KR20240000983A - 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240000983A
KR20240000983A KR1020220077856A KR20220077856A KR20240000983A KR 20240000983 A KR20240000983 A KR 20240000983A KR 1020220077856 A KR1020220077856 A KR 1020220077856A KR 20220077856 A KR20220077856 A KR 20220077856A KR 20240000983 A KR20240000983 A KR 20240000983A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
precharge
measurement device
impedance measurement
impedance
Prior art date
Application number
KR1020220077856A
Other languages
English (en)
Inventor
최연식
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220077856A priority Critical patent/KR20240000983A/ko
Priority to PCT/KR2023/004479 priority patent/WO2023249214A1/ko
Publication of KR20240000983A publication Critical patent/KR20240000983A/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]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • 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
    • 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
    • G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
    • 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
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • 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
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • 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
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/257—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques using analogue/digital converters of the type with comparison of different reference values with the value of voltage or current, e.g. using step-by-step method
    • 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]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 측정 전압에 기초하여 배터리 셀의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 장치는 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 프리차지 회로, 상기 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압을 검출하는 검출부, 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 프로세서 및 상기 측정 전압을 출력하는 전압 발생부를 포함할 수 있다.

Description

임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법{IMPEDANCE MEASUREMENT DEIVCE AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 문서에 개시된 실시예들은 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이차 전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함할 수 있다. 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
배터리의 상태를 분석하고, 시간에 따른 배터리의 동작 특성을 검출하기 위해 전기 화학 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 사용할 수 있다. 전기 화학 임피던스 분광은 배터리가 포함하는 전극에서 화학 반응을 일으킬 때 전기 전달을 방해하는 요소인 임피던스를 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
임피던스를 검출함으로써 배터리의 상태를 신속하게 평가하고, 평가를 바탕으로 배터리의 품질 검사, 잔여 수명 예측 및 배터리 상태에 따른 충전 방식 최적화 등을 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 배터리 셀의 임피던스를 효과적으로 측정할 수 있는 임피던스 측정 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 임피던스 측정 장치의 안정성을 확보하기 위한 프리차지 회로를 포함하는 임피던스 측정 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압이 기준 전압에 도달했는지 확인하는 검출부를 포함하는 임피던스 측정 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 전압에 기초하여 배터리 셀의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 장치는, 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 프리차지 회로, 상기 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압을 검출하는 검출부, 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 프로세서 및 상기 측정 전압을 출력하는 전압 발생부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 회로는 직류 전압으로 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 프로세서는 상기 직류 전압이 유지되도록 상기 프리차지 회로를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 프로세서는 상기 직류 전압이 증가하도록 상기 프리차지 회로를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검출부는 상기 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환하는 ADC(analog digital converter)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 측정 전압은 교류 전압일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 프로세서는 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 프로세서는 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하지 않도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기준 전압은 상기 배터리 셀의 전압 및 상기 임피던스 측정 장치의 회로에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검출부는 미리 설정된 시간 주기로 상기 프리차지 전압을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 전압에 기초하여 배터리 셀의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법은, 프리차지 회로가 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계, 검출부가 상기 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압을 검출하는 단계 및 프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계는 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 전압 발생부가 측정 전압을 출력하도록 제어하는 단계 및 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 회로가 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계는, 상기 프리차지 회로가 직류 전압으로 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계는 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 직류 전압이 유지되도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 단계 및 상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 직류 전압이 증가하도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프리차지 전압을 검출하는 단계는, 상기 검출부가 상기 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환하는 단계 및 상기 검출부가 상기 프로세서에 상기 디지털 코드를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법은 임피던스 측정 장치의 동작 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치는 검출부를 포함할 수 있고, 상기 검출부를 통해 상기 측정 장치의 동작 속도를 향상시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법은 배터리 셀의 상태를 진단할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 측정 전압 출력 시간을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 측정 전압 출력 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 프리차지 전압 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치(100)는 배터리 팩(200)과 접속될 수 있다.
임피던스 측정 장치(100)는 프로세서(110), 프리차지 회로(120), 검출부(130) 및 전압 발생부(140)를 포함할 수 있다.
임피던스 측정 장치(100)는 예시적으로 전기 화학 임피던스 분광 장치(Electrochemical Impedance Spectroscopy)일 수 있다. 전기 화학 임피던스 분광 장치는 비파괴적 검사 방법으로 배터리 팩(200)에 포함되는 배터리 셀(210)의 교류 임피던스 스팩트럼을 측정하는 장치일 수 있다.
실시 예에 따르면, 임피던스 측정 장치(100)는 측정된 교류 임피던스 스팩트럼을 배터리 셀(210)의 등가 회로 모델과 비교함으로써 배터리 셀(210)의 열화 상태 및 성능을 추정할 수 있다.
임피던스 측정 장치(100)는 배터리 팩(200)에 인가하는 교류(AC) 전원의 주파수를 변경함에 따라 배터리 팩(200)에서 검출되는 신호의 진폭과 위상 변화에 기초하여 배터리 셀(210)의 교류 임피던스 스팩트럼을 연산할 수 있다.
구체적으로, 임피던스 측정 장치(100)는 배터리 팩(200)에 교류 전압(측정 전압)을 인가하여 배터리 셀(210)에 임피던스 섭동을 유도하고, 유도된 섭동에 대한 응답(배터리 셀의 임피던스에 대한 정보)에 기초하여 배터리 셀(210)의 임피던스를 연산할 수 있다. 배터리 셀(210)의 임피던스 연산은 임피던스 측정 장치(100)가 포함하는 프로세서(110)에서 수행될 수 있다.
임피던스 측정 장치(100)는 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보에 기초하여 배터리 셀(210)의 등가 회로에 대한 파라미터를 연산함으로써 배터리 셀(210) 상태에 대한 정보를 얻을 수 있다.
임피던스 측정 장치(100)는 프리차지 회로(120)에 의해 프리차지(precharge)될 수 있다. 임피던스 측정 장치(100)는 프리차지 회로(120)에 의해 기준 전압까지 프리차지될 수 있다. 임피던스 측정 장치(100)가 기준 전압으로 프리차지됨에 따라 배터리 셀(210)의 임피던스 측정 시, 임피던스 측정 장치(100)의 회로 구조에 의한 영향 및 배터리 셀(210)의 전압에 의한 영향을 감소시킬 수 있다. 실시예에 따르면, 상기 기준 전압은 오프셋(offset) 전압이라고 할 수 있다.
구체적으로, 임피던스 측정 장치(100)가 기준 전압으로 프리차지되면 임피던스 측정 장치(100)가 출력하는 측정 전압에 의한 배터리 셀(210)의 임피던스 섭동을 보다 민감하게 검출할 수 있다.
프로세서(110)는 임피던스 측정 장치(100) 및/또는 배터리 팩(200)에 인가되는 신호를 제어하고, 임피던스 측정 장치(100) 및/또는 배터리 팩(200)으로부터 수신한 데이터에 기초해 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 예시적으로 MCU(Microcontroller unit)일 수 있다.
프로세서(110)는 프리차지 회로(120)가 임피던스 측정 장치(100)를 프리차지 하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하여 프리차지 회로(120) 및/또는 전압 발생부(140)의 상태를 제어할 수 있다.
프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우, 프리차지 회로(120)에서 출력되는 직류 전압이 유지되도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우, 프리차지 회로(120)에서 출력되는 직류 전압이 증가하도록 제어할 수 있다.
실시예에 따르면, 프리차지 전압은 프리차지 상태일 때, 임피던스 측정 장치(100)의 전압일 수 있다. 프리차지 중 프리차지 회로(120)에서 출력되는 직류 전압은 시간에 따라 전압 값이 증가할 수 있다. 또한, 프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우, 프리차지 상태가 종료될 수 있고, 프리차지 회로(120)가 일정한 크기의 직류 전압을 출력할 수 있다.
프리차지 전압은 검출부(130)에서 검출될 수 있다. 검출부(130)는 임피던스 측정 장치(100)의 전압을 검출할 수 있다. 실시예에 따르면, 검출부(130)는 임피던스 측정 장치(100)가 포함하는 축전 소자의 전압을 검출하고, 검출된 전압에 기초하여 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 검출할 수 있다. 축전 소자는 예시적으로 커패시터일 수 있다.
실시예에 따라, 검출부(130)는 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환하는 ADC(analog digital converter)일 수 있다. ADC는 동적 범위, 속도 및 분해능이 우수하고, 지연시간이 낮을 수 있다.
ADC는 프리차지 전압으로부터 변환한 디지털 코드를 프로세서(110)로 송신할 수 있다. 프로세서(110)는 수신한 디지털 코드에 기초하여 프리차지 전압과 기준 전압을 비교할 수 있다.
검출부(130)는 미리 설정된 주기로 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 검출할 수 있다. 미리 설정된 주기로 프리차지 전압을 검출하는 검출부(130)가 구비됨에 따라 프로세서(110)는 임피던스 측정 장치(130)의 기준 전압 도달 여부를 신속하게 확인할 수 있다.
다시말해, 검출부(130)가 구비됨으로써 임피던스 측정 장치(100)가 배터리 셀(210)의 임피던스를 검출하는데 필요한 시간이 줄어들 수 있다. 또한, 검출부(130)를 통해 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 확인하고, 프리차지 전압의 기준 전압 도달 여부에 따라 전압 발생부(130)가 측정 전압을 출력함으로써 프리차지 전압이 기준 전압에 도달하지 못한 상태로 배터리 셀(210)의 임피던스가 측정되는 것을 방지할 수 있다.
프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우, 프리차지 회로(120)가 출력하는 전압을 유지하도록 제어하고, 전압 발생부(140)가 측정 전압을 출력하도록 제어할 수 있다. 전압 발생부(140)가 출력하는 측정 전압은 임의의 크기 및 주기를 갖는 정현파 교류 전압일 수 있다.
예시적으로, 전압 발생부(140)가 출력하는 측정 전압은 배터리 팩(200)에 인가될 수 있다. 프로세서(110)는 전압 발생부(140)가 출력하는 교류 전압의 주파수를 제어함으로써 주파수 변화에 따른 배터리 셀의 임피던스 섭동에 대한 정보를 수신할 수 있다. 다시말해, 전압 발생부(140)는 배터리 팩(200)에 측정 전압을 송신하고, 배터리 팩(200)으로부터 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보를 수신할 수 있다.
배터리 팩(200)은 적어도 하나의 배터리 셀(210)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(200)은 임피던스 측정 장치(100)로부터 입력되는 측정 전압에 기초하여 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보를 출력할 수 있다. 임피던스 측정 장치(100)는 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보에 기초하여 배터리 셀(210)의 임피던스를 연산할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 측정 전압 출력 시간을 설명하기 위한 것이다.
도 2를 통해 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압이 시간에 따라 도시될 수 있다.
도 2의 그래프에 대하여, 가로축은 시간(단위: 초(S)), 세로축은 전압(단위: 볼트(V))으로 도시될 수 있다.
도 2를 참조하면, 임피던스 측정 장치(100)는 제1 시간(T0)에 기준 전압(V0)까지 프리차지될 수 있다.
제2 시간(Tx)은 검출부(130)가 구비되는 경우, 임피던스 측정 장치(100)가 측정 전압을 출력하는 시간일 수 있다. 기준 전압(V0)이 일정한 경우, 제2 시간(Tx)은 프리차지 회로(120)가 출력하는 직류 전압의 크기, 검출부(130)의 프리차지 전압 검출 주기 등에 따라 달라질 수 있다.
제3 시간(Ty)은 미리 설정된 시간으로, 제1 시간(T0)보다 길게 설정될 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 시간(T0)과 제3 시간(Ty)의 차이를 마진 시간이라고 할 수 있다. 제3 시간(Ty)은 검출부(130)가 구비되지 않은 경우, 임피던스 측정 장치(100)가 측정 전압을 출력하는 시간일 수 있다.
검출부(130)가 구비되지 않는 경우, 프로세서(110)는 임피던스 측정 장치(100)가 기준 전압(V0)으로 충전되었는지 확인할 수 없고, 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압이 기준 전압(V0)에 도달한 후 측정 전압이 출력되도록 마진 시간을 둘 수 있다. 마진 시간이 커지는 경우, 배터리 셀(210)의 임피던스 검출을 위해 요구되는 시간이 늘어날 수 있다.
제2 시간(Tx)은 제3 시간(Ty)보다 제1 시간(T0)에 가까운 시간일 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
프리차지 회로(120)는 임피던스 측정 장치(100)를 프리차지할 수 있다(S100).
실시예에 따르면, 프로세서(110)는 배터리 셀(210)의 임피던스를 검출하기 전, 프리차지 회로(120)를 통해 임피던스 측정 장치(100)가 프리차지 되도록 제어할 수 있다.
검출부(130)는 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 검출할 수 있다(S200).
검출부(130)는 임피던스 측정 장치(120)가 포함하는 축전 소자의 전압을 검출함으로써 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 검출할 수 있다.
검출부(130)가 프리차지 전압을 검출하는 동작은 미리 설정된 시간을 주기로 반복될 수 있다. 미리 설정된 주기로 프리차지 전압을 검출함으로써 프로세서(110)가 임피던스 측정 장치(120)의 기준 전압 도달 여부를 신속하게 확인할 수 있다.
프로세서(110)는 프리차지 전압과 기준 전압을 비교할 수 있다(S300).
프로세서(110)는 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따라 전압 발생부(140)가 측정 전압을 출력하도록 할 수 있다. 측정 전압을 입력받은 배터리 팩(200)은 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보를 출력하고, 프로세서(110)는 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보에 기초하여 배터리 셀의 임피던스(210)를 연산할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 측정 전압 출력 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 통해 프로세서(110)가 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하여 측정 전압을 출력하는 방법이 구체적으로 설명될 수 있다.
도 4를 통해 다른 실시 예에 따라 프로세서(110)가 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계(300a)가 구체적으로 설명될 수 있다.
프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 이상인지 판단할 수 있다(S310a).
프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우(S310의 NO 경로), 프로세서(110)는 전압 발생부(140)가 측정 전압을 출력하지 못하도록 할 수 있다(S320a). 프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우, 프리차지 회로(120)가 임피던스 측정 장치(100)를 프리차지하도록 할 수 있다(S100).
프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우(S320의 YES 경로), 프로세서(110)는 전압 발생부(140)가 측정 전압을 출력하도록 할 수 있다(S330a).
프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우, 프로세서(110)는 전압 발생부(140)를 제어하여 측정 전압을 출력하도록 할 수 있다. 측정 전압은 배터리 팩(200)에 인가될 수 있다. 측정 전압에 기초하여 검출되는 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보는 프로세서(110)로 송신될 수 있다. 프로세서(110)는 수신한 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보에 기초하여 배터리 셀(210)의 임피던스 스팩트럼을 연산할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
프리차지 회로(120)는 직류 전압으로 임피던스 측정 장치(100)를 프리차지할 수 있다(S100b).
임피던스 측정 장치(100)가 직류 전압으로 프리차지됨에 따라 임피던스 측정 장치(100)가 포함하는 축전 소자에 전하가 프리차지 될 수 있다. 임피던스 측정 장치(100)가 기준 전압까지 프리차지되면, 임피던스 측정 장치(100)의 회로 구조 또는 배터리 셀(210)의 전압에 의한 배터리 셀(210)의 임피던스에 대한 정보 왜곡이 감소될 수 있다.
검출부(130)는 임피던스 측정 장치(100)의 프리차지 전압을 검출할 수 있다(S200b). 상기 동작은 도 3에서 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
프로세서(110)는 검출부(130)가 검출한 프리차지 전압을 기준 전압과 비교할 수 있다. 프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 이상인지 판단할 수 있다(S310b).
프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우(S310b의 NO 경로), 프로세서(110)는 프리차지 회로(120)가 출력하는 직류 전압이 증가하도록 프리차지 회로(120)를 제어할 수 있다(S320b). 프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우, 임피던스 측정 장치(100)에 인가되는 직류 전압이 기준 전압에 도달할 수 있도록 전압을 증가시킬 수 있다.
프리차지 전압이 기준 전압 미만인 경우, 프로세서(110)는 프리차지 회로(120)가 임피던스 측정 장치(100)에 대한 프리차지 동작을 수행할 수 있도록 S100b 단계를 다시 수행할 수 있다.
프리차지 전압이 기준 전압 이상인 경우(S310b의 YES 경로), 프로세서(110)는 프리차지 회로(120)가 출력하는 직류 전압이 유지되도록 프리차지 회로(120)를 제어할 수 있다(S330b). 프로세서(110)는 프리차지 전압이 기준 전압 이상인 상태를 유지할 때, 전압 발생부(140)를 통해 측정 전압을 출력하고, 배터리 셀(210)의 임피던스를 측정할 수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 프리차지 전압 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 통해 검출부(130)가 검출한 프리차지 전압을 처리하는 방법이 구체적으로 도시된다.
검출부(130)는 전압 발생부(120)의 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환할 수 있다(S210).
검출부(130)는 검출된 디지털 코드를 프로세서(110)에 송신할 수 있다(S220). 실시예에 따라 검출부(130)는 ADC일 수 있으며, 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환함에 따라 프로세서(110)가 프리차지 전압을 용이하게 처리하도록 할 수 있다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 임피던스 측정 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 MCU(1010), 메모리(1020), 입출력 I/F(1030) 및 통신 I/F(1040)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 앞서 설명한 임피던스 측정 장치(100) 또는 배터리 팩(200)의 동작을 수행하기 위한 시스템일 수 있다.
MCU(1010)는 메모리(1020)에 저장되어 있는 각종 프로그램을 실행하는 프로세서일 수 있다.
예를 들어, MCU(1010)는 프로세서(110)에 대응할 수 있다. MCU(1010)는 임피던스 측정 장치(100)를 관리 및 제어하는데 필요한 데이터 및/또는 신호를 처리하는 프로세서일 수 있다.
또한, MCU(1010)는 임피던스 측정 장치(100)가 배터리 팩(200)의 임피던스를 측정할 수 있도록 배터리 팩(200)에 인가되는 전원을 조절하고, 배터리 팩(200)에서 출력되는 정보에 기초하여 임피던스 연산을 수행하는 프로세서일 수 있다.
메모리(1020)는 임피던스 측정 장치(100) 또는 배터리 팩(200)을 관리 및 제어하는데 필요한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 배터리 팩(200)의 임피던스를 측정하는데 필요한 각종 프로그램을 저장할 수 있다.
예를 들어, 메모리(1020)는 배터리 팩(200)으로부터 각각 출력되는 전압, 전류, 특성 값 데이터 등 각종 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(102)는 배터리 팩(200)의 전압, 전류, 특성값 데이터에 기초하여 임피던스를 연산하는 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(1020)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수 있다.
메모리(1020)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(1020)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(1030)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(1010) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(1040)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(1040)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 팩(200)의 임피던스 검출을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(1020)에 기록되고, MCU(1010)에 의해 처리됨으로써, 상기 도1 내지 도 6의 각 동작들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 임피던스 측정 장치
200: 배터리 팩
1000: 컴퓨팅 시스템
1010: MCU
1020: 메모리
1030: 입출력 I/F
1040: 통신 I/F

Claims (15)

  1. 측정 전압에 기초하여 배터리 셀의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 장치에 있어서,
    상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 프리차지 회로;
    상기 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압을 검출하는 검출부;
    상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 프로세서; 및
    상기 측정 전압을 출력하는 전압 발생부를 포함하는 임피던스 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프리차지 회로는 직류 전압으로 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 임피던스 측정 장치.
  3. 제2 항에 있어서.
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 프로세서는 상기 직류 전압이 유지되도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 임피던스 측정 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 프로세서는 상기 직류 전압이 증가하도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 임피던스 측정 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환하는 ADC(analog digital converter)인 임피던스 측정 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 측정 전압은 교류 전압인 임피던스 측정 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 프로세서는 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하도록 제어하는 임피던스 측정 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 프로세서는 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하지 않도록 제어하는 임피던스 측정 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 전압은 상기 배터리 셀의 전압 및 상기 임피던스 측정 장치의 회로에 기초하여 결정되는 임피던스 측정 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는 미리 설정된 시간 주기로 상기 프리차지 전압을 검출하는 임피던스 측정 장치.
  11. 측정 전압에 기초하여 배터리 셀의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법에 있어서,
    프리차지 회로가 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계;
    검출부가 상기 임피던스 측정 장치의 프리차지 전압을 검출하는 단계; 및
    프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계를 포함하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계는
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 전압 발생부가 측정 전압을 출력하도록 제어하는 단계; 및
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 전압 발생부가 상기 측정 전압을 출력하지 않도록 제어하는 단계를 포함하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 프리차지 회로가 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계는,
    상기 프리차지 회로가 직류 전압으로 상기 임피던스 측정 장치를 프리차지하는 단계인 임피던스 측정 장치의 동작 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 프로세서가 상기 프리차지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계는
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우, 상기 직류 전압이 유지되도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 단계; 및
    상기 프리차지 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우, 상기 직류 전압이 증가하도록 상기 프리차지 회로를 제어하는 단계를 포함하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 프리차지 전압을 검출하는 단계는,
    상기 검출부가 상기 프리차지 전압을 디지털 코드로 변환하는 단계; 및
    상기 검출부가 상기 프로세서에 상기 디지털 코드를 송신하는 단계를 포함하는 임피던스 측정 장치의 동작 방법.
KR1020220077856A 2022-06-24 2022-06-24 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법 KR20240000983A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220077856A KR20240000983A (ko) 2022-06-24 2022-06-24 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법
PCT/KR2023/004479 WO2023249214A1 (ko) 2022-06-24 2023-04-03 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220077856A KR20240000983A (ko) 2022-06-24 2022-06-24 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240000983A true KR20240000983A (ko) 2024-01-03

Family

ID=89380054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220077856A KR20240000983A (ko) 2022-06-24 2022-06-24 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240000983A (ko)
WO (1) WO2023249214A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9851414B2 (en) * 2004-12-21 2017-12-26 Battelle Energy Alliance, Llc Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
JP6614176B2 (ja) * 2017-02-09 2019-12-04 トヨタ自動車株式会社 電池状態推定装置
WO2019010585A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 The Governing Council Of The University Of Toronto ELECTRICAL ARCHITECTURE OF ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY
KR20190125906A (ko) * 2018-04-27 2019-11-07 주식회사 민테크 배터리 간이 진단기
KR20220025499A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 주식회사 엘지에너지솔루션 콘택터 관리 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023249214A1 (ko) 2023-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11150307B2 (en) Apparatus and method for diagnosing battery
US11338699B2 (en) Apparatus, method, battery pack and electrical system for determining electrode information of battery
WO2014119328A1 (ja) 電池状態推定装置
US11815559B2 (en) Apparatus and method for diagnosing battery cell
CN104182630A (zh) 基于简化最小二乘支持向量机的蓄电池剩余容量检测方法
US20220276319A1 (en) Apparatus and method for diagnosing battery
KR20220037169A (ko) 에너지 저장 시스템의 충전 상태 추정장치 및 방법
KR20240000983A (ko) 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법
US20240006670A1 (en) Battery management apparatus and method
CN101688898A (zh) 充电状态的确定
Wei et al. Global sensitivity analysis for impedance spectrum identification of lithium-ion batteries using time-domain response
CN116247251A (zh) 一种燃料电池系统的控制方法、装置、控制器和存储介质
US20230194622A1 (en) Battery abnormality diagnosis apparatus and method
US20230236263A1 (en) System and method for managing state of battery
CN114487886B (zh) 一种电芯胀气检测方法、装置、电池管理系统及电子设备
WO2014038555A1 (ja) 電池残量検出装置、電池システム、電池残量検出方法およびプログラム
KR20240028206A (ko) 임피던스 측정 장치 및 그것의 동작 방법
CN117310521B (zh) 锂离子电池的充电状态校准方法、系统、设备及存储介质
CN116643181B (zh) 一种蓄电池状态监测系统
KR102362571B1 (ko) 자율 전원을 지원하는 휴대용 환경 센싱 장치 및 이의 동작 방법, 그리고 이를 포함하는 환경 센싱 시스템
CN117406158B (zh) 一种锂离子电池短路测试仪校准方法及装置
KR20230054153A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20240036410A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230087786A (ko) 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230055201A (ko) 배터리 자기 방전 전류 측정 장치 및 그것의 동작 방법