KR20240045914A - 전지셀의 진단 장치 및 방법 - Google Patents

전지셀의 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240045914A
KR20240045914A KR1020220125853A KR20220125853A KR20240045914A KR 20240045914 A KR20240045914 A KR 20240045914A KR 1020220125853 A KR1020220125853 A KR 1020220125853A KR 20220125853 A KR20220125853 A KR 20220125853A KR 20240045914 A KR20240045914 A KR 20240045914A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impedance
battery
battery cell
bus bar
diagnostic device
Prior art date
Application number
KR1020220125853A
Other languages
English (en)
Inventor
송재환
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 KR1020220125853A priority Critical patent/KR20240045914A/ko
Priority to PCT/KR2023/014291 priority patent/WO2024071814A1/ko
Publication of KR20240045914A publication Critical patent/KR20240045914A/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]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • 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]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

본 발명은 전지셀 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지셀 진단 장치는 슈퍼 커패시터로 이루어진 적어도 하나의 기준셀을 포함하는 기준셀 모듈과; 상기 기준셀의 기준 임피던스와, 상기 전지셀의 전지 임피던스를 측정하는 측정기와; 상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스를 비교하여 상기 전지셀의 이상 유무를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

전지셀의 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING BATTERY CELL}
본 발명은 전지셀의 진단 장치 및 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지셀의 상태를 진단할 수 있는 전지셀의 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기와 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.
전지팩에 포함되는 복수의 전지셀 중 적어도 어느 하나의 전지셀에서 성능저하가 발생되거나 고장이 발생되면 전지팩의 전체 성능을 저하시켜 안정된 동작을 제공하지 못하는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 최근에는 전지셀의 성능을 진단하여 전지셀의 이상 유무를 판별할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 전지셀의 상태를 진단할 수 있는 전지셀의 진단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전지셀 진단 장치는 슈퍼 커패시터로 이루어진 적어도 하나의 기준셀을 포함하는 기준셀 모듈과; 상기 기준셀의 기준 임피던스와, 상기 전지셀의 전지 임피던스를 측정하는 측정기와; 상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스를 비교하여 상기 전지셀의 이상 유무를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준셀 모듈은 상기 적어도 하나의 기준셀을 수납하도록 내부 공간이 형성된 하우징과; 상기 내부 공간을 커버하는 보호 커버와; 상기 보호 커버를 사이에 두고 이격되는 제1 버스바 및 제2 버스바를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 어느 하나는 상기 보호 커버보다 돌출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준셀은 상기 내부 공간에 수용되며, 전하가 저장되는 바디와; 상기 바디 상에 배치되며, 상기 제1 버스바와 전기적으로 연결되는 제1 도전 단자와; 상기 바디 상에 상기 제1 도전 단자와 이격되게 배치되며, 상기 제2 버스바와 전기적으로 연결되는 제2 도전 단자를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준셀 모듈은 상기 하우징의 내측에 배치되며 상기 제1 버스바로부터 절곡되는 제1 도전 바와; 상기 하우징의 내측에 상기 제1 도전 바와 마주보도록 배치되며 상기 제1 버스바로부터 절곡되는 제2 도전 바를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 버스바는 상기 제1 도전 바를 통해 제1 도전 단자와 전기적으로 연결되며, 상기 제2 버스바는 상기 제2 도전 바를 통해 상기 제2 도전 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전지셀 진단 장치는 상기 기준셀을 충전 및 방전시키며 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바와 전기적으로 접촉하는 충방전기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 충방전기는 상기 보호 커버 상에 안착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 충방전기의 길이는 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바의 이격 거리와 동일할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전지셀은 산화환원 반응을 이용하여 전기를 생성하는 리튬 이온 전지셀을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치 이내인 경우 상기 전지셀을 양품으로 판정하고, 상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치를 초과하는 경우 상기 전지셀을 불량으로 판정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 임피던스 측정기는 상기 불량으로 판정된 전지셀의 전지 임피던스를 재측정하고, 상기 프로세서는 상기 재측정된 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치를 초과하는 경우, 상기 전지셀을 불량으로 판정하고, 상기 재측정된 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치 이내인 경우, 상기 진단 장치의 측정 환경 이상으로 판정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 임피던스 측정기는 상기 측정 환경 이상으로 판정된 경우, 상기 기준 임피던스를 재측정하며, 상기 재측정된 기준 임피던스는 메모리에 업데이트될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준셀 모듈은 휴대가 가능하는 키트 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전지셀 진단 방법은 슈퍼 커패시터를 포함하는 적어도 하나의 기준셀에 대한 기준 임피던스를 측정하는 단계와; 적어도 하나의 전지셀을 포함하는 전지셀에 대한 전지 임피던스를 측정하는 단계와; 상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스를 비교하여 상기 전지셀의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전지셀보다 충방전 효율이 높고 수명이 긴 기준셀을 이용하여 측정된 기준 임피던스를 기반으로 전지셀의 이상 유무를 판별할 수 있다. 기준셀의 기준 임피던스는 전지셀의 전지 임피던스에 비해 장기간 신뢰성이 있는 수준을 유지함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전지셀의 임피던스값의 변화를 통해서 측정환경의 이상 유무를 판별할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 진단 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기준셀 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기준셀 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전지셀의 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 임피던스 측정기를 통해 측정된 기준 임피던스 및 전지 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전지셀의 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 진단 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 전지셀의 진단 장치는 충방전기(320)와, 임피던스 측정기(330)와, 프로세서(360) 및 메모리(340)를 포함할 수 있다.
충방전기(320)는 기준셀 모듈(310)의 기준 임피던스 측정시, 기준셀 모듈(310)을 충전 또는 방전시킬 수 있다. 충방전기(320)의 일단은 기준셀 모듈(310)의 양극 단자에 연결되고, 타단은 기준셀 모듈(310)의 음극 단자에 연결될 수 있다. 기준셀 모듈(310)은 적어도 하나의 기준셀을 포함할 수 있다. 기준셀은 전지셀보다 충방전 효율이 높고 수명이 긴 에저니 저장 장치일 수 있다. 예를 들어, 기준셀은 슈퍼 커패시터일 수 있다.
충방전기(320)는 전지셀 모듈(350)의 전지 임피던스 측정시, 전지셀 모듈(350)을 충전 또는 방전시킬 수 있다. 충방전기(320)의 일단은 전지셀 모듈(350)의 양극 단자에 연결되고, 타단은 전지셀 모듈(350)의 음극 단자에 연결될 수 있다. 전지셀 모듈(350)은 적어도 하나의 전지셀을 포함할 수 있다. 전지셀은 산화환원 반응을 이용하여 전기를 생성하는 전지셀일 수 있다. 예를 들어, 전지셀은 리튬 이온 전지셀일 수 있다.
충방전기(320)는 기준셀 모듈(310)의 기준 임피던스 측정하기 위해, 기준셀 모듈(310)에 대하여 교류 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충방전기(320)는 주파수를 변화시키면서 교류 전압을 인가함으로써 기준셀 모듈(310)을 충전시킬 수 있다. 이러한 충전 과정에서 임피던스 측정기(330)는 기준셀 모듈(310)의 내부 임피던스(또는, 기준 임피던스)를 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 예로, 충방전기(320)는 기준셀 모듈을 충전 및 방전시킬 수 있다. 이러한 충방전 과정에서, 임피던스 측정기(330)는 기준셀 모듈(310)의 내부 임피던스를 측정하도록 구성될 수 있다.
임피던스 측정기(330)는 복수개의 슈퍼커패시터를 포함하는 기준셀 모듈(310)의 기준 임피던스뿐만 아니라, 전지셀 모듈(350)의 전지 임피던스를 측정할 수 있다. 임피던스 측정기(330)는 예를 들어, 전기화학 임피던스 스펙트로스코피(Electrochemical Impedance Spectroscopy; EIS)를 이용하여, 기준 임피던스 및 전지 임피던스를 측정할 수 있다.
기준 임피던스 및 전지 임피던스는 동시에 또는 순차적으로 측정될 수 있다. 이외에도 임피던스 측정기(330)는 기준셀 모듈(310)의 기준 임피던스 및 전지셀 모듈(350)의 전지 임피던스 각각을 측정할 수 있도록 복수개 구비될 수 있다.
메모리(340)는 기준 임피던스를 주파수 별로 저장할 수 있다. 메모리(340)는 일정 주파수 범위 내에서 복수의 주파수로 구분하고, 구분된 각 주파수마다 그에 대응되는 기준 임피던스가 미리 설정된 형태로 저장될 수 있다. 기준 임피던스는 전지셀 모듈(350)의 전지 임피던스와 비교될 수 있는 값으로서, 적어도 1번의 사전 측정을 통해 미리 얻어진 값일 수 있다. 메모리(34)에는 기준 임피던스가 일정 주기로 재측정되어 주기적으로 업데이트될 수 있다.
프로세서(360)는 전지 임피던스와 기준 임피던스의 비교결과를 기준으로, 전지셀 모듈(350)의 이상 유무를 판단할 수 있다. 임피던스 측정기(330)를 통해 측정된 전지 임피던스와, 메모리(340)에 저장된 기준 임피던스 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이내일 경우, 프로세서(360)는 전지셀 모듈(350)을 양품으로 판정할 수 있다. 임피던스 측정기(330)를 통해 측정된 전지 임피던스와, 메모리(340)에 저장된 기준 임피던스 간의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 프로세서(360)는 전지셀 모듈(350)을 불량으로 판정할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 기준셀 모듈을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 기준셀 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 기준 셀 모듈(110)(예: 도 1의 기준셀 모듈(310))은 휴대가 가능하는 키트 형태로 형성될 수 있다. 기준 셀 모듈(110)은 기준 셀(200)과, 하우징(140)과, 제1 및 제2 도전 바(121,131)와, 제1 및 제2 버스바(120,130)와, 보호 커버(150)를 포함할 수 있다.
하우징(140)은 홈 또는 홀 형태의 내부 공간(141)을 적어도 1개 포함할 수 있다. 하우징(140)의 내부 공간(141) 내에는 적어도 하나의 기준셀(200)이 수용될 수 있다. 하우징(140)은 기준셀(200)의 측면 및 하부면을 감싸도록 형성되거나, 기준셀(200)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 하우징(140)에 기준셀(200)이 복수개 수용되는 경우, 복수개의 기준셀(200)은 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직병렬 연결될 수 있다.
제1 및 제2 버스바(120,130)는 충방전기(예: 도 1의 충방전기(340))와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 버스바(120)는 충방전기의 양극 단자에 전기적으로 연결되고, 제2 버스바(130)는 충방전기의 음극 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 버스바(120) 및 제2 버스바(130)는 보호 커버(150)보다 돌출되게 형성될 수 있다. 제1 버스바(120)는 제1 도전 바(121)로부터 돌출될 수 있다. 제2 버스바(130)는 제2 도전 바(131)로부터 돌출될 수 있다. 제1 버스바(120) 및 제2 버스바(130)는 보호 커버(150)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 제1 버스바(120) 및 제2 버스바(130)의 이격 거리는 보호 커버(150) 상에 안착되는 충방전기의 길이에 대응(예: 동일)될 수 있다.
제1 도전 바(121) 및 제2 도전 바(131)는 절연 재질로 형성되는 하우징(140)의 내측에 배치될 수 있다. 제1 도전 바(121) 및 제2 도전 바(131)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제1 도전 바(121)는 제1 버스바(120)로부터 절곡될 수 있다. 제2 도전 바(131)는 제2 버스바(130)로부터 절곡될 수 있다. 일 예로, 제1 도전 바(121)는 제1 버스바(120)와 동일한 도전 재질로 형성되어 제1 버스바(120)와 일체화될 수 있다. 제2 도전 바(131)는 제1 버스바(130)와 동일한 도전 재질로 형성되어 제2 버스바(130)와 일체화될 수 있다. 다른 예로, 제1 도전 바(121)는 제1 버스바(120)와 동일하거나 다른 도전 재질로 형성되어 제1 버스바(120)와 체결 부재(예: 볼트 및/또는 너트)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 도전 바(131)는 제2 버스바(130)와 동일하거나 다른 도전 재질로 형성되어 제2 버스바(130)와 체결 부재(예: 볼트 및/또는 너트)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
보호 커버(150)는 하우징(140)과 결합되어 기준셀(200)이 수용된 내부 공간(141)을 덮는 하나의 판상형 구조로 형성될 수 있다. 보호 커버(150)와 하우징(140)은 서로 대응하는 모서리 부위들이 접촉된 상태에서, 용접 등에 의해 결합되거나 체결 부재(예: 볼트 및/또는 너트)를 통해 체결될 수 있다. 보호 커버(150) 및 하우징(140)은 기준셀(200)을 상하좌우로 커버할 수 있다. 보호 커버(150) 및 하우징(140)을 통해 기준셀(200)을 물리적으로 보호할 수 있다. 보호 커버(150) 및 하우징(140)은 소정의 강도를 가지는 절연 재질로 형성될 수 있다.
기준 셀(200)은 바디(210)와, 제1 도전 단자(220) 및 제2 도전 단자(230)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전 단자(220)는 양극 단자일 수 있으며, 제2 도전 단자(230)는 음극 단자일 수 있다.
바디(210)에는 전하가 저장될 수 있다. 바디(210)는 하우징(140)의 내부 공간(141)과 대응되는 형상으로 형성되어 하우징(140)의 내부 공간(141)에 수용될 수 있다.
제1 도전 단자(220)는 바디(210) 상에 배치되며, 바디(210)의 일측에서 일방향으로 연장될 수 있다. 제1 도전 단자(220)는 제1 도전 바(121)를 통해 제1 버스 바(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 도전 단자(230)는 바디(210) 상에 제1 도전 단자(220)와 이격되게 배치되며, 바디(210)의 일측에서 일방향으로 연장될 수 있다. 제2 도전 단자(230)는 제2 도전 바(131)를 통해 제2 버스 바(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기준 셀(200)은 전지셀(예: 리튬이온 전지셀)보다 충방전 효율이 좋으며 사이클 수명이 긴 장점을 가지는 슈퍼 커패시터(Super-Capacitor)일 수 있다. 슈퍼 커패시터는 급속 충방전이 가능하고 높은 충방전 효율 및 반영구적인 사이클 수명 특성을 가지고 있다. 　슈퍼 커패시터는 일반 커패시터 대비 단위면적당 수십 배 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 슈퍼 커패시터는 축전용량이 큰 커패시터이므로, 울트라 커패시터(Ultra Capacitor) 또는 초고용량 커패시터라고 한다. 슈퍼 커패시터는 도전체에 부착된 전극과 그에 함침된 전해질 용액으로 구성될 수 있다. 전극의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용할 수 있다. 슈퍼 커패시터는 화학 반응을 이용하는 전지셀과 달리 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온의 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용하는 에너지 저장장치일 수 있다. 슈퍼 커패시터의 임피던스는 충방전이 반복되더라도 변동이 없으며, 시간 경과에 따른 퇴화에 의해서도 변동이 없으므로 리튬 이온 전지셀보다 신뢰성이 높을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전지셀의 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
동작 S11에서, 임피던스 측정기(예: 도 1의 임피던스 측정기(330))는 슈퍼 커패시터를 포함하는 기준 셀 모듈(예: 도 1의 기준셀 모듈(310))의 임피던스를 측정할 수 있다. 측정된 기준 셀 모듈의 임피던스는 메모리(예: 도 1의 메모리(340))에 기준 임피던스로 저장될 수 있다.
동작 S12에서, 임피던스 측정기는 리튬 이온 전지셀을 포함하는 전지셀 모듈(예: 도 1의 전지셀 모듈(350))의 전지 임피던스를 측정할 수 있다.
동작 S13에서, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(360))는 측정된 전지 임피던스와, 메모리에 저장된 기준 임피던스를 비교할 수 있다. 프로세서는 전지 임피던스와, 메모리에 저장된 기준 임피던스의 차이가 임계치에 포함되는지의 여부를 판단할 수 있다.
동작 S14에서, 비교 결과, 전지 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이내일 경우, 전지셀 모듈은 양품으로 판정될 수 있다.
동작 S15에서, 비교 결과, 측정된 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 임계치를 벗어날 경우(또는, 초과한 경우), 전지셀 모듈은 불량으로 판정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 임피던스 측정기를 통해 측정된 기준 임피던스 및 전지 임피던스를 나타내는 도면이다.
도 5에서, 가로축은 임피던스의 실수 성분(Zreal)이고, 세로축은 임피던스의 허수 성분(Zimag)이라 할 수 있다. 가로축과 세로축의 단위는, mΩ 또는 Ω일 수 있다. 그리고, 각 점들은 각각의 주파수에 따른 임피던스 포인트라 할 수 있다. 주파수의 변화에 따라 임피던스의 실수값과 허수값이 달라지게 되어, 그 교점이 좌표 상의 점, 즉 임피던스 포인트로 표시될 수 있다.
도 5를 참조하면, 프로세서는 임피던스 측정기(예: 도 1의 임피던스 측정기(330))로부터 전지셀에 대한 주파수별 전지 임피던스 및 기준셀에 대한 주파수별 기준 임피던스를 수신하여 획득할 수 있다. 프로세서는 전지 임피던스 포인트와 동일 또는 유사한 주파수에 해당하는 기준 임피던스의 포인트를 서로 비교할 수 있다. 전지 임피던스 포인트가 기준 임피던스 포인트와 동일하거나 임계치(또는, 오차 범위) 이내에 있는 경우, 프로세서는 전지셀을 이상이 없는 양품으로 판단할 수 있다. 전지 임피던스 포인트가 기준 임피던스 포인트와 임계치 이내의 범위를 벗어나는 경우, 프로세서는 전지셀을 이상이 있는 불량으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 프로세서는 획득한 주별수별 임피던스 포인트를 기초로 전지셀의 성능을 진단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전지셀의 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
동작 S21에서, 임피던스 측정기(예: 도 1의 임피던스 측정기(330))는 슈퍼 커패시터를 포함하는 기준 셀 모듈(예: 도 1의 기준셀 모듈(310))의 임피던스를 측정할 수 있다. 측정된 기준 셀 모듈의 임피던스는 메모리(예: 도 1의 메모리(340))에 기준 임피던스로 저장될 수 있다.
동작 S22에서, 임피던스 측정기는 리튬 이온 전지셀을 포함하는 전지셀 모듈(예: 도 1의 전지셀 모듈(350))의 전지 임피던스를 측정할 수 있다.
동작 S23에서, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(360))는 측정된 전지 임피던스와, 메모리에 저장된 기준 임피던스를 비교할 수 있다. 프로세서는 측정된 전지 임피던스와, 메모리에 저장된 기준 임피던스의 차이가 임계치에 포함되는지의 여부를 판단할 수 있다.
동작 S24에서, 비교 결과, 측정된 전지 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 미리 설정된 임계치 이내일 경우, 전지셀 모듈은 양품으로 판정될 수 있다.
동작 S25에서, 비교 결과, 측정된 전지 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 임계치를 벗어날 경우, 임피던스 측정기는 전지셀 모듈의 전지 임피던스 및 기준셀 모듈의 기준 임피던스 중 적어도 어느 하나를 재측정할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 측정기는 전지셀 모듈의 전지 임피던스를 재측정할 수 있다.
동작 S26에서, 프로세서는 재측정된 전지 임피던스와 메모리에 저장된 기준 임피던스를 비교할 수 있다. 프로세서는 재측정된 전지 임피던스와, 메모리에 저장된 기준 임피던스의 차이가 임계치에 포함되는지의 여부를 재판단할 수 있다.
동작 S27에서, 비교 결과, 재측정된 전지 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 임계치를 벗어날 경우, 프로세서는 전지셀 모듈을 불량으로 판정할 수 있다.
동작 S28에서, 비교 결과, 재측정된 전지 임피던스와 기준 임피던스 간의 차이가 임계치 이내인 경우, 프로세서는 진단 장치의 측정 환경의 이상으로 판정할 수 있다. 측정 환경 이상으로 판정된 경우, 검사자는 기준셀 모듈, 전지셀 모듈 및 진단 장치의 이상 여부를 점검할 수 있다. 기준셀 모듈의 이상으로 판정되는 경우, 기준셀 모듈은 점검될 수 있다. 기준셀 모듈의 점검 후, 임피던스 측정기(330)는 기준 임피던스를 재측정하고, 재측정된 기준 임피던스는 메모리에 업데이트될 수 있다.
전술한 전지셀 모듈은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 전지셀 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
110, 310: 기준셀 모듈
120,130: 버스바
140: 하우징
150: 보호 커버
200: 기준셀
320: 충방전기
330: 임피던스 측정기
340: 메모리
350: 전지셀 모듈
360: 프로세서

Claims (15)

  1. 전지셀의 상태를 검사하는 진단 장치에 있어서,
    슈퍼 커패시터로 이루어진 적어도 하나의 기준셀을 포함하는 기준셀 모듈과;
    상기 기준셀의 기준 임피던스와, 상기 전지셀의 전지 임피던스를 측정하는 측정기와;
    상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스를 비교하여 상기 전지셀의 이상 유무를 판단하는 프로세서를 포함하는 전지셀 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준셀 모듈은
    상기 적어도 하나의 기준셀을 수납하도록 내부 공간이 형성된 하우징과;
    상기 내부 공간을 커버하는 보호 커버와;
    상기 보호 커버를 사이에 두고 이격되는 제1 버스바 및 제2 버스바를 포함하는 진단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 중 적어도 어느 하나는 상기 보호 커버보다 돌출되는 진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준셀은
    상기 내부 공간에 수용되며, 전하가 저장되는 바디와;
    상기 바디 상에 배치되며, 상기 제1 버스바와 전기적으로 연결되는 제1 도전 단자와;
    상기 바디 상에 상기 제1 도전 단자와 이격되게 배치되며, 상기 제2 버스바와 전기적으로 연결되는 제2 도전 단자를 포함하는 진단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준셀 모듈은
    상기 하우징의 내측에 배치되며 상기 제1 버스바로부터 절곡되는 제1 도전 바와;
    상기 하우징의 내측에 상기 제1 도전 바와 마주보도록 배치되며 상기 제1 버스바로부터 절곡되는 제2 도전 바를 더 포함하는 진단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 버스바는 상기 제1 도전 바를 통해 제1 도전 단자와 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 버스바는 상기 제2 도전 바를 통해 상기 제2 도전 단자와 전기적으로 연결되는 진단 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준셀을 충전 및 방전시키며 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바와 전기적으로 접촉하는 충방전기를 더 포함하는 진단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 충방전기는 상기 보호 커버 상에 안착되는 진단 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 충방전기의 길이는 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바의 이격 거리와 동일한 진단 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀은 산화환원 반응을 이용하여 전기를 생성하는 리튬 이온 전지셀을 포함하는 진단 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치 이내인 경우 상기 전지셀을 양품으로 판정하고,
    상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치를 초과하는 경우 상기 전지셀을 불량으로 판정하는 진단 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 임피던스 측정기는
    상기 불량으로 판정된 전지셀의 전지 임피던스를 재측정하고,
    상기 프로세서는
    상기 재측정된 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치를 초과하는 경우, 상기 전지셀을 불량으로 판정하고,
    상기 재측정된 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스의 차이가 임계치 이내인 경우, 상기 진단 장치의 측정 환경 이상으로 판정하는 진단 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 임피던스 측정기는
    상기 측정 환경 이상으로 판정된 경우, 상기 기준 임피던스를 재측정하며,
    상기 재측정된 기준 임피던스는 메모리에 업데이트되는 진단 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준셀 모듈은 휴대가 가능하는 키트 형태로 형성되는 진단 장치.
  15. 전지셀의 상태를 진단하는 진단 방법에 있어서,
    슈퍼 커패시터를 포함하는 적어도 하나의 기준셀에 대한 기준 임피던스를 측정하는 단계와;
    적어도 하나의 전지셀을 포함하는 전지셀에 대한 전지 임피던스를 측정하는 단계와;
    상기 전지 임피던스와 상기 기준 임피던스를 비교하여 상기 전지셀의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 전지셀 진단 방법.
KR1020220125853A 2022-09-30 2022-09-30 전지셀의 진단 장치 및 방법 KR20240045914A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125853A KR20240045914A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 전지셀의 진단 장치 및 방법
PCT/KR2023/014291 WO2024071814A1 (ko) 2022-09-30 2023-09-20 전지셀의 진단 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220125853A KR20240045914A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 전지셀의 진단 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240045914A true KR20240045914A (ko) 2024-04-08

Family

ID=90478513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220125853A KR20240045914A (ko) 2022-09-30 2022-09-30 전지셀의 진단 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240045914A (ko)
WO (1) WO2024071814A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130266825A1 (en) * 2012-03-13 2013-10-10 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor and battery device with standard form factor
KR101662154B1 (ko) * 2015-03-09 2016-10-04 연세대학교 산학협력단 고조파 및 임피던스를 이용한 배터리 상태 진단 장치 및 방법, 그리고 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체
US10295611B2 (en) * 2015-06-09 2019-05-21 Premier Technologies, Ltd. Efficient battery tester
KR102038611B1 (ko) * 2016-10-25 2019-10-30 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 그것의 수명 예측 장치
KR20220068806A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024071814A1 (ko) 2024-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8030901B2 (en) Electric energy storage device
EP1770804B1 (en) Battery Pack
US8507117B2 (en) Lithium ion secondary battery, assembled battery, vehicle, battery-equipped device, battery system, and method for detecting deterioration of lithium ion secondary battery
US20110200866A1 (en) Module pack for secondary battery
KR20170054878A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
US8642206B2 (en) Battery module
KR102256733B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 전력 저장 장치
EP3154108B1 (en) Battery module and battery pack including same
KR20170011349A (ko) 배터리 모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101681968B1 (ko) 이차 전지 평가 장치
US11843213B2 (en) Connector and battery module including the same
KR20100061714A (ko) 전지 팩 및 전지 시스템
US20240103082A1 (en) Vibration test jig and vibration test apparatus for cylindrical battery cell
KR101877304B1 (ko) 배터리모듈 검사 방법 및 장치
JP5537674B2 (ja) 非水系二次電池及び二次電池システム
JP2001006644A (ja) 組電池
CN102893440A (zh) 一种用于蓄电池系统的安全测试的蓄电池单元模拟装置
JP2013201358A (ja) 蓄電セル及び蓄電セルの異常検出方法
KR20240045914A (ko) 전지셀의 진단 장치 및 방법
US11545705B2 (en) Secondary battery and battery pack including the same
KR101485180B1 (ko) 복수의 단위 전지를 포함하는 전지 모듈, 및 이를 구비하는 전지팩
JP6572710B2 (ja) 端子構造、蓄電装置及び蓄電モジュール
KR101941257B1 (ko) 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR102159145B1 (ko) 울트라 커패시터 모듈용 부스바 및 울트라 커패시터 모듈
KR20210042658A (ko) 직렬연결 및 전압 센싱 방식을 개선한 배터리 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination