JP2014504723A - バッテリーの可用時間推定装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、使用者のバッテリー使用パターンを考慮してバッテリーの使用可能な時間を比較的正確に予測することができる装置及び方法を開示する。本発明によるバッテリーの可用時間推定装置は、バッテリーの出力電流を測定する電流測定部と、上記バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、上記電流測定部による電流測定値、上記ＳＯＣ推定部によるＳＯＣ推定値、及び上記バッテリーの全体容量を利用して上記バッテリーの可用時間を推定する制御部とを含む。

Description

本出願は、２０１１年１月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−０００１０５２号及び２０１１年１２月２７日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−０１４２９６８号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書および図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
本発明は、バッテリーの可用時間を推定する技術に関するものであって、より詳しくは、電気自動車またはハイブリッド自動車に使われるバッテリーに対して使用者の走行パターンを考慮して使用可能な時間を予測し、それによる適切な情報を使用者に提供することができる装置及び方法に関する。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に増加し、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、充放電を繰り返すことのできる高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化されている。その中でもリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず自在に充放電でき、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いとの長所から脚光を浴びている。
一方、最近には炭素エネルギーが漸次枯渇され、環境への関心が高まるにつれて、米国、欧州、日本、韓国をはじめ全世界的にハイブリッド自動車や電気自動車の需要が漸次増加している。このようなハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリーパックの充放電エネルギーを利用して車両の駆動力を得ることができるので、エンジンのみを利用する自動車に比べて燃費に優れ、公害物質を排出しないか減少させることができるという点で、使用者が漸次増えている。従って、ハイブリッド自動車や電気自動車において最も重要な部品である車両用バッテリーに、さらに多くの関心と研究が集中されている。
バッテリーはＡＣ電源のような外部電源が連結されていない状態で、自動車などの移動性装置に使われるものなので、その使用時間に限界がある。ところが、このようなバッテリーの使用可能な時間、すなわち可用時間が正確に予測できない場合、使用者は大きな困難を経験し得る。例えば、電気自動車用バッテリーの可用時間を正確に予測できない場合、運行中にバッテリーが満放電されて道路の真ん中で自動車が停止してしまう場合が発生し得る。
このように、使用者がバッテリーの満放電を予測することができなくて使用する途中で急にバッテリーが満放電されることを防止するために、バッテリーの残量、すなわちＳＯＣ(Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定して使用者に提供する技術が広く知られている。バッテリーのＳＯＣは、バッテリーの満充電容量(ＦＣＣ、Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する残量を百分率で表示する形態が一般的である。バッテリーのＳＯＣを推定する方法としては多様な方式が利用できるが、代表的な方式は、電流積算法を利用してＳＯＣを推定する方式である。このような電流積算方式は、バッテリーの入出力電流を積算し、初期容量から加減することで、ＳＯＣを求める形態である。
ところが、このようにバッテリーのＳＯＣを推定しその情報を使用者に提供しても、使用者はバッテリーの使用可能時間を正確に予測しにくい。すなわち、上述のように、ＳＯＣは、バッテリーの全体容量に対する残量が百分率のような形態で使用者に表示されるが、使用者はこのようなバッテリーの残量情報を見るだけでは、これからバッテリーをどれくらい使えるか具体的に判断しにくい。
特に、同一のＳＯＣ状態のバッテリーであっても、使用者の使用習慣や使用環境などによって使用可能時間が変わり得る。例えば、電気自動車用バッテリーの場合、急加速や急ブレーキを頻繁にする使用者の運行習慣や、上り坂や下り坂が多い山岳地形での運行のような運行環境などによってバッテリーの使用可能時間は大きく変わり得る。
しかし、従来技術によれば、このような状況を全く考慮しておらず、特に、ＳＯＣに対する情報の提供だけでは、バッテリーの使用可能時間を使用者が具体的に予測しにくいという問題点がある。
従って、本発明は、上述のような問題点を解決するために創案されたものであって、使用者のバッテリー使用習慣や使用環境などのようなバッテリー使用パターンを考慮してバッテリーの使用可能な時間を比較的正確に予測することができる装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、後述する説明により理解することができ、本発明の実施例を通じて一層明確に分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現することができることは言うまでもない。
上述のような目的を達成するための本発明によるバッテリーの可用時間推定装置は、バッテリーの出力電流を測定する電流測定部と、上記バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、上記電流測定部による電流測定値、上記ＳＯＣ推定部によるＳＯＣ推定値、及び上記バッテリーの全体容量を利用して上記バッテリーの可用時間を推定する制御部と、を含む。
望ましくは、上記制御部は、上記バッテリーの全体容量に上記ＳＯＣ推定値を掛け、これを上記電流測定値で割って上記バッテリーの可用時間を推定する。
また望ましくは、上記制御部は、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の平均値を利用する。
また、上述のような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリーの可用時間推定装置を含む。
また、上述のような目的を達成するための本発明による自動車は、上述したバッテリーの可用時間推定装置を含む。
また、上述のような目的を達成するための本発明によるバッテリーの可用時間推定方法は、バッテリーの出力電流を測定するステップと、上記バッテリーのＳＯＣを推定するステップと、上記電流測定値、上記ＳＯＣ推定値、及び上記バッテリーの全体容量を利用して上記バッテリーの可用時間を推定するステップと、を含む。
望ましくは、上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記バッテリーの全体容量に上記ＳＯＣ推定値を掛け、これを上記電流測定値で割って上記バッテリーの可用時間を推定する。
また望ましくは、上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の平均値を利用する。
本発明によれば、バッテリーに対してこれから使用可能な時間、すなわちバッテリーの可用時間を比較的正確に予測して使用者に提供することで、使用者がバッテリーを使用する途中で予測できなかった満放電によって被害を被ることを防止し、満放電の以前に適切な時点でバッテリーを充電することができるようにする。
特に、本発明によれば、使用者のバッテリー使用習慣やバッテリー使用環境のようなバッテリー使用パターンを考慮してバッテリーの可用時間を予測できるようにする。例えば、電気自動車用バッテリーの場合、ドライバーの運行習慣や履歴、自動車の運行環境などのような要素を考慮してバッテリーの可用時間が実際に近くなるように比較的正確に予測できるようにする。
それだけでなく、本発明の一実施例によれば、推定されたバッテリーの可用時間が経過する前に近くの地点に位置した充電スタンドのような情報を使用者に提供することで、各使用者に適したオーダメイド型充電情報を提供することができる。さらに、このような充電情報はスマートフォンのような携帯端末を利用して使用者に提供できるので、使用者は一層便利に多様な充電情報の提供を受けることができる。
本明細書に添付される下記の図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはいけない。
本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定装置の機能的構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定装置が車両用バッテリーの充放電経路上に連結された構成を概略的に示す図面である。 本発明の一実施例による電流測定部によってバッテリーの出力電流を測定した値の一例を示すグラフである。 本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定方法を概略的に示す流れ図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定装置の機能的構成を概略的に示すブロック図であり、図２は、本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定装置が車両用バッテリーの充放電経路上に連結された構成を概略的に示す図面である。
図１及び図２を参照すれば、本発明によるバッテリーの可用時間推定装置は、電流測定部１１０、ＳＯＣ推定部１２０、及び制御部１３０を含む。
上記電流測定部１１０は、バッテリー１０の充放電電流を測定する。特に、上記電流測定部１１０は、バッテリー１０から出力される電流を測定する。バッテリー１０は、負荷側へと電流を出力することで電源を供給するが、上記電流測定部１１０はこのようにバッテリー１０から出力される電流を測定する。例えば、図２を参照すれば、電気自動車の場合、バッテリー１０から電流が出力され駆動モーター２０に供給されることで駆動モーター２０が作動して電気自動車が運行されるが、上記電流測定部１１０はこのようにバッテリー１０から駆動モーター２０側へと電流が出力されるとき、出力される電流値を測定する。
上記電流測定部１１０は、バッテリー１０の出力電流を周期的に測定することもでき、非周期的に測定することもできる。また、上記電流測定部１１０は、バッテリー１０の出力電流を持続的に測定することもでき、一定時間の間のみ測定することもできる。
このような電流測定部１１０は、多様な形態で具現され得る。例えば、電流測定部１１０は、充放電経路上に設けられたセンス抵抗に印加された電圧を感知して電流を測定する方式で具現され得る。また、電流測定部１１０は、従来のバッテリーパック保護装置にバッテリー１０の電流を測定するために設けられた電流測定部で具現されても良い。この他にも、本発明が属する技術分野に公知の多様な電流測定装置が本発明に採用できるであろう。
上述のように、電流測定部１１０によって測定されたバッテリー１０の出力電流に関する情報は、制御部１３０へと伝送されバッテリー１０の可用時間を推定するのに利用され得る。また、バッテリー１０の出力電流値は、ＳＯＣ推定部１２０へと伝送されバッテリー１０のＳＯＣを推定するのに利用され得る。
上記ＳＯＣ推定部１２０は、バッテリー１０のＳＯＣを推定する。上記ＳＯＣ推定部１２０がバッテリー１０のＳＯＣを推定する方式としては多様な方式が利用され得、本発明はこのようなＳＯＣ推定部１２０の具体的な形態によって制限されない。
例えば、上記ＳＯＣ推定部１２０は、上記電流測定部１１０からバッテリー１０の入出力電流に関する情報を受信してこれを積算し、初期容量から加減する電流積算方式を利用してバッテリー１０のＳＯＣを推定することができる。また、上記ＳＯＣ推定部１２０は、バッテリー１０のＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を測定してＳＯＣを推定するか、バッテリー１０のインピーダンスを測定してＳＯＣを推定することもできる。この他にも、本発明が属する技術分野に公知の多様なＳＯＣ推定装置が本発明のＳＯＣ推定部１２０として採用され得、本発明はＳＯＣ推定部１２０の具体的な実施形態によって限定されない。
上記制御部１３０は、上記電流測定部１１０から電流測定値に関する情報を受信し、上記ＳＯＣ推定部１２０からＳＯＣ推定値に関する情報を受信する。そして、制御部１３０は、バッテリー１０の全体容量と共に、このような電流測定値及びＳＯＣ推定値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定する。
ここで、バッテリー１０の全体容量とは、バッテリー１０が満充電されたときの容量、すなわち現在状態でバッテリー１０が最大充電可能な容量を言い、Ａｈの単位を持ち得る。このようなバッテリー１０の全体容量は、制御部１３０に予め知られている値でもあり得、制御部１３０または他の構成要素が一定の時点に別途で求めた値でもあり得る。もし、バッテリー１０の全体容量が制御部１３０や他の構成要素によって別途で求められる場合、本発明は、このようなバッテリー１０の全体容量を求める特定の方式によって限定されず、バッテリー１０の全体容量を算定するために多様な方式が採用され得る。
望ましくは、上記制御部１３０は、次の数式に従ってバッテリー１０の可用時間を推定することができる。
Figure 2014504723
上記数式１を参照すれば、上記制御部１３０は、バッテリー１０の全体容量にＳＯＣ推定値を掛け、これを電流測定値で割ってバッテリー１０の可用時間を推定できる。ここで、ＳＯＣ推定値としては、ＳＯＣ１００％を１にしたとき、各ＳＯＣに対して換算された値が代入され得る。言わば、推定されたＳＯＣが４０％である場合、上記数式１のＳＯＣ推定値としては、０．４が代入され得る。
さらに具体的に見てみれば、バッテリー１０の全体容量が１００Ａｈであり、ＳＯＣ推定部１２０によって推定されたＳＯＣ推定値が３０％であり、電流測定値が４Ａであるとき、上記制御部１３０は、次のようにバッテリー１０の可用時間を推定することができる。
Figure 2014504723
すなわち、上記制御部１３０は、このときのバッテリーの可用時間を７．５時間、言い換えれば、４５０分と推定できる。従って、上記バッテリー１０が電気自動車用バッテリーであれば、上記電気自動車は約７時間３０分間さらに運行可能であると推定できる。
このように、本発明による制御部１３０は、バッテリー１０の可用時間を推定するために、バッテリー１０のＳＯＣとともに、バッテリー１０から出力された電流の測定値を利用する。このような電流測定値は、該当のバッテリー１０から実際に出力された電流を測定したものであるので、バッテリー１０の過去使用パターンや履歴を反映していると見なすことができる。本発明によれば、バッテリー１０の可用時間を推定するとき、このような電流測定値を利用するので、使用者の使用習慣や使用環境などを考慮してバッテリー１０の可用時間が推定されると見なすことができる。従って、本発明によれば、使用者の使用パターンが反映されることから、バッテリーの可用時間がさらに正確に予測できる。
例えば、全体容量が１００Ａｈである同一の種類のバッテリー１０が両方ともＳＯＣが５０％である状態でＣ１及びＣ２という２台の電気自動車にそれぞれ装着されており、それぞれのＣ１及びＣ２はそれぞれドライバーＤ１及びＤ２によって運行されていると仮定する。もし、Ｄ１は急ブレーキ及び急加速を頻繁にするドライバーであり、Ｄ２は急ブレーキ及び急加速をあまりしないドライバーであれば、Ｃ１に装着されたバッテリー１０の電流測定値は、Ｃ２に装着されたバッテリー１０の電流測定値よりも高いであろう。より具体的な例として、Ｃ１に装着されたバッテリー１０の電流測定値が５Ａであり、Ｃ２に装着されたバッテリー１０の電流測定値が４Ａであるとすれば、Ｃ１及びＣ２に装着されたバッテリー１０の可用時間は、次のように計算される。
Figure 2014504723
上記計算結果を参照すれば、電気自動車Ｃ１のこれからのバッテリー可用時間は１０時間になり、電気自動車Ｃ２のこれからのバッテリー可用時間は１２．５時間になるであろう。このような計算結果によれば、Ｃ１のバッテリー１０及びＣ２のバッテリー１０が全体容量及びＳＯＣは同一であっても、Ｃ１の可用時間のほうがＣ２の可用時間よりも短いということが分かる。これは、Ｃ１の場合、ドライバーであるＤ１が急ブレーキ及び急加速を頻繁にして測定電流が相対的に高く測定された結果によるものである。従って、本発明のこのような面によれば、急加速や急ブレーキを頻繁にする使用者の運行習慣が考慮されバッテリー１０の可用時間がより正確に決定され得る。
この他にも、上り坂や下り坂の多い山岳地形などで自動車が運行される場合、他の地形で運行される自動車に比べて測定電流が高く測定され得る。従って、上り坂や下り坂で頻繁に運行する自動車の場合、他の自動車と同一の容量及びＳＯＣを持つバッテリー１０が装着された状態であっても、バッテリーの可用時間が相対的に低く(短く）測定され得る。従って、本発明のこのような面によれば、自動車の運行環境などによってバッテリー１０の可用時間がより正確に決定され得る。
従って、本発明によれば、バッテリー１０の可用時間は、使用者の運行習慣や運行環境など使用者(ドライバー）の運行パターンを考慮してより実際的かつ正確に推定され得る。
望ましくは、上記制御部１３０は、バッテリー１０の可用時間を推定するための電流測定値として、一定時間の間測定された電流の平均値を利用し得る。ここで、一定時間は、１０分、３０分または１時間のように多様な時間単位で構成され得る。上記制御部１３０は、電流測定部１１０によって測定された電流の中で一定時間の電流に対する平均値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
また望ましくは、上記制御部１３０は、一定時間の間測定された電流の最大値または最小値を電流測定値にしてバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
図３は、本発明の一実施例による電流測定部１１０によって測定されたバッテリーの出力電流測定値の一例を示すグラフである。
図３に示すように、電流測定部１１０によってバッテリー１０の出力電流を測定する場合、電流測定値は一定の値を持たずに不規則に変化する値を持ち得る。これは、バッテリー１０の使用条件や状態に応じて出力電流が変わり得るからであり、言わば、電気自動車用バッテリーの場合、電気自動車の加速や減速、上り坂走行や下り坂走行などによって出力電流が変わり得る。
上記制御部１３０は、バッテリー１０の可用時間を計算するために電流測定値を利用するが、ここで制御部１３０が上記数１のような数式を通じてバッテリー１０の可用時間を計算する場合、電流測定値は一定の範囲ではない特定の値として利用しなければならない。従って、上記制御部１３０は、電流が変動する状況で特定の電流値を選択しなければならない。
このとき、制御部１３０は、電流測定値として一定時間の間測定された電流の平均値を利用し得る。例えば、図３の実施例において、時間ｔ１〜ｔ２区間で測定された電流の平均値をＩ３とするとき、上記制御部１３０はこのようなＩ３を電流測定値として上記数式１に代入できる。このように、一定時間の間の電流測定値に対する平均値を電流測定値として代入してバッテリーの可用時間を推定する場合、誤差範囲が少ない平均可用時間を求めることができる。
また、制御部１３０は、電流測定値として一定時間の間測定された電流の最小値を利用し得る。例えば、図３の実施例において、時間ｔ１〜ｔ２区間で測定された電流値の中で最小値であるＩ１を上記数式１の電流測定値として代入できる。このように、出力電流に対して測定された値の中で最小値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定する場合、バッテリー１０の最大使用可能時間が推定できる。
また、制御部１３０は、電流測定値として一定時間の間測定された電流の最大値を利用し得る。例えば、図３の実施例において、時間ｔ１〜ｔ２区間で測定された電流値の中で最大値であるＩ２を上記数式１の電流測定値として代入できる。このように、出力電流に対して測定された値の中で最大値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定する場合、バッテリー１０の最小使用可能時間が推定できる。
それだけでなく、上記制御部１３０は、バッテリー１０の可用時間を推定するために、一定時間の間測定された電流の平均値、最小値、及び最大値をすべて利用し得る。すなわち、上記制御部１３０は、一定時間の間測定された電流の平均値、最小値、及び最大値を利用して、バッテリー１０の平均可用時間、最大可用時間、及び最小可用時間を予測し得る。そして、制御部は、このような最大可用時間及び最小可用時間などを通じて可用時間を増やすための情報を提供し得る。例えば、電気自動車用バッテリーの可用時間推定装置の制御部は、経済的な走行パターンをドライバーに提示してバッテリーの可用時間を増やすように誘導できる。
また、上記制御部１３０は、特定の時点で測定された電流値を電流測定値として利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。例えば、図３の実施例において、時間ｔ４に測定された電流値であるＩ４を上記数式１の電流測定値として代入できる。このように、特定の時点で測定された電流値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定することは、バッテリー１０の出力電流が急激に変化する場合にさらに有効に利用できる。
さらに、上記制御部１３０は、このように特定の時点で測定された電流値と、一定時間の間測定された電流の平均値、最小値または最大値を適切に混用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。例えば、バッテリー１０の出力電流が急激に変化する状況では、特定の時点で測定されたバッテリー１０の電流値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定し、バッテリー１０の出力電流が多少安定した状況では、一定時間の間測定された電流の平均値、最小値または最大値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
一方、図３においては、バッテリー１０の出力電流が連続的に測定され曲線形態で示されたが、バッテリー１０の出力電流は不連続的に、言わば周期的に測定され得、このような構成にしても上記制御部１３０は、上述のようにバッテリー１０の可用時間を推定できる。
望ましくは、上記バッテリーの可用時間推定装置は、図１及び図２に示すように、ディスプレイ部１４０をさらに含むことが良い。
上記ディスプレイ部１４０は、制御部１３０によってバッテリーの可用時間が推定される場合、推定されたバッテリーの可用時間を使用者に表示する。従って、上記ディスプレイ部１４０は、ＬＣＤモニターやスピーカーのような出力装置を利用して使用者にバッテリーの可用時間を提供できる。例えば、上記ディスプレイ部１４０は、電気自動車用バッテリー１０に対して運転席の計器盤またはその付近に設けられ、ドライバーにバッテリーの可用時間を提供し得る。従って、ドライバーは、本人の運行する自動車がどれくらいの間さらに運行できるかの情報を上記ディスプレイ部１４０を通じて直観的に確認できる。
さらに、制御部１３０がバッテリー１０の平均可用時間、最小可用時間、及び最大可用時間をすべて推定した場合、上記ディスプレイ部１４０は、これらをすべて使用者に提供できる。例えば、電気自動車用バッテリー１０に対するバッテリーの可用時間推定装置のディスプレイ部１４０は、該当の電気自動車が現在のバッテリーＳＯＣ状態で平均的にどれくらいの時間を走行できるか、最大としてはどれくらいの時間をさらに走行できるか、最小としてはどれくらいの時間をさらに走行できるかに関する情報をすべてドライバーに提供することができる。従って、ドライバーは、このように提供された最大運行可能時間、最小運行可能時間、及び平均運行可能時間を通じて、自動車の運行可能時間を多角的な面で確認できる。それだけでなく、最大運行可能時間及び最小運行可能時間に関する情報を提供することで、ドライバーがより経済的な運行をするように誘導することができる。
また、上記ディスプレイ部１４０は、上記バッテリーの可用時間とともに、ＳＯＣ推定値をさらに表示し得る。ＳＯＣ推定値は、バッテリー全体容量に対するバッテリー残量の比率であって、百分率のような形態で表示できるので、バッテリーの可用時間とともに使用者に表示される場合、使用者はバッテリー１０の使用可能な程度をより容易に把握できる。
また望ましくは、上記制御部１３０は、バッテリー１０の充電情報を使用者に提供し得る。ここで、バッテリー１０の充電情報とは、バッテリー１０の充電に関連する情報を言い、充電要請情報、充電スタンド情報、充電時間情報、及び充電コスト情報の中で少なくとも一つ以上を含み得る。例えば、電気自動車用バッテリー１０に対するバッテリー可用時間推定装置の場合、制御部１３０は、推定されたバッテリー１０の可用時間が経過する前にドライバーに電気自動車の充電を要請し得、周辺にバッテリー充電スタンドやバッテリー交換所がどこに位置しているのか、該当のバッテリー充電スタンドにはどのような付帯施設があるのかなどに関する情報をドライバーに提供し得る。
特に、制御部１３０がこのようにバッテリー１０の充電情報を使用者に提供する場合、３Ｇ網、無線ラン(Ｗｉｆｉ）網または衛星通信網のような移動通信網を通じて充電情報を収集し得る。この場合、上記バッテリーの可用時間推定装置は、移動通信網を通じてデータをやり取りするための送受信部をさらに含み得る。例えば、電気自動車用バッテリー１０の可用時間推定装置の場合、制御部１３０は、推定されたバッテリー１０の可用時間が経過する前に、周辺の充電スタンドを選定し、送受信部を通じて該当の充電スタンドに関連する情報、言わば充電価格、充電待機車両数、充電スタンドの付帯施設などに関連する情報を移動通信網を通じて要請し得る。そうすると、移動通信網に連結された特定のサーバーまたは該当の充電スタンドのサーバーより、充電スタンドに関連する情報を移動通信網を通じてバッテリーの可用時間推定装置の送受信部へと伝送することができる。従って、制御部１３０は、送受信部を通じて受信された該当の充電スタンドに関連する情報を使用者に提供できる。
さらに、制御部１３０は、充電情報を提供するとき、上記ディスプレイ部１４０を利用し得る。すなわち、ディスプレイ部１４０は、バッテリーの可用時間とともに、充電要請情報、バッテリー充電スタンドや交換所情報、充電時間情報、及び充電コスト情報のようなバッテリー充電情報を使用者に表示し得る。
また、このようなディスプレイ部１４０以外にも、制御部１３０は、使用者が備えている多様な装置を通じて充電情報を提供し得る。特に、スマートフォンを含む携帯端末の普及が普遍化されているという点で、制御部１３０は、移動通信網を通じてこのような携帯端末に充電情報を提供し得る。例えば、電気自動車のバッテリー可用時間推定装置の制御部１３０は、ドライバーのスマートフォンに、周辺に位置した充電スタンドや交換所位置、バッテリー充電や交換価格、充電待機車両数などの情報を提供し得る。その他にも、このような充電情報は、車両に備えられた他の装置、言わばナビゲーション機器などを通じても提供され得る。
一方、上記制御部１３０は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって具現され得る。ここで、ＢＭＳとは、バッテリーパックに備えられ、バッテリー１０の充放電動作を全般的に制御するバッテリー管理装置を意味する。しかし、本発明は、必ずこのような制御部１３０の実施形態によって限定されるのではなく、制御部１３０はＢＭＳと別途で構成され得る。また、上記ＳＯＣ推定部１２０もＢＭＳによって具現され得る。
また、図１に示すように、本発明によるバッテリーの可用時間推定装置は、メモリ部１５０をさらに含み得る。上記メモリ部１５０は、バッテリーの可用時間推定装置の各構成要素、すなわち電流測定部１１０、ＳＯＣ推定部１２０、制御部１３０、及びディスプレイ部１４０などがその機能を行うのに必要な各種のデータを貯蔵することができる。例えば、上記メモリ部１５０は、上記制御部１３０がバッテリー１０の可用時間を推定するために必要なプログラムやバッテリー１０の全体容量などを貯蔵することができる。たとえ図面ではメモリ部１５０が制御部１３０やその他の構成要素とは別途の構成要素であるように示されているが、制御部１３０などの他の構成要素と一体で構成できることは言うまでもない。
本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリーの可用時間推定装置を含む。このとき、本発明によるバッテリーの可用時間推定装置の電流測定部１１０及びＳＯＣ推定部１２０は、従来のバッテリーパックに備えられた電流測定部及びＳＯＣ推定部でも具現され得る。また、本発明によるバッテリーの可用時間推定装置の制御部１３０は、従来のバッテリーパックに備えられたＢＭＳのような構成要素によって具現され得る。しかし、これは一実施例に過ぎず、電流測定部１１０、ＳＯＣ推定部１２０、及び制御部１３０は、従来のバッテリーパックの構成要素とは別途の構成要素で具現できることは言うまでもない。
また、本発明による自動車は、上述したバッテリーの可用時間推定装置を含む。特に、本発明によるバッテリーの可用時間推定装置を含む自動車は、電気自動車であり得る。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリーの可用時間推定方法を概略的に示す流れ図である。図４において、各ステップの遂行主体は、上述したバッテリーの可用時間推定装置の各構成要素であり得る。
図４を参照すれば、バッテリー１０の可用時間を推定するためには、バッテリー１０の出力電流を測定し（Ｓ１１０）、バッテリー１０のＳＯＣを推定する（Ｓ１２０）。このとき、上記Ｓ１１０ステップとＳ１２０ステップとの順序は変わっても構わなく、同時に行われることもできる。但し、バッテリー１０のＳＯＣ推定が電流積算法によってなされる場合、Ｓ１２０ステップは、Ｓ１１０ステップで測定された電流値を利用することができるので、このときにはＳ１１０ステップがＳ１２０ステップよりも先に行われたほうが良い。
このように、バッテリー１０に対して電流測定及びＳＯＣ推定が行われれば、測定された電流値及び推定されたＳＯＣ値とともにバッテリー１０の全体容量を利用してバッテリー１０の可用時間を推定する（Ｓ１３０）。このとき、上記Ｓ１３０ステップは、上記数式１で表すように、バッテリー１０の全体容量にＳＯＣ推定値を掛け、これを電流測定値で割る方式によってバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
また、上記Ｓ１３０ステップは、一定時間の間測定された電流の平均値を電流測定値として利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
また、上記Ｓ１３０ステップは、一定時間の間測定された電流の最小値または最大値を電流測定値として利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
それだけでなく、上記Ｓ１３０ステップは、電流測定値として特定の時点で測定された電流値を利用してバッテリー１０の可用時間を推定し得る。
また、バッテリーの可用時間推定方法は、図４に示すように、Ｓ１３０ステップの以後に、Ｓ１３０ステップで推定されたバッテリーの可用時間を使用者に表示するステップ（Ｓ１４０）をさらに含み得る。そして、このときには、推定されたバッテリーの可用時間とともに、ＳＯＣ推定値も使用者に表示し得る。
また、バッテリーの可用時間推定方法は、図４に示すように、Ｓ１３０ステップの以後に、バッテリー１０の充電情報を使用者に提供するステップ（Ｓ１５０）をさらに含み得る。ここで、バッテリー１０の充電情報は、充電要請情報、充電スタンド情報、充電時間情報、及び充電コスト情報の中で少なくとも一つ以上を含み得る。
以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。
なお、本明細書では「部」という用語を使用しているが、これは論理的な構成単位を示すものであって、必ずしも物理的に分離できる構成要素を示すものではないことは、本発明が属する技術分野の当業者にとって自明である。
１０ バッテリー
１０ 電気自動車用バッテリー
２０ 駆動モーター
３０ 時間
１１０ 電流測定部
１１０、ＳＯＣ 電流測定部
１２０ 推定部
１３０ 制御部
１４０ ディスプレイ部
１５０ メモリ部
Ｃ１ 電気自動車
Ｃ２ 電気自動車
Ｄ１ ドライバー
Ｓ１４０ ステップ
Ｓ１５０ ステップ
ＳＯＣ バッテリー

Claims (21)

  1. バッテリーの可用時間を推定する装置において、
    上記バッテリーの出力電流を測定する電流測定部と、
    上記バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、
    上記電流測定部による電流測定値、上記ＳＯＣ推定部によるＳＯＣ推定値、及び上記バッテリーの全体容量を利用して上記バッテリーの可用時間を推定する制御部と、
    を含むことを特徴とするバッテリーの可用時間推定装置。
  2. 上記制御部は、上記バッテリーの全体容量に上記ＳＯＣ推定値を掛け、これを上記電流測定値で割って上記バッテリーの可用時間を推定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  3. 上記制御部は、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の平均値を利用することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  4. 上記制御部は、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の最小値または最大値を利用することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  5. 上記制御部は、上記電流測定値として特定の時点で測定された電流値を利用することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  6. 上記制御部によって推定されたバッテリーの可用時間を使用者に表示するディスプレイ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  7. 上記ディスプレイ部は、上記ＳＯＣ推定値をさらに表示することを特徴とする請求項６に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  8. 上記制御部は、上記バッテリーの充電情報を使用者に提供することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  9. 上記バッテリーの充電情報は、充電要請情報、充電スタンド情報、充電時間情報、及び充電コスト情報の中で少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  10. 上記制御部は、ＢＭＳによって具現されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置。
  11. 請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置を含むバッテリーパック。
  12. 請求項１に記載のバッテリーの可用時間推定装置を含む自動車。
  13. バッテリーの可用時間を推定する方法において、
    上記バッテリーの出力電流を測定するステップと、
    上記バッテリーのＳＯＣを推定するステップと、
    電流の測定値、上記ＳＯＣ推定値、及び上記バッテリーの全体容量を利用して上記バッテリーの可用時間を推定するステップと、
    を含むことを特徴とするバッテリーの可用時間推定方法。
  14. 上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記バッテリーの全体容量に上記ＳＯＣ推定値を掛け、これを上記電流測定値で割って上記バッテリーの可用時間を推定することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  15. 上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の平均値を利用することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  16. 上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記電流測定値として一定時間の間測定された電流の最小値または最大値を利用することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  17. 上記バッテリーの可用時間推定ステップは、上記電流測定値として特定の時点で測定された電流値を利用することを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  18. 上記バッテリーの可用時間推定ステップの以後に、推定されたバッテリーの可用時間を使用者に表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  19. 上記バッテリーの可用時間表示ステップは、上記推定されたバッテリーの可用時間とともに、上記ＳＯＣ推定値をさらに表示することを特徴とする請求項１８に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  20. 上記バッテリーの充電情報を使用者に提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
  21. 上記バッテリーの充電情報は、充電要請情報、充電スタンド情報、充電時間情報、及び充電コスト情報の中で少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項２０に記載のバッテリーの可用時間推定方法。
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