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KR20130063207A - Apparatus and method for measuring inner pressure of secondary battery - Google Patents

Apparatus and method for measuring inner pressure of secondary battery Download PDF

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KR20130063207A
KR20130063207A KR1020110129607A KR20110129607A KR20130063207A KR 20130063207 A KR20130063207 A KR 20130063207A KR 1020110129607 A KR1020110129607 A KR 1020110129607A KR 20110129607 A KR20110129607 A KR 20110129607A KR 20130063207 A KR20130063207 A KR 20130063207A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
signal
measuring
unit
internal pressure
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020110129607A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
성낙기
류덕현
김정진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020110129607A priority Critical patent/KR20130063207A/en
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Abstract

본 발명은 이차 전지의 내부 압력을 보다 정확하게 측정하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 장치는, 이차 전지의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 신호측정부; 상기 신호측정부가 측정한 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부; 상기 필터링부를 통과한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부; 가스압력에 따른 이차 전지의 공진주파수 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 공진주파수 데이터에서 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지의 가스압력을 추정하는 연산부; 를 포함한다. 본 발명에 따르면, 이차 전지의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 있다.The present invention provides an apparatus and method for more accurately measuring the internal pressure of a secondary battery. The internal pressure measuring apparatus of the secondary battery according to the present invention includes a signal measuring unit for measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery; A filtering unit for removing noise of the signal measured by the signal measuring unit; A converting unit converting the signal passing through the filtering unit into a signal in a frequency domain; Memory unit for storing the resonance frequency data of the secondary battery according to the gas pressure; And a calculator configured to estimate a gas pressure of a secondary battery by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data. . According to the present invention, the internal pressure of the secondary battery can be measured accurately.

Description

이차 전지의 내부 압력 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING INNER PRESSURE OF SECONDARY BATTERY}Apparatus and method for measuring internal pressure of secondary battery {APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING INNER PRESSURE OF SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차 전지의 내부 압력 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차 전지 내 가스압력을 정확하게 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring internal pressure of a secondary battery, and more particularly, to an apparatus and method for accurately measuring gas pressure in a secondary battery.

모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.As the development and demand of technologies for mobile devices, electric vehicles, hybrid vehicles, power storage devices, and uninterruptible power supplies increases, the demand for secondary batteries as a source of energy is rapidly increasing. Many studies are in progress.

이차 전지의 주요 연구 과제 중의 하나는 이차 전지의 안전성을 향상시키는 것이다. 리튬 이차 전지는 외부 충격에 의한 내부 단락, 과충방전 등에 의한 발열과 이로 인한 전해질 분해 반응, 열 폭주 현상 등 이차 전지의 안전성을 위협하는 여러 가지 문제가 있다. One of the main research subjects of the secondary battery is to improve the safety of the secondary battery. Lithium secondary batteries have various problems that threaten the safety of secondary batteries such as heat generation due to internal short circuit, overcharge and discharge due to external impact, electrolyte decomposition reaction, thermal runaway phenomenon, and the like.

특히 이차 전지의 폭발은 여러 가지 원인에서 비롯되지만 전해질 분해 반응에 따라 이차 전지 내부의 가스 압력 증가도 하나의 원인이 된다. 구체적으로 이차 전지를 반복적으로 충·방전하면 전해액과 활물질에 의한 전기화학적 반응으로 가스가 발생한다. 이때 발생한 가스는 이차 전지의 내부 압력을 상승시켜 부품 간의 체결 약화, 이차 전지의 외부 케이스 파손, 보호회로의 조기 작동, 전극의 변형, 내부 단락, 폭발 등의 문제를 일으킨다.In particular, the explosion of the secondary battery is caused by a variety of causes, but the increase in the gas pressure inside the secondary battery according to the electrolyte decomposition reaction is also a cause. Specifically, when the secondary battery is repeatedly charged and discharged, gas is generated by the electrochemical reaction by the electrolyte solution and the active material. At this time, the generated gas increases the internal pressure of the secondary battery, causing problems such as weakening of fastening between components, damage to the outer case of the secondary battery, premature operation of the protection circuit, deformation of the electrode, internal short circuit, and explosion.

따라서 상기와 같은 이차 전지의 안전문제를 해결하기 위해서는 이차 전지의 충·방전 시 내부 압력을 측정하고, 상기 내부 압력을 충분히 견딜 수 있는 외부 케이스를 제작하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to solve the safety problem of the secondary battery as described above, it is preferable to measure the internal pressure during charging and discharging of the secondary battery, and to manufacture an outer case that can sufficiently withstand the internal pressure.

본 발명의 종래 기술로서 대한민국 특허공개공보 10-2010-0088927에 개시된 발명을 일 예로 들 수 있다. 상기 종래기술은 이차 전지의 케이스에 압력측정을 위한 구멍을 뚫고 압력 센서를 부착하여 이차 전지의 내부압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.As an example of the prior art of the present invention, the invention disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2010-0088927 can be given. The prior art is characterized by measuring the internal pressure of the secondary battery by drilling a hole for pressure measurement in the case of the secondary battery and attaching a pressure sensor.

그러나 상기 종래기술은 압력측정을 위한 구멍을 뚫는 과정에서 가스의 유출, 전해액의 누액, 압력센서 설치로 인한 내부 공간의 변화 등이 가능하므로 정확한 압력측정에 한계가 있다. 또한, 반복적인 충방전에 따라 변화하는 압력을 정확하게 측정하기 위해서는 케이스의 변형을 최소화해야 한다.However, the prior art is limited in the accurate pressure measurement because it is possible to change the internal space due to the leakage of gas, leakage of electrolyte, installation of a pressure sensor in the process of drilling a hole for pressure measurement. In addition, it is necessary to minimize the deformation of the case in order to accurately measure the pressure changes according to the repeated charging and discharging.

그런데 상기 종래기술과 같이 케이스에 구멍을 뚫는 파괴식 측정방법은 케이스에 변형을 가하게 되므로 정확한 압력 측정이 이루어지지 않는 단점이 있다. 따라서, 이차 전지의 케이스를 파괴하지 않고 내부 압력을 정확하게 측정하는 장치 및 방법이 필요하다.By the way, as in the prior art, the destructive measuring method for punching the case has a disadvantage in that accurate pressure measurement is not made because the deformation is applied to the case. Therefore, there is a need for an apparatus and method for accurately measuring internal pressure without destroying the case of a secondary battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 이차 전지의 내부 압력을 더욱 정확하게 측정하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an apparatus and method for more accurately measuring the internal pressure of a secondary battery.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 장치는, 이차 전지의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 신호측정부; 상기 신호측정부가 측정한 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부; 상기 필터링부를 통과한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부; 가스압력에 따른 이차 전지의 공진주파수 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 공진주파수 데이터에서 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지의 가스압력을 추정하는 연산부;를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring internal pressure of a secondary battery, including: a signal measuring unit configured to measure a signal generated from vibration of the secondary battery; A filtering unit for removing noise of the signal measured by the signal measuring unit; A converting unit converting the signal passing through the filtering unit into a signal in a frequency domain; Memory unit for storing the resonance frequency data of the secondary battery according to the gas pressure; And a calculator configured to estimate a gas pressure of a secondary battery by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지의 안전성 향상 방법은, (a) 실제 이차 전지의 가스압력에 따른 공진주파수 측정 실험으로부터 얻은 공진주파수 데이터를 저장하는 단계; (b) 이차 전지를 진동시켜 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계; (c) 상기 측정된 신호의 노이즈를 제거하는 단계; (d) 상기 노이즈가 제거된 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계; 및 (e) 상기 공진주파수 데이터로부터 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지의 가스압력을 추정하는 단계;를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for improving safety of a secondary battery, the method comprising: (a) storing resonance frequency data obtained from a resonance frequency measurement experiment according to a gas pressure of an actual secondary battery; (b) vibrating the secondary battery to measure a signal generated from the vibration; (c) removing noise of the measured signal; (d) converting the signal from which the noise is removed into a signal in a frequency domain; And (e) estimating the gas pressure of the secondary battery by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 있다.According to one aspect of the invention, the internal pressure of the secondary battery can be accurately measured.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 케이스를 파괴하지 않고 내부 압력을 측정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the internal pressure can be measured without destroying the case of the secondary battery.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 성능 및 수명 특성에 영향을 주지 않으므로 반복적인 측정을 통해서 정확한 압력 측정이 가능하다.
According to another aspect of the present invention, since it does not affect the performance and life characteristics of the secondary battery, accurate pressure measurement is possible through repeated measurements.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 장치에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 가스 압력에 따른 공진주파수 데이터를 나타내는 테이블이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an internal pressure measuring apparatus of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a table illustrating resonance frequency data according to gas pressure of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring an internal pressure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 장치를 개시한다. First, an internal pressure measuring apparatus of a secondary battery according to an aspect of the present invention is disclosed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 장치에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an internal pressure measuring apparatus of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지(100)의 내부 압력 측정 장치는 신호측정부(120), 필터링부(130), 변환부(140), 메모리부(150) 및 연산부(160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the internal pressure measuring apparatus of the secondary battery 100 according to the present invention includes a signal measuring unit 120, a filtering unit 130, a conversion unit 140, a memory unit 150, and a calculation unit 160. It includes.

상기 신호측정부(120)는 이차 전지(100)의 진동으로부터 발생한 신호를 측정한다. 상기 진동은 외부에서 이차 전지(100)에 가해진 충격으로부터 비롯된다. 일 예로, 상기 충격은 임팩트 해머(Impact Hammer)로 인가한다. 상기 충격의 강도는 이차 전지(100)의 외형이 변형되지 않을 정도로 조절한다. 이차 전지(100)에 충격을 가하면 이차 전지(100)가 진동하게 된다. 이때 진동수는 이차 전지(100)가 가지고 있는 고유의 매질에 따라 결정된다. 이차 전지(100)가 진동을 하면 상기 신호측정부(120)는 이차 전지(100)의 진동으로부터 발생한 고유진동수를 측정한다. 상기 신호측정부(120)는 측정된 고유진동수를 전기적 신호로 변환하여 필터링부(130)로 전달한다.The signal measuring unit 120 measures a signal generated from the vibration of the secondary battery 100. The vibration comes from the impact applied to the secondary battery 100 from the outside. As an example, the impact is applied to an impact hammer. The strength of the impact is adjusted to the extent that the appearance of the secondary battery 100 is not deformed. When the secondary battery 100 is impacted, the secondary battery 100 vibrates. At this time, the frequency is determined according to the inherent medium of the secondary battery 100. When the secondary battery 100 vibrates, the signal measuring unit 120 measures the natural frequency generated from the vibration of the secondary battery 100. The signal measuring unit 120 converts the measured natural frequency into an electrical signal and transmits the converted natural frequency to the filtering unit 130.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 신호측정부(120)는 공진형 압력센서(122)일 수 있다. 여기서, 압력센서란 기체, 액체, 고체 등 모든 물질간에 작용하는 역학적 에너지를 검출하기 위한 센서의 총칭이다. 압력센서의 종류에는 압력을 측정하는 방법에 따라 공진형 압력센서, 압전형 압력센서, 스트레인게이지형 압력센서 및 정전용량향 압력센서 등이 있다. 이들 중 공진형 압력센서는 진동수를 측정하고자 하는 대상에 부착되어 물체가 진동할 때 고유진동수를 측정하는 센서이다. 공진형 압력센서의 형태에는 얇은 진동 줄을 다이아프램의 중앙과 고정된 끝단 사이에 부착한 형태, 수정결정을 사용한 형태 등이 있으며, 근래에는 반도체 산업에서 사용되는 MEMS 공정을 사용하여 소형으로 제작된 형태도 있다. 이러한 공진형 센서에 관해서는 대한민국 특허공개공보 10-2008-0044939, 10-2006-0108579 및 10-2007-7004178 등을 참조할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the signal measuring unit 120 may be a resonance type pressure sensor 122. Here, the pressure sensor is a generic term for a sensor for detecting mechanical energy acting between all materials such as gas, liquid, and solid. Types of pressure sensors include resonant pressure sensors, piezoelectric pressure sensors, strain gauge pressure sensors, and capacitive pressure sensors, depending on the method of measuring pressure. Among them, the resonant pressure sensor is attached to a target to measure the frequency and is a sensor for measuring the natural frequency when the object vibrates. The type of resonant pressure sensor includes a thin vibrating wire attached between the center of the diaphragm and the fixed end, and a type using a crystal crystal. There is also a form. Regarding such a resonant sensor, Korean Patent Publication Nos. 10-2008-0044939, 10-2006-0108579, and 10-2007-7004178 can be referred to.

상기 공진형 압력센서(122)는 그 명칭이 가속도센서 또는 공진센서 등이 될 수 있는데, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 상기 공진형 압력센서(122)는 고유진동수를 측정하는 센서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 이차 전지(100)에 부착하여 이차 전지(100)의 고유진동수를 측정할 수 있는 센서를 지칭하는 것으로서 이해해야 한다.The resonance type pressure sensor 122 may be an acceleration sensor or a resonance sensor, but the present invention is not limited thereto. Therefore, anyone of ordinary skill in the art to which the resonance type pressure sensor 122 belongs to the sensor for measuring the natural frequency can be easily attached to the secondary battery 100 to measure the natural frequency of the secondary battery 100. It should be understood as referring to a sensor that is present.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 신호측정부(120)는 음향센서(124)일 수 있다. 음향센서(124)란 진동하는 물체에서 발생하는 음향을 감지하는 센서의 총칭이다. 물체가 기체 매질이 있는 공간에서 진동을 할 경우, 진동에너지가 기체로 전달된다. 이때 기체는 대기일 수 있으며, 고유진동수가 가청주파수 범위인 경우 사람이 들을 수 있는 소리가 된다. 상기 음향센서(124)는 가청주파수뿐만 아니라 불가청주파수 영역까지 측정할 수 있는 센서로서 대표적 예로 음향마이크가 있다. 상기 음향센서(124)는 상기 공진형 압력센서(122)와 달리 이차 전지(100)에 부착되지 않더라도 이차 전지(100)의 고유진동수를 측정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 제한되는 것이 아니므로 상기 음향센서(124)는 대상 물체에 부착되지 않더라도 고유진동수를 측정하는 센서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 이차 전지(100)의 고유진동수를 측정할 수 있는 센서를 지칭하는 것으로서 이해해야 한다.According to another aspect of the present invention, the signal measuring unit 120 may be an acoustic sensor 124. The acoustic sensor 124 is a general term for a sensor for detecting sound generated from a vibrating object. When an object vibrates in a space with a gaseous medium, vibration energy is transferred to the gas. At this time, the gas may be an atmosphere, and if the natural frequency is in the audible frequency range, the gas becomes a sound that humans can hear. The acoustic sensor 124 is a sensor capable of measuring not only an audible frequency but also an inaudible frequency range, and a representative example is an acoustic microphone. Unlike the resonance type pressure sensor 122, the acoustic sensor 124 may measure the natural frequency of the secondary battery 100 even though it is not attached to the secondary battery 100. However, since the present invention is not limited thereto, the acoustic sensor 124 may be easily intrinsic to the secondary battery 100 by those skilled in the art to which the sensor for measuring the natural frequency belongs even if it is not attached to a target object. It should be understood as referring to a sensor capable of measuring the frequency.

상기 필터링부(130)는 상기 신호측정부(120)가 측정한 신호를 수신하여 노이즈를 제거한다. 이차 전지(100)는 이차 전지(100)의 크기, 모양 또는 재질 등에 따라 다양한 고유진동수를 가질 수 있다. 또한, 이차 전지(100)의 내부 압력이 증가함에 따라 이차 전지(100)의 밀도가 커지게 되어 이차 전지(100)가 가지는 매질의 특성이 변하게 된다. 본 발명은 매질의 특성이 변화함에 따라 고유진동수가 변화하는 성질을 이용하여 이차 전지(100)의 내부 압력을 측정한다. 그러나 압력의 증가에 따른 고유진동수의 변화는 본래 이차 전지(100)가 가지고 있던 고유진동수에 비해서 크게 변화하지 않는다. 따라서 본래 이차 전지(100)가 가지고 있는 고유진동수에 해당하는 영역의 신호를 제외하고 그 외 영역의 신호인 노이즈를 제거하면 정확한 압력측정이 가능하다. 상기 노이즈 제거는 LPF(Low Pass Filter), HPF(High Pass Filter) 또는 BPF(Band Pass Filter)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 필터링부(130)는 노이즈 제거 전 또는 제거 후에 신호를 증폭하는 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 필터링부(130)는 필터링된 신호를 변환부(140)로 전달한다.The filtering unit 130 receives the signal measured by the signal measuring unit 120 to remove noise. The secondary battery 100 may have various natural frequencies according to the size, shape, or material of the secondary battery 100. In addition, as the internal pressure of the secondary battery 100 increases, the density of the secondary battery 100 increases, so that the characteristics of the medium of the secondary battery 100 change. The present invention measures the internal pressure of the secondary battery 100 by using the property that the natural frequency changes as the characteristic of the medium changes. However, the change in the natural frequency according to the increase in pressure does not change significantly compared to the natural frequency originally possessed by the secondary battery 100. Therefore, except for the signal of the region corresponding to the natural frequency possessed by the secondary battery 100, if the noise of the signal of the other region is removed, accurate pressure measurement is possible. The noise reduction may be a low pass filter (LPF), a high pass filter (HPF), or a band pass filter (BPF). In addition, the filtering unit 130 may further include a device for amplifying a signal before or after noise removal. The filtering unit 130 transmits the filtered signal to the conversion unit 140.

상기 변환부(140)는 필터링부(130)로부터 수신한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 상기 신호측정부(120)로부터 수신한 고유진동수는 시간(time) 영역의 신호이므로 변환부(140)를 통해 주파수(frequency) 영역의 신호로 변환된다. 주파수 영역으로의 변환은 고속푸리에변환(FFT)방식에 의해 변환할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The converter 140 converts the signal received from the filter 130 into a signal in the frequency domain. Since the natural frequency received from the signal measuring unit 120 is a signal in a time domain, the natural frequency is converted into a signal in a frequency domain through the converter 140. The conversion to the frequency domain can be performed by a fast Fourier transform (FFT) method. However, the present invention is not limited thereto.

상기 메모리부(150)는 가스압력에 따른 이차 전지(100)의 공진주파수 데이터를 저장한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 내부 압력에 따른 공진주파수 데이터를 나타내는 테이블이다. 도 2를 참조하면, 이차 전지(100)의 내부 압력에 따른 공진주파수 데이터는 이차 전지(100)의 내부 압력에 따른 각각의 공진주파수를 미리 테이블 형태로 저장한 것이다. 상기 공진주파수 데이터는 가스 압력을 정확하게 알고 있는 다수의 이차 전지에 따른 공진주파수 측정 실험을 통해서 얻을 수 있다. 예를 들어, A type 이차 전지의 내부 압력이 60Psi일 때, 이차 전지의 공진주파수를 측정하여 이를 데이터화 한다. 마찬가지로 이차 전지의 내부 압력이 100Psi가 되었을 때 이차 전지의 공진주파수를 측정하고, 이와 같은 이차 전지의 내부 압력 변화에 따른 각각의 공진주파수를 실험을 통해서 얻는다.The memory unit 150 stores the resonance frequency data of the secondary battery 100 according to the gas pressure. 2 is a table showing resonant frequency data according to the internal pressure of the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the resonant frequency data according to the internal pressure of the secondary battery 100 is stored in advance in the form of a table for each resonant frequency according to the internal pressure of the secondary battery 100. The resonant frequency data may be obtained through resonant frequency measurement experiments for a plurality of secondary batteries that know gas pressure accurately. For example, when the internal pressure of the A type secondary battery is 60Psi, the resonance frequency of the secondary battery is measured and data is obtained. Similarly, when the internal pressure of the secondary battery reaches 100 Psi, the resonance frequency of the secondary battery is measured, and each resonance frequency according to the internal pressure change of the secondary battery is obtained through experiments.

상기 메모리부(150)는 RAM, ROM, EEPROM, 플래쉬 메모리 등 데이터를 기록하고 소거 할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로 이루어 질 수 있는데 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.The memory unit 150 may be formed of a large-capacity storage medium, such as a semiconductor device or a hard disk, which is known to record and erase data such as RAM, ROM, EEPROM, and flash memory, but the present invention is not limited thereto. .

상기 연산부(160)는 상기 메모리부(150)에 저장된 공진주파수 데이터에서 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 배터리의 가스압력을 추정한다. 도 2를 참조하여 예를 들면, A type 이차 전지의 경우 공진 주파수가 65Hz로 측정되면 가스압력은 약 60Psi로 추정한다.
The calculator 160 estimates the gas pressure of the battery by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data stored in the memory unit 150. Referring to FIG. 2, for example, in the case of an A type secondary battery, when the resonance frequency is measured at 65 Hz, the gas pressure is estimated to be about 60 Psi.

바람직하게, 본 발명에 따른 이차 전지(100)의 내부 압력 측정 장치는 이차 전지(100)를 진동시키는 진동인가부(110)를 더 포함한다. 진동인가부(110)는 임팩트 해머(impact hammer, 112) 등과 같이 이차 전지(100)에 진동을 인가할 수 있는 장치를 통해서 이차 전지(100)를 진동시킨다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the internal pressure measuring device of the secondary battery 100 according to the present invention further includes a vibration applying unit 110 for vibrating the secondary battery 100. The vibration applying unit 110 vibrates the secondary battery 100 through a device capable of applying vibration to the secondary battery 100, such as an impact hammer 112. However, the present invention is not limited thereto.

또한 바람직하게, 본 발명에 따른 이차 전지(100)의 내부 압력 측정 장치는 추정된 가스압력값을 표시하는 표시부(170)를 더 포함한다. 상기 표시부(170)는 추정된 가스압력값을 시각적으로 표시할 수 있는 수단이라면 특별히 제한하지 않는다. 일 예로, 상기 표시부(170)는 액정 디스플레이, LCD 디스플레이, LED 디스플레이 등일 수 있다.
Also preferably, the internal pressure measuring apparatus of the secondary battery 100 according to the present invention further includes a display unit 170 displaying an estimated gas pressure value. The display unit 170 is not particularly limited as long as the display unit 170 can visually display the estimated gas pressure value. For example, the display unit 170 may be a liquid crystal display, an LCD display, an LED display, or the like.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상술한 연산부(160)는 마이크로프로세서로 구성할 수 있다. 이런 경우, 상기 연산부(160)의 동작은 프로그램 모듈로 구현할 수 있다. 프로그램 모듈은 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the above-described operation unit 160 may be configured as a microprocessor. In this case, the operation of the operation unit 160 may be implemented by a program module. The program module may be embodied in the form of program instructions that can be executed by computer means and recorded in a computer-readable medium.

상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합으로 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 프로그램 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those skilled in the computer program arts.

컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 메모리를 포함한다. 또한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disK)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. The computer readable recording medium includes a memory. Computer-readable recording media also include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, flash memory and the like.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급언어 코드를 포함한다.Examples of program instructions include machine code, such as produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 연산부(160)의 구성요소는 논리회로를 포함하는 전자회로 모듈로 구체화될 수 있다. 전자회로 모듈의 일 예로는 주문형 반도체(ASIC)을 들 수 있다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
According to another aspect of the present invention, the above-described components of the calculation unit 160 may be embodied as an electronic circuit module including a logic circuit. An example of an electronic circuit module is an application specific semiconductor (ASIC). However, the present invention is not limited thereto.

이하에서는 상술한 실시예에 기초하여 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 방법에 대해서 설명하기로 한다. 단, 앞서 상세하게 설명된 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, a method of measuring an internal pressure of a secondary battery according to an aspect of the present invention will be described based on the above-described embodiment. However, repeated description of the components described above in detail will be omitted.

도 3는 본 발명의 일 실시에에 따른 이차 전지의 내부 압력 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for measuring internal pressure of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1과 도 3을 참조하면, 먼저 S310 단계에서, 연산부(160)는 실제 이차 전지(100)의 가스압력에 따른 공진주파수 측정 실험으로부터 얻은 공진주파수 데이터를 메모리부(150)에 저장한다.1 and 3, in operation S310, the operation unit 160 stores the resonance frequency data obtained from the resonance frequency measurement experiment according to the gas pressure of the secondary battery 100 in the memory unit 150.

다음으로, S320 단계에서, 신호 측정부(120)는 이차 전지(100)의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하여 필터링부(130)로 출력한다.. 이때 이차 전지(100)를 진동시키는 방법으로 임팩트 해머(112)가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 측정된 신호는 시간(time) 영역의 고유진동수를 가진다.Next, in step S320, the signal measuring unit 120 measures the signal generated from the vibration of the secondary battery 100 and outputs it to the filtering unit 130. In this case, the impact hammer by vibrating the secondary battery 100 112 may be used, but is not limited thereto. On the other hand, the measured signal has a natural frequency in the time domain.

다음으로, S330 단계에서, 필터링부(130)는 상기 측정된 신호의 노이즈를 제거하여 변환부(140)로 출력한다.. 도면에 도시하지는 않았지만 노이즈 제거 단계 전 또는 후에 신호를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다.Next, in step S330, the filtering unit 130 removes the noise of the measured signal and outputs it to the converter 140. Although not shown in the figure, further amplifying the signal before or after the noise removing step. It may include.

그런 다음, S340 단계에서, 변환부(140)는 상기 노이즈가 제거된 시간(time) 영역의 신호를 주파수(frequency) 영역의 신호로 변환하여 연산부로 출력한다.. Then, in step S340, the conversion unit 140 converts the signal of the time domain from which the noise is removed to a signal of the frequency domain and outputs the signal to the operation unit.

이어서, S350 단계에서, 상기 연산부(160)는 상기 공진주파수 데이터로부터 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지(100)의 가스압력을 추정한다. In operation S350, the calculator 160 estimates the gas pressure of the secondary battery 100 by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data.

바람직하게, 상기 S320 단계는 공진형 압력센서(122)를 사용하여 상기 이차 전지(100)의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계일 수 있다. Preferably, the step S320 may be a step of measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery 100 using the resonant pressure sensor 122.

또한 바람직하게, 상기 S320 단계는 음향센서(124)를 사용하여 상기 이차 전지(100)의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계일 수 수 있다. Also, preferably, the step S320 may be a step of measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery 100 using the acoustic sensor 124.

바람직하게, 본 발명에 따른 이차 전지(100)의 내부 압력 측정 방법은 연산부(160)가 표시부(170)를 통해 추정된 가스압력값을 표시하는 단계(S360)를 더 포함한다.
Preferably, the internal pressure measuring method of the secondary battery 100 according to the present invention further includes a step (S360) of the calculation unit 160 displaying the estimated gas pressure value through the display unit 170.

상술한 본 발명에 따르면, 이차 전지의 내부 압력을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 이차 전지의 케이스를 파괴하지 않고 내부 압력을 측정할 수 있다. 나아가, 이차 전지의 성능 및 수명 특성에 영향을 주지 않으므로 반복적인 측정을 통해서 정확한 압력 측정이 가능하다.
According to the present invention described above, the internal pressure of the secondary battery can be accurately measured. In addition, the internal pressure can be measured without destroying the case of the secondary battery. Furthermore, since it does not affect the performance and life characteristics of the secondary battery, accurate pressure measurement is possible through repeated measurements.

한편, 본 발명을 설명함에 있어, 도 1에 도시된 본 발명의 이차 전지(100)의 내부 압력 측정 장치에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.Meanwhile, in describing the present invention, each component of the internal pressure measuring device of the secondary battery 100 of the present invention illustrated in FIG. 1 should be understood as logically divided components rather than physically divided components. .

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
That is, each configuration corresponds to a logical component in order to realize the technical idea of the present invention, so that even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, it is within the scope of the present invention. It should be construed that the components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether they correspond in terms of their names.

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 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

100 : 이차 전지 110 : 진동인가부
112 : 임팩트 해머(Impact Hammer) 120 : 신호측정부
122 : 진동형 압력센서 124 : 음향센서
130 : 필터링부 140 : 변환부
150 : 메모리부 160 : 연산부
170 : 표시부100: secondary battery 110: vibration
112: impact hammer 120: signal measuring unit
122: vibration type pressure sensor 124: acoustic sensor
130: filtering unit 140: conversion unit
150 memory unit 160 calculation unit
170: display unit

Claims (9)

이차 전지의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 신호측정부;
상기 신호측정부가 측정한 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부;
상기 필터링부를 통과한 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 변환부;
가스압력에 따른 이차 전지의 공진주파수 데이터를 저장하는 메모리부; 및
상기 공진주파수 데이터에서 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지의 가스압력을 추정하는 연산부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 장치.A signal measuring unit measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery;
A filtering unit for removing noise of the signal measured by the signal measuring unit;
A converting unit converting the signal passing through the filtering unit into a signal in a frequency domain;
Memory unit for storing the resonance frequency data of the secondary battery according to the gas pressure; And
A calculator configured to estimate a gas pressure of a secondary battery by mapping a gas pressure value corresponding to the signal in the frequency domain from the resonance frequency data;
Internal pressure measuring device of a secondary battery, characterized in that it comprises a. 제1항에 있어서,
상기 신호측정부는 공진형 압력센서인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 장치.The method of claim 1,
The signal measuring unit is an internal pressure measuring device of a secondary battery, characterized in that the resonant pressure sensor. 제1항에 있어서,
상기 신호측정부는 음향센서인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 장치.The method of claim 1,
The signal measuring unit is an internal pressure measuring device of a secondary battery, characterized in that the acoustic sensor. 제1항에 있어서,
이차 전지를 진동시키는 진동 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 장치.The method of claim 1,
The internal pressure measuring device of the secondary battery further comprises a vibration applying unit for vibrating the secondary battery. 제1항에 있어서,
추정된 가스압력값을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 장치.The method of claim 1,
And a display unit for displaying the estimated gas pressure value. (a) 실제 이차 전지의 가스압력에 따른 공진주파수 측정 실험으로부터 얻은 공진주파수 데이터를 저장하는 단계;
(b) 이차 전지를 진동시켜 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계;
(c) 상기 측정된 신호의 노이즈를 제거하는 단계;
(d) 상기 노이즈가 제거된 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계; 및
(e) 상기 공진주파수 데이터로부터 상기 주파수 영역의 신호에 대응하는 가스압력값을 맵핑하여 이차 전지의 가스압력을 추정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 방법.(a) storing the resonance frequency data obtained from the resonance frequency measurement experiment according to the gas pressure of the actual secondary battery;
(b) vibrating the secondary battery to measure a signal generated from the vibration;
(c) removing noise of the measured signal;
(d) converting the signal from which the noise is removed into a signal in a frequency domain; And
(e) estimating a gas pressure of a secondary battery by mapping a gas pressure value corresponding to a signal in the frequency domain from the resonance frequency data;
Internal pressure measurement method of a secondary battery comprising a. 제6항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
공진형 압력센서를 사용하여 상기 이차 전지의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계임을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 방법.7. The method of claim 6, wherein step (b)
Measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery using a resonant pressure sensor method of measuring the internal pressure of the secondary battery. 제6항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
음향센서를 사용하여 상기 이차 전지의 진동으로부터 발생한 신호를 측정하는 단계임을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 방법.7. The method of claim 6, wherein step (b)
And measuring a signal generated from the vibration of the secondary battery using an acoustic sensor. 제6항에 있어서,
상기 추정된 가스압력값을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 내부 압력 측정 방법.The method according to claim 6,
The method of measuring the internal pressure of the secondary battery, characterized in that it further comprises the step of displaying the estimated gas pressure value.
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