KR20220074258A - Apparatus and method for reusable battery diagnostic - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 기술적 측면에 따른 재사용 배터리 진단 장치는, 재사용 배터리의 건강 상태와 충전 상태를 판단하는 재사용 배터리 진단 장치로서, 입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류에서 기본파 성분을 검출하는 밴드 패스 필터, 상기 밴드 패스 필터의 출력을 승산하는 곱셈기, 상기 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 피크값을 산출하는 피크값 산출기, 상기 곱셈기의 출력을 입력받아, 최대값 및 최소값을 산출하는 최대 최소 산출기 및 상기 피크값 산출기의 출력 및 상기 최대 최소 산출기의 출력을 입력받고, 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하고, 입력받은 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 계산기를 포함 할 수 있다.A reuse battery diagnostic device according to a technical aspect of the present invention is a reuse battery diagnostic device for determining a health state and a charge state of a reuse battery, and receives an input voltage and an input current, and receives a fundamental wave from the input voltage and the input current A band-pass filter for detecting a component, a multiplier for multiplying the output of the band-pass filter, a peak value calculator for receiving the output of the band-pass filter and calculating a peak value, receiving the output of the multiplier as an input, maximum and minimum values receiving the output of the maximum and minimum calculator and the peak value calculator and the output of the maximum and minimum calculator for calculating and a calculator to calculate the electrolytic transfer resistance Rd and the charge double layer capacitor Cd by separating them into reactive components.
Description
본 발명은 재사용 배터리 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a reusable battery.
국내 전기차 보급계획이 2016년 12,000대에서 2022년까지 350,000대로 확대됨에 따라 폐 배터리 발생량도 급증할 것으로 예상되나 폐 배터리에 대한 재사용 체계에 대한 어떠한 기준이나 기술도 미비한 실정이다. As the domestic electric vehicle supply plan expands from 12,000 units in 2016 to 350,000 units by 2022, the amount of waste batteries is expected to increase rapidly, but any standards or technologies for the reuse system for waste batteries are insufficient.
이러한 폐 배터리는 처리 시 환경적 위해성도 내포하고 있어 폐 배터리의 성능 검사를 기초로 재사용 가능한 배터리를 진단하는 기술에 대한 니즈가 커지고 있다. Since these waste batteries also contain environmental risks when disposed of, the need for a technology for diagnosing reusable batteries based on performance tests of the waste batteries is growing.
종래의 배터리 진단 기술로는, 2단 전류를 입력하여 DCIR(Direct Current Internal Resistance) 방식으로 진단하는 방법이 있다. As a conventional battery diagnosis technology, there is a method of diagnosing using a DCIR (Direct Current Internal Resistance) method by inputting a two-stage current.
이러한, DCIR(Direct Current Internal Resistance) 방식은 레벨의 전류차가 클수록 측정정도가 정밀하게 되나 충전전류 레벨에 따라 내부저항이 변하게 되는 문제가 있으며, 또한 랜들스 모델 등가회로에서 두 저항의 합에 대한 정보만을 사용함으로 배터리의 잔존 수명 잔존수명 (state-of-health, SOH)에 대한 정밀도를 보장하기가 어려운 문제점이 있다.Such a DCIR (Direct Current Internal Resistance) method has a problem in that the measurement accuracy becomes more precise as the current difference of the level increases, but the internal resistance changes according to the charging current level. There is a problem in that it is difficult to guarantee the precision of the state-of-health (SOH) of the battery by using only the battery.
본 발명의 일 기술적 측면은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, ACIR(Alternative Current Internal Resistance)를 적용하여 내부저항의 변화를 방지하고 배터리의 잔존 수명 잔존수명 (state-of-health, SOH)을 정밀하게 산출할 수 있는 재사용 배터리 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.One technical aspect of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to prevent changes in internal resistance by applying ACIR (Alternative Current Internal Resistance), and to prevent a change in internal resistance and the remaining life of the battery (state-of-health, It is to provide an apparatus and method for diagnosing a reuse battery capable of accurately calculating SOH).
또한, 본 발명의 일 기술적 측면은, ACIR(Alternative Current Internal Resistance)에 대하여 고주파 및 저주파를 적용함으로써, 수치 연산을 효율적으로 하면서 저주파의 센싱 감도에 대한 난점을 해결하여 보다 정확하게 배터리의 재활용성을 측정할 수 있는 재사용 배터리 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, one technical aspect of the present invention, by applying high frequency and low frequency to ACIR (Alternative Current Internal Resistance), efficiently measure the recyclability of the battery by solving the difficulties of the low frequency sensing sensitivity while efficiently performing numerical calculations. It is to provide an apparatus and method for diagnosing a reusable battery that can do this.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from preferred embodiments of the present invention by those skilled in the art.
본 발명의 일 기술적 측면은 재사용 배터리 진단 장치를 제안한다. 상기 재사용 배터리 진단 장치는, 재사용 배터리의 건강 상태와 충전 상태를 판단하는 재사용 배터리 진단 장치로서, 입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류에서 기본파 성분을 검출하는 밴드 패스 필터, 상기 밴드 패스 필터의 출력을 승산하는 곱셈기, 상기 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 피크값을 산출하는 피크값 산출기, 상기 곱셈기의 출력을 입력받아, 최대값 및 최소값을 산출하는 최대 최소 산출기 및 상기 피크값 산출기의 출력 및 상기 최대 최소 산출기의 출력을 입력받고, 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하고, 입력받은 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 계산기를 포함 할 수 있다.One technical aspect of the present invention proposes an apparatus for diagnosing a reuse battery. The reusable battery diagnosis apparatus is a reusable battery diagnosis apparatus that determines a health state and a charge state of a reused battery, and receives an input voltage and an input current, and detects a fundamental wave component from the input voltage and the input current. , a multiplier that multiplies the output of the band pass filter, a peak value calculator that receives the output of the band pass filter and calculates a peak value, a maximum and minimum calculator that receives the output of the multiplier and calculates maximum and minimum values and receiving the output of the peak value calculator and the output of the maximum and minimum calculator, calculating the electrolyte resistance Ri using the voltage peak value and the current peak value, and dividing the input current into an active component and an ineffective component for electrolysis It may include a calculator to calculate the transfer resistance Rd and the charge double layer capacitor Cd.
일 실시예에서, 상기 재사용 배터리 진단 장치는, 용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 입가받아 상기 전해액 저항 Ri을 산출 할 수 있다.In an embodiment, the apparatus for diagnosing the reuse battery may calculate the electrolyte resistance Ri by receiving a high frequency signal having a capacitive impedance value of zero.
일 실시예에서, 상기 재사용 배터리 진단 장치는, 용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아, 상기 전해 전달 저항 Rd 및 상기 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출 할 수 있다.In an embodiment, the apparatus for diagnosing a reuse battery may receive a low frequency having a capacitive impedance value corresponding to the electrolytic transfer resistor Rd to calculate the electrolytic transfer resistor Rd and the charge double-layer capacitor Cd.
일 실시예에서, 상기 피크값 산출기는, 상기 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 절대값을 산출하는 절대값 산출기 및 상기 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 로우 패스 필터를 포함 할 수 있다.In an embodiment, the peak value calculator includes an absolute value calculator that receives the output of the band-pass filter and calculates an absolute value, and a low-pass filter that receives the output of the absolute value calculator and performs low-pass filtering. may include
일 실시예에서, 상기 밴드 패스 필터는, 상기 입력 전압을 입력받는 제1 밴드 패스 필터 및 상기 입력 전류를 입력받는 제2 밴드 패스 필터를 포함 할 수 있다.In an embodiment, the band pass filter may include a first band pass filter receiving the input voltage and a second band pass filter receiving the input current.
일 실시예에서, 상기 절대값 산출기는, 상기 제1 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전압 절대값을 산출하는 제1 절대값 산출기 및 상기 제2 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전류 절대값을 산출하는 제2 절대값 산출기를 포함하고, 상기 로우 패스 필터는 상기 제1 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제1 로우 패스 필터 및 상기 제2 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제2 로우 패스 필터를 포함 할 수 있다.In an embodiment, the absolute value calculator includes: a first absolute value calculator that receives an output of the first band-pass filter to calculate an absolute voltage value; and a first absolute value calculator that receives an output of the second band-pass filter and calculates an absolute current value and a second absolute value calculator for calculating, wherein the low-pass filter receives the output of the first absolute value calculator and receives the output of the first low-pass filter for performing low-pass filtering and the output of the second absolute value calculator It may include a second low-pass filter that receives the input and performs low-pass filtering.
본 발명의 다른 일 기술적 측면은 재사용 배터리 진단 방법을 제안한다. 상기 재사용 배터리 진단 방법은, 입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류에 대해 밴드 패스 필터링을 수행하여 기본파를 검출하는 단계, 상기 기본파를 입력받아 승산하는 단계, 상기 기본파를 입력받아 피크값을 산출하는 단계, 상기 승산하는 단계의 결과를 기초로, 최대값 및 최소값을 산출하는 단계 및 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하는 단계를 포함 할 수 있다.Another technical aspect of the present invention proposes a method for diagnosing a reuse battery. The reuse battery diagnosis method includes: receiving an input voltage and an input current, performing band-pass filtering on the input voltage and the input current to detect a fundamental wave; receiving and multiplying the fundamental wave; Calculating a peak value by receiving a wave, calculating a maximum value and a minimum value based on the result of the multiplication step, and calculating the electrolyte resistance Ri using the voltage peak value and the current peak value. can
일 실시예에서, 상기 재사용 배터리 진단 방법은, 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 단계를 더 포함 할 수 있다.In an embodiment, the method for diagnosing a reuse battery may further include calculating an electrolytic transfer resistance Rd and a charge double-layer capacitor Cd by dividing the current into an active component and an ineffective component.
일 실시예에서, 상기 전해액 저항 Ri를 산출하는 단계는, 용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 인가받아 수행 될 수 있다.In an embodiment, the calculating of the electrolyte resistance Ri may be performed by applying a high frequency corresponding to a capacitive impedance value of zero.
일 실시예에서, 상기 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 단계는, 용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아 수행 될 수 있다.In an embodiment, the calculating of the electrolytic transfer resistor Rd and the charge double-layer capacitor Cd may be performed by receiving a low frequency corresponding to the electrolytic transfer resistor Rd with a capacitive impedance value.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.The means for solving the above-described problems do not enumerate all the features of the present invention. Various means for solving the problems of the present invention may be understood in more detail with reference to specific embodiments in the following detailed description.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, ACIR(Alternative Current Internal Resistance)를 적용하여 내부저항의 변화를 방지하고 배터리의 잔존 수명 잔존수명 (state-of-health, SOH)을 정밀하게 산출할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect of preventing a change in internal resistance by applying ACIR (Alternative Current Internal Resistance) and accurately calculating the remaining life of the battery (state-of-health, SOH). have.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, ACIR(Alternative Current Internal Resistance)에 대하여 고주파 및 저주파를 적용함으로써, 수치 연산을 효율적으로 하면서 저주파의 센싱 감도에 대한 난점을 해결하여 보다 정확하게 배터리의 재활용성을 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by applying a high frequency and a low frequency to ACIR (Alternative Current Internal Resistance), numerical calculations are efficiently performed and the difficulty of the low frequency sensing sensitivity is solved, so that the recyclability of the battery is more accurately improved. It has a measurable effect.
도 1은 배터리 내부의 전기화학 반응을 묘?릿? 전기적 모델을 도시하고, 도 2는 배터리의 간소화된 임피던스 모델을 도시한다.
도 3 및 도 4는 배터리의 내부 파라미터 특성을 도시하는 그래프이다.
도 5는 DCIR(direct current internal resistance)을 이용하여 배터리 파라미터를 추정하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 임피던스 모델을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 장치를 설명하는 블록 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 재사용 배터리 진단 장치의 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 9는 목표값 Ri, Rd 및 Cd를 추정하기 위한 임피던스 궤적의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 밴드 패스 필터를 이용한 고주파수 검출을 설명하는 도면이다.
도 11은 고주파 전원에 의한 파라미터의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 저주파 전원에 의한 파라미터의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 8에 도시된 최대값 산출기와 최소값 산출기의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 파라미터 Rd, Cd를 계측할 수 있는 계측 블록도이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 방법을 설명하는 순서도이다.1 shows the electrochemical reaction inside the battery. An electrical model is shown, and FIG. 2 shows a simplified impedance model of the battery.
3 and 4 are graphs showing the internal parameter characteristics of the battery.
5 is a diagram for explaining a method of estimating a battery parameter using direct current internal resistance (DCIR).
6 is a diagram illustrating an impedance model of a battery according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating an apparatus for diagnosing a reuse battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of the apparatus for diagnosing a reuse battery shown in FIG. 7 .
9 is a diagram showing an example of an impedance trajectory for estimating target values Ri, Rd and Cd.
Fig. 10 is a diagram for explaining high-frequency detection using a band-pass filter.
It is a figure for demonstrating calculation of the parameter by a high frequency power supply.
12 is a diagram for explaining calculation of a parameter by a low-frequency power supply.
13 is a diagram illustrating an example of the maximum value calculator and the minimum value calculator shown in FIG. 8 .
14 is a measurement block diagram in which parameters Rd and Cd can be measured.
15 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a reuse battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
즉, 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.That is, the above-described objects, features and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, as used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps.
또한, 이하에서 본 발명에 따른 시스템을 설명하기 위하여 다양한 구성요소 및 그의 하부 구성요소에 대하여 설명하고 있다. 이러한 구성요소 및 그의 하부 구성요소들은, 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합 등 다양한 형태로서 구현될 수 있다. 예컨대, 각 요소들은 해당 기능을 수행하기 위한 전자적 구성으로 구현되거나, 또는 전자적 시스템에서 구동 가능한 소프트웨어 자체이거나 그러한 소프트웨어의 일 기능적인 요소로 구현될 수 있다. 또는, 전자적 구성과 그에 대응되는 구동 소프트웨어로 구현될 수 있다.In addition, various components and sub-components thereof are described below in order to describe the system according to the present invention. These components and sub-components thereof may be implemented in various forms, such as hardware, software, or a combination thereof. For example, each element may be implemented as an electronic configuration for performing a corresponding function, or may be software itself operable in an electronic system or implemented as a functional element of such software. Alternatively, it may be implemented with an electronic configuration and corresponding driving software.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현되거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부(Unit)", "서버(Server)" 및 "시스템(System)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템에서 실행되는 각 기능은 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.The various techniques described herein may be implemented with hardware or software, or a combination of both, where appropriate. As used herein, terms such as "Unit", "Server" and "System" likewise refer to computer-related entities, i.e. hardware, a combination of hardware and software, software or It can be treated as equivalent to software at the time of execution. In addition, each function executed in the system of the present invention may be configured in units of modules, and may be recorded in one physical memory, or may be recorded while being dispersed between two or more memories and recording media.
본 발명의 실시형태를 설명하기 위하여 다양한 순서도가 개시되고 있으나, 이는 각 단계의 설명의 편의를 위한 것으로, 반드시 순서도의 순서에 따라 각 단계가 수행되는 것은 아니다. 즉, 순서도에서의 각 단계는, 서로 동시에 수행되거나, 순서도에 따른 순서대로 수행되거나, 또는 순서도에서의 순서와 반대의 순서로도 수행될 수 있다. Although various flowcharts are disclosed to describe the embodiments of the present invention, this is for convenience of description of each step, and each step is not necessarily performed according to the order of the flowchart. That is, each step in the flowchart may be performed simultaneously with each other, performed in an order according to the flowchart, or may be performed in an order opposite to the order in the flowchart.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 장치 및 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, an apparatus and method for diagnosing a reuse battery according to some embodiments of the present invention will be described.
도 1은 배터리 내부의 전기화학 반응을 묘?릿? 전기적 모델을 도시하고, 도 2는 배터리의 간소화된 임피던스 모델을 도시한다.1 shows the electrochemical reaction inside the battery. An electrical model is shown, and FIG. 2 shows a simplified impedance model of the battery.
일반적으로 충전과 방전을 되풀이 하면서 소요되는 시간, 온도, 전압을 측정해 배터리 상태를 평가하는 기준으로 삼는다. 그러나 전압만으로는 배터리 내부의 상세한 특성까지 반영하지 못하는 단점이 있다.In general, the time, temperature, and voltage required for repeated charging and discharging are measured and used as a standard for evaluating the battery condition. However, there is a disadvantage that the voltage alone cannot reflect the detailed characteristics of the internal battery.
임피던스는 전극에서 화학(산화-환원)반응을 일으킬 때 전기 전달을 방해하는 원인으로 해석되며, 배터리 분석을 정확하고 신속하게 수행하기 위하여 임피던스를 분석할 수 있다.Impedance is interpreted as a cause that interferes with electrical transmission when a chemical (oxidation-reduction) reaction occurs in the electrode, and impedance can be analyzed to perform battery analysis accurately and quickly.
배터리 내부의 전기화학 프로세스는 도 1과 같은 전기적 모델로 표현 가능하고, 이와 같은 전기적 모델은 여러 개의 구성요소, 즉 저항, 콘덴서(Capacitor), 인덕터(Inductor), 딜레이 타임(Time Delay) 등으로 구성되며 복합적이고 비선형적인 특성을 지니고 있다. The electrochemical process inside the battery can be expressed as an electrical model as shown in FIG. 1 , and such an electrical model consists of several components, namely, a resistor, a capacitor, an inductor, a delay time, etc. and has complex and non-linear characteristics.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리에 간소화된 임피던스 모델인 랜들스 모델링을 적용하여 배터리의 상태를 분석한다.As shown in FIG. 2 , the state of the battery is analyzed by applying Randles modeling, which is a simplified impedance model, to the battery.
Ri는 전해액 저항으로서, 배터리 내부(예컨대, 전극, 전해질)의 옴(Ohm) 저항을 의미하며, 전압 및 전류의 변화 주기가 클수록 배터리 특성에 지배적인 영향을 미친다. 이러한 특성으로, Ri는 AC 저항이라고도 불린다. Ri 값은 배터리의 노화현상으로 인해 성능이 떨어질수록 상승한다. 따라서 Ri는 배터리의 건강상태 (SOH, State of Health)를 판단하는 기준이 된다.Ri is an electrolyte resistance, which means Ohm resistance inside a battery (eg, an electrode, an electrolyte), and as the change period of voltage and current increases, it has a dominant influence on battery characteristics. Because of this characteristic, Ri is also called AC resistance. The Ri value increases as the performance deteriorates due to the aging phenomenon of the battery. Therefore, Ri is a criterion for determining the state of health (SOH) of the battery.
Rd는 전해 전달 저항(Charge transfer resistance)이고, Cd는 전하 이중층 커패시터(Electric double layer)이다. Rd와 Cd는 배터리의 충전 상태(SoC, State of Charge)를 판단하는 기준이 된다.Rd is the charge transfer resistance, and Cd is the electric double layer capacitor. Rd and Cd are standards for determining the state of charge (SoC) of the battery.
도 2에 도시된, 임피던스 모델에서 배터리의 임피던스는 아래의 수학식 1과 같이 표현 가능하다.The impedance of the battery in the impedance model shown in FIG. 2 can be expressed as
[수학식 1][Equation 1]
도 3 및 도 4는 배터리의 내부 파라미터 특성을 도시하는 그래프이다.3 and 4 are graphs showing the internal parameter characteristics of the battery.
도 3의 그림 (a)는, 씨 레이트(C-rate)와 방전심도에 따른 배터리의 열화 특성에 관한 그래프이다. 일반적으로 배터리는 씨 레이트(C-rate)가 높을수록 용량에 대한 감소가 크며, 방전심도(DOD, Depth of discharge)가 클수록 최대 출력 파워의 감소는 크다. Figure 3 (a) is a graph relating to the deterioration characteristics of the battery according to the C-rate and the depth of discharge. In general, in a battery, the higher the C-rate, the greater the decrease in capacity, and the greater the depth of discharge (DOD), the greater the decrease in maximum output power.
따라서 배터리를 효율적으로 사용하기 위해서는 C-rate와 방전심도를 낮추 수 있도록 하여야 한다.Therefore, in order to use the battery efficiently, it is necessary to lower the C-rate and the depth of discharge.
도 3의 그림 (b)에서 보듯이, 방전심도(DOD)의 증가는 출력파워감소비가 증가하게 된다. 따라서, 배터리의 용도나 시스템 사용목적에 따른 설계가 필요하다. 최대 출력값은 부하의 최대값에 의해 결정되고, 배터리용량은 부하패턴의 적분에 의해 결정된다.As shown in Figure 3 (b), the increase in the depth of discharge (DOD) increases the output power reduction ratio. Therefore, it is necessary to design according to the use of the battery or the purpose of using the system. The maximum output value is determined by the maximum value of the load, and the battery capacity is determined by the integration of the load pattern.
도 4의 그림 (a)에서 보듯이, 배터리의 내부저항은 씨 레이트(C-rate), 온도, SOC(State of charge)에 따라 변하며, 따라서, 내부저항은 SOC 및 SOH를 추정하는 파라미터로 사용 가능하다.As shown in Fig. 4 (a), the internal resistance of the battery changes according to the C-rate, temperature, and SOC (State of Charge). Therefore, the internal resistance is used as a parameter to estimate SOC and SOH. It is possible.
배터리 노후화의 경우, 높은 주의 온도 및 높은 충방전 전류 및 형상에 따라 배터리의 수명 노화(충방전 횟수)가 가속화되며, 노후화가 됨에 따라 배터리 내부 저항은 가파르게 증가함을 알 수 있다.In the case of battery aging, it can be seen that the aging of the battery life (the number of times of charging and discharging) is accelerated according to the high ambient temperature and high charging/discharging current and shape, and the internal resistance of the battery sharply increases with aging.
도 4의 그림 (b)는 가로축에 SOC, 세로축에는 배터리의 OCV(개방상태에서의 단자전압), 즉, 전류가 걸리지 않을 때 전압을 나타내는 곡선이다. 개방상태에서의 단자전압은 개방상태에서의 양극전위와 음극전위의 차이에 해당한다. 그래프는, 배터리에서 사용하는 양-음극 활물질과 양-음극의 균형에 따라 달라질 수 있다. Figure 4 (b) is a curve showing the SOC on the horizontal axis and the OCV (terminal voltage in the open state) of the battery on the vertical axis, that is, the voltage when no current is applied. The terminal voltage in the open state corresponds to the difference between the positive and negative potentials in the open state. The graph may vary depending on the balance between the positive-negative active material and the positive-negative electrode used in the battery.
결국, 배터리를 사용함에 따라 변화되는 상태 값을 기준으로 초기 측정된 상태 값과 비교하여 현재 배터리의 SOH를 결정하게 된다. 배터리 SOH 정의에 대한 표준안은 배터리의 응용되는 분야는 매우 다양하고, 분야 별로 성능 기준이 매우 다르기 때문에 아직 결정되지 않는다.As a result, the SOH of the current battery is determined by comparing it with the initially measured state value based on the state value that changes as the battery is used. The standard for the definition of battery SOH has not yet been decided because battery application fields are very diverse and performance standards are very different for each field.
본 발명의 일 실시예에서는, xEV 재사용 배터리의 대표 파라미터(Ri, Rd, Cd)를 새로운 방법으로 추정하여, 재사용 배터리를 신제품과 비교하여 성능을 검증하고 재사용의 타당성을 판단한다.In an embodiment of the present invention, the representative parameters (Ri, Rd, Cd) of the xEV reused battery are estimated by a new method, the reused battery is compared with a new product, the performance is verified, and the feasibility of reuse is determined.
도 5는 비교예로서, 2레벨 전류를 이용하는 DCIR(Direct Current Internal Resistance)을 이용하여 배터리 파라미터를 추정하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method of estimating a battery parameter using direct current internal resistance (DCIR) using a two-level current as a comparative example.
도 5의 그림 (a)와 같이 2단 전류를 입력하면 Zc는 무한대가 되고, 그림 (b)와 같이 개방회로로 등가화되어 잰해액 저항과 전하전달저항의 합성이 되며, 아래의 수학식 2를 만족한다.When a two-stage current is input as shown in Fig. 5 (a), Zc becomes infinite, and is equalized to an open circuit as shown in Fig. (b), resulting in the synthesis of solution resistance and charge transfer resistance, as shown in
[수학식 2][Equation 2]
그림 (c)는 DCIR을 측정하기 위한 펄스충전 시, 배터리 단자 전압전류를 나타내고 있다. 2레벨 정전류 모드에서 각각의 단자전압 및 전류에 대한 DCIR은 아래의 수학식 3과 같이 정의 된다.Figure (c) shows the battery terminal voltage and current during pulse charging to measure DCIR. In the two-level constant current mode, DCIR for each terminal voltage and current is defined as in
[수학식 3][Equation 3]
2레벨 정전류 충전모드에서 레벨 1은 기존 정전류 충전과 같으며 레벨 2는 배터리의 파라미터를 실시간으로 추종하기 위해 추가한 모드가 된다. In the 2-level constant current charging mode,
배터리 내부전압은 아래의 수학식 4와 같이 정의된다The battery internal voltage is defined as in
[수학식 4][Equation 4]
결국, 레벨의 전류차가 클수록 측정정도가 정밀하게 되나 충전전류 레벨에 따라 내부저항이 변하게 되며 DCIR은 랜들스 모델 등가회로에서 두 저항의 합에 대한 정보만을 사용하게 된다. As a result, the greater the level current difference, the more precise the measurement accuracy, but the internal resistance changes according to the charging current level, and DCIR uses only information about the sum of the two resistances in the Randles model equivalent circuit.
결국, DCIR를 사용하는 경우, SOH에 대한 정밀도를 보장하기가 어려운 문제점이 있다.As a result, when DCIR is used, there is a problem in that it is difficult to guarantee precision for SOH.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 2종 주파수를 이용하는 ACIR(Alternative Current Internal Resistance)을 적용하여 배터리를 측정 평가하는 것을 제공한다.In order to solve this problem, the present invention provides measurement and evaluation of a battery by applying ACIR (Alternative Current Internal Resistance) using two types of frequencies.
즉, 임피던스의 측정을 위하여 2종의 주파수를 인가한다. That is, two types of frequencies are applied to measure the impedance.
여기에서, 2종 주파수의 선택이 중요하다. 통상적으로 임피던스의 측정을 위하여 사용하는 주파수 대역은 측정은 10mHz 내지 1KHz사이 이나, 이 범위에서 2종의 주파수를 인가하는 경우, 수치적 연산이 복잡하고, 저주파에 센싱감도가 낮아지는 문제점이 있다.Here, the choice of two types of frequencies is important. In general, the frequency band used for impedance measurement is between 10 mHz and 1 KHz, but when two types of frequencies are applied in this range, there are problems in that the numerical calculation is complicated and the sensing sensitivity is lowered at low frequencies.
따라서, 본 발명에서는, 2종의 주파수로서, 용량성 임피던스 값이 거의 제로에 가까운, 즉, 용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파(제1 주파수)와, 용량성 임피던스 값이 Rd와 유사한, 즉, 용량성 임피던스 값이 Rd에 대응되는 저주파(제2 주파수)를 사용하여 계측하는 방식을 제안한다.Therefore, in the present invention, as two types of frequencies, a high frequency (first frequency) having a capacitive impedance value close to zero, that is, a capacitive impedance value corresponding to zero, and a capacitive impedance value similar to Rd, That is, a method of measuring the capacitive impedance value using a low frequency (second frequency) corresponding to Rd is proposed.
도 6은 입력단에서 바라본 배터리의 회로도를 도시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a circuit diagram of a battery as viewed from an input terminal.
전술한 바와 같이, DCIR 측정 방법은 랜들스 모델 등가회로에서 시정수(Tc)가 커짐으로 인하여 Rd측정을 위해서는 장시간이 요구되는 문제점이 있다. As described above, the DCIR measurement method has a problem in that a long time is required to measure Rd because the time constant (Tc) increases in the Randles model equivalent circuit.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는, 고주파와 저주파를 이용하는 ACIR를 적용하며, 이는 랜들스 등가회로에서 교류전압 전류에 의해 3개 파라미터를 측정하기 위해서는 두 개 이상의 이종 주파수를 갖은 전압 전류의 정보가 필요하기 때문이다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, ACIR using high frequency and low frequency is applied, which is information of voltage and current having two or more heterogeneous frequencies in order to measure three parameters by AC voltage and current in the Randles equivalent circuit. because it needs
도 6에 도시된 등가 회로의 단자에 맥류 전압, 즉, 직류와 교류의 합성 전압을 인가할 수 있다. 배터리에 인가된 맥류 전압전류에서, 교류성분만을 검출하기 위해 밴드 패스 필터(BPF, Band Pass Filter)를 통과시키면 교류주파수 성분만 검출할 수 있다. A pulsating voltage, ie, a combined voltage of DC and AC, may be applied to the terminal of the equivalent circuit shown in FIG. 6 . In the pulsating voltage current applied to the battery, when a band pass filter (BPF) is passed to detect only the AC component, only the AC frequency component can be detected.
한편, PWM(Pulse Width Modulation)에 의해 구동되는 배터리 충전용 전력변환기의 정상상태 출력전압 및 전류에는 직류성분과 스위칭 주파수의 배수인 고주파항을 포함하며, 이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 5로 표현된다.On the other hand, the steady-state output voltage and current of the power converter for battery charging driven by PWM (Pulse Width Modulation) includes a DC component and a high-frequency term that is a multiple of the switching frequency. is expressed
[수학식 5][Equation 5]
입력 전압 및 입력 전류에 밴드 패스 필터를 적용하여 기본파 성분을 검출하면 아래의 수학식 6과 같이 표현된다When the fundamental wave component is detected by applying a band pass filter to the input voltage and input current, it is expressed as in Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
결국, 본 발명에서 제안하는 배터리 AC 등가회로에서 임피던스는 다음의 수학식 7과 같이 표현된다.After all, in the battery AC equivalent circuit proposed in the present invention, the impedance is expressed as in Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 장치를 설명하는 블록 구성도이다.7 is a block diagram illustrating an apparatus for diagnosing a reuse battery according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 재사용 배터리 진단 장치(100)는 밴드 패스 필터(110), 피크값 산출기(120), 곱셈기(130), 최대 최소 산출기(140) 및 계산기(150)를 포함한다.Referring to FIG. 7 , the reuse
밴드 패스 필터(110)는 입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류에서 기본파 성분을 검출한다.The
곱셈기(130)는 밴드 패스 필터의 출력을 승산한다.The
피크값 산출기(120)는 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 피크값을 산출한다.The
최대 최소 산출기(140)는 곱셈기의 출력을 입력받아, 최대값 및 최소값을 산출한다.The maximum and
계산기(150)는 피크값 산출기의 출력 및 최대 최소 산출기의 출력을 입력받고, 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하고, 입력받은 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출한다.The
전술한 바와 같이, 재사용 배터리 진단 장치(100)는, 용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 입가받아 전해액 저항 Ri을 산출하고, 용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출할 수 있다.As described above, the reuse
도 8은 도 7에 도시된 재사용 배터리 진단 장치의 일 구현예를 도시하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of the apparatus for diagnosing a reuse battery shown in FIG. 7 .
도 8을 참조하면, 밴드 패스 필터(100)는 입력 전압을 입력받는 제1 밴드 패스 필터 및 입력 전류를 입력받는 제2 밴드 패스 필터를 포함한다.Referring to FIG. 8 , the band-
피크값 산출기(120)는 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 절대값을 산출하는 절대값 산출기(121) 및 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 로우 패스 필터(122)를 포함할 수 있다.The
절대값 산출기(121)는, 제1 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전압 절대값을 산출하는 제1 절대값 산출기 및 제2 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전류 절대값을 산출하는 제2 절대값 산출기를 포함할 수 있다. The
로우 패스 필터(122)는 제1 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제1 로우 패스 필터 및 제2 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제2 로우 패스 필터를 포함할 수 있다. The low-
최대 최소 산출기(140)는 최대값 산출기와 최소값 산출기를 포함할 수 있으며, 도 13은 도 8에 도시된 최대값 산출기와 최소값 산출기의 일 예를 도시하고 있다.The maximum and
이하, 도 9 내지 도 14를 참조하여, 재사용 배터리 진단 장치(100)에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the reuse
도 9는 목표값 Ri, Rd 및 Cd를 추정하기 위한 임피던스 궤적의 일 예를 도시하는 도면이다.9 is a diagram showing an example of an impedance trajectory for estimating target values Ri, Rd and Cd.
목표값 Ri를 추정하기 위하여, 용량성 리액턴스가 거의 제로가 되는 높은 주파수 성분을 인가하여 Ri를 추정한다. In order to estimate the target value Ri, a high frequency component in which the capacitive reactance becomes almost zero is applied to estimate Ri.
또한, 목표값 Rd 및 Cd를 추정하기 위하여, 용량성 임피던스 값이 Rd에 대응되는 저주파를 인가하여 유무효 성분으로 분리하여 Rd와 Cd값을 추정한다.In addition, in order to estimate the target values Rd and Cd, a low frequency corresponding to the capacitive impedance value Rd is applied, and the Rd and Cd values are estimated by separating them into inactive components.
도 10은 밴드 패스 필터를 이용한 고주파수 검출을 설명하는 도면이다.Fig. 10 is a diagram for explaining high-frequency detection using a band-pass filter.
그림 (a)는 밴드 패스 필터의 입력 전압 Vin(t)의 파형을, 그림 (b)는 밴드 패스 필터의 출력 전압인 Vb(t) 파형을, 그림 (c)는 전압 피크(Vpeak)와 전류 피크(ipeak)를 각각 나타낸다.Figure (a) is the waveform of the input voltage V in (t) of the band-pass filter, Figure (b) is the waveform of the output voltage of the band-pass filter, V b (t), Figure (c) is the voltage peak (V peak ) ) and the current peak (i peak ) are respectively indicated.
밴드 패스 필터의 입력 전압 Vin(t), 밴드 패스 필터의 출력 전압 Vb(t), 출력 전류 ib(t), 전압 피크 Vpeak와 전류 피크 ipeak 는 다음의 수학식 8 내지 11을 만족한다.The input voltage V in (t) of the band pass filter, the output voltage V b (t) of the band pass filter, the output current i b (t), the voltage peak V peak and the current peak i peak are obtained by the following Equations 8 to 11 Satisfies.
[수학식 8][Equation 8]
[수학식 9][Equation 9]
[수학식 10][Equation 10]
[수학식 11][Equation 11]
도 11은 고주파 전원에 의한 파라미터의 산출을 설명하기 위한 도면이다.It is a figure for demonstrating calculation of the parameter by a high frequency power supply.
도 11은 고주파 전원을 도시하며, 이는 용량성 임핀던스가 거의 영이되는, 즉, 용량성 임핀던스가 0에 대응되는 고주파 전원에 대한 것이며, 이러한 고주파 전원을 이용하여 Ri를 검출한다.Fig. 11 shows a high-frequency power supply, which is for a high-frequency power supply in which the capacitive impedance is almost zero, that is, the capacitive impedance corresponds to zero, and Ri is detected using this high-frequency power supply.
전원 주파수가 용량성 임핀던스가 거의 영이되는 매우 큰 주파수라 가정하면 기본파 전류는 아래의 수학식 12와 같이 정의된다.Assuming that the power supply frequency is a very large frequency at which the capacitive impedance is almost zero, the fundamental wave current is defined as in Equation 12 below.
[수학식 12][Equation 12]
밴드패스 필터의 전류가 수학식 12와 같이 정의되면, 배터리 파라미터 Ri는 다음의 수학식 13을 만족한다.When the current of the bandpass filter is defined as in Equation 12, the battery parameter Ri satisfies Equation 13 below.
[수학식 13][Equation 13]
여기에서, 전압과 전류가 동위상이 되어야 하는 전력 조건은 아래의 수학식 14 내지 18을 만족한다.Here, the power condition in which the voltage and the current must be in phase satisfies Equations 14 to 18 below.
[수학식 14][Equation 14]
[수학식 15][Equation 15]
[수학식 16][Equation 16]
[수학식 17][Equation 17]
[수학식 18][Equation 18]
도 12는 저주파 전원에 의한 파라미터의 산출을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining calculation of a parameter by a low-frequency power supply.
도 12의 그림 (a)는 다음의 수학식 19 및 20을 만족한다.Figure 12 (a) satisfies the following
[수학식 19][Equation 19]
[수학식 20][Equation 20]
고주파 전원에서 파라미터 Ri를 측정하였다면, 콘덴서 Cd에서의 전압은 아래의 수학식 21을 만족한다.If the parameter Ri is measured in the high frequency power supply, the voltage at the capacitor Cd satisfies Equation 21 below.
[수학식 21][Equation 21]
배터리의 전류(i1)를 콘덴서 전압 위상을 기준으로 퓨리에 급수를 전개하면, 콘덴서 전압과 동상인 저항에 흐르는 유효전류성분과 콘덴서 전압과 90도 위상을 가지는 무효성분으로 분리 가능하다. 그림(b)는 이러한 유효 성분 iq과 무효 성분 id를 도시하고 있다. 이를 수학적으로 서술하면 아래의 수학식 22 내지 24를 만족한다.If the current (i 1 ) of the battery is developed with a Fourier series based on the capacitor voltage phase, it is possible to separate the active current component flowing through the resistor in phase with the capacitor voltage and the ineffective component having a 90 degree phase with the capacitor voltage. Figure (b) shows these active ingredients i q and inactive ingredients i d . If this is described mathematically, Equations 22 to 24 below are satisfied.
[수학식 22][Equation 22]
[수학식 23][Equation 23]
[수학식 24][Equation 24]
도 14는 파라미터 Rd, Cd를 계측할 수 있는 계측 블록도를 도시하고 있으며, 이는 도 7 및 도 8에 도시된 계산기에 대응될 수 있다.14 is a block diagram of a measurement capable of measuring the parameters Rd and Cd, which may correspond to the calculator shown in FIGS. 7 and 8 .
계산기(150)는 필터링 된 전압과 전류를 입력받는다. 고주파를 통하여 산출된 파라미터 Ri와 전압을 감산하여 Vc를 산출하고, 산출된 Vc에 위상동기루프(PLL)와 이산푸리에변환(DFT)를 적용한다. 이산푸리에변환(DFT)의 출력값에 각각 Vc를 반영하여 파라미터 wCd와 Rd를 산출할 수 있다. The
이상에서는 도 1 내지 도 14를 참조하여, 재사용 배터리 진단 장치의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였다. In the above, various embodiments of the apparatus for diagnosing a reuse battery have been described with reference to FIGS. 1 to 14 .
이하에서는, 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method for diagnosing a reuse battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15 .
이하에서 설명할 재사용 배터리 진단 방법은, 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 재사용 배터리 진단 장치에서 수행되므로, 도 1 내지 도 14를 참조하여 상술한 설명을 참조하여 보다 쉽게 이해할 수 있다.Since the reuse battery diagnosis method to be described below is performed by the reuse battery diagnosis apparatus described with reference to FIGS. 1 to 14 , it can be more easily understood with reference to the description described above with reference to FIGS. 1 to 14 .
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 재사용 배터리 진단 방법을 설명하는 순서도이다.15 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a reuse battery according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 재사용 배터리 진단 장치(100)는, 입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 입력 전압 및 입력 전류에 대해 밴드 패스 필터링을 수행하여 기본파를 검출할 수 있다(S1510).Referring to FIG. 15 , the reuse
재사용 배터리 진단 장치(100)는 기본파를 입력받아 승산 할 수 있다(S1520).The reuse
재사용 배터리 진단 장치(100)는, 기본파를 입력받아 피크값을 산출 할 수 있다(S1530).The reuse
재사용 배터리 진단 장치(100)는, 승산하는 단계의 결과를 기초로, 최대값 및 최소값을 산출 할 수 있다(S1540).The reuse
재사용 배터리 진단 장치(100)는, 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출 할 수 있다(S1550).The reuse
재사용 배터리 진단 장치(100)는, 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출 할 수 있다(S1560).The reuse
일 실시예에서, 재사용 배터리 진단 장치(100)는, 용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 인가받아 전해액 저항 Ri를 산출 할 수 있다.In an embodiment, the reuse
일 실시예에서, 재사용 배터리 진단 장치(100)는, 용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출 할 수 있다.In an embodiment, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims described below, and the configuration of the present invention may vary within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily recognize that it can be easily changed and modified.
100 : 재사용 배터리 진단 장치
110 : 밴드 패스 필터
120 : 피크값 산출기
130 : 곱셈기
140 : 최대 최소 산출기
150 : 계산기100: Reusable battery diagnostic device
110: band pass filter 120: peak value calculator
130: multiplier 140: maximum minimum calculator
150: calculator
Claims (10)
입력 전압 및 입력 전류를 입력받고, 상기 입력 전압 및 상기 입력 전류에서 기본파 성분을 검출하는 밴드 패스 필터;
상기 밴드 패스 필터의 출력을 승산하는 곱셈기;
상기 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 피크값을 산출하는 피크값 산출기;
상기 곱셈기의 출력을 입력받아, 최대값 및 최소값을 산출하는 최대 최소 산출기; 및
상기 피크값 산출기의 출력 및 상기 최대 최소 산출기의 출력을 입력받고, 전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하고, 입력받은 전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 계산기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
A reuse battery diagnostic device for determining the health status and charge status of a reuse battery,
a band pass filter receiving an input voltage and an input current, and detecting a fundamental component from the input voltage and the input current;
a multiplier for multiplying the output of the band pass filter;
a peak value calculator that receives the output of the band pass filter and calculates a peak value;
a maximum and minimum calculator that receives the output of the multiplier and calculates maximum and minimum values; and
The output of the peak value calculator and the output of the maximum and minimum calculator are received, the electrolyte resistance Ri is calculated using the voltage peak value and the current peak value, and the received current is separated into an active component and an ineffective component and electrolytically transmitted a calculator to calculate the resistance Rd and the charge double layer capacitor Cd;
Reusable battery diagnostic device comprising a.
상기 재사용 배터리 진단 장치는
용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 입가받아 상기 전해액 저항 Ri을 산출하는 것
을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
According to claim 1,
The reusable battery diagnostic device is
Calculating the electrolyte resistance Ri by receiving a high frequency corresponding to zero capacitive impedance
Reusable battery diagnostic device, characterized in that.
상기 재사용 배터리 진단 장치는
용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아, 상기 전해 전달 저항 Rd 및 상기 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 것
을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
3. The method of claim 2,
The reusable battery diagnostic device is
Calculating the electrolytic transfer resistance Rd and the charge double-layer capacitor Cd by receiving a low frequency having a capacitive impedance value corresponding to the electrolytic transfer resistance Rd
Reusable battery diagnostic device, characterized in that.
상기 피크값 산출기는
상기 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 절대값을 산출하는 절대값 산출기; 및
상기 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 로우 패스 필터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
According to claim 1,
The peak value calculator
an absolute value calculator that receives the output of the band pass filter and calculates an absolute value; and
a low-pass filter receiving the output of the absolute value calculator and performing low-pass filtering;
Reusable battery diagnostic device comprising a.
상기 밴드 패스 필터는
상기 입력 전압을 입력받는 제1 밴드 패스 필터; 및
상기 입력 전류를 입력받는 제2 밴드 패스 필터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
5. The method of claim 4,
The band pass filter is
a first band-pass filter receiving the input voltage; and
a second band-pass filter receiving the input current;
Reusable battery diagnostic device comprising a.
상기 절대값 산출기는
상기 제1 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전압 절대값을 산출하는 제1 절대값 산출기; 및
상기 제2 밴드 패스 필터의 출력을 입력받아 전류 절대값을 산출하는 제2 절대값 산출기;
를 포함하고,
상기 로우 패스 필터는
상기 제1 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제1 로우 패스 필터; 및
상기 제2 절대값 산출기의 출력을 입력받아 로우 패스 필터링을 수행하는 제2 로우 패스 필터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 장치.
6. The method of claim 5,
The absolute value calculator
a first absolute value calculator for receiving an output of the first band pass filter and calculating an absolute voltage value; and
a second absolute value calculator for receiving an output of the second band pass filter and calculating an absolute current value;
including,
The low pass filter is
a first low-pass filter receiving the output of the first absolute value calculator and performing low-pass filtering; and
a second low-pass filter receiving the output of the second absolute value calculator and performing low-pass filtering;
Reusable battery diagnostic device comprising a.
상기 기본파를 입력받아 승산하는 단계;
상기 기본파를 입력받아 피크값을 산출하는 단계;
상기 승산하는 단계의 결과를 기초로, 최대값 및 최소값을 산출하는 단계; 및
전압 피크값과 전류 피크값을 이용하여 전해액 저항 Ri를 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 방법.
receiving an input voltage and an input current, and performing band-pass filtering on the input voltage and the input current to detect a fundamental wave;
receiving and multiplying the fundamental wave;
receiving the fundamental wave and calculating a peak value;
calculating a maximum value and a minimum value based on the result of the multiplication; and
calculating an electrolyte resistance Ri using the voltage peak value and the current peak value;
Reusable battery diagnostic method comprising a.
상기 재사용 배터리 진단 방법은
전류를 유효 성분과 무효 성분으로 분리하여 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 방법.
8. The method of claim 7,
The method for diagnosing the reused battery is
separating the current into active and reactive components to yield an electrolytic transfer resistance Rd and a charge double layer capacitor Cd;
Reusable battery diagnosis method further comprising a.
상기 전해액 저항 Ri를 산출하는 단계는,
용량성 임피던스 값이 제로에 대응되는 고주파를 인가받아 수행되는 것
을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 방법.
9. The method of claim 8,
Calculating the electrolyte resistance Ri comprises:
Performed by applying a high frequency corresponding to a capacitive impedance value of zero
Reusable battery diagnostic method, characterized in that.
상기 전해 전달 저항 Rd 및 전하 이중층 커패시터 Cd를 산출하는 단계는
용량성 임피던스 값이 상기 전해 전달 저항 Rd에 대응되는 저주파를 인가받아 수행되는 것
을 특징으로 하는 재사용 배터리 진단 방법.
10. The method of claim 9,
Calculating the electrolytic transfer resistance Rd and the charge double-layer capacitor Cd comprises:
Capacitive impedance value is performed by applying a low frequency corresponding to the electrolytic transfer resistance Rd
Reusable battery diagnostic method, characterized in that.
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