KR100344965B1 - Apparatus for measuring open circuit voltage and inner impedance of a lithium ion cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전류의 정현파 신호를 리튬이온 전지에 인가하면서 내부저항을 측정하고, 또한 정전류의 정현파 신호를 차단한 상태에서 리튬이온 전지의 개방전압을 측정하는 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치에 관한 것이다.The present invention measures an internal resistance while applying a sinusoidal signal of a constant current to a lithium ion battery, and measures an open voltage and an internal resistance of a lithium ion battery for measuring an open voltage of a lithium ion battery in a state in which a sinusoidal signal of a constant current is blocked. It is about.
정현파 신호를 발생하는 발진부와, 상기 발진부가 발생한 정현파 신호의 전류를 일정하게 조절하여 제어신호에 따라 정전류를 리튬이온 전지에 공급 또는 차단하는 정전류부와, 상기 정전류부의 정전류가 리튬이온 전지에 인가되지 않는 상태에서 리튬이온 전지 양단의 개방전압을 검출하는 개방전압 검출부와, 상기 정전류부의 정전류가 리튬이온 전지에 인가되는 상태에서 리튬이온 전지의 양단 전압을 증폭하는 교류 증폭부와, 상기 교류 증폭부의 출력신호를 정류하여 실효치 직류전압으로 변환하는 실효치 정류부와, 상기 정전류부의 정전류를 차단하여 리튬이온 전지에 인가되지 않도록 제어하면서 상기 개방전압 검출부의 출력신호로 리튬이온 전지의 개방전압을 측정하고 상기 정전류부가 정전류를 리튬이온 전지에 공급하도록 제어하면서 그 정전류부의 정전류와 상기 실효치 정류부의 실효치 직류전압으로부터 리튬이온 전지의 내부저항을 측정하는 중앙제어부로 이루어진다.An oscillator for generating a sinusoidal signal, a constant current unit for supplying or blocking a constant current to a lithium ion battery according to a control signal by constantly adjusting the current of the sinusoidal signal generated by the oscillator, and a constant current of the constant current unit are not applied to the lithium ion battery. An open voltage detector for detecting an open voltage across the lithium ion battery in a non-active state, an AC amplifying unit for amplifying a voltage between both ends of the lithium ion battery while a constant current of the constant current unit is applied to the lithium ion battery, and an output of the AC amplifying unit An effective value rectifying unit for rectifying the signal and converting it into an effective DC voltage, and measuring the open voltage of the lithium ion battery with the output signal of the open voltage detector while controlling the constant current of the constant current unit to block the constant current from being applied to the lithium ion battery. While controlling to supply a constant current to the lithium ion battery It comprises a central control unit for measuring the internal resistance of the lithium ion battery from a direct-current voltage effective value of the effective value of the rectification part and the constant current constant-current portion.
Description
본 발명은 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치에 관한 것으로 특히 리튬이온 전지에 정전류의 정현파 신호가 인가되지 않도록 한 상태에서 리튬이온 전지의 양단 개방전압을 측정하고, 또한 정전류의 정현파 신호를 리튬이온 전지에 인가하면서 그 정전류와 리튬이온 전지의 양단 전압으로 리튬이온 전지의 내부저항을 측정하는 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an open circuit voltage and internal resistance measuring apparatus of a lithium ion battery, and in particular, to measure the open circuit voltage at both ends of the lithium ion battery in a state in which a sinusoidal signal of a constant current is not applied to the lithium ion battery, and also to measure a sinusoidal signal of a constant current. The present invention relates to an open-circuit voltage and internal resistance measuring apparatus of a lithium ion battery, which is applied to a lithium ion battery and measures the internal resistance of the lithium ion battery at a constant current and a voltage at both ends of the lithium ion battery.
전자통신 기술의 빠른 발전과 더불어 소형화, 다양화의 고성능 2차 전지의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 2차 전지로서는 주로 리튬이온 전지가 널리 사용되고 있다. 리튬이온 전지는 제조 직후에 수백 mV 정도의 낮은 전압이므로 리튬이온 전지의 정확한 성능을 계측하기 어렵고, 또한 일정한 조건 하에서 충전, 방전 및 에이징(aging) 등의 순화공정을 통한 길들이기(formation) 공정이 필요하다.그리고 제조된 리튬이온 전지를 충전한 후 단자전압과 내부임피던스 등을 측정하는 그레이딩 과정이 상기 길들이기 공정과 병행하여 이루어진다. 그레이딩 과정은 원하는 조건을 리튬이온 전지에 인가하여 발생되는 리튬이온 전지의 내부 상황(예를 들면, 온도, 절연 및 단락 등)을 정확히 계측하는 것으로 리튬이온 전지의 성능 및 수명과, 안전성을 평가, 예측 및 분류할 수 있다.With the rapid development of electronic communication technology, the demand for miniaturized and diversified high-performance secondary batteries is exploding. As a secondary battery, mainly a lithium ion battery is widely used. Since lithium-ion batteries are low voltages of several hundred mV immediately after their manufacture, it is difficult to measure the accurate performance of lithium-ion batteries, and it is necessary to perform the formation process through purifying processes such as charging, discharging, and aging under certain conditions. After the charging of the manufactured lithium-ion battery, a grading process for measuring terminal voltage, internal impedance, and the like is performed in parallel with the taming process. The grading process accurately measures the internal conditions (for example, temperature, insulation, short circuit, etc.) of a lithium ion battery generated by applying desired conditions to the lithium ion battery, and evaluates the performance, life, and safety of the lithium ion battery. Predict and classify.
본 발명의 목적은 그레이딩 과정에서 리튬이온 전지의 개방전압과 내부저항을 정확하게 측정하는 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a device for measuring the open voltage and internal resistance of the lithium ion battery to accurately measure the open voltage and internal resistance of the lithium ion battery in the grading process.
본 발명의 다른 목적은 정전류의 정현파 신호를 리튬이온 전지에 차단한 상태에서 내부저항을 측정하고 또한 리튬이온 전지에 정전류의 정현파 신호를 인가하는 상태에서 개방전압을 측정하는 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to measure the internal resistance in a state in which a sinusoidal signal of a constant current is blocked to a lithium ion battery, and to measure an open voltage in a state of applying a sinusoidal signal of a constant current to a lithium ion battery, and It is to provide an internal resistance measuring device.
도 1은 본 발명에 의한 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치의 구성을 보인 블록도이고,1 is a block diagram showing the configuration of the open-circuit voltage and internal resistance measuring apparatus of the lithium ion battery according to the present invention,
도 2는 도 1의 발진부와 정전류부의 실시 예를 보인 회로도이며,FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the oscillator and the constant current unit of FIG. 1.
도 3은 도 1의 교류 증폭부와 실효치 정류부의 실시 예를 보인 회로도이며,3 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the AC amplifier and the effective rectifier of FIG. 1;
도 4는 도 1의 개방전압 검출부의 실시 예를 보인 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating an embodiment of an open voltage detector of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11 : 발진부 12 : 정전류부11: oscillation part 12: constant current part
13 : 리튬이온 전지 14 : 개방전압 검출부13: lithium ion battery 14: open circuit voltage detector
15 : 교류증폭부 16 : 실효치정류부15: AC amplifier 16: Effective rectifier
19 : 중앙제어부19: central control unit
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치는 발진부가 정현파 신호를 발생하고, 그 발생한 정현파 신호의 진폭을 정전류부가 일정레벨로 제한하여 정전류의 정현파 신호로 변환한다. 그리고 리튬이온 전지의 개방전압을 측정할 경우에 중앙제어부의 제어에 따라 상기 정전류부가 정전류의 정현파 신호를 차단하여 리튬이온 전지에 인가하지 않도록 한 상태에서 개방전압 검출부가 리튬이온 전지의 양단 개방전압을 검출하고, 개방전압 검출부의 검출신호로 중앙제어부가 리튬이온 전지의 개방전압을 측정한다. 또한 리튬이온 전지의 내부저항을 측정할 경우에는 중앙제어부의 제어에 따라 상기 정전류부가 정전류의 정현파 신호를 출력하여 리튬이온 전지에 인가하는 상태에서 교류증폭부가 리튬이온 전지의 양단 교류전압을 증폭하고, 교류증폭부가 증폭한 교류전압을 실효치 정류부가 실효치 직류전압으로 변환하며, 중앙제어부는 상기 정전류부의 정전류와 상기 실효치 정류부가 변환한 실효치 직류전압으로 리튬이온 전지의 내부저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.In the open-voltage and internal resistance measuring apparatus of the lithium ion battery of the present invention for achieving the above object, the oscillator generates a sinusoidal signal, and the amplitude of the generated sinusoidal signal limits the amplitude of the generated sinusoidal signal to a constant level to convert the sinusoidal signal of the constant current. . When the open voltage of the lithium ion battery is measured, under the control of the central controller, the open voltage detector is configured to cut off the open voltage at both ends of the lithium ion battery while the constant current unit blocks the sine wave signal of the constant current so as not to be applied to the lithium ion battery. The controller detects the open voltage of the lithium ion battery by detecting the open signal detector. When measuring the internal resistance of the lithium ion battery, the AC amplifier amplifies the AC voltage at both ends of the lithium ion battery while the constant current unit outputs a sine wave signal of a constant current and is applied to the lithium ion battery under the control of the central controller. The AC voltage amplified by the AC amplifier converts an effective value rectifier into an effective DC voltage, and the central controller measures the internal resistance of the lithium ion battery using the constant current of the constant current unit and the effective DC voltage converted by the effective value rectifier.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, an open voltage and internal resistance measuring apparatus of a lithium ion battery of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 본 발명에 의한 리튬이온 전지의 개방전압 및 내부저항 측정장치의 구성을 보인 블록도가 도시된다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the open-voltage and internal resistance measuring apparatus of the lithium ion battery according to the present invention.
발진부(11)는 예를 들면, 1KHz의 정현파 신호를 발생한다. 정전류부(12)는 상기 발진부(11)가 발생하여 출력하는 1KHz 정현파 신호를 일정한 진폭으로 제한하여 정전류의 정현파 신호로 변환하고 그 정전류의 정현파 신호를 중앙제어부(19)의 제어에 따라 출력하여 리튬이온 전지(13)에 공급하거나 또는 정전류의 정현파 신호를 차단하여 리튬이온 전지(13)에 공급하지 않는다. 개방전압 검출부(14)는, 상기 중앙 제어부(19)의 제어신호(SEL)에 따라 상기 정전류부(12)의 정전류의 정현파 신호가 리튬이온 전지(13)에 인가되지 않도록 한 상태에서 그 리튬이온 전지(13)의 양단 개방전압을 검출하여 출력한다. 교류 증폭부(15)는 중앙 제어부(19)의 제어신호(SEL)에 따라 상기 정전류부(12)가 정전류의 정현파 신호를 출력하여 리튬이온 전지(13)에 인가되게 한 상태에서 그 리튬이온 전지(13)의 양단 전압을 증폭하여 출력한다. 실효치 정류부(16)는 상기 교류 증폭부(15)에서 증폭된 교류전압을 정류하여 실효치 직류전압으로 변환한다. 중앙제어부(19)는 예를 들면, 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어지는 것으로서 제어신호(SEL)로, 상기 정전류부(12)가 정전류의 정현파 신호를 출력하여 리튬이온 전지(13)에 공급하게 제어한 상태에서 그 정전류부(12)가 리튬이온 전지(13)에 공급하는 정전류와 상기 실효치 정류부(16)가 변환한 실효치 직류전압으로 리튬이온 전지(13)의 내부저항을 계산하여 측정하고 상기 정전류부(12)가 정전류의 정현파 신호를 리튬이온 전지(13)에 공급하지 않도록 제어한 상태에서 상기 개방전압 검출부(14)의 출력신호로 리튬이온 전지(13)의 개방전압을 측정한다.The oscillator 11 generates a sinusoidal signal of 1 KHz, for example. The constant current unit 12 limits the 1 KHz sine wave signal generated by the oscillator 11 to a constant amplitude, converts it into a sine wave signal of constant current, and outputs the sine wave signal of the constant current under control of the central controller 19 to generate lithium. It is not supplied to the ion battery 13 or the sine wave signal of constant current is not supplied to the lithium ion battery 13. The open voltage detector 14 is configured such that the sine wave signal of the constant current of the constant current unit 12 is not applied to the lithium ion battery 13 according to the control signal SEL of the central controller 19. The open circuit voltage of both ends of the battery 13 is detected and output. The AC amplifier 15 is a lithium ion battery in a state in which the constant current unit 12 outputs a sine wave signal of a constant current to be applied to the lithium ion battery 13 according to the control signal SEL of the central control unit 19. The voltage at both ends of (13) is amplified and output. The effective value rectifying unit 16 rectifies the AC voltage amplified by the AC amplifier 15 and converts the converted AC voltage into an effective value DC voltage. The central control unit 19 is made of, for example, a microcomputer, and is a control signal SEL. In the state where the constant current unit 12 outputs a sine wave signal of a constant current to be supplied to the lithium ion battery 13, The internal current of the lithium ion battery 13 is calculated by measuring the constant current supplied by the constant current unit 12 to the lithium ion battery 13 and the effective value DC voltage converted by the effective value rectifying unit 16, and the constant current unit 12 The open voltage of the lithium ion battery 13 is measured by the output signal of the open voltage detector 14 in a state where the control circuit does not supply the sine wave signal of the constant current to the lithium ion battery 13.
도 2에 발진부(11)와 정전류부(12)의 실시 예를 보인 회로도가 도시된다. 이에 도시된 바와 같이 발진부(11)는 연산증폭기(U1), 저항(R1, R2), 가변저항(VR1) 및 캐패시터(C1, C2)로 밴드패스필터(111)를 구성하고 그 밴드패스필터(111)의 출력의 일부를 연산증폭기(U2), 저항(R3∼R5) 및 제너다이오드(ZD1, ZD2)로 구성된 정궤환 증폭기(112)로 증폭한 후 저항(R4)을 통해 밴드패스 필터(111)에 정궤환시켜 발진신호를 발생시킨다. 리튬이온 전지(13)의 내부임피던스를 측정하기 위해 리튬이온 전지(13)에 공급하는 정현파 신호의 주파수는 1KHz 또는 800Hz로 규격에 정해져 있는 것으로 본 실시 예에서는 1 KHz의 정현파 신호를 사용한다. 그리고, 연산증폭기(U2)의 출력은 서로 역방향으로 연결된 한 쌍의 제너다이오드(ZD1, ZD2)에 의해 진폭이 안정화된다.2 is a circuit diagram showing an embodiment of the oscillator 11 and the constant current unit 12. As shown therein, the oscillator 11 constitutes the band pass filter 111 by the operational amplifier U1, the resistors R1 and R2, the variable resistor VR1 and the capacitors C1 and C2, and the band pass filter ( A part of the output of the amplifier 111 is amplified by a positive feedback amplifier 112 composed of operational amplifiers U2, resistors R3 to R5 and zener diodes ZD1 and ZD2, and then a bandpass filter 111 through a resistor R4. ) To generate the oscillation signal. In order to measure the internal impedance of the lithium ion battery 13, the frequency of the sine wave signal supplied to the lithium ion battery 13 is 1 KHz or 800 Hz. The sine wave signal of 1 KHz is used in this embodiment. The output of the operational amplifier U2 is stabilized in amplitude by a pair of zener diodes ZD1 and ZD2 connected in opposite directions.
발진부(11)에서 발생된 1KHz의 정현파 신호는 정전류부(12)에서 정전류의 정현파 신호로 변환된 후 중앙제어부(19)의 제어신호(SEL)에 따라 리튬이온 전지(13)에 공급 또는 차단된다. 리튬이온 전지(13)의 내부저항은 각 리튬이온 전지(13)마다 상이하므로 각 리튬이온 전지(13)의 내부저항에 관계없이 일정한 전류가 흐르도록 정전류를 만들어 공급해야 된다. 정전류부(12)는 연산증폭기(U3), 가변저항(R2, R3) 및 저항(R8, R9)으로 구성되는 제1증폭기(121)와; 트랜지스터(Q1, Q2), 저항(R11∼R17, RS) 및 캐패시터(C5, C6)로 구성되는 전류부스터(122)와; 연산증폭기(U4), 다이오드(D3, D4), 저항(R10) 및 가변저항(VR3)으로 구성되는 제2증폭기(123)와; 릴레이(RLY1), 저항(R20) 및 캐패시터(C7)로 구성되어 상기 전류부스터(122)에서 출력되는 정전류 신호를 중앙제어부(19)의 제어신호(SEL)에 따라 스위칭하는 스위칭부(124)를 구비한다.The sine wave signal of 1 kHz generated in the oscillator 11 is converted into a sine wave signal of constant current in the constant current unit 12 and then supplied or cut off to the lithium ion battery 13 according to the control signal SEL of the central controller 19. . Since the internal resistance of the lithium ion battery 13 is different for each lithium ion battery 13, a constant current must be made and supplied so that a constant current flows regardless of the internal resistance of each lithium ion battery 13. The constant current unit 12 includes a first amplifier 121 composed of an operational amplifier U3, variable resistors R2 and R3, and resistors R8 and R9; A current booster 122 composed of transistors Q1 and Q2, resistors R11 to R17, RS, and capacitors C5 and C6; A second amplifier 123 composed of an operational amplifier U4, diodes D3 and D4, a resistor R10 and a variable resistor VR3; The switching unit 124, which is composed of a relay RLY1, a resistor R20, and a capacitor C7, switches the constant current signal output from the current booster 122 according to the control signal SEL of the central controller 19. Equipped.
상기 제1증폭기(121)는 상기 발진부(11)가 발생한 발진신호를 증폭하여 전류부스터(122)에 인가한다. 전류부스터(122)는 상기 제1증폭기(121)의 증폭된 1KHz의 정현파 신호의 진폭을 증가시킨 후 전류감지저항(Rs) 및 스위칭부(124)를 통해 리튬이온 전지(13)에 공급한다. 그리고 제2증폭기(123)는 전류부스터(122)의 출력의 일부가 저항(R18)을 통해 연산증폭기(U4)의 비반전 단자(+)에 입력되고, 연산증폭기(U4)의 출력은 그의 반전단자(-)에 궤환 입력되어 연산증폭기(U4)가 전압 폴로워(voltage follower)로 동작되게 구성한 것으로서 전류부스터(122)의 출력전압은 제2증폭기(123)를 통하고, 제1증폭기(121)의 가변저항(VR3)을 다시 통해 연산증폭기(U3)의 반전단자(-)측으로 입력된다. 그러므로 연산증폭기(U3)는 반전단자(-)의 신호와 비반전단자(+)의 신호의 크기를 비교 증폭하는 것으로서 반전단자(-)의 신호가 비반전단자(+)의 신호보다 더 클 경우에 감쇄된 신호를 출력하고, 반전단자(-)의 신호가 비반전단자(+)의 신호보다 더 작을 경우에는 증폭된 신호를 출력하여 연산증폭기(U3)는 항상 일정한 진폭을 갖는 정전류의 정현파 신호를 출력하게 되며, 연산증폭기(U3)가 출력하는 정전류의 정현파 신호는 전류부스터(122)에서 진폭이 증폭되어 출력된다.The first amplifier 121 amplifies the oscillation signal generated by the oscillator 11 and applies it to the current booster 122. The current booster 122 increases the amplitude of the amplified 1KHz sine wave signal of the first amplifier 121 and supplies it to the lithium ion battery 13 through the current sensing resistor Rs and the switching unit 124. In the second amplifier 123, a part of the output of the current booster 122 is input to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier U4 through the resistor R18, and the output of the operational amplifier U4 is inverted thereof. A feedback input to the terminal (-) is configured to operate the operational amplifier (U4) as a voltage follower (voltage follower), the output voltage of the current booster 122 through the second amplifier 123, the first amplifier 121 ) Is inputted to the inverting terminal (-) side of the operational amplifier U3 again through the variable resistor VR3. Therefore, the operational amplifier U3 compares and amplifies the magnitude of the signal of the inverting terminal (-) and the signal of the non-inverting terminal (+). When the signal of the inverting terminal (-) is larger than that of the non-inverting terminal (+), Outputs the attenuated signal and outputs the amplified signal when the signal of the inverting terminal (-) is smaller than the signal of the non-inverting terminal (+) so that the operational amplifier U3 always has a constant current sine wave signal having a constant amplitude. The sine wave signal of the constant current output from the operational amplifier U3 is amplified by the current booster 122 and output.
상기 전류부스터(122)가 출력하는 정전류의 정현파 신호는 중앙제어부(19)의 제어신호(SEL)에 따라 스위칭부(124)를 통해 리튬이온 전지(13)에 공급되거나 또는 차단된다. 즉, 리튬이온 전지(13)의 내부저항을 측정할 경우에는 중앙제어부(19)가 제어신호(SEL)로 저전위를 출력하여 릴레이(RLY1)가 구동되고, 전류부스터(122)가 출력하는 정전류의 정현파 신호가 릴레이(RLY1)의 접점을 통해 리튬이온 전지(13)에 인가된다. 그리고 리튬이온 전지(13)의 개방전압을 측정할 경우에는 중앙제어부(19)가 제어신호(SEL)로 고전위를 출력하여 릴레이(RLY1)가 정지되고 릴레이(RLY1)의 접점이 개방되어 전류부스터(122)가 출력하는 정전류의 정현파 신호가 통해 리튬이온 전지(13)에 인가되지 못하고 차단된다.The sinusoidal wave signal of the constant current output from the current booster 122 is supplied to or blocked by the lithium ion battery 13 through the switching unit 124 according to the control signal SEL of the central controller 19. That is, when measuring the internal resistance of the lithium ion battery 13, the central controller 19 outputs a low potential with the control signal SEL, thereby driving the relay RLY1, and outputting a constant current output by the current booster 122. The sine wave signal of is applied to the lithium ion battery 13 through the contact of the relay (RLY1). When the open voltage of the lithium ion battery 13 is measured, the central control unit 19 outputs a high potential as the control signal SEL to stop the relay RLY1 and open the contact of the relay RLY1 to open the current booster. The sine wave signal of the constant current output by the 122 is not applied to the lithium ion battery 13 and is blocked.
도 3은 교류증폭부(15)와 실효치 정류부(16)의 실시 예를 보인 회로도이다. 정전류부(12)에서 출력되는 정전류의 정현파 신호가 리튬이온 전지(13)에 인가되는 상태에서 리튬이온 전지(13)의 + 단자전압(VOLT+)이 교류증폭부(15)의 연산증폭기(U31)의 비반전단자(+)에 인가된다. 연산증폭기(U31)의 반전단자(-)에는 저항(R33)을 통해 출력이 궤환되고, 저항(R32)과 캐패시터(C31)를 거쳐 그라운드에 접지되는 것으로 연산증폭기(U31)는 리튬이온 전지(13)의 + 단자전압(VOLT+)을 증폭하게 된다. 즉, 정전류부(12)에서 출력된 정전류의 정현파 신호는 리튬이온 전지(13)에 인가되어 리튬이온 전지(13)의 양단에는 리튬이온 전지(13)의 내부저항에 따른 교류 전압이 걸리게 되고, 그 리튬이온 전지(13)의 양단 교류전압은 낮은 레벨(약 7.5mV 정도)이므로 이것을 교류증폭부(15)가 증폭하여 아날로그/디지털 변환의 입력레벨 범위(0∼10V)의 값이 되도록 한다. 이 때, 노이즈도 함께 증폭되는 것으로서 노이즈필터로 동작하는 캐패시터(C32, C33)가 노이즈를 제거하여 실효치 정류부(16)로 입력시키게 된다.3 is a circuit diagram showing an embodiment of the AC amplifier 15 and the effective value rectifier 16. In the state where the sine wave signal of the constant current output from the constant current unit 12 is applied to the lithium ion battery 13, the + terminal voltage VOLT + of the lithium ion battery 13 is applied to the operational amplifier U31 of the AC amplifier 15. Is applied to the non-inverting terminal of (+). The output terminal is fed back to the inverting terminal (-) of the operational amplifier U31 through the resistor R33, and grounded to the ground through the resistor R32 and the capacitor C31. The operational amplifier U31 is a lithium ion battery 13 To amplify the + terminal voltage (VOLT +). That is, the sine wave signal of the constant current output from the constant current unit 12 is applied to the lithium ion battery 13 so that both ends of the lithium ion battery 13 are subjected to an AC voltage according to the internal resistance of the lithium ion battery 13, Since the AC voltage at both ends of the lithium ion battery 13 is at a low level (about 7.5 mV), the AC amplifier 15 amplifies it so as to be a value within the input level range (0 to 10 V) of the analog / digital conversion. At this time, the noise is also amplified together, and the capacitors C32 and C33 which operate as noise filters remove the noise and input the noise to the effective value rectifying unit 16.
실효치 정류부(16)는 상기 교류증폭부(15)로부터 입력되는 교류전압을 실효치(RMS : Root Mean Square) 직류전압으로 변환하여 출력한다. 교류증폭부(15)로부터 입력되는 교류전압은 연산증폭기(U32), 저항(R34∼R38), 다이오드(D31, D32), 캐패시터(C34) 및 연산증폭기(U33)로 구성된 정류부(161)에 의해 정류되는 것으로서 교류증폭부(15)에서 입력된 신호는 다이오드(D31, D32)에 의해 정류되고 연산증폭기(U33)를 통해 연산증폭기(U32)의 입력단으로 궤환되어 신호의 왜곡을 방지한다. 상기 연산증폭기(U33)는 반전증폭기로 구성되어 출력에서 반전단자(-)에 연결되는 저항(R38)과 입력단 저항(R36, R37)의 비율로 증폭률이 결정된다. 연산증폭기(U33)의 증폭률로 레벨 조정된 정류신호는 평활부(162)에서 평활되어 실효치 직류전압으로 출력된다. 실효치 정류부(16)에서 출력되는 실효치 직류전압과 상기 정전류부(12)에서 리튬이온 전지(13)에 공급되는 정전류의 정현파 신호의 값은 중앙제어부(19)에 입력되는 것으로서 중앙제어부(19)는 그 실효치 직류전압과 정전류의 정현파 신호의 값으로 리튬이온 전지(13)의 내부저항을 산출한다.The effective value rectifier 16 converts an AC voltage input from the AC amplifier 15 into a root mean square (RMS) DC voltage and outputs the converted DC voltage. The AC voltage input from the AC amplifier 15 is controlled by the rectifier 161 including the operational amplifier U32, the resistors R34 to R38, the diodes D31 and D32, the capacitor C34, and the operational amplifier U33. As rectified, the signal input from the AC amplifier 15 is rectified by the diodes D31 and D32 and fed back to the input terminal of the operational amplifier U32 through the operational amplifier U33 to prevent distortion of the signal. The operational amplifier U33 is configured as an inverting amplifier, and the amplification factor is determined by the ratio of the resistor R38 connected to the inverting terminal (−) at the output and the input terminal resistors R36 and R37. The rectified signal level-adjusted by the amplification factor of the operational amplifier U33 is smoothed by the smoothing unit 162 and output as an effective value DC voltage. The values of the effective value DC voltage output from the effective value rectifying unit 16 and the sine wave signal of the constant current supplied from the constant current unit 12 to the lithium ion battery 13 are input to the central control unit 19. The internal resistance of the lithium ion battery 13 is calculated from the values of the effective DC voltage and the sine wave signal of the constant current.
도 4에 개방전압 검출부의 실시 예를 나타내는 회로도가 도시된다.4 is a circuit diagram illustrating an embodiment of an open voltage detector.
개방전압은 먼저 중앙제어부(19)가 제어신호(SEL)로 고전위를 출력하여 릴레이(RLY1)가 구동되지 않고, 그 릴레이(RLY1)의 접점을 개방시켜 정전류부(12)의 정전류 정현파 신호가 리튬이온 전지(13)에 공급되지 않도록 차단한다. 이와 같은 상태에서 개방전압 검출부(14)의 연산증폭기(U41)는 리튬이온 전지(13)의 양 단자에 걸리는 전압을 검출하여 중앙제어부(19)로 입력시키게 되는 것으로서 중앙제어부(19)는 개방전압 검출부(14)의 출력전압으로 리튬이온 전지(13)의 개방전압을 측정한다.In the open voltage, the central control unit 19 first outputs a high potential as the control signal SEL so that the relay RLY1 is not driven, and the constant current sine wave signal of the constant current unit 12 is opened by opening the contact of the relay RLY1. It is blocked from being supplied to the lithium ion battery 13. In this state, the operational amplifier U41 of the open voltage detector 14 detects a voltage applied to both terminals of the lithium ion battery 13 and inputs it to the central controller 19. The central controller 19 opens the open voltage. The open voltage of the lithium ion battery 13 is measured by the output voltage of the detector 14.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 리튬이온 전지에 정전류의 정현파 신호를 인가하여 내부저항을 측정하고, 정현파 신호를 차단하여 리튬이온 전지의 개방전압을 측정하는 것으로서 리튬이온 전지의 성능 및 수명을 측정할 수 있다.As described above, according to the present invention, the internal resistance is measured by applying a sine wave signal of a constant current to the lithium ion battery, and measuring the open voltage of the lithium ion battery by blocking the sine wave signal, thereby performing the performance and life of the lithium ion battery. Can be measured.
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