KR100264515B1

KR100264515B1 - 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법 및 측정장치

Info

Publication number: KR100264515B1
Application number: KR1019980022540A
Authority: KR
Inventors: 윤철오; 바르수코프 이브게니; 김종현; 김종훈
Original assignee: 박찬구; 금호석유화학주식회사
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-09-01
Also published as: US6208147B1; JP2000009817A; KR20000002003A; JP3162346B2

Abstract

본 발명은 1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정 및 분석하여 미지의 전지 용량을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 넓은 주파수 영역에 대한 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정하고, 측정한 특성 임피던스 스펙트럼을 저항, 축전기 및 전송선 등의 모형상수로 구성된 등가회로에 근사하여 모형상수의 값을 계산하며, 실시간 방전법으로 사전 조사된 전지 용량과 모형상수의 상관관계에 준하여 미지의 용량을 갖는 전지의 특성 임피던스 스펙트럼으로부터 전지 용량을 결정하는 것으로서 실시간 방전법에 비하여 측정 시간이 짧고, 충전/방전 상태와 정밀한 상관 관계를 갖는 등가회로의 구성 모형상수를 활용하며, 넓은 주파수 영역의 특성 임피던스 스펙트럼을 분석하여 모형상수를 결정하는 효율성과 신뢰성이 우수한 전지 용량 측정방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법 및 측정장치

본 발명은 1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼(impedance spectrum)을 측정 및 분석하여 미지의 전지의 용량을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는 규격화된 전지 제품에 대하여 사용자가 미지의 보유용량(remaining capacity)을 측정하고, 제품의 생산시 규격용량을 선별(grading)하는 등 전지의 용량을 비파괴 측정할 수 있는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지용량 측정방법 및 측정장치에 관한 것이다.

전지의 용량을 측정하는 보편적인 기술로서는, 전지에 전기적 부하를 연결하여 정전류(I_d)로 전지가 전력을 공급할 수 있는 시간(t_d)을 측정하는 실시간 방전법이 있다.

여기서, 전지 용량을 암페어―시간(Ah)으로 나타낼 경우에 다음의 수학식 1과 같은 관계식을 가지는 것으로서 이는 전지의 용량을 평가하는 표준 규격으로 사용된다(예 : 한국공업규격 C8504 참조).

t_d＝ Ah / I_d

상기 실시간 방전법은 전지의 용량을 직접 측정하는 것으로서 전지를 실시간 방전시킴에 따라 장시간의 측정이 요구되고, 복수의 전지의 용량을 동시에 측정할 경우에는 각각의 전지를 독립적으로 방전시키는 복수의 장치를 필요로 하는 것으로 제품을 생산할 경우에 비효율적인 요소로 작용한다.

특히 1차 전지의 경우에는 생산품의 품질관리를 목적으로 실시간 방전법에 의한 전지 용량의 측정을 수행할 수가 없다.

전지의 임피던스 특성을 측정하는데 소요되는 시간은 측정 입력/출력 신호의 최저 주파수에 의해 제한되고, 특정 주파수에 대한 임피던스 측정 시간은 일반적으로 실시간 방전에 의한 측정 시간보다 짧다.

따라서 임피던스 측정에 의한 결과가 전지 용량과 정밀한 상관 관계를 나타내는 경우에는, 임피던스 측정으로 전지 용량을 측정하는 방법이 실시간 방전으로 전지 용량을 측정하는 방법보다 효율적이다.

특정 주파수에서 전지의 임피던스를 측정하여 전지의 보유용량을 측정하거나 충전/방전 상태를 검사하는 방법은 이미 시도된 바 있다.

미국 특허 US3,562,634에서는 2차 전지인 니켈-카드뮴 전지의 충전 상태를 브리지를 사용하고, 측정된 패러데이 전기용량 값으로부터 결정하는 방법을 기술하고 있다.

미국 특허 US3,562,634에 따르면, 특정 주파수에서 전지의 내부 임피던스 값과 전지 용량의 상관관계는 전지의 활물질로 사용되는 화학재료의 임피던스 응답 특성에 의해 결정된다.

그러므로 모든 종류의 전지 용량을 측정하는 데 반드시 적용되지 않는다(후술하는 실시예 4 참조).

특정 주파수에서의 내부 임피던스 값과 축전지의 보유용량과의 상관관계를 이용하여 전지의 상태를 검사하는 방법으로 축전지의 내부 임피던스를 측정하는 보다 일반적인 방법이 미국 특허 US4,678,998에 기술되어 있는 데, 이는 차량의 축전지의 상태를 사용자가 연속적으로 감지하는 용도로 제시된 것으로서, 각각의 주파수에서 얻어진 임피던스 값을 비교하는 방식이다.

그 외에도 미국 특허 US4,743,855는 저주파 영역 및 고주파 영역에서 각각 측정된 두 개의 복소 임피던스 값을 사용하는 방법을, 미국 특허 US5,241,275 및 US5,717,336은 저주파 영역에서의 선형 임피던스 특성을 이용하는 방법을 각기 제시하고 있는 데, 이러한 특정 주파수 또는 특정 주파수 영역에서의 임피던스 값과 전지의 용량과의 관계를 이용하는 종래의 기술은 측정의 효율성과 상관관계의 정밀도의 측면에서의 우수성을 동시에 보장하고 있지 않다.

따라서 본 발명의 목적은 넓은 주파수 대역에서 1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정하고, 측정한 특성 임피던스 스펙트럼을 분석하여 미지의 전지의 용량을 정확하게 측정하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지용량 측정방법 및 측정장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실시간 방전법에 비하여 측정 시간이 짧고, 효율성 및 신뢰성이 우수한 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지용량 측정방법 및 측정장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 측정방법 및 장치에 따르면, mHz 대역의 저주파에서 kHz대역의 고주파에 이르는 넓은 주파수 범위에 대한 1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정하고, 측정한 특성 임피던스 스펙트럼을 저항, 축전기 및 전송선(transmission line) 등의 모형상수(model parameter)로 구성된 등가회로(distributed parameter circuit)에 근사시켜 모형상수의 값을 계산하며, 실시간 방전법으로 사전 조사된 전지의 용량과 모형상수와의 상관관계에 준하여 미지의 용량 갖는 전지의 특성 임피던스 스펙트럼으로부터 전지의 용량을 측정한다.

이러한 본 발명은 실시간 방전법에 비하여 측정 시간이 짧고, 충전/방전 상태와 정밀한 상관 관계를 갖는 등가회로의 구성 모형상수를 활용하며, 넓은 주파수 영역의 임피던스 스펙트럼을 분석하여 모형상수를 결정하는 효율성과 신뢰성이 매우 우수하다.

도 1은 전지의 전기화학 반응과 관련된 모형상수로 구성된 등가 회로도,

도 2는 도 1의 등가회로에 대한 복소 임피던스 함수를 보인 도면,

도 3은 리튬이온전지에서 측정된 특성 임피던스 스펙트럼 및 근사 결과를 보인 도면,

도 4는 전송선 모형의 등가 회로도,

도 5는 본 발명의 다채널 방식의 측정장치를 보인 블록도,

도 6은 리튬이온전지의 방전상태에 따른 보유용량과 모형상수와의 상관관계를 보인 도면,

도 7은 만 충전된 리튬이온전지의 방전용량과 모형상수와의 상관관계를 보인 도면,

도 8은 리튬이온전지의 방전상태에 따른 보유용량과 주파수 5mHz 및 60Hz에서의 임피던스 값의 상관관계를 보인 도면,

도 9는 리튬이온전지의 방전상태에 따른 보유용량과 저주파영역 임피던스 값의 주파수 특성의 상관관계를 보인 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 중앙 통제 장치 20, 21, 22,···: 측정장치

30, 31, 32,··· : 전지 접속단자 100 : 중앙 처리 장치

110 : 기억장치 120 : 입력/출력 장치

130 : 푸리에 변환부 140 : 인피던스 함수 근사부

200 : 디지털 신호 기억장치 210 : 정전류 조절장치

22 : 아날로그/디지털 변환장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지용량 측정방법 및 장치를 상세히 설명한다.

전지의 충전 및 방전과 관련된 전극 활물질의 전기화학 반응에 대하여 전지용량과 관계있는 특성 임피던스 인자는 다음과 같이 고려할 수 있다.

전극 표면에 흡착되는 물질 A의 산화환원반응 A－e^－＝ A^＋에 대한 계면 임피던스(Z_i)는, 도 1과 같이 전하이동저항(charge transfer resistance, R_ct) 및 유사전기용량(pseudocapacitance, C_ps)의 직렬 형태로 구성된 전기화학 반응 임피던스와, 이중층 전기용량(double layer capacitance, C_dl)이 병렬로 구성된 간단한 등가회로의 모형으로 표현될 수 있다.

여기서 유사전기용량을 결정하는 관계식은 수학식 2와 같다.

C_ps＝ S F z / (dE/dc)

여기서, S는 전극의 표면적이고,

F는 패러데이 상수이며,

z는 이동전하의 수이며,

dE/dc는 전위－농도 계수이다.

상기 수학식 2는 네른스트식으로부터 다음의 수학식 3과 같이 계산될 수 있는 양이다.

여기서, c₀및 E₀는 각각 평형 상태의 농도 및 전기화학 전위이다.

유사전기용량은 산화환원 반응에 관련된 매개체의 양에 따른 모형상수로서 실제 전지의 경우에는 단순히 전극의 계면에 흡착되지 않고, 다공질 전극 물질의 공간에 분포하여 보다 복잡한 반응 구조를 가질 수 있다.

일반적으로 mHz 대역의 낮은 주파수에서는 전극 흡착 모형에 근사될 수 있으므로 도 2와 같이 저주파에 해당하는 복소 임피던스의 허수 값과의 관계(Z"＝－1/ωC_ps)로부터 유사전기용량을 구할 수 있다.

이러한 임피던스 스펙트럼과 관련된 모형상수의 활용은 C. Ho, I. R. Raistrick, R. A. Huggins, J. Electrochem. Soc. 127, 343 (1980)에 기술되어 있다.

복소 임피던스를 측정하는 방법으로는, 측정하고자 하는 전지의 양단에, 전류 조절법으로 섭동 전류 신호를 인가하고, 시간영역에서 기록되는 전압 응답신호를 주파수 영역으로 푸리에 변환하여 임피던스 값을 계산하는 푸리에 변환법을 사용할 수 있다.

입력신호로 사용되는 섭동 전류 신호는 다수의 선택 주파수에 해당하는 정현파의 중첩으로 구성되는 데, 예를 들면, 최소주파수를 f_min이라 할 때 이의 홀수배인 3f_min, 5f_min, 7f_min등으로 구성할 수 있다.

이와 같이 비간섭성 선택 주파수를 사용하는 푸리에 변환법은 펄스를 사용하는 푸리에 변환법(미국특허 US5633801)과 구별된다.

그 측정 원리에 대하여 G. S. Popkirov와 R. N. Schindler, Rev. Sci. Instrum., 63, 6366 (1992)에 기술되어 있다.

비간섭성 선택주파수를 사용하는 푸리에 변환 임피던스 방법으로 측정 가능한 최대주파수는 신호 기록장치의 표본추출시간에 따라 제한되고, 저주파수 영역에서의 전압의 전이 현상을 피하기 위해 섭동 전류를 최저 주파수의 두 주기를 인가하고, 두 번째 부분만을 분석에 사용한다.

푸리에 변환법에 의한 임피던스 측정 소요시간을 주파수 주사법에 의한 측정시간과 비교하였을 경우에 저주파 영역에서 측정시간이 약 1/2 이상 단축되는 장점을 갖고 있다(후술하는 실시예 1 참조).

푸리에 변환법으로 임피던스를 측정할 경우에 전지에 인가되는 전류에 대한 측정계의 선형 특성은 선택주파수에 대한 복소 전압과 푸리에 변환된 응답주파수에 대한 복소 전압의 크기를 비교함으로써 알 수 있다.

임피던스 측정과 동시에 측정계의 선형 특성에 관한 정보를 얻어 측정의 오류를 점검할 수 있는 것은 푸리에 변환 임피던스법의 또 다른 장점이다.

실제로 주파수의 함수로 측정된 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 복소 평면상에 나타낼 경우 도 2의 이상적인 경우와 다소 차이를 나타낼 수 있다.

도 3에 나타낸 리튬이온전지의 임피던스 스펙트럼(원형으로 표시된 데이터 부분)의 경우에는 고주파 영역에서 나타나는 반원형 스펙트럼은 타원형으로 일그러지고, 중간 주파수 영역에서는 45도의 경사를 갖는다.

이것은 다공질 전극을 사용한 전지가 나타내는 임피던스 특성이며, 이러한 현상은 E. Barsoukov, J. Hyun Kim, J. Hun Kim, C. O. Yoon, H. Lee, J. Electrochem. Soc.(1998년 현재 조판중)에 기술된 바와 같이 전송선 모형(transmission line model)의 등가회로를 사용하여 설명할 수 있다.

도 4에서와 같이 전송선 모형은 전극 활물질의 비저항(ρ)과 도 1의 등가회로가 나타내는 전극의 계면 임피던스(Z_i)가 무한히 연결된 형태이다.

전송선 모형에서 전극 활물질의 비저항이 기여하는 총저항의 직류 근사값(R_r)은 상기 기술한 유사전기용량(C_ps)과 함께 전지 용량과 상관관계를 갖는 모형상수이고, 이러한 모형상수로 구성된 등가회로의 미분방정식의 해로부터 얻어지는 특성 임피던스 함수는 측정된 임피던스 스펙트럼을 복소비선형최소제곱법(complex nonlinear least square fitting)으로 근사하여 계산될 수 있다.

실제로 전송선 모형으로 근사된 리튬이온전지의 임피던스 함수가 도 3에 실선으로 표시되어 있다.

이와 같이 근사된 임피던스 함수는 모형상수 값에 관한 정보를 제공한다.

상기 푸리에 변환법을 사용하는 임피던스 측정 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 중앙 통제 장치(10)와, 복수의 전지 접속장치(30)(31)(32)···에 각기 접속된 전지의 용량을 측정하는 복수의 측정장치(20)(21)(22)···를 구비하는 것으로서 복수의 측정장치(20)(21)(22)···가 다채널로 하나의 중앙 통제 장치(10)에 연결되어 독립적으로 측정을 수행할 수 있다.

상기 중앙 통제 장치(10)는, 전지 용량의 측정 작업을 수행하는 중앙 처리 장치(100)와, 상기 복수의 측정장치(20)(21)(22)···로부터 입력되는 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압의 디지털 신호를 저장 및 출력하는 기억장치(110)와, 상기 중앙 처리 장치(100)의 제어에 따라 소정의 제어 신호를 상기 복수의 측정장치(20)(21)(22)···로 출력하고 복수의 측정장치(20)(21)(22)···가 출력하는 소정의 측정 신호를 입력하는 입력/출력 장치(120)와, 상기 복수의 측정장치(20)(21)(22)···의 측정 값을 상기 중앙 처리 장치(100)의 제어에 따라 푸리에 변환하여 주파수 함수로 표시되는 복소 임피던스 값으로 변환하는 푸리에 변환부(130)와, 상기 푸리에 변환부(130)에서 푸리에 변환된 복소 임피던스 값을 미리 정의된 모형 상수값으로 변환하는 임피던스 함수 근사부(140)를 구비한다.

그리고 상기 복수의 측정장치(20)(21)(22)···는, 미리 정의된 비간섭성 선택 주파수의 중첩으로 이루어진 디지털 입력신호가 저장되는 디지털 신호 기억소자(200)와, 상기 디지털 신호 기억소자(200)에 미리 기억된 디지털 입력신호에 해당되는 입력전류를 전지 접속장치(30)(31)(32)···를 통해 전지의 양단에 인가하는 정전류 조절장치(210)와, 상기 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압을 연속적으로 디지털 신호로 변환하여 상기 중앙 통제 장치(10)로 입력시키는 아날로그/디지털 변환장치(220)를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 측정장치(20)(21)(22)···의 기억장치(200)에, 미리 정의된 비간섭성 선택 주파수의 중첩으로 이루어진 디지털 입력신호에 해당되는 입력전류를 정전류 조절장치(210)가 전지 접속단자(30)(31)(32)···를 통해 시험 전지의 양단에 인가하게 된다.

이와 같은 상태에서 시험 전지의 양단에 걸리는 입력 전류 및 출력 전압을 아날로그/디지털 변환장치(220)가 연속적으로 디지털 신호로 변환하고, 이를 중앙 통제 장치(10)로 출력한다.

상기 중앙 통제 장치(10)는, 상기 아날로그/디지털 변환장치(220)가 출력하는 전지 양단의 입력 전류 및 출력 전압의 디지털 신호를 입력/출력 장치(120)를 통해 입력하여 기억장치(110)에 순차적으로 저장한다.

이와 같은 상태에서 전지의 측정이 완료되면, 중앙 처리 장치(100)는 상기 기억장치(110)에 저장된 측정 결과를 푸리에 변환장치(130)에서 푸리에 변환을 시행하여 주파수의 함수로 표시되는 복소 임피던스 값으로 변환하고, 임피던스 함수 근사부(140)에서 미리 정의된 모형 상수의 값으로 근사한다.

이러한 본 발명은 다채널 방식으로 복수의 시험 전지를 동시에 측정할 경우에 중앙 처리 장치(100)는 푸리에 변환 및 임피던스 함수 근사에 해당되는 연산을 순차적으로 시행하게 되나, 이에 소요되는 시간은 입력 및 출력 신호를 측정하는 시간에 비하여 무시될 수 있다.

또한 상기 푸리에 변환 임피던스 측정 장치와 실시간으로 전지의 충전 및 방전을 제어하는 일반 충방전 시험장비를 결합하여 규격화된 전지 제품 생산시 용량 측정 및 선별에 매우 효과적인 장치를 구성할 수 있다.

실시예 1

최소주파수의 홀수배 주파수의 정현파들로 중첩된 입력 전류 신호를 16 비트 디지털/아날로그 변환기 및 일정 전류기(galvanostat)를 통하여 전지에 인가하고, 2채널 16 비트 아날로그 변환기로 측정된 디지털 전류 및 전압 신호를 컴퓨터로 전송하여 디지털 이산 푸리에 변환 알고리듬을 사용, 복소 임피던스를 계산하는 푸리에 변환 임피던스 측정 장치를 제작하였다.

표본추출속도룰 100Hz로 하고 표본 크기 및 최저주파수를 변화시켰을 때 50개 내외의 선택 주파수에 대하여 저주파 영역에서 푸리에 변환법으로 임피던스를 측정하는데 소요된 시간을 표 1에 정리하였으며 이를 솔라트론(Solatron) SI 1255 주파수 응답 분석기를 사용하여 주파수 주사법으로 측정한 경우와 비교하였다.

표본 크기에 따른 임피던스 측정 소요시간 비교

표본크기	최저주파수(Hz)	최대주파수(Hz)	측정 소요 시간(초)
표본크기	최저주파수(Hz)	최대주파수(Hz)	푸리에변환법	주파수주사법
64	1.56	48.4	1	4
256	0.39	46.5	5	14
1024	0.098	45.2	20	54
4096	0.024	44.0	83	209
16384	0.0061	43.0	327	805
65536	0.0015	42.0	1307	3123

실시예 2

규격 표시용량 1300mAh급 리튬이온전지(제조원 : Sony사)를 상온에서 1시간율 정전류 조건으로 4.2V까지 충전하고, 그 전압에서 2.5시간동안 정전압 조건으로 만충전 후 실시예 1에서 기술한 푸리에 변환 임피던스 측정장치를 사용하여 5mHz에서 20KHz 의 주파수 범위에 대한 임피던스 스펙트럼을 측정하였다.

동일 전지의 다른 방전 상태에서의 임피던스 스펙트럼을 얻기 위하여 10시간율 정전류 조건으로 매회 130mAh씩 방전시킨 후 임피던스 스펙트럼의 측정을 반복하였다.

각 임피던스 스펙트럼에 대하여 도 4의 전송선 모형에 상응하는 임피던스 함수에 복소비선형 최소제곱근사법으로 근사하여 모형상수인 유사전기용량(C_ps)을 계산하였으며 5시간율 정전류로 실시간 방전법으로 측정한 각 방전상태의 보유용량 값과 비교한 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 모형상수와 보유용량간의 밀접한 상관관계를 관찰할 수 있었다.

각 방전상태에서 임피던스 스펙트럼을 측정, 근사하여 모형상수를 구하는 데 걸린 시간은 420초를 넘지 않았다.

실시예 3

사용 기록을 알 수 없는 규격 표시용량 1300 mAh급 리튬이온전지들(제조원 : Sanyo사)을 실시예 2와 동일한 방법으로 만 충전한 후 임피던스 스펙트럼을 측정하여 모형상수 전하이동저항(R_ct)을 구하였다.

이 전지들을 다시 상온에서 5시간율 정전류로 종지전압 2.7 V까지 방전하여 측정된 방전시간으로부터 전지의 방전용량을 계산하여 비교한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이 모형상수와 방전용량간의 밀접한 상관관계를 관찰할 수 있었다.

각 전지에 대하여 임피던스 스펙트럼을 측정, 근사하여 모형상수를 구하는 데 걸린 시간은 420초를 넘지 않았다.

실시예 4(비교예)

실시예 2에서 측정된 임피던스 스펙트럼에 대하여 모형상수값이 아닌 특정 주파수(5mHz, 60Hz)에서의 임피던스 값과 전지의 보유용량과의 관계를 직접 비교한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이 이들 주파수에서의 임피던스 값과 보유용량 사이에는 정밀한 상관관계를 관찰할 수 없었다.

실시예 5(비교예)

실시예 2에서 측정된 임피던스 스펙트럼에 대하여 모형상수값이 아닌 일부 주파수 영역에서의 임피던스 값이 나타내는 주파수 특성으로부터 유도되는 값과 전지의 보유용량과의 관계를 비교하기 위하여, 저주파영역 임피던스의 허수값과 주파수의 제곱근과의 관계를 조사한 결과 도면9에 나타난 바와 같이 계산된 절편과 보유용량 사이에는 정밀한 상관관계를 관찰할 수 없었다.

이상에서와 같이 본 발명은 1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정 및 분석하여 미지의 전지용량을 측정하는 것으로 종래의 전지용량 측정 방법에 비해 효율성과 정확성이 우수하여 규격화된 1차 전지 및 2차 전지를 사용하는 전기제품, 전자기기, 통신기기 및 자동차 등의 사용자가 전지의 보유 용량을 측정하거나, 규격화된 1차 전지 및 2차 전지의 대량 생산시 규격 용량을 측정 또는 선별하는 등에 사용될 수 있다.

Claims

1차 전지 및 2차 전지의 특성 임피던스 스펙트럼을 측정하여 전지용량을 결정하는 방법으로, (1) 소정의 주파수 영역에 대하여 전지의 양단에 인가되는 입력 전류 및 출력 전압으로부터 특성 임피던스 스펙트럼을 측정하고, (2) 측정한 임피던스 스펙트럼으로 매개변수의 값을 결정하며, (3) 결정한 매개변수와 실시간 방전법으로 측정된 전지용량과의 상관관계를 사전 조사하며, (4) 사전 조사한 상관관계에 준하여 미지의 전지용량을 갖는 전지의 특성 임피던스 스펙트럼으로부터 전지용량을 결정하는 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

제 1 항에 있어서, 소정의 주파수 영역은;

최대주파수와 최소주파수의 비가 100 이상인 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

제 1 항에 있어서, 매개변수의 값은;

측정한 임피던스 스펙트럼을, 저항, 축전기 및 전송선의 모형상수로 구성된 등가회로로부터 얻어지는 임피던스 함수에 근사시킨 결과로부터 결정한 모형상수의 값인 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

제 3 항에 있어서, 특성 임피던스 스펙트럼의 임피던스 함수 근사에 복소비선형 최소제곱근사법을 사용하는 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

제 1 항에 있어서, 전지의 양단에 인가하는 입력 전류는;

전류조절 전해법으로 인가하는 것을 구성됨을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

제 1 항에 있어서, 특성 임피던스 스펙트럼 측정은;

비간섭성 선택주파수를 사용하는 푸리에 변환 임피던스 측정을 사용하는 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정방법.

전지가 접속되는 전지 접속장치;

미리 정의된 비간섭성 선택 주파수의 중첩으로 이루어진 디지털 입력신호에 해당되는 입력전류를 상기 전지 접속장치를 통해 전지의 양단에 인가하고 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압을 연속적으로 디지털 신호로 변환하여 출력하는 측정장치; 및

상기 측정장치가 출력하는 디지털 신호를 저장하고 푸리에 변환을 시행하여 주파수의 함수로 표시되는 복소 임피던스 값으로 변환한 후 미리 근사된 모형 상수의 값으로 근사하는 중앙 통제 장치로 구성됨을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정장치.

제 7 항에 있어서, 상기 전지 접속장치 및 측정장치는;

복수개 구비되고 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압을 연속적으로 변환한 디지털 신호를 다채널로 출력하여 상기 중앙 통제 장치로 입력시키는 것을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정장치.

제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 측정장치는;

미리 정의된 비간섭성 선택 주파수의 중첩으로 이루어진 디지털 입력신호가 저장되는 디지털 신호 기억소자;

상기 디지털 신호 기억소자에 미리 기억된 디지털 입력신호에 해당되는 입력전류를 전지 접속장치를 통해 전지의 양단에 인가하는 정전류 조절장치; 및

상기 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압을 연속적으로 디지털 신호로 변환하여 상기 중앙 통제 장치로 입력시키는 아날로그/디지털 변환장치로 구성됨을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정장치.

제 7 항에 있어서, 상기 중앙 통제 장치는;

전지 용량의 측정 작업을 수행하는 중앙 처리 장치;

상기 복수의 측정장치로부터 입력되는 전지의 양단에 걸리는 입력전류 및 출력전압의 디지털 신호를 저장 및 출력하는 기억장치;

상기 중앙 처리 장치의 제어에 따라 소정의 제어 신호를 상기 복수의 측정장치로 출력하고 복수의 측정장치가 출력하는 소정의 측정 신호를 입력하는 입력/출력 장치;

상기 복수의 측정장치의 측정 값을 상기 중앙 처리 장치의 제어에 따라 푸리에 변환하여 주파수 함수로 표시되는 복소 임피던스 값으로 변환하는 푸리에 변환부;

상기 푸리에 변환부에서 푸리에 변환된 복소 임피던스 값을 미리 정의된 모형 상수값으로 변환하는 임피던스 함수 근사부로 구성됨을 특징으로 하는 임피던스 스펙트럼 분석에 의한 전지 용량 측정장치.