KR102581184B1 - 임피던스 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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KR102581184B1
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Abstract

임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 장치에 의해 수행되는, 임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법에 있어서, 상기 방법은: 서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득하는 단계; 상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득하는 단계; 획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 온도 별로 특정 좌표를 추출하는 단계; 및 온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.

Description

임피던스 추정 방법 및 장치 {IMPEDANCE ESTIMATION METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 다양한 온도에서 측정된 임피던스 데이터에 기초하여, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 정확하게 추정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
배터리의 상태 및 불량 발생 여부 진단 방식으로 배터리의 임피던스 데이터를 측정/활용하는 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)이 활용되고 있다.
EIS에 기초한 임피던스 데이터는 전하의 이동에 의해 영향을 받기 때문에 온도 의존성이 매우 커 온도가 서로 다른 환경에서 측정된 데이터 간에는 직접적인 비교가 어려울 수 있다. 따라서, 정확하게 임피던스 데이터를 측정하기 위해서는 임피던스 측정 온도를 기준이 되는 온도로 설정한 후(즉 동일한 온도 조건하에서) 임피던스 데이터를 측정하는 것이 바람직하다.
그러나, 배터리의 구동 온도는 항상 변화하기 때문에 배터리의 모든 임피던스 데이터를 동일한 온도 조건 하에서 측정하기에는 어려움이 있다. 예를 들어 전기자동차에 탑재된 배터리의 임피던스 데이터를 주행 중에 측정하고자 할 경우, 배터리의 온도를 기준이 되는 온도로 매번 설정한 후 임피던스 데이터를 측정하기에는 어려움이 있고, 따라서, 정확한 임피던스 데이터를 측정할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 다양한 온도에서 측정된 임피던스 데이터에 기초하여, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 정확하게 추정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.
또한, 본 발명은 EIS에 기초하여 측정된 임피던스 데이터와 측정 온도 사이의 상관 관계를 식별하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 장치에 의해 수행되는, 임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법에 있어서, 상기 방법은: 서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득하는 단계; 상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득하는 단계; 획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 온도 별로 특정 좌표를 추출하는 단계; 및 온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 도형의 방정식은 원의 방정식 또는 타원의 방정식이고, 상기 도형의 방정식을 획득하는 단계는, 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 호(arc)를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표를 식별하는 단계; 및 상기 식별된 적어도 하나의 좌표에 기초하여, 상기 도형의 방정식을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 온도 별로 추출된 특정 좌표는, 획득한 도형의 방정식에서 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표일 수 있다.
본 발명에 있어서, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계는, 온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 상기 온도와 임피던스 데이터의 관계를 나타내는 관계식을 추출하는 단계; 상기 추출된 관계식을 통해 상기 임의의 온도에 대응되는 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계는, 상기 획득된 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표에 기초하여 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 획득하는 단계; 및 상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표의 패턴에 기초하여, 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 구성하는 좌표 중 상기 임의의 온도의 임피던스 데이터를 나타내는 좌표를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표는 나이퀴스트 선도(Nyquist plot) 상에 매핑될 수 있다.
본 발명은 임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법을 수행하는 장치에 있어서, 상기 장치는: 하나 이상의 인스트럭션(instruction)을 저장하는 메모리; 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는, 서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득하고; 상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득하고; 획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 온도 별로 특정 좌표를 추출하고;온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하도록 설정되는, 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 다양한 온도에서 측정된 임피던스 데이터에 기초하여, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 정확하게 추정할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, EIS에 기초하여 측정된 임피던스 데이터와 측정 온도 사이의 상관 관계를 식별하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 임피던스 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 임피던스 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 장치에 의해 측정된 임피던스 데이터의 예시를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 장치가 온도 별로 획득된 임피던스 데이터의 좌표에 기초하여 도형의 방정식을 유도하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른, 장치가 선형성을 지닌 좌표를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 장치가 임의의 온도의 임피던스 추정 값을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터와 유도된 보정 값 간의 오차율을 비교한 예시이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, "배터리"는 다양한 유형의 전자 장치(예로, 전기 자동차, 휴대 기기 등)에 대해 전력/전기를 공급할 수 있는 장치를 의미한다. 그리고, "나이퀴스트 플롯(Nyquist plot)"은 선형 시스템의 주파수 함수 응답을 극좌표(polar) 플롯으로 표현한 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 임피던스 측정 시 온도를 보정하는 방법 및 장치에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 임피던스 측정 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 메모리(110), 통신 모듈(120), 디스플레이(130), 임피던스 측정부(140), 센서(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 국한되는 것은 아니며, 장치(100)는 필요한 동작에 따라 당업자 관점에서 자명한 범위 내에서 소프트웨어 및 하드웨어 구성이 수정/추가/생략될 수 있다.
메모리(110)는 본 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터와, 프로세서(160)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 온도 별로 측정된 임피던스 값, 측정된 임피던스 값을 나타내는 좌표 등)을 저장할 있고, 본 장치에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 본 장치(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.
이러한, 메모리(110)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
통신 모듈(120)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 방송 수신 모듈, 유선통신 모듈, 무선통신 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유선 통신 모듈은, 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈 등 다양한 유선 통신 모듈뿐 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도, GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), 4G, 5G, 6G 등 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
디스플레이(130)는 본 장치(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 일 예로, 장치(100)에서 처리되는 정보는, 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)에 인가되는 전류의 크기 또는/및 파형(예로, 나이퀴스트 선도(Nyquist plot) 또는/및 보드 플롯(Bode plot)을 통해 표시되는 파형 등), 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)에서 측정되는 임피던스 정보, 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)와 관련된 등가 회로 정보 등을 포함할 수 있다.
다만, 이는 일 실시예에 불과하며, 디스플레이(130)는 프로세서(160)에 의해 처리되는 다양한 정보를 표시할 수 있다.
임피던스 측정부(140)는 장치(100)가 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)에 포함된 하나 이상의 인자에 대한 임피던스를 측정하기 위해 필요한 하나 이상의 하드웨어 장치 및/또는 하나 이상의 소프트웨어 장치를 포함할 수 있다.
예로, 임피던스 측정부(140)는 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)의 전극에 연결될 하나 이상의 전선, 측정 단자, 임피던스 스펙트럼 분석 장치, 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)에 인가될 전류의 크기 제어 장치 등을 포함할 수 있다.
임피던스 측정부(140)는 프로세서(160)에 의해 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)의 임피던스 측정 동작이 제어될 수 있다. 그리고, 임피던스 측정부(140)를 통해 제어되는 바이어스 전류 및 교류 전류의 크기는 프로세서(160) 제어에 의해 디스플레이(130) 상에 표시될 수 있다.
일 예로, 임피던스 측정부(140)는 프로세서(160)에 의해 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)에 인가된 전류를 제어할 수 있다.
센서(150)는 장치(100) 또는/및 복수의 배터리(200-1, 200-2, … 200-N)와 관련된 하나 이상의 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 예로, 센서(150)는 배터리가 위치한 곳의 온도를 측정/센싱하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 배터리가 위치한 곳의 온도가 일정하게 유지되도록 제어할 수도 있다. 이 때, 센서(150)는 장치(100)와 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 무선으로 연결될 수도 있다.
프로세서(160)는 메모리(110)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션(instruction)을 실행함으로써 배터리의 임피던스 측정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(160)는 장치(100)의 전반적인 동작 및 기능을 제어할 수 있다. 프로세서(160)는 장치(100)의 각 구성 요소를 제어함으로써 임피던스 측정을 수행할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 임피던스를 측정하는 것은 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy; EIS)를 수행하여 임피던스 데이터를 획득하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른, 프로세서(160)에 의해 제어되는 장치(100)의 전반적인 동작 및 기능을 도 2 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
장치는 서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행하여 온도 별 임피던스 데이터를 획득할 수 있다 (S210).
일 예로, 장치는 배터리가 위치하는 공간의 온도를 제1 온도로 유지하고, 배터리에 대해 EIS를 수행함으로써 제1 온도에 따른 임피던스 데이터를 획득할 수 있다. 장치는 배터리가 위치하는 공간의 온도를 제2 온도로 변경 후 유지하고, 배터리에 대해 EIS를 수행함으로써 제2 온도에 따른 임피던스 데이터를 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이, 장치는 서로 다른 온도에서 배터리에 대해 EIS를 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득/수집할 수 있다. 장치는 취득한 임피던스 데이터를 주파수마다 분리할 수 있고, 주파수의 임피던스의 절대값, 실수 성분(실수부, Zreal) 및 허수 성분(허수부, Zimg)을 취득하여 이를 나이퀴스트 플롯으로 도시할 수 있다.
일 예로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 장치는 각 온도 별(310)로 측정된 임피던스 데이터를 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot)으로 도시할 수 있다. 측정 온도가 낮아질수록 나이퀴스트 플롯 상에 더 큰 반원으로 나타나는데, 이것은 임피던스가 큰 온도 의존성을 가지고 있는 것을 나타낸다. 한편, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 장치는 온도 별 임피던스 데이터를 정규화(normalization)한 후 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot)으로 도시할 수도 있다.
이와 같이 임피던스 데이터는 측정 온도에 따라 크게 변화한다. 따라서 임피던스를 이용하여 배터리 상태를 추정하고자 할 경우, 동일한 기준 온도로 설정한 상태에서 임피던스 데이터를 측정/활용하는 것이 바람직하다. 그러나 배터리의 온도를 동일한 기준 온도로 설정한 후 측정을 실시하는 것은 쉽지 않다. 특히 배터리가 탑재된 전기자동차의 주행 중에는　충전　및 방전, 그리고 주행 시 외부 온도 등으로 인해 배터리의 온도가 변하기 때문에, 배터리를 기준 온도로 유지하는 것에는 큰 어려움이 존재한다.
본 발명의 발명자들은 이를 해결하고자, 기 측정된 임피던스 데이터에 기초하여 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 정확하게 추정할 수 있는 방법 또는 임의의 온도에서 취득한 임피던스를 기준 온도(예: 25℃)에서 취득한 임피던스 데이터로 변환(보정)하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
장치는 측정 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득할 수 있다 (S220). 이 때 도형의 방정식은 원의 방정식(Equation of Circle) 또는 타원의 방정식(Equation of Ellipse)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 장치는 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 호(arc) 형태를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표를 식별할 수 있다. 도 3의 (a)를 참조하면, 온도 별로 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 호(arc) 형태를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표가 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 장치는 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표를 정규화(normalization)한 뒤 적어도 하나의 좌표를 식별할 수 있다. 도 3의 (b)를 참조하면, 온도 별로 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표를 Zreal축(x축)의 원점으로 정규화한 뒤, 적어도 하나의 좌표를 식별할 수 있다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 장치는 원의 중심 및/또는 호(arc) 형태를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표(예로, a 및 b)에 기초하여 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 유도/획득할 수 있다. 일 예로, 도 4의 (b)는 원의 중심 및/또는 호 형태를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표(예로, a 및 b)에 기초하여 유도된 측정 온도 별 임피던스 데이터로부터 획득한 원의 방정식의 예시를 나타낸다.
다만, 원의 중심 또는 타원의 중심 및 호 형태를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표는 일 실시예에 불과하며, 장치는 측정 온도 별로 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 하나 이상의 좌표를 이용하여 측정 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 유도할 수 있다.
장치는 획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 측정 온도 별로 특정 좌표를 추출할 수 있다 (S230). 일 예로, 상기 특정 좌표는 원의 중심 또는 타원의 중심일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 특정 좌표는 상기 도형의 방정식을 만족하는 임의의 좌표일 수 있으며, 예를 들어 상기 도형의 방정식을 만족하는 실수부(Zreal), 허수부(Zimg) 중 임의의 좌표일 수 있다. 이 때, 장치에 의해 추출된 온도 별 특정 좌표는 온도에 대해 선형성(linearity)을 가질 수 있다.
장치는 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정할 수 있다 (S240).
일 예로, 도 5를 참조하면, 장치는 온도 별(510) 임피던스 데이터와 관련된 원의 방정식을 구성하는 복수의 좌표 중 특정 좌표, 예컨대 원의 중심(520-1, 520-2, 520-3, 520-4, 520-5, 520-6)를 추출할 수 있다. 이 때, 온도 별 원의 방정식에서 추출된 특정 좌표, 예컨대 원의 중심 좌표 간에는 선형성을 가질 수 있다. 즉, 장치는 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 원의 방정식 각각에서 선형성을 가질 수 있는 특정 좌표를 추출할 수 있다.
도 5에서는 온도 별 특정 좌표가 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형인 원의 중심 좌표인 경우를 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 온도 별 특정 좌표는, 온도 별 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표 중 선형성을 가질 수 있는 좌표를 의미한다.
한편, 추출된 온도 별 특정 좌표(예: 원의 중심)에 기초하여 측정 온도와 임피던스 데이터의 관계를 나타내는 관계식을 추출/유도할 수 있다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 장치는 추출된 관계식을 통해 임의의 온도에 대응되는 특정 좌표(예로, 임의의 온도에 대응되는 원의 중심 좌표)를 획득할 수 있다. 장치는 획득된 임의의 온도에 대응되는 특정 좌표(예로, 원의 중심 좌표)에 기초하여 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식 및 상기 도형의 방정식에 따른 좌표(620)를 획득할 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 장치는 측정 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표의 패턴에 기초하여, 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 구성하는 좌표 중 임의의 온도의 임피던스 데이터를 나타내는 좌표(630)를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터와 유도된 보정 값 간의 오차율을 비교한 예시이다. 즉, 도 7은 장치가 임의의 온도에서 실제로 측정한 임피던스 값(7℃에서 측정)과 도형의 방정식을 통해 유도된 보정 값(25℃ 임피던스 데이터를 기준으로 7℃ 임피던스 측정 데이터로 보정한 값) 간의 오차율을 비교한 예시이다. 임의의 온도에서 실제로 측정한 임피던스 값과 도형의 방정식을 통해 유도된 보정 값 간의 오차율은 5% 이내일 수 있다. 이로써, 임의의 온도에서 직접 임피던스 데이터를 측정하지 않더라도, 기 측정된 임피던스 데이터를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 값을 비교적 정확하게 추정할 수 있고, 나아가 기 측정된 임피던스 데이터와 임의의 온도에서의 임피던스 값을 비교/분석하여 배터리의 관리(Battery management)에 활용할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
100: 장치
110: 메모리
120: 통신 모듈
130: 디스플레이
140: 입력 모듈
150: 센서
160: 프로세서

Claims (7)

  1. 장치에 의해 수행되는, 임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득하는 단계;
    상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득하는 단계;
    획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 온도 별로 특정 좌표를 추출하는 단계; 및
    온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 도형의 방정식은 원의 방정식 또는 타원의 방정식이고,
    상기 도형의 방정식을 획득하는 단계는, 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 호(arc)를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표를 식별하는 단계; 및
    식별된 적어도 하나의 좌표에 기초하여, 상기 도형의 방정식을 획득하는 단계를 포함하고,
    온도 별로 추출된 특정 좌표는, 획득한 도형의 방정식에서 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표이고,
    임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계는,
    온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 상기 온도와 임피던스 데이터의 관계를 나타내는 관계식을 추출하는 단계;
    추출된 관계식을 통해 상기 임의의 온도에 대응되는 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하는 단계는,
    상기 획득된 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표에 기초하여 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 획득하는 단계; 및
    상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표의 패턴에 기초하여, 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 구성하는 좌표 중 상기 임의의 온도의 임피던스 데이터를 나타내는 좌표를 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 온도 별로 추출된 특정 좌표는, 온도에 대해 선형성을 가지고,
    상기 장치는,
    상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 원의 방정식을 구성하는 복수의 좌표 중 온도에 대해 선형성을 가지는 원의 중심의 좌표를 추출하도록 구성된, 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표는 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot) 상에 매핑되는 것인, 방법.
  7. 임의의 온도에서 임피던스 데이터를 추정하는 방법을 수행하는 장치에 있어서, 상기 장치는:
    하나 이상의 인스트럭션(instruction)을 저장하는 메모리; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고,
    상기 하나 이상의 프로세서는,
    서로 다른 온도에서 배터리에 대해 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 수행함으로써 온도 별 임피던스 데이터를 획득하고;
    상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표에 기초하여, 상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 도형의 방정식을 획득하고;
    획득된 도형의 방정식을 구성하는 복수의 좌표로부터 온도 별로 특정 좌표를 추출하고;
    온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 온도와 임피던스 데이터의 관계에 대한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 통해 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정하도록 설정되고,
    상기 도형의 방정식은 원의 방정식 또는 타원의 방정식이고,
    상기 프로세서는,
    상기 도형의 방정식을 획득할 때, 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표 중 호(arc)를 구성할 수 있는 적어도 하나의 좌표를 식별하도록 구성되고,
    식별된 적어도 하나의 좌표에 기초하여, 상기 도형의 방정식을 획득하도록 구성되고,
    온도 별로 추출된 특정 좌표는, 획득한 도형의 방정식에서 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표이고,
    상기 프로세서는, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정할 때,
    온도 별로 추출된 특정 좌표에 기초하여 상기 온도와 임피던스 데이터의 관계를 나타내는 관계식을 추출하도록 구성되고,
    추출된 관계식을 통해 상기 임의의 온도에 대응되는 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표를 획득하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 임의의 온도에서의 임피던스 데이터를 추정할 때,
    상기 획득된 원의 중심 또는 타원의 중심 좌표에 기초하여 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 획득하도록 구성되고,
    상기 온도 별 임피던스 데이터에 대응되는 복수의 좌표의 패턴에 기초하여, 상기 임의의 온도에 대응되는 도형의 방정식을 구성하는 좌표 중 상기 임의의 온도의 임피던스 데이터를 나타내는 좌표를 식별하도록 구성되고,
    상기 온도 별로 추출된 특정 좌표는, 온도에 대해 선형성을 가지고,
    상기 장치는,
    상기 온도 별 임피던스 데이터와 관련된 원의 방정식을 구성하는 복수의 좌표 중 온도에 대해 선형성을 가지는 원의 중심의 좌표를 추출하도록 구성된, 장치.
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