KR20210043965A - 고정밀 임피던스 측정 장치 - Google Patents

고정밀 임피던스 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210043965A
KR20210043965A KR1020190126959A KR20190126959A KR20210043965A KR 20210043965 A KR20210043965 A KR 20210043965A KR 1020190126959 A KR1020190126959 A KR 1020190126959A KR 20190126959 A KR20190126959 A KR 20190126959A KR 20210043965 A KR20210043965 A KR 20210043965A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
unit
impedance
amplifying unit
electrochemical energy
Prior art date
Application number
KR1020190126959A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102254776B1 (ko
Inventor
손형빈
이영재
최경린
홍영진
Original Assignee
주식회사 민테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 민테크 filed Critical 주식회사 민테크
Priority to KR1020190126959A priority Critical patent/KR102254776B1/ko
Priority to EP20877209.5A priority patent/EP3916409A4/en
Priority to US17/435,027 priority patent/US11899073B2/en
Priority to PCT/KR2020/012767 priority patent/WO2021075744A1/ko
Priority to CN202080018017.3A priority patent/CN113490856A/zh
Publication of KR20210043965A publication Critical patent/KR20210043965A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102254776B1 publication Critical patent/KR102254776B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/18—Screening arrangements against electric or magnetic fields, e.g. against earth's field
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/30—Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0007—Frequency selective voltage or current level measuring
    • G01R19/0015—Frequency selective voltage or current level measuring separating AC and DC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/114—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier comprising means for electro-magnetic interference [EMI] protection
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 임피던스 측정 장치는 전기 화학 에너지 장치; 상기 전기 화학 에너지 장치의 연결 단자 각각에 연결되어 배선으로 인입되는 신호를 증폭하는 증폭부 및 상기 증폭부로부터 신호를 인가받아 임피던스를 측정하는 메인 보드를 포함한다. 따라서, 본 발명은 전치 증폭기를 전기 화학 에너지 장치의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있다는 장점이 있다.

Description

고정밀 임피던스 측정 장치{IMPEDANCE MEASURING DEVICE}
본 발명은 고정밀 임피던스 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전치 증폭기를 전기 화학 에너지 장치의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있도록 하는 고정밀 임피던스 측정 장치에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 고객에게 불편을 주지 않고 최대 부하를 줄임으로써, 수요 측면의 에너지 효율을 높이는 잠재적인 도구이다. 가정용 에너지 저장 장치는 실제로 여러 제조업체에서 개발 및 판매하고 있다. 장치의 높은 비용이 소모품에 대한 제약으로 작용하지만, ESS는 소형이고 제어가 용이하기 때문에 가정용 에너지 관리에 채택되기 시작했다.
이러한 차세대 전력 기술이 보급 되면서, 이곳에 사용되는 대용량, 고전압 전기 화학 에너지 장치의 상태 측정에 대한 요구가 증가되고 있다.
대용량 전기 화학 에너지 장치는 특성상 높은 작동 전압(~수백 V) 및 매우 낮은 내부 임피던스(수~수십 mΩ)를 가지기 때문에 이를 위한 임피던스 측정 장치는 매우 작은 AC 전압(수십 uV) 변화를 정밀하게 측정해야 한다.
이러한 정밀 측정을 위해 전자기간섭(EMI: Electro Magnetic Interference) 제거 및 높은 공통 모드 제거비(common mode rejection ratio)가 요구된다.
전자기간섭 제거를 위해서는 전기 화학 에너지 장치 및 임피던스 측정 장치를 연결하는 배선을 최대한 짧게 하고 전자기간섭 차폐에 세심한 주의가 필요하나, 시스템의 안전한 운영을 위해 측정기기실과 전기 화학 에너지 장치과 최소 이격 거리가 존재하기 때문에 완벽한 전자기간섭 차폐는 어려울 실정이다.
또한, 고전압 동작 조건 하에서 높은 공통 모드 제거비를 얻기 위해서 고가의 부품이 요구되며, 측정 배선이 고전압에 노출되므로 안전 문제도 발생하고 있다.
본 발명은 전치 증폭기를 전기 화학 에너지 장치의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있도록 하는 고정밀 임피던스 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 절연 증폭기를 사용하여 높은 공통 모드 제거비를 얻을 수 있는 고정밀 임피던스 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 측정 배선이 저압으로 운영되기 때문에 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는 고정밀 임피던스 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고압 축전기 대신 절연 증폭기가 절연을 담당하므로 소형화 및 원가 절감이 가능하도록 하는 고정밀 임피던스 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 임피던스 측정 장치는 전기 화학 에너지 장치, 상기 전기 화학 에너지 장치의 연결 단자 각각에 연결되어 배선으로 인입되는 신호 중 직류 신호를 제거하고 교류 신호을 통과시키고, 상기 교류 신호를 증폭하여 제공하는 증폭부 및 상기 증폭부로부터 교류 신호를 인가받아 상기 교류 신호에 대한 임피던스를 측정하는 메인 보드를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전치 증폭기를 전기 화학 에너지 장치의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 절연 증폭기를 사용하여 높은 공통 모드 제거비를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 측정 배선이 저압으로 운영되기 때문에 안전성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 고압 축전기 대신 절연 증폭기가 절연을 담당하므로 소형화 및 원가 절감이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 고전압 교류 임피던스 분석기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 종래의 고전압 다채널 교류 임피던스 분석기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부의 내부 구조를 설명하기 위한 회로도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 사용된 용어 중 “전기 화학 에너지 장치”는 배터리, 연료전지 등을 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 고전압 교류 임피던스 분석기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 고전압 교류 임피던스 분석기는 신호 입력부(5), DC 블록킹부(10), 제1 증폭부(20), 제2 증폭부(30) 및 아날로그-디지털 컨버터(40)를 포함한다.
신호 입력부(5)는 전기 화학 에너지 장치(1)에서 인가된 전원을 DC 블록킹부(10)에 제공한다. 이때, 전기 화학 에너지 장치(1)에서 인가된 전원은 직류 신호 및 교류 신호를 포함한다.
DC 블록킹부(10)는 전기 화학 에너지 장치(1)에서 인가된 전원에서 직류 신호를 제거하고 교류 신호만이 제1 증폭부(20)에 제공하도록 한다. 즉, DC 블록킹부(10)는 신호 입력부(5)로부터 인간된 전원에서 직류 신호를 제거하여 교류 신호만이 제1 증폭부(20)에 제공하도록 한다.
일반적으로, 직류는 저항에 따라 인가한 전압에 대비해 전류가 변하지만 교류는 임피던스에 따라 인가한 전압, 주파수에 대비해 진폭 및 위상이 변하기 때문에, 본 발명의 DC 블록킹부(10)는 직류 신호를 제거하고 교류 신호를 통하시킴으로써 임피던스를 분석할 수 있도록 한다.
이러한 DC 블록킹부(10)는 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되는 경우 공통 모드 노이즈를 제거하기 위한 2개의 축전기(11, 12)가 형성되어 있으며, 2개의 축전기(11, 12)에 의해 공통 모드 노이즈가 제거된 후 제1 증폭부(20)를 통해 제2 증폭부(30)에 제공되기 때문에 제2 증폭부(30)는 공통 모드 노이즈를 제외한 제1 증폭부(20)에서 인입된 신호만을 증폭할 수 있다.
만일, DC 블록킹부(10)에 2개의 축전기(11, 12)가 형성되어 있지 않은 경우 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되면 공통 모드 노이즈는 제1 증폭부(20)를 통해 제2 증폭부(30)에 제공되며, 제2 증폭부(30)에 의해 증폭된다. 따라서, DC 블록킹부(10)에는 배선으로부터 인입되는 공통 모드 노이즈를 제거하기 위한 2개의 축전기(11, 12)가 형성되어야 한다.
제1 증폭부(20)는 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 제2 증폭부(30)에 제공한다. 이때, 제1 증폭부(20)는 차동 증폭기로 구현될 수 있다.
상기의 제1 증폭부(20)를 사용하게 되는 경우 고주파 공통 모드 신호나 급격한 공통 모드 전압 변호가 발생할 때 낮은 공통 모드 제거비를 가지게 된다는 문제점이 있다.
종래의 제1 증폭부(20)는 고전압 교류 임피던스 분석기의 내부의 입력단에 형성되어 있기 때문에, 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되는 경우 공통 모드 노이즈 및 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호를 함께 증폭하여 제2 증폭부(30)에 제공한다.
즉, 종래의 제1 증폭부(20)가 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭할 때 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되는 경우 공통 모드 노이즈 및 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호를 함께 증폭하기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 DC 블록킹부(10)에 복수의 축전기(11, 12)가 형성되어야 한다.
이때, 복수의 축전기(11, 12)는 수 uF 이상 고용량, kV급 고압 축전기가 사용되어야 하며, 공통 모드 잡음을 제거하기 위해서는 2개가 필요하다는 문제점이 있다.
또한, 상기의 복수의 축전기(11, 12)는 고압 직류 신호 및 중첩된 교류 신호를 증폭하기 위해서 사용되는데, 복수의 축전기(11, 12)의 사용으로 인한 비용 및 공간은 다채널화에 큰 걸림돌이 된다.
상기와 같이, DC 블록킹부(10)에 복수의 축전기(11, 12)가 형성되어 있는 경우 복수의 축전기(11, 12) 각각에 의해 배선에 의해 인입되는 공통 모드 노이즈가 제거되기 때문에 제1 증폭부(20)는 공통 모드 노이즈를 제외하고 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭할 수 있다.
하지만, 제1 증폭부(20)에 공통 모드 노이즈가 인입되는 것을 방지하기 위해 DC 블록킹부(10)에 복수의 축전기(11, 12)가 형성되는 경우, 복수의 축전기(11, 12)의 형성으로 인해 많은 비용이 요구된다는 단점이 있다.
제2 증폭부(30)는 제1 증폭부(20)로부터 수신된 신호를 증폭하여 아날로그-디지털 컨버터(40)에 제공한다. 아날로그-디지털 컨버터(40)는 제2 증폭부(30)로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제공한다.
도 2는 종래의 고전압 다채널 교류 임피던스 분석기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고전압 다채널 교류 임피던스 분석기는 DC 블록킹부(10), 제1 증폭부(20), 제2 증폭부(30) 및 아날로그-디지털 컨버터(40)를 포함한다.
DC 블록킹부(10)는 복수의 전기 화학 에너지 장치(1~M) 각각에서 인가된 전원에서 직류 신호를 제거하고 교류 신호만이 제1 증폭부(20)에 제공하도록 한다. 즉, 복수의 전기 화학 에너지 장치(1~M) 각각에서 인가된 전원은 직류 신호 및 교류 신호를 포함하는데, 복수의 전기 화학 에너지 장치(1~M) 각각에 연결된 DC 블록킹부(10)는 전원에서 직류 신호를 제거하여 교류 신호만이 제1 증폭부(20)에 제공하도록 한다.
제1 증폭부(20)는 DC 블록킹부(10) 각각으로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 제2 증폭부(30)에 제공한다. 이때, 제1 증폭부(20)는 전치 증폭기로 구현될 수 있다.
하지만, 종래의 제1 증폭부(20)는 고전압 교류 임피던스 분석기의 내부의 입력단에 형성되어 있기 때문에 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되며, DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호가 증폭된 후 증폭된 신호 및 공통 모드 노이즈는 제2 증폭부(30)에 제공한다.
즉, 종래의 제1 증폭부(20)가 DC 블록킹부(10) 각각로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭할 때 배선으로부터 공통 모드 노이즈가 인입되는 경우 공통 모드 노이즈가 제1 증폭부(20)를 통해 제2 증폭부(30)에 제공되어 증폭되기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 DC 블록킹부(10) 각각에 복수의 축전기(11~N)가 형성되어야 한다.
도 1은 하나의 전기 화학 에너지 장치(1)와 연결되었기 때문에 DC 블록킹부(10) 각각에 2개의 축전기(11, 12)가 형성되면 되지만, 도 2와 같이 복수의 전기 화학 에너지 장치(1~M)와 연결되는 경우 복수의 전기 화학 에너지 장치(1~M)의 수만큼의 DC 블록킹부(10)의 수가 증가하기 때문에 복수의 전기 화학 에너지 장치의 수 × 2 만큼의 축전기(11~N)가 형성되어야 한다.
상기와 같이, 복수의 전기 화학 에너지 장치의 수 × 2 만큼의 축전기(11~N)가 형성되어 있는 경우 각각의 DC 블록킹부(10)에서 배선에 의해 인입되는 공통 모드 노이즈가 제거되기 때문에 제1 증폭부(20)는 DC 블록킹부(10)로부터 수신된 복수의 신호의 차에 따라 신호를 증폭한 후 증폭된 신호만을 제2 증폭부(30)에 제공한다.
하지만, 제1 증폭부(20)에 공통 모드 노이즈가 인입되는 것을 방지하기 위해 복수의 전기 화학 에너지 장치의 수 × 2 만큼의 축전기(11~N)가 형성되어 있는 경우, 복수의 전기 화학 에너지 장치의 수 × 2 만큼의 축전기(11~N)의 형성으로 인해 많은 비용이 요구된다는 단점이 있다.
제2 증폭부(30)는 제1 증폭부(20)로부터 수신된 신호를 증폭하여 아날로그-디지털 컨버터(40)에 제공한다. 만일, DC 블록킹부(10) 각각에 복수의 축전기(11~N)가 형성되어 있지 않은 경우, 공통 모드 노이즈가 제2 증폭부(30)에 인입되기 때문에 제2 증폭부(30)는 제1 증폭부(20)로부터 수신된 신호뿐만 아니라 공통 모드 노이즈를 함께 증폭하게 된다는 문제점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭부의 내부 구조를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 교류 임피던스 분석기가 개시되어 있으며, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고전압 다채널 교류 임피던스 분석기가 개시되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 임피던스 측정 장치는 전기 화학 에너지 장치(300), 증폭부(310) 및 메인 보드(320)를 포함한다. 도 3 및 도 4의 일 실시예는 전기 화학 에너지 장치(300) 및 증폭부(310)를 구분하여 도시하였지만, 실시예에 따라 전기 화학 에너지 장치(300) 및 증폭부(310)는 하나의 구성 요소로 도시될 수 있다.
전기 화학 에너지 장치(300)는 임피던스 측정 장치에 전원을 공급하는 장치이다. 이러한 전기 화학 에너지 장치(300)는 배터리, 연료전지 등을 포함할 수 있다.
증폭부(310)는 전기 화학 에너지 장치(300) 뿐만 아니라 메인 보드(320) 또는 외부 전원을 통해 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 상기의 증폭부(310)는 하나 또는 그 이상으로 존재할 수 있으며, 증폭부(310)가 복수개 존재하는 경우 메인 보드(320)가 연결되어 동시 다채널 측정이 가능하다.
일 실시예에서, 증폭부(310)는 전기 화학 에너지 장치(300)로부터 전원을 공급받을 경우, 전기 화학 에너지 장치(300)의 연결 단자 각각에 연결되어 배선으로 인입되는 신호를 증폭한 후, 증폭된 신호를 메인 보드(320)에 제공한다.
이러한 증폭부(310)는 DC 블록킹부, 제1 증폭부(311) 및 제2 증폭부(312)를 포함한다.
DC 블록킹부는 전기 화학 에너지 장치(300)에서 인가된 전원에서 직류 신호를 제거하고 교류 신호만이 제1 증폭부(311)에 제공하도록 한다. 즉, DC 블록킹부는 전기 화학 에너지 장치(300)에서 인가된 전원에서 직류 신호를 제거하여 교류 신호만이 제1 증폭부(311)에 제공하도록 한다.
제1 증폭부(311)는 DC 블록킹부로부터 수신된 교류 신호를 증폭하고, 증폭된 교류 신호를 제2 증폭부(30)에 제공한다. 이러한 제1 증폭부(311)는 전치 증폭기로 구현될 수 있다.
이때, 제1 증폭부(311)는 전기 화학 에너지 장치(300)의 단자에 근접하게 배치되어 있기 때문에 배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고 DC 블록킹부로부터 수신된 교류 신호만을 증폭할 수 있다.
즉, 본 발명은 종래의 도 1 및 도 2와는 달리 임피던스 측정 장치 내부에서 증폭부(즉, 제1 증폭부 및 제2 증폭부)를 제거한 후 전기 화학 에너지 장치(300)의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하였다.
상기와 같이, 제1 증폭부(311)를 전기 화학 에너지 장치(300)의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고 전기 화학 에너지 장치(300)에서 인가된 전원의 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명은 제1 증폭부(311)를 전기 화학 에너지 장치(300)의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고 전기 화학 에너지 장치(300)에서 인가된 전원의 신호만 증폭하기 때문에 잡음 문제가 없으므로 공통 모드 노이즈의 제거가 불필요하기 때문에 종래의 도 1 및 도 2와 같이 공통 모드 노이즈를 제거하기 위한 복수의 축전기(11~N)를 형성하지 않아도 된다.
제2 증폭부(312)는 제1 증폭부(311)로부터 수신된 신호를 메인 보드(320)에 제공한다. 이러한 제2 증폭부(312)는 절연 증폭기로 구현될 수 있다.
이러한 제2 증폭부(312)는 임피던스의 측정 기준에 따라 다른 절연 능력을 가지도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 증폭부(312)는 1분에 5000V의 절연 능력을 가지도록 구현될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 증폭부(312)는 UL1577표준에 의거 1분에 5000V의 절연 능력을 가지도록 구현될 수 있다.
종래에는 공통 모드 노이즈를 제거하기 위해 제1 증폭기(20)를 사용하였으나, 이러한 방법은 고주파 공통 모드 노이즈나 급격한 공통 모드 전압 변화가 발생할 때 낮은 공통 모드 제거비를 가지게 된다는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 제1 증폭부(311)를 전기 화학 에너지 장치(300)의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고 전기 화학 에너지 장치(300)에서 인가된 전원의 신호만 증폭하도록 한다.
메인 보드(320)는 증폭부(310)로부터 수신된 신호를 이용하여 임피던스를 측정한다. 이러한 메인 보드(320)는 전원 장치, 전압 측정 채널, 전류 측정 채널 및 임피던스 연산부를 포함한다.
전원 장치는 메인 보드(320)에 전원을 공급한다.
전압 측정 채널은 증폭부(310)로부터 교류 신호를 수신하면 상기 증폭부로 수신된 교류 신호에 대한 전압을 측정하여 임피던스 연산부에 제공한다.
전류 측정 채널은 증폭부(310)로부터 교류 신호를 수신하면 상기 증폭부로 수신된 교류 신호에 대한 전류를 측정하여 임피던스 연산부에 제공한다.
임피던스 연산부는 전압 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전압 및 전류 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전류를 이용하여 전기 화학 에너지 장치의 임피던스를 연산한다.
이때, 임피던스 연산부는 전압 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전압 및 전류 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전류를 이용하여 임피던스를 연산하기 때문에 교류 전류에 노이즈가 포함되어 있는 경우 임피던스의 값에 오류가 있을 수 있어 전기 화학 에너지 장치의 상태를 정확히 판단할 수 없다.
하지만, 본 발명은 증폭부 및 메인 보드를 분리한 후 전치 증폭기를 전기 화학 에너지 장치의 단자에 근접하게 배치하여 배선으로 인입되는 노이즈를 증폭하지 않고 신호만 증폭하도록 하여 높은 전자기간섭에 대한 내성을 지닐 수 있도록 하였다.
상기와 같이, 메인 보드(320)는 전원 장치를 통해 전원이 인가된 후 전류 인가 채널을 통해 증폭부(310)로부터 신호를 수신하면, 전압 측정 채널을 통해 신호의 전압을 측정할 수 있고, 전류 측정 채널을 통해 신호의 전류를 측정할 수 있다. 그런 다음, 메인 보드(320)는 전압 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전압 및 전류 측정 채널로부터 수신된 교류 신호에 대한 전류를 이용하여 임피던스를 연산할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1, 300: 전기 화학 에너지 장치
5: 신호 입력부
10: DC 블록킹부
11, 12, 13 ~ N: 복수의 축전기
20: 제1 증폭부
30: 제2 증폭부
40: 아날로그-디지털 컨버터
310: 증폭부
311: 제1 증폭부
312: 제2 증폭부
320: 메인 보드

Claims (5)

  1. 임피던스 측정 장치에 있어서,
    전기 화학 에너지 장치;
    상기 전기 화학 에너지 장치의 연결 단자 각각에 연결되어 배선으로 인입되는 신호 중 직류 신호를 제거하고 교류 신호을 통과시키고, 상기 교류 신호를 증폭하여 제공하는 증폭부; 및
    상기 증폭부로부터 교류 신호를 인가받아 상기 교류 신호에 대한 임피던스를 측정하는 메인 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부는
    상기 전기 화학 에너지 장치에서 인가되는 전원의 신호 중 직류 신호를 제거하고 교류 신호을 통과시키는 DC 블록킹부;
    상기 교류 신호를 증폭하는 제1 증폭부; 및
    상기 제1 증폭부에 의해 증폭된 신호를 상기 메인 보드에 제공하는 제2 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증폭부는
    배선으로 인입되는 공통 모드 노이즈를 증폭하지 않고, 상기 교류 신호만을 증폭하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 보드는
    전원을 공급하는 전원 장치;
    상기 증폭부로부터 교류 신호를 수신하면 상기 증폭부로 수신된 교류 신호에 대한 전압을 측정하는 전압 측정 채널;
    상기 증폭부로부터 교류 신호를 수신하면 상기 증폭부로 수신된 교류 신호에 대한 전류를 측정하는 전류 측정 채널; 및
    상기 교류 신호에 대한 전압 및 상기 교류 신호에 대한 전압을 이용하여 임피던스를 연산하는 임피던스 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 보드는
    상기 증폭부가 복수개로 존재하는 경우, 상기 복수의 증폭부 각각으로부터 수신된 신호를 이용하여 다채널 측정이 가능한 것을 특징으로 하는
    임피던스 측정 장치.
KR1020190126959A 2019-10-14 2019-10-14 고정밀 임피던스 측정 장치 KR102254776B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126959A KR102254776B1 (ko) 2019-10-14 2019-10-14 고정밀 임피던스 측정 장치
EP20877209.5A EP3916409A4 (en) 2019-10-14 2020-09-22 HIGH PRECISION IMPEDANCE MEASUREMENT DEVICE
US17/435,027 US11899073B2 (en) 2019-10-14 2020-09-22 High-precision impedance measurement device
PCT/KR2020/012767 WO2021075744A1 (ko) 2019-10-14 2020-09-22 고정밀 임피던스 측정 장치
CN202080018017.3A CN113490856A (zh) 2019-10-14 2020-09-22 高精度阻抗测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126959A KR102254776B1 (ko) 2019-10-14 2019-10-14 고정밀 임피던스 측정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210043965A true KR20210043965A (ko) 2021-04-22
KR102254776B1 KR102254776B1 (ko) 2021-05-24

Family

ID=75538779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190126959A KR102254776B1 (ko) 2019-10-14 2019-10-14 고정밀 임피던스 측정 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11899073B2 (ko)
EP (1) EP3916409A4 (ko)
KR (1) KR102254776B1 (ko)
CN (1) CN113490856A (ko)
WO (1) WO2021075744A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040010528A (ko) * 2000-09-29 2004-01-31 하이드로지닉스 코포레이션 연료전지 임피던스의 측정장치
KR200344389Y1 (ko) * 2003-12-04 2004-03-11 주식회사 파워트론 고입력 동상전압형 차동증폭기를 이용한 축전지셀전압측정 회로
KR20050054449A (ko) * 2004-12-01 2005-06-10 주식회사 파워트론 축전지셀 단자전압 및 내부임피던스 측정 회로
KR20060107473A (ko) * 2006-09-21 2006-10-13 주식회사 한성전자산업개발 임피던스 측정 및 개별 자동 충·방전 기능을 가진 축전지관리장치
KR20180122385A (ko) * 2016-03-03 2018-11-12 배텔레 에너지 얼라이언스, 엘엘씨 주파수 응답을 사용하여 테스트 배터리의 내부 임피던스를 측정하기 위한 장치, 시스템, 및 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535294A (en) * 1983-02-22 1985-08-13 United Technologies Corporation Differential receiver with self-adaptive hysteresis
JP3412355B2 (ja) * 1995-09-06 2003-06-03 日本電信電話株式会社 ニッケル系電池の劣化判定方法
GB0317513D0 (en) * 2003-07-25 2003-08-27 Megger Ltd A method and apparatus for determining the complex impedance of an electrical component
WO2005054879A1 (en) * 2003-12-04 2005-06-16 Powertron Eng'g Co., Ltd Battery cell voltage and impedance measuring circuit
JP5333111B2 (ja) * 2009-09-18 2013-11-06 ヤマハ株式会社 増幅装置
JP5531067B2 (ja) 2012-08-31 2014-06-25 株式会社藤商事 遊技機
JP6036836B2 (ja) * 2012-09-18 2016-11-30 日産自動車株式会社 積層電池の内部抵抗測定回路
JP5867615B2 (ja) * 2012-10-09 2016-02-24 日産自動車株式会社 積層電池のインピーダンス測定装置
CN105675998B (zh) * 2014-11-18 2019-05-17 台达电子工业股份有限公司 接地阻抗测量装置及其操作方法
CN109212430A (zh) * 2018-07-27 2019-01-15 深圳市美思创电子有限公司 一种基于模拟交流小信号的电池阻抗测量方法和系统
JP7259614B2 (ja) * 2019-07-19 2023-04-18 株式会社デンソー 電池監視装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040010528A (ko) * 2000-09-29 2004-01-31 하이드로지닉스 코포레이션 연료전지 임피던스의 측정장치
KR200344389Y1 (ko) * 2003-12-04 2004-03-11 주식회사 파워트론 고입력 동상전압형 차동증폭기를 이용한 축전지셀전압측정 회로
KR20050054449A (ko) * 2004-12-01 2005-06-10 주식회사 파워트론 축전지셀 단자전압 및 내부임피던스 측정 회로
KR20060107473A (ko) * 2006-09-21 2006-10-13 주식회사 한성전자산업개발 임피던스 측정 및 개별 자동 충·방전 기능을 가진 축전지관리장치
KR20180122385A (ko) * 2016-03-03 2018-11-12 배텔레 에너지 얼라이언스, 엘엘씨 주파수 응답을 사용하여 테스트 배터리의 내부 임피던스를 측정하기 위한 장치, 시스템, 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102254776B1 (ko) 2021-05-24
CN113490856A (zh) 2021-10-08
US11899073B2 (en) 2024-02-13
EP3916409A1 (en) 2021-12-01
US20220137144A1 (en) 2022-05-05
WO2021075744A1 (ko) 2021-04-22
EP3916409A4 (en) 2022-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200328627A1 (en) Wireless Power Transfer System and Method
US11237201B2 (en) Partial discharge detecting system
US9689900B1 (en) Current sensing circuit
US10502778B2 (en) Method and apparatus for electric arc detection
US20120176103A1 (en) Voltage Conversion and/or Electrical Measurements from 400 Volts Upwards
CN103616625A (zh) 用于检测局部放电的外置传感器系统
CN101995313A (zh) 基于脉冲放电检测的真空断路器真空度在线监测装置
CN104065347B (zh) 用于带电粒子检测的前置放大器
KR102254776B1 (ko) 고정밀 임피던스 측정 장치
US20220252642A1 (en) Current Sensors Employing Rogowski Coils And Methods Of Using Same
KR102361606B1 (ko) 축소형 고장기록장치
CN206096356U (zh) 一种用于检测开关柜局放的地电波传感器
CN217213004U (zh) 一种电缆放电检测设备
CN211180052U (zh) 一种使用高频电流互感器的电力电缆局部放电监测装置
CN203069680U (zh) 电磁波检测装置
CN105785246A (zh) 用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置
CN105510726B (zh) 简易医疗器械电磁辐射检测仪
CN206164481U (zh) 一种射频放大器
CN110957928A (zh) 基于阻抗补偿方法的交流大电流源电路及其阻抗补偿方法
Siddiqui et al. A versatile solution for continuous on-line PD monitoring
CN219369871U (zh) 一种断路器的采样电路及断路器
CN220983389U (zh) 一种便携式宽频谐波测量装置
US20230176094A1 (en) Alternating-current energy detection apparatus
CN107765155A (zh) 一种用于开关柜局部放电检测的传感器及其使用方法
Gruchalla et al. Beam profile wire-scanner/halo-scraper sensor analog interface electronics

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right