KR20040107752A - Method of Classifying unit cells for a storage battery using screening method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 축전지를 구성하는 복수의 단위전지들 중 균일한 동작 특성을 갖는 단위전지들을 분류하는 축전지 선별 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery sorting method and apparatus for classifying unit cells having uniform operating characteristics among a plurality of unit cells constituting the storage battery.
예를 들어 태양광 발전 시스템에서 보조 전원으로 가장 많이 사용하고 있는전지 시스템은 납축전지로서, 저렴한 단가 및 대전력 출력의 적합성 등으로 인해 거의 100%에 가까운 시장 점유율을 가지고 있다. 납축전지는 공칭 전압이 2V 정도로서, 통상적으로 쓰이는 태양광 발전 시스템의 동작 전압이 12V 이상이기 때문에 보통의 경우 단위전지 6개 이상을 직렬로 조합한 형태의 축전지를 사용하게 된다.For example, the battery system most commonly used as an auxiliary power source in photovoltaic power generation systems is lead acid batteries, which have a market share of nearly 100% due to low cost and high power output. The lead-acid battery has a nominal voltage of about 2V, and since the operating voltage of a conventional photovoltaic power generation system is 12V or more, in general, a storage battery having a combination of six or more unit cells in series is used.
전지의 충방전 특성 및 사이클 수명은 전지 구성물질의 전기화학적 반응 거동의 산물로서, 양/음극 활물질 및 전해액과 같은 전지 구성물질의 양이나 조성에 따라서 그 거동이 기본적인 차이를 보이게 된다. 전지 구성물질의 양에 의해 결정되는 특성은 방전용량으로 나타나며, 구성물질의 조성에 의해서는 방전용량 및 충방전 전압으로 나타난다. 따라서 전지 구성물질의 양이나 조성은 전지 제조 과정에서 엄밀하게 관리가 되어야 하나 공정 관리비용 등의 이유로 인해 실제 제조사에서는 비교적 넓은 범위로 관리 사양을 설정하고 있기 때문에, 이들 단위전지 극판들을 스크리닝 절차 없이 무작위로 조합하여 축전지를 구성하게 되면 축전지 수명이 단위전지 수명의 1/3 정도에 그치게 되는 문제점이 있었다.The charge / discharge characteristics and cycle life of a battery are products of the electrochemical reaction behavior of the battery material, and the behavior of the battery is fundamentally different depending on the amount or composition of the battery material such as the positive / negative electrode active material and the electrolyte. The characteristics determined by the amount of the battery constituents are represented by the discharge capacity, and the composition of the constituent materials is represented by the discharge capacity and the charge / discharge voltage. Therefore, the quantity and composition of battery components should be strictly controlled during the manufacturing process of the battery. However, due to the process management cost, the actual manufacturer sets a relatively wide range of control specifications. Combining the storage battery has a problem that the battery life is only about 1/3 of the life of the unit battery.
또한, 전지 구성물질의 양이나 조성이 매우 엄밀하게 관리되었다 하더라도 이들 인자만으로 단위전지의 특성이 균일화되었다고 할 수는 없는데, 이는 전지의 충방전 전류대별 특성이나 사이클 수명이 이들 인자와는 직접적인 연관성을 보이지 않기 때문이다. 동일한 양 및 조성을 지닌 극판으로 구성된 단위전지라 할지라도 구성물질의 기공도, 조성 균일도 및 표면적 등의 미묘한 인자들에 의해 충방전 전류대별 특성이나 사이클 수명이 다르게 나타나는 문제점이 있게 된다.In addition, even if the amount and composition of the battery constituents are very strictly controlled, the characteristics of the unit cell cannot be uniformized by these factors alone. This is because the characteristics of the charge / discharge currents and cycle life of the battery are directly related to these factors. Because it is invisible. Even in the unit cell composed of the electrode plates having the same amount and composition, there are problems in that the characteristics and cycle life of the charge / discharge current bands vary depending on subtle factors such as porosity, composition uniformity, and surface area of the constituent material.
현재 일반적으로 사용되고 있는 전지 선별 방법은 충방전기를 이용하여 임의의 상태의 축전지를 만충전시킨 후에 임의로 규정한 전류로 방전을 수행하여 방전곡선과 방전용량을 얻은 다음 이 데이타를 통하여 전지를 선별하고 있다. 그런데, 이 방법은 단 1~2회의 충방전을 통하여 전지를 선별하기 때문에, 전지 간의 온도 특성 차이나 고전류 영역에서의 전류대응성 차이를 평가하는 데 한계가 있을 뿐 아니라 만충전 상태를 전제로 하여 방전용량을 평가하기 때문에 사이클이 누적되면서 나타나는 단위전지들간 충전 상태 차이에 따른 성능 편차에 대한 예측은 불가능한 문제점이 있다.Currently, the battery selection method generally used is to charge the battery in a random state using a charger and discharger, and then discharge the battery at a randomly specified current to obtain a discharge curve and a discharge capacity. . However, since this method selects a battery through only one or two charge / discharge cycles, it is not only limited to evaluating the difference in temperature characteristics or difference in current response in the high current region, but also on the premise of a full charge state. Since the capacity is evaluated, it is impossible to predict the performance variation due to the difference in state of charge between the unit cells that appear as the cycle accumulates.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 축전지를 구성하는 복수의 단위전지가 균일한 동작특성을 갖도록 하는 상기 단위전지들을 선별하는 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method and an apparatus for sorting the unit cells such that the plurality of unit cells constituting the storage battery have uniform operating characteristics.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 균일한 특성을 갖는 단위전지들을 분류하고 상기 분류된 단위전지들을 이용하여 축전지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of classifying unit cells having uniform characteristics and manufacturing a storage battery using the classified unit cells.
도 1은 본 발명에 따라 전지를 분류하고, 분류된 전지를 이용하여 축전지를 제공하는 방법의 바람직한 실시예의 순서도이다.1 is a flow chart of a preferred embodiment of a method of classifying batteries in accordance with the present invention and providing a storage battery using the sorted batteries.
도 2는 본 발명에 따라 전지들을 분류하는데 기초가 되는 전지들의 특성정보를 측정하는 바람직한 실시예의 순서도이다.2 is a flowchart of a preferred embodiment of measuring characteristic information of batteries which are the basis for classifying batteries according to the present invention.
도 3은 본 발명의 사상을 적용하여 태양광 가로등용 납축전지의 특성정보를 측정하는 바람직한 실시예의 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of a preferred embodiment for measuring the characteristic information of the lead acid battery for solar street light by applying the idea of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 축전지용 단위전지 분류정보를 생성시키는 장치의 바람직한 실시예의 구성도이다.Figure 4 is a block diagram of a preferred embodiment of the device for generating unit cell classification information for a storage battery according to the present invention.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법은 (a) 소정의 축전지를 구성하는 적어도 하나 이상의 단위전지들을 소정의 온도인 제1온도에서 미리 설정된 소정의 전압인 표준 방전 전압까지 고율로 방전시켰다가 미리 설정된 소정의 전압인 표준 만충전 전압까지 충전시키는 과정을 소정의 횟수만큼 반복한 후에 상기 단위전지들을 상기 표준 만충전 전압상태에서 상기표준 방전 전압까지 방전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제1전압 변화정보를 얻는 단계, (b) 상기 제1온도와는 다른 소정의 온도인 제2온도에서 상기 단위전지들을 상기 표준 만충전 전압상태에서 소정의 시간동안 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스값을 측정한 제1임피던스 정보를 얻고, 상기 단위전지들을 상기 표준 방전전압상태로 만든 후 미리 설정된 소정의 시간동안 상기 단위전지들을 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스 값을 측정한 제2임피던스 정보를 얻는 단계, (c) 상기 단위전지들을 상기 제1온도 및 제2온도와는 다른 온도인 제3온도에 위치시키고, 상기 표준 만충전 전압상태에서 상기 표준 방전 전압상태로 방전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제2전압 변화정보를 얻고, 상기 단위전지들을 다시 상기 표준 만충전 전압으로 충전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제3전압 변화정보를 얻는 단계 및 (d) 상기 제1전압 변화정보, 상기 제2전압 변화정보, 상기 제3전압 변화 정보, 상기 제1임피던스 변화정보 및 상기 제2임피던스 변화정보가 미리 설정된 소정의 기준에 따라 그 특성이 유사한 단위전지들을 분류하여 그룹핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for classifying the unit cells for a battery according to the present invention for solving the above problems (a) at least one or more unit cells constituting a predetermined battery is a standard discharge of a predetermined voltage at a first temperature which is a predetermined temperature Discharging the unit cells at a high rate to a voltage and then charging the battery to a standard full charge voltage, which is a predetermined voltage, a predetermined number of times, and then discharging the unit cells from the standard full charge voltage state to the standard discharge voltage. Obtaining first voltage change information measured by the voltage change of the battery; and (b) opening the unit cells at the second temperature, which is a predetermined temperature different from the first temperature, during the predetermined time in the standard full charge voltage state. The first impedance information obtained by measuring the impedance of the unit cells in a predetermined frequency band after Obtaining second impedance information obtained by measuring the impedance values of the unit cells in a predetermined frequency band after opening the unit cells for a predetermined time after making the unit cells in the standard discharge voltage state. (C) changing the voltage of the unit cells while placing the unit cells at a third temperature which is different from the first temperature and the second temperature, and discharging from the standard full charge voltage state to the standard discharge voltage state. Acquiring second voltage change information obtained by measuring?, And obtaining third voltage change information measured by the voltage change of the unit cells while charging the unit cells to the standard full charge voltage again; and (d) changing the first voltage change. Information, the second voltage change information, the third voltage change information, the first impedance change information and the second impedance change information are preset. And classifying and grouping unit cells having similar characteristics in accordance with a predetermined predetermined criterion.
또한 상기 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법의 상기 (a) 단계는 (a1) 소정의 축전지를 구성하는 적어도 하나 이상의 단위전지들을 모두 완전 방전시킨 후 상기 단위전지들을 충전시켜 미리 설정된 소정의 전압값인 표준 만충전 전압값을 갖도록 하고, 상기 단위전지들의 온도가 미리 설정된 소정의 온도인 제1온도와 같아지도록 하는 단계, (a2) 상기 단위전지들을 미리 설정된 기준값까지 고율로 방전시킨 후에 상기 단위전지들이 미리 설정된 소정의 전압값인 표준 방전 전압값을 갖도록 다시 상기 단위전지들을 충전시키는 단계 및 (a3) 상기 단위전지들이 상기 표준 방전 전압값을 갖도록 상기 단위전지들을 방전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정하여 제1전압 변화 정보를 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (a) of the method for classifying the unit cells for the storage battery (a1) after fully discharging all of the at least one or more unit cells constituting the predetermined storage battery and charge the unit cells to a predetermined voltage value Having a standard full charge voltage value and having a temperature equal to a first temperature which is a predetermined temperature, wherein the unit cells are discharged at a high rate up to a preset reference value. Charging the unit cells again to have a standard discharge voltage value which is a predetermined voltage value, and (a3) measuring a voltage change of the unit cells while discharging the unit cells such that the unit cells have the standard discharge voltage value. To generate the first voltage change information.
또한 상기 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법의 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 단위전지들의 온도가 상기 제2온도와 같아지도록 하고, 상기 단위전지들을 충전시켜 상기 단위전지들이 상기 표준 만충전 전압값을 갖도록 하는 단계, (b2) 상기 단위전지를 미리 설정된 소정의 시간동안 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지의 임피던스를 측정하여 제1임피던스 정보를 생성시키는 단계, (b3) 상기 단위전지를 방전시켜 상기 단위전지의 전압값이 상기 표준 방전 전압값이 되도록 방전시키는 단계 및 (b4) 상기 단위전지를 미리 설정된 소정의 시간동안 OPEN HOLD 시킨 후에 상기 주파수 대역에서 상기 단위전지의 임피던스를 측정하여 제2임피던스 정보를 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (b) of the method for classifying the unit cells for the storage battery is (b1) such that the temperature of the unit cells is equal to the second temperature, and the unit cells are charged to charge the unit cells to the standard full charge voltage (B2) generating the first impedance information by measuring the impedance of the unit cell at a predetermined frequency band after opening the unit cell for a predetermined time, and (b3) Discharging the unit cell to discharge the voltage value of the unit cell to become the standard discharge voltage value; and (b4) impedance of the unit cell in the frequency band after opening the unit cell for a predetermined time. It may be characterized in that it comprises the step of generating a second impedance information by measuring.
또한 상기 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법의 상기 (c) 단계는 (c1) 미리 설정된 또 다른 온도인 제4온도에서 상기 단위전지를 표준 만충전 전압까지 충전시킨 후에 상기 단위전지를 표준 방전 전압값까지 방전시키면서 상기 전압의 변화를 측정하여 제2전압 변화정보를 생성시키는 단계 및 (c2) 상기 단위전지를 표준 만충전 전압값까지 충전시키면서 상기 단위전지의 전압의 변화를 측정하여 제3전압변화정보를 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (c) of the method of classifying the unit cells for the storage battery is (c1) after charging the unit cell to a standard full charge voltage at a fourth temperature, which is another preset temperature, the unit cell is a standard discharge voltage value Generating second voltage change information by measuring a change in the voltage while discharging to (c2) third voltage change information by measuring a change in voltage of the unit cell while charging the unit cell to a standard full charge voltage value; It may be characterized in that it comprises the step of generating.
또한 상기 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법의 상기 (d) 단계는 (d1) 상기 단위전지들 중 상기 제1전압 변화정보가 미리 설정된 일정범위내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d2) 상기 (d1) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제2전압 변화정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d3) 상기 (d2) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제3전압 변화정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d4) 상기 (d3) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제2임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계 및 (d5) 상기 (d4) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제1임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (d) of the method for classifying the unit cells for the storage battery (d1) is the step of classifying the unit cells for each unit cell in which the first voltage change information of the unit cells exist within a predetermined range, (d2) classifying the unit cells for each unit cell in which the second voltage change information among the unit cells classified in the step (d1) is within a predetermined range, and (d3) classifying in the step (d2). Classifying the unit cells for each unit cell in which the third voltage change information among the unit cells is within a predetermined range, (d4) the second impedance information among the unit cells classified in the step (d3) Classifying the unit cells for each unit cell existing within a predetermined range and (d5) the first impedance information among the unit cells classified in the step (d4) is The method may include classifying the unit cells for each unit cell existing within a predetermined range.
또한 상기 축전지용 단위전지들을 분류하는 방법의 상기 (b) 단계는 상기 제1온도 및 제2온도와는 다른 소정의 온도인 제3온도에서 상기 단위전지들을 상기 표준 만충전 전압상태에서 소정의 시간동안 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스값을 측정한 제1임피던스 정보를 얻고, 상기 단위전지들을 상기 표준 방전전압상태로 만든 후 미리 설정된 소정의 시간동안 상기 단위전지들을 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스 값을 측정한 제2임피던스 정보를 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 (d) 단계는 (d1) 상기 단위전지들 중 상기 제1전압 변화정보가 미리 설정된 일정범위내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d2) 상기 (d1) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제2전압 변화정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d3) 상기 (d2) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제3전압 변화정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d4) 상기 (d3) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제2온도에서 측정된 상기 제2임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계 및 (d5) 상기 (d4) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제2온도에서 측정된 상기 제1임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계, (d6) 상기 (d3) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제3온도에서 측정된 상기 제2임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계 및 (d7) 상기 (d4) 단계에서 분류된 단위전지들 중 상기 제3온도에서 측정된 상기 제1임피던스 정보가 미리 설정된 일정 범위 내에 존재하는 단위전지별로 상기 단위전지들을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the step (b) of the method for classifying the unit cells for the storage battery is a predetermined time in the standard full charge voltage state of the unit cells at a third temperature which is a predetermined temperature different from the first temperature and the second temperature. After the OPEN HOLD, the first impedance information measuring the impedance value of the unit cells in the predetermined frequency band is obtained, the unit cells are brought into the standard discharge voltage state, and the unit cells are preset for a predetermined time. And obtaining second impedance information measuring impedance values of the unit cells in a predetermined frequency band after OPEN HOLD, wherein step (d) includes (d1) the first voltage among the unit cells. Classifying the unit cells for each unit cell in which change information is present within a predetermined range, and (d2) classifying in the step (d1). Classifying the unit cells for each unit cell in which the second voltage change information among the unit cells exists within a predetermined range, (d3) the third voltage change information among the unit cells classified in the step (d2) Classifying the unit cells for each unit cell existing within a predetermined range, (d4) a predetermined schedule in which the second impedance information measured at the second temperature among the unit cells classified in the step (d3) is preset Classifying the unit cells for each unit cell existing within a range; and (d5) the first impedance information measured at the second temperature among the unit cells classified in the step (d4) is present within a predetermined range. Classifying the unit cells by unit cells, (d6) the second impedance value measured at the third temperature among the unit cells classified in the step (d3); Classifying the unit cells for each unit cell existing within a predetermined predetermined range; and (d7) the first impedance information measured at the third temperature among the unit cells classified in the step (d4) is preset. It may be characterized in that it comprises the step of classifying the unit cells for each unit cell present in the range.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 단위전지들을 분류하여 축전지를 제작하는 방법은 (a) 소정의 축전지를 구성하는 적어도 하나 이상의 단위전지들을 소정의 온도인 제1온도에서 미리 설정된 소정의 전압인 표준 방전 전압까지 고율로 방전시켰다가 미리 설정된 소정의 전압인 표준 만충전 전압까지 충전시키는 과정을 소정의 횟수만큼 반복한 후에 상기 단위전지들을 상기 표준 만충전 전압상태에서 상기 표준 방전 전압까지 방전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제1전압 변화정보를 얻는 단계, (b) 상기 제1온도와는 다른 소정의 온도인 제2온도에서 상기 단위전지들을 상기 표준 만충전 전압상태에서 소정의 시간동안 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스값을 측정한 제1임피던스 정보를 얻고, 상기 단위전지들을 상기 표준 방전전압상태로 만든 후 미리 설정된 소정의 시간동안 상기 단위전지들을 OPEN HOLD 시킨 후에 미리 설정된 소정의 주파수 대역에서 상기 단위전지들의 임피던스 값을 측정한 제2임피던스 정보를 얻는 단계, (c) 상기 단위전지들을 상기 제1온도 및 제2온도와는 다른 온도인 제3온도에 위치시키고, 상기 표준 만충전 전압상태에서 상기 표준 방전 전압상태로 방전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제2전압 변화정보를 얻고, 상기 단위전지들을 다시 상기 표준 만충전 전압으로 충전시키면서 상기 단위전지들의 전압변화를 측정한 제3전압 변화정보를 얻는 단계, (d) 상기 제1전압 변화정보, 상기 제2전압 변화정보, 상기 제3전압 변화 정보, 상기 제1임피던스 변화정보 및 상기 제2임피던스 변화정보가 미리 설정된 소정의 기준에 따라 그 특성이 유사한 단위전지들을 분류하여 그룹핑하는 단계 및 (e) 상기 그룹핑된 단위전지들을 이용하여 축전지를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present disclosure, a method of manufacturing a storage battery by classifying unit cells according to the present invention includes (a) at least one unit battery constituting a predetermined storage battery having a predetermined voltage at a first temperature which is a predetermined temperature. After discharging at a high rate up to a standard discharge voltage and charging to a standard full charge voltage, which is a predetermined voltage, a predetermined number of times, the unit cells are discharged from the standard full charge voltage state to the standard discharge voltage. Obtaining first voltage change information measuring a voltage change of the unit cells; (b) storing the unit cells at the standard full charge voltage state for a predetermined time at a second temperature which is a predetermined temperature different from the first temperature; After the OPEN HOLD, the first impedance measuring the impedance value of the unit cells in a predetermined frequency band A second impedance obtained by obtaining the switch information, making the unit cells into the standard discharge voltage state, and then opening the unit cells for a predetermined time, and measuring impedance values of the unit cells in a predetermined frequency band. Obtaining information, (c) placing the unit cells at a third temperature which is different from the first temperature and the second temperature, and discharging the unit cells from the standard full charge voltage state to the standard discharge voltage state; Obtaining second voltage change information measuring the voltage change of the cell, and obtaining third voltage change information measuring the voltage change of the unit cells while charging the unit cells to the standard full charge voltage again, (d) The first voltage change information, the second voltage change information, the third voltage change information, the first impedance change information and the second impedance change information And classifying and grouping unit cells having similar characteristics according to predetermined criteria, and (e) fabricating a storage battery using the grouped unit cells.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 축전지용 단위전지 분류정보를 생성시키는 장치는 소정의 축전지를 구성하는 적어도 하나 이상의 단위전지들을 소정의 전압까지 충전 또는 방전시키는 기능을 수행하는 충방전부, 상기 조건(?)들의 온도를 미리 설정된 소정의 온도들로 변경시키는 기능을 수행하는 온도조절부, 상기 단위전지들이 충전 또는 방전될 때 상기 단위전지들의 전압변화 정보를 포함하는 상기 단위전지들의 특성정보를 측정하는 특성정보 측정부, 상기 특성정보 측정부로부터 제공받은 특성정보를 바탕으로 상기 특성정보를 미리 설정된 기준에 따라 비교하여 유사한 특성정보를 분류하여 출력하는 특성정보 분석부 및 미리 설정된 소정의 기준에 따라 상기 단위전지들을 충전 또는 방전토록 하는 충방전 제어신호를 발생시켜 상기 충방전부에 제공하고, 미리 설정된 온도정보를 이용하여 상기 단위전지들의 온도를 조절하도록 하는 온도제어신호를 발생시켜 상기 충방전부에 제공하고, 미리 설정된 소정의 측정기준 정보에 따라 상기 단위전지들의 전압변화 정보를 포함하는 특성정보를 측정하도록 하는 특성정보 측정제어신호를 발생시켜 상기 특성정보 측정부에 제공하며, 상기 측정부에서 측정된 특성정보를 기초로 상기 단위전지들을 분류하도록 하는 분류제어신호를 발생시켜 상기 특성정보 분석부에 제공하는 기능을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for generating unit cell classification information for a battery according to the present invention for solving the above problems is a charge and discharge unit for performing a function of charging or discharging at least one or more unit cells constituting a predetermined battery to a predetermined voltage, the condition A temperature control unit for changing the temperature of the (?) To a predetermined predetermined temperature, measuring the characteristic information of the unit cells including the voltage change information of the unit cells when the unit cells are charged or discharged A characteristic information measuring unit which compares the characteristic information according to a predetermined criterion based on the characteristic information provided from the characteristic information measuring unit, and classifies and outputs similar characteristic information according to a predetermined predetermined criterion; By generating a charge and discharge control signal to charge or discharge the unit cells It is provided to the charging and discharging unit, and generates a temperature control signal for adjusting the temperature of the unit cells by using the predetermined temperature information to provide to the charging and discharging unit, the voltage of the unit cells according to the predetermined measurement standard information Generating a characteristic information measuring control signal for measuring characteristic information including change information and providing the characteristic information measuring control signal to the characteristic information measuring unit and classifying the unit cells based on the characteristic information measured by the measuring unit; And a controller for generating and providing a function to the characteristic information analyzer.
또한 상기 축전지용 단위전지 분류정보를 생성시키는 장치의 상기 특성정보 측정부는 상기 단위전지들이 충전 또는 방전된 상태에서 미리 설정된 소정의 주파수 범위에서 갖는 임피던스 값을 더 측정하고, 상기 특성정보 분석부는 상기 임피던스 값을 기초로 상기 단위전지들을 분류하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 할 수도 있다.In addition, the characteristic information measuring unit of the device for generating the unit cell classification information for the storage battery further measures the impedance value having a predetermined frequency range in the state in which the unit cells are charged or discharged, the characteristic information analysis unit is the impedance The method may further include classifying the unit cells based on a value.
이하에서는 본 발명의 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the principle of the present invention will be described in detail.
전지의 충방전 특성은 전지 구성물질의 전기화학적 반응 거동의 산물로서, 단순한 구성물질의 양이나 구조뿐만이 아니라 각 단위전지의 충방전 이력, 주변 온도 및 전류밀도 등의 인자에 따라서 단위전지 각각의 특성이 서로 다르게 나타난다. 특히, 주변 온도가 0℃ 이하로 매우 낮아지거나 2시간율(C/2) 이상의 고전류로 충방전하게 되면 이러한 특성의 차가 두드러지게 나타나게 된다.The charge / discharge characteristics of a battery are the product of the electrochemical reaction behavior of battery components.The characteristics of each unit cell are not only based on the quantity and structure of the components but also on the charge and discharge history, ambient temperature and current density of each unit cell. This appears different. In particular, when the ambient temperature is very low below 0 ° C or charged and discharged at a high current of 2 hours (C / 2) or more, the difference in these characteristics will be prominent.
앞서 언급하였던 기존의 단위전지 선별법들은 이와 같은 전기화학적 반응 거동의 본질을 간과한 채 일부 인자들에 의한 특성만으로 단위전지들을 선별함으로써 균일한 동작 특성을 갖는 전지들을 선별하고자 하는 취지에 부합치 못하였다.The existing unit cell screening methods mentioned above did not meet the intention to select cells having uniform operating characteristics by selecting unit cells based on the characteristics of some factors while overlooking the nature of the electrochemical reaction behavior. .
상기의 목적을 실현하기 위해 본 발명은 우선 해당 단위전지들을 규정된 완전 방전 상태로 방전한 후 -5~+30℃의 온도 대역에서 저전류 및 고전류의 규정 전류로 충방전을 반복 시행하면서 전지의 임피던스 값을 확인한 후 이 임피던스들과 최종 단계에서의 충방전 전압 거동을 통해 단위전지를 선별한다.In order to realize the above object, the present invention first discharges the unit cells in a prescribed complete discharge state, and then repeatedly performs charging and discharging with a specified current of low current and high current in a temperature range of -5 to + 30 ° C. After checking the impedance values, the unit cells are selected through the impedances and the charging / discharging voltage behavior in the final stage.
전지의 충방전 특성은 전지 구성물질의 전기화학적 반응 거동의 산물로서, 단순한 구성물질의 양이나 구조 뿐만이 아니라 각 단위전지의 충방전 이력, 주변 온도 및 전류밀도 등의 인자에 따라서 단위전지 각각의 특성이 서로 다르게 나타난다. 특히, 주변 온도가 0℃ 이하로 매우 낮아지거나 2시간율(C/2) 이상의 고전류로 충방전하게 되면 이러한 특성의 차가 두드러지게 나타나게 된다.The charge / discharge characteristics of a battery are the product of the electrochemical reaction behavior of the battery components.The characteristics of each unit cell depend not only on the amount and structure of the components but also on the charge and discharge history, ambient temperature and current density of each unit cell. This appears different. In particular, when the ambient temperature is very low below 0 ° C or charged and discharged at a high current of 2 hours (C / 2) or more, the difference in these characteristics will be prominent.
앞서 언급하였던 기존의 단위전지 선별법들은 이와 같은 전기화학적 반응 거동의 본질을 간과한 채 일부 인자들에 의한 특성만으로 단위전지들을 선별함으로써 균일한 동작 특성을 갖는 전지들을 선별하고자 하는 취지에 부합치 못하였다.The existing unit cell screening methods mentioned above did not meet the intention to select cells having uniform operating characteristics by selecting unit cells based on the characteristics of some factors while overlooking the nature of the electrochemical reaction behavior. .
본 발명은 우선 해당 단위전지들을 규정된 완전 방전 상태로 방전한 후 -5~+30℃의 온도 대역에서 저전류 및 고전류의 규정 전류로 충방전을 반복 시행하면서 전지의 임피던스 값을 확인한 후 이 임피던스들과 최종 단계에서의 충방전 전압 거동을 통해 단위전지를 선별한다.The present invention first checks the impedance value of the battery while repeatedly discharging the unit cells in a prescribed complete discharge state and repeatedly charging and discharging with a specified current of low current and high current in a temperature range of -5 to + 30 ° C. And the unit cell are sorted by the charge and discharge voltage behavior at the final stage.
본 발명은 다수의 단위전지들에 대하여 복수의 충방전을 반복하면서 전지 전압 및 용량, 임피던스 등을 측정하여 그 수치를 기준으로 전지 특성들을 선별하여 향후 구성되는 축전지의 방전 성능 및 사이클 수명을 증대시킨다.The present invention measures the battery voltage, capacity, impedance, etc. while repeating a plurality of charging and discharging for a plurality of unit cells, and selects battery characteristics based on the numerical value to increase the discharge performance and cycle life of the future battery. .
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 단위전지란 축전지를 구성하는 단위전지(unit cell)를 의미하며, 표준 방전이란 위 축전지의 용도에 따라서 요구되는 특성을 감안하여 결정한 전류로 위 단위전지가 충분히 방전된 경우를 의미한다. 그리고 표준 만충전이란 위 축전지의 용도에 따라서 요구되는 특성을 감안하여 결정한 전류로 위 단위전지가 충분히 충전된 경우를 의미한다.In the present specification, the unit cell refers to a unit cell constituting the storage battery, and the standard discharge refers to a case where the unit cell is sufficiently discharged with a current determined in consideration of characteristics required according to the use of the storage battery. In addition, the standard full charge means a case in which the unit cell is sufficiently charged with a current determined in consideration of characteristics required for the purpose of the battery.
도 1은 본 발명에 따라 전지를 분류하고, 분류된 전지를 이용하여 축전지를 제공하는 방법의 바람직한 실시예의 순서도이다.1 is a flow chart of a preferred embodiment of a method of classifying batteries in accordance with the present invention and providing a storage battery using the sorted batteries.
먼저 축전지를 구성하는 단위전지들을 미리 설정된 기준에 따라 충전 및 방전을 시키고 그 과정에서 위 단위전지들의 특성을 파악할 수 있는 위 단위전지들의 전압변화 또는 임피던스 값을 포함하는 위 단위전지들의 특성정보를 측정하여 얻는(101)다. 그 후 위 특성정보에 기초하여 위 단위전지들을 그 특성이 유사한 것들로 분류(102)한다. 그 후 위 특성이 유사한 것들로 분류된 단위전지들을 이용하여 축전지를 제작(103)하게 된다.First, the unit cells constituting the storage battery are charged and discharged according to a predetermined criterion, and the characteristic information of the unit cells including the voltage change or the impedance value of the unit cells can be measured during the process. Obtained by (101). Thereafter, the unit cells are classified into those having similar characteristics (102) based on the characteristic information. After that, the storage battery is manufactured 103 by using unit cells classified as similar ones.
도 2는 본 발명에 따라 전지들을 분류하는데 기초가 되는 전지들의 특성정보를 측정하는 바람직한 실시예의 순서도이다.2 is a flowchart of a preferred embodiment of measuring characteristic information of batteries which are the basis for classifying batteries according to the present invention.
도 2에서 온도1~4는 스크리닝된 전지의 실제 사용 환경에 따라 가장 자주 경험하는 온도를 온도1과 온도 4로 결정하며, 온도 2는 최저 온도로, 온도 3은 최고 온도로 결정하는 것이 바람직하다.In FIG. 2, temperatures 1 to 4 are determined as temperature 1 and temperature 4 which are most frequently experienced according to actual use environments of the screened battery, temperature 2 is the lowest temperature, and temperature 3 is preferably the highest temperature. .
먼저 분류하고자 하는 단위전지들이 온도1이 되도록 한 후에, 위 단위전지들을 완전 방전시킨 후 표준 만충전시켜 위 단위전지들이 표준 만충전 시의 전압을 갖도록 한다(201). 그 후 위 단위전지들을 30% DOD(Depth of Discharge)까지 고율 방전(202)시킨다. 그 후 위 단위전지를 위 방전량 만큼 재충전(203)시키는데, 위 202 단계 및 203 단계를 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 실행하며 204 단계에서는 그 횟수를 체크하여 미리 설정된 회수 N보다 작은 경우에는 다시 202 단계로 이동한다.First, the unit cells to be classified are to be the temperature 1, and then completely discharge the above unit cells and then fully charged so that the unit cells have the voltage at standard full charge (201). Thereafter, the unit cells are discharged at a high rate 202 to 30% depth of discharge (DOD). Thereafter, the unit cell is recharged as much as the above discharge amount (203). The above steps 202 and 203 are repeatedly executed a predetermined number of times, and in step 204, the number of times is checked and if the number is smaller than the preset number N again, step 202 is performed again. Go to.
그 후 위 단위전지들을 완전 방전시키면서 전압의 변화를 1차로 측정(205)한다.After that, the change in voltage is first measured 205 while completely discharging the unit cells.
그 후 온도 2로 위 단위전지들의 온도를 조정한 후에 위 단위전지를 표준 만충전(206) 시키고, 위 단위전지들을 OPEN HOLD시키고 만충전 상태 단위전지들의 임피던스를 1차로 측정(207)한다. 그 후 위 단위전지들을 표준 완전방전(208)시키고, 위 단위전지들을 OPEN HOLD시키고 위 완전방전 상태 단위전지의 임피던스를 측정(209)한다. 위 단계 206부터 209는 위 단위전지들의 온도를 변화시키면서 여러번 수행될 수 있다. 단계 210에서는 미리 설정된 횟수(M)를 수행했는지 여부를 판단하여 미리 설정된 횟수만큼 수행되지 않은 경우에는 위 단계 206으로 이동한다.Thereafter, after adjusting the temperature of the unit cells to a temperature of 2, the unit cells are standard full charged (206), the unit cells are OPEN HOLD, and the impedance of the fully charged unit cells is measured first (207). Thereafter, the unit cells are standard fully discharged (208), the unit cells are opened and the impedance of the fully discharged unit cell is measured (209). Steps 206 to 209 may be performed several times while changing the temperature of the unit cells. In step 210, it is determined whether the preset number M has been performed, and if the preset number M has not been performed, the process moves to step 206.
위 단계 206부터 209는 여러 다른 온도에서 2회 이상 수행될 수 있으나, 바람직하게는 온도 2에서 1회, 온도 3에서 1회를 수행하여 총 2회 수행하는 것이 바람직하다.Steps 206 to 209 may be performed two or more times at different temperatures, but preferably two times by performing one time at a temperature 2 and one time at a temperature 3.
그 후 위 단위전지를 표준 만충전(211)시키고, 다시 위 단위전지를 표준 완전방전시키면서 2차로 전압의 변화를 측정(212)한다. 그 후 위 단위전지를 표준 만충전시키면서 전압의 변화를 측정(213)한다.Thereafter, the unit cell is fully charged to the standard 211, and while the standard unit is completely discharged to the unit cell, the voltage change is measured 212 second. After that, while the standard unit is fully charged, the change in voltage is measured 213.
본 발명에서는 스크리닝 절차 초기에 해당 단위전지들을 임의로 규정한 완전 방전 상태로 우선 방전하여 전지들의 초기 상태를 균일화함으로써 전지들 간의 이력 차이를 최소화하였으며, 이후 특정 전류에서의 충방전을 임의의 방전심도(DOD) 수준에서 반복 수행함으로써 만충전 상태가 아닌 상황에서의 전지간 밸런스를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 때 충방전 시의 전류는 해당 전지들이 실제 사용될 때 가장 많이 경험하게 될 전류 값으로 선정하는 것이 바람직하며, 방전심도 또한 가장 많이 경험하게 될 가능성이 높은 20~30% 정도로 하는 것이 바람직하다. 충방전 반복 회수는 3~5회 정도가 적당하며, 최대 10회를 넘지 않도록 하면 충분하다. 또한 다음 단계의 만충전, 완전방전 시험에서는 온도2 ~ 온도4까지의 다양한 온도 대역에서 임의의 규정 전류로 충방전을 반복 시행하면서 전지의 임피던스 값을 확인함으로써 전지 간의 온도 특성 차이나 전류대응성 차이를 분별해 낼 수 있도록 하였다. 각 단계에서 전지의 임피던스 측정은 AC 임피던스 분석법을 사용하는 것이 바람직하며, 해당 전지의 물질계 구성에 따라 주파수 범위를 설정하여최소 3개 주파수 영역에서 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.In the present invention, the unit cells are first discharged to a predetermined completely discharged state at the beginning of the screening procedure to uniformize the initial state of the batteries, thereby minimizing the hysteresis difference between the batteries, and then charging / discharging at a specific current is performed at an arbitrary depth of discharge ( By repeating at the DOD) level it is desirable to be able to check the balance between the battery in a situation that is not full charge. At this time, the current at the time of charge and discharge is preferably selected as the current value that will be most experienced when the battery is actually used, and the discharge depth is also preferably about 20 ~ 30%, which is most likely to experience. The number of repetition of charging and discharging is about 3 to 5 times, and it is sufficient not to exceed 10 times. In the next full charge and full discharge test, charging and discharging are repeatedly performed at a specified current in various temperature ranges from temperature 2 to temperature 4, and the battery impedance value is checked to determine the difference in temperature characteristics or current response between the batteries. I was able to discern. In each step, it is preferable to use the AC impedance analysis method for measuring the impedance of the battery, and to measure the impedance in at least three frequency ranges by setting the frequency range according to the material structure of the battery.
예를 들어, 납축전지 및 니켈카드뮴 전지와 같은 수계(aqueous) 전지 시스템에서는 1Hz ~ 1kHz 범위 내의 주파수를 사용하며, 리튬이온 전지와 같은 비수계(nonaqueous) 전지 시스템에서는 100Hz ~ 100kHz 사이의 주파수를 사용하는 것이 선별성을 높이게 된다.For example, frequencies within the range of 1 Hz to 1 kHz are used in aqueous battery systems, such as lead acid and nickel-cadmium batteries, and frequencies between 100 Hz and 100 kHz in nonnaqueous battery systems, such as lithium-ion batteries. Doing so increases selectivity.
도 2의 과정을 통하여 단위전지들의 특성정보를 수집한 후에는 위 특성정보를 분석하여 위 단위전지들 중 그 특성이 유사한 단위전지들끼리 그룹지어 분류하게 된다.(102단계- 선별공정)After the characteristic information of the unit cells is collected through the process of FIG. 2, the characteristic information is analyzed and grouped among the unit cells having similar characteristics among the unit cells.
선별 공정에서 제 1단계는 도 2에 명시된 205단계에서 측정된 전압변화 정보 즉, 방전 곡선 비교 작업이다. 시험된 단위전지 로트 전체에 대하여 첫 번째 단위전지부터 그 방전곡선 데이터를 다른 전지의 데이터들과 오버래핑하여 비교해 가면서 임의의 전압 윈도우 내( 예를 들어, 50㎷ 정도 )에 전압 데이터 수가 최대95% 이상 존재하게 되는 전지의 개수가 가장 많은 단위전지 및 그 그룹을 선별해 낸다.The first step in the screening process is the voltage change information, that is, the discharge curve comparison operation measured in step 205 shown in FIG. Over 95% of the voltage data in any voltage window (for example, 50 kHz) is compared with the discharge curve data of the first unit cell by overlapping with the data of other cells for the whole unit cell tested. The unit cell and the group with the largest number of cells present are selected.
이는 곧 전지들 간의 방전 특성이 가장 유사하게 나타나는 그룹을 선별해 냄을 의미한다. 즉, 본 선별 공정에서는 성능이 가장 좋은 전지들을 고르는 것이 목적이 아니라 가장 특성이 유사한 전지들의 그룹을 찾아내는 것이 목적인 것이다.This means that the groups that exhibit the most similar discharge characteristics between the cells are selected. In other words, the purpose of the screening process is not to select the best performing batteries, but to find a group of cells having the most similar characteristics.
이후 제2단계는 1단계에서 선별된 그룹에 속한 단위전지들에 대해 212단계에서 측정된 제2전압변화정보 즉, 방전 곡선을 토대로 앞서와 동일한 절차로 다시 단위전지들을 추려내어 그룹을 재설정하는 과정이며,Thereafter, the second step is to reset the group by extracting the unit cells again in the same procedure based on the second voltage change information, that is, the discharge curve measured in step 212, for the unit cells belonging to the group selected in the first step. Is,
다음 제3단계에서도 마찬가지로 2단계에서 선별된 그룹에 대해 213단계에서의 충전 곡선을 토대로 다시 그룹을 선별한다.In the next step 3, the groups selected in step 2 are again selected based on the filling curve in step 213.
위 1~3단계까지의 선별작업은 많은 데이터를 취급하는 일이기 때문에 사람이 직접 하기보다는 프로그래밍된 소프트웨어를 통하여 수행하는 것이 매우 효율적이다.Since the sorting operation in steps 1 to 3 above handles a lot of data, it is very efficient to perform it through programmed software rather than a human.
다음 단계는 제 3단계에서 선별된 그룹에 속한 전지들의 임피던스(크기와 위상) 데이터를 비교하는 작업이다. 임피던스는 최소 3개 주파수 대역에서 측정하는 것이 바람직하며, 앞서 방전 곡선 비교와 유사한 절차로 3개 주파수 대역에서의 임피던스가 임의의 윈도우 내( 예를 들어, 0.5 m℃)에 모두 존재하게 되는 전지의 개수가 가장 많은 단위전지 기준으로 그룹을 선별한다. 이러한 임피던스 선별 과정은 온도 3에서 임피던스를 측정하는 209 단계, 207 단계, 온도2에서 측정하는 209단계, 207단계의 임피던스 값들 순으로 이용하여 위 단위전지들을 분류하는 것이 바람직하다.The next step is to compare the impedance (magnitude and phase) data of the cells in the group selected in step 3. Impedance is preferably measured in at least three frequency bands, and is similar to the discharge curve comparison above, whereby the impedances in all three frequency bands are all within a window (e.g., 0.5 m ° C). Groups are selected based on the highest unit cell count. In the impedance screening process, it is preferable to classify the unit cells by using the impedance values of steps 209, 207 for measuring impedance at temperature 3, 209, and step 207 for measuring temperature 2.
도 3은 본 발명의 사상을 적용하여 태양광 가로등용 납축전지의 특성정보를 측정하는 바람직한 실시예의 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of a preferred embodiment for measuring the characteristic information of the lead acid battery for solar street light by applying the idea of the present invention.
먼저 단위전지들의 온도를 5℃에 맞춘다. 그 후 단위전지를 1.75V/cell까지 C/2방전시킨 후 12시간 동안 C/10 충전(301)시킨다. 그리고 위 단위전지를 40분간 C/2 방전(302)시킨다. 그 후 위 단위전지를 2시간동안 C/5로 위 방전량 만큼 재충전(303)시킨다. 그 후 위 301 단계에서 303단계를 수행한 횟수가 3회 이상인지 여부를 판단(304)하여 그 판단결과 횟수가 3회이하인 경우에는 위 301 단계로 이동하고, 그렇지 않은 경우에는 다음 단계인 305 단계로 이동한다. 그 후 위 단위전지를1.75V/cell까지 C/2로 방전시키면서 전압의 변화를 1차로 측정(305)한다.First, the temperature of the unit cells is set at 5 ° C. After that, the unit cell is discharged to C / 2 to 1.75V / cell, and then charged with C / 10 (301) for 12 hours. And the unit cell 40 C / 2 discharge 302 for 40 minutes. Thereafter, the unit cell is recharged 303 by the amount of gas discharged to C / 5 for 2 hours. Then, it is determined whether the number of times of performing the step 303 in step 301 is three or more times (304). If the determination result is three times or less, the method moves to the step 301 above. Go to. After that, the change in voltage is first measured 305 while discharging the unit cell to 1.75V / cell at C / 2.
그 후 위 단위전지를 온도를 30℃에 맞춘다. 그 후 위 단위전지를 12시간 C/10 충전(306)시키고, 위 단위전지를 5분간 OPEN HOLD시킨 후에 만충전 상태인 위 단위전지의 임피던스를 측정(307)한다. 그 후 위 단위전지를 1.75V/cell까지 C/10으로 방전(308)시키고, 그 후 단위전지를 5분간 OPEN HOLD시키고 위 완전방전 상태 단위전지의 임피던스를 측정(309)한다.Then set the temperature of the unit cell to 30 ℃. Thereafter, the unit cell is charged at 306 C / 10 for 12 hours, and the unit cell is opened for 5 minutes, and then the impedance of the unit cell in a fully charged state is measured (307). Thereafter, the unit cell is discharged to C / 10 up to 1.75 V / cell (308), after which the unit cell is opened for 5 minutes and the impedance of the unit cell in the complete discharge state is measured (309).
그 후 위 306 단계에서 309 단계를 2회 이상 수행하였는지 판단(310)하고, 그 판단결과 2회 이하인 경우에는 위 단위전지의 온도를 -5℃에 맞추고, 위 306 단계로 이동한다.Thereafter, in step 306, it is determined whether step 309 has been performed two or more times (310). If the determination result is less than two times, the temperature of the unit cell is adjusted to -5 ° C, and the process moves to step 306.
그 후 위 310 단계에서의 판단결과 위 306 단계에서 309 단계까지를 2회 이상 수행한 경우에는 온도를 15℃에 맞춘다. 그리고 위 단위전지를 12시간 C/10 충전(311)시키고, 위 단위전지를 표준 완전 방전 시키면서 2차로 전압의 변화를 측정(312)한다. 그 후 위 단위전지를 표준 만충전 시키면서 3차로 전압의 변화를 측정(313)한다.After that, in step 310 above, if the above steps 306 to 309 are performed two or more times, the temperature is adjusted to 15 ° C. Then, the unit cell is charged 311 for 12 hours C / 10, and while the standard unit is completely discharged, the change in voltage is measured 312. Thereafter, while the standard unit is fully charged, the voltage change is measured in the third order (313).
본 실시예에서는 태양광 가로등 시스템의 경우 납축전지를 주로 사용하므로, 단위전지의 방전 종지전압을 1.75V로 선정하였으며, 주간에 태양광에 의해 충전하기 때문에 충전전류를 10시간율( C/10 )로 정하였다. 납축전지의 경우, 임피던스 측정은 1Hz, 10Hz, 100Hz에 대해서 수행하는 것이 바람직하며, 임피던스 값이 각 전지의 충전 및 방전 상태에 따라 3~5 m℃ 정도의 차이를 보이는 것으로 나타난다.In this embodiment, since the lead-acid battery is mainly used for the solar street light system, the discharge end voltage of the unit cell is set to 1.75 V, and the charging current is 10 hours (C / 10) because it is charged by sunlight during the day. Was set. In the case of lead-acid batteries, impedance measurement is preferably performed at 1 Hz, 10 Hz, and 100 Hz, and the impedance value is shown to show a difference of about 3 to 5 m ° C depending on the state of charge and discharge of each battery.
도 4는 본 발명에 따른 축전지용 단위전지 분류정보를 생성시키는 장치의 바람직한 실시예의 구성도이다. 본 발명에 따른 단위전지를 분류하는 장치는 충방전부(401), 온도조절부(402), 특성정보 측정부(403), 특성정보 분석부(404) 및 제어부(405)를 포함한다.Figure 4 is a block diagram of a preferred embodiment of the device for generating unit cell classification information for a storage battery according to the present invention. The apparatus for classifying unit cells according to the present invention includes a charge / discharge unit 401, a temperature control unit 402, a characteristic information measuring unit 403, a characteristic information analysis unit 404, and a control unit 405.
충방전부(401)는 소정의 축전지를 구성하는 적어도 하나 이상의 단위전지들을 소정의 전압까지 충전 또는 방전시키는 기능을 수행한다.The charging and discharging unit 401 charges or discharges at least one or more unit cells constituting a predetermined storage battery to a predetermined voltage.
온도조절부(402)는 위 단위전지들의 온도를 미리 설정된 소정의 온도들로 변경시키는 기능을 수행한다.The temperature controller 402 performs a function of changing the temperatures of the unit cells to predetermined temperatures.
특성정보 측정부(403)는 상기 단위전지들이 충전 또는 방전될 때 상기 단위전지들의 전압변화 정보 또는 상기 단위전지들의 임피던스 값을 포함하는 상기 단위전지들의 특성정보를 측정하는 기능을 수행한다.The characteristic information measuring unit 403 performs a function of measuring characteristic information of the unit cells including voltage change information of the unit cells or impedance values of the unit cells when the unit cells are charged or discharged.
상기 특성정보 측정부(403)는 상기 단위전지들이 충전 또는 방전될 때 상기 단위전지들의 전압변화를 측정하는 기능을 수행하는 전압측정부(4031) 및 상기 단위전지가 표준 방전 전압 또는 표준 만충전 전압 상태일때 위 단위전지의 임피던스를 측정하는 기능을 수행하는 임피던스 측정부를 포함한다.The characteristic information measuring unit 403 includes a voltage measuring unit 4031 that performs a function of measuring a voltage change of the unit cells when the unit cells are charged or discharged, and the unit cells have a standard discharge voltage or a standard full charge voltage. When the state includes an impedance measuring unit for performing a function for measuring the impedance of the unit cell.
특성정보 분석부(404)는 상기 특성정보 측정부로부터 제공받은 특성정보를 바탕으로 상기 특성정보를 미리 설정된 기준에 따라 비교하여 유사한 특성정보를 분류하여 출력하는 기능을 수행한다.The characteristic information analyzer 404 performs a function of classifying and outputting similar characteristic information by comparing the characteristic information based on a predetermined criterion based on the characteristic information provided from the characteristic information measuring unit.
제어부(405)는 미리 설정된 소정의 기준에 따라 상기 단위전지들을 충전 또는 방전토록 하는 충방전 제어신호를 발생시켜 상기 충방전부(401)에 제공하고, 미리 설정된 온도정보를 이용하여 상기 단위전지들의 온도를 조절하도록 하는 온도제어신호를 발생시켜 상기 온도제어부(402)에 제공하고, 미리 설정된 소정의 측정기준 정보에 따라 상기 단위전지들의 전압변화 정보를 포함하는 특성정보를 측정하도록 하는 특성정보 측정제어신호를 발생시켜 상기 특성정보 측정부(403)에 제공하며, 상기 측정부에서 측정된 특성정보를 기초로 상기 단위전지들을 분류하도록 하는 분류제어신호를 발생시켜 상기 특성정보 분석부(404)에 제공하는 기능을 수행한다.The controller 405 generates a charge / discharge control signal for charging or discharging the unit cells according to a predetermined reference, and provides the charge / discharge control signal to the charge / discharge unit 401, and uses the preset temperature information to determine the temperature of the unit cells. Characteristic information measurement control signal for generating a temperature control signal to adjust the control signal to provide the temperature control unit 402, and to measure the characteristic information including the voltage change information of the unit cells according to a predetermined measurement standard information Is generated and provided to the characteristic information measuring unit 403, and generates and provides a classification control signal for classifying the unit cells based on the characteristic information measured by the measuring unit. Perform the function.
본 발명에 따르면 온도별, 전류대역별로 전지의 충전 또는 방전 특성 성능 시험을 수행함과 함께 비만충전 상태에서의 충전 또는 방전 누적 특성을 평가함으로써 보다 정확하게 전지들 간의 성능 편차를 예측할 수 있으며, 이를 통해 서로 균일한 동작 특성을 갖는 단위전지들로 축전지를 구성할 수 있도록 함으로써 축전지의 용량 및 충전 또는 방전 사이클 특성, 과충전 / 과방전에 대한 안정성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, by performing the performance test of the charge or discharge characteristics of the battery for each temperature and current band, and by evaluating the charge or discharge cumulative characteristics in the state of obesity, it is possible to predict the performance deviation between the batteries more accurately, thereby By allowing the storage battery to be composed of unit cells having uniform operating characteristics, there is an effect of improving the capacity and charging or discharging cycle characteristics of the storage battery, and stability against overcharge / over discharge.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903959A (en) * | 2012-10-30 | 2013-01-30 | 长城汽车股份有限公司 | Matching method of lithium ion batteries |
| KR20170020072A (en) * | 2015-08-13 | 2017-02-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for SOC estimation of battery |
| CN111562515B (en) * | 2020-05-18 | 2021-03-12 | 北京理工大学 | Method for screening characteristic monomers of power battery pack |
| WO2022203322A1 (en) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery classification device and method |
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2003
- 2003-06-13 KR KR1020030038165A patent/KR20040107752A/en not_active Application Discontinuation
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