KR101295420B1 - Apparatus and Method for Evaluating Characteristic of Battery - Google Patents

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Abstract

배터리의 임피던스를 이용하여 배터리의 특성을 평가할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리의 특성 평가장치는, 미리 정해진 전류 프로파일을 복수개의 배터리에 인가하여 발생하는 각 배터리의 전압 프로파일을 상기 각 배터리 별로 획득하는 다채널 데이터 획득부; 상기 전류 프로파일에서 상기 복수개의 배터리가 충전되는 구간인 제1 구간 내에서 상기 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값 및 상기 전압 프로파일에서 상기 제1 구간 내에서의 전압 값을 이용하여 배터리의 임피던스 등가모델을 구성하는 등가저항의 값 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스의 값을 상기 각 배터리 별로 산출하는 연산부; 및 상기 등각저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 각 배터리의 임피던스를 결정하고, 상기 복수개의 배터리들 중 상기 각 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리들로 결정하는 배터리 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present disclosure, an apparatus for evaluating characteristics of a battery using an impedance of a battery may include a voltage profile of each battery generated by applying a predetermined current profile to a plurality of batteries. A multi-channel data acquisition unit; Impedance equivalent model of a battery using a first current value for charging the battery in a first section in which the plurality of batteries is charged in the current profile and a voltage value in the first section in the voltage profile A calculation unit for calculating a value of an equivalent resistance constituting a value and a value of Walberg impedance connected to the equivalent resistance for each battery; And determining the impedance of each battery by using the value of the conformal resistance and the Walberg impedance, and stacking batteries among the plurality of batteries in which the impedance value of each battery is within a threshold range. It characterized in that it comprises a battery selection unit for determining the battery to be.

Description

배터리의 특성 평가 장치 및 방법{Apparatus and Method for Evaluating Characteristic of Battery}Apparatus and Method for Evaluating Characteristic of Battery

본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리의 특성 평가에 관한 것이다.The present invention relates to a battery, and more particularly to the evaluation of the characteristics of the battery.

배터리는 에너지 밀도가 높은 에너지 저장장치로써, 신재생 에너지원과 같은 불안정한 에너지원을 보상하거나 순간적인 고출력을 요구하는 응용 분야에서 널리 사용되고 있다.Batteries are energy-dense energy storage devices and are widely used in applications that compensate for unstable energy sources such as renewable energy sources or require instantaneous high power.

특히, 최근에는 계통의 잉여 전력을 저장하거나 계통의 부족 전력을 공급해주는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)의 하나인 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System)에 이러한 배터리가 사용되고 있다.In particular, recently, such batteries have been used in battery energy storage systems, which are one of energy storage systems that store surplus power of systems or provide insufficient power of systems.

배터리 에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 잉여 전력을 배터리에 저장하였다가, 피크 부하 또는 계통 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급함으로써 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화 시키고 최대부하 삭감과 부하 평준화를 달성하는 기능을 수행한다.The battery energy storage system stores surplus power generated from renewable energy such as night surplus power or wind and solar power in the battery, and supplies the power stored in the battery to the grid in case of peak load or system accident. It stabilizes unstable fluctuations in system power and achieves maximum load reduction and load leveling.

상술한 배터리가 대용량의 전력이 요구되는 시스템에 사용되는 경우, 많은 배터리를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하게 된다. 이러한 경우 서로 연결되는 배터리들 간의 전압 불균형이 발생할 수 있기 때문에, 배터리의 용량이나 내부 임피던스와 같은 배터리 특성이 동일한 배터리들을 스태킹(Stacking)하여야 하고, 이를 위해 배터리의 특성을 평가하는 방법이 선행되어야 한다.When the battery described above is used in a system requiring a large amount of power, many batteries are connected in series or in parallel. In this case, since voltage imbalance between batteries connected to each other may occur, the battery characteristics such as battery capacity or internal impedance should be stacked, and a method of evaluating the characteristics of the battery should be preceded. .

그러나, 종래에는 배터리의 특성을 평가하기 위해 각 배터리들의 방전곡선으로부터 배터리의 용량을 계산하여 배터리의 특성을 평가하는 방법이 이용되었지만, 이러한 방법은 배터리의 충방전에 많은 시간이 요구되어 배터리 특성을 평가하는데 소요되는 시간이 증가하고, 이로 인해 종래의 방법은 많은 배터리들의 스태킹이 요구되는 배터리 에너지 저장장치에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.However, in order to evaluate the characteristics of the battery, a method of evaluating the characteristics of the battery by calculating the capacity of the battery from the discharge curve of each battery has been used in the related art. The time taken to evaluate increases, which causes a problem that conventional methods are not applicable to battery energy storage devices that require stacking of many batteries.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리의 임피던스를 이용하여 배터리의 특성을 평가할 수 있는 배터리 특성 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.Disclosure of Invention The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for evaluating battery characteristics that can evaluate characteristics of a battery using an impedance of the battery.

또한, 본 발명은 복수개의 배터리 임피던스를 동시에 산출할 수 있는 배터리 특성 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for evaluating battery characteristics capable of simultaneously calculating a plurality of battery impedances.

또한, 본 발명은 배터리 임피던스를 보다 정확하게 산출할 수 있는 배터리 특성 평가 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating battery characteristics that can more accurately calculate battery impedance.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리의 특성 평가장치는, 미리 정해진 전류 프로파일을 복수개의 배터리에 인가하여 발생하는 각 배터리의 전압 프로파일을 상기 각 배터리 별로 획득하는 다채널 데이터 획득부; 상기 전류 프로파일에서 상기 복수개의 배터리가 충전되는 구간인 제1 구간 내에서 상기 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값 및 상기 전압 프로파일에서 상기 제1 구간 내에서의 전압 값을 이용하여 배터리의 임피던스 등가모델을 구성하는 등가저항의 값 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스의 값을 상기 각 배터리 별로 산출하는 연산부; 및 상기 등각저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 각 배터리의 임피던스를 결정하고, 상기 복수개의 배터리들 중 상기 각 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리들로 결정하는 배터리 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, an apparatus for evaluating characteristics of a battery may include obtaining a multi-channel data for obtaining a voltage profile of each battery generated by applying a predetermined current profile to a plurality of batteries, for each battery. part; Impedance equivalent model of a battery using a first current value for charging the battery in a first section in which the plurality of batteries is charged in the current profile and a voltage value in the first section in the voltage profile A calculation unit for calculating a value of an equivalent resistance constituting a value and a value of Walberg impedance connected to the equivalent resistance for each battery; And determining the impedance of each battery by using the value of the conformal resistance and the Walberg impedance, and stacking batteries among the plurality of batteries in which the impedance value of each battery is within a threshold range. It characterized in that it comprises a battery selection unit for determining the battery to be.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리의 특성 평가 방법은, 등가저항 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스로 모델링된 임피던스를 갖는 배터리에 미리 정해진 전류 프로파일을 인가하는 단계; 상기 전류 프로파일의 인가에 의해 발생되는 전압 프로파일을 획득하는 단계; 상기 전류 프로파일에서 상기 배터리가 충전되는 구간인 제1 구간 내에서 상기 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값 및 상기 전압 프로파일에서 상기 제1 구간 내에서의 전압 값을 이용하여 상기 등가저항의 값 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계; 및 상기 등가저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 배터리의 임피던스 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of evaluating characteristics of a battery, the method including: applying a predetermined current profile to a battery having an equivalent resistance and an impedance modeled by a Walberg impedance connected to the equivalent resistance; Obtaining a voltage profile generated by the application of the current profile; The value of the equivalent resistance and the value using the first current value for charging the battery in the first section which is the section in which the battery is charged in the current profile and the voltage value in the first section in the voltage profile. Calculating a value of a Walberg impedance connected to the equivalent resistance; And determining an impedance value of the battery by using the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance value.

본 발명에 따르면, 배터리의 임피던스를 측정하여 배터리의 특성을 평가할 수 있기 때문에 배터리의 방전곡선으로부터 계산되는 배터리의 용량을 이용하여 배터리의 특성을 평가하는 방법에 비해 배터리 특성 평가 시간을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, since the battery characteristics can be evaluated by measuring the impedance of the battery, the battery characteristic evaluation time can be reduced compared to the method of evaluating the characteristics of the battery using the capacity of the battery calculated from the discharge curve of the battery. It works.

또한, 본 발명은 복수개의 배터리 임피던스를 동시에 산출할 수 있기 때문에 배터리의 특성평가에 소요되는 시간을 더욱 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, since the present invention can calculate a plurality of battery impedance at the same time, there is an effect that can further reduce the time required to evaluate the characteristics of the battery.

또한, 본 발명은 락-인 앰프(Lock-in Amp) 기법을 이용하여 배터리의 임피던스를 산출할 수 있기 때문에 배터리 임피던스 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, since the present invention can calculate the impedance of the battery using a lock-in amplifier technique, the accuracy of the battery impedance measurement can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 특성 평가장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도.
도 2는 배터리에 인가되는 전류 프로파일의 일 예를 보여주는 그래프.
도 3은 전류 프로파일의 인가로 인해 배터리에 발생되는 전압 프로파일의 일 예를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연산부의 세부 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 5a는 일반적인 배터리 임피던스 등가모델을 보여주는 도면.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 임피던스의 등가모델을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연산부의 세부 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 7은 임피던스 플롯을 이용하여 등가저항의 값을 산출하는 방법을 보여주는 그래프.
도 8은 도 1에 도시된 표시부를 통해 표시되는 화면의 일 예를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 특성 평가 방법을 보여주는 플로우차트.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 특성 평가 방법을 보여주는 플로우차트.1 is a block diagram schematically showing the configuration of an apparatus for evaluating characteristics of a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing an example of a current profile applied to a battery.
3 is a graph showing an example of a voltage profile generated in a battery due to application of a current profile.
4 is a block diagram schematically showing a detailed configuration of an operation unit according to a first embodiment of the present invention.
Figure 5a shows a typical battery impedance equivalent model.
5B illustrates an equivalent model of battery impedance according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically showing a detailed configuration of an operation unit according to a second embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating a method of calculating an equivalent resistance value using an impedance plot.
8 is a diagram illustrating an example of a screen displayed through the display unit illustrated in FIG. 1.
9 is a flowchart showing a method for evaluating characteristics of a battery according to a first embodiment of the present invention.
10 is a flowchart showing a method for evaluating characteristics of a battery according to a first embodiment of the present invention.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 특성 평가 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 특성 평가 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전압원(110), 다채널 데이터 획득부(120), 연산부(130), 표시부(140), 및 배터리 선택부(160)를 포함한다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an apparatus for evaluating characteristics of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention. The apparatus 100 for evaluating characteristics of a battery 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a voltage source 110, a multi-channel data acquisition unit 120, an operation unit 130, a display unit 140, and the like. The battery selector 160 is included.

먼저, 전압원(110)은 서로 직렬로 연결된 복수개의 배터리들(150a~150n)의 임피던스를 산출하기 위해, 복수개의 배터리들(150a~150n)에 미리 정해진 전류 프로파일을 인가한다.First, the voltage source 110 applies a predetermined current profile to the plurality of batteries 150a to 150n to calculate the impedances of the plurality of batteries 150a to 150n connected in series with each other.

일 실시예에 있어서, 전압원(110)에 의해 복수개의 배터리들(150a~150n)에 인가되는 미리 정해진 전류 프로파일은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 구간(200) 내에서는 복수개의 배터리들(150a~150n)을 충전시키기 위한 제1 전류값(I1)으로 유지되고, 제2 구간(210) 내에서는 복수개의 배터리들(150a~150n)을 방전시키기 위한 제2 전류값(I2)으로 유지된다. 예컨대, 미리 정해진 전류 프로파일은 제1 구간(200) 내에서는 1C의 값으로 유지될 수 있고, 제2 구간(210) 내에서는 -1C의 값으로 유지될 수 있다.In an exemplary embodiment, the predetermined current profile applied to the plurality of batteries 150a to 150n by the voltage source 110 may include a plurality of batteries (not shown) in the first section 200 as shown in FIG. 2. It is maintained at a first current value I 1 for charging 150a to 150n and at a second current value I 2 for discharging a plurality of batteries 150a to 150n in the second section 210. maintain. For example, the predetermined current profile may be maintained at a value of 1C in the first interval 200, and may be maintained at a value of −1C in the second interval 210.

한편, 본 발명의 경우 복수개의 배터리들(150a~150n)을 직렬로 연결함으로써 복수개의 배터리들(150a~150n)의 특성을 동시에 평가하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 하나의 배터리의 특성만을 선택적으로 평가할 수도 있을 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 서로 직렬로 연결된 복수개의 배터리들(150a~150n)을 이용하여 복수개의 배터리들(150a~150n)의 특성을 동시에 평가하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다.Meanwhile, in the present invention, the characteristics of the plurality of batteries 150a to 150n are simultaneously evaluated by connecting the plurality of batteries 150a to 150n in series, but the present invention is not limited thereto. Only characteristics may be selectively evaluated. Hereinafter, for convenience of description, it will be described by limiting the characteristics of the plurality of batteries 150a to 150n simultaneously using the plurality of batteries 150a to 150n connected in series.

다시 도 1을 참조하면, 다채널 데이터 획득부(120)는 전압원(110)에 의해 인가된 전류 프로파일과, 전류 프로파일의 인가에 의해 발생되는 각 배터리(150a~150n)의 전압 프로파일을 각 배터리(150a~150n) 별로 획득한다.Referring back to FIG. 1, the multi-channel data acquisition unit 120 may determine the current profile applied by the voltage source 110 and the voltage profile of each battery 150a to 150n generated by the application of the current profile. 150a ~ 150n).

일 실시예에 있어서, 다채널 데이터 획득부(120)는 각 배터리(150a~150n) 별로 도 3에 도시된 것과 같은 전압 프로파일을 획득할 수 있다. 도 3에 도시된 각 배터리(150a~150n)의 전압 프로파일에서 알 수 있는 바와 같이, 각 배터리(150a~150n)를 충전시키기 위한 제1 전류 값(I1)이 인가되는 제1 구간(300) 동안에는 배터리의 충전으로 인해 각 배터리(150a~150n)의 전압이 증가한다는 것을 알 수 있고, 각 배터리(150a~150n)를 방전시키기 위한 제2 전류 값(I2)이 인가되는 제2 구간(310) 동안에는 배터리의 방전으로 이해 각 배터리(150a~150n) 전압이 감소한다는 것을 알 수 있다.In an embodiment, the multi-channel data acquisition unit 120 may acquire a voltage profile as shown in FIG. 3 for each battery 150a to 150n. As can be seen from the voltage profile of each of the batteries 150a to 150n illustrated in FIG. 3, the first section 300 to which the first current value I 1 for charging each of the batteries 150a to 150n is applied. It can be seen that the voltage of each battery 150a to 150n increases due to the charging of the battery, and the second section 310 to which the second current value I 2 for discharging each battery 150a to 150n is applied. It can be seen that the voltage of each battery 150a to 150n decreases due to the discharge of the battery.

특히, 배터리 임피던스의 특성으로 인해, 배터리의 전압이 충전되는 제1 구간(300) 내에서 제1 전류 값(I1)이 각 배터리(150a~150n)에 인가되는 순간에 전압은 배터리의 공칭전압 값(Vi)로부터 수직 상승하여 제1 전압 값(V1)이 되고, 이후 배터리의 전압은 비선형적으로 증가하여 제2 전압 값(V2)으로 수렴한다는 것을 알 수 있다. 이때, 배터리의 공칭전압 값(Vi)과 제1 전압 값(V1)의 차전압은 제1 차전압(VDC)으로 정의될 수 있고, 배터리의 공칭전압 값(Vi)과 제2 전압 값(V2)의 차전압은 제2 차전압(Vb)으로 정의될 수 있다.In particular, due to the characteristics of the battery impedance, the voltage is the nominal voltage of the battery at the moment when the first current value I 1 is applied to each of the batteries 150a to 150n within the first section 300 where the voltage of the battery is charged. It can be seen that the voltage rises vertically from the value Vi to become the first voltage value V 1 , and then the voltage of the battery increases nonlinearly and converges to the second voltage value V 2 . In this case, the difference voltage between the nominal voltage value Vi and the first voltage value V 1 of the battery may be defined as the first difference voltage V DC . The difference voltage between the nominal voltage value Vi and the second voltage value V 2 of the battery may be defined as the second difference voltage Vb.

다시 도 1을 참조하면, 연산부(130)는, 전류 프로파일의 제1 구간(200) 내에서의 제1 전류 값(I1) 및 전압 프로파일에서 제1 구간(300) 내에서의 전압 값을 이용하여 배터리의 임피던스 등가모델을 구성하는 등가저항의 값 및 등가저항에 직렬 연결된 왈버그 임피던스의 값을 각 배터리(150a~150n) 별로 산출한다.Referring back to FIG. 1, the calculator 130 uses the first current value I 1 in the first section 200 of the current profile and the voltage value in the first section 300 in the voltage profile. The value of the equivalent resistance constituting the impedance equivalent model of the battery and the value of the Walberg impedance connected in series with the equivalent resistance are calculated for each battery 150a to 150n.

본 발명의 제1 실시예에 따른 연산부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 모델링부(410), 저항값 산출부(420), 및 왈버그 임피던스 값 산출부(430)를 포함한다.As illustrated in FIG. 4, the calculating unit 130 according to the first embodiment of the present invention includes a modeling unit 410, a resistance value calculating unit 420, and a Walberg impedance value calculating unit 430.

먼저, 모델링부(410)는, 배터리의 임피던스를 산출하기 위해, 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 저항(RAC), 배터리의 과도상태를 나타내는 제2 저항(RP) 및 커패시터(Cd)의 병렬회로, 및 왈버그 임피던스(Zw)로 구성되는 일반적인 배터리 임피던스 모델을 도 5b에 도시된 바와 같이 하나의 등가저항(RDC) 및 왈버그 임피던스(Zw)로 모델링한다.First, in order to calculate the impedance of the battery, the modeling unit 410 may include a first resistor R AC , a second resistor R P representing a transient state of the battery, and a capacitor C d as illustrated in FIG. 5A. A typical battery impedance model consisting of a parallel circuit of) and a Walberg impedance (Zw) is modeled as one equivalent resistance (R DC ) and Walberg impedance (Zw) as shown in FIG. 5B.

구체적으로, 2차 배터리의 경우 과도상태가 매우 빨라 과도상태를 나타내는 제2 저항(RP) 및 커패시터(Cd)의 병렬회로는 저항성분으로 근사화할 수 있으므로, 모델링부(410)는, 제2 저항(RP) 및 커패시터(Cd)의 병렬회로를 저항성분으로 근사화하고 제1 저항(RAC)과 합산함으로써 제1 저항(RAC) 및 병렬회로를 등가저항(RDC)으로 대체하여 등가저항(RDC) 및 왈버그 임피던스(Zw)로 구성된 배터리 임피던스 등가모델을 획득하게 된다.Specifically, in the case of the secondary battery, since the transient state is very fast, the parallel circuit of the second resistor R P and the capacitor C d representing the transient state may be approximated by the resistance component, so that the modeling unit 410 may be configured to include the second component. 2 replaced by a resistor (R P) and a capacitor (C d) a first resistance (R AC) and the equivalent resistance (R DC) of the parallel circuit by a parallel circuit approximated by the resistance component and the sum of the first resistance (R AC) of The battery impedance equivalent model including the equivalent resistance (R DC ) and the Walberg impedance (Zw) is obtained.

상술한 배터리 임피던스 등가모델에서, 왈버그 임피던스(Zw)는 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.In the battery impedance equivalent model described above, the Walberg impedance Zw may be defined as Equation 1 below.

Figure 112011084778189-pat00001
Figure 112011084778189-pat00001

수학식 1에서

Figure 112011084778189-pat00002
는 왈버그 상수를 나타낸다.In Equation (1)
Figure 112011084778189-pat00002
Denotes the Wahlberg constant.

다음으로, 저항값 산출부(420)는, 전류 프로파일 및 전압 프로파일을 이용하여 배터리 임피던스 등가모델을 구성하는 등가저항의 값을 산출한다.Next, the resistance value calculator 420 calculates the value of the equivalent resistance constituting the battery impedance equivalent model using the current profile and the voltage profile.

일 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 전압 프로파일의 제1 구간(300) 내에서의 제1 차전압(VDC)은 등가저항(RDC)으로 인한 것이기 때문에, 저항값 산출부(420)는 아래의 수학식 2에 기재된 바와 같이 전압 프로파일의 제1 구간 내에서의 제1 차전압(VDC)과 제1 전류 값(I1)을 이용하여 등가저항(RDC)의 값을 산출할 수 있다.In one embodiment, since the first difference voltage V DC in the first section 300 of the voltage profile shown in FIG. 3 is due to the equivalent resistance R DC , the resistance value calculator 420 may be used. Calculate the value of the equivalent resistance (R DC ) using the first difference voltage (V DC ) and the first current value (I 1 ) in the first section of the voltage profile as described in Equation 2 below. Can be.

Figure 112011084778189-pat00003
Figure 112011084778189-pat00003

다음으로, 왈버그 임피던스 산출부(430)는 전류 프로파일 및 전압 프로파일을 이용하여 배터리 임피던스 등가모델을 구성하는 왈버그 임피던스의 값을 산출한다.Next, the Walberg impedance calculator 430 calculates a Walberg impedance value constituting the battery impedance equivalent model using the current profile and the voltage profile.

일 실시예에 있어서, 왈버그 임피던스 값 산출부(430)는 아래의 수학식 3 내지 6에 기재된 바와 같이 제1 전류 값(I1), 제1 차전압(VDC), 및 제2 차전압(Vb)을 이용하여 정의되는 왈버그 상수의 값을 산출하고, 산출된 왈버그 상수의 값을 상술한 수학식 1에 대입함으로써 왈버그 임피던스를 산출할 수 있다.In an embodiment, the Walberg impedance value calculator 430 may include a first current value I 1 , a first difference voltage V DC , and a second difference voltage as described in Equations 3 to 6 below. The Walberg impedance can be calculated by calculating the value of the Walberg constant defined using (Vb) and substituting the calculated Walberg constant into the above Equation (1).

Figure 112011084778189-pat00004
Figure 112011084778189-pat00004

Figure 112011084778189-pat00005
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Figure 112011084778189-pat00007
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수학식 3은 배터리의 임피던스를 라플라스 함수 형태로 표현한 것이고, 수학식 4는 제2 차전압(Vb)을 라플라스 함수 형태로 표현한 것이며, 수학식 5는 수학식 4에 기재된 라플라스 함수 형태의 제2 차전압을 역 라플라스 변환을 통해 시간에 대한 함수로 표현한 것이며, 수학식 6은 왈버그 상수를 제1 전류 값(I1), 제1 차전압(VDC), 및 제2 차전압(Vb)을 이용하여 표현한 것이다. 왈버그 임피던스 값 산출부(430)는 수학식 6을 이용하여 산출한 왈버그 상수를 상술한 수학식 1에 대입함으로써 왈버그 임피던스 값을 산출하게 된다.Equation 3 represents the impedance of the battery in the form of Laplace function, Equation 4 represents the second difference voltage Vb in the form of Laplace function, and Equation 5 represents the second difference in the form of Laplace function described in Equation 4 The voltage is expressed as a function of time through an inverse Laplace transform, and Equation 6 is a Wolberg constant for the first current value I 1 , the first difference voltage V DC , and the second difference voltage Vb. It is expressed using. The Walberg impedance value calculation unit 430 calculates the Walberg impedance value by substituting the Walberg constant calculated using Equation 6 into Equation 1 described above.

이와 같이, 제1 실시예에 따른 연산부(130)는 복수개의 배터리(150a~150n)에 인가된 실제 전류 프로파일에서 획득되는 제1 전류 값(I1)과 전류 프로파일의 인가로 인해 발생된 실제 전압 프로파일에서 획득된 제1 차전압(VDC) 및 제2 차전압(Vb)을 이용하여 배터리 임피던스를 구성하는 등가저항의 값과 왈버그 임피던스의 값을 산출하게 된다.As described above, the operation unit 130 according to the first exemplary embodiment may include the first current value I 1 obtained from the actual current profile applied to the plurality of batteries 150a to 150n and the actual voltage generated by the application of the current profile. The value of the equivalent resistance and the Walberg impedance constituting the battery impedance are calculated using the first difference voltage V DC and the second difference voltage Vb obtained from the profile.

따라서, 이러한 제1 실시예의 구현을 위해서는 전압 프로파일 상에서 제1 차전압(VDC) 을 산출하기 위한 제1 전압 값(V1) 및 제2 차전압(Vb)을 산출하기 위한 제2 전압 값(V2)을 정확하게 획득하는 것이 중요한데, 제1 전압 값(V1)은 제1 전류 값(I1)의 인가 시 전압이 순간적으로 수직 상승한 값이기 때문에 이를 획득하기 위해서는 고성능의 데이터 수집장치가 추가로 요구될 수 있다.Accordingly, in order to implement the first exemplary embodiment, the first voltage value V 1 for calculating the first difference voltage V DC and the second voltage value V2 for calculating the second difference voltage Vb are calculated on the voltage profile. It is important to accurately obtain V 2 ), since the first voltage value V 1 is the instantaneous vertical rise of the voltage upon application of the first current value I 1 . May be required.

따라서, 본 발명은 고성능의 데이터 수집장치 없이도 배터리의 임피던스를 정확하게 산출하기 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 연산부(130)는 락-인 앰프(Lock-in AMP) 기법을 이용하여 배터리의 임피던스를 구성하는 등가저항의 값과 왈버그 임피던스의 값을 산출할 수 있다. 이하에서는 도 6을 참조하여 이러한 제2 실시예에 따른 연산부의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.Accordingly, in order to accurately calculate the impedance of the battery without the need for a high performance data collection device, the calculation unit 130 according to the second embodiment of the present invention uses the lock-in AMP technique to improve the impedance of the battery. It is possible to calculate the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance, which constitute. Hereinafter, the configuration of the calculating unit according to the second exemplary embodiment will be described in detail with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연산부의 구성을 개락적으로 보여주는 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 제2 실시예에 따른 연산부(130)는 모델링부(610), 임피던스 성분 산출부(620), 저항값 산출부(630), 및 왈버그 임피던스 값 산출부(640)를 포함한다.6 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an operation unit according to a second exemplary embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 6, the calculator 130 according to the second embodiment includes a modeling unit 610, an impedance component calculator 620, a resistance value calculator 630, and a Walberg impedance value calculator 640. It includes.

먼저, 모델링부(610)는 도 4에 도시된 모델링부(410)와 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.First, since the modeling unit 610 performs the same function as the modeling unit 410 illustrated in FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 임피던스 성분 산출부(620)는, 각 배터리 별로 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분을 산출한다. 이를 위해 임피던스 성분 산출부(620)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 추출부(622), 제2 추출부(624), 및 산출부(626)를 포함한다.Next, the impedance component calculator 620 calculates an impedance component of the battery at the target frequency for each battery. To this end, the impedance component calculator 620 includes a first extractor 622, a second extractor 624, and a calculator 626, as shown in FIG. 6.

먼저, 제1 추출부(622)는 전류 프로파일로부터 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 추출한다. 이를 위해, 제1 추출부(622)는 기준신호 생성부(628)로부터 입력되는 타겟 주파수를 갖는 사인파 형상의 제1 기준신호와 전류 프로파일의 곱에 대한 제1 DC성분을 산출하고, 제1 기준신호와 90도의 위상차이가 나는 사인파 형상의 제2 기준신호와 전류 프로파일의 곱에 대한 제2 DC성분을 산출하며, 제1 DC성분과 제2 DC 성분을 이용하여 타겟 주파수에서 전류성분의 크기와 위상을 추출한다.First, the first extractor 622 extracts the magnitude and phase of the current component at the target frequency from the current profile. To this end, the first extractor 622 calculates a first DC component for a product of a sinusoidal first reference signal having a target frequency input from the reference signal generator 628 and a current profile, and then generates a first reference. Compute a second DC component for the product of the sinusoidal second reference signal having a 90 degree phase difference from the signal and the current profile, and using the first DC component and the second DC component to determine the magnitude of the current component at the target frequency. Extract the phase.

이하, 타겟 주파수에서 전류성분의 크기와 위상을 구하는 방법을 예를 들어 설명한다.Hereinafter, a method of obtaining the magnitude and phase of the current component at the target frequency will be described.

먼저, 전류 프로파일이 아래의 수학식 7과 같이 정의되는 것으로 가정한다.First, it is assumed that the current profile is defined as in Equation 7 below.

Figure 112011084778189-pat00008
Figure 112011084778189-pat00008

수학식 1에서, f0는 타겟 주파수를 의미하고, n(t)는 노이즈 성분 및 고조파 왜곡성분을 나타낸다. 수학식 1에서, 전류 프로파일에서 전류의 크기를 나타내는 A와 위상을 나타내는 θ는 타겟 주파수 f0에 따라 변화된다.In Equation 1, f 0 denotes a target frequency, and n (t) denotes a noise component and a harmonic distortion component. In Equation 1, A representing the magnitude of the current in the current profile and? Representing the phase are changed according to the target frequency f 0 .

이러한 경우, 기준신호 생성부(628)에 의해 생성된 타겟 주파수에서의 제1 기준신호 및 제2 기준신호는 아래의 수학식 8 및 9와 같이 주어질 수 있다.In this case, the first reference signal and the second reference signal at the target frequency generated by the reference signal generator 628 may be given as Equations 8 and 9 below.

Figure 112011084778189-pat00009
Figure 112011084778189-pat00009

Figure 112011084778189-pat00010
Figure 112011084778189-pat00010

수학식 7에 정의된 전류 프로파일과 수학식 8에 정의된 제1 기준신호를 곱하면 삼각함수의 합성공식으로부터 수학식 10과 같은 결과가 도출되고, 수학식 10에서 DC성분을 추출하여 근사화하면 수학식 11과 같은 제1 DC성분이 도출된다. 또한, 수학식 7에 정의된 전류 프로파일과 수학식 9에 정의된 제2 기준신호를 곱하면 삼각함수의 합성공식으로부터 수학식 12와 같은 결과가 도출되고, 수학식 12에서 DC성분을 추출하여 근사화하면 수학식 13과 같은 제2 DC성분이 도출된다.Multiplying the current profile defined in Equation 7 by the first reference signal defined in Equation 8 results in the same result as Equation 10 from the trigonometric formula, and extracts and approximates the DC component in Equation 10 The first DC component as in Equation 11 is derived. In addition, multiplying the current profile defined in Equation 7 and the second reference signal defined in Equation 9 results in the same result as Equation 12 from the trigonometric formula, and extracts and approximates the DC component in Equation 12. The second DC component as shown in Equation 13 is derived.

Figure 112011084778189-pat00011
Figure 112011084778189-pat00011

Figure 112011084778189-pat00012
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Figure 112011084778189-pat00013
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Figure 112011084778189-pat00014
Figure 112011084778189-pat00014

수학식 11에서 x는 제1 DC성분을 나타내고, 수학식 13에서 y는 제2 DC성분을 나타낸다.In Equation 11, x represents a first DC component, and in Equation 13 y represents a second DC component.

이후, 수학식 14를 이용하여 제1 DC성분과 제2 DC성분으로부터 타겟 주파수에서 전류성분의 크기를 추출하고 수학식 15를 이용하여 제1 DC성분과 제2 DC 성분으로부터 타겟 주파수에서 전류성분의 위상을 추출한다.Then, the magnitude of the current component at the target frequency is extracted from the first DC component and the second DC component using Equation 14, and the current component at the target frequency is calculated from the first DC component and the second DC component using Equation 15. Extract the phase.

Figure 112011084778189-pat00015
Figure 112011084778189-pat00015

Figure 112011084778189-pat00016
Figure 112011084778189-pat00016

수학식 14에서 I는 타겟 주파수에서 전류성분의 크기를 나타내고, 수학식 15에서 θi는 타겟 주파수에서 전류성분의 위상을 나타낸다.In Equation 14, I represents the magnitude of the current component at the target frequency, and θ i in Equation 15 represents the phase of the current component at the target frequency.

다음으로, 제2 추출부(624)는 전압 프로파일로부터 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출한다. 구체적으로, 제2 추출부(624)는, 타겟 주파수를 갖는 사인파 형상의 제1 기준신호와 전압 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제3 DC성분과, 제2 기준신호와 전압 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제4 DC 성분을 이용하여 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출한다.Next, the second extractor 624 extracts the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency from the voltage profile. In detail, the second extractor 624 may include a third DC component obtained from a DC component extracted from a product of a sinusoidal first reference signal having a target frequency and the voltage profile, and the second reference signal and the voltage profile. The magnitude and phase of the voltage component are extracted at the target frequency using the fourth DC component obtained from the DC component extracted from the product.

타겟 주파수에서 전압성분의 크기와 위상을 추출하는 방법은 상술한 수학식 7 내지 수학식 13에서 신호의 크기를 나타내는 A가 B로 변경되고 신호의 위상을 나타내는 θA가 θB로 변경되는 것을 제외하고는 모두 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 변경된 수학식 7 내지 수학식 13을 이용하여 전압으로부터 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출하면 아래의 수학식 16 및 17과 같다.The method of extracting the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency excludes that in the above-described Equations 7 to 13, A representing a signal is changed to B and θ A representing a phase of the signal is changed to θ B. All are the same, so detailed description is omitted. Extracting the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency from the voltage using the modified Equations 7 to 13 is shown in Equations 16 and 17 below.

Figure 112011084778189-pat00017
Figure 112011084778189-pat00017

Figure 112011084778189-pat00018
Figure 112011084778189-pat00018

수학식 16에서 V는 타겟 주파수에서 전압 성분의 크기를 나타내고, 수학식 17에서 θV는 타겟 주파수에서 전압성분의 위상을 나타낸다.In Equation 16, V represents the magnitude of the voltage component at the target frequency, and θ V in Equation 17 represents the phase of the voltage component at the target frequency.

다음으로, 산출부(626)는, 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상과 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 이용하여 타겟 주파수에서 각 배터리의 임피던스 성분을 산출한다.Next, the calculator 626 calculates an impedance component of each battery at the target frequency by using the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency and the magnitude and phase of the current component at the target frequency.

구체적으로, 산출부(626)는, 아래의 수학식 18 내지 20에 기재된 바와 같이, 타겟 주파수에서 전압성분의 크기를 타겟 주파수에서 전류성분의 크기로 제산하여 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분의 크기를 산출하고, 타겟 주파수에서 전압성분의 위상에서 타겟 주파수에서 전류성분의 위상을 감산함으로써 타겟 주파수에서 배터리 임피던스 성분의 위상을 산출하며, 임피던스 성분의 크기 및 위상을 이용하여 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스를 극형식 형태로 산출한다.Specifically, the calculator 626 divides the magnitude of the voltage component at the target frequency by the magnitude of the current component at the target frequency, as described in Equations 18 to 20, to determine the magnitude of the impedance component of the battery at the target frequency. Calculates the phase of the battery impedance component at the target frequency by subtracting the phase of the current component from the target frequency from the phase of the voltage component at the target frequency, and uses the magnitude and phase of the impedance component to polarize the impedance of the battery at the target frequency. Calculate in form.

Figure 112011084778189-pat00019
Figure 112011084778189-pat00019

Figure 112011084778189-pat00020
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Figure 112011084778189-pat00021
Figure 112011084778189-pat00021

수학식 18내지 20에서, Z는 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분의 크기를 나타내고 θZ는 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분의 위상을 나타낸다.In Equations 18 to 20, Z represents the magnitude of the impedance component of the battery at the target frequency and θ Z represents the phase of the impedance component of the battery at the target frequency.

한편, 임피던스 성분 산출부(620)는, 기준신호 생성부(628)를 더 포함할 수 있다. 기준신호 생성부(628)는 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상과 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 산출하기 위해 요구되는 제1 및 제2 기준신호를 생성하여 상술한 제1 추출부(622) 및 제2 추출부(624)로 제공한다.The impedance component calculator 620 may further include a reference signal generator 628. The reference signal generator 628 generates the first and second reference signals required to calculate the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency and the magnitude and phase of the current component at the target frequency, thereby generating the above-described first extractor ( 622 and the second extraction unit 624.

다음으로, 저항값 산출부(630)는 도 7에 도시된 바와 같이 임피던스 성분의 실수 값을 X축으로 하고 임피던스 성분의 허수 값을 Y축으로 하는 좌표계 상에서 배터리 임피던스 성분 산출부(620)에 의해 산출된 배터리의 타겟 주파수(f0)에서의 임피던스 성분(ReZ, ImZ, 700)을 표시하고, 상기 배터리의 타겟 임피던스 성분을 미리 정해진 기울기를 가지고 통과하는 임피던스 플롯(710)의 X절편 값(720)을 각 배터리의 등가저항의 값으로 산출한다.Next, as illustrated in FIG. 7, the resistance value calculator 630 is configured by the battery impedance component calculator 620 on a coordinate system in which the real value of the impedance component is the X axis and the imaginary value of the impedance component is the Y axis. The X-intercept value 720 of the impedance plot 710 indicating the impedance components ReZ, ImZ, 700 at the calculated target frequency f 0 of the battery and passing the target impedance components of the battery with a predetermined slope. ) Is calculated as the value of the equivalent resistance of each battery.

일 실시예에 있어서, 저항값 산출부(630)는 도 6에 도시된 바와 같이 타겟 주파수에서의 임피던스 성분(700)을 45도의 기울기를 갖고 통과하는 임피던스 플롯(710)을 생성하고, 생성된 임피던스 플롯(710)의 X절편 값(720)을 배터리의 등가저항의 값으로 산출할 수 있다. 이는, 배터리 임피던스를 구성하는 왈버그 임피던스의 값은 주파수가 감소할 수록 임피던스의 실수 값과 허수 값이 45도로 증가하는 특성을 가지고 있기 때문이며, 이러한 임피던스 플롯(710)에서 허수 값이 0인 지점(즉 X절편, 720)이 등가저항의 값을 나타내기 때문이다.In one embodiment, the resistance value calculator 630 generates an impedance plot 710 that passes through the impedance component 700 at a target frequency of 45 degrees as shown in FIG. 6, and generates the generated impedance. The X-intercept value 720 of the plot 710 may be calculated as the value of the equivalent resistance of the battery. This is because the value of the walberg impedance constituting the battery impedance has the characteristic that the real value and the imaginary value of the impedance increase as the frequency decreases to 45 degrees, and the point where the imaginary value is zero in the impedance plot 710 ( This is because the X intercept 720 represents the value of the equivalent resistance.

다음으로, 왈버그 임피던스 값 산출부(640)는, 상술한 수학식 2에 따라 저항값 산출부(630)에 의해 산출된 등가저항의 값 및 제1 전류 값(I1)을 이용하여 제1 차전압(VDC)을 산출하고, 상술한 수학식 6에 따라 제1 전류 값(I1), 제1 차전압, 및 제2 차전압(Vb)을 이용하여 왈버그 상수의 값을 산출하고, 산출된 왈버그 상수의 값을 수학식 1에 대입함으로써 왈버그 임피던스의 값을 산출한다.Next, the Walberg impedance value calculation unit 640 uses the first resistance value and the first current value I 1 calculated by the resistance value calculation unit 630 according to Equation 2 described above. The difference voltage V DC is calculated, and the value of the Walberg constant is calculated using the first current value I 1 , the first difference voltage, and the second difference voltage Vb according to Equation 6 described above. , The value of the Walberg impedance is calculated by substituting the calculated value of the Walberg constant into Equation 1.

다시 도 1을 참조하면, 표시부(140)는 도 8에 도시된 바와 같이 다채널 데이터 획득부(120)로부터 획득되는 전류 프로파일, 각 배터리들(150a~150n)의 전압 프로파일, 및 연산부(130)에 의해 산출된 각 배터리(150a~150n)들의 등가저항의 값(RDC) 및 왈버그 상수의 값(Qd)을 화면 상에 디스플레이 한다.Referring back to FIG. 1, the display unit 140 may include a current profile obtained from the multi-channel data acquisition unit 120, a voltage profile of each of the batteries 150a to 150n, and the calculation unit 130 as shown in FIG. 8. The value of the equivalent resistance (R DC ) and the value of the Wahlberg constant (Q d ) of each of the batteries 150a to 150n calculated by are displayed on the screen.

다음으로, 배터리 선택부(160)는 연산부(130)에 의해 산출된 각 배터리(150a~150n)들의 등가저항의 값(RDC) 및 왈버그 임피던스의 값(Zw)를 이용하여 각 배터리들(150a~150n)의 임피던스 값을 결정한다.Next, the battery selector 160 uses the equivalent resistance value R DC of each of the batteries 150a to 150n calculated by the calculating unit 130, and the value Zw of the Walberg impedance. Determine the impedance of 150a ~ 150n).

또한, 배터리 선택부(160)는 복수개의 배터리들(150a~150n)중 각 배터리들(150a~150n)의 임피던스의 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리들로 결정한다. 즉, 배터리 선택부(160)는 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 그 특성이 유사한 것으로 판단하는 것이다.In addition, the battery selector 160 determines the batteries that are the stacking targets of the batteries among the plurality of batteries 150a to 150n whose impedance values of the batteries 150a to 150n are within a threshold range. . That is, the battery selector 160 determines that the characteristics of the batteries whose impedance value is within the threshold range are similar.

일 실시예에 있어서, 배터리 선택부(160)는 스태킹 대상이 되는 배터리들을 표시부(150)를 통해 화면상에 표시할 수 있다.In an exemplary embodiment, the battery selector 160 may display the batteries to be stacked on the screen through the display unit 150.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 특성 평가 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a battery characteristic evaluation method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 특성 평가 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 등가저항 및 등가저항에 직렬 연결된 왈버그 임피던스로 모델링되는 임피던스를 갖는 배터리에 미리 정해진 전류 프로파일을 인가한다(S900). 이때, 배터리는 서로 직렬로 연결된 복수개의 배터리일 수 있다.9 is a flowchart showing a battery characteristic evaluation method according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, first, a predetermined current profile is applied to a battery having an impedance modeled as an equivalent resistance and a Walberg impedance connected in series to the equivalent resistance (S900). In this case, the batteries may be a plurality of batteries connected in series with each other.

일 실시예에 있어서, 미리 정해진 전류 프로파일은 상술한 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 구간 내에서는 배터리들을 충전시키기 위한 제1 전류값으로 유지되고, 제2 구간 내에서는 배터리들을 방전시키기 위한 제2 전류값으로 유지된다. 예컨대, 미리 정해진 전류 프로파일은 제1 구간 내에서는 1C의 값으로 유지될 수 있고, 제2 구간 내에서는 -1C의 값으로 유지될 수 있다.In one embodiment, the predetermined current profile is maintained at a first current value for charging the batteries within the first section, as shown in FIG. 2 above, and for discharging the batteries within the second section. 2 current value is maintained. For example, the predetermined current profile may be maintained at a value of 1C in the first section, and may be maintained at a value of −1C in the second section.

다음으로, 전류 프로파일의 인가에 의해 발생되는 전압 프로파일을 배터리로부터 획득한다(S910). 일 실시예에 있어서, 배터리로부터 획득되는 전압 프로파일은 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값이 인가되는 제1 구간 동안에는 충전으로 인해 배터리의 전압이 증가하고, 배터리를 방전시키기 위한 제2 전류 값이 인가되는 제2 구간 동안에는 방전으로 인해 배터리의 전압이 감소한다.Next, a voltage profile generated by the application of the current profile is obtained from the battery (S910). In one embodiment, the voltage profile obtained from the battery increases the voltage of the battery due to charging during the first period when the first current value for charging the battery is applied, and the second current value for discharging the battery is applied. During the second period, the voltage of the battery decreases due to the discharge.

특히, 배터리 임피던스의 특성으로 인해, 상술한 도 3에 도시된 바와 같이 배터리의 전압이 충전되는 제1 구간 내에서 제1 전류 값이 배터리에 인가되는 순간에 전압은 배터리의 공칭전압 값에서 수직 상승하여 제1 전압 값이 되고, 이후 배터리의 전압은 비선형적으로 증가하여 제2 전압 값으로 수렴하게 된다. 이때, 배터리의 공칭전압 값과 제1 전압 값의 차이값은 제1 차전압으로 정의하고 배터리의 공칭전압 값과 제2 전압 값의 차이값은 제2 차전압으로 정의될 수 있다.In particular, due to the characteristics of the battery impedance, the voltage rises vertically from the nominal voltage value of the battery at the moment when the first current value is applied to the battery within the first section in which the voltage of the battery is charged as shown in FIG. The first voltage value, and then the voltage of the battery increases nonlinearly and converges to the second voltage value. In this case, the difference between the nominal voltage value and the first voltage value of the battery may be defined as the first differential voltage, and the difference between the nominal voltage value and the second voltage value of the battery may be defined as the second differential voltage.

다음으로, 제1 전류 값, 제1 차전압, 및 제2 차전압을 이용하여 등가저항의 값 및 등가저항에 직렬 연결된 왈버그 임피던스의 값을 산출한다(S920).Next, the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance connected in series with the equivalent resistance are calculated using the first current value, the first difference voltage, and the second difference voltage (S920).

일 실시예에 있어서, 등가저항의 값은 제1 차전압을 전류 프로파일의 제1 구간 내에서의 제1 전류 값으로 제산함으로써 산출할 수 있다.In one embodiment, the value of the equivalent resistance may be calculated by dividing the first differential voltage by the first current value within the first section of the current profile.

또한, 왈버그 임피던스의 값은, 상술한 수학식 6에 기재된 바와 같이 제1 전류 값(I1), 제1 차전압(VDC), 및 제2 차전압(Vb)을 이용하여 정의되는 왈버그 상수의 값을 상술한 수학식 1에 대입함으로써 산출할 수 있다.In addition, the value of the Walberg impedance is defined by using the first current value I 1 , the first difference voltage V DC , and the second difference voltage Vb as described in Equation 6 described above. The value of the bug constant can be calculated by substituting the above equation (1).

이후, S930에서 산출된 등가저항의 값 및 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 배터리의 임피던스 값을 결정하고(S930), 복수개의 배터리들 중 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리로 결정한다(S940).Subsequently, the impedance value of the battery is determined using the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance calculated in S930 (S930), and stacking batteries in which the impedance value of the battery among the plurality of batteries falls within a threshold range. The battery is determined as a target (S940).

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 특성 평가 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 등가저항 및 등가저항에 직렬 연결된 왈버그 임피던스로 모델링되는 임피던스를 갖는 배터리에 미리 정해진 전류 프로파일을 인가하고(S1000), 전류 프로파일의 인가에 의해 발생되는 전압 프로파일을 배터리로부터 획득한다(S1010). 10 is a flowchart illustrating a battery characteristic evaluation method according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a predetermined current profile is applied to a battery having an impedance modeled as an equivalent resistance and a Walberg impedance connected in series to the equivalent resistance (S1000), and the voltage profile generated by the application of the current profile is measured. Obtained from (S1010).

S1000 및 S1010은 상술한 도 9에 도시된 S900 및 S910과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.S1000 and S1010 are the same as S900 and S910 shown in FIG. 9 described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 전류 프로파일 및 전압 프로파일로부터 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분을 산출한다(S1020).Next, the impedance component of the battery is calculated at the target frequency from the current profile and the voltage profile (S1020).

일 실시예에 있어서, 배터리의 임피던스 성분은 전압 프로파일로부터 획득되는 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 전류 프로파일로부터 산출되는 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상으로 제산함에 의해 산출할 수 있다.In one embodiment, the impedance component of the battery may be calculated by dividing the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency obtained from the voltage profile by the magnitude and phase of the current component at the target frequency calculated from the current profile.

여기서, 타겟 주파수에서 전류 성분의 크기는, 상술한 수학식 7 내지 수학식 15에 기재된 바와 같이, 전류 프로파일과 제1 기준신호의 곱으로부터 획득되는 제1 DC 성분과, 전류 프로파일과 제2 기준신호의 곱으로부터 추출되는 획득되는 제2 DC 성분을 이용하여 산출될 수 있다.Here, the magnitude of the current component at the target frequency is, as described in Equations 7 to 15, the first DC component obtained from the product of the current profile and the first reference signal, the current profile and the second reference signal It can be calculated using the obtained second DC component extracted from the product of.

또한, 타겟 주파수에서 전압 성분의 크기는, 전압 프로파일과 제1 기준신호의 곱으로부터 획득되는 제3 DC 성분과, 전압 프로파일과 제2 기준신호의 곱으로부터 추출되는 획득되는 제4 DC 성분을 이용하여 산출될 수 있다.In addition, the magnitude of the voltage component at the target frequency is obtained by using a third DC component obtained from the product of the voltage profile and the first reference signal, and a fourth DC component obtained from the product of the voltage profile and the second reference signal. Can be calculated.

다음으로, 미리 정해진 기울기, 예컨대 45도의 기울기를 갖고 S1020에서 산출된 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분을 통과하는 임피던스 플롯을 생성하고(S1030), 생성된 임피던스 플롯으로부터 등가저항의 값을 산출한다(S1040).Next, an impedance plot that passes a impedance component of the battery at a target frequency calculated in S1020 with a predetermined slope, for example, a 45 degree slope, is generated (S1030), and the value of the equivalent resistance is calculated from the generated impedance plot (S1040). ).

임피던스 플롯이 45도의 기울기를 갖도록 생성하는 이유는, 배터리 임피던스를 구성하는 왈버그 임피던스의 값은 주파수가 감소할 수록 임피던스의 실수 값과 허수 값이 45도로 증가하는 특성을 가지고 있기 때문이다.The reason why the impedance plot is generated to have a 45 degree slope is that the Walberg impedance constituting the battery impedance has a characteristic that the real value and the imaginary value of the impedance increase as the frequency decreases to 45 degree.

일 실시예에 있어서, 등가저항의 값은, 임피던스 성분의 실수 값을 X축으로 하고 임피던스 성분의 허수 값을 Y축으로 하는 좌표계 상에서 S1030에서 생성된 임피던스 플롯의 X절편 값일 수 있다.In an embodiment, the value of the equivalent resistance may be an X-intercept value of the impedance plot generated in S1030 on a coordinate system in which the real value of the impedance component is the X axis and the imaginary value of the impedance component is the Y axis.

다음으로, 등가저항의 값, 전류 프로파일, 및 전압 프로파일을 이용하여 왈버그 임피던스의 값을 산출한다(S1050).Next, the value of the Walberg impedance is calculated using the value of the equivalent resistance, the current profile, and the voltage profile (S1050).

구체적으로, 먼저 S1040에서 산출된 등가저항의 값 및 전류 프로파일의 제1 구간 내에서의 제1 전류 값을 이용하여 제1 차전압을 산출하고, 상술한 수학식 7에 따라 제1 차전압, 제1 전류 값, 및 제2 차전압을 이용하여 왈버그 상수의 값을 산출하며, 산출된 왈버그 상수의 값을 상술한 수학식 1에 대입함으로써 왈버그 임피던스의 값을 산출한다.Specifically, first, the first differential voltage is calculated using the value of the equivalent resistance calculated in S1040 and the first current value within the first section of the current profile, and the first differential voltage, The value of the Walberg constant is calculated using the first current value and the second difference voltage, and the value of the Walberg impedance is calculated by substituting the calculated value of the Walberg constant into Equation 1 described above.

이후, 산출된 등가저항의 값 및 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 배터리의 임피던스 값을 결정하고(S1060), 복수개의 배터리들 중 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리로 결정한다(S1070).Subsequently, the impedance value of the battery is determined using the calculated equivalent resistance value and the Walberg impedance value (S1060), and the stacking targets of the batteries stacking the batteries whose impedance values are within a critical range among the plurality of batteries are determined. Determined to be a battery (S1070).

상술한 배터리의 특성 평가 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 배터리의 특성 평가 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.The above-described method for evaluating the characteristics of the battery may also be implemented in the form of a program that can be performed using various computer means. In this case, the program for performing the method for evaluating the characteristics of the battery may be a hard disk, a CD-ROM, a DVD, a ROM ( ROM), a RAM, or a flash memory, such as a computer readable recording medium.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 배터리의 특성 평가 장치 110: 전압원
120: 다채널 데이터 획득부 130: 연산부
140: 표시부 150: 배터리 선택부100: device for evaluating characteristics of battery 110: voltage source
120: multi-channel data acquisition unit 130: arithmetic unit
140: display unit 150: battery selection unit

Claims (19)

미리 정해진 전류 프로파일을 복수개의 배터리에 인가하여 발생하는 각 배터리의 전압 프로파일을 상기 각 배터리 별로 획득하는 다채널 데이터 획득부;
상기 전류 프로파일에서 상기 복수개의 배터리가 충전되는 구간인 제1 구간 내에서 상기 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값 및 상기 전압 프로파일에서 상기 제1 구간 내에서의 전압 값을 이용하여 배터리의 임피던스 등가모델을 구성하는 등가저항의 값 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스의 값을 상기 각 배터리 별로 산출하는 연산부; 및
상기 등가저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 각 배터리의 임피던스를 결정하고, 상기 복수개의 배터리들 중 상기 각 배터리의 임피던스 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리들로 결정하는 배터리 선택부를 포함하고,
상기 연산부는,
제1 저항, 상기 배터리의 과도상태를 나타내는 제2 저항 및 커패시터의 병렬회로, 및 상기 왈버그 임피던스로 구성되는 배터리 임피던스 모델에서, 상기 병렬회로를 저항성분으로 근사화하여 상기 제1 저항과 합산하여 상기 등가저항으로 대체함으로써 상기 등가저항 및 상기 왈버그 임피던스로 구성된 배터리 임피던스 등가모델을 획득하는 모델링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.A multi-channel data acquisition unit for acquiring a voltage profile of each battery generated by applying a predetermined current profile to a plurality of batteries for each of the batteries;
Impedance equivalent model of a battery using a first current value for charging the battery in a first section in which the plurality of batteries is charged in the current profile and a voltage value in the first section in the voltage profile A calculation unit for calculating a value of an equivalent resistance constituting a value and a value of Walberg impedance connected to the equivalent resistance for each battery; And
The impedance of each battery is determined using the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance, and stacking batteries among which the impedance value of each battery among the plurality of batteries falls within a threshold range. A battery selector for determining batteries;
The operation unit,
In a battery impedance model consisting of a first resistor, a second circuit representing a transient state of the battery and a capacitor, and the Walberg impedance, the parallel circuit is approximated with a resistance component and summed with the first resistor to add the And a modeling unit obtaining a battery impedance equivalent model including the equivalent resistance and the Walberg impedance by replacing the equivalent resistance. 제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 전류 프로파일을 상기 복수개의 배터리에 인가하는 전압원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.The method of claim 1,
And a voltage source for applying the predetermined current profile to the plurality of batteries. 제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 전류 프로파일은, 상기 제1 구간 내에서는 상기 제1 전류값으로 유지되고, 상기 복수개의 배터리가 방전되는 구간인 제2 구간 내에서는 상기 복수개의 배터리들을 방전시키기 위한 제2 전류값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.The method of claim 1,
The predetermined current profile is maintained at the first current value in the first section, and is maintained at a second current value for discharging the plurality of batteries in a second section in which the plurality of batteries are discharged. Battery characteristic evaluation apparatus, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 전압 프로파일의 상기 제1 구간 내에서 각 배터리의 공칭전압 값과 상기공칭전압 값으로부터 전압이 수직 상승된 제1 전압 값의 차이값인 제1 차전압 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 상기 등가저항의 값을 산출하는 저항값 산출부; 및
상기 제1 차전압, 상기 공칭전압 값과 상기 전압 프로파일의 상기 제1 구간 내에서 전압이 비선형적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이값인 제2 차전압, 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 왈버그 임피던스 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.The apparatus according to claim 1,
The equivalent using the first difference voltage and the first current value, which is a difference between the nominal voltage value of each battery and the first voltage value in which the voltage is vertically raised from the nominal voltage value within the first period of the voltage profile. A resistance value calculator for calculating a value of the resistance; And
The first difference voltage, the second difference voltage that is the difference between the nominal voltage value and the second voltage value non-linearly increases and converges within the first period of the voltage profile, and the first current value. The battery characteristic evaluation apparatus, further comprising a Walberg impedance calculator for calculating the value of the Walberg impedance using. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연산부는 락-인 앰프(Lock-in Amp) 기법을 적용하여 상기 등가저항의 값 및 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.The method of claim 1,
And the calculator calculates a value of the equivalent resistance and a Walberg impedance by applying a lock-in amplifier technique. 제1항에 있어서,
상기 연산부는,
타겟 주파수에서 각 배터리의 임피던스 성분을 산출하는 임피던스 성분 산출부;
임피던스 성분의 실수 값을 X축으로 하고 임피던스 성분의 허수 값을 Y축으로하는 좌표계 상에서, 미리 정해진 기울기를 갖고 상기 배터리의 임피던스 성분을 통과하는 임피던스 플롯의 X절편 값을 상기 각 배터리의 등가저항의 값으로 산출하는 저항값 산출부; 및
상기 등가저항의 값 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 각 배터리의 공칭전압 값과 상기 공칭전압 값으로부터 전압이 수직 상승된 제1 전압 값의 차이값인 제1 차전압을 산출하고, 상기 제1 차전압, 상기 공칭전압 값과 상기 전압 프로파일의 상기 제1 구간 내에서 전압이 비선형적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이값인 제2 차전압, 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 왈버그 임피던스 값 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 장치.The method of claim 1,
The operation unit,
An impedance component calculator for calculating an impedance component of each battery at a target frequency;
On the coordinate system where the real value of the impedance component is the X-axis and the imaginary value of the impedance component is the Y-axis, the X-intercept value of the impedance plot passing through the impedance component of the battery with a predetermined slope is obtained from the equivalent resistance of each battery. A resistance value calculator for calculating a value; And
The first difference voltage which is a difference value between the nominal voltage value of each battery and the first voltage value of which the voltage is vertically increased from the nominal voltage value is calculated using the value of the equivalent resistance and the first current value, The difference voltage, the second difference voltage which is a difference value between the nominal voltage value and the second voltage value that increases and converges nonlinearly within the first period of the voltage profile, and the first current value An apparatus for evaluating characteristics of a battery, further comprising a walberg impedance value calculating unit calculating a walberg impedance value. 제4항 또는 제7항에 있어서,
상기 왈버그 임피던스 값 산출부는, 수학식
Figure 112011084778189-pat00022
를 이용하여 상기 왈버그 임피던스에 포함된 왈버그 상수의 값을 산출하고, 수학식
Figure 112011084778189-pat00023
를 이용하여 상기 왈버그 임피던스 값을 산출하며, 상기 수학식에서
Figure 112011084778189-pat00024
는 왈버그 상수를 나타내고,
Figure 112011084778189-pat00025
는 제1 전류 값을 나타내며,
Figure 112011084778189-pat00026
는 제2 차전압을 나태내고,
Figure 112011084778189-pat00027
는 제1 차전압을 나타내며, t는 제1 구간의 크기를 나타내고,
Figure 112011084778189-pat00028
는 상기 왈버그 임피던스의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 장치.8. The method according to claim 4 or 7,
The Walberg impedance value calculation unit,
Figure 112011084778189-pat00022
To calculate the value of the Walberg constant included in the Walberg impedance, and Equation
Figure 112011084778189-pat00023
Calculates the Wallberg impedance value using
Figure 112011084778189-pat00024
Represents the Wahlberg constant,
Figure 112011084778189-pat00025
Represents a first current value,
Figure 112011084778189-pat00026
Denotes the secondary voltage,
Figure 112011084778189-pat00027
Denotes the first differential voltage, t denotes the magnitude of the first interval,
Figure 112011084778189-pat00028
Is a battery characteristic evaluation device, characterized in that for indicating the value of the Wallberg impedance. 제7항에 있어서,
상기 임피던스 성분 산출부는,
상기 전류 프로파일로부터 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 추출하는 제1 추출부;
상기 전압 프로파일로부터 상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출하는 제2 추출부; 및
상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상과 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 이용하여 상기 타겟 주파수에서 상기 배터리의 임피던스 성분을 산출하는 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 장치.The method of claim 7, wherein
The impedance component calculating unit,
A first extracting unit extracting a magnitude and phase of a current component at a target frequency from the current profile;
A second extracting unit extracting a magnitude and a phase of a voltage component at the target frequency from the voltage profile; And
And a calculator configured to calculate an impedance component of the battery at the target frequency using the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency and the magnitude and phase of the current component at the target frequency. 제9항에 있어서,
상기 제1 추출부는, 상기 타겟 주파수를 갖는 사인파 형상의 제1 기준신호와 상기 전류 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제1 DC성분과 상기 제1 기준신호와 90도의 위상차를 갖는 제2 기준신호와 상기 전류 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제2 DC 성분을 이용하여 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 추출하고,
상기 제2 추출부는, 상기 타겟 주파수를 갖는 사인파 형상의 제1 기준신호와 상기 전압 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제3 DC성분과 상기 제2 기준신호와 상기 전압 프로파일의 곱에서 추출된 DC 성분으로부터 획득되는 제4 DC 성분을 이용하여 상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 장치.10. The method of claim 9,
The first extractor may include a second DC having a phase difference of 90 degrees with a first DC component obtained from a DC component extracted from a product of a sinusoidal first reference signal having the target frequency and the current profile. Extracting the magnitude and phase of the current component at the target frequency using a second DC component obtained from the DC component extracted from the product of the reference signal and the current profile,
The second extracting unit extracts a third DC component obtained from a DC component extracted from a product of a sinusoidal first reference signal having the target frequency and the voltage profile, and the product of the second reference signal and the voltage profile. And extracting the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency using a fourth DC component obtained from the obtained DC component. 제9항에 있어서,
상기 산출부는, 상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기를 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기로 제산하여 상기 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분의 크기를 산출하고, 상기 타겟 주파수에서 전압성분의 위상에서 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 위상을 감산함으로써 상기 타겟 주파수에서 배터리 임피던스 성분의 위상을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 장치.10. The method of claim 9,
The calculator may calculate the magnitude of the impedance component of the battery at the target frequency by dividing the magnitude of the voltage component at the target frequency by the magnitude of the current component at the target frequency, and the target frequency at the phase of the voltage component at the target frequency. And calculating the phase of the battery impedance component at the target frequency by subtracting the phase of the current component at. 등가저항 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스로 모델링된 임피던스를 갖는 배터리에 미리 정해진 전류 프로파일을 인가하는 단계;
상기 전류 프로파일의 인가에 의해 발생되는 전압 프로파일을 획득하는 단계;
상기 전류 프로파일에서 상기 배터리가 충전되는 구간인 제1 구간 내에서 상기 배터리를 충전시키기 위한 제1 전류 값 및 상기 전압 프로파일에서 상기 제1 구간 내에서의 전압 값을 이용하여 상기 등가저항의 값 및 상기 등가저항에 연결된 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계; 및
상기 등가저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 배터리의 임피던스 값을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 전류 프로파일을 인가하는 단계에서,
제1 저항, 상기 배터리의 과도상태를 나타내는 제2 저항 및 커패시터의 병렬회로, 및 상기 왈버그 임피던스로 구성되는 배터리 임피던스 모델에서 상기 병렬회로를 저항성분으로 근사화하여 상기 제1 저항과 합산하여 상기 등가저항으로 대체함으로써 상기 등가저항 및 상기 왈버그 임피던스로 모델링된 임피던스를 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.Applying a predetermined current profile to a battery having an impedance modeled with an equivalent resistance and a Walberg impedance coupled to the equivalent resistance;
Obtaining a voltage profile generated by the application of the current profile;
The value of the equivalent resistance and the value using the first current value for charging the battery in the first section which is the section in which the battery is charged in the current profile and the voltage value in the first section in the voltage profile. Calculating a value of a Walberg impedance connected to the equivalent resistance; And
Determining an impedance value of the battery using the value of the equivalent resistance and the Walberg impedance value;
In applying the current profile,
In the battery impedance model consisting of a first resistor, a second resistor and a capacitor representing a transient state of the battery, and the Walberg impedance, the parallel circuit is approximated as a resistance component and summed with the first resistor to add the equivalent. And obtaining an impedance modeled by the equivalent resistance and the Walberg impedance by replacing the resistor. 제12항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 전압 프로파일의 상에서 상기 배터리의 공칭전압 값과 상기 공칭전압 값으로부터 전압이 수직 상승된 제1 전압 값의 차이값인 제1 차전압 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 상기 등가저항의 값을 산출하는 단계; 및
상기 제1 전류값, 상기 제1 차전압, 및 상기 공칭전압 값과 상기 전압 프로파일의 상기 제1 구간 내에서 전압이 비선형적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이값인 제2 차전압을 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.The method of claim 12,
Wherein the calculating step comprises:
The value of the equivalent resistance is calculated using the first difference voltage and the first current value, which are the difference between the nominal voltage value of the battery and the first voltage value of which the voltage is vertically raised from the nominal voltage value in the voltage profile. Making; And
A second difference voltage that is a difference value between the first current value, the first difference voltage, and the nominal voltage value and a second voltage value that increases and converges nonlinearly within the first period of the voltage profile. Calculating a value of the wallberg impedance by using the battery; 제12항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 전류 프로파일 및 상기 전압 프로파일로부터 타겟 주파수에서 상기 배터리의 임피던스 성분을 산출하는 단계;
미리 정해진 기울기로 상기 배터리의 임피던스 성분을 통과하는 임피던스 플롯으로부터 상기 등가저항의 값을 산출하는 단계;
상기 등가저항의 값, 상기 전류 프로파일, 및 상기 전압 프로파일을 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계; 및
상기 등가저항의 값 및 상기 왈버그 임피던스의 값을 이용하여 상기 배터리의 임피던스의 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.The method of claim 12,
Wherein the calculating step comprises:
Calculating an impedance component of the battery at a target frequency from the current profile and the voltage profile;
Calculating a value of the equivalent resistance from an impedance plot passing through the impedance component of the battery at a predetermined slope;
Calculating a value of the Walberg impedance using the value of the equivalent resistance, the current profile, and the voltage profile; And
And determining a value of the impedance of the battery by using the value of the equivalent resistance and the value of the wallberg impedance. 제14항에 있어서,
상기 배터리의 임피던스 성분을 산출하는 단계는,
상기 전류 프로파일로부터 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상을 추출하고, 상기 전압 프로파일로부터 상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 추출하는 단계; 및
상기 타겟 주파수에서 전압성분의 크기 및 위상을 상기 타겟 주파수에서 전류성분의 크기 및 위상으로 제산하여 상기 타겟 주파수에서 배터리의 임피던스 성분을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.15. The method of claim 14,
Calculating the impedance component of the battery,
Extracting the magnitude and phase of the current component at the target frequency from the current profile and extracting the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency from the voltage profile; And
And dividing the magnitude and phase of the voltage component at the target frequency by the magnitude and phase of the current component at the target frequency to calculate an impedance component of the battery at the target frequency. 제14항에 있어서,
상기 등가저항의 값을 산출하는 단계에서,
임피던스 성분의 실수 값을 X축으로 하고 임피던스 성분의 허수 값을 Y축으로하는 좌표계 상에서, 상기 임피던스 플롯의 X절편 값을 상기 배터리의 등가저항의 값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.15. The method of claim 14,
In calculating the value of the equivalent resistance,
A method for evaluating characteristics of a battery, wherein the X intercept value of the impedance plot is calculated as the value of the equivalent resistance of the battery on a coordinate system in which the real value of the impedance component is the X axis and the imaginary value of the impedance component is the Y axis. . 제14항에 있어서,
상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계에서,
상기 등가저항의 값 및 상기 제1 전류 값을 이용하여 상기 전압 프로파일의 상에서 상기 배터리의 공칭전압 값과 상기 공칭전압 값으로부터 전압이 수직 상승된 제1 전압 값의 차이값인 제1 차전압을 산출하고,
상기 제1 전류값, 상기 제1 차전압, 및 상기 공칭전압 값과 상기 전압 프로파일의 상기 제1 구간 내에서 전압이 비선형적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이값인 제2 차전압을 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.15. The method of claim 14,
In calculating the value of the Walberg impedance,
The first difference voltage is calculated using the value of the equivalent resistance and the first current value as a difference value between the nominal voltage value of the battery and the first voltage value in which the voltage is vertically increased from the nominal voltage value in the voltage profile. and,
A second difference voltage that is a difference value between the first current value, the first difference voltage, and the nominal voltage value and a second voltage value that increases and converges nonlinearly within the first period of the voltage profile. A method for evaluating characteristics of a battery, characterized in that for calculating the value of the Walberg impedance. 제13항 또는 제17항에 있어서,
상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하는 단계에서,
수학식
Figure 112011084778189-pat00029
를 이용하여 상기 왈버그 임피던스에 포함된 왈버그 상수의 값을 산출하고, 수학식
Figure 112011084778189-pat00030
를 이용하여 상기 왈버그 임피던스의 값을 산출하며, 상기 수학식에서
Figure 112011084778189-pat00031
는 왈버그 상수를 나타내고,
Figure 112011084778189-pat00032
는 제1 전류 값을 나타내며,
Figure 112011084778189-pat00033
는 제2 차전압을 나태나고,
Figure 112011084778189-pat00034
는 제1 차전압을 나타내며, t는 제1 구간의 크기를 나타내고,
Figure 112011084778189-pat00035
는 왈버그 임피던스의 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 배터리 특성 평가 방법.The method according to claim 13 or 17,
In calculating the value of the Walberg impedance,
Equation
Figure 112011084778189-pat00029
To calculate the value of the Walberg constant included in the Walberg impedance, and Equation
Figure 112011084778189-pat00030
To calculate the value of the Wallberg impedance, in the equation
Figure 112011084778189-pat00031
Represents the Wahlberg constant,
Figure 112011084778189-pat00032
Represents a first current value,
Figure 112011084778189-pat00033
Indicates a second voltage difference,
Figure 112011084778189-pat00034
Denotes the first differential voltage, t denotes the magnitude of the first interval,
Figure 112011084778189-pat00035
The battery characteristic evaluation method, characterized in that it represents the value of the Walberg impedance. 제12항에 있어서,
복수개의 배터리들 중 상기 배터리의 임피던스의 값이 임계범위 이내에 속하는 배터리들을 스태킹(Stacking) 대상이 되는 배터리로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 특성 평가 방법.The method of claim 12,
The method of evaluating the characteristics of the battery further comprising the step of determining the battery of the stacking (stacking) of the batteries of the plurality of batteries that the impedance value of the battery within the threshold range.
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