KR101491102B1 - Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof - Google Patents

Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101491102B1
KR101491102B1 KR20120150036A KR20120150036A KR101491102B1 KR 101491102 B1 KR101491102 B1 KR 101491102B1 KR 20120150036 A KR20120150036 A KR 20120150036A KR 20120150036 A KR20120150036 A KR 20120150036A KR 101491102 B1 KR101491102 B1 KR 101491102B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
secondary battery
phase
impedance
voltage signal
Prior art date
Application number
KR20120150036A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140080342A (en
Inventor
황용준
Original Assignee
포스코에너지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포스코에너지 주식회사 filed Critical 포스코에너지 주식회사
Priority to KR20120150036A priority Critical patent/KR101491102B1/en
Publication of KR20140080342A publication Critical patent/KR20140080342A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101491102B1 publication Critical patent/KR101491102B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/04Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents involving adjustment of a phase shifter to produce a predetermined phase difference, e.g. zero difference
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 2차 전지의 충전상태(State of Charge : SoC)와 내구 진행에 따른 열화 정도 등을 포함하는 특성을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 2차 전지의 특성 측정장치가 개시된다.
본 발명은 전압신호를 발생시켜 2차 전지에 인가하는 신호발생기; 신호발생기에서 인가된 전압신호에 따라 크기 및 주기가 변화되어 출력되는 2차 전지의 출력전류를 측정하는 전류검출기; 신호발생기에서 발생된 전압신호와 전류검출기에서 측정된 전류신호 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하고, 위상차를 이용하여 신호발생기에서 발생시킨 주파수(주기)에 해당하는 2차 전지 셀내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 검출하는 위상 및 임피던스검출기; 위상 및 임피던스검출기에서 검출된 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 2차 전지의 특성을 판정하는 특성판정부를 포함한다.
Disclosed herein is a device for measuring a characteristic of a secondary battery that can accurately measure a characteristic including a state of charge (SoC) of a secondary battery and a degree of deterioration due to endurance.
The present invention relates to a signal generator for generating a voltage signal and applying it to a secondary battery; A current detector for measuring an output current of the secondary battery, the magnitude and the period of which vary according to a voltage signal applied from the signal generator; A phase difference is detected by analyzing a time difference of a waveform generated between a voltage signal generated by a signal generator and a current signal measured by a current detector, A phase and impedance detector for calculating an internal impedance and detecting the real part and the imaginary part; And a characteristic judging unit for judging characteristics of the secondary battery by applying a real part and an imaginary part of the impedance detected by the phase and impedance detector to a given characteristic table.

Description

2차 전지의 특성 측정장치 및 방법{CHARACTERISTIC MEASUREMENT APPARATUS FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a device for measuring characteristics of a secondary battery,

본 발명은 2차 전지의 충전상태(State of Charge : SoC)와 내구 진행에 따른 열화 정도 등을 포함하는 특성을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 2차 전지의 특성 측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring a characteristic of a secondary battery that can accurately measure a characteristic including a state of charge (SoC) of a secondary battery and a degree of deterioration due to endurance.

일반적으로 Na계 2차 전지의 충전 상태를 확인하는 방법으로는, 전지의 충전 및 방전 전류를 시간에 따라 적산하여 충전 및 방전량을 구하고, 이를 2차 전지의 설계 용량으로부터 가감하여 2차 전지의 충전 상태를 확인하는 전류 적산법 기술이 사용되고 있다.Generally, as a method of confirming the state of charge of an Na-based secondary battery, there is a method of accumulating the charging and discharging current of the battery over time to obtain the charging and discharging amount, and adding or subtracting it from the designed capacity of the secondary battery, A current integration technique for checking the state of charge is used.

그리고, 충전 및 방전 심도에 따른 개방회로전압(Open Circuit Voltage ; OCV)의 변화에 따라 충전 심도를 추정하여 보정하는 개방회로전압(OCV) 측정 기술이 병행되고 있다.There is also an open circuit voltage (OCV) measurement technique for estimating and correcting the charge depth according to the change of the open circuit voltage (OCV) according to the charge and discharge depth.

이러한 기술들은 2차 전지의 충전 및 방전 전류의 측정에 따른 오차가 누적되어 시간이 경과함에 따라 2차 전지의 충전상태를 정확하게 반영할 수 없는 단점이 발생될 수 있다.These techniques may cause a disadvantage that the charging state of the secondary battery can not be accurately reflected as the time elapses due to accumulation of errors due to the charging and discharging current measurement of the secondary battery.

그리고, 2차 전지의 반복 사용에 의한 내장된 재료의 열화 등에 따른 용량변화를 반영하지 못하여 충전상태의 추정에 오차를 발생시킬 수 있다.In addition, the capacity change due to deterioration of the built-in material due to repeated use of the secondary battery can not be reflected, and an error may be caused in estimation of the charged state.

등록특허공보 제10-1006214호(2010.12.29.)Patent Registration No. 10-1006214 (Dec. 29, 2010) 등록특허공보 제10-0508788호(2005.08.09.)Patent Registration No. 10-0508788 (Aug.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 2차 전지의 전류 변화를 감지하여 충전상태, 열화 정도, 잔존수명 등을 포함하는 2차 전지의 특성을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 2차 전지의 특성 측정장치 및 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a secondary battery which is capable of accurately measuring characteristics of a secondary battery including a charging state, a degree of deterioration, An apparatus and method for measuring the characteristics of a battery are provided.

본 발명의 실시예에 따르는 특징은 전압신호를 발생시켜 2차 전지에 인가하는 신호발생기; 신호발생기에서 인가된 전압신호에 따라 크기 및 주기가 변화되어 출력되는 2차 전지의 출력전류를 측정하는 전류검출기; 상기 신호발생기에서 발생된 전압신호와 전류검출기에서 측정된 전류신호 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하고, 위상차를 이용하여 신호발생기에서 발생시킨 주파수(주기)에 해당하는 2차 전지 셀내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 검출하는 위상 및 임피던스검출기; 상기 위상 및 임피던스검출기에서 검출된 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 2차 전지의 특성을 판정하는 특성판정부를 포함하는 2차 전지의 특성 측정장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a signal processing apparatus including: a signal generator for generating a voltage signal to apply to a secondary battery; A current detector for measuring an output current of the secondary battery, the magnitude and the period of which vary according to a voltage signal applied from the signal generator; A phase difference is detected by analyzing a time difference of a waveform generated between a voltage signal generated by the signal generator and a current signal measured by a current detector, A phase and impedance detector for calculating the impedance inside the cell and detecting it as a real part and an imaginary part; And a characteristic judging section for judging a characteristic of the secondary battery by applying a real part and an imaginary part of the impedance detected by the phase and impedance detector to a given characteristic table in advance.

상기 신호발생기는 측정 대상인 2차 전지의 종류, 용량에 따라 크기와 주기를 변환시켜 전압신호를 발생시킬 수 있다.The signal generator can generate a voltage signal by converting the magnitude and the period according to the type and capacity of the secondary battery to be measured.

상기 신호발생기는 PWM발생기, 삼각파 발생기와 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키며, 하나 혹은 두 개 이상이 연결되어 구성될 수 있다.The signal generator generates a signal having a predetermined waveform according to a time change, such as a PWM generator and a triangle wave generator, and one or more of the signals may be connected.

상기 신호발생기는 PWM신호, 삼각파 신호와 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키는 제1,2신호발생기; 상기 제1,2신호발생기에서 출력되는 (+) 위상과 (-)위상이 교차되는 일정 주기의 전압 신호를 합성하여 극성이 바뀌지 않는 유사 교류신호를 출력시키는 신호합성기를 포함할 수 있다.The signal generator includes first and second signal generators, such as a PWM signal and a triangular wave signal, for generating a signal having a predetermined waveform according to a time change; And a signal synthesizer for synthesizing a voltage signal having a constant period in which the (+) phase and the (-) phase output from the first and second signal generators are crossed to output a similar AC signal whose polarity does not change.

상기 신호합성기는 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 시차가 발생되지 않고 정확히 일치되게 생성하거나 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 일정한 시차를 갖도록 생성하거나 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호로 생성할 수 있다.The signal synthesizer may generate precisely the same signal without any parallax when the intersection of the (+) and (-) phases is executed, or may have a constant parallax when the intersection of the (+) phase and the (- +) Phase with a constant frequency.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 측정 대상인 2차 전지의 종류, 용량에 따라 크기와 주기가 다른 전압신호를 발생시켜 2차 전지에 인가하는 과정; 전압신호의 인가에 따라 크기 및 주기가 변화되어 출력되는 2차 전지의 출력전류를 측정하는 과정; 2차 전지에 인가한 전압신호와 2차 전지에서 측정된 전류신호 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하는 과정; 상기 위상차를 이용하여 2차 전지 셀내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 분리하는 과정 및; 상기 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 2차 전지의 특성을 판정하는 과정을 포함하는 2차 전지의 특성 측정방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a voltage signal having a different magnitude and period according to the type and capacity of the secondary battery to be measured is generated and applied to the secondary battery. A step of measuring an output current of the secondary battery in which a magnitude and a period of the voltage signal are changed and output; Detecting a phase difference by analyzing a time difference of a waveform generated between a voltage signal applied to the secondary battery and a current signal measured by the secondary battery; Calculating an impedance in the secondary battery cell using the phase difference and separating the impedance into a real part and an imaginary part; And determining a characteristic of the secondary battery by applying a real part and an imaginary part of the impedance to a given characteristic table in advance.

상기 2차 전지에 인가되는 전압신호는 (+)위상과 (-)위상의 시차가 발생되지 않는 신호이거나 (+)위상과 (-)위상이 일정한 시차를 갖는 신호 혹은 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호 중 어느 하나가 인가될 수 있다.The voltage signal applied to the secondary battery may be a signal in which no parallax of positive (+) and negative (-) phases occurs, a signal in which positive (+) and negative (-) phases have a constant parallax, Any one of DC signals having a constant frequency can be applied.

이와 같이 본 발명은 2차 전지의 충전 및 방전 상태와 열화 정도를 정확하게 측정할 수 있어 배터리의 용량 및 잔여 수명을 미리 예측할 수 있다.As described above, the present invention can accurately measure the charging and discharging state and the degree of deterioration of the secondary battery, so that the capacity and remaining life of the battery can be predicted in advance.

특히, Na계 전지와 같이 특정 영역에서 개방회로전압(OCV)의 변화가 없는 경우 전류 적산에 의한 기술에 의존하지 않고 직접 전지 내부의 충전 및 방전 상태를 판단할 수 있어 2차 전지 및 전지모듈의 정확한 상태를 측정하여 운영 활용도를 높일 수 있다.In particular, in the case where there is no change in the open circuit voltage (OCV) in a specific region such as a Na-type battery, the state of charge and discharge inside the battery can be directly determined without depending on the technique by current integration, It can increase the operational utilization by measuring accurate state.

본 발명은 완전한 싸인파(Sine)신호를 발생시키는 대신 저가로 구현할 수 있는 PWM신호 혹은 삼각파 신호 발생기를 사용하여 2차 전지에 대한 충전상태, 열화정도 및 잔존 수명 등을 포함하는 내부 특성을 정확하게 추정할 수 있다.The present invention accurately estimates the internal characteristics including the charging state, the degree of deterioration and the remaining lifetime of the secondary battery by using a PWM signal or a triangular wave signal generator that can be implemented at low cost instead of generating a complete sine signal. can do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 특성 측정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 신호발생기의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에서 신호발생기의 발생 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지의 특성 측정절차를 도시한 흐름도이다.
1 is a schematic view illustrating an apparatus for measuring the characteristics of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing the detailed construction of the signal generator in Fig.
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of a signal generated by the signal generator in FIG.
4 is a flowchart illustrating a characteristic measurement procedure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지의 특성 측정장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for measuring characteristics of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 신호발생기(110)와 전류검출기(120), 위상 및 임피던스검출기(130) 및 특성판정부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention includes a signal generator 110 and a current detector 120, a phase and impedance detector 130, and a characteristic determination unit 140.

상기 신호발생기(110)는 크기와 주기가 변화되는 전압 신호를 발생시켜 측정 대상인 2차 전지(200)의 내부로 흘러 들어가거나 2차 전지(200)로부터 나오는 전류값이 전압 신호의 크기 및 주기에 따라 변화될 수 있도록 한다.The signal generator 110 generates a voltage signal whose magnitude and period are changed so that the current value flowing into the secondary battery 200 as a measurement target or the current value output from the secondary battery 200 is equal to the magnitude and period of the voltage signal So that it can be changed.

상기 신호발생기(110)는 PWM(Pulse Width Modulation)발생기, 삼각파 발생기등과 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키는 신호발생기로 적용될 수 있으며, 하나 혹은 두 개 이상이 서로 연결되어 구성될 수 있다.The signal generator 110 may be applied as a signal generator that generates a signal having a predetermined waveform according to a time change, such as a PWM (Pulse Width Modulation) generator, a triangle wave generator, and the like. .

상기 신호발생기(110)는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1신호발생기(111)와 제2신호발생기(112)가 서로 연결되어 구성되고, 제1신호발생기(111)와 제2신호발생기(112)의 각각에서 출력되는 (+) 위상과 (-)위상이 교차되는 일정 주기의 전압 신호는 신호합성기(113)에 의해 합성된다.2, the signal generator 110 includes a first signal generator 111 and a second signal generator 112 connected to each other. The first signal generator 111 and the second signal generator 112 are connected to each other, (+) Phase and (-) phase, which are output from each of the signal amplifiers 112, are synthesized by the signal synthesizer 113.

상기 신호합성기(113)는 유사 교류신호(Pseudo AC Signal)를 발생시키기 위해 제1신호발생기(111)와 제2신호발생기(112)의 2개 신호를 합성하여 극성이 바뀌지 않는 일정한 주파수를 갖는 유사 교류신호로 만들어 준다.The signal synthesizer 113 combines the two signals of the first signal generator 111 and the second signal generator 112 to generate a pseudo AC signal so that the signals having a constant frequency It makes an AC signal.

상기 신호합성기(113)를 통해 합성된 유사 교류신호는 도 3의 (a)와 같이 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 시차가 발생되지 않고 정확히 일치되게 생성하거나 도 3의 (b)와 같이 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 일정한 시차를 갖도록 생성할 수 있다.The similar AC signal synthesized through the signal synthesizer 113 is generated without any parallax when the intersection of the (+) phase and the (-) phase is performed as shown in FIG. 3 (a) (+) phase and (-) phase, as shown in FIG.

또한, 상기 신호합성기(113)를 통해 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호(DC Pulse)로 생성할 수 있다.In addition, it can be generated as a DC signal (DC Pulse) having a constant frequency in the same (+) phase through the signal synthesizer 113.

전류검출기(120)는 신호발생기(110)에 의해 발생된 전압 신호에 따라 측정 대상인 2차 전지(200)로 흘러 들어가거나 2차 전지(200)로부터 방출되어 나오는 전류값의 크기를 측정한다.The current detector 120 measures a magnitude of a current flowing into the secondary battery 200 or a current discharged from the secondary battery 200 according to a voltage signal generated by the signal generator 110.

위상 및 임피던스검출기(130)는 신호발생기(110)에서 발생된 전압신호와 전류검출기(120)에서 검출된 전류신호의 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하고, 검출된 위상차를 이용하여 신호발생기(110)에서 발생시킨 주파수(주기)에 해당하는 2차 전지(200)의 셀(Cell)내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 검출한다.The phase and impedance detector 130 detects the phase difference by analyzing the parallax of the waveform generated between the voltage signal generated by the signal generator 110 and the current signal detected by the current detector 120, And calculates the impedance in the cell of the secondary battery 200 corresponding to the frequency (period) generated by the signal generator 110 and detects the impedance as a real part and an imaginary part.

특성판정부(140)는 상기 신호발생기(110)에서 발생시킨 전압신호의 주파수(주기)와 위상 및 임피던스검출기(130)에서 검출된 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표 또는 특성 관계식에 적용하여 측정 대상인 2차 전지(200)의 충전 상태, 열화정도, 잔존 수명 등을 포함하는 특성을 판정한다.The characteristic determining unit 140 applies the frequency (period) and phase of the voltage signal generated by the signal generator 110 and the real part and imaginary part of the impedance detected by the impedance detector 130 to a given characteristic table or characteristic relation And determines the characteristics including the state of charge of the secondary battery 200, the degree of deterioration, the remaining life, and the like.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.The operation of the present invention including the functions as described above is executed as follows.

본 발명의 실시예에 따른 특성 장치에 측정 대상인 2차 전지(200)를 접속한 다음 신호발생기(110)를 이용하여 크기와 주기가 변화되는 전압신호를 발생시켜 발생된 전압신호를 2차 전지(200)의 단자에 인가한다(S101).A secondary battery 200 to be measured is connected to the characteristic apparatus according to an embodiment of the present invention, and then a voltage signal whose magnitude and period are changed by using the signal generator 110 is generated, 200 (S101).

이때, PWM발생기, 삼각파발생기 등과 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키는 신호발생기로 적용되어, 하나 혹은 두 개 이상이 서로 연결되는 신호발생기(110)는 각각에서 출력되는 (+)위상과 (-)위상이 교차되는 일정 주기를 갖는 2개의 전압신호를 합성하여 극성이 바뀌지 않는 일정한 주파수를 갖는 유사 교류신호로 만들어 준다.In this case, the signal generator 110 is applied to a signal generator such as a PWM generator, a triangle wave generator, or the like that generates a signal having a predetermined waveform according to a time change, and one or more signal generators 110 are connected to each other, And (-) phases are crossed to produce a pseudo alternating signal having a constant frequency whose polarity does not change.

예를 들어, 도 3의 (a)와 같이 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 시차가 발생되지 않고 정확히 일치되게 생성하거나 도 3의 (b)와 같이 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 일정한 시차를 갖도록 생성하거나 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호(DC Pulse)로 생성할 수 있다.For example, when the intersection of the (+) phase and the (-) phase is performed as shown in FIG. 3A, no parallax is generated and an exact match is generated. -) phase can be generated to have a constant parallax when the crossing of the phases is performed or can be generated as a DC signal having a constant frequency within the same (+) phase (DC Pulse).

이때, 측정대상인 2차 전지(200)는 신호발생기(110)에서 인가되는 전압신호에 따라 출력되는 전류값의 크기가 변화되므로, 전류검출부(120)는 2차 전지(200)로부터 방출되어 나오는 전류의 변화를 측정하여 위상 및 임피던스검출기(130)에 인가한다.At this time, since the magnitude of the current value output according to the voltage signal applied from the signal generator 110 changes in the secondary battery 200 to be measured, the current detector 120 detects the current And applies it to the phase and impedance detector 130.

위상 및 임피던스검출기(130)는 상기 신호발생기(110)에서 발생시킨 전압신호와 전류검출기(120)에서 측정되는 전류신호를 비교하여 시차를 분석하고, 분석된 시차로부터 위상차를 검출한다(S102).The phase and impedance detector 130 compares the voltage signal generated by the signal generator 110 with the current signal measured by the current detector 120 to analyze the parallax and detects the phase difference from the analyzed parallax (S102).

상기 위상차의 검출은 교류신호일 때 Et = Eosin(ωt)와 같은 전압 변화가 주어지므로 2차 전지 내부의 임피던스에 의해 전류값의 변화가 생길 경우 It = Iosin(ωt + Φ)와 같은 전류 변동을 예측할 수 있다.The detection of the phase difference is given by a voltage change equal to E t = E o sin (? T) for an alternating current signal. Therefore, when a current value changes due to the impedance inside the secondary battery, I t = I o sin (ωt + Φ).

상기 위상 및 임피던스검출기(130)는 상기 S102에서 검출된 위상차를 이용하여 신호발생기(110)에서 발생시킨 주파수(주기)에 해당하는 2차 전지(200)의 셀(Cell)내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 검출한다(S103).The phase and impedance detector 130 calculates the impedance of the cell of the secondary battery 200 corresponding to the frequency (period) generated in the signal generator 110 using the phase difference detected in S102 As a real part and an imaginary part (S103).

상기 2차 전지(200)의 셀 내부 임피던스는 상기 전류 변동인 It = Iosin(ωt + Φ)에서 위상차인 φ를 검출하고, 이를 임피던스(Z)로 정리하면 다음과 같이 된다.The in-cell impedance of the secondary battery 200 is determined by detecting the phase difference? From the current fluctuation I t = I o sin (? T +?) And summarizing it as an impedance Z as follows.

Figure 112012106165624-pat00001
Figure 112012106165624-pat00001

따라서, 주어진 주파수에 대한 임피던스(Z)값을 실수부와 허수부로 분리하여 검출할 수 있다.Therefore, the impedance Z value for a given frequency can be detected by separating the real part and the imaginary part.

특성판정부(140)는 상기 신호발생기(110)에서 발생시킨 전압 신호의 주파수(주기)와 위상 임피던스검출기(130)에서 상기와 같이 얻어진 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 주파수 상관관계를 분석함으로써(S104), 측정 대상인 2차 전지(200)의 충전 상태, 열화정도, 잔존 수명 등을 포함하는 내부 특성을 추정한다(S105).The characteristic determining unit 140 applies the frequency (period) of the voltage signal generated by the signal generator 110 and the real part and the imaginary part of the impedance obtained as described above in the phase impedance detector 130 to the given characteristic table, By analyzing the correlation (S104), the internal characteristics including the charged state, the degree of deterioration, and the remaining life of the secondary battery 200 to be measured are estimated (S105).

상기 특성표는 2차 전지의 종류, 용량 등에 따라 다른 값을 가지며, 이는 사용된 2차 전지에 대한 사전 측정값을 통해 결정한다.The characteristic table has different values depending on the type, capacity, etc. of the secondary battery, and it is determined through a pre-measured value of the used secondary battery.

이와 같은 과정은 주파수를 바꾸면서 수 차례 반복하여 주파수 별 특성을 구하고, 미리 주어진 특성표와 비교하여 2차 전지의 충전 상태, 열화 정도, 잔존 수명 등을 추정할 수 있다.Such a process can be repeated several times while changing the frequency to obtain frequency-dependent characteristics, and it is possible to estimate the state of charge, deterioration degree, remaining life, etc. of the secondary battery by comparing with a given characteristic table.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

110 : 신호발생기 120 : 전류검출기
130 : 위상 및 임피던스검출기 140 : 특성판정부
110: Signal generator 120: Current detector
130: phase and impedance detector 140: characteristic determining section

Claims (7)

전압신호를 발생시켜 2차 전지에 인가하는 신호발생기;
신호발생기에서 인가된 전압신호에 따라 크기 및 주기가 변화되어 출력되는 2차 전지의 출력전류를 측정하는 전류검출기;
상기 신호발생기에서 발생된 전압신호와 전류검출기에서 측정된 전류신호 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하고, 위상차를 이용하여 신호발생기에서 발생시킨 주파수(주기)에 해당하는 2차 전지 셀내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 검출하는 위상 및 임피던스검출기;
상기 위상 및 임피던스검출기에서 검출된 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 2차 전지의 특성을 판정하는 특성판정부;
를 포함하며,
상기 신호발생기는 PWM신호, 삼각파 신호와 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키는 제1,2신호발생기;
상기 제1,2신호발생기에서 출력되는 (+) 위상과 (-)위상이 교차되는 일정 주기의 전압 신호를 합성하여 극성이 바뀌지 않는 유사 교류신호를 출력시키는 신호합성기;
를 포함하는 2차 전지의 특성 측정장치.
A signal generator for generating a voltage signal to be applied to the secondary battery;
A current detector for measuring an output current of the secondary battery, the magnitude and the period of which vary according to a voltage signal applied from the signal generator;
A phase difference is detected by analyzing a time difference of a waveform generated between a voltage signal generated by the signal generator and a current signal measured by a current detector, A phase and impedance detector for calculating the impedance inside the cell and detecting it as a real part and an imaginary part;
A characteristic determining unit for determining a characteristic of the secondary battery by applying a real part and an imaginary part of the impedance detected by the phase and impedance detector to a given characteristic table;
/ RTI >
The signal generator includes first and second signal generators, such as a PWM signal and a triangular wave signal, for generating a signal having a predetermined waveform according to a time change;
A signal synthesizer for synthesizing a voltage signal of a predetermined period in which the (+) phase and the (-) phase are outputted from the first and second signal generators to output a similar AC signal whose polarity does not change;
Wherein the secondary battery is a battery.
제1항에 있어서,
상기 신호발생기는 측정 대상인 2차 전지의 종류, 용량에 따라 크기와 주기를 변환시켜 전압신호를 발생시키는 2차 전지의 특성 측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the signal generator converts a magnitude and a period according to the type and capacity of the secondary battery to be measured to generate a voltage signal.
제1항에 있어서,
상기 신호발생기는 PWM발생기, 삼각파 발생기와 같이 시간 변화에 따라 일정 파형을 갖는 신호를 발생시키며, 하나 혹은 두 개 이상이 연결되어 구성되는 2차 전지의 특성 측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the signal generator generates a signal having a predetermined waveform in accordance with a time change, such as a PWM generator and a triangle wave generator, and is connected to one or more of the two or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 신호합성기는 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 시차가 발생되지 않고 정확히 일치되게 생성하거나 (+)위상과 (-)위상의 교차가 실행될 때 일정한 시차를 갖도록 생성하거나 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호로 생성하는 2차 전지의 특성 측정장치.
The method according to claim 1,
The signal synthesizer may generate precisely the same signal without any parallax when the intersection of the (+) and (-) phases is executed, or may have a constant parallax when the intersection of the (+) phase and the (- +) Phase with a constant frequency in a frequency domain.
측정 대상인 2차 전지의 종류, 용량에 따라 크기와 주기가 다른 전압신호를 발생시켜 2차 전지에 인가하는 과정;
전압신호의 인가에 따라 크기 및 주기가 변화되어 출력되는 2차 전지의 출력전류를 측정하는 과정;
2차 전지에 인가한 전압신호와 2차 전지에서 측정된 전류신호 사이에서 발생되는 파형의 시차를 분석하여 위상차를 검출하는 과정;
상기 위상차를 이용하여 2차 전지 셀내부의 임피던스를 계산하여 실수부와 허수부로 분리하는 과정 및;
상기 임피던스의 실수부와 허수부를 미리 주어진 특성표에 적용하여 2차 전지의 특성을 판정하는 과정;
을 포함하며;
상기 2차 전지에 인가되는 전압신호는 (+)위상과 (-)위상의 시차가 발생되지 않는 신호이거나 (+)위상과 (-)위상이 일정한 시차를 갖는 신호 혹은 동일한 (+)위상내에서 일정한 주파수를 갖는 직류신호 중 어느 하나가 인가되는 2차 전지의 특성 측정방법.
Generating a voltage signal having a different magnitude and period according to the type and capacity of the secondary battery to be measured and applying the voltage signal to the secondary battery;
A step of measuring an output current of the secondary battery in which a magnitude and a period of the voltage signal are changed and output;
Detecting a phase difference by analyzing a time difference of a waveform generated between a voltage signal applied to the secondary battery and a current signal measured by the secondary battery;
Calculating an impedance in the secondary battery cell using the phase difference and separating the impedance into a real part and an imaginary part;
Determining a characteristic of the secondary battery by applying a real part and an imaginary part of the impedance to a given characteristic table;
;
The voltage signal applied to the secondary battery may be a signal in which no parallax of positive (+) and negative (-) phases occurs, a signal in which positive (+) and negative (-) phases have a constant parallax, Wherein a DC signal having a constant frequency is applied to the secondary battery.
삭제delete
KR20120150036A 2012-12-20 2012-12-20 Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof KR101491102B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120150036A KR101491102B1 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120150036A KR101491102B1 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140080342A KR20140080342A (en) 2014-06-30
KR101491102B1 true KR101491102B1 (en) 2015-02-06

Family

ID=51131099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120150036A KR101491102B1 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101491102B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240059868A (en) * 2022-10-28 2024-05-08 주식회사 엘지에너지솔루션 High speed inspection method for battery failure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4196475A (en) * 1976-09-02 1980-04-01 Genrad, Inc. Method of and apparatus for automatic measurement of impedance or other parameters with microprocessor calculation techniques
JP2007333494A (en) 2006-06-14 2007-12-27 Shikoku Electric Power Co Inc Deterioration diagnosis method of storage battery, and deterioration diagnosis device thereof
JP2012013647A (en) * 2010-07-05 2012-01-19 Denso Corp Battery inspection method and battery inspection apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4196475A (en) * 1976-09-02 1980-04-01 Genrad, Inc. Method of and apparatus for automatic measurement of impedance or other parameters with microprocessor calculation techniques
JP2007333494A (en) 2006-06-14 2007-12-27 Shikoku Electric Power Co Inc Deterioration diagnosis method of storage battery, and deterioration diagnosis device thereof
JP2012013647A (en) * 2010-07-05 2012-01-19 Denso Corp Battery inspection method and battery inspection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140080342A (en) 2014-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106461732B (en) Method for estimating state of health of battery
US10895593B2 (en) Parameter selection method and apparatus, and storage medium for insulation detection circuit
CN106164695B (en) Kilowatt meter and fault detection method with fault detection mechanism
KR20130119871A (en) Cell direct-current resistance evaluation system
WO2007141876A1 (en) Method for judging deterioration state of battery, deterioration judgment device and power supply system
US20130179103A1 (en) Battery analysis device and method thereof
JP2008107168A (en) Method and device for detecting battery property
WO2009002120A2 (en) Measuring instrument for a resistive electric leakage current
JP5228128B1 (en) Signal generation device, measurement device, leakage detection device, and signal generation method
JP6059751B2 (en) Phase calibration device
JP6219201B2 (en) AC impedance measuring apparatus and AC impedance measuring method
KR101491102B1 (en) Characteristic measurement apparatus for secondary battery and method thereof
KR20150142279A (en) Load modeling apparatus and method
Oldenburger et al. A new approach to measure the non-linear Butler–Volmer behavior of electrochemical systems in the time domain
KR102368180B1 (en) Arc detection method and apparatus using variation of magnitude by frequency
EP3079227A1 (en) Calculation device
JP2007159318A (en) Ground direction detector
JP6881156B2 (en) Impedance estimator
KR20100028397A (en) Apparatus and method for detecting leakage current of battery
US10698035B2 (en) Circuit arrangement and method for determining the impedance of a test battery
JP2014010073A (en) Deterioration inspection device and deterioration inspection method
JP6126372B2 (en) Ground resistance meter, ground resistance measurement method, and program
US8810273B1 (en) Apparatus and methodology for instantaneous AC line fault detection
JP2010008146A (en) Internal impedance measuring device
JP2011185619A (en) Device and method of evaluating storage battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171228

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200130

Year of fee payment: 6