KR20170141035A - Low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating state of health for high-voltage battery pack - Google Patents

Low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating state of health for high-voltage battery pack Download PDF

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Abstract

Various embodiments of the present invention relate to a low-cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating a state of health (SOH) of a high-voltage battery pack. For example, various embodiments of the present invention include: a battery pack; a power amplifier for applying a perturbation current to the battery pack; a voltage measuring portion for measuring response voltage of the battery pack; a perturbation signal separation portion for removing a direct current component from a voltage signal of the battery pack by the voltage measuring portion, and separating and outputting only the AC component; and an analog-to-digital converter for converting an analog signal corresponding to the AC component of the perturbation signal separation portion into a digital signal, and outputting the digital signal.

Description

고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법{Low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating state of health for high-voltage battery pack}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a low-cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack,

본 발명의 다양한 실시예는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법에 관한 것이다.Various embodiments of the present invention are directed to a low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating the sound state of a high voltage battery pack.

기존 내연 기관 차량의 배터리는 차량 시동 시 배터리의 전류, 전압 변화를 통해 내부 저항을 유추하여 배터리의 건전 상태가 추정된다. 그런데 최근의 친환경 자동차(HEV/BEV)와 같이 고전압 배터리 팩이 사용되는 차량의 경우 배터리 팩으로 차량 시동을 걸지 않거나 별도의 시동이 필요치 않기 때문에 기존 알고리즘으로는 배터리 건전 상태 추정이 어려운 문제가 있었다. 이에 친환경 자동차에 사용되는 배터리 팩에는 차량 시동 상황이 아닌 다른 방법으로 배터리 팩의 내부저항을 측정해야 한다. 배터리의 임피던스를 측정하는 제품 및 기술들은 이미 많지만 모두 셀이나 저전압 팩을 대상으로 개발되었으며, 고전압 배터리 팩의 임피던스를 측정할 수 있는 시스템 및 방법에 대한 실제 제품이나 특허 및 실용신안은 찾아볼 수 없었다. The battery of the existing internal combustion engine vehicle is estimated by estimating the internal resistance of the battery by changing the current and voltage of the battery when the vehicle is started. However, in the case of a vehicle using a high-voltage battery pack such as a recent environment-friendly vehicle (HEV / BEV), there is a problem that it is difficult to estimate the battery health state by using the existing algorithm because the battery pack does not start the vehicle or require a separate start. Therefore, it is necessary to measure the internal resistance of the battery pack in a battery pack used in an environmentally friendly automobile by means other than the vehicle start-up state. There are already many products and technologies that measure the impedance of a battery but all have been developed for cell or low voltage packs and there is no real product, patent or utility model for a system and method for measuring the impedance of a high voltage battery pack .

일례로, 한국공개특허 2015-0025932 "배터리 진단 기능을 가진 충전기 및 그 제어방법"(특허 1)에서, 배터리의 충전 시 배터리의 수명을 진단할 수 있는 충전기 및 그 제어 방법을 달성하기 위해 배터리에 섭동을 인가하는 컨버터, 임피던스 스펙트럼을 산출하여 미리 정해진 기준배터리의 임피던스 파라미터를 비교하여 상기 배터리의 수명을 추정하는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 충전기를 이용함을 개시하고 있다.(도 1 참조)For example, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0025932 entitled " Charger Having a Battery Diagnosis Function and Its Control Method "(patent 1), in order to achieve a charger capable of diagnosing the life of the battery when charging the battery and a control method thereof, A converter for applying a perturbation, and a digital signal processor for calculating an impedance spectrum and for estimating the life of the battery by comparing impedance parameters of a predetermined reference battery (see FIG. 1).

또한, 한국공개특허 2014-0013759 "모듈-임피던스를 이용한 차량용 배터리팩 관리 방법"(특허 2)에서, 모듈-임피던스를 이용한 차량용 배터리팩 관리를 달성하기 위해 차량용 배터리팩을 구성하는 모듈들에 구비된 셀의 임피던스인 셀-임피던스를 셀들 마다 측정하고, 모듈들 별로 셀-임피던스들을 합산하여 모듈-임피던스를 산출하며, 모듈들 별로 셀-임피던스의 셀간 최대 편차를 산출하고, 셀간 최대 편차가 허용 편차를 초과하면 해당 모듈의 모듈-임피던스를 저장하여 모듈-임피던스 변화율을 생성하고, 이에 의해, 차량 운행중에도 배터리팩을 구성하는 모듈별로 임피던스 변화율을 감지하고 저장하여, 궁극적으로 배터리팩을 구성하는 다수의 모듈별 열화 차이 감지 및 관리 방법을 개시하고 있다.(도 2 참조)In addition, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0013759 entitled " Method of managing battery pack for vehicle using module-impedance "(Patent 2), in order to achieve management of battery pack for vehicle using module- impedance, Impedance of a cell is measured for each cell, cell impedance is calculated for each cell, module-impedance is calculated, maximum cell-to-cell maximum deviation for each module is calculated, The module-impedance change rate is generated by storing the module-impedance of the module, thereby detecting and changing the rate of change of the impedance for each module constituting the battery pack even when the vehicle is in operation, and ultimately, And a method for detecting and managing a star-like deterioration difference (see FIG. 2).

그러나, 특허 1의 경우 배터리를 충전하는 충전기에 임피던스를 측정하는 기술을 접목시켜 충전 중 측정된 임피던스를 통해 배터리를 수명을 측정하는 기술로 도 1에서 알 수 있듯이, 배터리 전압을 측정하기 위해 별도의 신호 처리에 대해 언급되어 있지 않기 때문에 이러한 종래 기술로는 셀이나 전압 대역이 낮은 저전압 배터리 팩의 임피던스 측정은 가능할 수 있으나 전압 대역이 높은 고전압 배터리 팩의 임피던스를 측정하기에는 한계가 있었다.However, in the case of Patent 1, as a technique for measuring the lifetime of a battery through impedance measured during charging by combining a charging method for measuring the impedance with a charger for charging the battery, as shown in FIG. 1, Since there is no mention of signal processing, it is possible to measure the impedance of a cell or a low-voltage battery pack having a low voltage band with this prior art technique, but there is a limit to measure the impedance of a high-voltage battery pack having a high voltage band.

또한, 특허 2의 경우 모듈-임피던스를 이용하여 차량용 배터리팩을 관리하는 기술로 배터리 셀마다 임피던스를 각각 측정하고 이를 합산하여 배터리 팩의 임피던스를 추정할 수 있는 기술이지만 각 셀마다 임피던스를 측정할 수 있게 시스템을 만들어야 하기 때문에 시스템 구성에 있어 비용 및 복잡도가 증대되며, 배터리 셀 이외에 팩을 구성하고 있는 기타 부품들이 임피던스 측정에서 누락될 여지가 있었다.Patent 2 is a technology that manages a battery pack for a vehicle using module-impedance. It measures the impedance of each battery cell and estimates the impedance of the battery pack by summing the impedance. However, impedance can be measured for each cell The cost and complexity of the system configuration has increased, and other components making up the pack in addition to the battery cell have been left out of the impedance measurement.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information not constituting the prior art.

한국공개특허 2015-0025932 "배터리 진단 기능을 가진 충전기 및 그 제어방법"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0025932 "Charger having battery diagnosis function and control method thereof" 한국공개특허 2014-0013759 "모듈-임피던스를 이용한 차량용 배터리팩 관리 방법"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0013759 "Module-impedance battery management method for vehicle" 한국공개특허 2004-0010528 "연료전지 임피던스 측정장치"Korean Unexamined Patent Publication No. 2004-0010528 "Fuel cell impedance measuring device" 한국등록특허 0823507 "배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법"Korean Patent No. 0823507 "Battery management system and driving method thereof" 한국공개특허 2014-0034717 "전기 차량, 하이브리드 전기 차량 및 다른 적용에서 배터리 모니터링"Korean Patent Publication No. 2014-0034717 "Battery monitoring in electric vehicles, hybrid electric vehicles and other applications" 일본공개특허 2006-306376 "차재 배터리 관리 장치"Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-306376 "Onboard Battery Management Device"

본 발명의 다양한 실시예는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 배터리 전압 또는 전류 신호에서 교류 성분만을 검출하여 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정을 위해 필요한 임피던스를 측정하기 위한 방법을 제공한다.Various embodiments of the present invention provide a low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating the sound state of a high voltage battery pack. That is, various embodiments of the present invention provide a method for detecting only an AC component in a battery voltage or current signal and measuring an impedance required for estimating the health state of the high-voltage battery pack.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템은 배터리 팩; 상기 배터리 팩에 섭동 전류를 인가하는 파워 앰프; 상기 배터리 팩의 응답 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 전압 측정부에 의해 상기 배터리 팩의 전압 신호로부터 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 분리하여 출력하는 섭동 신호 분리부; 및 상기 섭동 신호 분리부에 의한 교류 성분에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기를 포함한다.A low-cost impedance spectroscopy system capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention includes a battery pack; A power amplifier for applying a perturbation current to the battery pack; A voltage measuring unit for measuring a response voltage of the battery pack; A perturbation signal separator which removes a direct current component from the voltage signal of the battery pack by the voltage measuring unit and separates and outputs only an AC component; And an analog-to-digital converter for converting an analog signal of the AC component generated by the perturbation signal separator into a digital signal and outputting the digital signal.

상기 전압 측정부는 분압 저항을 포함할 수 있고, 상기 섭동 신호 분리부는 상기 분압 저항에 연결된 저주파 통과 필터와, 상기 분압저항과 상기 저주파 통과 필터에 연결된 차동 증폭 회로를 포함할 수 있다. 상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터를 통하여 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 연결될 수 있고, 상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터의 비반전 단자에 연결될 수 있다. 상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 출력될 수 있고, 상기 저주파 통과 필터를 통하여 직류 신호만 출력되어 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 입력될 수 있으며, 상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 상기 차동 증폭 회로의 비반전 단자에 입력될 수 있다. 상기 차동 증폭 회로는 교류 신호만을 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력할 수 있다.The voltage measuring unit may include a voltage-dividing resistor, the perturbation signal separating unit may include a low-pass filter connected to the voltage-dividing resistor, and a differential amplifier circuit connected to the voltage-dividing resistor and the low-pass filter. The node of the voltage-dividing resistor may be connected to the inverting terminal of the differential amplifying circuit through the low-pass filter, and the node of the voltage-dividing resistor may be connected to the non-inverting terminal of the low-pass filter. And an AC signal and a DC signal can be output through the node of the voltage-dividing resistor, and only a DC signal can be output through the low-pass filter and input to an inverting terminal of the differential amplifier circuit, A signal and a DC signal can be input to the non-inverting terminal of the differential amplifying circuit. The differential amplifier circuit can output only the AC signal to the analog-to-digital converter.

본 발명의 다양한 실시예는 상기 아날로그 디지털 변환기에 연결된 디지털 락인 앰프를 더 포함할 수 있고, 상기 디지털 락인 앰프는 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분을 분리하여 출력할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는 상기 디지털 락인 앰프에 연결된 배터리 내부 임피던스 연산부를 더 포함할 수 있고, 상기 배터리 내부 임피던스 연산부는 배터리 내부 임피던스를 나타내는 임피던스 실수부, 허수부, 크기 및 위상 정보를 연산할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는 상기 배터리 내부 임피던스 연산부에 연결된 배터리 건전 상태 판단부를 더 포함할 수 있고, 상기 배터리 건전 상태 판단부는 상기 임피던스와 건전 상태 사이의 상관 관계를 이용하여 현재의 배터리 건전 상태를 추정 및/또는 판단할 수 있다.The various embodiments of the present invention may further include a digital lock-in amplifier connected to the analog digital converter, and the digital lock-in amplifier may separately output a real number and an imaginary number of voltage and current. The various embodiments of the present invention may further include a battery internal impedance operation unit connected to the digital lock-up amplifier, and the battery internal impedance operation unit may calculate an impedance real part, an imaginary part, have. The various embodiments of the present invention may further include a battery integrity state determiner coupled to the battery internal impedance calculator and the battery health state determiner may estimate the current battery health state using the correlation between the impedance and the health state, And / or may determine.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법은 배터리 팩에 섭동 전류를 인가하는 단계; 상기 배터리 팩의 응답 전압을 측정하는 단계; 상기 배터리 팩의 전압 신호로부터 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 분리하여 출력하는 섭동 신호 분리 단계; 및, 상기 섭동 신호 분리 단계에 의한 교류 성분에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버팅 단계를 포함한다.A low-cost impedance spectroscopy method capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention includes: applying a perturbation current to a battery pack; Measuring a response voltage of the battery pack; A perturbation signal separating step of removing a direct current component from the voltage signal of the battery pack and isolating and outputting only an AC component; And an analog-to-digital converting step of converting an analog signal of the AC component by the perturbation signal separating step into a digital signal and outputting the digital signal.

상기 배터리 팩의 응답 전압 측정 단계는 분압 저항을 통해 이루어질 수 있고, 상기 섭동 신호 분리 단계는 상기 분압 저항에 연결된 저주파 통과 필터와, 상기 분압저항과 상기 저주파 통과 필터에 연결된 차동 증폭 회로로 이루어질 수 있다. 상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터를 통하여 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 연결될 수 있고, 상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터의 비반전 단자에 연결될 수 있다. 상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 출력될 수 있고, 상기 저주파 통과 필터를 통하여 직류 신호만 출력되어 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 입력될 수 있으며, 상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 상기 차동 증폭 회로의 비반전 단자에 입력될 수 있다. 상기 차동 증폭 회로는 교류 신호만을 아날로그 디지털 변환기에 출력할 수 있다.The step of measuring the response voltage of the battery pack may be performed through a voltage-dividing resistor, and the step of dividing the perturbation signal may include a low-pass filter connected to the voltage-dividing resistor, and a differential amplifier circuit connected to the voltage-dividing resistor and the low- . The node of the voltage-dividing resistor may be connected to the inverting terminal of the differential amplifying circuit through the low-pass filter, and the node of the voltage-dividing resistor may be connected to the non-inverting terminal of the low-pass filter. And an AC signal and a DC signal can be output through the node of the voltage-dividing resistor, and only a DC signal can be output through the low-pass filter and input to an inverting terminal of the differential amplifier circuit, A signal and a DC signal can be input to the non-inverting terminal of the differential amplifying circuit. The differential amplifier circuit can output only the AC signal to the analog-to-digital converter.

본 발명의 다양한 실시예는 상기 아날로그 디지털 컨버팅 단계 이후, 상기 교류 성분에 대한 디지털 신호로부터 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분을 분리하여 출력할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는 상기 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분으로부터 배터리 내부 임피던스를 나타내는 임피던스 실수부, 허수부, 크기 및 위상 정보를 연산할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는 상기 임피던스와 건전 상태 사이의 상관 관계를 이용하여 현재의 배터리 건전 상태를 추정 및/또는 판단할 수 있다.The various embodiments of the present invention may separate the real and imaginary components of the voltage and current from the digital signal for the AC component after the analog to digital conversion step. Various embodiments of the present invention can calculate an impedance real part, an imaginary part, a magnitude, and a phase information indicating the battery internal impedance from the real and imaginary components of the voltage and current, respectively. Various embodiments of the present invention may estimate and / or determine the current battery health state using the correlation between the impedance and the health state.

본 발명의 다양한 실시예는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 배터리 전압 또는 전류 신호에서 교류 성분만을 검출하여 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정을 위해 필요한 임피던스를 측정하기 위한 방법을 제공한다.Various embodiments of the present invention provide a low cost impedance spectroscopy system and method capable of estimating the sound state of a high voltage battery pack. That is, various embodiments of the present invention provide a method for detecting only an AC component in a battery voltage or current signal and measuring an impedance required for estimating the health state of the high-voltage battery pack.

이와 같이 하여, 종래 기술로 고전압 배터리 팩의 임피던스를 측정할 경우 고가의 고사양 아날로그/디지털 변환기를 사용해야 하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 기술 적용으로 저가의 아날로그/디지털 변환기 사용만으로도 고전압 배터리 팩의 정확한 임피던스 측정이 가능하다. 또한, 일반적으로 사용하고 있는 마이크로프로세서의 내장 아날로그/디지털 변환기는 대다수 12비트이기 때문에 외부에 별도의 아날로그/디지털 변환기를 장착할 필요 없이 충분히 고전압 배터리 팩의 정학한 임피던스 측정이 가능하다. 또한, 이로 인해 경제성, 구현 용이성, 정밀도 및 노이즈 저감으로 인한 제품 신뢰성이 향상된다. 또한, 고전압 배터리 팩이 아닌 분야에 본 발명의 실시예에 따른 기술을 적용했을 경우에도 종래 기술에 비해 측정 정확도를 극대화 시킬 수 있다.In this way, when measuring the impedance of the high-voltage battery pack according to the related art, it is necessary to use an expensive high-performance analog-to-digital converter. However, by applying the technology according to the embodiment of the present invention, Impedance measurement is possible. In addition, the microprocessor's built-in analog-to-digital converter, which is generally used, has a majority of 12 bits, so it is possible to measure the impedance of a high-voltage battery pack without the need of installing an external analog-to-digital converter. This also improves product reliability due to economical efficiency, ease of implementation, precision and noise reduction. Also, when the technique according to the embodiment of the present invention is applied to a field other than the high voltage battery pack, the measurement accuracy can be maximized compared to the prior art.

도 1 및 도 2는 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 4는 배터리 팩의 전압 측정을 위한 전압 측정부의 일반적인 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 5는 일반적인 종래 기술의 상세 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 전압 측정을 위한 전압 측정부의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상세 회로도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 효과 검증을 위한 PSIM 시뮬레이션 도면이다.
도 9는 시뮬레이션을 위한 단순화된 등가 배터리 모델이다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 비교 결과 파형도이다.
Figs. 1 and 2 are diagrams for explaining the prior art.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a low-cost impedance spectroscopy system capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention.
4 is a block diagram showing a general system of a voltage measuring unit for measuring voltage of a battery pack.
5 is a detailed circuit diagram of a general prior art.
6 is a block diagram showing the configuration of a voltage measuring unit for measuring a voltage of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention.
7 is a detailed circuit diagram according to various embodiments of the present invention.
8 is a PSIM simulation diagram for effect verification according to various embodiments of the present invention.
Figure 9 is a simplified equivalent battery model for simulation.
10 is a waveform diagram of a comparison result according to the prior art and the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하며, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결(또는 결합, 접속)된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결(또는 결합, 접속)되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결(또는 결합, 접속)되는 경우도 의미한다.In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and as used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of any of the listed items. The term " connected (or coupled) "in this specification means not only a case where the A member and the B member are directly connected (or coupled), but also a case where a C member is interposed between the A member and the B member This also means that the A member and the B member are indirectly connected (or connected, connected).

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise, " and / or "comprising, " when used in this specification, are intended to be interchangeable with the said forms, numbers, steps, operations, elements, elements and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.

또한, 본 명세서에서, 예를 들면, 배터리의 충전 및 방전 시에 일어나는 전기화학적 특성들이 임피던스 모델로 설명될 수 있는데, 이러한 임피던스가 배터리 내부 상태를 반영하기 때문에, 임피던스의 측정을 통해 배터리 건전 상태를 추정하게 된다.Also, in this specification, for example, the electrochemical characteristics that occur at the time of charging and discharging of a battery can be described by an impedance model. Since this impedance reflects the internal state of the battery, .

또한, 본 명세서에서 설명되는 임피던스 분광 시스템 및 방법은 측정 대상에 대해 주파수별 작은 섭동(전류 혹은 전압)을 인가하고, 인가된 섭동(전압 혹은 전류)에 대한 응답으로부터 주파수별 임피던스를 측정하는 시스템 및 방법을 의미한다.In addition, the impedance spectroscopy system and method described herein may be applied to a system for measuring a frequency-dependent impedance from a response to an applied perturbation (voltage or current) by applying a small perturbation (current or voltage) .

또한, 본 명세서에서 설명되는 건전 상태는 약어로 SOH(State of Health)이며, 이는 배터리의 초기 출하 대비 상대적으로 변화되는 상태를 나타내며, 일반적으로 초기 출하 상태를 100%로 표시하며 배터리가 열화됨에 따라 그 수치가 감소한다.The state of health described herein is abbreviated as SOH (State of Health), which indicates a relative change with respect to the initial shipment of the battery. In general, the initial shipment state is indicated as 100%, and as the battery deteriorates The value decreases.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제어부(마이크로프로세서 또는 컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.Further, a controller (microprocessor or controller) and / or other associated instrumentation or components in accordance with various embodiments of the present invention may be implemented in any suitable hardware, firmware (e.g., on-demand semiconductor), software, May be implemented using appropriate combinations. For example, the various components of a controller (controller) and / or other associated equipment or components in accordance with the present invention may be formed on one integrated circuit chip or on a separate integrated circuit chip. In addition, the various components of the controller (controller) may be implemented on a flexible printed circuit film and formed on the same substrate as the tape carrier package, printed circuit board, or controller (controller). In addition, the various components of the controller (controller) may be a process or thread executing on one or more processors in one or more computing devices, which executes computer program instructions to perform various functions, And interact with other components. The computer program instructions are stored in a memory that can be executed on a computing device using standard memory devices, such as, for example, random access memory. The computer program instructions may also be stored in other non-transitory computer readable media, such as, for example, CD-ROMs, flash drives, and the like. Further, those skilled in the art will appreciate that the functions of the various computing devices may be combined with one another, integrated into one computing device, or the functionality of a particular computing device may be implemented within one or more other computing devices Lt; / RTI > can be dispersed in the < / RTI >

일례로, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러)는 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다. For example, the controller according to the present invention may be implemented as a central processing unit, a mass storage device such as a hard disk or solid state disk, a volatile memory device, an input device such as a keyboard or a mouse, an output device such as a monitor or a printer, Of commercial computers.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템(100)의 블럭도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a block diagram of a low-cost impedance spectroscopy system 100 capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention is shown.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 임피던스 분광 시스템(100)은 크게 하드웨어부(110)와, 하드웨어부(110)에 전기적으로 연결된 마이크로프로세서를 포함한 소프트웨어부(120)로 이루어질 수 있다. 실질적으로, 마이크로프로세서가 본 발명의 실시예를 구현하기 위한 소프트웨어를 구동한다.3, the impedance spectroscopy system 100 according to various embodiments of the present invention includes a hardware unit 110 and a software unit 120 including a microprocessor electrically connected to the hardware unit 110 Lt; / RTI > Substantially, a microprocessor drives software for implementing embodiments of the present invention.

여기서, 하드웨어부(110)는 배터리(111)와, 배터리(111)에 전기적으로 연결된 파워 앰프(112)를 포함할 수 있다. 또한, 하드웨어부(110)는 배터리(111)와 파워 앰프(112)의 사이에 전기적으로 연결된 전류 측정부(113)와 전압 측정부(114)를 더 포함할 수 있다.Here, the hardware unit 110 may include a battery 111 and a power amplifier 112 electrically connected to the battery 111. The hardware unit 110 may further include a current measuring unit 113 and a voltage measuring unit 114 electrically connected between the battery 111 and the power amplifier 112.

또한, 소프트웨어부(120)는 디지털/아날로그 컨버터(121) 및 아날로그/디지털 컨버터(122)와, 디지털/아날로그 컨버터(121)에 데이터를 전송하거나 또는 아날로그/디지털 컨버터(122)로부터 데이터를 전송받는 디지털 락인 앰프(123)와, 디지털 락인 앰프(123)로부터 데이터를 전송받는 배터리 내부 임피던스 연산부(124)와, 배터리 내부 임피던스 연산부(124)로부터 데이터를 전송받는 배터리 건전 상태 판단부(125)를 포함한다.The software section 120 also includes a digital to analog converter 121 and an analog to digital converter 122 and a digital to analogue converter 121 and a digital to analogue converter 121, A digital lock-in amplifier 123, a battery internal impedance calculator 124 that receives data from the digital lock-in amplifier 123, and a battery health state determiner 125 that receives data from the battery internal impedance calculator 124 do.

여기서, 파워 앰프(112)는 디지털 락인 앰프(123)로부터 데이터를 전송받는 디지털/아날로그 변환기(121)에 의해 제어된다. 또한, 전류 측정부(113) 및 전압 측정부(114)에 의해 측정된 전류 신호 및 전압 신호는 아날로그/디지털 변환기(122)를 통해 디지털 락인 앰프(123)에 전송된다.Here, the power amplifier 112 is controlled by a digital-to-analog converter 121 that receives data from the digital lock-in amplifier 123. The current signal and the voltage signal measured by the current measuring unit 113 and the voltage measuring unit 114 are transmitted to the digital lock-in amplifier 123 through the A / D converter 122.

이러한 임피던스 분광 시스템(100)의 전반적인 동작을 설명한다.The overall operation of the impedance spectroscopy system 100 will be described.

배터리(111)의 건전 상태를 추정하기 위해 먼저 배터리(111)의 내부 임피던스를 측정해야 하는데, 이를 위해 소프트웨어부(120)(마이크로프로세서)는 하드웨어부(110)의 파워 앰프(112)를 제어하여 배터리(111)에 주파수별 섭동 전류가 인가되도록 한다. 즉, 디지털 락인 앰프(123)가 소정 데이터를 디지털/아날로그 변환기(121)에 출력하면, 디지털/아날로그 변환기(121)로부터의 아날로그 출력 신호에 따라 파워 앰프(112)가 동작하여, 결국 배터리(111)에 주파수별 섭동 전류가 인가된다.The software section 120 (microprocessor) controls the power amplifier 112 of the hardware section 110 to measure the internal impedance of the battery 111 in order to estimate the sound state of the battery 111 So that a frequency-dependent perturbation current is applied to the battery 111. That is, when the digital lock-in amplifier 123 outputs predetermined data to the digital / analog converter 121, the power amplifier 112 operates according to the analog output signal from the digital / analog converter 121, ) Is applied to the frequency-dependent perturbation current.

그러면, 하드웨어부(110)의 전압 측정부(114)가 상술한 바와 같이 인가된 전류에 대한 배터리(111)의 전압의 응답 신호를 측정하여, 소프트웨어부(120)의 아날로그/디지털 변환기(122)로 보내준다. The voltage measuring unit 114 of the hardware unit 110 measures the response signal of the voltage of the battery 111 to the applied current as described above and outputs the response signal to the analog / digital converter 122 of the software unit 120, Lt; / RTI >

물론, 이때 전류 측정부(113) 역시 배터리(111)의 전류의 응답 신호를 측정하여 소프트웨어부(120)의 아날로그/디지털 변환기(122)로 보내준다.At this time, the current measuring unit 113 also measures the response signal of the current of the battery 111 and sends it to the analog-to-digital converter 122 of the software unit 120.

이와 같이 하여, 소프트웨어부(120)는 아날로그/디지털 변환기(122)를 통해 디지털 값으로 전압과 전류를 변환한 뒤 디지털 락인 앰프(123)에서 노이즈로부터 원하는 주파수 대역의 신호만을 정확히 측정하여 전압, 전류 각각의 실수(Vreal, Ireal)와 허수(Vimg, Iimg)성분을 분리해 내도록 한다.In this way, the software unit 120 converts the voltage and current into a digital value through the analog-to-digital converter 122 and then accurately measures only the signal of the desired frequency band from the noise in the digital lock-in amplifier 123, Separate each real number (V real , I real ) and imaginary (V img , I img ) components.

이들을 이용하여 배터리 내부 임피던스 연산부(124)에서 배터리(111)의 내부 임피던스를 나타내는 임피던스의 실수부(Zreal) 및 허수부(Zimg), 그리고 크기(Zmag) 및 위상(Zphase) 정보를 연산하게 된다.The battery internal impedance calculator 124 calculates the real part Z real and the imaginary part Z img , the magnitude Z mag and the phase Z phase of the impedance representing the internal impedance of the battery 111 .

또한, 배터리 건전 상태 판단부(125)에서, 상술한 배터리(111)의 내부 임피던스와 건전 상태(SOH)의 상관 관계를 이용하여 현재 배터리(111)의 건전 상태를 추정 및/또는 판단한다. 여기서, 배터리(111)의 내부 임피던스와 건전 상태 상호간의 관계는 룩업 테이블 또는 수학식 형태로 메모리에 미리 저장되어 있음은 당연하다.The battery health state determination unit 125 estimates and / or determines the current state of the battery 111 using the correlation between the internal impedance of the battery 111 and the health state SOH. Here, it is a matter of course that the relation between the internal impedance of the battery 111 and the sound condition is pre-stored in the memory in the form of a look-up table or a mathematical expression.

도 4를 참조하면, 배터리 팩의 전압 측정을 위한 전압 측정부의 일반적인 시스템의 블럭도가 도시되어 있고, 도 5를 참조하면, 일반적인 종래 기술의 상세 회로도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, there is shown a block diagram of a general system of a voltage measurement unit for measuring the voltage of a battery pack, and with reference to FIG. 5, a general prior art detailed circuit diagram is shown.

소프트웨어부의 마이크로프로세서로 전압을 측정하기 위해서는 아날로그/디지털 변환기의 입력 전압 범위에 맞게 배터리의 전압 신호를 변환해 주어야 하며, 종래 기술의 경우 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 단순 전압 분배를 통해 현재 배터리 전압을 선형적으로 감소시켜 아날로그/디지털 변환기로 입력해 주었다. 여기서, 실제의 회로 구성에 있어 차동 증폭 회로(예를 들면, OP-amp) 및 포토 커플러와 같은 별도의 회로들이 사용될 수 있지만 본 도면에 포함시키지 않았다. In order to measure the voltage with the microprocessor of the software section, the voltage signal of the battery must be converted according to the input voltage range of the analog / digital converter. In the conventional technology, as shown in FIGS. 4 and 5, The voltage was linearly reduced and input to the analog-to-digital converter. Here, separate circuits such as a differential amplifying circuit (for example, OP-amp) and a photocoupler can be used in an actual circuit configuration, but they are not included in this drawing.

측정하고자 하는 섭동 전압이 수십∼수백 mV로 작지만 종래 기술의 경우 배터리 전압 역시 수십 V를 넘어가지 않기 때문에 임피던스 측정에 있어서 분해능이 크게 문제가 될 여지는 없었다.Although the perturbation voltage to be measured is as small as several tens to several hundreds of mV, since the battery voltage does not exceed several tens of volts in the case of the conventional technology, the resolution is not a serious problem in the impedance measurement.

하지만 최근 들어 개발되고 있는 하이브리드(HEV)나 전기 자동차(BEV) 혹은 에너지 저장 시스템(ESS)과 같은 배터리 팩의 경우 대략 330 V에서 800 V까지 높은 전압 대역을 사용하기 때문에 이와 같은 고전압 배터리 팩에서 종래 기술로 작은 섭동 전압을 측정하기에는 분해능 문제에 의하여 불가능하거나 높은 사양의 아날로그/디지털 변환기를 사용해야만 임피던스 측정이 가능한 실정이다.However, recently developed battery packs such as hybrid (HEV), electric vehicle (BEV) or energy storage system (ESS) use a high voltage band from about 330 V to 800 V, Impedance measurement is possible only by using a high-specification analog-to-digital converter that can not measure the small fluctuation voltage due to the resolution problem.

이러한 고사양의 아날로그/디지털 변환기는 가격도 고가일 뿐만 아니라 기존 마이크로프로세서에 탑재된 아날로그/디지털 변환기와는 별도로 마이크로프로세서의 외측에 아날로그/디지털 변환기를 장착하여 사용해야 하기 때문에 설계 복잡도가 증대되고 노이즈에 취약해지는 등 많은 단점을 수반하게 된다.These high-end analog-to-digital converters are not only expensive, but also require an analog-to-digital converter installed outside the microprocessor in addition to the analog-to-digital converters mounted on existing microprocessors, And many other disadvantages.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 고전압 배터리 팩의 전압 측정을 위한 전압 측정부의 구성 블럭도가 도시되어 있고, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상세 회로도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 6, there is shown a block diagram of a voltage measuring unit for measuring voltage of a high-voltage battery pack according to various embodiments of the present invention. Referring to FIG. 7, detailed circuit diagrams according to various embodiments of the present invention Respectively.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 저가형 임피던스 분광 시스템(100) 및 그 방법은 아날로그/디지털 변환기(122)의 후단에 전기적으로 연결된 락인 앰프(123)의 특성상 측정하고자 하는 교류 성분만을 검출해 내면 되기 때문에, 분해능을 저하시키는 불필요한 직류 성분은 전압 측정부(114) 및 섭동 신호 분리부(127)에서 분리해 준다.The low-cost impedance spectroscopic system 100 and its method according to various embodiments of the present invention detect only the AC component to be measured due to the characteristics of the lock-in amplifier 123 electrically connected to the rear end of the A / D converter 122 And unnecessary direct current components that degrade the resolution are separated by the voltage measuring unit 114 and the perturbation signal separating unit 127.

이를 위해, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 저가형 임피던스 분광 시스템(100)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리(111)에 전기적으로 연결되어, 파워 앰프(112)에서 배터리(111)에 인가된 섭동 전류에 반응하는, 배터리(111)의 응답 전압을 측정하는 전압 측정부(114)와, 전압 측정부(114)에 의해 배터리(111)의 전압 신호로부터 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 분리하여 출력하는 섭동 신호 분리부(127)와, 섭동 신호 분리부(127)에 의한 교류 성분에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기(122)를 포함할 수 있다.6, the low-cost impedance spectroscopy system 100 according to various embodiments of the present invention is electrically connected to the battery 111 and is connected to the battery 111 through the power amplifier 112 A voltage measuring unit 114 for measuring a response voltage of the battery 111 in response to a fluctuation current of the battery 111 and a voltage measuring unit 114 for removing a direct current component from a voltage signal of the battery 111, And an analog / digital converter 122 for converting an analog signal corresponding to an AC component by the perturbation signal separator 127 into a digital signal and outputting the digital signal.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 저가형 임피던스 분광 시스템(100)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(114)가 분압 저항(R1,R2)을 포함하고, 섭동 신호 분리부(127)가 분압 저항(R1,R2)에 연결된 저주파 통과 필터(128)와, 분압 저항(R1,R2)과 저주파 통과 필터(128)에 연결된 차동 증폭 회로(127a)를 포함한다. 여기서, 분압 저항(R1,R2)은 상호간 직렬 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)을 포함하고, 제1저항(R1)이 배터리(111)의 일단에 연결되고, 제2저항(R2)이 배터리(111)의 타단(또는 접지단)에 연결되며, 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 사이에 노드(N)가 형성된다.The low-cost impedance spectroscopy system 100 according to various embodiments of the present invention is characterized in that the voltage measuring unit 114 includes voltage dividing resistors R1 and R2 as shown in FIG. 7, and the perturbation signal separating unit A low pass filter 128 connected to the voltage dividing resistors R1 and R2 and a differential amplifier circuit 127a connected to the voltage dividing resistors R1 and R2 and the low pass filter 128. Herein, the voltage dividing resistors R1 and R2 include a first resistor R1 and a second resistor R2 connected in series, a first resistor R1 is connected to one end of the battery 111, The node R2 is connected to the other end (or the ground terminal) of the battery 111 and the node N is formed between the first resistor R1 and the second resistor R2.

또한, 분압 저항(R1,R2)의 노드(N)는 저주파 통과 필터(128)를 통하여 차동 증폭 회로(127a)의 반전 단자(-)에 전기적으로 연결되고, 분압 저항(R1,R2)의 노드(N)는 또한 저주파 통과 필터(128)의 비반전 단자(+)에 전기적으로 연결된다. The node N of the voltage-dividing resistors R1 and R2 is electrically connected to the inverting terminal (-) of the differential amplifying circuit 127a via the low-pass filter 128, (N) is also electrically connected to the non-inverting terminal (+) of the low-pass filter 128.

여기서, 저주파 통과 필터(128)와 반전 단자(-)의 사이에 제3저항(R3)이 전기적으로 연결되고, 분압 저항(R1,R2)의 노드(N)와 비반전 단자(+)의 사이에 제4저항(R4)이 전기적으로 연결되며, 또한 제4저항(R4)과 비반전 단자(+)는 제5저항(R5)을 통하여 접지단에 전기적으로 연결된다. 더욱이, 차동 증폭 회로(127a)의 반전 단자(-)와 출력 단자(127b)의 사이에 제6저항(R6)이 전기적으로 연결된다.Here, the third resistor R3 is electrically connected between the low-pass filter 128 and the inverting terminal (-), and between the node N and the non-inverting terminal (+) of the voltage-dividing resistors R1 and R2 The fourth resistor R4 and the non-inverting terminal + are electrically connected to the ground terminal through the fifth resistor R5. Furthermore, a sixth resistor R6 is electrically connected between the inverting terminal (-) of the differential amplifying circuit 127a and the output terminal 127b.

이와 같이 하여, 분압 저항(R1,R2)의 노드(N)를 통하여 배터리(111)의 교류 신호와 직류 신호가 출력되면, 저주파 통과 필터(128)를 통하여 직류 신호만 출력되어 차동 증폭 회로(127a)의 반전 단자(-)에 입력되며, 분압 저항(R1,R2)의 노드(N)를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 차동 증폭 회로(127a)의 비반전 단자(+)에 입력된다.When the AC signal and the DC signal of the battery 111 are output through the node N of the voltage-dividing resistors R1 and R2 in this way, only the DC signal is output through the low-pass filter 128, And the AC signal and the DC signal are inputted to the non-inverting terminal (+) of the differential amplifying circuit 127a through the node N of the voltage dividing resistors R1 and R2.

따라서, 차동 증폭 회로(127a)의 출력 단자(127b)는 교류 신호만을 아날로그/디지털 변환기(122)에 출력하게 된다.Therefore, the output terminal 127b of the differential amplifying circuit 127a outputs only the AC signal to the A / D converter 122. [

즉, 본 발명의 다양한 실시예에서, 측정하고자 하는 신호(교류 성분 + 직류 성분)를 저주파 통과 필터(128)를 이용해 직류 성분만을 추출한 뒤 차동 증폭 회로(127a)를 이용하여 직류 성분을 제거하고 교류 성분(섭동 신호)만을 추출하여 아날로그/디지털 변환기(122)로 전달한다. That is, in various embodiments of the present invention, only the DC component is extracted using the low-pass filter 128 and the DC component is removed using the differential amplification circuit 127a, And extracts only the component (perturbation signal) and transmits it to the A / D converter 122.

이를 통해 본 발명의 다양한 실시예에서 저가의 저비트 아날로그/디지털 변환기(122) 사용만으로도 고전압 배터리(111)의 임피던스 측정이 가능해진다. 이때 차동 증폭 회로(127a)에 사용되는 OP-amp의 입력 최대치에 한계가 있기 때문에 앞단에서 최소한의 전압 분배부(126)가 필요한 것이다.Thus, in various embodiments of the present invention, the impedance measurement of the high-voltage battery 111 becomes possible by using only a low-cost low-bit analog-to-digital converter 122. At this time, since the input maximum value of the OP-amp used in the differential amplifying circuit 127a is limited, a minimum voltage distributor 126 is required at the front end.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 효과 검증을 위한 PSIM 시뮬레이션 도면이 도시되어 있고, 도 9를 참조하면, 시뮬레이션을 위한 단순화된 등가 배터리 모델이 도시되어 있으며, 도 10을 참조하면, 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 비교 결과 파형도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 8, there is shown a PSIM simulation diagram for effect verification in accordance with various embodiments of the present invention, and with reference to FIG. 9, a simplified equivalent battery model for simulation is shown, , A waveform diagram of a comparison result according to the prior art and the embodiment of the present invention is shown.

도 9에서, 배터리는 종래 기술과의 명확한 비교 검증을 위해 단순히 저항 하나만을 포함하는 것으로 하였다. 또한, 배터리(111)의 개회로전압(OCV)은 333 V로 설정하였으며, 배터리(111)의 내부 저항은 45 mΩ으로 설정하였고, 12비트 아날로그/디지털 변환기(122)의 사용을 가정하였다.In Fig. 9, the battery is made to include only one resistor for a clear comparison with the prior art. Also, the open circuit voltage OCV of the battery 111 is set to 333 V, the internal resistance of the battery 111 is set to 45 mΩ, and the use of the 12-bit analog-to-digital converter 122 is assumed.

시뮬레이션은 고전압 배터리(111)의 내부 임피던스 측정을 위해 기존 방법으로 측정한 임피던스와 본 발명의 다양한 실시예에 의한 방법으로 측정한 임피던스를 비교하였다.The simulation compares the impedance measured by the conventional method for measuring the internal impedance of the high voltage battery 111 and the impedance measured by the method according to various embodiments of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 상단의 배터리 양단 전압을 살펴보면 종래 기술과 본 발명의 다양한 실시예의 파형이 동일한 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 조건 하에서 시뮬레이션이 수행됨을 의미한다.As shown in FIG. 10, it can be seen that the waveforms of the prior art and various embodiments of the present invention are the same as those of the upper battery voltage. That is, the simulation is performed under the same conditions.

도 10의 중앙 도면에서 아날로그/디지털 변환기(122)로 입력되는 전압을 비교한 것으로, 종래 기술의 경우 입력 범위를 맞추기 위해 전압 분배부에서 대략 140배를 감소하였기 때문에 섭동 신호 대역이 1.93 mV로 매우 작음을 볼 수 있다. 따라서 이를 검출하기 위해서는 고사양의 아날로그/디지털 변환기가 요구된다.In the center of FIG. 10, the voltage input to the analog-to-digital converter 122 is compared. In the prior art, since the voltage divider reduces the voltage divider 140 times in order to match the input range, the perturbation signal band is 1.93 mV Small can be seen. Therefore, high-resolution analog-to-digital converters are required to detect this.

본 발명의 다양한 실시예의 경우 섭동 신호 대역이 67.50 mV로 종래 기술에 비해 30배 이상 크기 때문에 저사양의 아날로그/디지털 변환기(122)로 측정이 가능해짐을 알 수 있다.In the various embodiments of the present invention, since the perturbation signal band is 67.50 mV, which is more than 30 times larger than that of the conventional art, it is possible to measure with the low-end analog-to-digital converter 122.

또한, 도 10의 하단 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 배터리의 내부 저항 45 mΩ을 측정하는데 있어서, 종래 기술은 55.81 mΩ으로 측정되어 오차가 큰 반면 본 발명의 다양한 실시예는 44.94 mΩ으로 측정되어 실제 값과 거의 근사한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에서 배터리의 내부 저항이 더욱 정확하게 측정됨을 알 수 있다.Also, as can be seen in the bottom view of Fig. 10, in measuring the internal resistance of the battery of 45 m, the prior art measures 55.81 m [Omega] and the error is large, while the various embodiments of the present invention measure 44.94 m [ And the value is close to the value. Thus, it can be seen that the internal resistance of the battery is more accurately measured in various embodiments of the present invention.

아래의 표 1은 시뮬레이션 설정 값 및 내부 저항 측정 결과를 정리한 것이다. 종래 기술에서 마이크로프로세서의 외측에 별도로 설치된 고가의 16비트의 아날로그/디지털 변환기를 적용할 경우보다 본 발명의 다양한 실시예에서 마이크로프로세서에 내장된 저가의 12비트의 아날로그/디지털 변환기를 적용한 경우가 더욱 정밀히 내부 저항 측정이 가능한 것을 확인할 수 있다.Table 1 below summarizes simulation setting values and internal resistance measurement results. In the prior art, a low-cost 12-bit analog-to-digital converter built in a microprocessor is applied to various embodiments of the present invention rather than an expensive 16-bit analog-to-digital converter installed outside the microprocessor It is confirmed that the internal resistance can be measured precisely.

분류Classification 종전기술방식Conventional technique 발명기술방식Invention-based method 시뮬레이션
설정 값
simulation
Setting value
배터리 개회로 전압(OCV) [V]Battery Open Circuit Voltage (OCV) [V] 333333
배터리 섭동 전류 [A]Battery perturbation current [A] 33 ADC 입력범위 [V]ADC input range [V] 55 섭동주파수 [Hz]Perturbation frequency [Hz] 10001000 전압분배율Voltage share 1/1401/140 1/41/4 배터리 내부 저항 [mΩ]Battery internal resistance [mΩ] 4545 시뮬레이션
결과
simulation
result
12비트 ADC 측정 결과 [mΩ]12-bit ADC measurement result [mΩ] 55.8155.81 44.9444.94
12비트 ADC 측정 오차율 [%]12-bit ADC measurement error rate [%] 24.0224.02 0.130.13 16비트 ADC 측정 결과 [mΩ]16-bit ADC measurement result [mΩ] 44.7744.77 44.9844.98 16비트 ADC 측정 오차율 [%]16-bit ADC measurement error rate [%] 0.520.52 0.050.05

이와 같이 하여, 종래 기술로 고전압 배터리 팩의 임피던스를 측정할 경우 고가의 고사양 아날로그/디지털 변환기를 사용해야 하지만 본 발명의 다양한 실시예 적용으로 저가의 아날로그/디지털 변환기 사용만으로도 배터리 팩의 임피던스 측정이 가능하다. 또한, 일반적으로 사용하고 있는 마이크로프로세서의 내장 아날로그/디지털 변환기는 대다수 12비트이기 때문에 외부에 별도로 장착할 필요 없이 충분히 기능 구현이 가능하다. 이로 인해 경제성, 구현 용이성, 정밀도 및 노이즈 저감으로 인한 제품 신뢰성이 향상된다. 또한, 고전압 배터리 팩이 아닌 분야에 본 발명의 다양한 실시예를 적용했을 경우에도 종래 기술에 비해 측정 정확도를 극대화 시킬 수 있다.In this way, when measuring the impedance of a high-voltage battery pack according to the related art, it is necessary to use a high-cost high-performance analog-to-digital converter. However, the impedance measurement of the battery pack can be performed using only a low-cost analog- . In addition, the microprocessor's built-in analog-to-digital converter, which is generally used, has a large number of 12 bits. This improves product reliability due to economical efficiency, ease of implementation, precision and noise reduction. Also, when various embodiments of the present invention are applied to fields other than the high voltage battery pack, the measurement accuracy can be maximized compared with the prior art.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템 및 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be applied to the following embodiments of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

100; 임피던스 분광 시스템
110; 하드웨어부 111; 배터리
112; 파워앰프 113; 전류 측정부
114; 전압 측정부 120; 소프트웨어부(마이크로프로세서)
121; 디지털/아날로그 변환기 122; 아날로그/디지털 변환기
123; 디지털 락인 앰프 124; 배터리 내부 임피던스 연산부
125; 배터리 건전 상태 판단부
126; 전압 분배부 127; 섭동 신호 분리부
128; 저주파 통과 필터
100; Impedance spectroscopy system
110; Hardware section 111; battery
112; Power amplifier 113; The current measuring unit
114; A voltage measuring unit 120; Software department (microprocessor)
121; Digital / analog converter 122; Analog-to-digital converter
123; Digital lock-in amplifier 124; Battery internal impedance calculation unit
125; The battery health state judging unit
126; A voltage divider 127; The perturbation signal separator
128; Low-pass filter

Claims (16)

배터리 팩;
상기 배터리 팩에 섭동 전류를 인가하는 파워 앰프;
상기 배터리 팩의 응답 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 전압 측정부에 의해 상기 배터리 팩의 전압 신호로부터 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 분리하여 출력하는 섭동 신호 분리부; 및
상기 섭동 신호 분리부에 의한 교류 성분에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
Battery pack;
A power amplifier for applying a perturbation current to the battery pack;
A voltage measuring unit for measuring a response voltage of the battery pack;
A perturbation signal separator which removes a direct current component from the voltage signal of the battery pack by the voltage measuring unit and separates and outputs only an AC component; And
And an analog-to-digital converter for converting an analog signal of the AC component of the perturbation signal separator into a digital signal and outputting the digital signal, and outputting the digital signal.
제 1 항에 있어서,
상기 전압 측정부는 분압 저항을 포함하고,
상기 섭동 신호 분리부는 상기 분압 저항에 연결된 저주파 통과 필터와, 상기 분압저항과 상기 저주파 통과 필터에 연결된 차동 증폭 회로를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the voltage measuring unit includes a voltage dividing resistor,
Wherein the perturbation signal separator comprises a low pass filter connected to the voltage dividing resistor and a differential amplifier circuit connected to the voltage dividing resistor and the low pass filter.
제 2 항에 있어서,
상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터를 통하여 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 연결되고,
상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터의 비반전 단자에 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
3. The method of claim 2,
The node of the voltage-dividing resistor is connected to the inverting terminal of the differential amplifying circuit through the low-pass filter,
And a node of the voltage-dividing resistor is connected to a non-inverting terminal of the low-pass filter. A low-cost impedance spectroscopy system capable of estimating the sound state of a high-voltage battery pack.
제 3 항에 있어서,
상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 출력되고,
상기 저주파 통과 필터를 통하여 직류 신호만 출력되어 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 입력되고,
상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 상기 차동 증폭 회로의 비반전 단자에 입력됨을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
The method of claim 3,
An AC signal and a DC signal are output through a node of the voltage dividing resistor,
Only the DC signal is output through the low-pass filter and input to the inverting terminal of the differential amplifying circuit,
And an AC signal and a DC signal are input to a non-inverting terminal of the differential amplification circuit through a node of the voltage-dividing resistor.
제 4 항에 있어서,
상기 차동 증폭 회로는 교류 신호만을 상기 아날로그 디지털 변환기에 출력함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the differential amplifier circuit outputs only an AC signal to the analog-to-digital converter. 2. A low-cost impedance spectroscopy system capable of estimating a sound state of a high-voltage battery pack.
제 1 항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 변환기에 연결된 디지털 락인 앰프를 더 포함하고,
상기 디지털 락인 앰프는 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분을 분리하여 출력함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a digital lock-in amplifier connected to said analog to digital converter,
Wherein the digital lock-in amplifier separates real and imaginary components of voltage and current, respectively, and outputs the separated real and imaginary components, and outputs a low-impedance spectrum spectroscopy system capable of estimating the sound state of the high-voltage battery pack.
제 6 항에 있어서,
상기 디지털 락인 앰프에 연결된 배터리 내부 임피던스 연산부를 더 포함하고,
상기 배터리 내부 임피던스 연산부는 배터리 내부 임피던스를 나타내는 임피던스 실수부, 허수부, 크기 및 위상 정보를 연산함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
The method according to claim 6,
Further comprising a battery internal impedance calculator connected to the digital lock-in amplifier,
Wherein the battery internal impedance arithmetic unit calculates an impedance real part, an imaginary part, a magnitude and a phase information indicating an internal impedance of the battery, and the inexpensive impedance spectral system capable of estimating the sound state of the high voltage battery pack.
제 7 항에 있어서,
상기 배터리 내부 임피던스 연산부에 연결된 배터리 건전 상태 판단부를 더 포함하고,
상기 배터리 건전 상태 판단부는 상기 임피던스와 건전 상태 사이의 상관 관계를 이용하여 현재의 배터리 건전 상태를 추정함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 시스템.
8. The method of claim 7,
And a battery health state determiner coupled to the battery internal impedance calculator,
Wherein the battery health state determiner estimates a current battery health state using a correlation between the impedance and the health state, wherein the battery health state estimator estimates a current state of the battery.
배터리 팩에 섭동 전류를 인가하는 단계;
상기 배터리 팩의 응답 전압을 측정하는 단계;
상기 배터리 팩의 전압 신호로부터 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 분리하여 출력하는 섭동 신호 분리 단계; 및,
상기 섭동 신호 분리 단계에 의한 교류 성분에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버팅 단계를 포함함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
Applying a perturbation current to the battery pack;
Measuring a response voltage of the battery pack;
A perturbation signal separating step of removing a direct current component from the voltage signal of the battery pack and isolating and outputting only an AC component; And
And converting the analog signal of the alternating current component by the perturbation signal separating step into a digital signal and outputting the converted analog signal to the digital signal converting step.
제 9 항에 있어서,
상기 배터리 팩의 응답 전압 측정 단계는 분압 저항을 통해 이루어지고,
상기 섭동 신호 분리 단계는 상기 분압 저항에 연결된 저주파 통과 필터와, 상기 분압저항과 상기 저주파 통과 필터에 연결된 차동 증폭 회로로 이루어짐을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of measuring the response voltage of the battery pack is performed through a voltage-dividing resistor,
Wherein the step of separating the perturbation signal comprises a low pass filter connected to the voltage dividing resistor and a differential amplifying circuit connected to the voltage dividing resistor and the low pass filter.
제 10 항에 있어서,
상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터를 통하여 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 연결되고,
상기 분압 저항의 노드는 상기 저주파 통과 필터의 비반전 단자에 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
11. The method of claim 10,
The node of the voltage-dividing resistor is connected to the inverting terminal of the differential amplifying circuit through the low-pass filter,
And a node of the voltage-dividing resistor is connected to a non-inverting terminal of the low-pass filter.
제 11 항에 있어서,
상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 출력되고,
상기 저주파 통과 필터를 통하여 직류 신호만 출력되어 상기 차동 증폭 회로의 반전 단자에 입력되고,
상기 분압 저항의 노드를 통하여 교류 신호와 직류 신호가 상기 차동 증폭 회로의 비반전 단자에 입력됨을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
12. The method of claim 11,
An AC signal and a DC signal are output through a node of the voltage dividing resistor,
Only the DC signal is output through the low-pass filter and input to the inverting terminal of the differential amplifying circuit,
And the AC signal and the DC signal are input to the non-inverting terminal of the differential amplification circuit through the node of the voltage-dividing resistor, so as to estimate the sound state of the high-voltage battery pack.
제 12 항에 있어서,
상기 차동 증폭 회로는 교류 신호만을 아날로그 디지털 변환기에 출력함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the differential amplifier circuit outputs only the AC signal to the analog-to-digital converter.
제 9 항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 컨버팅 단계 이후, 상기 교류 성분에 대한 디지털 신호로부터 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분을 분리하여 출력함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
10. The method of claim 9,
And outputting the real and imaginary components of the voltage and current from the digital signal for the AC component after the analog to digital conversion step.
제 14 항에 있어서,
상기 전압, 전류 각각의 실수와 허수 성분으로부터 배터리 내부 임피던스를 나타내는 임피던스 실수부, 허수부, 크기 및 위상 정보를 연산함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
15. The method of claim 14,
And calculating an impedance real part, an imaginary part, a magnitude and a phase information indicating an internal impedance of the battery from the real and imaginary components of the voltages and currents, respectively, and estimating the sound state of the high voltage battery pack.
제 15 항에 있어서,
상기 임피던스와 건전 상태 사이의 상관 관계를 이용하여 현재의 배터리 건전 상태를 추정함을 특징으로 하는 고전압 배터리 팩의 건전 상태 추정이 가능한 저가의 임피던스 분광 방법.
16. The method of claim 15,
And estimating a current state of the battery using a correlation between the impedance and the sound state. The low-cost impedance spectroscopy method according to claim 1,
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200143207A (en) * 2019-06-13 2020-12-23 숭실대학교산학협력단 Method of evaluating impedance spectroscopy for used battery module, recording medium and apparatus for performing the method
CN113996563A (en) * 2021-11-23 2022-02-01 格林美股份有限公司 Battery sorting method and device based on electrochemical impedance spectroscopy and electronic equipment

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010528A1 (en) 2002-07-14 2004-01-15 Roger Kumar Encoding and decoding data arrays using separate pre-multiplication stages
KR20040072249A (en) * 2003-02-10 2004-08-18 주식회사 한림포스텍 Portable battery-pack non-destructive test system using AC impedance measurement technology and multi-channel measurement system and method which it use
KR20050054449A (en) * 2004-12-01 2005-06-10 주식회사 파워트론 Battery cell voltage and impedance measuring circuit
JP2006306376A (en) 2005-03-30 2006-11-09 Pcn Corp On-vehicle battery management device
KR20080010175A (en) * 2006-07-26 2008-01-30 한동호 Battery monitoring system and method for uninterruptible power supply
KR100823507B1 (en) 2006-08-29 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 Battery manegement system and the operating method thereof
US20140013759A1 (en) 2012-07-10 2014-01-16 Alstom Technology Ltd Premix burner of the multi-cone type for a gas turbine
US20140034717A1 (en) 2011-05-02 2014-02-06 Graphic Packaging International, Inc. Carton With Opening Feature
US20150025932A1 (en) 2011-10-04 2015-01-22 Raf Technology, Inc. In-field device for de-centralized workflow automation
KR20160058281A (en) * 2014-11-14 2016-05-25 한국전기연구원 Apparatus for forecasting life cycle of battery based on AC impedance by using very low current

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010528A1 (en) 2002-07-14 2004-01-15 Roger Kumar Encoding and decoding data arrays using separate pre-multiplication stages
KR20040072249A (en) * 2003-02-10 2004-08-18 주식회사 한림포스텍 Portable battery-pack non-destructive test system using AC impedance measurement technology and multi-channel measurement system and method which it use
KR20050054449A (en) * 2004-12-01 2005-06-10 주식회사 파워트론 Battery cell voltage and impedance measuring circuit
JP2006306376A (en) 2005-03-30 2006-11-09 Pcn Corp On-vehicle battery management device
KR20080010175A (en) * 2006-07-26 2008-01-30 한동호 Battery monitoring system and method for uninterruptible power supply
KR100823507B1 (en) 2006-08-29 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 Battery manegement system and the operating method thereof
US20140034717A1 (en) 2011-05-02 2014-02-06 Graphic Packaging International, Inc. Carton With Opening Feature
US20150025932A1 (en) 2011-10-04 2015-01-22 Raf Technology, Inc. In-field device for de-centralized workflow automation
US20140013759A1 (en) 2012-07-10 2014-01-16 Alstom Technology Ltd Premix burner of the multi-cone type for a gas turbine
KR20160058281A (en) * 2014-11-14 2016-05-25 한국전기연구원 Apparatus for forecasting life cycle of battery based on AC impedance by using very low current

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200143207A (en) * 2019-06-13 2020-12-23 숭실대학교산학협력단 Method of evaluating impedance spectroscopy for used battery module, recording medium and apparatus for performing the method
CN113996563A (en) * 2021-11-23 2022-02-01 格林美股份有限公司 Battery sorting method and device based on electrochemical impedance spectroscopy and electronic equipment

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