电池电流动检查系统及方法与流程

1.本发明涉及废电池(使用后的电池)的电流动检查技术，涉及如下的电池电流动检查系统及方法：在再次使用或再利用废电池之前，确认废电池的充电状态及是否可以充电，通过电阻检查来确认是否有电流动异常。


背景技术：

2.依据韩国《废弃物管理法》第13条第23款、上述《废弃物管理法》实施细则第13条第23款以及上述《废弃物管理法》实施细则附录5的第43号制定的《废弃物再利用者的具体遵守事项》公告中指出“再利用电动汽车的废电池的人员要在再利用之前进行电动汽车废电池的外观检查和电流动检查”。
3.在公告内容中，废电池的电流动检查要确认通过连接充电装置的当前充电状态及是否可以充电以及通过电阻检查来确认电流动异常与否。
4.然而，至今仍没有提供通过连接充电装置来检查废电池的电流动的系统或装置。


技术实现要素：

5.本发明所要实现的目的在于，提供能够进行废电池的电流动检查的电池电流动检查系统及方法。
6.本发明所要实现的目的在于，提供能够以低廉的成本检查电动汽车的废电池的电流动率的电池电流动检查系统及方法。
7.本发明实施例可用于实现除上述目的以外的未具体提及的其他目的。
8.用于解决上述问题的本发明实施例的电池电流动检查系统包括：检查项目管理部，与使用人员输入部的输出相对应地操作，管理对于不同电池检查项目的设定值、测定值、诊断值的注册、修正、删除、显示；设定值存储部，将通过上述检查项目管理部注册的各个检查项目的设定值与相应电池类型匹配并存储；交流阻抗测试仪，改变输入频率并依次输入于上述废电池，输出对于各个输入频率的输出频率；阻抗掌握部，根据上述检查项目管理部的指示操作上述交流阻抗测试仪，掌握输入于废电池的输入频率与和相应输入频率相对应的输出频率之间的相位差来找到高频的共振频率，计算与高频的共振频率相对应的交流阻抗；以及阻抗诊断部，比较在上述阻抗掌握部中计算的交流阻抗与电流动上限，若计算的上述交流阻抗低于电流动上限，则诊断为正常，若计算的上述交流阻抗高于电流动上限，则判断为异常。
9.本发明实施例的电池电流动检查系统还可以包括：电池电压掌握部，根据上述检查项目管理部的指示操作电连接的电池电压测试仪，通过上述电池电压测试仪掌握上述废电池的电压；电压诊断部，比较在上述电池电压掌握部中掌握的电池电压与设定电压范围，若掌握的上述电池电压在上述设定电压范围内，则诊断为正常，否则诊断为异常；绝缘电阻掌握部，根据上述检查项目管理部的指示操作电连接的绝缘电阻测试仪，通过上述绝缘电阻测试仪掌握上述废电池的绝缘电阻；绝缘电阻诊断部，比较在上述绝缘电阻掌握部中掌
握的绝缘电阻与设定绝缘电阻下限，若掌握的上述绝缘电阻低于上述设定绝缘电阻下限，则判断为异常，若掌握的上述绝缘电阻高于上述设定绝缘电阻下限，则判断为正常；以及适合性诊断部，接收从上述电压诊断部、上述绝缘电阻诊断部及上述电流动诊断部输出的各个诊断结果，来判断最终的适合性与否。
10.上述检查项目管理部通过显示装置向使用人员提供项目设定画面，上述项目设定画面包括：能够供使用人员输入或显示电池类型、根据上述电池类型的上述设定电压范围、上述绝缘电阻下限、上述电流动上限的区域；显示在各个上述掌握部中掌握的电池电压、绝缘电阻及交流阻抗的区域；根据各个诊断部的诊断结果显示充电状态、电流动性及绝缘安全性的区域；以及显示在上述适合性诊断部中诊断的最终的适合性与否的区域。
11.用于解决上述问题的本发明实施例的电池电流动检查方法包括：设定所要检查的废电池的类型和不同检查项目的设定值的步骤；根据使用人员的请求操作交流阻抗测试仪来向上述废电池输入第一输入频率来掌握对于上述第一输入频率的第一输出频率的步骤；掌握上述第一输入频率与上述第一输出频率之间的第一相位差的步骤；通过掌握上述第一相位差是否为“0”来找到共振频率的步骤；改变频率来向上述废电池输入第二输入频率来掌握对于上述第二输入频率的第二输出频率的步骤；依次改变频率直至设定频率为止并输入于上述废电池，通过掌握输入于上述废电池的输入频率与和相应输入频率相对应的输出频率之间的相位差来找到共振频率并注册的步骤；将注册的上述共振频率中频带最高的频率判断为高频的共振频率的步骤；利用上述高频的共振频率中的电压和电流计算出交流阻抗的步骤；以及比较计算的交流阻抗与上述设定值的电流动上限，若计算的上述交流阻抗低于电流动上限，则诊断为正常，若计算的上述交流阻抗高于电流动上限，则判断为异常的步骤。
12.根据本发明的实施例，可以依据韩国环境部公告令检查电动汽车的使用后电池的电流动率。
13.本发明所要实现的目的在于，提供可以利用交流电且以低廉的成本检查电动汽车的使用后电池的电流动率的系统及方法。
14.本发明实施例可以用于实现上述目的以外的未具体提及的其他目的。
附图说明
15.图1为本发明实施例的电池电流动检查系统的框结构图。
16.图2为本发明实施例的电池电流动检查系统的立体图。
17.图3为详细示出本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定结构的图。
18.图4及图5为用于说明本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定操作的图。
19.图6及图7为示出本发明实施例的电池电流动检查系统中的显示检查项目及检查结果的画面的图。
20.图8为示出本发明实施例的电池电流动检查方法的流程图。
具体实施方式
21.以下，参照附图明确且详细地说明若干实施例，使得本发明所属技术领域的普通
技术人员(以下称普通技术人员)容易实施本发明。并且，在说明书中使用的术语“部”可以指硬件结构要素或者电路。
22.以下，参照附图说明本发明实施例的电池电流动检查系统及方法。
23.在进行说明之前需要指出的是，以下所称的电池是指在电动汽车上使用过的废电池，检查对象电池为电池单元、电池模块或者电池组中的一种。
24.图1为本发明实施例的电池电流动检查系统的框结构图。参照图1，本发明实施例的电池电流动检查系统100包括检查项目管理部110、设定值存储部120、电池电压掌握部130、绝缘电阻掌握部140、阻抗掌握部150、电压诊断部160、绝缘电阻诊断部170、电阻诊断部180、适合性诊断部190以及交流阻抗测试仪230。
25.其中，在将交流阻抗测试仪230制造为可在本发明的系统100进行装拆的形态的情况下，本发明实施例的系统100可以省略交流阻抗测试仪230。
26.另一方面，在本发明实施例的电池电流动检查系统中，在只利用交流阻抗测试仪230的情况下，可以省略电池电压掌握部130、绝缘电阻掌握部140、电压诊断部160以及绝缘电阻诊断部170。
27.检查项目管理部110管理不同电池检查项目的设定值、测定值、诊断值及最终检查值。设定值是指用于与测定值比较的不同检查项目的基准值，测定值是指通过不同检查项目测定的值，例如，是指测定的电池电压、测定的电池绝缘电阻、测定的电池阻抗。而且，诊断值通过不同检查项目的基准值与测定值的比较结果值来表示正常(pass)或者异常(fail)。并且，最终检查值为根据诊断值示出最终的电池适合性的值，例如示出适合或者不适合。
28.而且，检查项目管理部110执行如下管理：根据通过使用人员输入部10输入的使用人员的请求，按照电池的类型注册作为各检查项目基准值的设定值，修正或删除设定值等。检查项目管理部110通过显示装置20生成向外部显示的项目设定画面，使用人员通过项目设定画面输入并注册新的电池类型和有关新电池类型的设定值，通过项目设定画面确认所要检查的电池的不同检查项目的设定值、各种诊断值及最终检查值。
29.其中，参照图6及图7说明项目设定画面。图6及图7为示出本发明实施例的电池电流动检查系统中的显示检查项目及检查结果的画面的图。
30.参照图6及图7，在项目设定画面的左侧显示有如下区域和按键：区域
①
，供使用人员输入电池标识(id)(识别信息)或者调用并显示注册的电池标识；区域
②
，供使用人员输入电池类型或者调用并显示已注册电池类型；按键
③
，可以调用新的项目设定画面来记录新的电池信息；按键
④
，可以删除当前显示的电池信息；区域
⑤
，供使用人员输入检查项目的设定值或者调用并显示已注册的相应设定值；以及按键
⑥
，指示开始检查。当使用人员点击指示开始检查的按键
⑥
时，画面变更并显示为“检查初始化”。
31.而且，区域
⑤
包括：显示为“电压范围”的表示相应电池类型中的电池电压上限及下限的区域；显示为“容量”的表示现有电流值的区域；显示为“电流动上限”的表示交流阻抗的上限的区域；以及显示为“绝缘电阻下限”的表示绝缘电阻的下限的区域。
32.并且，在项目设定画面的右侧有显示检查项目的测定值及测定结果的区域。
33.例如，参照图6和图7，项目设定画面的右侧有如下区域：区域
⑦
，显示检查进度；区域
⑧
，显示为“充电状态”，表示测定的电池电压和剩余容量(soc)；区域
⑨
，显示为“电流动
性”，表示测定的交流阻抗；区域
⑩
，显示为“绝缘稳定性”，表示测定的绝缘电阻；区域显示根据测定值的诊断结果；以及区域最终显示电流动检查结果。
34.上述剩余容量可以利用电池电压计算，或者通过利用电池的最大电压和最小电压生成的剩余容量列表来掌握。
35.在图6中，观察项目设定画面右侧的测定结果，测定的电池电压为27.72v，在设定电压范围24.20v～29.40v内，显示为正常(pass)，交流阻抗，即，电流动性为15.62ω，为设定值20.00ω以下，显示为正常，测定的绝缘电阻超过设定值1.00mω，显示为正常。由此，最终检查结果显示所有的检查项目均为正常，因此显示为“适合/能够充电”。
36.相反，在图7中，观察项目设定画面右侧的测定结果，测定的电池电压为27.71v，超出设定电压范围288.00v～403.20v，显示为异常(fail)，交流阻抗，即，电流动性为15.62ω，为设定值的416.65ω以下，显示为正常(pass)，测定的绝缘电阻超过设定值1.00mω，显示为正常(pass)。最终检查结果显示所有的检查项目中有一个项目为异常，因此显示为“不适合/不能充电”。
37.再回来，设定值存储部120将通过检查项目管理部110注册的各个检查项目的设定值与相应电池类型匹配并存储。当然，设定值存储部120也可以存储完成检查的废电池的检查结果。
38.本发明实施例的电池电流动检查系统100具有测定值掌握部a，掌握不同检查项目的测定值。测定值掌握部a的各个掌握部根据检查项目管理部110的指示进行操作，向检查项目管理部110提供掌握的测定值。测定值掌握部a包括电池电压掌握部130、绝缘电阻掌握部140以及阻抗掌握部150。
39.电池电压掌握部130通过控制电池电压测试仪210的操作来从电池电压测试仪210接收测定的测定结果，从而掌握电池电压(例如，电池单元、电池模块或电池组的电压)。其中，电池电压测试仪210为一个测定端子连接于电池的阴极，另一个测定端子连接于电池的阳极来测定电池电压的装置，为通常的电池电压测定装置。
40.绝缘电阻掌握部140通过控制电池电压测试仪210的操作来接收并掌握在绝缘电阻测试仪220中测定的电池的绝缘电阻。其中，绝缘电阻测试仪220为通常的测定电池的绝缘电阻的装置，例如，可以为一个端子与电池的阳极或阴极端子中的一个连接，另一个端子与电池的本体连接来测定电池的绝缘电阻的装置。
41.阻抗掌握部150通过控制交流阻抗测试仪230的操作来接收从交流阻抗测试仪230提供的多个电流的频率、与所提供的电流的频率相对应地测定的电压的频率，掌握有关相同频率的电流与电压的频率之间的相位差后，利用没有相位差的频率的电压与电流来掌握交流阻抗。其中，利用没有相位差的频率的电压与电流的交流阻抗显示与直流电源的直流阻抗相同的值。
42.本发明实施例的电池电流动检查系统100具有测定值诊断部b，诊断不同检查项目的测定值为正常或异常。测定值诊断部b的各个诊断部向检查项目管理部110提供诊断结果。测定值诊断部b包括电压诊断部160、绝缘电阻诊断部170以及电流动诊断部180。
43.电压诊断部160比较在电池电压掌握部130中掌握的电压与设定电压，即，与设定电压范围比较来诊断掌握的电压是否在设定的电压范围内。若掌握的电压在设定电压范围
内，则电压诊断部160诊断为正常，否则，诊断为异常。
44.绝缘电阻诊断部170比较在绝缘电阻掌握部140中掌握的绝缘电阻与设定绝缘电阻，若掌握的绝缘电阻高于设定绝缘电阻，则诊断为正常，否则，诊断为异常。
45.电流动诊断部180比较在阻抗掌握部150中掌握的交流阻抗与设定阻抗，若掌握的交流阻抗低于设定绝缘电阻，则诊断为正常，否则，诊断为异常。
46.适合性诊断部190通过接收从电压诊断部160、绝缘电阻诊断部170及电流动诊断部180中输出的各诊断结果来判断最终的适合性与否，向检查项目管理部110提供适合性与否的结构。
47.交流阻抗测试仪230以从最小频率到最大频率的顺序，或者以从最大频率到最小频率的顺序依次生成设定频率频带的频率并向废电池30输入，向阻抗掌握部150提供与输入频率相对应的输出频率。
48.如一例，由以上结构构成的本发明实施例的电池电流动检查系统100以图2所示的方式制造。图2为本发明实施例的电池电流动检查系统的立体图。参照图2，显示装置20由普通显示器构成，在电池电流动检查系统100中设置有与各个测定仪210、220、230的端子电连接的插口或插头等连接部件。当然，当将交流阻抗测试仪230作为结构的一部分时，电池电流动检查系统100可以与交流阻抗测试仪230构成为一体。
49.以下，参照图3至图5，对本发明实施例的电流动检查系统中的阻抗掌握部150及交流阻抗测试仪230进行说明。图3为详细示出本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定结构的图，图4及图5为用于说明本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定原理的图。
50.电流动检查用于检查交流电流的流动，交流电流的流动受到交流阻抗的影响。但是，电池是利用直流电的电化学装置，作为示出对于其的电流动的适合度，对于直流电的电阻在如下情况下示出最相似的直流电阻值，即，当通过交流电的测定时，没有电流与电压的相位差。
51.具体说明如下，众所周知，直流电中的阻抗z通过“z＝电阻r”来计算，在交流电中，阻抗z通过“z＝r(电阻)+jx(阻抗)”来计算。即，与在直流电中不同，在交流电中，交流电流的流动受阻抗x的影响，电抗x有诱导性电抗x
l
和容量性电抗xc。
52.诱导性电抗x
l
与容量性电抗xc可以由以下数学式1及数学式2表示。
53.数学式1:x
l
＝2πfl
54.数学式2：
55.在上述数学式1及数学式2中，f为频率，l为电感，c为电容。
56.观察数学式1及数学式2可知，诱导性电抗x
l
和容量性电抗xc受频率的影响。即，诱导性电抗x
l
和容量性电抗xc作为影响电流的频率和电压的频率的因素，造成电压与电流频率之间的相位差，影响电压的频率和电流的频率的周期和变化率。上述诱导性电抗x
l
和容量性电抗xc根据频率以大小相反的方式移动。
57.电流的频率与电压的频率之间的相位差可以由以下数学式3表示。
58.数学式3：
59.因此，在诱导性电抗x
l
和容量性电抗xc的阻抗相同的时间点，电流频率与电压频率之间的相位差为“0”，由此，交流阻抗与直流阻抗变得相同。在电路中，把电流频率与电压频率之间的相位差为“0”时的频率叫做共振频率。
60.因此，本发明在测定电流动时寻找共振频率，将共振频率中的交流阻抗当做测定交流阻抗。
61.根据上述本发明的电流动测定原理，阻抗掌握部150和交流阻抗测试仪230以图3所示的方式构成。图3为详细示出本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定结构的图。
62.参照图3，阻抗掌握部150包括测定控制部151、相位差掌握部152以及阻抗计算部153，交流阻抗测试仪230包括频率调节部231、输入频率生成部232以及输出频率测定部233。
63.测定控制部151根据检查项目管理部110的指示来操作交流阻抗测试仪230，相位差掌握部152通过接收输入于废电池30的输入频率与从废电池30中输出的输出频率来掌握两个频率之间的相位差。其中，输入频率为电流的频率，输出频率为电压的频率。
64.阻抗计算部153掌握从相位差掌握部152连续接收的相位差的值为“0”的时间点，利用相位差的值为“0”的时间点的输入频率和输出频率的振幅，即，利用电流值和电压值来计算交流阻抗z。在此情况下，由于相位差的值为“0”，因此交流阻抗z只需计算电阻r。
65.参照图4和图5说明上述相位差掌握部152和阻抗计算部153的操作。图4及图5为用于说明本发明实施例的电池电流动检查系统中的阻抗测定操作的图，图4为根据频率变化的频率的相位差和示出阻抗变化的波德图(bode plot)，图5为有关实数部和虚数部的奈奎斯特图(nyquist plot)。
66.参照图4的(a)部分所示的波德图，当通过交流阻抗测试仪230使频率从0.1开始变化时，在阻抗计算部153中掌握的电流与电压之间的相位差如g1曲线图所示，从阴的值向阳的值变化。在上述变化中，发现相位差为“0”的至少一个共振频率，阻抗计算部153在至少一个共振频率中寻找最高的频率，即，寻找高频的共振频率。
67.而且，如图4的(b)部分所示，阻抗计算部153计算在图4的(a)部分中找到的高频的共振频率中的阻抗用作作为电阻值的交流阻抗。
68.通过图5的奈奎斯特图来说明图4，当从0.1开始改变频率时，废电池30的交流阻抗以作为虚数部的纵轴的值为“0”且只存在作为实数部的横轴的值的区间来表示，以虚数部和实数部的值同时出现的区间来表示。在此情况下，作为虚数部的纵轴的值为“0”，只存在作为实数部的横轴的值的区间为电压与电流之间的相位差为“0”的区间，在该区间中，实数部的值在边缘位置的阻抗为在阻抗计算部153中计算的交流阻抗。
69.以下，说明本发明实施例的电池电流动检查方法。图8为示出本发明实施例的电池电流动检查方法的流程图。
70.参照图8，为了检查电池电流动，使用人员将电池电压测试仪210和绝缘电阻测试
仪220与系统100电连接，将电池电压测试仪210、绝缘电阻测试仪220以及交流阻抗测试仪230的检查用端子连接于废电池30。
71.在此状态下，若使用人员通过使用人员输入部10请求检查电池电流动，则检查项目管理部110通过显示装置20显示作为设定窗的项目设定画面(步骤s801)。
72.接着，若使用人员通过使用人员输入部10在项目设定画面选择或者输入所要检查的电池的检查对象信息，则检查项目管理部110接收检查对象信息，例如电池的类型或电池标识(步骤s802)，从设定值存储部120调用接收的检查对象的不同检查项目的设定值并显示于项目设定画面(步骤s803)。
73.而且，若使用人员在项目设定画面中点击开始检查的按键
⑥
，则检查项目管理部110通知各个掌握部130、140、150开始检查(步骤s804)。
74.接着，电池电压掌握部130操作电池电压测试仪210来测定废电池30的电压，通过测定的结果来掌握电池的电压并向电压诊断部160提供(步骤s805)。
75.电压诊断部160通过接收的电池电压计算废电池的荷电状态(soc，state of charge)，向检查项目管理部110提供电池的电压和计算的电池荷电状态信息，并在项目设定画面显示各个信息(步骤s806)。
76.而且，电压诊断部160诊断接收的电池电压是否在设定电压范围内以及电池的荷电状态适当与否，并向检查项目管理部110提供诊断结果，在项目设定画面显示与电池电压相关的诊断结果(步骤s807)。
77.绝缘电阻掌握部140操作绝缘电阻测试仪220来测定废电池30的绝缘电阻，通过测定结果掌握电池的绝缘电阻并向绝缘电阻诊断部170提供(步骤s808)。绝缘电阻诊断部170诊断接收的绝缘电阻是否超过设定的绝缘电阻下限并向检查项目管理部110提供诊断结果，在项目设定画面显示绝缘电阻，即，显示与绝缘稳定性相关的诊断结果(步骤s809)。
78.阻抗掌握部150操作交流阻抗测试仪230(步骤s810)，接着，交流阻抗测试仪230以将输入频率从0.1hz增至设定的频率为止的方式改变频率(步骤s811)，向阻抗掌握部150提供向电池30输入的输入频率和与之相对应的输出频率，在阻抗掌握部150中掌握输入频率与输出频率之间的相位差(步骤s812)。
79.而且，阻抗掌握部150寻找相位差为“0”的高频的共振频率(步骤s813)，利用找到的高频的共振频率的电压值与电流值来掌握交流阻抗，并向电流动诊断部180和检查项目管理部110提供掌握的交流阻抗(步骤s814)。接着，电流动诊断部180比较掌握的交流阻抗与设定的电流动上限，若交流阻抗低于电流动上限，则诊断为正常，若交流阻抗高于电流动上限，则诊断为异常，向检查项目管理部110提供诊断结果并显示于项目设定画面(步骤s815)。
80.适合性判断部190接收在各个诊断部160、170、180中诊断的结果，适合性判断部190综合各诊断结果来诊断适合或者不适合，向检查项目管理部110提供诊断结果并显示于项目设定画面(步骤s816)。
81.上述说明的意图在于，提供用于体现本发明的例示性结构及操作。本发明的技术思想不仅包括上述说明的实施例，还包括可以通过简单变更或修改上述实施例而获得的具体体现。并且，本发明的技术思想还包含可通过轻松变更或修改上述实施例而获得的具体体现。