特許 7708502 バッテリーセルの診断方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】バッテリーセルの診断方法および装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20250708BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024505428

(86)(22)【出願日】2022-11-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(86)【国際出願番号】 KR2022018432

(87)【国際公開番号】W WO2023106689

(87)【国際公開日】2023-06-15

【審査請求日】2024-01-29

(31)【優先権主張番号】10-2021-0174607

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】チュルミン・ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ボムジン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ドゥ・ソン・ユン

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－５０２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－７７５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１２３９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１５９５８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｇ０１Ｒ ２７／００

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０１Ｍ １０／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーセルの診断方法であって、
活性化工程で前記バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する段階、
前記活性化工程の充電段階で電気化学インピーダンス分光（ＥＩＳ）測定を行う段階、
前記電気化学インピーダンス分光（ＥＩＳ）測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算する段階、および
前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断する段階、を含み、
前記バッテリーセルを診断する段階は、前記傾斜が臨界値以下である場合に前記バッテリーセルを不良セルと診断する段階を含み、
前記臨界値は－８．２または－８であり、
前記所定周波数は１３．４Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下である、診断方法。

【請求項2】

前記電圧区間は３．５Ｖと３．８Ｖとの間の区間を含む、請求項１に記載の診断方法。

【請求項3】

バッテリーセルの診断装置であって、
活性化工程で前記バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する充放電器、
前記活性化工程の充電段階で電気化学インピーダンス分光（ＥＩＳ）測定を行うＥＩＳ測定器、および
前記電気化学インピーダンス分光（ＥＩＳ）測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算し、前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断するプロセッサー、を含み、
前記プロセッサーは、前記傾斜が臨界値以下である場合に前記バッテリーセルを不良セルと診断し、
前記臨界値は－８．２または－８であり、
前記所定周波数は１３．４Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下である、診断装置。

【請求項4】

前記電圧区間は３．５Ｖと３．８Ｖとの間の区間を含む、請求項３に記載の診断装置。

【請求項5】

周波数別に正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報を保存するメモリをさらに含み、
前記プロセッサーは、
前記メモリから前記所定周波数に対応する正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報を取得し、
前記所定範囲の電圧区間での前記リアクタンスの傾斜が前記正常セルのリアクタンス傾斜に含まれると前記バッテリーセルを正常セルに診断し、
前記所定範囲の電圧区間での前記リアクタンスの傾斜が前記不良セルのリアクタンス傾斜に含まれると前記バッテリーセルを不良セルと診断する、請求項３または４に記載の診断装置。

【請求項6】

コンピューティング装置により実行され、記録媒体に保存されているコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピューティング装置に、
バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する活性化工程の充電段階で行われた電気化学インピーダンス分光（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＩＳ）測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算する段階、および
前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断する段階、を実行させ、
前記バッテリーセルを診断する段階は、前記傾斜が臨界値以下である場合に前記バッテリーセルを不良セルと診断する段階を含み、
前記臨界値は－８．２または－８であり、
前記所定周波数は１３．４Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下である、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１２月８日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１７４６０７号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、バッテリーセルの診断方法および装置に関する。

【背景技術】

【0003】

電気自動車またはハイブリッド自動車は、主にバッテリーを電源として利用してモータを駆動することによって動力を得る自動車として、内燃自動車の公害およびエネルギー問題を解決できる代案であるという点から研究が活発に行われている。また、充電が可能なバッテリーは電気自動車以外に多様な外部装置で使用されている。

【0004】

バッテリーのうち、酸化還元反応にリチウムイオンを利用するリチウムバッテリーの場合、充電と放電の使用環境により電極にリチウムが析出されることがある。リチウム析出は、バッテリーの発火問題の直接的な原因の一つであるため、リチウム析出を検出する診断方法が必要である。特に、バッテリーを製造して販売した後にリチウム析出を検出することは難しいため、バッテリーの生産過程でリチウム析出を検出する診断方法が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明のある実施形態は、活性化工程でリチウム析出を検出することができるバッテリーセルの診断方法および装置を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態によれば、バッテリーセルの診断方法が提供され得る。前記診断方法は、活性化工程で前記バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する段階、前記活性化工程の充電段階で電気化学インピーダンス分光（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＩＳ）測定を行う段階、前記ＥＩＳ測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算する段階、および前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断する段階を含むことができる。

【0007】

本発明の他の一実施形態によれば、バッテリーセルの診断装置が提供され得る。前記診断装置は、充放電器、ＥＩＳ測定器およびプロセッサーを含むことができる。前記充放電器は、活性化工程で前記バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加し、前記ＥＩＳ測定器は、前記活性化工程の充電段階でＥＩＳ測定を行うことができる。前記プロセッサーは、前記ＥＩＳ測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算し、前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断することができる。

【0008】

ある実施形態において、診断装置は、周波数別に正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報を保存するメモリをさらに含むことができる。前記プロセッサーは、前記メモリから前記所定周波数に対応する正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報を取得し、前記所定範囲の電圧区間での前記リアクタンスの傾斜が前記正常セルのリアクタンス傾斜に含まれると前記バッテリーセルを正常セルに診断し、前記所定範囲の電圧区間での前記リアクタンスの傾斜が前記不良セルのリアクタンス傾斜に含まれると前記バッテリーセルを不良セルと診断することができる。

【0009】

本発明のまた他の一実施形態によれば、コンピューティング装置により実行され、記録媒体に保存されているコンピュータプログラムが提供され得る。前記コンピュータプログラムは前記コンピューティング装置が、バッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する活性化工程の充電段階で行われたＥＩＳ測定に基づいて、所定範囲の電圧区間で前記バッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算する段階、および前記傾斜に基づいて前記バッテリーセルを診断する段階を実行するようにすることができる。

【0010】

ある実施形態において、前記バッテリーセルを診断する段階は、前記傾斜が臨界値以下である場合に前記バッテリーセルを不良セルと診断する段階を含むことができる。

【0011】

ある実施形態において、前記臨界値は－８．２であり得る。

【0012】

ある実施形態において、前記臨界値は－８であり得る。

【0013】

ある実施形態において、前記所定周波数は２５Ｈｚ以下であり得る。

【0014】

ある実施形態において、前記所定周波数は１Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下であり得る。

【0015】

ある実施形態において、前記電圧区間は３．５Ｖと３．８Ｖとの間の区間を含むことができる。

【発明の効果】

【0016】

ある実施形態によれば、リアクタンス傾斜に基づいてリチウム析出が発生した不良セルを診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリー診断装置の一例を示す図面である。

【図2】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図3】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図4】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図5】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図6】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図7】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図8】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図9】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図10】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図11】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図12】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図13】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図14】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図15】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図16】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図17】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図18】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図19】活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。

【図20】本発明の一実施形態によるバッテリー診断装置の診断方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。また、図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付した。

【0019】

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されたい。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されたい。

【0020】

以下の説明で単数で記載された表現は、「一つ」または「単一」などの明示的な表現を使用しない以上、単数または複数に解釈され得る。

【0021】

図面を参照して説明したフローチャートにおいて、動作順序は変更されてもよく、多くの動作が併合されたり、ある動作が分割されたりしてもよく、特定の動作は行われなくてもよい。

【0022】

図１は本発明の一実施形態によるバッテリー診断装置の一例を示す図面である。

【0023】

バッテリー診断装置１００は、バッテリーセル１０に連結され、バッテリーセル１０のうちリチウム析出が発生する不良セルを診断する。ある実施形態において、バッテリー診断装置１００は、複数のバッテリーセル１０に連結されて複数のバッテリーセル１０を診断することができる。ある実施形態において、バッテリーセル１０は、例えばリチウムイオン電池またはリチウムイオンポリマー電池のようなリチウム電池であり得る。

【0024】

バッテリー診断装置１００は、充放電器１１０、電気化学インピーダンス分光（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＩＳ）測定器１２０およびプロセッサー１３０を含む。ある実施形態において、プロセッサー１３０は、コンピューティング装置で提供され得る。

【0025】

ある実施形態において、バッテリーセル１０は、負極、正極および分離膜を含む電極組立体に電解液が注入されて製造され得る。このようなバッテリーセル１０は、充放電を通じた活性化によりバッテリーとして機能することができ、このような工程を活性化工程という。充放電器１１０は、活性化工程でバッテリーセル１０に活性化波形を印加してバッテリーセル１０を充電または放電することができる。活性化波形は、所定周波数を有する交流電位であり得る。ある実施形態において、充放電器１１０は、バッテリーセル１０の負極端子を接地端に連結した状態でバッテリーセル１０の正極端子に活性化波形を印加することができる。ある実施形態において、充放電器１１０は、複数のバッテリーセル１０がそれぞれ連結される複数のチャンネルを有し、複数のチャンネルにそれぞれ活性化波形を印加して複数のバッテリーセル１０を充電または放電することができる。

【0026】

ＥＩＳ測定器１２０は、バッテリーセル１０が充電または放電される間にバッテリーセル１０に対してＥＩＳ測定を行う。ある実施形態において、ＥＩＳ測定器１２０は、インサイチュ（ｉｎ‐ｓｉｔｕ、その場）ＥＩＳ測定を行うことができる。ＥＩＳ測定器１２０は、活性化波形を印加しながらバッテリーセル１０の応答を測定し、活性化波形とバッテリーセル１０の応答に基づいてバッテリーセル１０のインピーダンスの虚数成分、つまり、リアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ）を測定する。ある実施形態において、ＥＩＳ測定器１２０は、活性化波形（交流電位）を印加しながらバッテリーセル１０の交流電流応答（つまり、出力電流）を測定し、交流電位と出力電流に基づいてバッテリーセル１０のリアクタンスを測定することができる。ある実施形態において、ＥＩＳ測定器１２０は、交流電流応答に基づいて出力電流の位相シフトと振幅変化を判断してバッテリーセル１０のリアクタンスを測定することができる。また、ＥＩＳ測定器１２０は、活性化波形を印加しながらバッテリーセル１０の充電段階でのバッテリーセル１０の電圧（つまり、充電電圧）を測定することができる。

【0027】

プロセッサー１３０は、ＥＩＳ測定器１２０の測定結果に基づいて所定範囲の電圧区間でのリアクタンスの傾斜（変化）を計算し、リアクタンスの傾斜に基づいてバッテリーセル１０が不良セルであるかまたは正常セルであるかを診断する。ある実施形態において、プロセッサー１３０は、充電段階のバッテリーセル１０の電圧のうち、所定範囲の電圧区間でバッテリーセル１０の電圧によるバッテリーセル１０のリアクタンスの傾斜に基づいて当該バッテリーセル１０が不良セルであるかまたは正常セルであるかを診断することができる。ある実施形態において、プロセッサー１３０は、所定範囲の電圧区間でバッテリーセル１０の電圧増加によるバッテリーセル１０のリアクタンスの傾斜が臨界値以下である場合、当該バッテリーセル１０を不良セルと診断することができる。

【0028】

次に、本発明の一実施形態によるバッテリー診断装置に使用される所定周波数と所定範囲の電圧区間に対して図２乃至図１９を参照して説明する。

【0029】

図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８および図１９は、活性化波形の周波数を変更しながら活性化工程の充電段階で測定されたバッテリーセルの電圧とリアクタンスを分析した結果を示す図面である。図２乃至図１９で横軸は電圧（ｍＶ）を、縦軸はリアクタンス（ｍΩ）を示す。

【0030】

図２は周波数が５５．３Ｈｚである場合、図３は周波数が４３．９Ｈｚである場合、図４は周波数が３４．３Ｈｚである場合、図５は周波数が２６．７Ｈｚである場合、図６は周波数が２４．８Ｈｚである場合、図７は周波数が２２．９Ｈｚである場合、図８は周波数が２１．０Ｈｚである場合、図９は周波数が１９．１Ｈｚである場合、図１０は周波数が１７．２Ｈｚである場合、図１１は周波数が１５．３Ｈｚである場合、図１２は周波数が１３．４Ｈｚである場合、図１３は周波数が１１．４Ｈｚである場合、図１４は周波数が９．５Ｈｚである場合、図１５は周波数が７．６Ｈｚである場合、図１６は周波数が５．７Ｈｚである場合、図１７は周波数が３．８Ｈｚである場合、図１８は周波数が１．９Ｈｚである場合、図１９は周波数が１．０Ｈｚである場合を示す。

【0031】

図２乃至図１９のそれぞれで、第１グループＡは、複数の正常セルのそれぞれに対するリアクタンスグラフのグループであり、第２グループＢは、複数の不良セルのそれぞれに対するリアクタンスグラフのグループである。図２乃至図１９のそれぞれで、複数の正常セルおよび複数の不良セルのそれぞれに対するリアクタンスグラフは、一部の区間で互いに重なっている。つまり、一部の区間でグラフは互いに区別し難いこともある。しかし、第１グループＡは浅い灰色で、第２グループＢは黒色で区別され得る。一方、一部の電圧区間で第１グループＡおよび第２グループＢ間の境界が不明確なことがあり得るが、本発明で必要なデータは下記表１に開示されている。

【0032】

実施形態により、図２乃至図１９に示された３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間で、所定のバッテリーセル１０に対するリアクタンス傾斜は、３．５Ｖに対応する第１リアクタンス値と３．８Ｖに対応する第２リアクタンス値との差に基づいて算出され得る。つまり、３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間でリアクタンスの値が第１リアクタンス値または第２リアクタンス値より上昇または下降するグラフ形態を示す場合でも、リアクタンス傾斜は第１リアクタンス値および第２リアクタンス値に基づいて算出され得る。しかし、これに限定されるのではなく、多様な実施形態により、３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間でリアクタンス傾斜が算出され得る。

【0033】

図２を参照すると、「ＳＬ＿１」は正常セルに対するリアクタンス傾斜であり、「ＳＬ＿２」は不良セルに対するリアクタンス傾斜であり得る。また、リアクタンス傾斜ＳＬ＿１、ＳＬ＿２は、第１グループＡまたは第２グループＢに対応する複数のリアクタンス傾斜のうち、最大値に対応するグラフであり得る。しかし、これに限定されるのではなく、リアクタンス傾斜ＳＬ＿１、ＳＬ＿２は、第１グループＡまたは第２グループＢに対応する複数のリアクタンス傾斜のうち、最小値または平均値を表示することができる。

【0034】

図２乃至図１９を参照すると、不良セルの場合、所定範囲の電圧区間で充電電圧の増加によりリアクタンスが急激に減少することが分かる。特に、所定周波数を有する活性化波形を使用する時、不良セルの充電電圧の増加によるリアクタンス傾斜が正常セルのリアクタンス傾斜と区別されることが分かる。

【0035】

図２乃至図１９に示したように、充電電圧が３．５Ｖ以上であり、３．８Ｖ以下である区間でのリアクタンス傾斜の大きさ（絶対値）が他の充電電圧区間でのリアクタンス傾斜の大きさより大きいことが分かる。また、図６乃至図１９に示したように、１Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下の周波数を有する活性化波形を使用する場合、不良セルのリアクタンス傾斜の大きさが正常セルのリアクタンス傾斜の大きさより区別できる程度に大きいことが分かる。

【0036】

反面、図２乃至図５、図１９に示したように、２５Ｈｚより高い周波数を有する活性化波形を使用する場合、不良セルのリアクタンス傾斜の大きさと正常セルのリアクタンス傾斜の大きさとの比較が難しいことが分かる。

【0037】

具体的に、図２乃至図１９に示された３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間でのリアクタンス傾斜を数値化すれば表１のように与えられる。表１に示すような周波数別の正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報はバッテリー診断装置（図１の１００）のメモリ（図示せず）に保存され得る。

【0038】

バッテリーセルの状態によりバッテリーセルのリアクタンス傾斜が変わり得るため、表１ではリアクタンス傾斜の最大値、最小値および平均値が表示されている。具体的に、活性化波形の周波数ごとに、第１グループＡに属する複数のリアクタンス傾斜のうち、最大値、最小値および平均値が表１に表示されている。また、活性化波形の周波数ごとに、第２グループＢのそれぞれに属する複数のリアクタンス傾斜のうち、最大値、最小値および平均値が表１に表示されている。この時、第１グループＡは複数の正常セルのそれぞれに対するリアクタンスグラフのグループであり、第２グループＢは複数の不良セルのそれぞれに対するリアクタンスグラフのグループである。

【0039】

表１を参照すると、活性化波形の周波数が２５Ｈｚより大きい場合、不良セルのリアクタンス傾斜の区間と正常セルのリアクタンス傾斜の区間とが一部重なるため、不良セルと正常セルのリアクタンス傾斜の区別が難しいこともある。例えば、活性化波形の周波数が５５．３Ｈｚである場合、不良セルのリアクタンス傾斜は－６．０３と－５．００との間の値を有し、正常セルのリアクタンス傾斜は－６．８５と－３．２６との間の値を有する。したがって、あるバッテリーセルのリアクタンス傾斜が－６．００に測定される場合、当該バッテリーセルが正常セルであるかまたは不良セルであるかを区別することができない。同様に、活性化波形の周波数が２６．７Ｈｚである場合、不良セルのリアクタンス傾斜は－９．４０と－７．５１との間の値を有し、正常セルのリアクタンス傾斜は－７．５４と－２．４０との間の値を有する。したがって、あるバッテリーセルのリアクタンス傾斜が－７．５２に測定される場合、当該バッテリーセルが正常セルであるかまたは不良セルであるかを区別することができない。

【0040】

しかし、活性化波形の周波数が２５Ｈｚ以下である場合、不良セルのリアクタンス傾斜の区間と正常セルのリアクタンス傾斜の区間とが重ならないため、不良セルと正常セルのリアクタンス傾斜を区別することができる。例えば、活性化波形の周波数が２４．８Ｈｚである場合、不良セルのリアクタンス傾斜は－１０．８６と－８．２０との間の値を有し、正常セルのリアクタンス傾斜は－６．９１と－２．４５との間の値を有するため、あるバッテリーセルのリアクタンス傾斜が－８．２０以下の値に測定される場合、当該バッテリーセルは不良セルと判断され得る。同様に、活性化波形の周波数が１．０Ｈｚ、１．９Ｈｚ、３．６Ｈｚ、５．７Ｈｚ、７．６Ｈｚ、９．５Ｈｚ、１１．４Ｈｚ、１３．４Ｈｚ、１５．３Ｈｚ、１７．２Ｈｚ、１９．１Ｈｚ、２１Ｈｚまたは２２．９Ｈｚである場合、不良セルのリアクタンス傾斜の区間と正常セルのリアクタンス傾斜の区間とが重ならないため、リアクタンス傾斜で正常セルと不良セルを区別することができる。

【0041】

【表1】

【0042】

以上で説明したように、活性化波形の周波数が２５Ｈｚ以下である場合に、３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間でのリアクタンス傾斜で正常セルと不良セルを区別することができる。特に、表１に表示されたように、活性化波形の周波数が２５Ｈｚ以下である場合に、３．５Ｖと３．８Ｖとの間の充電電圧区間でのリアクタンス傾斜の最大値のうちで最も小さい値が－８．２であるため、ある実施形態でリアクタンス傾斜が－８．２、つまり、臨界値以下である放電セルを不良セルと判断することができる。リアクタンス傾斜の最大値のうちで最も小さい値を臨界値に設定することによって、正常セルが不良セルと判断されることを防止することができる。

【0043】

ある実施形態において、２４．８Ｈｚで正常セルのリアクタンス傾斜の最小値が－６．９１であるため、測定誤差を考慮して臨界値を－８．２より大きい－８に設定することもできる。

【0044】

図２０は本発明の一実施形態によるバッテリー診断装置の診断方法の一例を示すフローチャートである。

【0045】

図２０を参照すると、バッテリー診断装置は、所定周波数を有する活性化波形をバッテリーセルに印加して活性化工程を行う（Ｓ２１０）。ある実施形態において、所定周波数は２５Ｈｚ以下であり得る。ある実施形態において、所定周波数は１Ｈｚ以上２５Ｈｚ以下であり得る。バッテリー診断装置は、活性化工程の充電段階でバッテリーセルに対してＥＩＳ測定を行ってバッテリーセルのリアクタンスと充電電圧を測定する（Ｓ２２０）。

【0046】

バッテリー診断装置は、所定範囲の充電電圧区間でバッテリーセルの電圧によるバッテリーセルのリアクタンス傾斜を計算する（Ｓ２３０）。ある実施形態において、所定範囲の充電電圧区間は－３．５Ｖ以上－３．８以下であり得る。バッテリー診断装置は、リアクタンス傾斜を臨界値と比較し（Ｓ２４０）、リアクタンス傾斜が臨界値以下である場合に該当バッテリーセルを不良セルと診断する（Ｓ２５０）。ある実施形態において、バッテリー診断装置は、当該バッテリーセルをリチウム析出が発生した不良セルと診断することができる。リアクタンス傾斜が臨界値より大きい場合に、バッテリー診断装置は当該バッテリーセルを正常セルに診断する（Ｓ２６０）。ある実施形態において、臨界値は－８であり得る。ある実施形態において、臨界値は－８．２であり得る。

【0047】

ある実施形態において、バッテリー診断装置は、メモリから所定周波数に対応する正常セルのリアクタンス傾斜に対する情報および不良セルのリアクタンス傾斜に対する情報を取得し、計算したリアクタンス傾斜をメモリから取得したリアクタンス傾斜と比較することができる（Ｓ２４０）。バッテリー診断装置は、計算したリアクタンス傾斜が不良セルのリアクタンス傾斜に含まれる場合、バッテリーセルを不良セルと診断することができる（Ｓ２５０）。バッテリー診断装置は、計算したリアクタンス傾斜が正常セルのリアクタンス傾斜に含まれる場合、バッテリーセルを正常セルに診断することができる（Ｓ２６０）。

【0048】

以上で説明一実施形態によれば、リアクタンス傾斜に基づいてリチウム析出が発生した不良セルを診断することができる。

【0049】

ある実施形態において、コンピューティング装置（またはプロセッサー）は、前述した診断方法を実行するためのコンピュータプログラムに対する演算を行うことができる。診断方法を実行するためのコンピュータプログラムがメモリにロードされ得る。コンピュータプログラムは、メモリにロードされる時、コンピューティング装置が診断方法を行うようにする命令語を含むことができる。ある実施形態において、コンピュータプログラムは、コンピューティング装置がバッテリーセルに所定周波数を有する活性化波形を印加する活性化工程の充電段階で行われたＥＩＳ測定に基づいて、所定範囲の電圧区間でバッテリーセルのリアクタンスの傾斜を計算する段階、および傾斜に基づいてバッテリーセルを診断する段階を実行するようにすることができる。

【0050】

以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】