KR940701546A - 배터리를 충전하고 테스트하는 방법 및 장치 - Google Patents

배터리를 충전하고 테스트하는 방법 및 장치

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KR940701546A
KR940701546A KR1019930703861A KR930703861A KR940701546A KR 940701546 A KR940701546 A KR 940701546A KR 1019930703861 A KR1019930703861 A KR 1019930703861A KR 930703861 A KR930703861 A KR 930703861A KR 940701546 A KR940701546 A KR 940701546A
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로날드 에이. 블리이커
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Abstract

재충전 가능한 배터리를 충전하고 테스트 하는 장치는 배터리의 특성 및 결함을 포함하는 어떤 조건을 결정하는데 사용된다.
황산처리된 셀에 의해 생긴 장치의 결함, 쇼트된 회로의 셀 및 부정합된 셀은 배터리 전압, 용량 및 충전수용 용량을 결정한다.

Description

배터리를 충전하고 테스트하는 방법 및 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본발명의 방법을 실행할 수 있는 장치의 블록도.
제2도는 본발명의 바람직한 실시예의 플로우챠트.

Claims (31)

  1. 재충전 가능한 배터리를 충전시키는 배터리 충전장치에 있어서, (a) 상기 장치의 동작을 제어하는 마이크로프로세서 수단; (b) 상기 마이크로프로세서 수단을 명령하여 상기 장치의 동작의 시컨스를 제어하는 소프트웨어 수단; (c) 상기 마이크로프로세서 수단에 접속되어, 상기 소프트웨어 명령과 상기 배터리에 해당하는 내정된 데이타 및 셀 특성을 기억하는 메모리수단; (d) 상기 마이크로프로세서 수단에 접속되어, 그 마이크로 프로세서 수단으로 부터의 디지탈신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈 대 아날로그 변환기수단; (e) 상기 디지탈 대 아날로그 변환기수단에 접속되어, 상기 마이크로프로세서 수단이 요구하는 전압 및 전류에서 전력을 발생하는 직류전력 발생기수단; (f) 상기 배터리를 접속하는 한쌍의 출력수단; (g) 상기 출력수단에 접속되어, 그 출력수단을 통해 상기 배터리로 그리고 상기 배터리로 부터 흐르는 전류를 측정하는 전류센서수단; (h) 상기 배터리, 전류센서수단 및 직류전력 발생기수단의 전압을 측정하는 전압측정수단; (i) 상기 전압측정수단에 접속되어, 상기 전압측정으로 부터의 아날로그 신호를 상기 마이크로프로세서로 전송하기 위한 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 대 디지탈 변환기수단; (j) 상기 전류 및 전압은 분석하고, 상기 배터리에서 셀의 수, 용량, 충전상태 및 결함을 결정하는 제2소프트웨어 수단; (k) 상기 센서수단, 상기 직류전력 발생기수단 및 상기 배터리를 접속하는 전기 회로를 제어하는 구동기수단; (l) 상기 직류전력 발생기 수단에 접속되어, 그 직류전력 발생기수단에 의해 상기 배터리에 공급되는 전압 및 전류를 제어하는 제어수단; 및 (m) 상기 마이크로프로세서 수단에 의해 제어되고, 상기 배터리, 상기 장치 및 디바이스의 상태를 표시하는 디스플레이 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직류전력 발생기수단은 상기 배터리에 공급되는 직류전류를 발생하는 수단을 포함하고, 이 전류값은 상기 메모리수단과 상기 전압측정수단에 의해 측정된 전압에 관련하여 상기 소프트웨어 수단에 의해 소정의 시간 함수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직류전력 발생기수단은 상기 배터리에 인가되는 전압을 발생하는 수단을 포함하고, 이 전압값은 상기 메모리수단과 상기 전류센서수단에 의해 측정된 전류에 관련하여 상기 소프트웨어 수단에 의해 소정의 시간 함수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소프트웨어 수단은 상기 배터리내의 최소, 최대 및 참 셀의 수를 결정하는 수단, 상기 배터리에 인가된 전압 및 전류를 제어가능하게 변화시키는 수단, 상기 배터리의 가스점을 결정하는 수단, 상기 배터리의 결함조건을 검출하는 수단, 및 상기 배터리의 충전상태와 용량을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  5. 제1항에 있어서, 상긴 배터리는 재충전 가능한 납산 배터리인 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  6. 재충전 가능한 배터리를 테스트하는 배터리 테스트장치에 있어서, (a) 상기 장치의 동작을 제어하는 마이크로프로세서 수단; (b) 상기 마이크로프로세서 수단을 명령하여 상기 장치의 동작의 시컨스를 제어하는 소프트웨어 수단; (c) 상기 마이크로프로세서 수단에 접속되어, 상기 소프트웨어 명령과 상기 배터리에 해당하는 내정된 데이타 및 특성을 저장하는 메모리수단; (d) 상기 마이크로프로세서 수단에 접속되어, 그 마이크로프로세서 수단으로 부터의 디지탈 신호를 아날로그 신호 변환하는 디지탈 대 아날로그 변환기수단; (e) 상기 디지탈 대 아날로그 변환기수단에 접속되어, 상기 마이크로프로세서 수단이 요구하는 전압 및 전류에서 전력을 발생하는 직류전력 발생기수단; (f) 상기 배터리에 접속되는 한쌍의 출력수단; (g) 상기 출력수단에 접속되어, 그 출력수단은 통해 상기 배터리로 그리고 그 배터리로 부터 흐르는 전류를 측정하는 전류센서수단; (h) 상기 배터리, 전류센서수단 및 직류전력 발생기수단의 전압을 측정하는 전압측정 수단; (i) 상기 전압측정수단에 접속되어, 상기 전압측정으로 부터의 아날로그 신호를 상기 마이크로프로세서로 전송하기 위한 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 대 디지탈 변환기수단; (j) 상기 전압 및 전류를 분석하고, 상기 배터리에서 셀의 수, 용량, 충전상태 및 결함을 결정하는 제2소프트웨어 수단; (k) 상기 센서수단, 상기 직류전력 발생기수단 및 상기 배터리를 접속하는 전기회로를 제어하는 구동기수단; (l) 상기 직류전력 발생기수단에 접속되어, 그 직류전력 발생기수단에 의해 상기 배터리에 공급되는 전압 및 전류를 제어하는 제어수단; 및 (m) 상기 마이크로프로세서 수단에 의해 제어되고, 상기 배터리, 상기 장치 및 디바이스의 상태를 표시하는 디스플레이수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 테스트장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 직류전력 발생기수단은 상기 배터리에 공급되는 직류전류를 발생하는 수단을 포함하고, 이 전류 값은 상기 전압측정수단에 의해 측정된 전압에 의해 소정의 시간 함수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 테스트장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 직류전력 발생기수단은 상기 배터리에 인가된 전압을 발생하는 수단을 포함하고, 이 전압값은 상기 메모리수단과 상기 센서수단에 의해 측정된 전류에 관련하여 상기 소프트웨어 수단에 의해 소정의 시간 함수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 테스트장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 소프트웨어 수단은 상기 배터리내의 최소, 최대 및 참 셀의 수를 결정하는 수단, 상기 배터리에 인가된 전압 및 전류를 제어가능하게 변화시키는 수단, 상기 배터리의 가스점을 결정하는 수단, 상기 배터리의 결함조건을 검출하는 수단, 및 상기 배터리의 충전상태와 용량을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 테스트장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 배터리는 재충전 가능한 납산 배터리인 것을 특징으로 하는 배터리 테스트장치.
  11. 재충전 가능한 배터리를 테스트하는 방법에 있어서, (a) 상기 배터리의 개방회로 전압을 측정하고 그 측정된 개방회로 전압에 대해 가능한 셀 수를 추정하는 단계; (b) 내정된 시간주기동안 그 배터리에 대해 제어 가능하게 변하는 충전전류 또는 전압을 공급하며, 상기 배터리 단자를 통하거나 혹은 거기서 발생하는 응답전압 또는 응답전류를 측정하고 가스의 방출에 대해 상기 배터리를 테스트하는 단계; (c) 배터리 충전 전압이 그 배터리의 특성인 내정된 전압이 곱해진 그 배터리의 추정된 셀 수와 같아 질때까지 어떠한 충전율에서든 자동적으로 그 배터리를 충전하는 단계; (d) 단계 (b)가 가스의 방출을 표시할때까지 단계 (a), (b), 및 (c)를 반복하는 단계; (e) 상기 배터리가 전류가 증가하는 방향에서 가스를 방출하는 때의 전류(Igas-up) 및 전압(Vgas-up)과, 상기 배터리가 전류가 감소하는 방향에서 방출되는 가스를 정지시킬 때의 전류(Igas-down) 및 전압(Vgas-down)을 결정하는 단게; (f) 상기 전압(Vgas-up) 및/또는 전압(Vgas-down)으로 부터 상기 배터리내의 참 셀의 수를 결정하는 단계; (g) 단계 (f)에서 결정된 참 셀의 수, 단계 (a)에서 측정된 개방회로전압 및 상기 장치에 의해 상기 배터리로의 충전입력을 이용하여 충전상태를 결정하는 단계; (h) 상기 전류(Igas-down)가 내정된 값보다 작거나 같을 때의 상기 전류(Igas-up) 및, 상기 전류(Igas-down)가 내정된 값보다 크거나 같을 때의 상기 전류(Igas-up)과 전류(Igas-down)간의 차이로 부터 상기 배터리의 용량을 결정하는 단게; (i) 상기 개방회로 전압으로 부터 결함조건을 결정하는 단계; (j) 단계 (b)에서 발생된 전류전압 특성으로 부터 결함조건을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방법이 (a) 배터리 전압이 배터리의 특성인 내정된 전압이 곱해진 참 셀의 수와 같아질때 까지 내정된 충전율에서 자동적으로 배터리 충전하는 단계; (b) 상기 충전 전류가 내정된 낮은 값으로 감소할 때까지 단계(a)에서의 전압과 동일한 일정 전압에서 상기 배터리를 충전하는 단계; (c) 내정된 시간 주긴 동안 어떠한 전압에서든 내장된 일정 전류로 상기 배터리를 충전하는 단계; (d) 상기 전류(Igas-down)가 배터리의 소정 충전 상태를 나타내는 특성인 내정된 하위 제한에 도달할 때까지 청구항 11항의 단계(b)와 (e) 그리고 본 청구항 12항의 단계(c)를 반복하는 단계; (e) 충전 입력으로부터 상기 배터리로의 충전을 받아 들이는 상기 배터리의 충전 용량을 결정하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 배터리는 납산 배터리인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 배터리에서 추정되는 셀 수는 다음 방정식, 즉 셀의 최소수=(OCV/V1(여기서 V1값은 완전히 충전된 셀의 셀 전압에 해당하고, OCV는 개방 회로 전압)에 의해 추정되는 셀의 최소수인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 배터리에서 추정되는 셀 수는 다음 방정식, 즉 셀의 최대수=(OCV/V2)(여기서 V2값은 완전히 충전된 셀의 셀 전압에 해당하고, OCV는 개방 회로 전압)에 의해 추정되는 셀의 최대수인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 셀의 최대수(MAXCEL)는, 추정된 셀의 수가 내정값보다 작으며, 배터리가 MAXCEL에 해당하는 전압에서 청구한 제11항의 단계(c)에서 충전될때 참 셀의 수인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 배터리는 배터리 전압이 내정된 전압에 셀의 최소수를 곱한 것과 같아질때까지 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 참셀의 수는 전압(Vgas)는 V3로 나눔으로써 결정되며, 여기서 V3는 배터리의 타입에 따른 특징적인 전압이고, 납산 배터리인 경우 약 2.35 내지 2.60V의 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, V3는 납산 배터리인 경우 2.5V인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제11항에 있어서, 단계(b)와 (e)는 다음과 같은 단계, 즉 (a) 내정된 시간 주기에 걸쳐 배터리 전압을 개방회로 전압으로부터 배터리의 타입에 따른 특성인 내정된 상위제한 전압까지 단조 증가시키고, 내정된 시간 주기동안 상기 전압을 상기 상위제한 전압에 유지시키며, 내정된 시간 주기에 걸쳐 배터리 전압을 상기 상위제한 전압으로부터 개방회로 전압으로 단조 감소시키는 단계; (b) 상기의 전압을 증가시키고 감소시키는 동안 응답 전류 및/또는 임피던스를 측정하는 단계; (c) 미분 dI/dV 대 I 또는 V(여기서 I는 전류 V는 전압) 또는 dZ/dV 대 I 또는 V(여기서 I는 전류, V는 전압, Z는 임피던스)을 이용하여 데이타를 분석하는 단계; 및 (d) 전압을 증가시키는 방향에서 dI/dV 또는 dZ/dV에서 하나 또는 그 이상의 최소치의 존재에 의해 가스방출 매개 변수 및 상기 전압을 감소시키는 방향에서 dI/dV 또는 dZ/dV에서 하나 또는 그 이상의 최소치의 존재에 의해 가스정지점을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제11항에 있어서, 단계 (b)와 (e)는 다음과 같은 단계, 즉 (a) 내정된 시간 주기에 걸쳐 배터리 전압을 개방회로 전압으로부터 배터리의 타입에 따른 특성인 내정된 상위제한 전압까지 단조 증가시키고, 내정된 시간 주기동안 상기 전압을 상기 상위제한 전압에 유지시키며, 내정된 시간 주기에 걸쳐 배터리 전압을 상기 상위제한 전압으로부터 개방회로 전압으로 단조 감소시키는 단계; (b) 상기의 전압을 증가시키고 감소시키는 동안 응답 전류를 측정하는 단계; (c) 미분 dI/dV 대 I 및/또는 V(여기서 I는 전류, V는 전압)을 이용하여 데이타를 분석하는 단계; 및 (d) 전압을 증가시키는 방향에서 dI/dV에서 하나 또는 그 이상의 최소치의 존재에 의해 가스방출 매개변수 및 상기 전압을 감소시키는 방향에서 dI/dV에서 하나 또는 그 이상의 최소치의 존재에 의해 가스정지점을 결정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제11항에 있어서, 단계(j)에서 결정된 상기 결함을 배터리 리이드를 장치에 반대 방향으로 접속시킴으로써 발생하며, 측정된 개방회로 전압은 내정전압, 특히 -1V보다 적은 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제11항에 있어서, 단계(j)에서 결정된 상기 결함은 배터리를 장치에 적절치 못하게 접속시킴으로써 발생하며, 측정된 개방회로 전압은 내정전압 보다 작으며 또다른 내정 전압 보다는 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제11항에 있어서, 단계(j)에서 결정된 단위 결함은 내정전압 보다 더큰 개방회로 전압에 의해 발생하며, 개방회로 전압 보다 실제 큰 인가된 전압에 응답해서 배터리를 통해서 실제 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 결함은 아래의 결함조건, 즉 (a) 불량접속 (b) 부식된 단자 (c) 전해액의 손실 (d) 장치내에서의 릴레이 타입 요소의 불량 중의 적어도 하나를 가르키는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제11항에 있어서, 단계 (j)에서 결정된 상기 결함은 용량에 있어 부정합된 셀을 갖는 상기 배터리에 의해 발생하고, 상기 부정합은 전류 또는 전압이 증가하는 방향에서 다중가스방출점 및 전류 또는 전압이 감소하는 방향에서 하나 또는 그이상의 가스 정지점의 존재에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제11항에 있어서, 단계 (j)에서 결정된 상기 결함은 황산처리된 셀에 의한 결함을 갖는 상기 배터리에 의해 발생하고, 그 결함은 전류 또는 전압이 감소하는 방향에서 대응가스 정지점이 존재하지 않는 것과 연관해서 전류 또는 전압이 증가하는 방향에서 하나 또는 그이상의 전류-전압의 변곡이 존재함으로써 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제11항에 있어서, 단계 (j)에서 결정된 상기 결함은 소프트-쇼트된 셀에 의한 결함은 갖는 상기 배터리에 의해 발생하고, 그 결함은 청구항 제11항에서의 단계 (b)에 의해 개방회로 전압에서의 최소의 내정된 증가의 점프 또는 Igas-up 매개변수들 중의 하나에 대한 불균형하게 낮은 값에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제11항에 있어서, 배터리의 내부 저항은 두 세트의 Igas-up 및 Vgas-up 매개변수로 부터 결정되고, 이들 각 세트는 상기 배터리의 상이한 충전상태에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 결함은 내정된 내부 저항과 메모리에 저장된 상기 배터리의 크기 및 용량의 특성인 해당 값을 비교함으로써 나타나는 것을 특징으로하는 방법.
  31. 제11항에 있어서, 단계 (b)와 (e)는 다음과 같은 단계, 즉 (a) 내정된 시간 주기에 걸쳐 배터리 전류를 영 또는 실제 영인 전류에서 내정된 상위 제한 전류까지 단조 증가시키며, 내정된 시간 주기동안 상기 상위 제한 전압에 상기 정류를 유지시키며, 내정된 시간주기에 걸쳐 상기 전류를 상기 상위 제한 값으로 부터 영 또는 실제 영인 정류까지 단조 감소시키는 단계; (b) 상기의 전류가 증가하고 감소하는 동안 배터리의 응답전압 및/또는 임피던스를 측정하는 단계; (c) 미분 dV/dI 대 I 또는 V(여기서 I는 전류 V는 전압) 또는 미분 dZ/dI 대 I 또는 V(여기서 I는 전류 V는 전압 Z는 임피던스)을 이용하여 데이타를 분석하는 단계; (d) 전류가 증가하는 방향에서 dV/dI 또는 dZ/dI 에서의 하나 또는 그 이상의 최대치의 존재에 의한 가스방출 매개변수 및 상기 전압을 감소하는 방향에서 dV/dI 또는 dZ/dI에서의 하나 또는 그 이상의 최대치의 존재에 의한 가스정지점을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019930703861A 1989-05-10 1991-06-13 배터리를 충전하고 테스트하는 방법 및 장치 KR100221047B1 (ko)

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