배터리 인터페이스를 배터리로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 진단 방법이 수행되는 동안, 상기 배터리의 전압, 온도를 주기적으로 측정하여, 측정 값이 정상 범위를 벗어나면 이상 정지 동작이 수행되고, 상기 이상 정지 동작은, 상기 배터리 진단 방법의 모든 실행을 중단하는 단계, 상기 배터리와 MSD 를 분리하는 단계, 상기 배터리의 종단부 전압을 측정하는 단계, 상기 종단부 전압이 정상적이면, 상기 배터리 진단 장치의 고전압 연결부와 저전압 연결부를 상기 배터리로부터 분리하는 단계, 및 상기 배터리 진단 장치의 BMS 또는 배터리 인터페이스를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 진단 방법은 다양한 배터리의 상태, 성능 및 문제를 진단 및 등급화할 수 있다.
도1은 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치의 사시도이다.
도2는 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치를 배터리에 연결한 것을 도시한 것이다.
도3은 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 시스템을 나타낸다.
도4는 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 방법의 흐름도를 나타낸다.
도5는 일 실시 예에 따라, 배터리 초기 점검 동작의 흐름도를 나타낸다.
도6은 일 실시 예에 따라, 배터리 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
도7은 일 실시 예에 따라, 배터리 검사 동작 중 표준 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
도8은 일 실시 예에 따라, 배터리 검사 동작 중 정밀 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
도9는 일 실시 예에 따라, 배터리 검사 동작 중 용량 표준 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
도10은 일 실시 예에 따라, 배터리 검사 동작 중 용량 정밀 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
도11은 일 실시 예에 따라, 배터리 후기 점검 동작의 흐름도를 나타낸다.
도12는 일 실시 예에 따라, 배터리 후기 점검 동작 중 배터리 후기 정리 점검 동작의 흐름도를 나타낸다.
도13은 일 실시 예에 따라, 배터리 후기 점검 동작 중 배터리 후기 분리 점검 동작의 흐름도를 나타낸다.
도14는 일 실시 예에 따라, 배터리 후기 점검 단계 중 배터리 분리 동작의 흐름도를 나타낸다.
도15는 일 실시 예에 따라, 배터리 후기 점검 단계 중 배터리 후기 안전 점검 동작의 흐름도를 나타낸다.
도16은 일 실시 예에 따라, 상시 점검에 대한 흐름도를 나타낸다.
도17은 일 실시 예에 따라, 이상 정지 동작에 대한 흐름도를 나타낸다.
도18a 내지 18q는 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 과정에서 검사를 구성하는 기본 검사의 단위 공정의 흐름도를 나타낸다.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들(이하, 통상의 기술자들)이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.
이하, 배터리는 하나의 배터리 셀을 지칭하거나, 복수의 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 모듈화된 것을 지칭할 수 있다. 또한, 배터리는 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 셀을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈 상호 간은 직렬 및 병렬로 혼합 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 배터리 모듈은 리튬 이온 배터리와 같은 이차전지일 수 있다. 또한, 복수의 배터리 모듈의 용량은 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다.
이하, 측정된 값 또는 상태가 "정상적이지 않다" 또는 "비정상적이다"라는 의미는, 측정된 값 또는 상태가 정상 범위(또는, 기준 범위)를 벗어나거나 기준 값을 벗어난 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 측정된 값이 제1기준 값보다 작거나 제2기준 값보다 클 경우 비정상적이라고 판단될 수 있다. 예를 들어, 절연 상태는 측정된 절연 저항의 값이 기준 값보다 크거나 작을 경우 비정상적인 것으로 판단될 수 있다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부" 라는 용어는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소 또는 회로를 의미할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 일 실시 예를 따른 배터리 진단 장치(100)가 배터리에 연결된 상태를 나타낸다. 도2를 참조하면, 배터리 진단 장치(100)는 배터리(10)와 연결되어 배터리(10)의 상태를 진단할 수 있다. 배터리(10)는 단자(12)와 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(11)을 포함할 수 있다. 배터리 진단 장치(100)는 단자(12)와 배터리 관리 시스템(11) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.
도3은 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치의 블록도를 나타낸다.
도3을 참조하면 배터리 진단 장치(100)는, 제어부, 진단부, 교류 임피던스 분석기(AC Impedance Analyzer, ACIA), 배터리 인터페이스, 충방전기, 바코드 리더기, 전압 측정기, 절연 저항기, 전원 공급기, 제1연결부(HVJB), 및 제2연결부(LVJB)를 포함할 수 있다.
제어부는 교류 임피던스 분석기의 동작을 제어할 수 있다. 제어부는 사용자의 명령 또는 외부로부터 수신된 명령에 따라 교류 임피던스 분석기가 동작할 수 있도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부는 교류 임피던스 분석기와 회로 기판 상의 회로, 전선, 또는 통신선으로 연결되어 배치될 수 있다.
또한, 제어부는 진단부와 충방전기의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 경우, 배터리 진단 장치(100)는 제어 대상들을 각각 제어하는 복수의 제어 회로들을 물리적으로 구별하여 배치할 수 있다. 즉, 하나의 제어부가 교류 임피던스 분석기, 진단부, 및 충방전기를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 제어부는 교류 임피던스 분석기를 제어하기 위한 제1제어부, 진단부를 제어하기 위한 제2제어부, 및 충방전기를 제어하기 위한 제3제어부를 포함할 수도 있다.
제어부는 제어 대상을 제어하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부는 필요에 따라 하나의 프로세서를 포함할 수도 있고, 복수의 프로세서를 포함할 수도 있다. 또한, 복수의 프로세서가 하나의 칩 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다.
교류 임피던스 분석기는 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 교류 임피던스 분석기는 배터리(10)의 셀 단자(12)에 연결되어 배터리의 교류 임피던스를 검출하기 위한 정보를 측정할 수 있다.
교류 임피던스 분석기는 기준 주파수 또는 기준 주파수 범위에서의 배터리의 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 측정하여 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 이 경우, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 측정하여 전기화학적 분석을 위한 등가회로를 구성함으로써 배터리 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 교류 임피던스를 검출하는 방법은 필요에 따라 브리지 방법, 공진 방법, I-V 방법, RF I-V 방법 및 네트워크 분석 방법 등 다양한 방법을 선택적으로 수행할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
교류 임피던스 분석기는 저항, 인덕터, 및 커패시터를 측정하는 구성 및, 이를 이용하여 임피던스 값을 산출하기 위한 연산 처리 회로 또는 장치를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 교류 임피던스 분석기는 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 온도 측정기에서 배터리의 온도를 측정함으로써 배터리 온도 의존성을 고려하여 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
일 실시 예에서, 교류 임피던스 분석기에서 측정 시 전압의 범위는 5 내지 1,000V, 저항의 범위는 100 μΩ 내지 1Ω, 주파수의 범위는 0.1Hz 내지 10kHz, 온도의 범위는 -40 내지 80℃일 수 있다.
교류 임피던스 분석기는 제어부의 제어 명령에 따라 다양한 상태의 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 교류 임피던스 분석기는 완전 충전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 완전 방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스, 및 완전 부분 충·방전 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제어부는 진단부로부터 교류 임피던스 분석기의 측정 여부, 측정 주파수 범위 등에 대한 정보를 전달받고 이에 기반하여 교류 임피던스 분석기를 제어할 수 있다. 교류 임피던스 분석기에서 측정되어 검출된 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C), 및 교류 임피던스에 대한 정보는 진단부로 전달될 수 있다.
배터리 인터페이스(Battery Interface)는 배터리 단자와 연결되어 배터리의 온도 및 전압을 측정할 수 있다. 배터리 인터페이스는 배터리 관리시스템(BMS)이 고장 등에 의해 작동하지 않는 경우 배터리의 전압 및 온도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 배터리 인터페이스는 배터리의 단자에 연결될 수 있으며, 제어부 및 교류 임피던스 분석기에 연결되어, 제어부 및 교류 임피던스 분석기가 배터리와 연결되도록 중계자의 역할을 수행할 수 있다.
충방전기는 배터리를 충전 또는 방전할 수 있다. 충방전기는 제어부의 제어 명령에 따라, 배터리를 충전 또는 방전시킴으로써, 배터리를 완전 충전 상태, 완전 방전 상태, 부분 충전 상태로 만들 수 있다. 충방전기는 제어부의 제어 하에, 배터리의 용량 또는 직류 저항을 측정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 충방전기는 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 온도 측정기에서 배터리의 온도를 측정함으로써, 교류 임피던스 분석기는 배터리 온도 의존성을 고려하여 다양한 상태의 배터리에 대한 교류 임피던스를 검출할 수 있다.
진단부는 배터리의 용량, 직류 저항, 및 교류 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 진단부는 수신된 저항(R), 인덕터(L), 커패시터(C), 및 교류 임피던스를 전기화학적 분석을 위한 등가회로 등으로 분석함으로써 SoC(State of Charge), SoH(State of Health), SoP(State of Power), SoE(State of Energy) 및 SoB(State of Balance)와 같은 배터리의 상태 정보를 결정할 수 있다. 또한, 진단부는 충방전기를 통해 획득한 배터리의 용량 정보, 직류 저항에 대한 정보를 더 활용하여 배터리의 상태 정보를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 진단부는 등가회로를 분석함으로써 배터리 상태를 도출할 수 있다. 따라서, 진단부는 등가회로를 분석하기 위한 프로그램 코드 및 알고리즘을 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 프로그램을 실행하거나 알고리즘을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
진단부는 진단 DB를 더 포함할 수 있다. 진단 DB는 배터리의 식별 정보와 그와 대응되는 각종 파라미터 정보(배터리의 제조 정보, 제품 규격, 전기적 특성 정보, 전기화학적 특성 정보, 사용 조건 및 환경 정보 등)들을 저장한 데이터베이스일 수 있다.
전원 공급기는 배터리의 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해 전원 공급기는 배터리 관리시스템(BMS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전원 공급기는 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급함으로써 배터리 관리시스템(BMS)을 구동하도록 함으로써 배터리를 제어하고 배터리와 관련된 정보를 획득할 수 있도록 할 수 있다. 전원 공급기는 외부의 전원을 인가 받은 후 이를 배터리 관리시스템(BMS)에서 요구하는 전압 및 전류로 변환하여 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 제공하기 위한 장치일 수 있다. 전원 공급기는 제어부와 연결되어 제어부의 제어에 따라 전원 공급 및 차단을 수행할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전원 공급기의 동작 제어는 제어부에 의해 수행될 수 있으며, 교류 임피던스 분석기를 제어하기 위한 제어부 내의 제1제어부와 물리적으로 구별되는 별도의 제2제어부에 의해 제어될 수도 있다.
전원 공급기의 출력 전압 및 전류는 배터리 관리시스템(BMS)에서 요구하는 전압 및 전류의 크기에 따라 선택될 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
제1연결부(High Voltage Junction Box, HVJB)는 교류 임피던스 분석기에 연결되어, 교류 임피던스 분석기가 배터리의 교류 임피던스를 검출하는 연결 회로를 제공할 수 있다. 또한, 제2연결부(LVJB)는 전원 공급기에 연결되고, 전원 공급기가 배터리 관리시스템(BMS)에 전원을 공급하는 연결 회로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1연결부 및 제2연결부는 각각 제어부에 연결되어 제어부에 의해 동작이 제어될 수 있다.
제1연결부(HVJB)는 배터리의 단자에 연결되어 교류 임피던스 분석기가 배터리의 교류 임피던스를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(100)는, 배터리 진단 장치(100)의 다른 구성들 역시 제1연결부를 통해 배터리의 단자 또는 몸체에 연결함으로써, 배터리의 전압 및 저항 등을 측정할 수 있다. 제1연결부는 배터리 진단 장치(100)의 구성들 각각을 배터리의 단자 또는 몸체에 연결하기 위해, 배터리 진단 장치(100)의 구성들과 각각 대응하는 회로를 포함할 수 있다. 회로는, 전기적 신호를 연결 또는 단락하기 위한 스위치를 포함할 수 있다. 배터리 진단 장치(100)의 구성들 각각은, 제1연결부를 통해 배터리의 단자 또는 몸체에 필요에 따라 개별적으로 연결 또는 분리될 수 있다.
제2연결부(Low Voltage Junction Box, LVJB)는 배터리 관리시스템(BMS)에 연결될 수 있다. 제2연결부는 배터리 관리시스템(BMS)과 전원 공급기 사이를 연결함으로써, 전원 공급기의 전원이 배터리 관리시스템(BMS)으로 공급되도록 구성될 수 있다. 또한, 제2연결부는 배터리 관리시스템 및 BMS 통신부(미도시)를 연결하여 상호간의 데이터가 이동하기 위한 통신 회로로서 구성될 수 있다.
전압 측정기는 제1연결부 및 배터리와의 연결관계를 확인하고, 배터리가 MSD(Manual Service Disconnect)로부터 분리 여부를 확인하기 위해 연결회로의 전압을 측정할 수 있다. MSD는 점검 또는 관리 시 사용자의 감전 사고를 방지하기 위해 배터리를 전기적 연결을 차단하는 기능을 하는 것이다. 전압 측정기는 배터리의 단자에 연결되어 배터리의 전압을 측정함으로써 배터리가 MSD로부터 안정적으로 분리되었는지 여부를 판단할 수 있어 배터리 진단 시 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(100)의 다른 구성들이 제1연결부를 통해 배터리와 연결될 수 있으므로, 전압 측정기는 배터리 진단 장치(100)의 다른 구성들 및 배터리가 정상적으로 연결되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
절연 저항기는 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있다. 절연 저항기는 배터리의 (+)단자 또는 (-)단자 중 어느 하나, 및 배터리의 몸체에 연결되어 배터리의 절연 저항을 측정할 수 있다. 이를 통해 배터리의 몸체가 절연되어 있는지 여부를 확인할 수 있기 때문에 사용자가 배터리의 몸체에 흐르는 전류에 의해 감전되는 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 절연 저항기는 배터리 몸체의 저항을 측정할 수 있는 소자 또는 장치이면 특별히 제한되지 않는다.
바코드 리더기는 배터리로부터 배터리의 고유 정보(또는, 식별 정보)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 바코드 리더기는 진단부에 포함되어, 배터리의 외부에 표시되어 있는 바코드 등의 정보를 인식하여 배터리의 일련번호 등의 데이터를 인식하도록 구성될 수 있다. 배터리 진단 장치(100)는 바코드 리더기를 통해 배터리의 정보(배터리 아이디, 적용 차량 모델명, 용량, 배터리 셀의 수, 전압 등)를 확인할 수 있으며, 배터리의 정보에 기반하여 배터리를 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부는 바코드 리더기를 통해 수신한 배터리 정보에 대응하는 기준 데이터와 교류 임피던스 분석기로부터 수신되는 데이터를 비교함으로써 배터리의 상태를 진단할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치(100)는 바코드 리더기를 통해 확인된 배터리의 정보를 디스플레이 장치(미도시)에 표시하여 사용자가 확인하도록 할 수 있다. 사용자는 배터리 진단 장치(100)에 표시된 배터리 정보가 진단 대상 배터리에 대응하는 것인지를 확인함으로써, 진단 명령 및 배터리 불일치에 따른 안전 사고 및 진단 오류를 방지할 수 있다.
도4는 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 방법의 흐름도를 나타낸다.
도4의 배터리 진단 방법은, 배터리 진단 장치(100)에 의해 수행될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
단계 S4100에서, 배터리 진단 장치는 배터리의 상태 및 정보를 확인할 수 있다. 배터리의 상태 및 정보를 확인함으로써 실제 검사할 배터리와 다른 종류의 배터리를 검사하는 조건을 인가하여 검사 오류를 범하거나, 발생할 수 있는 배터리의 화재, 폭발, 사용자의 안전 사고를 미리 차단할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치는 바코드 또는 QR 코드와 같은 식별 정보를 통해 배터리 정보를 결정하고, 결정된 배터리 정보에 대응하는 상세 규격을 데이터베이스로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 데이터베이스는 배터리 식별 정보와 그에 대응하는 배터리 파라미터를 포함할 수 있다. 배터리 파라미터는 식별된 배터리에 관한 임의의 정보를 포함할 수 있다. 배터리 파라미터는 배터리의 제조 정보, 해당 차종, 연식, 지리학적 위치 정보, 온도, 제품 규격, 전기적 특성 정보, 전기화학적 특성 정보, 사용 조건 및 환경 정보 등을 포함할 수 있으며, 배터리를 검사함으로써 수집되는 파라미터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 진단 장치는 바코드 리더기를 통해 배터리의 외부에 표시되어 있는 바코드 등의 정보를 인식하여 배터리의 일련번호 등의 데이터를 인식하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치는 배터리의 차종 및 연식에 따른 사양의 종류와 정보를 확인할 수 있다. 배터리 진단 장치는, 진단 배터리의 수준(단전지, 모듈, 또는 팩)을 선택하고, 배터리의 제조사, 차종, 연식, 팩 또는 모듈 수준을 선택하고 바코드 입력 여부를 선택, 입력하여 일치 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는, 제조사, 차종, 연식, 배터리 종류 리스트를 호출하고, 제조사, 차종, 연식, 배터리 종류를 선택하고, 바코드 리더기를 통해 수신된 바코드를 입력하여 바코드가 호출된 배터리 종류 리스트 상에 저장된 정보와 일치하는지 여부를 확인할 수 있다.
배터리 진단 장치는 진단 배터리의 기본 정보를 DB에서 읽고 표시하고 이를 저장할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 진단 배터리의 취득 정보와 기본 정보를 도3의 서버에 저장하고 완료할 수 있다.
단계 S4200에서, 배터리 진단 장치는 배터리 초기 점검을 수행할 수 있다. 배터리 초기 점검은, 배터리 검사 시작 전에 배터리 상태의 안전을 확인하기 위한 동작 및/또는 각종 장비(예를 들어, 배터리 진단 장치)의 이상 유무를 확인하기 위한 동작을 포함할 수 있다.
배터리 검사 전, 배터리 안전 여부 점검, 배터리와 각종 시험기기와의 연결, 연결 점검, 초기 값을 측정하여 준비 점검을 실시할 수 있다. 배터리의 검사 가능 여부를 확인하고, 장비 연결 및 오작동을 확인하여 초기 점검에 통과된 배터리만 검사 가능하도록 함으로써 안전성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 초기 점검을 수행함으로써, 초기 점검을 통과되지 않은 배터리를 검사할 경우 발생할 수 있는 과충전 또는 과방전으로 인한 화재나 폭발, 절연 파괴로 인한 사용자의 감전 사고 등이 사전에 방지될 수 있다.
배터리 진단 장치는 각종 검사 기기로 초기 점검을 수행할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 AC 분석기를 통해 배터리의 전압, 온도, 특정 주파수에서의 교류 임피던스를 측정할 수 있다. 배터리 진단 장치는 DC 분석기로 전압과 온도를 측정할 수 있다. 배터리 진단 장치는 BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 셀의 전압과 온도를 측정할 수 있다. 배터리 진단 장치는 절연 저항기로 배터리의 절연 상태가 파괴되지 않았는지 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치는 측정된 전압 값 및 온도 값이 단계 S4100에서 수신된 배터리의 각종 파라미터 값들과 비교함으로써 초기 점검을 수행하고, 이를 통과한 배터리에 한해 검사를 계속할 수 있다.
도5를 참조하면, 단계 S4200에서, 배터리 진단 장치는 배터리 초기 안전 점검, 배터리 연결, 배터리 초기 연결 점검, 배터리 초기 준비 점검, 및 저장 완료 동작을 수행할 수 있다.
초기 안전 점검은, 진단 번호를 부여하고, 검사 진단 실시에 대한 추가 바코드를 발행하고, 진단 배터리 시료에서 MSD 를 분리하고, 배터리 종단부 전압이 측정될 수 있다. MSD 분리 여부가 확인되지 않거나 측정 전압이 비정상적이면, 이상 정지 동작(도17을 참조하여 후술)이 수행될 수 있다. 이하, 이상 정지 동작은, 배터리 진단 과정에서 이상 징후가 발견되었을 때 취해질 수 있는 동작으로서, 상세한 동작은 도17을 참조하여 후술한다.
배터리 연결 동작은, 배터리 진단을 위해 BMS 또는 배터리 인터페이스, 저전압 연결부(예를 들어, 도3의 LVJB), 고전압 연결부(예를 들어, 도3의 HVJB)에 배터리를 연결하고, MSD 를 연결하고 배터리 종단부의 전압을 측정하는 공정을 포함할 수 있다. MSD 연결 여부가 비정상적이거나 또는 측정 전압이 비정상적이면 이상 정지 동작을 수행할 수 있다.
배터리 초기 연결 점검 동작은, 배터리 시료의 연결 상태를 점검하고 정상 상태를 판정하는 공정이다. 전압 측정기로 배터리의 전압을 측정하여 비정상적이면 이상 정지 동작을 수행할 수 있다. 전압이 정상적이면, 전원공급기와 BMS 의 전원을 ON 시키고, CAN 신호, RELAY ON, 전압 측정기로 전압을 측정하여 비정상적이면 이상 정지 동작을 수행할 수 있다. 전압이 정상적이면, 절연저항기로 절연을 측정하고, 절연 상태가 비정상적이면 이상 정지 동작이 수행될 수 있다.
배터리 초기 점검 동작은, 배터리 검사에 필요한 교류 임피던스 분석기, 충방전기, BMS 또는 Battery Interface의 전압과 온도, 저항 등을 측정하여 검사할 준비가 되었는지 점검하는 공정이다. 배터리 진단 장치는, ACIA를 통해 배터리의 전압, 온도, 1kHz (또는, 다른 특정 주파수) 저항 측정을 수행할 수 있다. 배터리 진단 장치는 충방전기를 통해 배터리의 전압, 온도 측정을 수행할 수 있다. 배터리 진단 장치는, BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 배터리의 전압, 온도 측정을 수행할 수 있다. 각 장치에서 측정한 값들을 상호 비교 분석하여 비정상적인 것으로 판단되면, 이상 정지 동작이 수행될 수 있다.
배터리 진단 장치는, 배터리 초기 점검 결과를 저장하고 완료할 수 있다.
다시 도4를 참조하면, 단계 S4300에서, 배터리 진단 장치는 배터리를 검사할 수 있다. 배터리 검사 동작은, 배터리 검사 모드를 선택하고 실행하며, 배터리 검사 동작 동안 상시적으로 배터리의 이상 유무를 점검하는 상시 점검을 동시에 실시하는 공정을 포함할 수 있다. 배터리 검사 모드는 빠른 검사와 표준/정밀 검사를 포함할 수 있다.
도6을 참조하면, 단계 S4300에서, 배터리 진단 장치는 배터리 검사 모드를 선택하고, 배터리 상시 점검을 실행하고, 배터리 검사 모드들(빠른 검사, 표준 검사, 정밀 검사, 용량 표준 검사, 용량 정밀 검사, 저항 검사) 중 적어도 하나를 선택하고 검사 결과를 저장할 수 있다. 상시 점검 동작의 상세한 동작은 도16을 참조하여 후술한다.
배터리 검사 모드를 선택하는 동작은, 초기 점검 결과를 이용하여 가능한 검사 방법을 제시하고 검사 방법을 선택하여 배터리 검사와 상시 점검을 실시하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 교류 임피던스 분석기와 충방전기가 모두 사용 가능하면 빠른 검사, 표준 검사, 정밀 검사, 용량 표준 검사, 용량 정밀 검사, 저항 검사 모두 수행 가능할 수 있다. 교류 임피던스 분석기만 사용가능하면, 저항 검사만 수행 가능할 수 있다. 충방전기만 사용가능하면, 용량 표준 검사와 용량 정밀 검사만 수행 가능할 수 있다. 배터리 진단 장치는 상시 점검 조건을 산출하고, 배터리 검사 방법을 선택하고, 배터리 검사를 실행하고, 상시 점검을 실행하고, 검사 방법을 저장할 수 있다.
배터리 검사 모드 중, 빠른 검사 방법은 배터리 진단 중 교류 임피던스 분석기, 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 빠른 검사를 실시하는 공정을 의미할 수 있다. 빠른 검사 방법에서, 배터리 진단 장치는 교류 임피던스를 먼저 측정하고 직류 저항을 측정할 수 있다. 교류 임피던스를 먼저 측정하는 이유는, 직류저항을 먼저 측정하면 배터리 내의 전극의 표면 상태가 크게 변화하여 정확한 현재 상태 정보를 알 수 없기 때문이다.
교류 임피던스 측정에 있어서, 배터리 진단 장치는 초기 점검(S4200) 및후기 점검(S4500)에서 단 주파수에서의 임피던스를 측정하는 것과는 달리, 여러 주파수를 스캔하며 임피던스를 측정할 수 있다.
직류 저항의 측정에 있어서, 배터리 진단 장치는 추정된 SOC 상태에 따라, 방전 직류 저항을 측정하거나 충전 직류 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 배터리의 현재 전압 상태와 DB에서 불러온 값을 이용하여 현재 SOC 상태를 추정하고, SOC가 50% 이상이면 과충전(overcharge)의 위험성이 있으므로 방전 출력 특성 평가 후 충전 출력 특성 평가를 수행하고, SOC가 50% 미만이면 과방전(overdischarge)의 위험성이 있으므로 충전 출력 특성 평가 후 방전 출력 특성 평가를 수행할 수 있다. 배터리의 위험 상태를 벗어나 직류 저항을 측정하기 위함이다.
다만, 본 명세서에 개시된 방법에서 사용되는 SOC 의 기준 값은 50%에 제한되지 않으며, 다른 어떠한 값도 기준 값으로 사용될 수 있다.
배터리 검사 모드 중, 표준 검사 방법은, 배터리 진단 중 교류 임피던스 분석기, 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 표준 검사를 실시하는 공정을 의미할 수 있다. 표준 검사 방법에서도, 빠른 검사 방법과 마찬가지로, 배터리 진단 장치는 교류 임피던스를 먼저 측정하고 직류 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 배터리의 현재 전압 상태와 DB에서 불러온 값을 이용하여 현재 SOC 상태를 추정하고, SOC가 50% 이상이면 과충전(overcharge)의 위험성이 있으므로 고압 교류 임피던스와 방전 직류 저항을 측정하고, 부분 표준 방전을 수행하고, 고압 교류 임피던스와 충전 직류 저항을 다시 측정할 수 있다. SOC가 50% 미만이면, 과방전(overdischarge)의 위험성이 있으므로 고압 교류 임피던스와 충전 직류 저항을 측정하고, 부분 표준 충전을 수행하고, 고압 교류 임피던스와 방전 직류 저항을 다시 측정할 수 있다. 도7은 일 실시 예에 따른, 표준 검사 모드의 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
배터리 검사 모드 중, 정밀 검사 모드는, 배터리 진단 중, 교류 임피던스 분석기, 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 배터리를 완전 방전하고 완전 충전하면서 각 단계별로 내부저항을 측정하는 정밀 검사를 실시하는 공정을 의미할 수 있다. 도8은 일 실시 예에 따른, 정밀 검사 모드의 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
배터리 검사 모드 중, 용량 표준 검사는, 배터리 진단 중 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 배터리의 부분 충·방전 시험을 통하여 표준 용량 검사를 실시하는 공정이다. 도9는 일 실시 예에 따른, 용량 표준 검사 방법의 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
배터리 검사 모드 중, 용량 정밀 검사는, 배터리 진단 중 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 배터리의 완전 충·방전 시험을 통하여 용량 정밀 검사를 실시하는 공정이다. 도10은 일 실시 예에 따른, 용량 정밀 검사 모드의 검사 동작의 흐름도를 나타낸다.
배터리 검사 모드 중, 저항 검사는 교류 임피던스 측정기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 이용하여 교류 임피던스 검사를 실시하는 공정이다. 예를 들어, 배터리 진단 장치는 고압 교류 임피던스를 측정하고 이를 저장할 수 있다.
다시 도4를 참조하면, 단계 S4400에서, 배터리 진단 장치는 배터리 진단 및 등급화를 수행할 수 있다.
배터리 진단 및 등급화는 배터리 검사 결과를 바탕으로, 배터리의 SOC, SOH, SOP, SOB를 산출하고 등급을 결정하는 공정을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 진단 장치는, 빠른 검사, 표준 검사, 정밀 검사, 용량 표준 검사, 용량 정밀 검사, 중 적어도 하나에 기초하여 SOC, SOH, SOP, SOB 를 산출하고 이를 출력 및/또는 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 배터리 검사 결과에 기반하여, 목표 SOC 에 기반하여, 정확한 SOC 가 설정될 수 있다. 이 때, 측정된 저항 값을 이용하여 정확한 SOC 가 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 배터리의 측정된 교류 임피던스, 직류 저항, 및 OCV 정보 중 적어도 하나(예를 들어, 교류 임피던스 또는 직류 저항 및 OCV 정보)에 기반하여, 목표 SOC 에 맞게 충전 또는 방전이 수행될 수 있다. 목표 SOC 는 데이터베이스로부터 배터리의 OCV(Open Circuit Voltage)를 불러옴으로써 설정될 수 있다.
[수학식 1]
Vcut-off= OCVtarget ± IR , I는 전류값, R은 내부저항
Vcut-off 는 배터리를 목표 전압에 정확하게 맞추기 위하여 충전 또는 방전을 실시할 때 종료 조건이 되는 충·방전 종료 조건 설정 전압을 의미한다.
만약, 배터리 검사 결과에 기반하여, 배터리의 폐기가 필요할 경우, SOC 를 0%인 완전 방전 상태로 만들어, 배터리 보관 및 운송을 안전하게 할 수도 있다.
단계 S4500에서, 배터리 진단 장치는 배터리 후기 점검을 수행할 수 있다. 배터리 후기 점검은, 배터리 검사 후에, 배터리 검사로 인한 배터리 상태의 안전을 확인하기 위한 동작 및/또는 각종 장비(예를 들어, 배터리 진단 장치)의 이상 유무를 확인하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 도11을 참조하면, 배터리 후기 점검은, 배터리 후기 정리 점검 동작, 배터리 후기 분리 점검 동작, 배터리 분리 동작, 배터리 후기 안전 점검 동작을 포함할 수 있다.
배터리 후기 정리 점검 동작은, 배터리 검사 진단을 완료한 후, 교류 임피던스 분석기, 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 배터리의 전압과 온도, 저항 등을 측정하여 검사 진단 정리를 위해 점검하는 공정을 포함할 수 있다. 도12를 참조하면, 배터리 진단 장치는 교류 임피던스 분석기에서 전압, 온도, 1kHz 저항 측정을 수행하고, 충방전기 전압, 온도 측정을 수행하고, BMS 또는 Battery Interface 전압, 온도를 측정하고 비정상적이면 이상 정지 동작을 수행하고, 정상적이면 정리 점검 결과를 저장하고 완료할 수 있다. 정리 점검 결과는 배터리의 전압, 온도, 내부 저항, 절연 저항, 각 단전지의 전압 및 모듈의 온도 및 이상 상태 등과 같은 검사 결과를 포함할 수 있다.
배터리 후기 분리 점검 동작은, 배터리 시료의 분리를 위하여 분리 상태를 점검하고 정상 상태를 판정하는 공정을 포함할 수 있다. 도13을 참조하면, 배터리 후기 분리 점검 동작은, 절연저항기 절연저항 측정, 정상 여부 판정, 전압측정기 전압 측정, 정상 여부 판정, CAN 신호 -> Relay off, 전원공급기 OFF -> BMS OFF, 전압측정기 전압 측정, 정상 여부 판정, 추가검사 선택, 및 분리 동작을 포함할 수 있다.
배터리 분리 동작은, 검사와 진단이 완료된 배터리 시료를 MSD 를 분리하고, 고전압 연결부, 저전압 연결부, BMS 또는 배터리 인터페이스와 배터리를 분리, 확인하고 저장하는 공정을 포함할 수 있다. 도14를 참조하면, MSD 분리, 배터리 종단부 전압 측정, MSD 분리 여부 및 배터리 종단부 전압을 입력하고 정상적이지 않으면 이상 정지 동작이 수행될 수 있다. 정상적이라면, 배터리 고전압 연결부(도3의 HVJB)와 저전압 연결부(도3의 LVJB)를 분리하고, BMS 인터페이스를 분리하고, 정상적이지 않으면 이상 정지 동작이 수행되고, 정상적이면 분리하고 분리 점검 단계에서 측정된 결과와 이상 유무에 대한 판정 결과가 저장될 수 있다.
배터리 후기 안전 점검 동작은, 시료에서 MSD 분리 여부를 확인하여 후기 안전점검을 확인하고 저장하는 공정을 포함할 수 있다. 도15를 참조하면, MSD 분리, 배터리 종단부 전압 측정, MSD 분리 여부와 전압을 입력하고, 정상적이지 않으면 이상 정지 동작이 수행되고 정상적이면 안전 점검 결과가 저장될 수 있다.
단계 S4600에서, 배터리 진단 장치는 배터리 진단 결과를 저장할 수 있다.
배터리 진단 장치는, 진단 결과를 저장하고 진단 일자, 진단 센터, 진단 장비와 진단 결과를 추적할 수 있는 검사 진단에 대한 별도의 바코드를 출력하고 배터리 팩과 모듈에 바코드를 부착하여 진단을 종료할 수 있다.
상시 점검 동작은, 교류 임피던스 측정기, 충방전기, BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 배터리의 전압, 온도를 주기적으로 측정하여 배터리 정상, 경고, 이상 상태를 판정하는 공정이다. 도16은 배터리 진단 과정 전반에 걸쳐서 수행될 수 있는 특별 절차 중 상시 점검의 흐름도를 나타낸다.
이상 정지 동작은, 배터리 검사 진단 중 배터리의 이상 상태가 감지되었을 경우 모든 실행을 중단하고 안전을 확보하는 공정이다. 도17은 배터리 진단 과정 전반에 걸쳐서 수행될 수 있는 특별 절차 중 이상 정지 동작의 흐름도를 나타낸다. 도17을 참조하면, 이상 정지 동작은, 모든 실행 중단, 최종 상태 저장, 이상정지단계 소리 및 경광등 ON, MSD 분리, 배터리 종단부 전압 측정, 분리 여부 및 측정 전압 입력, 정상 여부 판정, 고전압 연결부(도3의 HVJB)의 분리 확인, 저전압 연결부(도3의 LVJB)의 분리 확인, BMS 또는 Battery Interface 분리 확인 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이상 정지 동작은, 배터리 진단 방법의 모든 실행을 중단하는 단계, 배터리와 MSD를 분리하는 단계, 배터리 종단부 전압을 측정하는 단계, 종단부 전압이 정상적이면 배터리 진단 장치의 고전압 연결부와 저전압 연결부를 배터리로부터 분리하는 단계, 및 배터리 진다 장치의 BMS 또는 배터리 인터페이스를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 도18a 내지 18q는 일 실시 예에 따라, 배터리 진단 과정에서 검사를 구성하는 기본 검사의 단위 공정의 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 저압 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 60V 이하 전압의 배터리 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. 도18a는 일 실시 예에 따라, 저압 교류 임피던스를 측정하는 흐름도를 나타낸다.
일 실시 예에 따른 저압 단일 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 60V 이하 전압의 배터리를 1,000Hz 단주파수 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. (예 : 전압 60V, 측정범위 1,000mohm, 주파수 1,000Hz)
일 실시 예에 따른 저압 주사 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 60V 이하 전압의 배터리를 0.1~1,000Hz 주사 범위에서 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. (예 : 전압 60V, 측정범위 1,000mohm, 6지점/10배수)
일 실시 예에 따른 고압 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 500V 이하 전압의 배터리 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. 도18b는 일 실시 예에 따라, 고압 교류 임피던스를 측정하는 흐름도를 나타낸다.
일 실시 예에 따른 고압 단일 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 500V 이하 전압의 배터리를 1,000Hz 단 주파수 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. (예 : 전압 800V, 측정범위 1,000mohm, 주파수 1,000Hz)
일 실시 예에 따른 고압 주사 교류 임피던스는, 교류 임피던스 분석기를 이용하여 500V 이하 전압의 배터리를 1~1,000Hz 주사 범위에서 교류 임피던스를 측정하는 공정이다. (예 : 전압 800V, 측정범위 1,000mohm, 6지점/10배수)
일 실시 예에 따른 충전 직류 저항은, 충전부터 시작하는 직류 저항을 측정하는 공정이다. 도18c는 일 실시 예에 따라 충전 직류 저항을 측정하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 방전 직류 저항은, 방전부터 시작하는 직류 저항을 측정하는 공정이다. 방전 직류 저항의 측정은, 도18c와는 다른 순서, 즉, 방전, 휴지, 충전의 순서대로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 완전 충전은 배터리를 완전 충전하는 공정이다. 도18d는 일 실시 예에 따라 완전 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 부분 표준 충전은 배터리를 표준용량의 10% 충전하는 공정이다. 도18e는 일 실시 예에 따라 부분 표준 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 부분 측정 충전은 배터리를 측정 용량의 10% 충전하는 공정이다. 도18f는 일 실시 예에 따라 부분 측정 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 재충전은 SOC 가 50% 미만인 배터리를 재충전하는 공정이다. 도18g 는 일 실시 예에 따라 재충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 완전 방전은 배터리를 완전 방전하는 공정이다. 도18h는 일 실시 예에 따라 완전 방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 부분 표준 방전은 배터리를 표준용량의 10% 방전하는 공정이다. 도18i는 일 실시 예에 따라 부분 표준 방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 부분 측정 방전은 배터리를 측정용량의 10% 방전하는 공정이다. 도18j는 일 실시 예에 따라 부분 측정 방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 재방전은 SOC 50% 이상의 배터리를 재방전하는 공정이다. 도18k는 일 실시 예에 따라 재방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 저압 정밀 충전은 60V 이하 전압의 완전 방전 배터리를 부분 측정 충전과 저압 교류 임피던스 검사와 방전 직류 저항 검사를 반복하여 실시하고 완전 충전 후 저압 교류 임피던스 검사를 실시하는 공정이다. 도18l은 일 실시 예에 따라 저압 정밀 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 고압 정밀 충전은 500V 이하 전압의 완전 충전 배터리를 부분 측정 충전과 고압 교류 임피던스 검사와 방전 직류 저항 검사를 반복하여 실시하고 완전 충전 후 고압 교류 임피던스 검사를 실시하는 공정이다. 도18m는 일 실시 예에 따라 고압 정밀 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 정밀 충전은 완전 방전 배터리를 부분 측정 충전과 방전 직류 저항 검사를 반복하고 완전 충전을 실시하는 공정이다. 도18n은 일 실시 예에 따라 정밀 충전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 저압 정밀 방전은 60V 이하 전압의 완전 충전 배터리를 부분 측정 방전과 저압 교류 임피던스 검사와 충전 직류 저항 검사를 반복하여 실시하고 완전 방전 후 저압 교류 임피던스 검사를 실시하는 공정이다. 도18o는 일 실시 예에 따라 저압 정밀 방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 고압 정밀 방전은 500V 이하 전압의 완전 충전 배터리를 부분 측정 방전과 고압 교류 임피던스 검사와 충전 직류 저항 검사를 반복하여 실시하고 완전 방전 후 고압 교류 임피던스 검사를 실시하는 공정이다. 도18p는 일 실시 예에 따라 고압 정밀 방전을 수행하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따른 정밀 방전은 완전 충전 배터리를 부분 측정 방전과 충전 직류 저항 검사를 반복하고 완전 방전 실시하는 공정이다. 도18q는 일 실시 예에 따라 정밀 방전을 수행하는 흐름도이다.
설명들은 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 구성들 및 동작들을 제공하도록 의도된다. 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들뿐만 아니라, 위 실시 예들을 단순하게 변경하거나 수정하여 얻어질 수 있는 구현들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들을 앞으로 용이하게 변경하거나 수정하여 달성될 수 있는 구현들도 포함할 것이다.

Claims (9)

  1. 배터리 진단 장치에 기반한 배터리 진단 방법에 있어서,
    바코드 리더기로 진단하고자 하는 배터리에 부착된 제1바코드를 인식하고, 상기 배터리에 대응하는 정보를 데이터베이스로부터 읽어오는 단계;
    상기 배터리에 대한 전압, 온도, 특정 주파수에서의 교류 임피던스, 절연 저항을 측정함으로써 초기 점검을 수행하는 단계;
    상기 초기 점검 결과 상기 배터리의 상태가 비정상적이면 상기 배터리의 검사를 수행하지 않고, 상기 초기 점검 결과 상기 배터리의 상태가 정상적이면 상기 배터리에 대한 소정 주파수 범위에서의 교류 임피던스와 직류 저항을 측정함으로써 검사를 수행하는 단계;
    상기 검사 결과에 기반하여 상기 배터리의 SOC, SOH, SOP, SOB를 결정하고 등급화하는 단계;
    상기 검사가 완료된 배터리의 전압, 온도, 특정 주파수에서의 교류 임피던스, 절연 저항을 측정함으로써 후기 점검을 수행하는 단계; 및
    상기 배터리에 대한 진단에 대한 제2바코드를 상기 배터리에 부착하고 진단 결과를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 검사를 수행하는 단계는,
    상기 교류 임피던스를 측정한 다음에 상기 직류 저항을 측정하되, 상기 배터리의 전압과 상기 데이터베이스의 정보에 기반하여 추정된 SOC 값이 기준 값 이상이면, 고압 교류 임피던스 측정, 방전 직류 저항 측정, 충전 직류 저항 측정의 순서대로 수행하고, 상기 추정된 SOC가 기준 값 미만이면, 고압 교류 임피던스 측정, 충전 직류 저항 측정, 방전 직류 저항 측정의 순서대로 수행하고,
    상기 배터리를 등급화하는 단계는,
    상기 배터리의 OCV 정보에 기반하여 목표 SOC에 맞게 상기 배터리를 충전 또는 방전시키는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 점검을 수행하는 단계는,
    교류 임피던스 분석기를 이용해 상기 배터리의 전압, 온도, 특정 주파수에서의 교류 임피던스를 측정하는 단계;
    충방전기로 상기 배터리의 전압과 온도를 측정하는 단계;
    BMS 또는 배터리 인터페이스를 통해 상기 배터리의 전압과 온도를 측정하는 단계; 및
    절연 저항기로 상기 배터리의 절연 상태를 판단하는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검사를 수행하는 단계는,
    교류 임피던스 분석기와 충방전기의 사용 가능 여부에 기반하여, 빠른 검사 모드, 표준 검사 모드, 정밀 검사 모드, 용량 표준 검사 모드, 용량 정밀 검사 모드, 저항 검사 모드 중 적어도 하나를 선택하는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리를 충전 또는 방전시키는 단계는,
    상기 배터리가 폐기될 필요가 있으면, 상기 목표 SOC를 0%로 설정하고, 상기 배터리를 완전 방전하는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 후기 점검을 수행하는 단계는,
    상기 배터리의 전압, 온도, 절연 저항, 특정 주파수에서의 교류 임피던스를 측정하고, 측정 값이 정상 범위 이내이면 검사 결과를 저장하는 단계;
    상기 검사가 완료된 배터리를 MSD 로부터 분리하는 단계; 및
    상기 배터리 진단 장치의 고전압 연결부, 저전압 연결부, 및 BMS 를 상기 배터리로부터 분리하는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 진단 방법이 수행되는 동안, 상기 배터리의 전압, 온도를 주기적으로 측정하여, 측정 값이 정상 범위를 벗어나면 이상 정지 동작이 수행되고,
    상기 이상 정지 동작은,
    상기 배터리 진단 방법의 모든 실행을 중단하는 단계;
    상기 배터리와 MSD 를 분리하는 단계;
    상기 배터리의 종단부 전압을 측정하는 단계;
    상기 종단부 전압이 정상적이면, 상기 배터리 진단 장치의 고전압 연결부와 저전압 연결부를 상기 배터리로부터 분리하는 단계; 및
    상기 배터리 진단 장치의 BMS또는 배터리 인터페이스를 분리하는 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.
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