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特表2023-551000電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-06
(54)【発明の名称】電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システム
(51)【国際特許分類】
H01M 10/44 20060101AFI20231129BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20231129BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20231129BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20231129BHJP
H02J 7/04 20060101ALI20231129BHJP
G01R 31/389 20190101ALI20231129BHJP
G01R 31/392 20190101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
H01M10/44 P
H01M10/48 P
H01M10/48 301
H02J7/00 X
H02J7/10 H
H02J7/10 B
H02J7/10 L
H02J7/04 L
H02J7/00 Q
G01R31/389
G01R31/392
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023532409
(86)(22)【出願日】2022-07-18
(85)【翻訳文提出日】2023-05-26
(86)【国際出願番号】 KR2022010421
(87)【国際公開番号】W WO2023038275
(87)【国際公開日】2023-03-16
(31)【優先権主張番号】10-2021-0119789
(32)【優先日】2021-09-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】クンウク・イ
【テーマコード（参考）】
2G216
5G503
5H030
【Ｆターム（参考）】
2G216BA21
2G216BA51
2G216CA01
2G216CA04
5G503AA01
5G503BA02
5G503BB01
5G503CA01
5G503CA11
5G503CB11
5G503DA04
5G503DA07
5G503EA05
5G503EA09
5G503GD03
5G503GD06
5H030AS06
5H030AS18
5H030BB01
5H030BB21
5H030FF22
5H030FF41
5H030FF42
5H030FF43
5H030FF44
5H030FF52
(57)【要約】
本発明は、電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムに関し、上記電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムは、充電が中断された特定の電池パックを放電して、放電された特定の電池パックの少なくとも一つの状態情報を算出し、特定の電池パックの充電を再開し、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出することにより、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムを提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池パックを充電する少なくとも一つの電池収容部を含む電池交換装置において、前記電池パックを充電する充電器、
前記電池パックを放電する放電器、
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報を測定する測定器、及び
前記電池パックの充電率が特定の基準値に達すると前記充電器の動作を中断させ、前記放電器を動作するように制御して、前記測定器によって放電状態の前記電池パックの状態情報を測定する制御器
を含む、電池交換装置。
【請求項2】
前記制御器は、放電状態の前記電池パックの状態情報の測定が完了すると、前記充電器を動作するように制御して、前記電池パックが満充電されるように充電を再開する、請求項１に記載の電池交換装置。
【請求項3】
前記制御器は、外部サーバと連動して、前記電池パックの少なくとも一つの状態情報を前記外部サーバに送信する、請求項１に記載の電池交換装置。
【請求項4】
前記電池パックの状態情報は、前記電池パックの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の電池交換装置。
【請求項5】
前記放電器は、パルス状の放電電流が出力されるように前記電池パックを放電させる、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池交換装置。
【請求項6】
電池パックの少なくとも一つの状態情報を用いて前記電池パックの状態を診断するサーバ装置において、前記サーバ装置は、
メモリ、及び
前記メモリに格納された少なくとも一つの命令を実行するプロセッサ
を含み、
前記少なくとも一つの命令は、
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して保存するようにする命令、
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出するようにする命令、及び
前記インピーダンス情報から前記電池パックの劣化度を算出するようにする命令
を含む、電池状態診断サーバ装置。
【請求項7】
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報は、電池交換装置から獲得される、請求項６に記載の電池状態診断サーバ装置。
【請求項8】
前記電池パックの状態情報は、前記電池パックの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを含む、請求項６に記載の電池状態診断サーバ装置。
【請求項9】
前記少なくとも一つの命令は、前記電池パックの少なくとも一つの状態情報から前記電池パックの内部抵抗の変化を算出するようにする命令、及び
前記電池パックの内部抵抗の変化から前記電池パックの劣化度を算出するようにする命令
を含む、請求項６に記載の電池状態診断サーバ装置。
【請求項10】
前記少なくとも一つの命令は、前記電池パックの劣化度から前記電池パックの欠陥の可否を判断するようにする命令をさらに含む、請求項６～９のいずれか一項に記載の電池状態診断サーバ装置。
【請求項11】
前記少なくとも一つの命令は、前記電池パックの劣化度を同一条件の電池パックの基準劣化度と比較するようにする命令、及び
前記基準劣化度に対し前記電池パックの劣化度にしきい値以上の差が発生すると、前記電池パックに欠陥が発生したと判断するようにする命令
を含む、請求項１０に記載の電池状態診断サーバ装置。
【請求項12】
電池パックの少なくとも一つの状態情報を用いて前記電池パックの状態を診断する方法において、前記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して保存するステップ、
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出するステップ、及び
前記インピーダンス情報から前記電池パックの劣化度を算出するステップ
を含む、電池状態診断方法。
【請求項13】
前記電池パックの少なくとも一つの状態情報は、電池交換装置から獲得する、請求項１２に記載の電池状態診断方法。
【請求項14】
前記電池パックの状態情報は、前記電池パックの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを含む、請求項１２に記載の電池状態診断方法。
【請求項15】
前記電池パックの劣化度を算出するステップは、前記電池パックの少なくとも一つの状態情報から前記電池パックの内部抵抗の変化を算出するステップ、及び
前記電池パックの内部抵抗の変化から前記電池パックの劣化度を算出するステップを
含む、請求項１２に記載の電池状態診断方法。
【請求項16】
前記電池パックの劣化度から前記電池パックの欠陥の可否を判断するステップをさらに含む、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の電池状態診断方法。
【請求項17】
前記電池パックの欠陥の可否を判断するステップは、前記電池パックの劣化度を同一条件の電池パックの基準劣化度と比較するステップ、及び
前記基準劣化度に対し前記電池パックの劣化度にしきい値以上の差が発生すると、前記電池パックに欠陥が発生したと判断するステップ
を含む、請求項１６に記載の電池状態診断方法。
【請求項18】
少なくとも一つの電池収容部に収容された電池パックを充電し、前記電池パックの状態を診断する電池交換システムにおいて、前記電池パックの充電を中断して少なくとも一つの状態情報を測定し、前記電池パックの充電を再開する電池交換装置、及び
前記電池交換装置から前記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して前記電池パックのインピーダンス情報を算出する電池状態診断サーバ装置
を含む、電池交換システム。
【請求項19】
前記電池交換装置は、前記電池パックの充電率が特定の基準値に達すると、前記電池パックの充電を中断させる、請求項１８に記載の電池交換システム。
【請求項20】
前記電池交換装置は、充電が中断された前記電池パックを放電して前記少なくとも一つの状態情報を測定する、請求項１８に記載の電池交換システム。
【請求項21】
前記電池状態診断サーバ装置は、前記電池パックのインピーダンス情報を用いて、前記電池パックの劣化度を算出する、請求項１８に記載の電池交換システム。
【請求項22】
前記電池状態診断サーバ装置は、前記電池パックのインピーダンス情報を用いて、前記電池パックの欠陥有無を判断する、請求項１８～２１のいずれか一項に記載の電池交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２１年９月８日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２１－０１１９７８９号の出願日の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された内容の全ては、本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムに関し、より具体的には、電池パックの充電とともにインピーダンスをリアルタイムで測定して、電池パックの劣化度及び欠陥有無を判断する電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムに関する。
【背景技術】
【0003】
従来は、電池パックの劣化度の推定のために、電池パックの電圧、電流及び温度を別途測定していた。しかしながら、従来の電池パック劣化度の測定方法は、測定結果の誤差範囲が大きく発生して、電池パックの容量が過度に推定されるという短所があり、これにより、予想される電池の推定容量に対し電池の使用時間が短くなるという問題が発生した。
【0004】
また、従来の電池パックの劣化度推定装置は、電池セル、器具又は電子装置などの電池の内部欠陥の事前診断が難しいため、火事又は爆発現象を事前に感知することが難しかった。
【0005】
これによって、最近は、電池パックの精密な劣化推定及び欠陥診断のために、電池のインピーダンス（Impedance）を測定する方法が提供されている。
【0006】
しかしながら、従来のインピーダンス測定方法は、リアルタイム測定が難しいため、使用中に発生する電池パックの欠陥を診断しにくいという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記のような問題点を解決するための本発明の目的は、電池パックの状態情報を測定する、高効率及び高信頼性の電池交換装置を提供することにある。
【0008】
上記のような問題点を解決するための本発明の別の目的は、電池パックの状態情報からインピーダンスを測定して、電池パックの劣化度及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池状態診断サーバ装置を提供することにある。
【0009】
上記のような問題点を解決するための本発明のまた別の目的は、電池パックの状態情報からインピーダンスを測定して、電池パックの劣化度及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池状態診断方法を提供することにある。
【0010】
上記のような問題点を解決するための本発明のまた別の目的は、電池パックの状態情報からインピーダンスを測定して、電池パックの劣化度及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するための本発明の一実施例に係る、少なくとも一つの電池パックを充電する電池交換装置は、上記電池パックを充電する充電器、上記電池パックを放電する放電器、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を測定する測定器及び、上記電池パックの充電率が特定の基準値に達すると、上記充電器の動作を中断させ、上記放電器を動作するように制御して、上記測定器によって放電状態の上記電池パックの状態情報を測定する制御器を含む。
【0012】
ここで、上記制御器は、放電状態の上記電池パックの状態情報の測定が完了すると、上記充電器を動作するように制御して、上記電池パックが満充電されるように充電を再開することができる。
【0013】
また、上記制御器は、外部サーバと連動して、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を上記外部サーバに送信することができる。
【0014】
このとき、上記電池パックの状態情報は、上記電池パックの電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0015】
また、上記放電器は、パルス（Pulse）状の放電電流が出力されるように上記電池パックを放電させることができる。
【0016】
上記目的を達成するための本発明の別の実施例に係る、電池パックの少なくとも一つの状態情報を用いて上記電池パックの状態を診断する電池状態診断サーバ装置は、 メモリ及び、上記メモリに格納された少なくとも一つの命令を実行するプロセッサを含み、上記少なくとも一つの命令は、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して保存するようにする命令、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出するようにする命令及び、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（State of Health, ＳｏＨ）を算出するようにする命令を含む。
【0017】
このとき、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報は、電池交換装置から獲得されることができる。
【0018】
また、上記電池パックの状態情報は、上記電池パックの電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0019】
一方、電池状態診断サーバ装置の上記少なくとも一つの命令は、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報から上記電池パックの内部抵抗の変化を算出するようにする命令及び、上記電池パックの内部抵抗の変化から上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を算出するようにする命令を含むことができる。
【0020】
また、電池状態診断サーバ装置の上記少なくとも一つの命令は、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）から上記電池パックの欠陥の可否を判断するようにする命令をさらに含むことができる。
【0021】
また、電池状態診断サーバ装置の上記少なくとも一つの命令は、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を同一条件の電池パックの基準劣化度（ＳｏＨ）と比較するようにする命令及び、上記基準劣化度（ＳｏＨ）に対し上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）にしきい値以上の差が発生すると、上記電池パックに欠陥が発生したと判断するようにする命令を含むことができる。
【0022】
上記目的を達成するための本発明のまた別の実施例に係る、電池パックの少なくとも一つの状態情報を用いて上記電池パックの状態を診断する電池状態診断方法は、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して保存するステップ、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出するステップ及び、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（State of Health, ＳｏＨ）を算出するステップを含む。
【0023】
このとき、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報は、電池交換装置から獲得することができる。
【0024】
また、上記電池パックの状態情報は、上記電池パックの電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0025】
一方、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を算出するステップは、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報から上記電池パックの内部抵抗の変化を算出するステップ及び、上記電池パックの内部抵抗の変化から上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を算出するステップを含むことができる。
【0026】
また、上記電池状態診断方法は、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）から上記電池パックの欠陥の可否を判断するステップをさらに含むことができる。
【0027】
ここで、上記電池パックの欠陥の可否を判断するステップは、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を同一条件の電池パックの基準劣化度（ＳｏＨ）と比較するステップ及び、上記基準劣化度（ＳｏＨ）に対し上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）にしきい値以上の差が発生すると、上記電池パックに欠陥が発生したと判断するステップを含むことができる。
【0028】
上記目的を達成するための本発明のまた別の実施例に係る、少なくとも一つの電池収容部に収容された電池パックを充電し、上記電池パックの状態を診断する電池交換システムは、上記電池パックの充電を中断して少なくとも一つの状態情報を測定し、上記電池パックの充電を再開する電池交換装置及び、上記電池交換装置から上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して上記電池パックのインピーダンス情報を算出する電池状態診断サーバ装置を含む。
【0029】
ここで、上記電池交換装置は、上記電池パックの充電率（ＳｏＣ）が特定の基準値に達すると、上記電池の充電を中断させることができる。
【0030】
また、上記電池交換装置は、充電が中断された上記電池パックを放電して上記少なくとも一つの状態情報を測定することができる。
【0031】
一方、上記電池状態診断サーバ装置は、上記電池パックのインピーダンス情報を用いて、上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）を算出することができる。
【0032】
また、上記電池状態診断サーバ装置は、上記電池パックのインピーダンス情報を用いて、上記電池パックの欠陥有無を判断することができる。
【発明の効果】
【0033】
本発明の実施例に係る電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムは、充電が中断された特定の電池パックを放電して、放電された特定の電池パックの少なくとも一つの状態情報を算出し、特定の電池パックの充電を再開し、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出することにより、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】従来の電池交換システムのブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係る電池交換システムのブロック図である。
【図3】本発明の実施例に係る電池パックの放電電流のパルス信号波形グラフである。
【図4】本発明の実施例に係る電池状態診断サーバ装置のブロック図である。
【図5】本発明の実施例に係る電池交換システムを用いて電池の状態を診断する方法を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本発明は、種々の変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるので、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳しく説明しようとする。ところが、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されたい。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して使用している。
【0036】
第１の、第２の、Ａ、Ｂなどの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されることができるが、上記構成要素は、上記用語によって限定されてはいけない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１の構成要素は第２の構成要素と命名されることができ、同様に第２の構成要素も第１の構成要素と命名されることができる。「及び／又は」という用語は、複数の関連して記載された項目の組合わせ又は複数の関連して記載された項目のうちのある項目を含む。
【0037】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及されたときには、当該他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されたい。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないことと理解されたい。
【0038】
本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味でない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないことと理解されたい。
【0039】
別に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含め、ここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的であるか過度に形式的な意味としては解釈されない。
【0040】
以下、本発明に係る好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0041】
図１は、従来の電池交換システムのブロック図である。
【0042】
図１を参照すれば、従来の電池交換システムは、電池パックが収容された電池収容部に充電器が個別接続された電池交換装置及び電池パックの充電量を保存する外部サーバの形態で提供された。
【0043】
これによって、従来の電池交換システムは、単に電池パックの充電機能のみを提供することで、電池パックのインピーダンスの変化と、これによる電池パックの劣化度及び欠陥有無などを考慮することができなくて、信頼性が低下するという短所があった。
【0044】
一方、本発明の実施例に係る電池交換システムは、特定の電池パックの充電とともに状態情報を測定し、測定された状態情報から特定の電池パックのインピーダンスを算出することにより、算出されたインピーダンスを用いて劣化度（ＳｏＨ）及び欠陥有無を判断して、高効率及び高信頼性の電池交換システムが提供されることができる。
【0045】
本発明の実施例に係る電池交換システムについては、下記図面を参照してより詳しく説明する。
【0046】
図２は、本発明の実施例に係る電池交換システムのブロック図である。
【0047】
図２を参照すれば、本発明の実施例に係る電池交換システムは、電池交換装置Ｄ及び外部電池状態診断サーバ装置Ｓを含むことができる。
【0048】
より具体的に説明すれば、電池交換装置Ｄは、外部電池状態診断サーバ装置Ｓと外部通信によって互いに連動することができる。これによって、電池交換システムは、電池交換装置Ｄによって、電池収容部に収容された電池パックＰの充電を制御して、特定の電池パックＰの少なくとも一つの状態情報を測定し、 外部電池状態診断サーバ装置Ｓによって、測定された特定の電池パックＰの少なくとも一つの状態情報に基づいて、特定の電池パックＰのインピーダンス情報、劣化度（State of Health, ＳｏＨ）及び欠陥有無を判断して提供することができる。
【0049】
本発明の実施例に係る電池交換システムの上記構成Ｄ、Ｓについてより詳しく説明すれば、電池交換装置Ｄは、少なくとも一つの電池収容部を含むことができる。
【0050】
電池収容部は、使用者によって外部から挿入される電池パックＰを収容することができる。これによって、電池交換装置Ｄは、電池収容部内に収容される少なくとも一つの電池パックＰを充電し、充電中の電池パックＰの欠陥有無をリアルタイムで診断することができる。
【0051】
また、電池交換装置Ｄは、少なくとも一つの電池収容部に収容された電池パックＰのうち充電が完了した電池パックＰを使用者に提供することができる。
【0052】
電池交換装置Ｄについて構成別により具体的に説明すれば、電池交換装置Ｄは、充電器１０００、放電器３０００、測定器５０００及び制御器７０００を含むことができる。
【0053】
ここで、充電器１０００、放電器３０００、測定器５０００は、並列接続されることができ、充電器１０００、放電器３０００、測定器５０００は、それぞれ内部通信によって制御器７０００と接続されることができる。実施例によれば、内部通信は、ＵＡＲＴ、ＣＡＮ、ＬＩＮ及びイーサネットのうちいずれか一つとして提供されることができる。
【0054】
充電器１０００は、電池交換装置Ｄ内の少なくとも一つとして提供され、電池収容部に収容された少なくとも一つの電池パックＰを充電することができる。ここで、電池パックＰは、エネルギーを貯蔵する装置であって、少なくとも一つの電動機器に適用され、当該機器に動力を提供することができる。例えば、少なくとも一つの電動機器は、電動スクーター、キックボード、自動車、ロボット又はドローンのうちいずれか一つであってよい。
【0055】
実施例によれば、少なくとも一つの電池収容部に電池パックＰが収容される場合、少なくとも一つの充電器１０００は、少なくとも一つの電池パックＰと個別接続されることができる。言い換えれば、充電器１０００は、特定の電池パックＰと一対一で接続されることができる。
【0056】
例えば、より具体的に説明すれば、電池パックＰ及び充電器１０００がそれぞれＮ個提供される場合、第１の充電器１０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第１の電池パックＰ１が収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができ、第Ｎの充電器１０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第Ｎの電池パックＰＮが収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができる。
【0057】
充電器１０００は、後述する制御器７０００から第１の制御信号を受信する場合、電池交換装置Ｄに提供される交流電源を直流電源に変換（Converting）して、個別接続された特定の電池パックＰを充電することができる。
【0058】
また、充電器１０００は、後述する制御器７０００から第２の制御信号を受信する場合、充電中の特定の電池パックＰの充電を中断することができる。実施例によれば、後述する制御器７０００は、充電中の特定の電池パックＰの充電量が特定の基準値を満足する場合、充電器１０００に第２の制御信号を送信することができる。これによって、充電器１０００は、充電中の特定の電池パックＰの充電を中断することができる。例えば、第２の制御信号は、特定の電池パックＰの充電率が５０％以上であるとき、送信されることができる。
【0059】
放電器３０００は、電池交換装置内の少なくとも一つとして提供され、電池収容部に収容された少なくとも一つの電池パックＰを放電させることができる。
【0060】
より具体的に説明すれば、少なくとも一つの電池収容部に電池パックＰが収容される場合、少なくとも一つの放電器３０００は、少なくとも一つの電池パックＰと個別接続されることができる。言い換えれば、放電器３０００は、特定の電池パックＰと一対一で接続されることができる。
【0061】
例えば、電池パックＰ及び放電器３０００がそれぞれＮ個提供される場合、第１の放電器３０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第１の電池パックＰ１が収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができ、第Ｎの放電器３０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第Ｎの電池パックＰＮが収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができる。
【0062】
放電器３０００は、後述する制御器７０００から第３の制御信号を受信する場合、個別接続された特定の電池パックＰを放電させることができる。
【0063】
実施例によれば、放電器３０００は、制御器７０００から第３の制御信号を受信することができる。より具体的に説明すれば、放電器３０００は、電池パックＰの充電率が特定の基準値を満足して充電が中断された後に、制御器７０００から第３の制御信号を受信することができる。
【0064】
放電器３０００は、制御器７０００から第３の制御信号を受信する場合、電池パックＰを放電させることができる。
【0065】
このとき、放電器３０００は、特定の電池パックＰの放電電流がパルス（Pulse）信号波形で出力されるように放電させることができる。
【0066】
図３は、本発明の実施例に係る電池パックの放電電流のパルス信号波形グラフである。
【0067】
図３を参照すれば、放電器３０００は、特定の電池パックＰの放電電流が多様なパルス波形を有するように振幅、周期、振動数のうちの少なくとも一つのパラメータを調整することができる。
【0068】
一実施例によれば、放電器３０００は、０．５Ｃレートであるとき、１０秒内１回の周期で放電電流が出力されるように電池パックＰを放電させることができる。
【0069】
他の実施例によれば、放電器３０００は、１Ｃレートであるとき、２０秒内３回の周期で放電電流が出力されるように電池パックＰを放電させることができる。
【0070】
ここで、Ｃレートとは、電池パックを特定の定電流で放電させたとき、当該時間の間放電させることができる量と定義されることができる。例えば、充電容量が３０００ｍＡ／ｈである電池パックを使用する場合、 実施例に係る放電器３０００は、１Ｃレートのとき、３０００ｍＡの最大放電電流を出力することができる。
【0071】
ところが、開示されたところに限定されず、電池交換装置Ｄは、放電器３０００の代わりに、充電器１０００を調整して充電電流をパルス（Pulse）信号の形態で出力させることができる。
【0072】
再び図１を参照すれば、測定器５０００は、制御器７０００から第４の制御信号を受信して、電池パックＰの少なくとも一つの状態情報を測定することができる。
【0073】
実施例によってより具体的に説明すれば、少なくとも一つの電池収容部に電池パックＰが収容される場合、少なくとも一つの測定器５０００は、少なくとも一つの電池パックＰと個別接続されることができる。言い換えれば、測定器５０００は、特定の電池パックＰと一対一で接続されることができる。
【0074】
例えば、電池パックＰ及び測定器５０００がそれぞれＮ個提供される場合、第１の測定器５０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第１の電池パックＰ１が収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができ、第Ｎの測定器５０００の＋端子及び－端子は、それぞれ第Ｎの電池パックＰＮが収容された電池収容部の＋端子及び－端子に接続されることができる。
【0075】
ところが、測定器５０００は、開示されたところに限定されず、単一の形態で提供されることができる。より具体的に説明すれば、一つの測定器５０００は、少なくとも一つの電池パックＰと接続された少なくとも一つのスイッチ（図示せず）と接続されることができる。これによって、測定器５０００は、少なくとも一つのスイッチのＯｎ／Ｏｆｆによって、上記スイッチと一対一で接続された少なくとも一つの電池パックＰの状態情報を測定することができる。
【0076】
測定器５０００は、上述したように、後述する制御器７０００から第４の制御信号を受信する場合、個別接続された特定の電池パックＰの少なくとも一つの状態情報を測定することができる。
【0077】
実施例によってより詳しく説明すれば、測定器５０００は、制御器７０００から第４の制御信号を受信することができる。ここで、第４の制御信号は、制御器７０００により第３の制御信号が送信された後に送信されることができる。言い換えれば、測定器５０００は、放電状態の特定の電池パックＰから少なくとも一つの状態情報を測定することができる。例えば、少なくとも一つの状態情報は、電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0078】
その後、測定器５０００は、測定された少なくとも一つの状態情報を後述する制御器７０００に伝達することができる。
【0079】
制御器７０００は、上述したように、充電器１０００、放電器３０００及び測定器５０００とそれぞれ内部通信によって接続されることができる。これによって、制御器７０００は、充電器１０００、放電器３０００及び測定器５０００へ動作制御信号を送信するか又は充電器１０００、放電器３０００及び測定器５０００から少なくとも一つの測定情報を受信することができる。
【0080】
一実施例によれば、制御器７０００は、少なくとも一つの電池収容部に電池パックＰが収容される場合、当該電池収容部と接続された特定の充電器１０００に第１の制御信号を送信することができる。ここで、第１の制御信号は、充電器１０００の動作を開始する制御信号であってよい。
【0081】
他の実施例によれば、制御器７０００は、第１の制御信号による充電器１０００の動作中に特定の電池パックＰの充電率（State of Charge, ＳｏＣ）が特定の基準値に達する場合、充電器１０００に第２の制御信号を送信することができる。ここで、第２の制御信号は、充電器１０００の動作を中断する制御信号であってよく、特定の電池パックの充電率（ＳｏＣ）の特定の基準値は５０％であってよい。
【0082】
言い換えれば、制御器７０００は、特定の電池パックの充電率（ＳｏＣ）が５０％以上の場合、充電器１０００へ第２の制御信号を送信して、特定の電池パックＰの充電を中断させることができる。
【0083】
また、制御器７０００は、充電器１０００に第２の制御信号を送信した後、上記充電器１０００と並列接続された放電器３０００に第３の制御信号を送信することができる。
【0084】
ここで、第３の制御信号は、放電器３０００の動作を制御する信号であって、放電器３０００は、第２の制御信号によって充電が中断された電池パックＰに対して、パルス状の放電電流が出力されるように放電させることができる。
【0085】
その後、制御器７０００は、充電器１０００及び放電器３０００と並列接続された測定器５０００に第４の制御信号を送信することができる。言い換えれば、制御器７０００は、測定器５０００を動作させて、測定器５０００により測定された特定の電池パックＰの少なくとも一つの状態情報を受信することができる。
【0086】
また、制御器７０００は、後述する電池状態診断サーバ装置Ｓと外部通信によって接続されることができる。ここで、外部通信は、イーサネット、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇなどの有線無線通信のうち少なくとも一つであってよい。
【0087】
制御器７０００は、外部の電池状態診断サーバ装置Ｓと接続されて、測定器５０００から受信された特定の電池パックＰの状態情報を電池状態診断サーバ装置Ｓに送信することができる。その後、制御器７０００は、外部電池状態診断サーバ装置Ｓから算出された特定の電池パックＰのインピーダンス情報を受信することができる。
【0088】
ここで、特定の電池パックＰのインピーダンス情報は、外部電池状態診断サーバ装置Ｓによって、上記特定の電池パックＰの状態情報を用いて算出されることができる。
【0089】
その後、制御器７０００は、特定の電池パックＰと接続された充電器１０００に第１の制御信号を送信することができる。これによって、充電器１０００は、充電が中断された特定の電池パックＰの充電を再開して、特定の電池パックＰを満充電することができる。
【0090】
電池状態診断サーバ装置Ｓは、外部通信によって制御器７０００と連動することができる。これによって、電池状態診断サーバ装置Ｓは、制御器７０００から受信された特定の電池パックＰの少なくとも一つの状態情報を保存することができる。ここで、状態情報は、上述したように、特定の電池パックＰの電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）情報を含むことができる。
【0091】
電池状態診断サーバ装置Ｓは、受信された特定の電池パックＰの状態情報を用いて、電池パックＰの状態をリアルタイムで診断することができる。
【0092】
より具体的に説明すれば、電池状態診断サーバ装置Ｓは、制御器７０００に受信された特定の電池パックＰの状態情報を用いて、特定の電池パックＰのインピーダンス情報を算出することができる。
【0093】
電池状態診断サーバ装置Ｓは、算出された特定の電池パックＰのインピーダンス情報を保存し、保存された上記インピーダンス情報を制御器７０００に送信することができる。
【0094】
電池状態診断サーバ装置Ｓは、電池パックＰのインピーダンス情報に基づいて、特定の電池パックＰの劣化度（State of Health, ＳｏＨ）を算出することができる。
【0095】
実施例によれば、電池状態診断サーバ装置Ｓは、特定の電池パックＰのインピーダンスの変化に応じた上記特定の電池パックＰの内部抵抗の変化を算出することができる。
【0096】
その後、電池状態診断サーバ装置Ｓは、算出された内部抵抗の変化から特定の電池パックＰの劣化度を算出することができる。例えば、内部抵抗が上昇する場合、特定の電池パックＰの寿命が短くなって、劣化度（ＳｏＨ）が高くなり得る。
【0097】
また、電池状態診断サーバ装置Ｓは、特定の電池パックＰのインピーダンス情報に基づいて、特定の電池パックＰの電池パックの欠陥有無を判断することができる。
【0098】
実施例によってより具体的に説明すれば、電池状態診断サーバ装置Ｓは、特定の電池パックＰのインピーダンス変化から算出された上記特定の電池パックＰの劣化度（ＳｏＨ）を同一条件での基準電池パックの劣化度（ＳｏＨ）と比較することができる。
【0099】
このとき、特定の電池パックＰの劣化度（ＳｏＨ）が基準劣化度（ＳｏＨ）に対ししきい値以上の差が発生する場合、電池状態診断サーバ装置Ｓは、特定の電池パックＰに欠陥が発生したと判断することができる。ここで、欠陥は、電池セル、電気装置又は器具などによる欠陥を含むことができる。
【0100】
図４は、本発明の実施例に係る電池状態診断サーバ装置のブロック図である。
図４を参照すれば、電池サーバ診断装置Ｓは、メモリ１００、プロセッサ２００、送受信装置３００、入力インターフェース装置４００、出力インターフェース装置５００及び記憶装置６００を含むことができる。
図４を参照すれば、電池サーバ診断装置Ｓは、メモリ１００、プロセッサ２００、送受信装置３００、入力インターフェース装置４００、出力インターフェース装置５００及び記憶装置６００を含むことができる。
【0101】
実施例によれば、電池サーバ診断装置Ｓに含まれたそれぞれの構成要素１００、２００、３００、４００、５００、６００は、バス（bus）７００によって接続されて互いに通信を行うことができる。
【0102】
電池サーバ診断装置Ｓの上記構成要素１００、２００、３００，４００、５００、６００のうちメモリ１００及び記憶装置６００は、揮発性記憶媒体及び非揮発性記憶媒体のうち少なくとも一つから構成されることができる。例えば、メモリ１００及び記憶装置６００は、読み出し専用メモリ（read only memory, ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（random access memory, ＲＡＭ）のうち少なくとも一つから構成されることができる。
【0103】
この中でもメモリ１００は、プロセッサ２００によって実行される少なくとも一つの命令を含むことができる。
【0104】
実施例によれば、少なくとも一つの命令は、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報を受信して保存するようにする命令、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出するようにする命令及び、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（State of Health, ＳｏＨ）を算出するようにする命令を含むことができる。
【0105】
プロセッサ２００は、中央処理装置（central processing unit, ＣＰＵ）、グラフィックス・プロセッシング・ユニット（graphics processing unit, ＧＰＵ）、又は本発明の実施例に係る方法が行われる専用のプロセッサを意味することができる。
【0106】
プロセッサ２００は、上述したように、メモリ１００に格納された少なくとも一つのプログラム命令（program command）を実行することができる。
【0107】
以上、本発明の実施例に係る電池交換装置及び電池状態診断サーバ装置を含む電池交換システムを説明した。以下では、電池交換システムを用いた電池状態診断方法をより詳しく説明する。
【0108】
図５は、本発明の実施例に係る電池交換システムを用いて電池の状態を診断する方法を説明するためのフロー図である。
【0109】
図５を参照すれば、電池交換システムは、電池収容部に放電状態の特定の電池パックＰが収容されているか否かを確認することができる（Ｓ１０００）。
【0110】
このとき、少なくとも一つの電池収容部に電池パックＰが収容される場合、電池交換システムは、制御器７０００の第１の制御信号を用いて、上記電池収容部と接続された充電器１０００を動作させることにより、上記電池パックＰを充電することができる（Ｓ２０００）。
【0111】
その後、電池交換システムは、第１の制御信号によって充電中の電池パックＰが特定の基準のしきい値に達する場合（Ｓ３０００）、制御器７０００の第２の制御信号を用いて、上記充電器１０００の動作を中断させることができる（Ｓ４０００）。ここで、上記特定の基準は、電池パックの充電量（State of Charge, ＳｏＣ）であってよい。言い換えれば、電池交換システムは、充電中の上記電池パックＰの充電量（ＳｏＣ）が５０％以上である場合、制御器７０００の第２の制御信号を用いて充電器１０００の動作を中断させることができる。
【0112】
その後、電池交換システムは、制御器７０００の第３の制御信号を用いて放電器３０００を動作させることができる。これによって、電池交換システムは、第２の制御信号によって充電が中断された上記電池パックＰを放電させることができる（Ｓ５０００）。ここで、放電器３０００は、放電電流の変化値が明確に表れるパルス（Pulse）状の信号波形が出力されるように特定の電池パックＰを放電させることができる。
【0113】
その後、電池交換システムは、制御器７０００の第４の制御信号を用いて測定器５０００を動作させることができる。これによって、電池交換システムは、放電された状態の特定の電池パックの少なくとも一つの状態情報を測定することができる（Ｓ６０００）。ここで、少なくとも一つの状態情報は、上述したように、電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0114】
その後、電池交換システムは、測定された少なくとも一つの状態情報を電池状態診断サーバ装置Ｓに保存することができる（Ｓ７０００）。
【0115】
一方、電池交換システムは、制御器７０００の第１の制御信号によって充電器１０００を動作させて、充電が中断された特定の電池パックＰが満充電されるまで再充電することができる（Ｓ８０００）。
【0116】
また、電池交換システムは、電池状態診断サーバ装置Ｓに保存された少なくとも一つの状態情報を用いて、特定の電池パックＰのインピーダンス情報を算出することができる（Ｓ９０００）。
【0117】
電池交換システムは、電池状態診断サーバ装置Ｓを用いて、上記特定の電池パックＰのインピーダンス情報に基づいて特定の電池パックＰの劣化度（State of Health, ＳｏＨ）を算出することができる（Ｓ１００００）。
【0118】
実施例によってより詳しく説明すれば、電池交換システムは、特定の電池パックＰのインピーダンス変化に応じた上記特定の電池パックＰの内部抵抗の変化を算出することができる。その後、電池交換システムは、算出された内部抵抗の変化に基づいて、特定の電池パックＰの劣化度を算出することができる。例えば、内部抵抗が上昇する場合、特定の電池パックＰの寿命が短くなって、特定の電池パックＰの劣化度が高くなり得る。
【0119】
また、電池交換システムは、電池状態診断サーバ装置Ｓを用いて、上記特定の電池パックＰのインピーダンス情報に基づいて、特定の電池パックＰの電池パックの欠陥有無を判断することができる（Ｓ１１０００）。
【0120】
実施例によってより具体的に説明すれば、電池交換システムは、電池状態診断サーバ装置Ｓを用いて、特定の電池パックＰのインピーダンス変化から算出された上記電池パックの特定の電池パックＰの劣化度（ＳｏＨ）を同一条件での基準電池パックの劣化度（ＳｏＨ）と比較することができる。
【0121】
このとき、特定の電池パックＰの劣化度（ＳｏＨ）が基準劣化度（ＳｏＨ）に対ししきい値以上の差を有する場合、電池交換システム内の電池状態診断サーバ装置Ｓは、特定の電池パックＰに欠陥が発生したと判断することができる。ここで、欠陥は、電池セル、電気装置又は器具などによる欠陥を含むことができる。
【0122】
以上、本発明の実施例に係る電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムを提供することができる。
【0123】
本発明の実施例に係る電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムは、充電が中断された特定の電池パックを放電して、放電された特定の電池パックの少なくとも一つの状態情報を算出し、特定の電池パックの充電を再開し、上記電池パックの少なくとも一つの状態情報からインピーダンス情報を算出することにより、上記インピーダンス情報から上記電池パックの劣化度（ＳｏＨ）及び欠陥有無を判断する、高効率及び高信頼性の電池交換装置、電池状態診断サーバ装置及び方法、並びにこれを含む電池交換システムを提供することができる。
【0124】
本発明の実施例に係る方法の動作は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なプログラム又はコードとして具現化することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み込まれることができるデータが保存されるすべての種類の記録装置を含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散して、分散方式でコンピュータで読み取り可能なプログラム又はコードが保存されて実行されることができる。
【0125】
また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ロム（rom）、ラム（ram）、フラッシュメモリ（flash memory）などのようにプログラム命令を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含むことができる。プログラム命令は、コンパイラ（compiler）によって作られるような機械語コードのみならず、インタプリタ（interpreter）などを使用してコンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含むことができる。
【0126】
本発明の一部の側面は、装置の文脈で説明されたが、それは、対応する方法による説明も示すことができ、ここで、ブロック又は装置は、方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法の文脈で説明された側面は、対応するブロック又はアイテム又は対応する装置の特徴で示すことができる。方法ステップのいくつか又は全部は、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ又は電子回路のようなハードウェア装置によって（又は用いて）行われることができる。いくつかの実施例において、最も重要な方法ステップの一つ以上は、このような装置によって行われることができる。
【0127】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更できることを理解するであろう。
【符号の説明】
【0128】
１０００：充電器 ３０００：放電器
５０００：測定器 ７０００：制御器
９０００：サーバ １００：メモリ
２００：プロセッサ ３００：送受信装置
４００：入力インターフェース装置 ５００：出力インターフェース装置
６００：記憶装置 ７００：バス
Ｐ：電池パック
５０００：測定器 ７０００：制御器
９０００：サーバ １００：メモリ
２００：プロセッサ ３００：送受信装置
４００：入力インターフェース装置 ５００：出力インターフェース装置
６００：記憶装置 ７００：バス
Ｐ：電池パック
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】