KR20180101683A - 배터리 내부저항 측정 장치 - Google Patents

배터리 내부저항 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 내부저항 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 블록 또는 회로 기판에서 발생하는 저항의 영향으로 인한 부정확성을 제거하여 테스트의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있는 휴대폰용 배터리 내부저항 측정 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 내부저항 측정 장치 {Internal Resistance Measuring Device}
본 발명은 배터리 내부저항 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 블록 또는 회로기판(PCB 또는 FPCB)에서 발생하는 저항의 영향으로 인한 부정확성을 제거하여 테스트의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있는 휴대폰용 배터리 내부저항 측정 장치에 관한 것이다.
휴대폰이 다기능화되면서 배터리 용량 역시 증가하고 있으며, 배터리 용량에 대한 성능 검사에 대한 정확성과 신뢰성 역시 중요해지고 있다.
배터리 상태를 정확히 파악하기 위해서는 배터리 용량과 내부저항 값 측정이 필요하고, 배터리의 내부저항값 측정을 통해 배터리의 용량과 상태를 점검할 수 있다.
내부 저항값이 커지면 배터리 용량 저하가 발생된다. 따라서, 배터리의 내부 저항값 측정을 통해 배터리의 상태를 확인할 수 있기 때문에 배터리 검사 시 내부 저항 측정 검사가 이용되고 있다.
도 1의 (a)는 종래의 핀 블록 형태의 배터리 내부저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이고, (b)는 이에 따른 내부 회로도이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 종래의 핀 블록 형태의 배터리 내부저항 측정 장치는 검사 대상인 배터리 셀(10)의 탭(110)이 장착되는 핀 블록(20)과 상기 핀블록의 커넥터(210)를 통해 전기적으로 결합되어 상기 장착된 배터리의 내부 저항을 측정하는 내부저항 측정 유닛(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 종래의 핀 블록 형태의 배터리 내부저항 측정 장치는 배터리 셀(10)의 탭(110)이 핀 블록(20)의 커넥터(210)를 통해 내부저항 측정 유닛과 전기적으로 접속되면 정전류원과 전압계가 공통으로 배터리와 연결된 공통 루프를 형성하게 되고, 상기 공통 루프의 2개의 단자를 찍어서 내부 저항을 측정하게 된다.
여기서, 배터리의 내부 저항(Rb)은 옴의 법칙에 따라 E=IRb에 의해 계산되고, 원칙적으로 측정 저항(RB)는 내부 저항(Rb)와 같아야 한다.
그러나, 도 2와 같이 핀 블록에서 발생하는 핀 블럭 저항(R1, R2)에 의해 실제 계산식은 E=I(R1+R2+Rb)가 되고, 측정 저항(RB)은 배터리의 내부 저항(Rb)와 핀 저항(R1, R2)을 합한 값이 되므로 배터리의 기전력(E)이 감소하여 내부 저항(Rb)이 실제 보다 크게 산출되고, 배터리 용량이 적게 산출될 수 밖에 없다.
따라서, 핀 블록에서의 핀 저항(R1, R2)과 배터리의 내부 저항 값에 큰 영향을 미치게 되고, 배터리 내부 저항 측정의 정확성과 신뢰도가 떨어지는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 핀 블록에서 발생하는 저항의 영향으로 인한 부정확성을 제거하여 테스트의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있는 휴대폰용 배터리 내부저항 측정 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 휴대폰용 배터리 내부저항 측정 장치는 배터리가 장착되는 접속 커넥터와 상기 접속 커넥터와 전기적으로 연결된 내부저항 측정 유닛을 포함하는 내부저항 측정 장치에 있어서, 상기 접속 커넥터는 체결되는 배터리 탭의 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하고; 상기 내부저항 측정 유닛은 상기 4개의 단자와 전기적으로 접속되어 정전류원(constant current source)으로부터 배터리에 연결되는 제 1 루프와 상기 제 1 루프로부터 분기되어 전압원으로부터 배터리에 연결되는 제 2 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 접속 커넥터는 핀 블록 또는 회로 기판으로 구성되고; 상기 핀 블록은 체결되는 배터리 탭의 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 핀 블록은 테스트가 필요한 배터리의 입출력단이 전기적으로 연결된 4개의 단자를 구비하는 탭을 수용하고 상기 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하는 커넥터를 포함하는 탭 수용부와; 상기 탭 수용부를 탄성 가압하여 전기적으로 접속하는 탄성 가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 내부저항 측정 유닛은 상기 제 1 루프를 이루는 배터리의 입, 출력 단자인 제 1 입출력 단자(A, B)와 상기 제 2 루프를 이루는 배터리의 의 입, 출력 단자인 제 2 입출력 단자(C,B)D의 전압 값을 통해 배터리의 내부 저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 내부저항 측정장치는 핀 블록에서 발생하는 저항의 영향으로 인한 부정확성을 제거하여 테스트의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
도 1의 (a)는 종래의 핀 블록 형태의 배터리 내부저항 측정 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이고, (b)는 이에 따른 내부 회로도이다.
도 2는 종래의 핀 블록 형태의 배터리 내부저항 측정 장치의 핀 블록 저항을 고려한 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 내부저항 측정 장치의 내부 저항 측정 유닛을 개략적으로 도시한 회로도이고,
도 4는 도 3에 따른 핀 블록 저항을 고려한 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 상기 표1에 따른 내부저항 값 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 내부저항 측정 장치의 내부 저항 측정 유닛을 개략적으로 도시한 회로도이고, 도 4는 도 3에 따른 핀 블록 저항을 고려한 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 내부저항 측정 장치는 배터리 셀(10)의 탭(110)이 장착되는 핀 블록(20)과 상기 핀 블록의 커넥터(211)를 통해 전기적으로 연결된 내부저항 측정 유닛(30)을 포함하는 내부저항 측정 장치에 있어서, 상기 핀 블록(20)은 체결되는 배터리에서 연결되는 4개의 단자와 전기적으로 접속되는 커넥터(211)를 포함하고, 상기 내부저항 측정 유닛(30)은 상기 4개의 단자와 전기적으로 접속되어 형성되되; 정전류원(constant current source)으로부터 배터리에 연결되는 제 1 루프와 상기 제 1 루프로부터 분기되어 전압계로부터 배터리에 연결되는 제 2 루프를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 정전류원과 배터리 사이에 연결되는 루프의 경우 핀 블록에 의한 저항 간섭이 크므로 상기 루프에서 분기되어 전압계와 배터리 사이에 연결되는 루프를 형성하여 핀 블록에 의한 저항 간섭을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 4개의 단자는 상기 제 1 루프를 이루는 배터리의 입, 출력 단자인 제 1 입출력 단자(A,B)와 상기 제 2 루프를 이루는 배터리의 의 입, 출력 단자인 제 2 입출력 단자(C,D)로 구성될 수 있다.
상기 핀 블록(20)은 테스트가 필요한 배터리의 입출력단이 전기적으로 연결된 탭을 수용하는 탭 수용부(210)와 상기 탭 수용부를 탄성 가압하여 전기적으로 접속하는 탄성 가압부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탭 수용부(210)에는 배터리에서 연결되는 4개의 단자를 내부저항 측정 유닛과 전기적으로 접속되는 커넥터(211)를 포함하여 구성된다.
상기 탄성 가압부(220)는 상기 배터리 셀의 탭(110)이 탭 수용부(210)에 장착된 경우 상기 탭(110)을 가압시켜 상기 4개의 단자가 커텍터(211)를 통해 내부저항 측정 유닛(30)과 전기적으로 접속되도록 하는 역할을 담당한다.
핀 블록(20)은 탄성력을 이용하여 전기적으로 접속되는 구조이므로 핀블록에서 발생하는 저항이 매우 커서 배터리 내부 저항 측정의 정확성에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 도 1의 (B)와 같이 핀 블록을 2단자 접속으로 정전류원과 전압계가 공통으로 연결되도록 루프를 형성할 경우 핀 블록에서의 저항이 배터리의 내부 저항 측정에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 도 3과 같이 4개의 단자가 측정 회로 유닛과 전기적으로 접속하여 정전류원과 배터리 사이에 연결되는 루프와 상기 루프와 분기되어 전압계와 배터리 사이에 연결되는 루프를 포함하는 2개의 루프를 형성하도록 구성할 수 있다.
여기서, 상기 4개의 단자는 상기 정전류원과 배터리가 연결되어 제 1 루프를 형성하는 배터리 입출력단에 접속되는 제 1 입출력 단자(A,B)와 상기 전압계와 배터리가 연결되어 제 2 루프를 형성하는 배터리 입출력단에 접속되는 제 2 입출력 단자(C,D)로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 제 1 루프와 제 2 루프 중 핀 블록 저항에 큰 영향을 미치는 루프는 제 1 루프이며, 제 2 루프의 저항은 제 1 루프의 저항에 비해 무시할 정도로 작다.
보다 구체적으로, 제 1 루프는 정전류원(Constant current Source)과 배터리 사이에 연결되는 루프이며 정전류원은 부하에 일정한 전류를 공급하는 전원으로 부하 저항이 변화하면 부하 양단의 저항도 변화하는 특성을 가지고 있으며, 제 1 루프의 저항(R1, R2)를 통해 흐르는 전류의 양이 크기 때문에 핀 블록에 의한 접촉시 발생하는 저항이 그대로 핀블록의 저항으로 반영되므로 제 1 루프의 저항(R1, R2)는 매우 크기 때문에 배터리의 측정 저항(RB)에 큰 영향을 미치고 측정되는 배터리의 양단의 전압의 정확성이 떨어친다.
그러나, 제 2 루프는 전압계와 배터리 사이에 연결되는 루프이며 상기 제 2 루프의 저항(Rs1, Rs2)를 통해 흐르는 전류의 양은 배터리의 내부 저항(Rb)를 통해 흐르는 전류에 비해 매우 작기 때문에 상기 제 1 루프의 저항(R1, R2)의 영향을 받지 않고 배터리 양단의 전압을 정확하게 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, R1에 흐르는 전류는 배터리 내부 저항 Rb에 흐르는 전류와 제 2 루프의 저항 Rs1에 흐르는 전류의 합과 같고, 정전류원에 의해 공급되는 전류가 대부분 배터리 내부 저항 Rb를 통해 흐르고 제 2 루프의 저항 Rs1에 흐르는 전류는 매우 작기 때문에 제 2 루프의 전압계의 양단에서 측정된 전압을 매우 정확하게 측정될 수 있으며, 배터리의 내부저항(Rb) 정확하게 측정할 수 있다..
하기의 <표 1>은 상기 <표 1>은 3개의 핀블록(#1 내지 #3)에 대해 종래의 2단자 내부저항 측정 장치와 본 발명에 따른 4단자 내부저항 측정 장치로 측정된 배터리의 내부 저항 값을 비교한 것이며, 도 4는 상기 표1에 따른 내부저항 값 변화를 도시한 그래프이다.
Figure pat00001
상기 <표 1>과 도 4를 통해 알 수 있듯이, 종래의 2단자 내부저항 측정 장치의 경우 배터리의 내부 저항이 매우 크게 나타나고 편차(100 ~ 214 mmΩ)도 크게 나타나 정확성과 신뢰성이 매우 떨어짐을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 4단자 내부저항 측정 장치의 경우 배터리의 내부 저항이 작을 뿐만 아니라 편차(57.6 ~ 57.84mmΩ)도 매우 작게 나타나 내부 저항 측정의 정확성과 신뢰성이 종래에 비해 현저하개 개선되었음을 알 수 있다.
상기 실시예는 접속커넥터로 핀 블록이 사용되고 상기 핀 블록에 의해 배터리와 내부저항 측정 유닛이 전기적으로 연결되는 구조에 관한 것이지만, 상기 접속커넥터는 핀블록 대신 도 6과 같은 회로기판(PCB, FPCB)를 통해 배터리와 내부저항 측정 유닛이 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 배터리 셀 20 : 핀 블록
30 : 내부저항 측정유닛

Claims (4)

  1. 배터리가 장착되는 접속 커넥터와 상기 접속 커넥터와 전기적으로 연결된 내부저항 측정 유닛을 포함하는 내부저항 측정 장치에 있어서,
    상기 접속 커넥터는 체결되는 배터리 탭의 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하고;
    상기 내부저항 측정 유닛은 상기 4개의 단자와 전기적으로 접속되어 정전류원(constant current source)으로부터 배터리에 연결되는 제 1 루프와 상기 제 1 루프로부터 분기되어 전압원으로부터 배터리에 연결되는 제 2 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부저항 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 접속 커넥터는
    핀 블록 또는 회로 기판으로 구성되고;
    상기 핀 블록은
    체결되는 배터리 탭의 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부저항 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 핀 블록은
    테스트가 필요한 배터리의 입출력단이 전기적으로 연결된 4개의 단자를 구비하는 탭을 수용하고 상기 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하는 커넥터를 포함하는 탭 수용부와;
    상기 탭 수용부를 탄성 가압하여 상기 4개의 단자와 내부저항 측정 유닛을 전기적으로 접속하는 탄성 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부저항 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내부저항 측정 유닛은
    상기 제 1 루프를 이루는 배터리의 입, 출력 단자인 제 1 입출력 단자(A, B)와 상기 제 2 루프를 이루는 배터리의 의 입, 출력 단자인 제 2 입출력 단자(C,B)D의 전압 값을 통해 배터리의 내부 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부저항 측정 장치.
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