KR20160080802A - 배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 저항 측정 장치는, 배터리 팩; 상기 배터리 팩에 연결되어 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전기; 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법{Apparatus and Method for estimating resistance of battery pack}
본 발명은 배터리 저항 측정 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 배터리 셀들의 각각이 배터리 팩 조립 후 저항 측정시 얻어지는 전압의 거동으로 내부저항에 대한 데이터가 획득가능한 배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법에 대한 것이다.
배터리 팩은 단셀을 용접하여 하우징에 담아 모듈을 조립 후 버스바 및 와이어로 연결하는 다수의 부품이 모여 이뤄지는 조립품이다. 전기에너지를 저장하고 소모하는 것을 반복하는 조립품이기 때문에 수명과 직결되는 저항값에 대한 데이터를 확보하는 것이 중요하다.
이러한 저항값을 측정하는 여러가지 방식들이 있다. 이 중 C-rate별로 충방전 전류값을 일정 시간 동안 펄스형태로 주어 전압 및 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 측정 기법을 통해 저항에 대한 데이터를 확보하고 있다.
일반적으로 배터리 셀 제조사의 단셀 데이터를 바탕으로 배터리 팩에 사용된 셀 수의 단순 비례로 환산한 데이터값과 팩 저항 데이터를 비교하여 팩 조립 후 단셀 외에 셀간 리드 용접저항 및 팩에 연결된 와이어 저항, 모듈간 연결된 버스바 저항, 그외 커넥터 저항 등을 모두 통합한 조립저항으로 예측한다.
그런데, 심각한 결함이 있는 경우를 제외하면 팩간 DCIR 측정 결과값의 차이가 워낙 미세하여 조립저항에 대한 데이터를 수집하기가 쉽지 않다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 저항 데이터는 배터리 팩으로 DCIR값을 측정 후 셀 제조사의 단셀 데이터의 단순 비례로 환산한 값에 대비하여 그 외의 저항을 모두 팩 조립 저항으로 계산한다. 그런데, 배터리 셀 제조사의 단셀 데이터는 롯트(lot) 별로 얻어진 데이터의 평균값이기 때문에 시작 개발품의 저항 데이터와 단순 비례 예측을 하기에 적합하지 않은 경우가 있다.
또한, 시작개발품 특성상 단시간에 셀 특성 및/또는 설계 사양의 변화가 크므로 그 때마다 개별적으로 단셀 데이터 및/또는 사양이 변경된 개별 부품들의 데이터, 조립한 완성팩의 데이터를 확보하는 데에는 시간 소요 및/또는 업무 효율이 크게 떨어진다는 문제점이 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2013-0126128호 2. 한국공개특허번호 제10-2011-0006266호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 각 시점의 완성팩 데이터 측정만으로 단셀의 개별 전압 거동이 상이함을 통해 조립저항의 변화를 확인할 수 있는 배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 시작 개발품뿐만 아니라 생산라인의 롯트(lot) 별 조립저항도 BMS(Battery Management System)를 통한 셀전압 데이터의 단순 모니터링에서 데이터를 수집 및/또는 분석하여 조립저항의 이상치를 용이하게 획득할 수 있는 배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 각 시점의 완성팩 데이터 측정만으로 단셀의 개별 전압 거동이 상이함을 통해 조립저항의 변화를 확인할 수 있는 배터리 팩의 저항 측정 장치를 제공한다.
상기 저항 측정 장치는,
배터리 팩;
상기 배터리 팩에 연결되어 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전기;
상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 제어기는, 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하는 센싱부; 센싱되는 전류 및 전압을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 저항값 계산부; 상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 저항값 증가율을 계산하는 증가율 산출부; 및 상기 저항값 증가율을 미리 설정되는 기준 범위와 비교하여 이상 신호 또는 정상 신호로 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 저항값 계산부는, 전압 및 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 기법을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 충방전 전류는 C-rate별로 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 저항값 증가율은 배터리 팩 전압별 저항값의 평균값과 상기 배터리 셀 전압별 저항값의 평균값을 이용하여 산출하되, 상기 배터리 셀 저항값의 평균값에 배터리 셀의 갯수를 곱한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 평균값은 방전 저항과 충전 저항을 합한 평균값인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값은 전압 및 전류 변화량으로 얻은 기울기값으로 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 충방전기를 배터리 팩에 연결하여 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전 인가 단계; 제어기가 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하는 센싱 단계; 및 상기 제어기가 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 이용하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 방법을 제공한다.
이때, 상기 결정 단계는, 센싱되는 전류 및 전압을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 저항값 계산 단계; 상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 저항값 증가율을 계산하는 증가율 계산 단계; 상기 저항값 증가율을 미리 설정되는 기준 범위와 비교하는 단계; 및 비교 결과, 상기 저항값 증가율이 상기 기준 범위 내이면 정상 신호로 판단하고, 기준 범위내가 아니면 이상 신호로 판단하는 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 저항값 계산 단계는, 전압 및 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 기법을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩의 신뢰성 확보를 위한 여러 데이터들 중 저항값은 배터리의 열화정도를 가늠할 수 있는 매우 중요한 값으로서 각각의 개별 샘플 완성팩의 데이터 측정만으로 조립저항의 변화를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 시작 개발품뿐만 아니라 생산라인의 롯트(lot)별 조립저항도 BMS(Battery Management System)를 통한 셀전압 데이터의 단순 모니터링에서 데이터를 수집 및/또는 분석하여 조립저항의 이상치로 라인에 문제가 있음을 빠르게 인식하여 조기조치를 수행할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 저항 측정 장치(100)의 블럭 구성도이다.
도 2는 도 2에 도시된 제어기(130)의 상세 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 계산을 위한 계산맵의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항 측정치를 산출하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 저항 측정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 저항 측정 장치(100)의 블럭 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 저항 측정 장치(100)는, 배터리 팩(110), 상기 배터리 팩(110)에 연결되어 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전기(120), 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및/또는 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 제어기(130) 등을 포함하여 구성된다.
배터리 팩(110)은 배터리 셀(미도시)이 직렬 및/또는 병렬로 구성되며, 이 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 전고체 배터리 등의 전기 차량용 고전압 배터리가 될 수 있다. 일반적으로 고전압 배터리는 전기 차량을 움직이는 동력원으로 사용하는 배터리로서 100V 이상의 고전압을 말한다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 저전압 배터리도 가능하다.
일반적으로 친환경 차량용으로 사용되는 배터리 팩(110)은 다수의 배터리 셀이 모듈을 이루고 여러 개의 모듈이 조립되어 최종 제품이 완성된다. 하나의 모듈은 다수의 배터리 셀이 직렬로 (+), (-)단자의 리드 용접으로 연결이 되어 있고, 다수의 모듈을 버스바(미도시)로 연결하도록 설계되어 있다. 물론, 배터리 셀들은 병렬로 연결 가능하며, 직/병렬 혼합으로 연결될 수도 있다.
개별 배터리 셀 전압의 레코딩(recording) 및 제어(control)을 위하여 모듈마다 개별 배터리 셀 리드 부분에 용접되어 배터리 셀 전압을 센싱할 수 있는 커넥터(미도시)가 부착된다.
이러한 커넥터에서 바로 연결하여 개별 셀전압을 recording할 수 있는 와이어를 충방전기 케이블과 연결하여 배터리 팩의 성능평가시 개별 배터리 셀 전압을 모니터링(monitoring)할 수 있다.
그런데, 일반적으로 저항 측정시 개별 배터리 셀 전압은 단순히 성능 평가 중에 배터리 셀의 가용전압을 넘어서지 않도록 안전상 하한을 걸어주기 위한 목적으로 모니터링이 이루어진다.
측정 후 단셀에 직접적으로 연결되어 있는 센싱으로 수집된 개별 배터리 셀전압으로 얻은 조립된 배터리 팩에 속한 개별 배터리 셀들의 조립 위치별 DCIR을 확인해본 결과 같은 단위 부품을 사용하더라도 개별 배터리 셀들의 데이터가 팩 조립일자별, 조립한 작업자별로도 상이함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예는 각 시점의 완성 배터리 팩(110) 데이터 측정만으로 단셀의 개별 전압 거동이 상이함을 통해 조립저항의 변화를 확인할 수 있다. 더 나아가 시작 개발품뿐만 아니라 생산라인의 롯트(lot)별 조립저항도 BMS(Battery Management System)를 통한 배터리 셀 전압 데이터의 단순 모니터링에서 데이터를 수집, 분석하여 조립저항의 이상치로 라인에 문제가 있음을 빠르게 인식하여 조기조치를 가능하게 한다.
충방전기(120)는 배터리 팩(110)에 충전 및/또는 방전 전류인 충방전 전류를 인가한다. 즉, 충방전기(120)에 검사할 테스트인 배터리 팩(110)의 (+),(-) 단자를 맞춰 연결한 후 배터리 셀 전압의 센싱이 가능한 배터리 팩(110)의 커넥터(미도시)와 충방전기(120)의 케이블(미도시)을 연결한다. 이러한 연결이 이루어진 후, 제어기(130)의 제어에 따라 충방전기(120)는 배터리 팩(110)에 충방전 전류를 인가한다.
특히, 충방전기(120)는 C-rate별로 충방전 전류를 일정시간 동안 짧게 배터리 팩(110)에 흘려 준다.
제어기(130)는 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩(110)의 전류 및/또는 전압을 센싱하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및/또는 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정한다. 이를 위해 제어기(130)에는 마이크로프로세서, 메모리, 알고리즘을 구현하는 프로그램 및 데이터 등이 구성된다.
도 2는 도 2에 도시된 제어기(130)의 상세 블럭 구성도이다. 도 2를 참조하면, 상기 제어기(130)는, 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩(도 1의 110)의 전류 및/또는 전압을 센싱하는 센싱부(210), 센싱되는 전류 및/또는 전압을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및/또는 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 저항값 계산부(220), 상기 배터리 팩 전압별 저항값 및/또는 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 저항값 증가율을 계산하는 증가율 산출부(230), 및 상기 저항값 증가율을 미리 설정되는 기준 범위와 비교하여 이상 신호 또는 정상 신호로 판단하는 판단부(240) 등을 포함하여 구성된다.
특히, 상기 저항값 계산부(220)는, 전압 및/또는 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 기법을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및/또는 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 계산을 위한 계산맵의 일예이다. 도 3을 참조하면, 배터리 팩(도 1의 110)의 공칭 용량이 33Ah일때의 DCIR 계산 원리를 보여준다.
도 3을 계속 참조하면, 계산 맵에는 측정 전압값, C-rate에 해당하는 충방전 전류값, 전류 변화량(△I), 방전 전압 변화량(△V), 충전 전압 변화량(△V), 방전 저항, 충전 저항 등이 구성된다. 특히, 저항의 평균값은 방전 저항과 충전 저항의 평균값이 될 수 있다. 도 3의 경우, 방전 저항 및 충전 저항 6개 값의 평균값이 예시된다.
따라서, C-rate별로 충방전 전류를 일정 시간동안 짧게 흘려주어 전류 및 전압 변화량으로 얻은 기울기값으로 저항값을 계산한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, X축 = 전류량, Y축 = 충방전 전압값, 기울기 = 저항값을 나타낸다.
부연하면, 위 수학식을 이용하면 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값은 전압 및 전류 변화량으로 얻은 기울기값으로 계산될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항 측정치를 산출하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 충방전기(도 1의 120)를 배터리 팩(도 1의 110)에 연결하여 충방전 전류를 일정시간 인가한다(단계 S410,S420).
충방전기(120)가 충방전 전류를 일정시간 인가함에 따라 제어기(도 1의 130)가 상기 배터리 팩(110) 및/또는 배터리 셀의 전류 및/또는 전압을 센싱한다(단계 S430).
1) 센싱된 배터리 팩의 전압값으로 C-rate별(즉 배터리 팩 전압별 저항값)△V/△I의 평균값을 구한다.
2) 또한, 이와 동시에, 모니터링한 배터리 셀의 전압값으로 배터리 셀 전압별 저항값 △V/△I의 평균값을 구한 후 배터리 팩(110)에 속한 배터리 셀의 갯수를 곱한다.
이후, 위 1)의 결과값/위 2)의 결과값*100을 하여 배터리 저항값 대비 배터리 팩 저항값의 저항값 증가율을 계산한다(단계 S450).
이러한 저항값 증가율이 미리 설정되는 기준 범위내에 있는지를 판단한다(단계 S460).
단계 S460에서, 판단 결과, 저항값 증가율이 기준 범위내에 있지 않으면 이상 신호로 판단한다(단계 S480).
이와 달리 단계 S460에서, 판단 결과, 저항값 증가율이 기준 범위내에 있으면 정상 신호로 판단하고 정상 샘플 데이터를 생성한다(단계 S470).
100: 배터리 팩의 저항 측정 장치
110: 배터리 팩
120: 충방전기
130: 제어기
210: 센싱부
220: 저항값 계산부
230: 증가율 산출부
240: 판단부

Claims (12)

  1. 배터리 팩;
    상기 배터리 팩에 연결되어 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전기;
    상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하는 센싱부;
    센싱되는 전류 및 전압을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 저항값 계산부;
    상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 저항값 증가율을 계산하는 증가율 산출부; 및
    상기 저항값 증가율을 미리 설정되는 기준 범위와 비교하여 이상 신호 또는 정상 신호로 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항값 계산부는, 전압 및 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 기법을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충방전 전류는 C-rate별로 인가되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항값 증가율은 배터리 팩 전압별 저항값의 평균값과 상기 배터리 셀 전압별 저항값의 평균값을 이용하여 산출하되, 상기 배터리 셀 저항값의 평균값에 배터리 셀의 갯수를 곱한 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평균값은 방전 저항과 충전 저항을 합한 평균값인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값은 전압 및 전류 변화량으로 얻은 기울기값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 장치.
  8. 충방전기를 배터리 팩에 연결하여 충방전 전류를 일정시간 인가하는 충방전 인가 단계;
    제어기가 상기 충방전 전류의 인가에 따라 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 센싱하는 센싱 단계; 및
    상기 제어기가 상기 배터리 팩의 전류 및 전압을 이용하여 생성되는 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리 팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 이상 신호 또는 정상 신호를 결정하는 결정 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정 단계는,
    센싱되는 전류 및 전압을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 저항값 계산 단계;
    상기 배터리 팩 전압별 저항값 및 배터리 셀 전압별 저항값을 이용하여 저항값 증가율을 계산하는 증가율 계산 단계;
    상기 저항값 증가율을 미리 설정되는 기준 범위와 비교하는 단계; 및
    비교 결과, 상기 저항값 증가율이 상기 기준 범위 내이면 정상 신호로 판단하고, 기준 범위내가 아니면 정상 신호로 판단하는 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저항값 계산 단계는, 전압 및 전류 변화량으로 저항값을 환산하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 기법을 이용하여 배터리 팩 전압별 저항값 및 상기 배터리팩의 배터리 셀 전압별 저항값을 계산하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 충방전 전류는 C-rate별로 인가되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 저항값 증가율은 배터리 팩 전압별 저항값의 평균값과 상기 배터리 셀 전압별 저항값의 평균값을 이용하여 산출하되, 상기 배터리 셀 저항값의 평균값에 배터리 셀의 갯수를 곱한 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 저항 측정 방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017513A (ko) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 배터리 랙간의 비정상전류 검출 장치 및 방법
US11163009B2 (en) 2017-10-20 2021-11-02 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for estimating resistance of battery
KR20220074258A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 (주)엘탑 재사용 배터리 진단 장치 및 방법
US11774510B2 (en) 2019-03-06 2023-10-03 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for detecting low-voltage defective battery cell
US11846680B2 (en) 2019-07-22 2023-12-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery resistance diagnosis device and method
WO2024005510A1 (ko) * 2022-06-28 2024-01-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006266A (ko) 2009-07-14 2011-01-20 기아자동차주식회사 차량용 고전압 배터리의 셀 내부 저항 측정 방법
KR20130126128A (ko) 2012-05-10 2013-11-20 주식회사 엘지화학 배터리의 저항측정방법 및 장치, 이를 이용한 배터리 관리 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006266A (ko) 2009-07-14 2011-01-20 기아자동차주식회사 차량용 고전압 배터리의 셀 내부 저항 측정 방법
KR20130126128A (ko) 2012-05-10 2013-11-20 주식회사 엘지화학 배터리의 저항측정방법 및 장치, 이를 이용한 배터리 관리 시스템

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11163009B2 (en) 2017-10-20 2021-11-02 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for estimating resistance of battery
US11774510B2 (en) 2019-03-06 2023-10-03 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for detecting low-voltage defective battery cell
US11846680B2 (en) 2019-07-22 2023-12-19 Lg Energy Solution, Ltd. Battery resistance diagnosis device and method
KR20210017513A (ko) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 배터리 랙간의 비정상전류 검출 장치 및 방법
KR20220074258A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 (주)엘탑 재사용 배터리 진단 장치 및 방법
WO2024005510A1 (ko) * 2022-06-28 2024-01-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

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