KR101739170B1 - 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀, 공진 동작을 수행하는 공진 모듈 및 상기 공진 모듈 내에 저장된 전하를 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각에 전달할 수 있도록 제공되는 스위치부를 포함하는 구동부; 및 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하여 상기 하나 이상의 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결되도록 하고, 연결된 공진 모듈의 전압을 측정하여 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법{System and method for calculating the resistance of the battery cell using LC resonance}
본 발명은 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하나 이상의 배터리 셀과 연결된 LC 공진 모듈의 전압을 측정 및 측정된 전압을 이용하여 하나 이상의 배터리 셀 각각의 내부 저항을 측정함으로써, 배터리 셀 각각의 노화 상태를 판단할 수 있는 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전지(배터리 셀)의 양단 전압이 일정 수치를 넘을 경우 폭발의 위험이 있고, 일정 수치 이하로 떨어질 경우에는 배터리 셀에 손상이 가해지게 된다. 특히, 하이브리드 전기자동차 혹은 노트북 컴퓨터 등은 비교적 대용량의 전원공급이 요구되므로 배터리 셀을 이용하여 전원을 공급하고자 하는 경우, 배터리 셀을 직렬로 접속한 배터리 모듈(배터리 팩)을 사용하여야 한다. 그런데, 이와 같은 배터리 모듈을 사용하는 경우 각 배터리 셀의 성능 편차에 의하여 전압의 불균형이 발생될 수 있다.
또한, 배터리 모듈 충전 시 상기 배터리 모듈 내에서 하나의 배터리 셀이 다른 배터리 셀들에 비하여 먼저 상한 전압에 도달할 경우 더이상 배터리 모듈을 충전할 수 없게 되므로 다른 배터리 셀들이 충분히 충전되지 않은 상태에서 충전을 종료하여야 한다. 이와 같은 경우 배터리 모듈의 충전용량이 정격 충전용량에 미치지 못하게 된다.
한편, 배터리 모듈 방전 시에는 상기 배터리 모듈 내에서 하나의 배터리 셀이 다른 배터리 셀들에 비하여 먼저 하한 전압에 도달할 경우 더이상 배터리 모듈을 사용할 수 없게 되므로 그만큼 배터리 모듈의 사용시간이 단축된다.
또한, 리튬이온 배터리 팩을 이용하는 차량 모터 등의 부하에서는 요구되는 전압이 높기 때문에(~ 400V), 높은 전압을 얻기 위해서는 다수의 배터리 셀(90 내지 100 개)을 직렬로 연결하여야 하며, 이때 다수의 배터리 셀의 생산 편차, 동작 온도 편차 등은 모두 차이가 있기 때문에, 각 셀 간의 전압의 불균형이 발생할 수 있으며, 그에 따라 가용 용량 및 파워가 감소하고, 배터리 셀의 노화가 가속된다는 문제점을 가진다.
다른 측면에서 살펴보면, 리튬이온 배터리 팩의 내부 등가 저항은 배터리 셀 각각의 노화상태에 영향을 받게 되는데, 배터리 셀의 노화상태가 심해질수록 배터리 팩의 내부 등가 저항을 커지게 되고, 그에 따른 배터리 팩의 의 수명이 줄어들게 되며 또한 출력 또한 저하되게 된다.
이에 본 발명자는 하나 이상의 배터리 셀로 이루어진 배터리 팩과 엘씨 공진 회로를 서로 연결하고, 공진 캐패시터 전압값을 측정하여 배터리 셀 내부 저항을 산출할 수 있는 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법을 발명하기에 이르렀다.
한국등록특허 10-0344965호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하나 이상의 배터리 셀과 연결된 LC 공진 모듈의 전압을 측정 및 측정된 전압을 이용하여 하나 이상의 배터리 셀 각각의 내부 저항을 측정함으로써, 배터리 셀 각각의 노화 상태를 판단할 수 있는 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템은 직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀, 공진 동작을 수행하는 공진 모듈 및 상기 공진 모듈 내에 저장된 전하를 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각에 전달할 수 있도록 제공되는 스위치부를 포함하는 구동부; 및 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하여 상기 하나 이상의 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결되도록 하고, 연결된 공진 모듈의 전압을 측정하여 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위치부는 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 스위치를 구비하는 제1 스위치; 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통 노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 스위치를 구비하는 제2 스위치;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 단접점(Single Pole Single Throw; SPST) 스위치로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 각각 한 쌍의 모스펫(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 공진 모듈의 반(half) 주기에 해당하는 시점에 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하는 영전류 스위칭(Zero Current Switching) 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 각각의 온 오프 동작을 제어할 수 있는 제어 신호를 전송하는 스위치 제어부; 상기 공진 모듈 내의 캐패시터 전압을 측정할 수 있는 전압 측정부; 및 상기 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 저항 산출부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위치 제어부는 상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 저항 산출 대상에 해당되는 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결될 수 있도록 해당 배터리 셀 및 공진 모듈 사이에 연결된 제1 스위치 또는 제2 스위치에 제어 신호를 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 측정부는 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC) 모듈일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압 측정부는 상기 캐패시터 전압을 측정하고 상기 측정된 캐패시터 전압에 대한 전압 파형을 상기 저항 산출부에 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저항 산출부는 하기의 수학식에 의하여 연산되는 복수의 공진 패캐시턴스 전압값을 기반으로 상기 배터리 셀의 내부 저항을 산출할 수 있다.
[수학식]
Figure 112014095593583-pat00001
여기에서, Ls는 공진 인덕턴스이고, Cs는 공진 캐패시턴스이며, Rs는 공진 경로 저항(배터리 셀 내부 저항 및 소자 기생 저항 포함)이고, Vcell은 배터리 셀 내부 전압이다
본 발명의 다른 실시예에 따른 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법은 하나 이상의 배터리 셀을 직렬 접속 시키고, 또한 공진 동작을 수행하는 공진 모듈 및 스위치부를 연결하는 단계; 상기 하나 이상의 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결될 수 있도록 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하는 단계; 및 상기 연결된 공진 모듈의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결하는 단계는 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 하나 이상의 제1 스위치를 각각 접속시키는 단계; 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통 노드 사이에 하나 이상의 제2 스위치부를 각각 접속시키는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결하는 단계는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 각각 단접점(Single Pole Single Throw; SPST) 스위치로 구성되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결하는 단계는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 각각 한 쌍의 모스펫(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구성되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어하는 단계는 상기 하나 이상의 제1 스위치 및 제2 스위치 각각의 온 오프 동작을 제어할 수 있는 제어 신호를 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어하는 단계는 상기 공진 모듈의 반(half) 주기에 해당하는 시점에 상기 제1 및 제2 스위치의 온 오프 동작을 제어하는 영전류 스위칭(Zero Current Switching) 동작이 수행되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 산출하는 단계는 상기 공진 모듈 내의 캐패시터 전압을 측정하는 단계; 상기 측정된 캐패시터 전압에 대한 전압 파형을 전달하는 단계; 및 상기 전달되는 전압 파형을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전압을 측정하는 단계는 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC) 모듈을 이용하여 상기 캐패시터 전압을 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저항을 산출하는 단계는 하기의 수학식에 의하여 연산되는 복수의 공진 캐패시턴스 전압값을 기반으로 상기 배터리 셀의 내부 저항을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
[수학식]
Figure 112014095593583-pat00002
여기에서, Ls는 공진 인덕턴스이고, Cs는 공진 캐패시턴스이며, Rs는 공진 경로 저항(배터리 셀 내부 저항 및 소자 기생 저항 포함)이고, Vcell은 배터리 셀 내부 전압이다
본 발명은, LC 공진 모듈에서 생성되는 파형의 공진 주기를 통해 배터리 셀 각각의 내부 등가 저항을 측정함으로써 배터리 셀 각각의 노화 상태 및 가용 출력 등을 판단할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 공진 모듈을 통해 발생되는 공진 파형을 다수 번 측정함으로써 배터리 셀 각각의 내부 등가 저항 산출의 산출 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 영전압 스위칭 동작을 수행함으로써 스위치의 발열을 최소화화여 소자의 발열을 줄이고 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 배터리 셀(111)의 내부 저항(Ri)를 측정하기 위한 배터리 셀(111)과 공진 회로를 서로 연결한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 공진 모듈(112)의 공진 파형을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 배터리 셀(111)의 내부 저항(Ri)를 측정하기 위한 배터리 셀(111)과 공진 회로를 서로 연결한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 공진 모듈(112)의 공진 파형을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템(100)은 구동부(110) 및 제어부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 구동부(110)는 직렬로 접속된 하나 이상의 배터리 셀(111), 공진 동작을 수행하는 공진 모듈(112) 및 상기 공진 모듈 내에 저장된 전하를 하나 이상의 배터리 셀(111) 각각에 전달할 수 있도록 제공되는 스위치부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 셀(111)은 배터리 모듈 내에서 한개 내지 복수 개로 직렬 연결될 수 있으며, 복수 개의 배터리 셀(111)이 직렬 연결되어 고압의 배터리 팩이 구성될 수 있다.
또한, 배터리 셀(111)은 전압원(Open Circuit Voltage; OCV) 및 내부저항(Ri)를 포함하여 구성될 수 있다.
공진 모듈(112)은 직렬로 연결된 인덕터(Ls) 및 캐패시터(Cs)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 기생 저항을 포함할 수 있다.
스위치부(113)는 상술한 공진 모듈 내에 저장된 전하를 하나 이상의 배터리 셀(111) 각각에 전달하거나 혹은 전하량이 상대적으로 높은 배터리 셀로부터 전하를 회수 및 전하량이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 공급할 수 있는 공급 경로를 형성하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 구동부(110)는 제1 및 제2 공통노드(114a, 114b)를 통해 하나 이상의 배터리 셀(111) 및 공진 모듈(112)이 서로 연결될 수 있는데, 보다 구체적으로 제1 공통노드(114a)는 공진 모듈(112)의 캐패시터(Cs)와 인접한 위치를 시작으로 직렬 연결된 배터리 셀(111) 중에서 최후단에 위치한 배터리 셀(111)의 일측 단자와 연결될 수 있다. 또한, 제2 공통노드(114b)는 공진 모듈(112)의 인덕터(Ls)와 인접한 위치를 시작으로 직렬 연결된 배터리 셀(111) 중에서 최후단에 위치한 배터리 셀(111)의 타측 단자와 연결될 수 있다.
도 1을 통해 보다 구체적으로 살펴보면, 직렬 연결된 하나 이상의 배터리 셀(111)의 최전단의 배터리 셀(111)을 M1이라 하고 최후단의 배터리 셀을 Mn이라 가정하자.
제1 공통노드(114a)와 M1 일측 단자는 SW1를 통해 서로 연결되고, 제1 공통노드(114a)와 M3 일측 단자는 SW3를 통해 서로 연결되며, 제1 공통노드(114a)와 M5 일측 단자는 SW5를 통해 서로 연결되는 것을 알 수 있다.
즉, 제1 공통노드(114a)와 M1, M3, M5 등과 같은 홀수 배터리 셀의 일측 단자는 각각 SW1 , SW3 , SW5 등과 같은 홀수 스위치와 서로 연결될 수 있고, 특히 마지막 배터리 셀(Mn)은 제1 공통노드(114a)와 타측 단자가 서로 연결될 수 있으며, 이때의 스위치는 SWn +1 일 수 있다.
또한, 제2 공통노드(114b)와 M2 타측 단자는 SW2를 통해 서로 연결되고, 제2 공통노드(114b)와 M4 타측 단자는 SW4를 통해 서로 연결될 수 있다.
즉, 제2 공통노드(114b)와 M2, M4, M6 등과 같은 짝수 배터리 셀 및 M일측 단자는 SW2 , SW4 , SW6 등과 같은 짝수 스위치와 서로 연결될 수 있고, 특히 마지막 배터리 셀(Mn)은 제2 공통 노드(114b)와 일측 단자가 서로 연결될 수 있으며, 이때의 스위치는 SWn 일 수 있다.
이때, 상술한 홀수 배터리 셀 그룹 및 짝수 배터리 셀 그룹은 각각 그룹 안에서 균등화를 위한 전하를 전달할 수 있는데, 예를 들어 홀수 배터리 셀 그룹은 홀수 배터리 셀 간에 서로 전하를 전달할 수 있고, 짝수 배터리 셀 그룹은 짝수 배터리 셀 간에 서로 전하를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 구동부(110)에 포함된 스위치부(113)는 단접점(Single Pole Single Throw; SPST) 스위치에 해당할 수 있다.
또한, 이러한 스위치부(113)는 각각 한 쌍의 모스펫(금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 구성될 수 있다.
도 2의 배터리 셀(111)의 내부 저항(Ri)를 측정하기 위한 배터리 셀(111)과 공진 회로를 서로 연결한 상태를 살펴보면, 배터리 셀(111)은 전압원(OCV)과 내부 저항(Ri)를 포함하여 구성될 수 있고, 공진 모듈(112)은 인덕터(Ls) 및 캐패시터(Cs)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 내부 저항(Ri)의 측정하기 위해서 스위치부(113)를 통해 배터리 셀(111) 및 공진 모듈(112)을 서로 연결하게 된다.
도 2의 도면에서 새 배터리 셀(Fresh cell)은 내부 저항(Ri)이 0.06옴인데 비해 노화 배터리 셀(Aged cell)은 내부 저항이 0.1옴임을 알 수 있는데, 이는 노화된 배터리 셀이 내부 등가 저항(전력 손실을 발생하는 저항)을 포함한다는 것을 의미할 수 있고 이는 결과적으로 출력 저하를 야기할 수 있다.
따라서, 후술되는 제어부(120)는 공진 모듈(112)의 공진 파형을 통해 배터리 셀(111) 각각의 내부 저항을 측정하여 노화 새터리 셀이 노화도 등을 판단하게 된다.
다음으로, 제어부(120)는 스위치 제어부(121), 전압 측정부(122) 및 저항 산출부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 스위치 제어부(121)는 스위치부(113) 내에 포함된 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 각각의 온 오프 동작을 제어하는 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 각각의 스위치에 출력하는 역할을 수행할 수 있다.
전압 측정부(122)는 구동부(110) 내에 포함된 공진 모듈(112)의 캐패시터(Cs)의 전압을 측정하고, 측정된 캐패시터 전압값을 후술되는 저항 산출부(123)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 전압 측정부(122)는 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC) 모듈일 수 있다.
도 3을 통해 공진 모듈(112)의 캐패시턴스의 전압 파형을 살펴보면 다음과 같다.
여기에서 새 배터리 셀(Fresh cell)의 전압 파형(111a)과 노화 배터리 셀(Aged cell)의 전압 파형(111b)은 서로 다른 공진 전압 파형을 나타내는데, 이때 각각의 내부 저항은 새 배터리 셀이 0.06옴, 노화 배터리 셀이 0.1옴 인 것으로 가정한다.
내부 저항이 크면 클수록 전압 파형이 배터리 셀(111)의 전압(도면에서는 4v로 가정)에 빠르게 수렴하는 것을 볼 수 있으며, 전압 측정부(122)에서는 전압 파형의 최대 및 최저 피크(peak) 지점에 해당하는 전압을 측정하고, 이를 바탕으로 내부 저항을 산출하게 된다.
이때, 최소 2 지점 이상을 측정할 수 있으며, 측정되는 지점의 수가 많으면 많을수록 산출오차가 줄어들 수 있다.
도 3에서, 1번 피크에서 새 배터리 셀의 캐패시터 전압은 7.13v, 노화 배터리 셀의 캐패시터 전압은 7.07v, 2번 피크에서 새 배터리 셀의 캐패시터 전압은 5.93v, 노화 배터리 셀의 캐패시터 전압은 5.81v, 3번 피크에서 새 배터리 셀의 캐패시터 전압은 5.19v, 노화 배터리 셀의 캐패시터 전압은 5.07v, 4번 피크에서 새 배터리 셀의 캐패시터 전압은 4.73v, 노화 배터리 셀의 캐패시터 전압은 4.63v 인 것을 볼 수 있으며, 새 배터리 셀에 비해 노화 배터리 셀의 전압값이 배터리 셀(111) 전압(4v)에 더 빠르게 수렴되는 것을 확인할 수 있다.
저항 산출부(123)는 상술한 전압 측정부(122)로부터 전달되는 캐패시터 전압값을 이용하여 배터리 셀(111) 각각의 내부 저항을 산출하는 역할을 수행할 수 있는데, 이때 하기의 수학식에 의하여 연산되는 공진 캐패시턴스 전압값을 복수번 산출함으로써 최종적으로 배터리 셀(111) 각각의 내부 저항을 산출하게 된다.
[수학식]
Figure 112014095593583-pat00003
여기에서, Ls는 공진 인덕턴스이고, Cs는 공진 캐패시턴스이며, Rs는 공진 경로 저항(배터리 셀 내부 저항 및 소자 기생 저항 포함)이고, Vcell은 배터리 셀 내부 전압이다
수학식을 살펴보면, 공진 인덕턴스(Ls) 및 공진 캐패시턴스(Cs)는 미리 결정되며, 배터리 셀 내부 전압(Vcell) 및 경로 저항(Rs)을 구하여야 하는데, 상술한 전압 측정부(122)에서 최소 2 지점 이상의 캐패시터 전압을 측정함으로써 상술한 배터리 셀 내부 전압(Vcell) 및 경로 저항(Rs)를 산출할 수 있다.
이렇게 산출된 경로 저항(Rs)에서 공진 모듈(112) 내에 포함된 소자 기생 저항값을 제거함으로써 결과적으로 배터리 셀(111)의 내부 저항을 산출할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템
110 : 구동부
111 : 배터리 셀
111a : 새 배터리 셀 111b : 노화 배터리 셀
112 : 공진 모듈
113 : 스위치부 114a : 제1 공통노드 114b : 제2 공통노드
120 : 제어부
121 : 스위치 제어부 122 : 전압 측정부
123 : 저항 산출부

Claims (19)

  1. 직렬 접속된 하나 이상의 배터리 셀, 공진 동작을 수행하는 공진 모듈 및 상기 공진 모듈 내에 저장된 전하를 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각에 전달할 수 있도록 제공되는 스위치부를 포함하는 구동부; 및
    상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하여 상기 하나 이상의 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결되도록 하고, 연결된 공진 모듈 내의 캐패시터 전압을 측정하여 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 캐패시터 전압을 측정할 수 있는 전압 측정부; 및
    상기 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 저항 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제1 공통노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 스위치를 구비하는 제1 스위치; 및
    상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통 노드 사이에 각기 접속된 하나 이상의 스위치를 구비하는 제2 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 단접점(Single Pole Single Throw; SPST) 스위치로 구성 가능한 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 각각 한 쌍의 모스펫(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구성 가능한 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공진 모듈의 반(half) 주기에 해당하는 시점에 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하는 영전류 스위칭(Zero Current Switching) 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 각각의 온 오프 동작을 제어할 수 있는 제어 신호를 전송하는 스위치 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 중에서 저항 산출 대상에 해당되는 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결될 수 있도록 해당 배터리 셀 및 공진 모듈 사이에 연결된 제1 스위치 또는 제2 스위치에 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC) 모듈인 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 캐패시터 전압을 측정하고 상기 측정된 캐패시터 전압에 대한 공진 파형을 상기 저항 산출부에 전달하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 저항 산출부는,
    하기의 수학식에 의하여 연산되는 복수의 공진 캐패시턴스 전압값을 기반으로 상기 배터리 셀의 내부 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 시스템.

    [수학식]
    Figure 112014095593583-pat00004

    여기에서, Ls는 공진 인덕턴스이고, Cs는 공진 캐패시턴스이며, Rs는 공진 경로 저항(배터리 셀 내부 저항 및 소자 기생 저항 포함)이고, Vcell은 배터리 셀 내부 전압이다
  11. 하나 이상의 배터리 셀을 직렬 접속 시키고, 또한 공진 동작을 수행하는 공진 모듈 및 스위치부를 연결하는 단계;
    상기 하나 이상의 배터리 셀 및 상기 공진 모듈이 서로 연결될 수 있도록 상기 스위치부의 온 오프 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 연결된 공진 모듈 내의 캐패시터 전압을 측정하고, 측정된 전압을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 단계;를 포함하고,
    상기 연결하는 단계는,
    상기 하나 이상의 배터리 셀 각 단자와 제1 공통노드 사이에 하나 이상의 제1 스위치를 각각 접속시키는 단계; 및 상기 하나 이상의 배터리 셀의 각 단자와 제2 공통 노드 사이에 하나 이상의 제2 스위치부를 각각 접속시키는 단계;를 포함하며,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 하나 이상의 제1 및 제2 스위치 각각의 온 오프 동작을 제어할 수 있는 제어 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연결하는 단계는,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 각각 단접점(Single Pole Single Throw; SPST) 스위치로 구성되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연결하는 단계는,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 각각 한 쌍의 모스펫(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구성되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 공진 모듈의 반(half) 주기에 해당하는 시점에 상기 제1 및 제2 스위치의 온 오프 동작을 제어하는 영전류 스위칭(Zero Current Switching) 동작이 수행되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 캐패시터 전압을 측정하는 단계;
    상기 측정된 캐패시터 전압에 대한 전압 파형을 전달하는 단계; 및
    상기 전달되는 전압 파형을 기반으로 상기 하나 이상의 배터리 셀 각각의 저항을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전압을 측정하는 단계는,
    아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter; ADC) 모듈을 이용하여 상기 캐패시터 전압을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 저항을 산출하는 단계는,
    하기의 수학식에 의하여 연산되는 복수의 공진 캐패시턴스 전압값을 기반으로 상기 배터리 셀의 내부 저항을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 저항 산출 방법.

    [수학식]
    Figure 112014095593583-pat00005

    여기에서, Ls는 공진 인덕턴스이고, Cs는 공진 캐패시턴스이며, Rs는 공진 경로 저항(배터리 셀 내부 저항 및 소자 기생 저항 포함)이고, Vcell은 배터리 셀 내부 전압이다
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