KR20090056847A - Internal resistance or equivalent capacitance calculating methord of battery equivalent circuit, and the circuits there of - Google Patents

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Abstract

A method for calculating an equivalent capacitor value or an inner resistor according to a factor of a storage battery equivalent circuit, and a circuit for performing the same are provided to enhance accuracy of a measuring value by reducing an error generated in a process for measuring or calculating a phase difference angle. One or more values among a resistor component value(Rs) parallel connected to an equivalent capacitor component, a resistor component value(Ro) serially connected to the capacitor component, and an equivalent capacitor component value are calculated. A measuring current signal having an angular frequency of different three kinds is flowed to a storage battery to be measured. An inner impedance value of the storage battery corresponding to each measuring current signal is calculated. One or more values among the resistor component values and the equivalent capacitor component value are calculated from a relational equation about each component of the inner impedance value and the storage battery equivalent circuit.

Description

축전지 등가회로의 요소별 내부 저항 또는 등가 캐패시터 값 연산 방법, 및 이의 구현회로 {Internal Resistance or Equivalent Capacitance calculating methord of Battery Equivalent Circuit, and the Circuits there of }Internal Resistance or Equivalent Capacitance calculating methord of Battery Equivalent Circuit, and the Circuits there of}

일반적으로 2차 전지인 축전지 셀의 교류전류에 대한 등가회로는 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스(R―L―C)성분의 직렬회로로 등가화될 수 있음이 입증되어 있다.In general, the equivalent circuit for the alternating current of a battery cell, which is a secondary battery, has been proved to be equivalent to a series circuit of resistance, inductance, and capacitance (R-L-C) components.

IEEE 1188-1996/2005 STD 에서는 밀폐형 축전지의 노화(건전유무)상태 진단을 하기 위하여 축전지의 내부 임피던스 성분중 사용년도에 따라 열화가 진행되는 극판의 격자체 부식 또는 전해액의 감소의 요소에 가장 상관관계가 높다고 생각되는 내부 저항 성분만을 측정하여 이를 토대로 축전지의 노화(건전유무)상태를 진단할 수 있다고 권장하고 있으며, 니켈-카드늄 축전지의 제조회사에서도 니켈-카드늄의 내부 저항값은 이의 노화(건전유무)상태 또는 충전상태(SOC)와 상관관계가 있음을 알려주고 있다.  In IEEE 1188-1996 / 2005 STD, in order to diagnose the aging (health presence) condition of a sealed battery, the internal impedance of the battery is most correlated with the factors of lattice corrosion or decrease of electrolyte in the electrode plate which is deteriorated according to the year of use. The internal resistance value of nickel-cadmium is also recommended by the manufacturer of nickel-cadmium batteries by measuring only internal resistance components that are considered to be high. This indicates a correlation with the state or state of charge (SOC).

또한, 근래 개인용 PDA, 노트북 PC의 보급이 확대되고 하이브리드 자동차나 전기차의 상용화 보급 추세에 따라, 종래의 납축전지에 비해 전기 집적도가 매우 높은 니켈수소 전지 또는 리튬이온(폴리머) 계열의 다양한 2차 전지들이 다수 채택되고 있으며, 이러한 2차 전지(축전지)의 경우에도 내부 등가회로 각 요소 성분의 변화는 노화(건전유무)상태 또는 충전상태(SOC)와 상관관계를 가진다는 내용의 논문들이 다수 발표되고 있다. In addition, in recent years, as personal digital assistants (PDAs) and notebook PCs have become more popular and hybrid cars or electric cars have been commercially available, nickel secondary batteries or lithium ion (polymer) -based secondary batteries having a higher degree of electric integration than conventional lead acid batteries have been developed. In the case of such a secondary battery (battery), a number of papers have been published in which the change of each component of the internal equivalent circuit is correlated with the aging state or the state of charge (SOC). have.

연축전지의 경우 R-L-C 직렬회로로 표시되는 내부 등가회로에 있어서, 캐패시터 성분과 병렬로 연결된 저항 성분값(Rs)은 극판의 극판의 황산염(sulfate, SO4)화에 따른 극판의 내부 저항을 표시하며 이는 전체 저항치의 약 40%에 해당된다. 또한 이와 직렬로 연결된 저항 성분값(Ro)은 극판간 접합 개소에 대한 접속저항, 극주와 접합 개소간 결합저항 및 전해액의 이온 전도성 저항에 해당되는 합성저항을 의미한다. 여기서 전해액의 이온 전도성 저항은 측정신호 주파수에 따라 약간 달라질 수 있다.In the case of lead-acid batteries, in the internal equivalent circuit represented by the RLC series circuit, the resistance component value (Rs) connected in parallel with the capacitor component indicates the internal resistance of the electrode plate according to the sulfation (SO 4 ) of the electrode plate. This corresponds to about 40% of the total resistance. In addition, the resistance component value Ro connected in series with this means a connection resistance for the junction point between the pole plates, a joint resistance between the pole and the junction point, and a synthetic resistance corresponding to the ion conductivity resistance of the electrolyte. The ion conductivity of the electrolyte may vary slightly depending on the frequency of the measurement signal.

등가 캐패시터 성분(Xc)에 의한 용량성 리액턴스는 전기장의 변화와 관계가 있는 것으로 절연물을 매개로 하는 2장의 분리된 극판사이에서 생긴다. 극판으로 구성된 캐패시터 성분은 근본적으로 두 도체판 사이에 걸리는 전압, 혹은 전위차가 변화할 때 그것을 막는 경향을 가진다. 그러므로 캐패시터 성분이 전기회로 내에 존재하면 교류 전압이 교류 전류에 비해 지연되는 결과를 초래한다.The capacitive reactance due to the equivalent capacitor component (Xc) is related to the change in the electric field and occurs between two separate pole plates via an insulator. The capacitor component composed of the pole plates has a tendency to fundamentally prevent the voltage or potential difference between the two conductor plates from changing. Therefore, the presence of a capacitor component in the electrical circuit results in a delay of the alternating voltage relative to the alternating current.

또한, 유도성 리액턴스 성분(XL)은 축전지 극판의 연결단자 부위에 형성된 인덕터 성분이며 극판 및 극판간 연결부속의 구조, 주위 매질에 따라 달라지게 되다. 유도성 리액턴스 XL 은 직류성분의 전류에는 영향을 미치지 않으나 측정시 흐르게 되는 교류전류가 인덕터 성분에 의해 지연되어 상기 등가 캐패시터 성분(Xc)에 합산되어 영향을 미치게 된다.In addition, the inductive reactance component (X L ) is an inductor component formed at the connection terminal portion of the battery pole plate and depends on the structure of the pole plate and the connection part between the pole plates and the surrounding medium. The inductive reactance X L does not affect the current of the direct current component, but the alternating current flowing during the measurement is delayed by the inductor component, which is added to the equivalent capacitor component Xc to affect it.

일반적으로 축전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 주는 충전의 사이클을 통해 그 기능을 하게 되는 데, 이러한 충방전 사이클의 횟수가 많을수록 극판의 노화가 진행되어 수명을 다하게 된다. In general, a battery performs its function through a discharge cycle that converts chemical energy into electrical energy and a charge cycle that converts electrical energy into chemical energy. I'm done.

연(납)축전지의 경우에는 방전 시 황산염(sulfate,SO4)이 극판과 결합하여 물(H2O)이 생성되어 비중이 낮아지고, 충전 시에는 결합된 황산염이 다시 전해액으로 돌아와 비중이 높아지게 된다. 그러나 오랜 기간 동안의 충/방전 사이클을 거치는 동안 방전(자가방전포함)시 달라붙어 있던 황산염이 충전 시에 이탈되지 아니하고 그대로 극판에 달라붙어 있는 경우가 발생하는데 이것을 황산염화 현상 (Sulfation)이라 한다.In the case of lead-acid batteries, the sulfate (sulfate, SO 4 ) is combined with the electrode plate during discharge to generate water (H 2 O), resulting in a lower specific gravity. During charging, the combined sulfate is returned to the electrolyte to increase the specific gravity. do. However, during long periods of charging / discharging cycles, sulfates that are stuck during discharge (including self-discharge) do not escape during charging, but stick to the plates as they are. This is called sulfate.

즉 상기 황산염(SO4)은 활물질 층에서 극판과의 결합 및 SO4끼리 결합을 형성하여 피막형태로 극판을 덮어싸고 절연막을 형성하여 화학 전기 반응이 일어나는 통로를 차단하게 되며, 이와 같이 황산화 현상이 일어나면 축전지의 전압 용량 및 비중을 떨어뜨림은 물론, 축전지의 황분자를 전해질로부터 없어지게 하여 축전지내의 전해질을 비효율적으로 만들게 된다. That is, the sulfate (SO 4 ) forms a bond with the pole plate and a bond between the SO 4 in the active material layer to cover the pole plate in the form of a film and to form an insulating film to block the passage of the chemical electric reaction, as described above When this occurs, the voltage capacity and specific gravity of the battery are reduced, as well as the sulfur molecules of the battery are removed from the electrolyte, thereby making the electrolyte in the battery inefficient.

이러한 현상들은 축전지가 많이 방전될수록, 충/방전 사이클의 횟수가 많을수록 심해지며 이러한 현상의 반복으로 축전지는 수명을 다하게 되어 약80% 이상이 되면 기전력을 잃게 된다. These phenomena become more severe as the batteries are discharged and the number of charge / discharge cycles is increased. As a result of the repetition of these phenomena, the batteries are at the end of their lifespan.

또한, 등가 캐패시터 성분(Xc)은, 극판간에 생기는 용량성 리액턴스 성분으 로 드라이 아우트(전해액의 고갈상태)정도에 따라 변화되는 상관 요소이며 상기 등가 캐패시터 성분값을 등가 내부저항 성분값(직렬 저항성분값(Ro) 및 병렬 저항 성분값(Rs))과 비교분석하여 축전지 전해액의 고갈(Dry out) 여부를 파악할 수 있다.In addition, the equivalent capacitor component Xc is a capacitive reactance component generated between the pole plates and is a correlated factor that varies depending on the degree of dry out (depletion of the electrolyte) .The equivalent capacitor component value is equivalent to the internal resistance component value (serial resistance component). Value (Ro) and parallel resistance component value (Rs)) to determine whether the battery electrolyte is depleted (Dry out).

일반적으로 축전지가 부동 상태 또는 100% 재결합 모드에서 동작하고 있으면, 외형적으로 어떠한 화학적인 반등도 없고, 모든 과충전 에너지는 열로 변환되어 분산되므로 과열급등 문제가 발생하지 않는다. 그러나 재결합 반응으로 발생되는 열 발생이 열의 분산비율을 초과하는 비율이 되면, 축전지의 온도는 올라가게 되고, 부동전압을 유지하기 위하여 더 큰 전류가 필요하게 된다. 더 큰 전류는 더 많은 재결합과 발열을 일으키게 되므로, 축전지의 온도를 더욱 가열하게 되어 전해액의 증발을 촉진하고 결과적으로 축전지의 전해액 고갈(즉, 드라이 아우트)을 가져오게 된다.In general, if the battery is operating in the floating state or 100% recombination mode, there is no chemical rebound in appearance, and all overcharge energy is converted to heat and dispersed, so there is no overheating problem. However, when the heat generated by the recombination reaction exceeds the heat dissipation ratio, the temperature of the battery rises and a larger current is required to maintain the floating voltage. Larger currents cause more recombination and heat generation, which further heats the battery's temperature, facilitating evaporation of the electrolyte and consequently depleting the electrolyte (ie dry out) of the battery.

또한 공지된 바와 같이, 축전지에 교류전압을 인가하거나 축전지를 방전하여 소정의 주파수를 가진 측정전류(교류전류)신호를 흐르게 할 경우, 교류전류에 대한 축전지의 내부회로는 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스(R―L―C)성분의 직렬회로로 등가화될 수 있으므로 축전지의 극주 단자간에 발생하는 교류전압신호(임피던스전압) 파형은 주파수가 높을수록 L성분에 의하여 전압신호의 위상이 전류신호의 위상보다 빠르고 주파수가 낮을수록 C성분에 의하여 전압의 위상이 전류의 위상보다 지연되는 경향이 있다. Also, as is well known, when an AC voltage is applied to a battery or a battery is discharged so that a measurement current (AC current) signal having a predetermined frequency flows, the internal circuit of the battery with respect to the AC current has a resistance, inductance, and capacitance (R). As it can be equalized by series circuit of -L-C component, AC voltage signal (impedance voltage) waveform generated between pole terminals of battery is higher than phase of current signal due to L component. The lower the frequency is, the C component tends to delay the phase of the voltage than the phase of the current.

또한 밀폐형 연축전지에 교류의 측정전류를 흐르게 하여 축전지의 단자간에 발생하는 교류전압을 측정 주파수를 변해가며 파형을 관찰하여 보면 위상이 거의 일치할 수 있는 공진점

Figure 112008081212938-PAT00001
은 100Hz 부근에 있으며 이의 특성을 이용하여 주파수 범위(10~1000Hz)의 정현파 전류를 축전지 셀에 흐르게 함으로써 인덕턴스, 커패시턴스 성분을 제외한 내부저항 성분 (컨덕턴스값의 역수)만에 의한 교류전압 신호만이 측정될 수 있도록 하는 방안도 소개되어 있다.In addition, AC measurement current flows through the sealed lead-acid battery, and the AC voltage generated between terminals of the battery changes the measurement frequency and observes the waveform.
Figure 112008081212938-PAT00001
Is near 100Hz, and uses this characteristic to make the sinusoidal current in the frequency range (10 ~ 1000Hz) flow into the battery cell so that only the AC voltage signal is measured by the internal resistance component (inverse of the conductance value) excluding inductance and capacitance components. There are also ways to help.

축전지 셀의 노화정도와 상관되는 등가 내부 임피던스 값을 측정하기 위한 기술로는 교류전류 측정방식 (AC current method)과 순간부하 방전방식 (Mementary Load Test, DC Measurement)을 주로 사용하고 있다. As a technique for measuring an equivalent internal impedance value correlated with the aging degree of a battery cell, an AC current method and a momentary load discharge method are mainly used.

상기 교류전류 측정방식은 일반적으로 정현파 형상의 측정전류신호(교류전류) IS를 축전지와 같은 피측정물에 흐르게 하여 단자 양 단에서 얻어지는 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분(이하 내부 임피던스 전압(VIS)신호)을 측정하고 이들을 기초로 하여 내부 임피던스 값을 연산하는 방식이다. 즉, 정전류원 또는 전압원에서 측정전류신호(IS)를 생성하여 피측정 축전지 셀의 단자양단에 교류 4단자망을 통해 흐르게 하면, 상기 축전지 단자에서 셀전압(VDC)위에 정현파 형상의 임피던스 전압신호(VIS)가 중첩되어 측정된다. 상기 임피던스 전압(VIS) 신호는 콘덴서로써 커플링되고 연산증폭기를 통해 순수 교류신호로 변환 증폭되어, 측정전류신호(IS)는 전류센서(분류기나 직류변환기)를 통해 전압신호로 변환된다. 상기 두 값이 A/D컨 버터 및 CPU로 구성된 디지털 측정회로(인베디드 시스템)로 입력되고, 상기 디지털 측정회로에 탑재되어 지는 연산프로그램에 의해, 축전지의 합성 내부 저항값은

Figure 112008081212938-PAT00002
의 수식원리에 따라 계산된다.In the AC current measuring method, a sine wave-shaped measurement current signal (AC current) I S flows through a measurement object such as a battery, and thus a voltage drop component due to internal impedance obtained at both ends of the terminal (hereinafter, referred to as internal impedance voltage (V IS)). Signal) and calculate the internal impedance value based on them. That is, when the measured current signal I S is generated from the constant current source or the voltage source and flows through the AC 4-terminal network across the terminals of the battery cell under measurement, the sine wave impedance voltage is formed on the cell voltage V DC at the battery terminal. The signals V IS are superimposed and measured. The impedance voltage V IS signal is coupled as a capacitor and converted and amplified into a pure AC signal through an operational amplifier, so that the measured current signal I S is converted into a voltage signal through a current sensor (a classifier or a DC converter). The two values are input to a digital measurement circuit (incorporated system) consisting of an A / D converter and a CPU, and by a calculation program mounted on the digital measurement circuit, the composite internal resistance value of the battery is
Figure 112008081212938-PAT00002
It is calculated according to the formula principle.

여기서, VIS,RMS는 임피던스 전압(VIS)의 실효치이며 IS,RMS는 정현파 측정전류신호(IS)의 실효치이며, cos(θ)은 이들 사이의 위상차 값이다.Here, V IS and RMS are effective values of the impedance voltage V IS , I S and RMS are effective values of the sine wave measurement current signal I S , and cos (θ) is a phase difference value between them.

한편, 축전지 셀의 특성을 부동충전(즉, 정상 부동 충전상태에서 충전기와 부하에 연결된 상태)중에 측정코자 할 때에는 축전지의 충전전류에 포함된 고조파 리플 전류 성분에 의해 축전지 단자전압에는 고주파 리플전압이 발생된다. On the other hand, when measuring the characteristics of a battery cell during floating charging (that is, connected to a charger and a load in a normal floating charging state), a high frequency ripple voltage is applied to the battery terminal voltage due to a harmonic ripple current component included in the charging current of the battery. Is generated.

따라서, 충전시에 충전리플전류에 의해 발생되는 고주파 리플전압과 측정회로의 기생 임피던스에 의한 노이즈 잡음에 대한 영향을 배제시켜야 정확한 측정값을 얻어야 낼 수 있는 기술적 어려움을 가지며, 이를 해결하기 위하여 측정연산 시스템이 복잡하여 지고 고가로 되는 단점이 있다.       Therefore, it is technically difficult to obtain accurate measured values only by excluding the effects of noise noise caused by the high frequency ripple voltage generated by the charging ripple current and the parasitic impedance of the measuring circuit during charging. The disadvantage is that the system becomes complicated and expensive.

본 발명인이 출원한 대한민국 특허 출원번호 10-2003 -0028521호 및 10-2004 -0007050호 에서는 이러한 충전 리플전압의 영향을 배제할 수 있는 방안들이 제시되고 있다. Korean Patent Application Nos. 10-2003 -0028521 and 10-2004 -0007050 filed by the present inventors propose ways to exclude the influence of the charging ripple voltage.

종래에는 축전지와 같은 피측정물의 등가 내부저항에 해당되는 합성 저항값을 동기검파 연산법에 의해 구하거나, 또는 소정의 연산 과정에 의해 구하여진 임피던스 전압 실효치(Vs)와 교류 측정전류 실효치(Is)로써 [수학식 1] 으로 부터 내부 임피던스(Z)를 구한 다음, 하드웨어를 통해 구해진 위상차 θ를 이용하여 아래의 [수학식 1] 및 [수학식 2] 과 같이 합성 내부 저항 성분값(R) 또는 리액턴스 성분(X)을 연산함으로써 구할 수 있었다.Conventionally, the synthetic resistance value corresponding to the equivalent internal resistance of a measured object such as a battery is obtained by a synchronous detection calculation method or by a predetermined calculation process, the impedance voltage effective value V s and the AC measured current effective value I s ) to obtain the internal impedance (Z) from [Equation 1], and then, using the phase difference θ obtained through hardware, synthesized internal resistance component values (R) as shown in [Equation 1] and [Equation 2] below. ) Or by reactance component (X).

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Figure 112008081212938-PAT00003

Figure 112008081212938-PAT00004
Figure 112008081212938-PAT00005
또는
Figure 112008081212938-PAT00004
Figure 112008081212938-PAT00005
or

상기에서와 같이 내부 임피던스 값(Z)에 위상차 값 cosθ를 곱하여 임피던스 유효성분(저항성분)을 구하는 방법 특히 위상각도 θ를 정확히 구하는 방법에 있어서는, 측정회로의 잡음이나 충전시 리플전류에 의해 내부 임피던스 전압 또는 측정신호전류 파형이 왜곡되거나 잡음이 내포되게 되고 이를 영향을 줄이기 위해 매우 정밀한 하드웨어를 채택하여 위상각도 θ을 비교적 정확하게 측정하더라도 위상각도 θ를 연산하게 되면 이의 오차가 상승하게 되었다. As described above, in the method of obtaining the impedance effective component (resistance component) by multiplying the internal impedance value Z by the phase difference value cosθ, particularly in the method of accurately calculating the phase angle θ, the internal impedance is determined by the noise of the measurement circuit or the ripple current during charging. Even if the voltage or measurement signal current waveform is distorted or noise is included, and a very precise hardware is adopted to reduce the influence, even if the phase angle θ is measured relatively accurately, the error increases when the phase angle θ is calculated.

더구나, 대용량 Flooded 형과 같은 축전지를 매우 높은 주파수 전류신호을 이용하여 측정할 시에는 측정전류신호와 임피던스전압 신호의 위상차가 90°에 근접하게 되므로, 이러한 경우에는 종래의 동기검파법과 같은 수식원리를 이용하거나 매우 정밀한 하드웨어를 채택하여 위상각도 θ을 측정하는 방안을 택하더라도 위상차 값 cosθ는 거의 영(0)에 근접한 수치가 되므로, 위상각도 θ각이 0.5% 정도의 정확한 값이 측정되는 경우에도 위상차 값 cosθ는 상대적으로 매우 큰 오차를 가지게 된다.In addition, when measuring a battery such as a large-capacity flooded type using a very high frequency current signal, the phase difference between the measured current signal and the impedance voltage signal is close to 90 °. In this case, the mathematical principle of the conventional synchronous detection method is used. Even if you choose to measure the phase angle θ by adopting very precise hardware, the phase difference value cosθ is almost close to zero, so even if an accurate value of 0.5% of the phase angle θ is measured, cos θ has a relatively large error.

따라서,

Figure 112008081212938-PAT00006
수식에 의해 위상차 값 cosθ를 곱하여 내부 저항값을 연산시에는 오차가 증가되는 단점이 있는 것이다. therefore,
Figure 112008081212938-PAT00006
The error is increased when the internal resistance value is calculated by multiplying the phase difference value cos θ by the equation.

또한, 축전지 등가회로의 상기 내부 합성 저항치은 노화상태(SOH)와 절대적인 비례관계를 가지지 못하므로, 비상전원 축전지의 노화에 따른 교체시기를 적절히 판단하기 위해 축전지의 노화상태(SOH)를 더욱 종합적으로 분석하여 할 필요가 있으며, 따라서 축전지 등가회로의 합성 내부 저항치 (Internal Ohmic Measuring) 뿐만 아니라 축전지의 등가회로 요소 성분중 극판간 접합 개소에 대한 접속저항과 극주와 접합 개소간의 결합저항을 포함하는 직렬 저항 성분값(Ro) 또는 등가 캐패시터 성분값 및 이와 병렬 연결되는 병렬 내부 저항(Rs)값 등을 구하고 이들의 결과를 종합적으로 분석하여 축전지의 노화상태를 정확히 판단하고 어떤 요인에서 축전지가 노화되었는 지를 판단해야 할 필요성이 대두되고 있다.In addition, since the internal synthetic resistance value of the battery equivalent circuit does not have an absolute proportional relationship with the aging state (SOH), the aging state (SOH) of the battery is more comprehensively analyzed in order to properly determine the replacement time according to aging of the emergency power storage battery. Therefore, the series resistance component including the connection resistance between the junction points between the pole plates and the coupling resistance between the pole and the junction points, as well as the composite internal ohmic measuring of the battery equivalent circuit, as well as the components of the battery equivalent circuit components. The value of Ro or equivalent capacitor and the value of parallel internal resistance (Rs) connected in parallel with each other are obtained, and the results are analyzed comprehensively to accurately determine the aging state of the battery and to determine what factors cause the battery to age. There is a need to do so.

본 발명은 축전지의 요소별 각 내부 저항 성분 및 또는 등가 캐패시터 성분에 해당된 값을 연산하여 얻고 자 하는 목적으로 안출된 것으로, 종래의 내부 저항 연산방법에서 사용하는

Figure 112008081212938-PAT00007
의 수식 관계의 위상각 θ을 필수적으로 구하지 않으면서, 3가지의 주파수를 가지는 측정전류신호에 대하여 이에 해당된 내부 임피던스 값(Z)을 측정하여 구하고, 상기 피측정 축전지에 대한 등가회로의 수식적 결과에 의하여 얻어진 각각의 내부 임피던스 값을 가지는 3개의 4차 연립 방정식에서 3개의 미지수 항인 내부 저항 요소성분에 해당되는 Rs, Ro 값 또는 등가 캐패시터 성분에 해당되는 Xc의 값을 구할 수 있다.The present invention has been made for the purpose of calculating the value corresponding to each internal resistance component and or equivalent capacitor component of each element of the battery, which is used in the conventional internal resistance calculation method
Figure 112008081212938-PAT00007
Without necessarily calculating the phase angle θ of the relation of the equation, the internal impedance value (Z) of the measured current signal having three frequencies is measured and calculated, and the equivalent circuit of the storage battery under test is obtained. As a result, in the three fourth-order simultaneous equations having the respective internal impedance values, the values of Rs, Ro, or Xc corresponding to the equivalent capacitor component may be obtained.

또한, 또 다른 실시 예로, 동기검파 연산법이나 하드웨어회로를 이용한 측정방법에 의하여 측정전류신호와 임피던스 전압신호와의 위상차 값 cosθ이 산출되어 지면, 2가지의 각주파수(ω1, ω2,)를 가진 측정전류신호에 대하여 각각의 내부 임피던스값(Z1, Z2)을 측정하여 구하고 상기 피측정 축전지에 대한 등가회로의 수식적 결과에 의하여 구해진 4개의 2차 연립방정식으로 부터 축전지 등가회로 성분 요소인 3개 미지수항인 Rs, Ro, 또는 Xc 값을 연산할 수 있고, 추가적으로 필요할 시는 유도성 리액턴스 성분인 직렬 리액턴스 XL 값도 연산할 수 있다.In still another embodiment, when the phase difference value cos θ between the measured current signal and the impedance voltage signal is calculated by a synchronous detection algorithm or a measuring method using a hardware circuit, two angular frequencies (ω 1 , From the four quadratic simultaneous equations obtained by measuring the respective internal impedance values (Z 1 , Z 2 ) for the measured current signal with ω 2, ) and the result of the equation of the equivalent circuit for the battery under test The three unknown terms Rs, Ro, or Xc, which are the battery equivalent circuit component elements, can be calculated, and in addition, the series reactance X L value, which is an inductive reactance component, can be calculated.

또한, 또 다른 실시 예로, 이와 유사한 방법으로 2가지의 주파수를 가지는 측정전류신호에 대하여 각각의 내부 임피던스 값을 얻고 이에 대한 등가회로의 수 식적 결과에 의하여 각각의 임피던스 값을 가지는 2개의 2차 연립방정식으로 부터 축전지셀의 합성 내부 저항(Rint, Internal Ohmic Resistance) 요소와 등가 캐패시터 성분(Xc')를 구할 수 있다.Also, as another example, in a similar manner, two secondary simultaneous pairs having respective impedance values are obtained for the measured current signals having two frequencies, and the mathematical results of the equivalent circuits. From the equation, the composite internal resistance (Rint) element and the equivalent capacitor component (Xc ') of the battery cell can be obtained.

또한, 본 발명은 상기 연산방법에 의하여 필요되는 CPU의 연산량을 감소시키기 위해 실효치 평균치 변환수단을 통해 교류(AC)신호를 직류(DC)신호로 변환하여 CPU에 입력하므로써 등가회로 요소 성분을 용이하게 연산할 수 있는 경제적이고 구성이 간단한 측정 연산회로를 제시한다.In addition, the present invention converts an AC signal into a DC signal through an effective mean conversion unit to reduce the amount of CPU required by the calculation method and inputs the equivalent circuit component into the CPU. We present an economical and simple measurement calculation circuit that can operate.

본 발명에서 제시된 연산 방법은, 축전지(2차전지) 등가회로의 요소 성분인 각 내부 저항 성분에 해당되는 Rs, Ro 값 및 등가 캐패시터 성분에 해당되는 Xc의 값을 3개의 4차 연립 방정식을 통하여 구하는 방법으로써, 종래의 측정연산 방법에서 위상차각 θ를 측정 또는 연산하는 과정에서 발생되는 오차를 줄일 수 있어 측정값의 정확도를 높일 수 있다. In the calculation method proposed in the present invention, the Rs, Ro value corresponding to each internal resistance component that is an element component of a battery (secondary battery) equivalent circuit, and the value of Xc corresponding to the equivalent capacitor component are determined through three fourth order simultaneous equations. As a method of obtaining, the error generated in the process of measuring or calculating the phase difference θ in the conventional measurement operation method can be reduced, thereby increasing the accuracy of the measured value.

또한, 다른 실시 예에서 동기검파 연산법이나 하드웨어회로를 이용한 측정방법에 의하여 측정전류신호와 임피던스 전압신호와의 위상차 값 cosθ이 산출되어 지면, 2가지의 각주파수(ω1, ω2,)를 가진 측정전류신호에 대하여 각각의 내부 임피던스 값(Z1, Z2)을 측정하여 구하고 4개의 2차 연립 방정식의 공통해에 의하여 각 내부 저항 성분에 해당되는 Rs, Ro 값 또는 등가 캐패시터 성분 Xc의 값을 구할 수 있으므로 연산속도가 제한된 인베디드 시스템을 이용하여 상기 값을 비교적 용이하 게 구할 수 있다.In another embodiment, when the phase difference value cos θ between the measured current signal and the impedance voltage signal is calculated by a synchronous detection algorithm or a measurement method using a hardware circuit, two angular frequencies (ω 1 , Obtain the internal impedance values (Z 1 , Z 2 ) for the measured current signals with ω 2, ) and obtain the Rs, Ro values or the corresponding values for each internal resistance component by the common solution of the four quadratic simultaneous equations, or Since the value of the equivalent capacitor component Xc can be obtained, the value can be obtained relatively easily using an embedded system with a limited computation speed.

상기에서 연산에 의하여 구해질 수 있는 축전지 등가회로 요소 성분은 최소한 3가지이며, 여기에서 병렬 내부 저항(Rs)은 연축전지의 경우 극판의 황산화(sulfation)에 상관되는 요소이고 직렬 내부 저항(Ro)은 극판간 접합 개소에 대한 내부 접속저항, 극주와 접합 개소간 결합저항 및 전해액의 이온 전도성 저항 등의 합이다. 또한 등가 캐패시터 리액턴스 성분(Xc)값은 축전지의 전해액 고갈 상태(Dry out)에 따라 변화되는 상관 요소이며 상기 등가 캐패시터 성분값을 병렬 저항성분(Rs)값과 비교 분석하여 축전지 전해액의 고갈(Dry out) 여부를 판단할 수 있는 요소이다. The battery equivalent circuit element component that can be obtained by the above calculation is at least three, wherein the parallel internal resistance (Rs) is a factor that correlates to the sulfation of the electrode plate in the case of lead-acid batteries, and the series internal resistance (Ro) ) Is the sum of the internal connection resistance to the junction point between the pole plates, the coupling resistance between the pole and the junction point, and the ion conductivity resistance of the electrolyte. In addition, the equivalent capacitor reactance component (Xc) value is a correlation factor that varies according to the electrolyte depletion state (Dry out) of the battery, and the equivalent capacitor component value is compared with the parallel resistance component (Rs) to deplete the battery electrolyte (Dry out). ) Can be judged.

또한, 본 발명에서 일 실시 예로 제안된 하드웨어 구성은 상기 연산 원리나 방법을 구현할 수 있는 회로로써, 상용화된 실효치 평균치(DC) 변환수단(102 또는 103)을 채택하여 측정연산에 필요한 회로를 비교적 간략화할 수 있다. 또한 상기 실효치 평균치(DC) 변환수단(102 또는 103)을 통하여 얻어지는 측정신호는 직류성분이므로, 많은 샘플링 량이 필요치 않으며 내부 임피던스 값 연산시에 요구되는 연산값이 비교적 적게 된다. 따라서 빠른 CPU 처리속도가 필요치 아니 하여 CPU의 연산량이 대폭 감소되며 비교적 정확한 측정값을 연산할 수 있는 효과를 가지게 된다.In addition, the hardware configuration proposed as an embodiment of the present invention is a circuit capable of implementing the above-described calculation principle or method, and employs commercially available effective mean value (DC) converting means 102 or 103 to relatively simplify the circuit required for the measurement operation. can do. In addition, since the measurement signal obtained through the effective mean value (DC) converting means 102 or 103 is a direct current component, a large amount of sampling is not required, and a calculated value required for calculating an internal impedance value is relatively small. Therefore, the CPU processing speed is not required because the fast CPU processing speed is not required, and the relatively accurate measurement value can be calculated.

도 1은 이론적인 축전지의 등가회로를 나타 내고, 도 2는 본 발명에서 구해지는 축전지 등가회로의 각 요소별 성분을 나타내고 있다. 1 shows an equivalent circuit of a theoretical battery, and FIG. 2 shows components of each element of the battery equivalent circuit obtained in the present invention.

각주파수 ω1, ω2, ω3 를 가지는 3가지의 측정전류신호를 피측정 축전지에 흐르게 하여 이에 해당되는 각각의 축전지 내부 임피던스 값(Z1, Z2, Z3)을 측정하여 구할 수 있으며, 여기서 상기 각각의 주파수에 대한 해당 임피던스 값(Z1, Z2, Z3)은 아래의 수학식 11 내지 수학식 13으로 표시될 수 있다. Three measured current signals having angular frequencies ω 1 , ω 2 , and ω 3 can be obtained by measuring the internal impedance values (Z 1 , Z 2 , Z 3 ) of the corresponding batteries. Here, the corresponding impedance values Z 1 , Z 2 , and Z 3 for the respective frequencies may be represented by Equations 11 to 13 below.

Figure 112008081212938-PAT00008
Figure 112008081212938-PAT00008

Figure 112008081212938-PAT00009
Figure 112008081212938-PAT00009

Figure 112008081212938-PAT00010
Figure 112008081212938-PAT00010

상기 수학식 11 내지 수학식 13 에서, ω2 = k * ω1 이고 ω3 = m * ω1 (여기서 k 및 m 은 양의 실수)을 만족하는 조건에 해당된 주파수를 선정하고 이에 해당된 주파수를 가지는 측정전류신호를 피측정 축전지에 흐르게 한 경우에는, 각각의 내부 임피던스 값 Z1 , Z2 및 Z3 은 실수항과 복소수항을 가지고 있는 형태로 아래와 같이 수학식 14 내지 수학식 16 으로 표시된다.In Equations 11 to 13, ω 2 = k * ω 1 and When a frequency corresponding to a condition that satisfies ω 3 = m * ω 1 (where k and m are positive real numbers) is selected and a measured current signal having the corresponding frequency flows to the battery under test, Impedance values Z 1, Z 2 and Z 3 are represented by the following equations (14) to (16) in the form of a real term and a complex term.

Figure 112008081212938-PAT00011
Figure 112008081212938-PAT00011

Figure 112008081212938-PAT00012
Figure 112008081212938-PAT00012

또한 아래와 같이 간략화 가능하다.It can also be simplified as follows.

Figure 112008081212938-PAT00013
Figure 112008081212938-PAT00013

Figure 112008081212938-PAT00014
Figure 112008081212938-PAT00014

Figure 112008081212938-PAT00015
Figure 112008081212938-PAT00015

또한 아래와 같이 간략화 가능하다.It can also be simplified as follows.

Figure 112008081212938-PAT00016
Figure 112008081212938-PAT00016

Figure 112008081212938-PAT00017
Figure 112008081212938-PAT00017

Figure 112008081212938-PAT00018
Figure 112008081212938-PAT00018

또한 아래와 같이 간략화 가능하다.It can also be simplified as follows.

Figure 112008081212938-PAT00019
Figure 112008081212938-PAT00019

한편, 일반적으로 R-L-C 등가회로에서 합성 내부 임피던스의 절대값의 크기는

Figure 112008081212938-PAT00020
와 같이 실수항 제곱과 복소수항 제곱의 합으로 표시될 수 있으므로, 각각의 내부 임피던스 제곱값은 수학식 17 내지 수학식 19 으로 표시될 수 있다. On the other hand, in general, in the RLC equivalent circuit, the magnitude of the absolute value of the synthesized internal impedance is
Figure 112008081212938-PAT00020
Since it can be represented by the sum of the real term square and the complex term square as shown, each internal impedance square value can be represented by equations (17) to (19).

Figure 112008081212938-PAT00021
Figure 112008081212938-PAT00021

Figure 112008081212938-PAT00022
Figure 112008081212938-PAT00022

Figure 112008081212938-PAT00023
Figure 112008081212938-PAT00023

상기 식에서 Z2 1 , Z2 2 및 Z2 3 각주파수 ω1 , ω2, ω3 를 가진 측정전류신호에 대하여 내부 임피던스 값을 측정하여 구해 지는 각각의 내부 임피던스 절대치의 제곱값을 표시한다.Wherein Z 2 1, Z 2 2 and Z 2 3 are For each measured current signal with angular frequencies ω 1, ω 2 and ω 3 , the square of the absolute value of each internal impedance obtained by measuring the internal impedance.

상기에서 설명한 바와 같이, 3가지 각주파수 ω1, ω2, ω3 에 해당된 각각의 주파수를 선정하고 이의 주파수를 가지는 측정전류신호를 흐르게 하여 측정 연산회 로를 통해 각각의 내부 임피던스 제곱값 Z2 1 , Z2 2 및 Z2 3 을 측정 연산할 수 있다.As described above, three angular frequencies ω 1, ω 2 , By selecting each frequency corresponding to ω 3 and passing the measurement current signal having the frequency, the squares of the internal impedances Z 2 1, Z 2 2 and Z 2 3 can be measured and calculated through the measurement calculation circuit. .

한편, 축전지 종류(예, 리튬이온), 제조방식, 축전지 형식, 축전기의 크기 구조와 절연체의 성질에 따라 차이가 있으나, 일반적으로 단위 축전지를 측정할 경우에는 3가지 각주파수(ω1 , ω2, ω3 )를 1KHz 미만으로 선정하는 것이 바람직하며 이때 수학식 17 내지 수학식 19 에서 직렬 인덕턴스 항 ωL 은 무시할 정도로 작은 값(거의 영(zero))이 되게 된다. On the other hand, although there are differences depending on the type of battery (eg lithium ion), manufacturing method, type of battery, size structure of the capacitor and the properties of the insulator, in general, when measuring unit batteries, three angular frequencies (ω 1, ω 2 , ω 3 ) is preferably less than 1KHz, where the series inductance term ωL in Equations 17 to 19 becomes negligibly small (almost zero).

예로써 밀폐형 납축전지인 경우에 측정전류신호의 각주파수(ω1 , ω2, ω3 )를 약 300Hz 로 선정하면 임피던스전압 신호는 측정전류 신호를 기준하여 대략 50~70o 정도 앞서게 되며, 상기 각주파수(ω1 , ω2, ω3 )가 약 100Hz를 기준으로 공진점

Figure 112008081212938-PAT00024
에 가까워져 임피던스전압 신호와 측정전류 신호의 위상이 거의 일치되게 된다. For example, in the case of a sealed lead acid battery, when the angular frequency (ω 1, ω 2, ω 3 ) of the measurement current signal is selected to about 300 Hz, the impedance voltage signal is about 50 to 70 o based on the measurement current signal. Resonance point based on angular frequency (ω 1, ω 2, ω 3 ) about 100Hz
Figure 112008081212938-PAT00024
As the phase is close to, the phases of the impedance voltage signal and the measured current signal become almost coincident.

각주파수(ω1 , ω2, ω3 )를 100Hz 이하로 선정하면, 피측정 축전지의 등가회로 요소 성분중 직렬 인덕턴스 항인 유도성 리액턴스 성분(XL)이 매우 작은 값(거의 영)에 근접되고 [수학식 20]의 조건이 만족될 수 있다. 따라서 상기 수학식 17 내지 수학식 19 에서 직렬 인덕턴스 항

Figure 112008081212938-PAT00025
을 무시할 수 있게 되므로 상기 직렬 인덕턴스 항
Figure 112008081212938-PAT00026
을 영(0)으로 취하여 각 요소 성분을 연산하여도 이의 연산 결 과값의 정확성이 확보될 수 있게 된다.When the angular frequency (ω 1, ω 2, ω 3 ) is selected to 100 Hz or less, the inductive reactance component (X L ), which is the series inductance term, among the equivalent circuit element components of the battery under test is close to a very small value (almost zero). The condition of Equation 20 may be satisfied. Therefore, the series inductance term in Equations 17 to 19
Figure 112008081212938-PAT00025
Can be ignored so that the series inductance term
Figure 112008081212938-PAT00026
When 0 is calculated and each element component is calculated, the accuracy of the calculation result can be ensured.

Figure 112008081212938-PAT00027
Figure 112008081212938-PAT00027

이렇게 되면, 상기 수학식 17 내지 수학식 19 은 ωL에 해당되는 항이 전부 소거되어 미지수항 Rs, Ro, Xc만을 각각 가지는 3개의 4차 연립방정식에 해당되게 되므로, 공통해(근)인 미지수항 Rs, Ro, 또는 Xc의 값을 구할 수 있다.In this case, the equations (17) to (19) correspond to three quadratic simultaneous equations having only the unknown terms Rs, Ro, and Xc, respectively, since all terms corresponding to ωL are eliminated. The value of, Ro, or Xc can be obtained.

일반적으로 상기와 같은 3개의 비선형 4차 연립방정식을 완벽히 만족하는 공통해(근)을 해석적으로 구하기 어려울 경우도 있다. 특히 연산능력이 극히 제한된 임베디드 시스템을 이용하여 이의 공통해(근)을 연산하여 구하고 자 하는 경우에는 현실적으로 연산에 소요되는 시간에 제약을 가지게 되므로, 상기 공통해(근)를 구하기 쉽도록 상기 비선형 방정식의 형태를 전처리를 통해 변환하고 제한된 시간내에 신뢰할 수 있는 공통해(근)를 효율적으로 구할 수 있는 연산 알고리즘이 필요할 수 있다.In general, it is sometimes difficult to analytically find a common solution (root) that completely satisfies the three nonlinear quadratic equations. Particularly, in the case of calculating the common solution (root) using an embedded system with extremely limited computing power, the nonlinear equations are easy to find since the common time (root) is practically limited. We may need a computational algorithm that can convert the form of into a preprocessing and efficiently obtain a reliable common solution within a limited time.

상기 연산 알고리즘으로는 비선형 방정식을 선형화를 해서 해를 구하거나, 순환식(Recursive) 방법(수치해석)을 사용할 수 있으며 종래의 뉴튼-랩슨(Newton-Rapson) 등 3~4가지 정도가 알려져 있으므로 이에 적정한 연산 알고리즘을 채택하여 효율적으로 사용할 수 있다. The algorithms can be solved by linearizing nonlinear equations, or a recursive method (numerical analysis) can be used, and three to four such as Newton-Rapson are known. Adopt appropriate algorithm and can use efficiently.

뉴튼-랩슨(Newton-Rapson)을 이용한 비선형 연립 방정식를 푸는 단계를 간단 히 소개하면, ① 풀고자 하는 모든 연립 방정식을 f(x)=0의 형태로 정리한다.② Newton Raphson 함수(f)을 소정의 과정과 같이 정의한다.( 예로써, 소정의 과정은 3개의 연립 방정식(f1, f3, f5) 은 3개의 미지수항

Figure 112008081212938-PAT00028
1,
Figure 112008081212938-PAT00029
2,
Figure 112008081212938-PAT00030
3 를 포함하고 있다.) ③ 상기에서 정의된 편미분 방정식을 사용하여 Jacobian maxtirx (J)를 정의하는 것이다.Briefly introduce the steps to solve the nonlinear simultaneous equations using Newton-Rapson: (1) Arrange all the simultaneous equations to be solved in the form of f (x) = 0. ② Newton Raphson function (f) (E.g., a given process consists of three simultaneous equations (f1, f3, f5) with three unknown terms.
Figure 112008081212938-PAT00028
One,
Figure 112008081212938-PAT00029
2,
Figure 112008081212938-PAT00030
3)) ③ Jacobian maxtirx (J) is defined using the partial differential equation defined above.

또한, 상기 순환식(Recursive) 방법(수치해석)을 사용할 시에는 공통해의 수렴문제(수렴성 및 수렴속도)와 이의 정확도 문제가 예상될 수 있고, 공통해의 예상 초기값에 따라 수치해석 결과에 대한 의존도가 매우 크게 작용하게 될 수 있다. In addition, when using the recursive method (numerical analysis), the convergence problem (convergence rate and convergence speed) of the common solution and its accuracy problem can be expected, and the numerical result is determined according to the expected initial value of the common solution. The dependence can be very large.

현실적으로는 축전지 내부 임피던스 값 또는 등가회로 성분의 범위를 예상할 수 있으므로, 실제 구하고 자 하는 공통해와 비슷한 초기값을 넣어 주어 빠른 시간내에 정확한 해를 구할 수 있도록 하는 효율적인 방안을 채택할 수 있다. In reality, since the internal impedance value of the battery or the range of the equivalent circuit component can be estimated, an efficient method can be adopted in which an initial value similar to a common solution to be obtained can be put in place so that an accurate solution can be quickly obtained.

또한, 실제 구하고 자 하는 공통해와 상당한 차이를 가진 초기값을 넣어주면 연산시간이 오래 걸리고 완벽하게 정확한 해를 구하지 못하는 경우도 발생할 수 있으므로, 이러한 경우를 대비하여 측정 연산결과로써 얻어지는 Z2 1 , Z2 2 및 Z2 3 값과 상기 수학식 17 내지 수학식 19 에 공통해의 예상 초기값을 넣어 우변의 연산 결과값의 차가 소정의 한계치(보통 측정정확도를 고려하여 ±1% 이내임)이내의 조건을 만족하는 해가 구해지는 경우이면 이를 올바른 공통해(근)로 판단해야 할 필요가 있다. In addition, if you put the initial value that has a considerable difference from the common solution to be actually obtained, it may take a long time and may not be able to find a perfectly accurate solution. Therefore, in this case, Z 2 1, The difference between the Z 2 2 and Z 2 3 values and the expected initial values common to the above equations (17) to (19) is included, and the difference between the calculation result values on the right side is within a predetermined limit (usually within ± 1% in consideration of the measurement accuracy). If a solution that satisfies the condition is found, it is necessary to judge it as a correct common solution (root).

또한, 상기 각주파수(ω1 , ω2, ω3 )의 크기를 선정함에 있어 이들 상호의 각 주파수 크기의 차가 많게 선정된 경우에는 상기 연산처리결과를 통해 구해지는 공통근의 정확도에 대한 신뢰도가 높아 지게 되므로, 상기 3가지의 각주파수(ω1 , ω2, ω3 ) 크기 차(간격)를 최적화하여 선정하는 것이 필요하다.In addition, in selecting the magnitudes of the angular frequencies ω 1, ω 2, and ω 3 , when a large difference between the magnitudes of the angular frequencies is selected, the reliability of the accuracy of the common root obtained through the calculation result is high. Since it becomes high, it is necessary to optimize the selection of the three angular frequencies (ω 1, ω 2, ω 3 ) magnitude difference (interval).

한편, 연산능력이 극히 제한된 임베디드 시스템을 이용하여 비선형 4차 방정식의 공통해(근)을 연산하고 자 하는 상기 방법은, 연산시간이 많이 소요되어 현실적으로 시간적 제약을 받게 되어 이의 산업적 이용가치가 떨어지는 경우가 있다. On the other hand, the above method for calculating the common solution (root) of nonlinear quadratic equations using an embedded system with extremely limited computing power requires a lot of computation time and is subject to practical time constraints, thus reducing its industrial use value. There is.

이러한 경우에는 본 발명의 또 다른 실시예로써, 종래의 동기검파 연산법이나 하드웨어회로를 이용한 측정방법에 의하여 측정전류신호와 임피던스 전압신호와의 위상차인 cosθ을 정확하게 측정할 수 있으므로, 상기와 유사한 기술적 사상에 따라 2가지의 각주파수(ω1 , ω2,)를 가진 측정전류신호에 대하여 피측정 축전지의 내부 임피던스 값(Z1, Z2)을, 본 발명에서 제시되거나 종래부터 알려진 측정 연산회로를 통해 각각 측정하여 구하고, 상기 축전지의 내부 등가회로 수식적 결과로써 구해진 실수항과 복소수항으로 표시되는 4개의 2차 연립 방정식으로 부터 축전지 등가회로 성분인 3개 이상의 미지수항 Rs, Ro, 등가 캐패시터 Xc, 또는 유도성 리액턴스의 XL 을 구할 수 있다.In this case, as another embodiment of the present invention, cosθ, which is a phase difference between the measured current signal and the impedance voltage signal, can be accurately measured by a conventional synchronous detection algorithm or a measurement method using a hardware circuit. According to the idea, the internal impedance value (Z 1 , Z 2 ) of the battery under measurement for the measured current signal having two angular frequencies (ω 1, ω 2, ) is measured or presented in the present invention. Three or more unknown terms Rs, Ro, and equivalent capacitors, which are the battery equivalent circuit components, from four quadratic simultaneous equations represented by real terms and complex terms obtained from the internal equivalent circuits of the battery. Xc or X L of inductive reactance can be obtained.

이하 이의 연산 원리에 대해 구체적으로 설명한다. 상기 수학식 14 내지 수학식 15 를 살펴 보면 실수항과 복소수항의 합으로 구성되므로, 본 실시 예에 있어 서 2가지의 각주파수(ω1 , ω2,)를 가진 측정전류신호에 대한 각각의 내부 임피던스 값(Z1 , 및 Z2 )은 아래 수학식 21 및 수학식 22 과 같이 간략히 표시될 수 있다.Hereinafter, the operation principle thereof will be described in detail. Looking at the equations (14) to (15) is composed of the sum of the real term and the complex term, in this embodiment each of the internal for the measurement current signal having two angular frequencies (ω 1, ω 2, ) The impedance values Z 1 and Z 2 may be briefly expressed as in Equations 21 and 22 below.

Figure 112008081212938-PAT00031
여기서 각주파수는 ω1 이다.
Figure 112008081212938-PAT00031
Where the angular frequency is ω 1 .

Figure 112008081212938-PAT00032
Figure 112008081212938-PAT00033
여기서 각주파수는 kω1 이다.
Figure 112008081212938-PAT00032
Figure 112008081212938-PAT00033
Where angular frequency is kω 1 .

또한, 동기검파 연산법이나 하드웨어회로를 이용한 측정 방법에 의하여 연산된 위상차 각(측정전류신호와 임피던스 전압신호와의 위상차)이 θ이면, 내부 임피던스는 수학식 23 과 같이 표시된다.In addition, when the phase difference angle (phase difference between the measured current signal and the impedance voltage signal) calculated by the synchronous detection calculation method or the measurement method using a hardware circuit is θ, the internal impedance is expressed as shown in Equation (23).

Figure 112008081212938-PAT00034
Figure 112008081212938-PAT00034

여기서

Figure 112008081212938-PAT00035
는 내부 임피던스의 절대값을 나타 내는 것으로, 임피던스 전압 실효치(VIS,RMS)를 측정전류신호 실효치(IS,RMS)로 나눈 값이며 측정 연산회로를 통해 용이하게 연산할 수 있다. here
Figure 112008081212938-PAT00035
Denotes the absolute value of the internal impedance, which is the value obtained by dividing the impedance voltage rms (V IS, RMS ) by the measured current signal rms (I S, RMS ) and can be easily calculated through a measurement calculation circuit.

또한, 수학식 21 내지 수학식 23 으로 부터 A1 =│Z1│* cosθ, B1 =│Z1│* sinθ, A2 =│Z2│* cosθ이 성립되고, B2 =│Z2│* sinθ 가 성립됨을 알 수 있다.Further, from Equations 21 to 23, A 1 = │Z 1 │ * cosθ, B 1 = │Z 1 │ * sinθ, A 2 = │Z 2 │ * cosθ, and B 2 = │Z 2 It can be seen that sinθ is established.

또한, cosθ 및 sinθ 값은 종래의 동기검파 연산법이나 하드웨어 회로를 이용한 측정 연산방법에 의하여 얻어질 수 있는 값이 되므로, 따라서 각주파수가 ω1 일때 상수 A1 , B1 및 각주파수가 ω2 일때의 A2 , B2 값들을 연산할 수 있다.Also, cosθ and sinθ values are the values that can be obtained by the measurement calculation method using a conventional synchronous detector operation method or a hardware circuit, and thus the angular frequency ω 1 when constants A 1, B 1 and angular frequency is ω 2 Can compute A 2 and B 2 values.

또한, 상기 수학식 14 또는 수학식 15, 및 수학식 21 또는 수학식 22 으로 부터 상기 각주파수(ω1 )에 대하여 실수항과 복소수항으로 표시된 상수 A1 , B1 , A2 , B2 에 대한 수학식 24 내지 수학식 27 를 유도할 수 있다.Further, from Equation 14 or 15 and Equation 21 or 22, the constants A 1 , B 1 , A 2 , and B 2 represented by real and complex terms with respect to the angular frequency ω 1 can be obtained . Equations 24 to 27 may be derived.

Figure 112008081212938-PAT00036
Figure 112008081212938-PAT00036

Figure 112008081212938-PAT00037
Figure 112008081212938-PAT00037

Figure 112008081212938-PAT00038
Figure 112008081212938-PAT00038

Figure 112008081212938-PAT00039
Figure 112008081212938-PAT00039

여기서 상수 A1, B1 , A2, B2 , 및 k, ω1 값은 양의 실수이며, 종래의 동기검 파 연산법이나 하드웨어 회로를 이용한 측정결과로 부터 알 수 있거나 구할 수 있는 값이다.Where the constants A 1 , B 1 , A 2 , B 2 , and k, ω 1 are positive real numbers and are known or can be obtained from measurement results using conventional synchronous detection or hardware circuits. .

상기 수학식 24 내지 수학식 27 은 4개의 미지수항(Rs, Ro, Xc, XL )을 가지는 2차 연립 방정식이므로, 상기 수학식 24 내지 수학식 27 로 구성된 4개의 2차 연립 방정식으로 부터 이들의 공통해를 구하여 축전지 등가회로 요소 성분값인 미지수항인 Rs, Ro, 또는 Xc, 또는 XL의 값을 간단히 연산할 수 있다.Since the equations 24 to 27 are quadratic simultaneous equations having four unknown terms (Rs, Ro, Xc, and X L ), these equations are derived from four quadratic simultaneous equations composed of the equations (24) to (27). obtaining a common year can be easily calculated for the unknowns, wherein the value of Rs, Ro, or Xc, X or L battery element equivalent circuit component values.

전술한 바와 같이, 2가지 각주파수(ω1 , ω2,)를 적절한 크기 이하로 선정하면 상기 ω1L 항은 무시할 정도로 거의 영이 되어 직렬 인덕턴스항 ω1L을 영으로 한 후 연산하는 것이 바람직하나, 상기 수학식은 4개의 미지수를 가진 4개의 2차 연립방정식으로 구성되어 있으므로 ω1L 항을 미지수항으로 취급하여 계산하여도 ω1L을 포함하여 상기 4가지의 미지수항인 Rs, Ro, 또는 Xc, 또는 XL의 값을 구할 수 있다.As described above, if the two angular frequencies (ω 1, ω 2, ) are selected below an appropriate magnitude, the ω 1 L term is almost zero enough to be ignored, and it is preferable to calculate the series inductance term ω 1 L after zero. one, of Fig above four unknowns, wherein the including ω 1 L by the equation because it is composed of four secondary simultaneous equations with four unknowns calculated on the handle in terms unknown to ω 1 L, wherein Rs, Ro, Alternatively, the value of Xc or X L can be obtained.

또한 전술한 바와 같이, 종래의 동기검파 연산법이나 하드웨어 회로를 이용한 측정 방법에 의하여 구해지는 cosθ 및 sinθ 값은 피측정 축전지의 측정전류신호 주파수의 크기게 따라 변화하게 되므로, 상기 2가지 각주파수(ω1 , ω2,)의 평균값에 해당되는 측정전류신호 주파수에 의하여 구해지는 값을 취하여 축전지 등가회로 요소 성분값인 상기 4가지의 미지수항을 연산하는 것이 더 바람직하다. In addition, as described above, the cos θ and sin θ values obtained by the conventional synchronous detection calculation method or the measurement method using a hardware circuit vary according to the magnitude of the measured current signal frequency of the battery under measurement. It is more preferable to calculate the above four unknown terms which are battery equivalent circuit element component values by taking the value obtained by the measurement current signal frequency corresponding to the average value of ω 1, ω 2, ).

도 2에 표시된 축전지 등가회로에 있어서, 전술한 바와 같은 연산과정을 통 하여 상기 연립 방정식으로 부터 구해지는 등가회로의 요소 성분중, 캐패시터 성분(Xc)과 병렬로 연결된 내부 저항 성분(Rs)값은 극판의 황산화 (sulfation)에 따른 극판 내부 저항값이 되며 이 값은 대개 전체 직렬 저항치의 약 40%에 해당된다. In the battery equivalent circuit shown in Fig. 2, the internal resistance component Rs value connected in parallel with the capacitor component Xc among the component components of the equivalent circuit obtained from the system equation through the above-described calculation process is It is the internal resistance of the electrode plate due to sulfation of the electrode plate, which is approximately 40% of the total series resistance.

또한 상기 축전지 등가회로 요소 성분중, 직렬 내부 저항 성분인 Ro 값은 극판간 접합 개소에 대한 접속저항, 극주와 접합개소간 결합저항, 및 전해액의 이온 전도성 저항의 합에 해당되며 상기 전해액 이온 전도성 저항은 측정전류신호 주파수에 따라 약간 상이하게 측정될 수 있다.The Ro value, which is a series internal resistance component of the battery equivalent circuit element, corresponds to the sum of the connection resistance to the junction point between the pole plates, the coupling resistance between the pole and the junction point, and the ion conductivity resistance of the electrolyte solution. May be measured slightly differently depending on the measurement current signal frequency.

또한, 상기 축전지 등가회로 요소 성분중, 상기 연립 방정식으로 부터 구해지는 등가 캐패시터 성분인 Xc값은 전해액의 고갈상태 (Dry out)정도와 상관되는 값을 표시한다. 즉, 등가 캐패시터 성분인 Xc 값이 이와 병렬로 연결된 저항 성분인 Rs 값과 비교하여 정상적인 축전지에 비해 상대적으로 차이가 있는 것으로 분석되는 경우에는, 피측정 축전지의 전해액이 고갈된 상태(Dry out)라고 판단할 수 있는 것이다.Further, among the battery equivalent circuit element components, the Xc value, which is the equivalent capacitor component obtained from the simultaneous equation, indicates a value correlated with the degree of dry out of the electrolyte. That is, when the Xc value of the equivalent capacitor component is analyzed to be relatively different from the normal battery in comparison with the resistance component Rs connected in parallel, the electrolyte of the battery under test is depleted (Dry out). It can be judged.

이와 같이 도 2에 표시된 바와 같이, 축전지의 회로특성은 R-L-C로 표시되는 직/병렬회로이므로, 본 발명에 의하여 전지 내부 등가회로의 각 요소성분의 변화량을 정확히 연산하여 이의 결과로써 축전지의 노화상태와 상관된 특성변화 정도를 평가할 수 있다. As shown in FIG. 2, since the circuit characteristics of the battery are a series / parallel circuit represented by RLC, the amount of change of each component of the equivalent circuit of the battery is accurately calculated according to the present invention, and as a result, the aging state of the battery and The degree of correlated property change can be assessed.

또한, 도 1에서 Rterminals 는 극주 단자의 연결저항을 표시하고 Rstraps & post 은 극판간 접합개소에 대한 연결저항이며 Relectrolyte 은 전해액의 이온 전도성 저항을 표시한다. 여기서 Relectrolyte 은 주파수에 따라 변하는 저항이다. In addition, in FIG. 1, R terminals represent connection resistances of the pole terminals, R straps & posts are connection resistances of the junction points between the pole plates, and R electrolyte represents the ion conductivity resistance of the electrolyte. Where R electrolyte is the resistance that changes with frequency.

도 1에 표시된 내부 저항 성분들의 합(Rterminals + Rstraps & post + Relectrolyte)은 결국 도 3 에 표시된 합성 내부저항(Internal Ohmic Resistance)으로 간략화 하여 표시될 수 있고, 수학식 11 내지 수학식 16은 실수항과 복소수항으로 구성되어 있으므로, 도 3에 표시되는 축전지의 개략적 등가회로와 상기 수학식 14 내지 수학식 16의 구성항을 상호간 비교하여 본다면, 2가지 각주파수(ω11, ω12) 에 해당되는 임피던스 값 Z11 , Z12 의 실수항은 합성 내부 저항 값(Rint)을 나타 내고 복소수항은 캐패시터 값(Xc')를 나타 내고 있음을 알 수 있다. The sum of the internal resistance components (R terminals + R straps & post + R electrolyte ) shown in FIG. 1 may be simplified by the synthetic internal resistance (Internal Ohmic Resistance) shown in FIG. 3, and Equations 11 to 16 Since is composed of a real term and a complex term, if you compare the schematic equivalent circuit of the battery shown in Figure 3 and the configuration terms of the above equations (14) to (16), two angular frequencies (ω 11, ω 12 ) It can be seen that the real terms of the impedance values Z 11 and Z 12 correspond to the composite internal resistance value (Rint), and the complex term represents the capacitor value (Xc ').

따라서 각주파수 ω11, ω12,와 같은 2가지 주파수 신호에 해당되는 측정전류신호를 흐르게 하여, 본 발명에서 제시되거나 종래부터 알려진 측정 연산회로를 통해 얻어 지는 임피던스 값(Z11 , Z 12 )과 수학식 28 및 수학식 29 의 결과로 부터 얻어지는 2개의 2차 연립 방정식으로 부터, 전술한 바와 같은 기술적 사상에 의하여 측정전류신호 주파수를 100Hz 이하로 하면 ω11L 값이 영에 근접하게 되므로, 미지수항인 합성 내부 저항(Rint)과 캐패시터 성분(Xc')의 값을 연산해 낼 수 있다. 여기에서 ω12 는 k * ω11 즉, ω12= k×ω11 이고 k 는 양의 실수이다.Therefore, the impedance current (Z 11, Z obtained through a measurement calculation circuit presented in the present invention or known in the art) by flowing a measurement current signal corresponding to two frequency signals such as angular frequency ω 11, ω 12, etc. 12 ) and two second simultaneous equations obtained from the results of Equations 28 and 29, the ω 11 L value approaches zero when the measured current signal frequency is less than or equal to 100 Hz according to the technical idea described above. Therefore, the values of the composite internal resistance Rint and the capacitor component Xc ', which are unknown terms, can be calculated. Where ω 12 is k * ω 11 , ω 12 = k × ω 11 and k is a positive real number.

Figure 112008081212938-PAT00040
Figure 112008081212938-PAT00040

따라서,

Figure 112008081212938-PAT00041
therefore,
Figure 112008081212938-PAT00041

Figure 112008081212938-PAT00042
Figure 112008081212938-PAT00042

따라서,

Figure 112008081212938-PAT00043
therefore,
Figure 112008081212938-PAT00043

또한, 상기 식에서│Z11│,│Z12│는 상기 임피던스 값(Z11 , Z12 )의 절대치를 의미하고, Z11 2, Z12 2 는 상기 임피던스 값(Z11 , Z 12 )의 제곱값을 의미한다.In addition, in the above formula, Z 11 │, │ Z 12 │ mean absolute values of the impedance values Z 11, Z 12 , and Z 11 2 , Z 12 2 are the impedance values Z 11, Z 12 ) means the square value.

또한, 상기의 수학식 14 내지 수학식 16 은 실수항과 복소수항의 합으로 구성되고 상기 수학식 28 및 수학식 29 의 결과도 실수항과 복소수항의 각각의 제곱항의 합으로 구성되므로, 합성 내부 저항값 (Rint)은 상기 수학식에서 실수항에 해당되어 수학식 30 으로 표시될 수 있다.In addition, since the equations (14) to (16) are composed of the sum of the real term and the complex term, and the results of the equations (28) and (29) also consist of the sum of the square terms of each of the real term and the complex term, Rint may correspond to a real term in Equation 30 and may be represented by Equation 30.

Figure 112008081212938-PAT00044
Figure 112008081212938-PAT00044

IEEE 1188-1996 STD에서는 축전지의 내부 저항성분(또는 컨덕턴스)에 해당되 는 상기 합성 내부 저항(Rint) 값을 측정하여 밀폐형 납축전지의 노화(건전유무)상태를 진단토록 권장하고 있다. IEEE 1188-1996 STD recommends to diagnose the aging status of sealed lead acid batteries by measuring the synthetic internal resistance value corresponding to the internal resistance component (or conductance) of the battery.

이와 같은 본 발명의 실시 예들은, 축전지 등가회로의 합성 내부 저항이나 요소별 내부 저항 또는 등가 캐패시터값을 연산시에 내부 임피던스전압(VIS)과 측정전류신호(IS)사이의 위상차 θ값을 측정하거나 연산하지 아니하면서 축전지의 내부 임피던스전압(VIS)과 측정전류신호(IS)의 각 실효치를 구하여 축전지의 내부 저항값을 측정할 수 있으므로 측정 연산시의 정확도를 확보할 수 있다.Such embodiments of the present invention, the phase difference θ value between the internal impedance voltage (V IS ) and the measured current signal (I S ) in calculating the composite internal resistance, element-specific internal resistance or equivalent capacitor value of the battery equivalent circuit. Without measuring or calculating, the effective values of the internal impedance voltage (V IS ) and the measured current signal (I S ) of the battery can be obtained to measure the internal resistance of the battery, thereby ensuring accuracy in the measurement operation.

더욱 구체적인 실시 예로, MPU 로 호칭되는 수치 연산장치내의 연산 프로그램을 통해 내부 임피던스전압(Vis)과 측정전류신호(Is)의 순시치로 부터 측정 연산시 필요되는 각각의 실효치가 연산되어 지는 과정을 설명하면 아래와 같다.In a more specific embodiment, a process in which the effective values required for the measurement operation are calculated from the instantaneous values of the internal impedance voltage Vis and the measurement current signal Is is calculated through an operation program in the numerical operation apparatus called MPU. It looks like this:

임피던스 전압(Vis)과 측정전류신호(Is)의 주기가 결정되어 지게 되면, 한 주기 동안의 임피던스 전압(Vis)과 측정신호전류(Is)의 순시값을 읽고 상기 주기 동안 평균하여 이들의 평균값

Figure 112008081212938-PAT00045
,
Figure 112008081212938-PAT00046
를 우선적으로 연산한다. When the period of the impedance voltage Vis and the measured current signal Is is determined, the instantaneous values of the impedance voltage Vis and the measured signal current Is for one period are read and averaged during the period, and their average values are obtained.
Figure 112008081212938-PAT00045
,
Figure 112008081212938-PAT00046
Calculate first.

또한, 내부 임피던스 전압실효치(VIS,RMS) 및 측정전류신호(Is)의 실효치(IS,RMS)는 상기에서 계산된 한 주기 동안의 임피던스 전압의 평균치

Figure 112008081212938-PAT00047
와 측정전류신호(Is)의 평균치
Figure 112008081212938-PAT00048
와 내부 임피던스 전압의 순시치 및 측정전류신 호의 순시치를 이용하여 다음 [수학식 31] 및 [수학식 32]와 같이 임피던스 전압실효치(VIS,RMS)와 측정전류신호 실효치(IS,RMS)를 연산함으로써 구할 수 있다.Further, the internal impedance of the voltage effective value (V IS, RMS) and the rms value of the measured current signal (Is) (I S, RMS ) is the average value of the impedance of the voltage during the one period calculated from the
Figure 112008081212938-PAT00047
And average value of measured current signal Is
Figure 112008081212938-PAT00048
Using the instantaneous value of the internal impedance voltage and the instantaneous value of the measured current signal , the impedance voltage effective value (V IS, RMS ) and the measured current signal effective value (I S, RMS ) as shown in [Equation 31] and [Equation 32] below. Can be obtained by calculating

Figure 112008081212938-PAT00049
Figure 112008081212938-PAT00049

Figure 112008081212938-PAT00050
Figure 112008081212938-PAT00050

여기서,

Figure 112008081212938-PAT00051
은 저장된 임피던스 전압 파형의 각 순시치를 의미하고
Figure 112008081212938-PAT00052
은 저장된 측정전류 신호 파형의 각 순시치를 의미하고 N은 전체 주기 동안의 순시치 저장 회수이다. here,
Figure 112008081212938-PAT00051
Means each instant of the stored impedance voltage waveform
Figure 112008081212938-PAT00052
Is the instantaneous value of each stored measurement current signal waveform and N is the number of instantaneous values stored for the entire period.

또한, 상기에서 설명한 바와 같이 내부 임피던스의 제곱값은 Z2 1 , Z2 2 Z2 3 는 임피던스 전압실효치(VIS,RMS) 제곱값을 측정전류신호 실효치(IS,RMS) 제곱값으로 나눈 결과에 의해 연산되어 지는 데, 상기 값을 연산할 때 부동충전시의 충전전류에 의하여 리플 노이즈전압이 내부 임피던스 전압신호에 혼합되는 경우가 많으므로, 이와 같은 다량의 리플노이즈 환경속에서 충전 리플잡음 전압이 포함된 전압신호로 부터 충전전류 리플의 영향을 배제시키고 측정전류신호(Is)에 의하여 유기된 임피 던스전압(Vis)의 참값만으로써 임피던스 전압실효치(VIS,RMS)의 제곱값을 얻도록 하는 방안이 필요하다. In addition, as described above, Z 2 1, Z 2 2 Z 2 3 is the square of the impedance voltage effective value (V IS, RMS ) divided by the measured current signal effective value (I S, RMS ) squared. The ripple noise voltage is often mixed with the internal impedance voltage signal due to the charging current during floating charging when calculating the value, so that the charging ripple noise in such a large ripple noise environment is calculated. The square of the impedance voltage effective value (V IS, RMS ) is obtained by excluding the influence of the charging current ripple from the voltage signal including the voltage and only by the true value of the impedance voltage Vis induced by the measurement current signal Is. We need a way to make it work.

본 방안을 실현하기 위한 일 실시 예로써, 본 출원인이 출원한 특허 (대한민국 특허출원번호;10-2003-0028521 호)에서 제시된 연산 방법을 이용할 수 있다. As an embodiment for realizing the present method, the calculation method presented in the patent (Korean Patent Application No. 10-2003-0028521) filed by the present applicant can be used.

이를 설명하면 우선 첫 번째 구간(T1)에서는 측정전류신호(Is)를 흐르지 않은 상태로 부동충전중에 있는 축전지셀의 충전리플에 의해 발생된 리플전압순시치(Vrp)를 측정하여 읽어 저장하고 저장된 리플전압 전압순시치(Vrp)가 최저점에 도달되는 순간의 내부 고속 타이머/카운터 값(tmin1)과 다음의 최저점에 도달된 카운터 값(tmin2)을 읽고 이 값의 차를 연산한다. 이 값이 상기 리플전압순시치(Vrp)신호의 한 싸이클주기(Trp)에 해당되는 카운터값(trp)이며 이를 정확히 측정하는 데 소요되는 기간은 최소 전술한 고조파 리플전압의 진동주기보다 한 사이클이상이 소요된다.To explain this, first, in the first section T1, the ripple voltage instantaneous value (Vrp) generated by the charging ripple of the battery cell during floating charging without flowing the measurement current signal Is is measured, stored, read and stored. The difference between the internal high speed timer / counter value tmin1 at the moment when the voltage instantaneous voltage Vrp reaches the lowest point and the counter value tmin2 reaching the next lowest point is calculated. This value is a counter value (trp) corresponding to one cycle period (Trp) of the ripple voltage instantaneous value (Vrp) signal, and the time required for accurate measurement thereof is at least one cycle longer than the aforementioned vibration period of the harmonic ripple voltage. This takes

상기에서 저장된 전압 순시치(Vrp)는 1사이클 주기(Trp)간격으로 MPU(11)내부의 메모리에 쉬프트되어 저장되고 항상 최근의 데이터로 갱신된다. △T 시간 이후 두 번째 구간(T2)에서 측정전류신호(Is)가 흐르게 되고, 상기의 고속타이머/카운터 값(tmin1)이 입력된 후 N번째 주기(Trp)에 해당된 값(trp)으로 증가되는 순간(즉 카운터값이 tmin1+ N× trp 로 되는 순간)에 인터럽트가 걸려 인터럽트 프로그램이 수행되어, 이미 메모리에 저장된 한 사이클 리플전압신호(Vrp)값과 현재 D/A변환기를 통하여 들어오고 있는 임피던스 전압(Vis)과 리플전압(Vrp)이 포함된 순시교류전압(Vrp+ Vis)값을 상기 주기(trp)동안 읽어 상기 두 값의 차 ((Vrp+ Vis)- Vrp)로 부터 리플전압의 영향을 받지 않는 임피던스 전압(Vis)값 또는 임피던스 전압실효치(VIS,RMS)를 얻을 수 있게 된다. The stored voltage instantaneous value Vrp is shifted and stored in the memory inside the MPU 11 at intervals of one cycle period Trp and is always updated with the latest data. After the ΔT time, the measurement current signal Is flows in the second section T2 and increases to the value trp corresponding to the Nth cycle Trp after the fast timer / counter value tmin1 is input. Is interrupted at the moment (that is, the counter value becomes tmin1 + N × trp) and the interrupt program is executed, and the impedance of the cycle ripple voltage signal (Vrp) already stored in the memory and the current input through the D / A converter The instantaneous alternating voltage (Vrp + Vis) value including the voltage (Vis) and the ripple voltage (Vrp) is read during the period (trp) and is not affected by the ripple voltage from the difference between the two values ((Vrp + Vis)-Vrp). The impedance voltage (Vis) value or the impedance voltage effective value (V IS, RMS ) can be obtained.

상기에서는 최저점을 측정하여 주기(trp)를 연산하는 방법을 제시하고 있으나, 파형 최고점을 이용하여 주기(trp)를 연산할 수 있다. 또한 상기의 주기(trp)를 순시교류전압값(Vrp+ Vis)을 측정하여 더 용이하게 연산할 수 있다면 구간(T1)에서 측정전류신호(Is)를 흐르게 하여 순시교류전압(Vrp+ Vis)값을 읽어 저장하고 상기 구간(T2)에서 리플전압순시치(Vrp)값을 읽어 이 두 값으로 부터 상기에서 기술한 연산 방법을 통해 얻어 순수한 임피던스 전압(Vis)값 또는 임피던스 전압실효치(VIS,RMS)를 연산할 수 있다.In the above, a method of calculating the period trp by measuring the lowest point is presented. However, the period trp may be calculated using the waveform highest point. In addition, if the period trp can be more easily calculated by measuring the instantaneous AC voltage value Vrp + Vis, the measured current signal Is flows in the section T1 to read the instantaneous AC voltage Vrp + Vis value. Store and read the value of the ripple voltage instantaneous value (Vrp) in the period (T2) and obtain the pure impedance voltage (Vis) value or the impedance voltage effective value (V IS, RMS ) from these two values through the calculation method described above. Can be calculated.

또한, 상기 방안을 실현하기 위한 또 다른 실시 예로, 부동 충전중에 있는 축전지 셀의 충전전류 리플에 의하여 발생되어 지는 리플전압신호가 적정한 필터수단을 통과하고 난 후에 이를 고조파 리플전압(VRP,FLT)으로 정의하면, 아래와 같은 또 다른 실시 예의 연산과정을 통해 고조파 리플전압(VRP,FLT)의 영향을 받지 않는 임피던스 전압실효치(VIS,RMS)의 제곱값을 연산할 수 있다. In addition, another embodiment for realizing the above scheme, after the ripple voltage signal generated by the charging current ripple of the battery cell during the floating charge passes through the appropriate filter means harmonic ripple voltage (V RP, FLT ) In this case, the square value of the impedance voltage effective values V IS and RMS that are not affected by the harmonic ripple voltages V RP and FLT may be calculated through the calculation process of another embodiment as described below.

먼저, 측정전류신호(Is)가 흐르지 않는 상태의 구간(T1)에서 고조파 리플전압(VRP,FLT)을 일정한 주기 간격으로 획득한다. First, the harmonic ripple voltages V RP and FLT are obtained at regular intervals in the period T1 in which the measurement current signal Is does not flow.

상기에서 첫 번째 획득시점(T1,RP)의 경우는 상기 획득된 순시치(VRP,FLT)에서 미리 계산된 기준값(VO)을 뺀 후 제곱승하고 상기 계산된 연산 결과인

Figure 112008081212938-PAT00053
을 할당된 특정 메모리(M1)에 입력시킨다. 이후 두 번째 획득시점(T2,RP)에서 리플전압 순시치(VRP,FLT)를 획득하여 기준값 VO를 차감하고 상기와 같이 제곱승 연산을 행한다. 이후 연산 결과인
Figure 112008081212938-PAT00054
를 메모리(M1)에 이미 저장되어 있는 리플전압 제곱값
Figure 112008081212938-PAT00055
에 더하고 이 결과를 다시 메모리(M1)에 저장하면 상기 메모리(M1)에는
Figure 112008081212938-PAT00056
값이 저장된다. In the case of the first acquisition time point T 1, RP , the squared power is obtained after subtracting the reference value V O calculated in advance from the obtained instantaneous values V RP, FLT .
Figure 112008081212938-PAT00053
Is input to the allocated specific memory M1. Thereafter , the instantaneous ripple voltage values V RP and FLT are obtained at the second acquisition time point T 2, RP , and the reference value V O is subtracted, and the square power operation is performed as described above. The result of the operation
Figure 112008081212938-PAT00054
Ripple voltage squared already stored in the memory M1
Figure 112008081212938-PAT00055
And store this result again in memory M1,
Figure 112008081212938-PAT00056
The value is stored.

이후 전술한 과정을 통해 선정된 일정 적분주기(TD)동안 (예로써, 상용 전원 주파수의 반주기 또는 한주기동안) 일정한 주기 간격의 획득 시점마다 상기에 기술된 일련의 연산및 저장과정을 반복하면 그 결과로 지정된 메모리(M1)에는 제 1 연산합값인

Figure 112008081212938-PAT00057
값이 저장된다.Thereafter, the above-described series of operations and storage processes are repeated at each acquisition point of a predetermined periodic interval (for example, half cycle or one period of commercial power frequency) during the predetermined integration period T D selected through the above-described process. As a result, the specified memory M1 has a first arithmetic value.
Figure 112008081212938-PAT00057
The value is stored.

이후 두 번째 구간(P2)에서 임피던스 전압(VIS)을 얻기 위하여 측정전류신호(Is)가 축전지 셀에 흐르게 되면, 노이즈 제거 회로를 통과한 후의 고조파 리플전압(VRP,FLT)과 임피던스 전압(VIS)이 혼합된 교류순시전압(VSM)이 획득된다. 상기와 유사한 방법에 의해 교류순시전압(VSM)를 일정한 주기 간격으로 획득하되 첫 번째 획득시점(T1,SM)의 경우는 상기 획득된 교류순시전압(VSM)에서 미리 산출하여 얻어진 기준값(VO)을 뺀 다음 이 결과값을 다시 제곱승하여 계산된

Figure 112008081212938-PAT00058
값을 지정된 별도의 메모리(M2)에 저장한다. 두 번째 획득시점(T2,RP)에서 교류순시전압(VSM)을 획득하여 기준값(VO)를 차감하고 상기와 같이 제곱승 연산을 행한다. Then, when the measurement current signal Is flows in the battery cell in order to obtain the impedance voltage V IS in the second section P2, the harmonic ripple voltages V RP and FLT after passing through the noise removing circuit and the impedance voltage ( AC instant voltage V SM mixed with V IS is obtained. By acquiring the AC instantaneous voltage V SM at regular intervals by a method similar to the above, in the case of the first acquisition time T 1, SM , the reference value obtained by calculating in advance from the obtained AC instantaneous voltage V SM ( Calculated by subtracting V O ) and then multiplying this result again
Figure 112008081212938-PAT00058
The value is stored in the specified separate memory (M2). Acquiring the AC instantaneous voltage V SM at the second acquisition point T 2, RP and subtracting the reference value VO and performing a square power operation as described above.

이후 연산 결과인

Figure 112008081212938-PAT00059
값을 이미 메모리(M2)에 저장되어 있는
Figure 112008081212938-PAT00060
값과 더하여 이 결과를 다시 메모리(M2)에 저장한다. 따라서 상기 메모리(M2)에는
Figure 112008081212938-PAT00061
값이 저장된다. The result of the operation
Figure 112008081212938-PAT00059
Value is already stored in memory (M2)
Figure 112008081212938-PAT00060
In addition to the value, the result is stored in the memory M2 again. Therefore, in the memory M2
Figure 112008081212938-PAT00061
The value is stored.

이후 상기의 일정 적분주기(TD)동안 일정한 주기 간격의 획득시점마다 상기에 기술된 일련의 연산 및 저장과정을 반복하면 그 결과로 제 2 연산합값인

Figure 112008081212938-PAT00062
값이 지정된 메모리(M2)에 저장된다. Subsequently, if the above-described series of operations and storage processes are repeated at each acquisition point of a predetermined periodic interval during the predetermined integration period TD, the second arithmetic sum is a result.
Figure 112008081212938-PAT00062
The value is stored in the specified memory M2.

상기와 같은 일련의 단계가 끝나면 메모리(M1)에는 노이즈 제거 회로를 통과한 후의 고조파 리플전압(VRP,FLT)을 제곱하고 일정 주기동안 적분을 행하여 얻어진 결과인

Figure 112008081212938-PAT00063
값이 저장되어 있고, 메모리(M2)에는 교류순시전압(VSM)을 제곱하고 일정 주기동안 적분을 행하여 얻어진 결과인
Figure 112008081212938-PAT00064
값이 저장되어 있다. After the above-described series of steps, the memory M1 has a result obtained by squaring the harmonic ripple voltages V RP and FLT after passing through the noise canceling circuit and integrating for a predetermined period.
Figure 112008081212938-PAT00063
The value is stored, and the result obtained by squaring the AC instantaneous voltage (V SM ) and integrating for a predetermined period is stored in the memory M2.
Figure 112008081212938-PAT00064
The value is stored.

또한 메모리(M1)과 메모리(M2)에 저장된 상기 두 값을 감산 연산하고 상기 연산 결과를 앞서 적용된 일정 적분주기(TD)에 대해 나눗셈 연산을 행하여 순수한 임피던스 전압(VIS) 실효치의 제곱값을 얻을 수 있고 또한 그 연산결과에 제곱근(

Figure 112008081212938-PAT00065
) 연산을 취하여 상기 측정하고자 하는 정확한 임피던스 전압(VIS)를 얻을 수 있게 된다.In addition, by subtracting the two values stored in the memory M1 and the memory M2 and performing a division operation on the predetermined integral period T D previously applied, the square value of the pure impedance voltage V IS effective value is calculated. You can get the square root of the
Figure 112008081212938-PAT00065
) To obtain the exact impedance voltage V IS to be measured.

상기에서는 본 기술의 요지를 쉽게 설명하기 위해 앞선 구간을 구간(P1)으로 표시하고 이 구간에서 측정전류신호(Is)를 흐르게 하지 않고 고조파 리플전압 (VRP,FLT)만을 획득하는 방법으로 설명하였으나, 앞선 구간(P1)에서 측정전류신호(Is)를 흐르게 하여 교류순시전압(VSM)을 먼저 획득되게 하여 연산하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다. In the above, in order to easily explain the gist of the present technology, the preceding section is represented as the section P1, and the method described above is a method of acquiring only the harmonic ripple voltages V RP and FLT without flowing the measurement current signal Is in this section. The same result can be obtained even by calculating the AC instantaneous voltage V SM first by flowing the measurement current signal Is in the preceding section P1.

본 발명에서 제시된 연산원리 또는 연산방안을 실행하기 위하여, 본 출원인이 대한민국에 출원한 바 있는 특허 출원번호 10-2004-0099962의 축전지 셀 전압 및 내부 임피던스 측정회로가 이용하게 채택될 수 있으며 이의 연산과정을 용이하게 실현할 수 있는 프로그램을 탑재할 수 있다.In order to implement the calculation principle or calculation scheme presented in the present invention, the battery cell voltage and internal impedance measurement circuit of the patent application No. 10-2004-0099962 filed by the applicant in the Republic of Korea can be adopted to use the calculation process The program which can implement | achieve easily can be mounted.

한편, 상기의 연산방법들은 측정전류신호(Is) 및 임피던스 전압신호 파형으로 부터 이의 실효치를 CPU를 통해 연산하는 단계를 포함하는 데, 이와 같은 측정 연산회로는 비교적 간단하게 구성될 수 있으나 측정 파형의 한주기 동안에 수십번 이상에 해당되는 파형의 순시치를 읽어 이를 연산해야 하므로 연산량이 많아 지는 단점을 가지게 된다.On the other hand, the above calculation methods include the step of calculating the effective value of the measurement current signal Is and the impedance voltage signal waveform by the CPU, such a measurement calculation circuit can be configured relatively simply, but the measurement waveform Since the instantaneous value of the waveform corresponding to several dozen or more times in one cycle must be read and calculated, it has a disadvantage of increasing the amount of calculation.

상기에서 본 발명의 일 실시 예들로 사용되어 지는 모든 연산 방법에서는, 임피던스 전압신호(Vis)와 측정전류신호(Is)의 실효치가 연산시 필요하게 되므로, 도 4의 본 발명의 일 실시 예와 같은 비교적 간단한 측정 연산회로를 사용함으로써 상기 2 ~ 3 가지의 주파수에 해당되는 각각의 내부 임피던스 실효치 값을 쉽게 측정 연산할 수 있다.In all the calculation methods used in the embodiments of the present invention, since the effective values of the impedance voltage signal Vis and the measurement current signal Is are required at the time of calculation, the same as the embodiment of the present invention of FIG. By using a relatively simple measurement calculation circuit, it is possible to easily calculate and calculate the respective internal impedance rms values corresponding to the two to three frequencies.

도 4에서 측정전류신호(Is)는 실효치 평균치(DC) 변환수단(102)에 의해 평균치로 변환되고 임피던스 전압신호(Vis) 역시 증폭 및 필터수단(101)을 거친 다음 또 다른 실효치 평균치(DC) 변환수단(103)에 의해 평균치 값으로 변환된다. In FIG. 4, the measured current signal Is is converted into an average value by the effective mean value DC converting means 102, and the impedance voltage signal Vis also undergoes an amplification and filtering means 101, and then another effective mean value DC. The conversion means 103 converts the average value.

상기 실효치 평균치(DC) 변환수단(102 또는 103)은 교류(AC)신호를 직류(DC)신호로 변환하는 역할을 하며 RMS to DC 컨버터 라고 명칭된 상용화된 집적회로 소자를 사용할 수 있다. The effective mean value (DC) converting means 102 or 103 converts an AC signal into a DC signal and may use a commercially available integrated circuit device called an RMS to DC converter.

상기 평균치 값들은 ADC 변환회로(104)를 통해 각각 디지털값으로 변환되고 중앙처리장치(CPU, 105)에서 상기 평균치 값에 의해 내부 임피던스 실효치가 연산된다. The average values are converted into digital values through the ADC conversion circuit 104, and an internal impedance RMS value is calculated by the average value in the CPU 105.

상기에서 실효치 평균치(DC) 변환수단(102 또는 103)을 통해 변환된 평균치 값들은 직류성분 신호이므로 샘플링속도가 다소 늦더라도 비교적 정확한 값을 연산하여 얻을 수 있으며 상기 임피던스 전압신호(Vis) 평균값과 측정전류신호(Is) 평균값의 나누기 연산에 의해 내부 임피던스 실효치를 연산할 수 있는 것이다.Since the average value converted by the effective mean value (DC) converting means 102 or 103 is a DC component signal, a relatively accurate value can be obtained by calculating a relatively accurate value even if the sampling rate is a little slow, and measured with the average value of the impedance voltage signal Vis. The internal impedance effective value can be calculated by dividing the average value of the current signal Is.

상기 실효치 평균치(DC) 변환수단(102 또는 103)은 RMS to DC 컨버터라고 불 리우고 있으며 예로써 상용화된 소자로는 ANALOGE DEVICE사의 AD637 모델 또는 MAXIM사의 MX536모델 또는 LINEAR TECHNOLOGY사의 LTC1966모델등이 시판되고 있다.The effective mean value (DC) converting means (102 or 103) is called an RMS to DC converter. For example, commercially available devices include AD637 model of ANALOGE DEVICE, MX536 model of MAXIM, or LTC1966 model of LINEAR TECHNOLOGY. have.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예 들은, 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것으로써, 본 발명의 기술적 사상이나 기술적 과제의 해결 방안들은 모든 2차 전지(축전지)에 대하여 적용이 가능하며, 본 발명의 기술적 사상을 그대로 이용하면서 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하 본 발명의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. Preferred embodiments of the present invention described above, are disclosed for the purpose of illustration only, the solution of the technical idea or technical problem of the present invention is applicable to all secondary batteries (storage battery), Various permutations, modifications, and changes will be possible to those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention while using the technical spirit as it is. Should be regarded as falling within the scope of the claims.

도 1은 축전지의 내부 구성 요소를 나타내는 전기적 등가회로.1 is an electrical equivalent circuit showing the internal components of the battery.

도 2는 축전지의 각 직렬 등가 저항, 직렬 연결 저항과 전해액의 이온 전도성 저항의 합, 병렬 연결 저항, 및 등가 캐패시터 요소 성분으로 표시된 등가회로.2 is an equivalent circuit represented by each series equivalent resistance of a battery, the sum of the series connection resistance and the ion conductive resistance of the electrolyte, the parallel connection resistance, and the equivalent capacitor element component.

도 3은 축전지의 합성 내부 저항 및 등가 캐패시터 요소 성분로 표시되는 개략적 등가회로.Figure 3 is a schematic equivalent circuit represented by the composite internal resistance and equivalent capacitor element components of the battery.

도 4는 본 발명의 측정 연산 방법을 구현하기 위한 측정연산 회로의 일 실시 예.Figure 4 is an embodiment of a measurement operation circuit for implementing the measurement operation method of the present invention.

Claims (12)

축전지 등가회로의 등가 캐패시터 성분과 병렬로 연결된 저항 성분값(Rs), 상기 캐패시터 성분과 직렬로 연결된 저항 성분값(Ro) 또는 등가 캐패시터 성분값(Xc) 중 하나 이상의 값을 구하는 방법으로서,A method of obtaining at least one of a resistance component value (Rs) connected in parallel with an equivalent capacitor component of a battery equivalent circuit, a resistance component value (Ro) connected in series with the capacitor component, or an equivalent capacitor component value (Xc), 서로 다른 3가지의 각주파수(ω1, ω2, ω3 )를 가진 측정전류신호를 피측정 축전지에 흐르게 하고, 각각의 측정전류신호에 해당하는 상기 축전지의 내부 임피던스 값(Z1, Z2, Z3)을 구하는 단계;A measurement current signal having three different angular frequencies (ω 1, ω 2, ω 3 ) flows to the battery under measurement, and the internal impedance value of the battery corresponding to each measurement current signal (Z 1 , Z 2) , Z 3 ); 상기 내부 임피던스(Z1, Z2, Z3) 값 및 축전지 등가회로의 각 요소 성분에 대한 관계식으로부터, 상기 Rs, Ro, Xc 값 중 하나 이상의 값을 계산하는 단계;Calculating one or more of the values of Rs, Ro, and Xc from relational expressions for the internal impedance (Z 1 , Z 2 , Z 3 ) values and respective element components of the battery equivalent circuit; 를 포함하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.Element component value calculation method of a battery equivalent circuit comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관계식은, The relationship is
Figure 112008081212938-PAT00066
Figure 112008081212938-PAT00066
Figure 112008081212938-PAT00067
Figure 112008081212938-PAT00067
Figure 112008081212938-PAT00068
Figure 112008081212938-PAT00068
와 같은 3개의 비선형 4차 연립 방정식으로 정의되며,Is defined by three nonlinear quadratic equations such as 상기 방정식에서 Z1 2, Z2 2, Z3 2 은 상기 각 내부 임피던스(Z1, Z2, Z3)의 절대치의 제곱값, k 및 m은 양의 실수로서, 각각 ω2 = kω1, ω3 = mω1 을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법. In the above equation, Z 1 2 , Z 2 2 , Z 3 2 are the squares of the absolute values of the respective internal impedances Z 1 , Z 2 , Z 3 , k and m are positive real numbers, respectively, ω 2 = kω 1 and ω 3 = mω 1 , wherein the element component value calculation method of the battery equivalent circuit is characterized in that it is a value.
제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 연립 방정식에서, ω1L, kω1L 및 mω1L 값이 0으로 근사화되도록 상기 각주파수(ω1 , ω2, ω3)들의 값이 산정되어 짐을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.In the simultaneous equation, the elemental component of the battery equivalent circuit characterized in that the values of the angular frequencies (ω 1, ω 2, ω 3 ) are calculated such that the values of ω 1 L, kω 1 L and mω 1 L are approximated to zero. How the value is calculated. 축전지 등가회로의 등가 캐패시터 성분과 병렬로 연결된 저항 성분값(Rs), 상기 캐패시터 성분과 직렬로 연결된 저항 성분값(Ro), 등가 캐패시터 성분값(Xc) 또는 직렬 리액턴스 값(XL) 중 하나 이상의 값을 구하는 방법으로서,At least one of a resistance component value (Rs) connected in parallel with an equivalent capacitor component of a battery equivalent circuit, a resistance component value (Ro) connected in series with the capacitor component, an equivalent capacitor component value (Xc), or a series reactance value (X L ) As a way to get the value, 서로 다른 2가지의 각주파수(ω1 , ω2)를 가진 측정전류신호(Is)를 피측정 축 전지에 흐르게 하고, 각각의 측정전류신호에 해당하는 상기 축전지의 내부 임피던스 값(Z1, Z2)을 구하는 단계;A measurement current signal (I s ) having two different angular frequencies (ω 1, ω 2 ) flows to the battery under measurement, and the internal impedance value (Z 1 ,) of the battery corresponding to each measurement current signal is passed. Obtaining Z 2 ); 상기 축전지에 흐르는 측정전류신호(Is) 와 상기 측정전류신호에 의한 내부 임피던스전압(VIs)의 상호 위상차 값(cosθ 또는 sinθ)을 구하는 단계;Obtaining a current measurement signal (I s) and the mutual phase difference value (cosθ sinθ or) of the internal impedance voltage (V Is) by the measured current signal flowing through the secondary battery; 상기 내부 임피던스(Z1, Z2) 값 및 상기 위상차 값(cosθ 또는 sinθ)에 대한 관계식으로부터, 상기 Rs, Ro, Xc, XL 값 중 하나 이상의 값을 계산하는 단계;Calculating one or more of the values of Rs, Ro, Xc, and X L from relational expressions for the internal impedance (Z 1 , Z 2 ) value and the phase difference value (cosθ or sinθ); 를 포함하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.Element component value calculation method of a battery equivalent circuit comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 관계식은, Z1 = A1 + jB1, Z2 = A2 + jB2 라 할 때,The relationship is, Z 1 = A 1 + jB 1 , Z 2 = A 2 + jB 2 ,
Figure 112008081212938-PAT00069
Figure 112008081212938-PAT00069
Figure 112008081212938-PAT00070
Figure 112008081212938-PAT00070
Figure 112008081212938-PAT00071
Figure 112008081212938-PAT00071
Figure 112008081212938-PAT00072
Figure 112008081212938-PAT00072
와 같은 4개의 2차 연립 방정식으로 정의되며,Is defined by four quadratic equations such as 상기 방정식에서 k는 양의 실수로서, ω2 = kω1을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법. In the above equation, k is a positive real number, and ω 2 = kω 1 , wherein the element component value calculation method of a battery equivalent circuit is characterized in that it is a value.
제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상호 위상차 값(cosθ 또는 sinθ)은, 서로 다른 2가지 각주파수(ω1 , ω2)의 평균값에 해당되는 각주파수의 측정전류신호(Is)를 피측정 축전지에 흐르게 하여 구하는 것을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.The mutual phase difference value (cosθ or sinθ) is characterized in that each other to obtain the flow to two different angular frequencies (ω 1, ω 2) measuring the current signal (I s) of each frequency corresponding to the average value of the measured battery A method of calculating element component values of an equivalent battery circuit. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 방정식에서 ω1L 및 kω1L 값이 0 으로 근사화되도록 상기 각주파수The angular frequency such that ω 1 L and kω 1 L values are approximated to 0 in the equation. 1, ω2)들의 값이 산정되어 짐을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.A method of calculating element components of a battery equivalent circuit characterized in that values of (ω 1, ω 2 ) are calculated. 축전지 등가회로의 합성 내부저항 값(Rint) 또는 캐패시터 값(Xc') 중 하나 이상의 값을 구하는 방법으로서,A method of obtaining at least one of a synthetic internal resistance value (Rint) or a capacitor value (Xc ') of a battery equivalent circuit, 서로 다른 2가지의 각주파수(ω11 , ω12)를 가진 측정전류신호를 상기 피측정 축전지에 흐르게 하고, 각각의 측정전류신호에 해당하는 상기 축전지의 내부 임피던스 값(Z11, Z12)을 구하는 단계;A measurement current signal having two different angular frequencies (ω 11, ω 12 ) flows to the battery under measurement, and the internal impedance value (Z 11 , Z 12 ) of the battery corresponding to each measurement current signal is measured. Obtaining; 상기 내부 임피던스(Z11, Z12) 값 및 상기 축전지 등가회로의 합성 내부저항 값과 캐패시터 값에 대한 관계식으로부터, 상기 Rint 또는 Xc' 중 하나 이상의 값을 계산하는 단계;Calculating at least one of Rint or Xc 'from a relationship between the internal impedance (Z 11 , Z 12 ) and the composite internal resistance value of the battery equivalent circuit and the capacitor value; 를 포함하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.Element component value calculation method of a battery equivalent circuit comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 관계식은,The relationship is
Figure 112008081212938-PAT00073
Figure 112008081212938-PAT00073
Figure 112008081212938-PAT00074
Figure 112008081212938-PAT00074
와 같은 2개의 비선형 2차 연립 방정식으로 정의되며,Defined as two nonlinear quadratic equations such as 상기 방정식에서 k는 양의 실수로서, ω12 = kω11을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법. In the above equation, k is a positive real number, and ω 12 = kω 11 , wherein the element component value calculation method of a battery equivalent circuit is characterized in that it is a value.
제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 방정식에서 ω11L, kω11L 값이 0으로 근사화되도록 상기 각주파수(ω11 , ω12)들의 값이 산정되어 짐을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.And a value of the angular frequencies (ω 11, ω 12 ) is calculated such that ω 11 L and kω 11 L are approximated to 0 in the equation. 제1항, 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 4 or 8, 상기 축전지의 내부 임피던스 값은,Internal impedance value of the battery, 상기 측정전류신호에 의해 유기된 임피던스전압의 실효치 제곱값을 상기 측정전류신호의 실효치 제곱값으로 나눈 결과에 제곱근을 취하여 연산됨을 특징으로 하는 축전지 등가회로의 요소 성분값 연산 방법.And calculating a square root of a result obtained by dividing the square of the effective value of the impedance voltage induced by the measured current signal by the square of the square of the measured current signal. 축전지 등가회로의 각 성분 요소를 측정 연산하는 회로에 있어서.In a circuit for measuring and calculating each component element of a battery equivalent circuit. 피측정 축전지에 흐르는 측정전류신호(Is)를 평균치로 변환하는 제 1 실효치 평균치 변환수단; First mean value converting means for converting the measured current signal I s flowing through the battery under test into an average value; 상기 측정전류신호에 따른 내부 임피던스 전압신호(VIs)를 평균치로 변환하 는 제 2 실효치 평균치 변환수단;Second average value converting means for converting an internal impedance voltage signal V Is corresponding to the measured current signal into an average value; 상기 제 1 실효치 평균치 변환수단 및 제 2 실효치 평균치 변환수단을 통하여 평균치로 변환된 상기 측정전류신호(Is) 및 내부 임피던스 전압신호(VIs)를 디지털값으로 변환하는 ADC 변환회로; 및ADC converter circuit converting the first conversion means and the effective value of the average effective value of the second average value the average conversion of (I s) the measured current signal is converted to a voltage signal via the means and the internal impedance (V Is) to a digital value; And 상기 ADC 변환회로에서 출력된 측정전류신호(Is) 및 내부 임피던스 전압신호(VIs)로부터 축전지 등가회로 성분을 연산하는 중앙처리장치;A central processing unit for computing a battery equivalent circuit components from the ADC measured current signal output from the converting circuit (I s) and the internal impedance of the voltage signal (V Is); 를 포함하는 축전지 등가회로 요소 성분의 측정 연산 회로. Measurement operation circuit of the battery equivalent circuit element component comprising a.
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