JP2020510280A - バッテリー温度推定装置及び方法 - Google Patents

バッテリー温度推定装置及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて、少なくとも一つの二次電池の温度を推定する装置を開示する。本発明によるバッテリー温度推定装置は、 一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定するバッテリー温度推定装置であって、前記バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上に装着され、前記集積回路基板の上の温度を測定する基板温度測定部と、前記基板温度測定部によって測定された前記集積回路基板の上の温度及び前記バッテリーパックの周辺温度を用いて、前記二次電池の温度を演算する演算部と、を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、バッテリー温度推定装置及び方法に関し、より詳しくは、一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定する技術に関する。
本出願は、２０１７年１１月０７日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１４７１９５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
最近、ノートブックＰＣ、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増し、電気自動車、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、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
現在、商用化した二次電池としては、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があり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
バッテリーは、多様な分野で用いられ、最近は、電気駆動車またはスマートグリッドシステムのようにバッテリーがよく活用される分野においては、大容量を要する場合が多い。バッテリーパックの容量を増加させるためには、二次電池、即ち、バッテリーセル自体の容量を増加させる方法があるが、この場合、容量増大の効果が大きくなく、二次電池のサイズ拡張に物理的な制限があり、管理が不便であるという短所を有する。したがって、通常は、複数のバッテリーモジュールを直列及び並列に接続したバッテリーパックがよく用いられる。
このようなバッテリーパックは、バッテリーモジュールを管理するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）を含む場合が多い。さらに、ＢＭＳは、バッテリーモジュールの温度、電圧及び電流などをモニターし、モニターされたバッテリーモジュールの状態に基づいてバッテリーパックのバランシング動作、冷却動作、充電動作または放電動作などを制御できる。
バッテリーモジュールの温度、即ち、二次電池の温度は、バッテリーパックの性能に重要な影響を及ぼす要素である。通常、バッテリーパックは、二次電池の温度が適正温度で分布するときに効率的に作動できる。例えば、二次電池の温度が高すぎる場合、二次電池の負極結晶格子の安定性が劣るなどによってバッテリーパックの性能が低下し得る。一方、二次電池の温度が低すぎる場合は、二次電池の内部抵抗及び分極電圧の増加による充放電容量の減少などによってバッテリーパックの性能が低下し得る。
そこで、バッテリーパックのバランシング動作、冷却動作、充電動作または放電動作などは、二次電池の温度に応じて適切に制御される必要がある。そして、このためには、二次電池の温度を正確に測定し、測定した二次電池の温度をＢＭＳのマイクロコントローラユニット（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ； ＭＣＵ）などに伝達しなければならない。
正確な二次電池の温度を得るために、従来のバッテリーパックは、温度センサーが二次電池に直接接触したり、二次電池に近接する位置に装着されるように構成された。しかし、この場合、温度センサーを二次電池に近く位置させることによってバッテリーパックのエネルギー密度が低くなる問題点が発生し得る。具体的に、バッテリーパックのエネルギー密度を高めるためには、バッテリーパックの内部により多い二次電池を備えることが重要である。ところが、二次電池に直接接触するか、または二次電池に近接する温度センサーが二次電池の間に位置する場合、バッテリーパックの内部空間が狭くなり、バッテリーパックの内部に具備可能な二次電池の数が減少するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度センサーを二次電池に接触または近接して位置させることなくバッテリーモジュールに含まれた二次電池の温度を効果的に推定可能なバッテリー温度推定装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の目的は以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解され得、本発明の実施例によってより明らかに理解されるだろう。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できる。
上記の課題を達成するため、本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置は、一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定するバッテリー温度推定装置であって、前記バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上に装着され、前記集積回路基板の上の温度を測定する基板温度測定部と、前記基板温度測定部によって測定された前記集積回路基板の上の温度及び前記バッテリーパックの周辺温度を用いて、前記二次電池の温度を演算する演算部と、を含む。
また、前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に、前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映し、前記二次電池の温度を演算し得る。
また、前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に、前記補正ファクターを掛けた値を用いて、前記二次電池の温度を演算し得る。
また、前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に前記補正ファクターを掛けた値に、前記バッテリーパックの周辺温度を足すことで前記二次電池の温度を演算し得る。
また、本発明によるバッテリー温度推定装置は、前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを保存し、保存された前記補正ファクターを前記演算部に伝達するメモリー部をさらに含み得る。
また、前記メモリー部は、温度測定実験から得た二次電池の測定温度、集積回路基板の上の測定温度及びバッテリーパックの測定周辺温度に基づいて定義された前記補正ファクターを保存し得る。
また、前記補正ファクターは、前記二次電池の測定温度と前記バッテリーパックの測定周辺温度との差値を、前記集積回路基板の上の測定温度と前記バッテリーパックの測定周辺温度との差値で割った値の平均値と、前記バッテリーパックの測定周辺温度と、に基づいて定義された補正係数を備え得る。
また、前記演算部は、前記補正係数を用いて前記二次電池の温度を演算し得る。
また、本発明によるバッテリー温度推定装置は、前記バッテリーパックの周辺温度を測定し、測定された前記周辺温度を前記演算部に伝達する周辺温度測定部をさらに含み得る。
また、前記のような課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリー温度推定装置を含む。
また、本発明によるバッテリー温度推定方法は、一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定するバッテリー温度推定方法であって、前記バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上の温度を測定する段階と、前記温度測定段階で測定された前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に、前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映して前記二次電池の温度を演算する段階と、を含む。
本発明によれば、温度センサーが二次電池に接触するか、または二次電池辺りに位置して二次電池の温度を実際に測定しなくても、二次電池の温度を迅速かつ正確に推定することができる。
特に、本発明の一面によれば、集積回路基板の上で測定された温度を用いて二次電池の温度を推定することができる。この場合、温度センサーが二次電池周辺にまで延びて位置しなくてもよいので、バッテリーパック内部の空間活用度を向上させることができる。
さらに、本発明の他面によれば、簡単な補償ロジッグに基づいて温度センサーが二次電池に接触するか、二次電池の近所に位置して二次電池の温度を実際に測定しなくても二次電池の温度を推定することができる。
本発明のこのような面によれば、バッテリーパックの内部により多い二次電池が具備でき、バッテリーパックのエネルギー密度を向上させることができる。
以外にも、本発明は、他の多様な効果を有し、このような本発明の他の効果は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリー温度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温度推定装置の基板温度測定部が集積回路基板に装着された構成を概略的に示す斜視図である。
本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置の基板温度測定部が ＩＣＢに装着されたバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す図である。
本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置がバッテリーパックに適用された構成の一例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パックの測定周辺温度に対応する補正ファクターを示す表である。
本発明の一実施例によるバッテリーパックの測定周辺温度と補正ファクターの平均値との関係に基づいて補正係数を導出して示したグラフである。
本発明の一実施例によるバッテリー温度推定方法を概略的に示すフローチャートである。
本発明による幾つかの実施例及び比較例のバッテリーパックの周辺温度による二次電池の推定温度を比較して示したグラフである。
本発明による幾つかの実施例及び比較例のバッテリーパックの周辺温度による二次電池の推定温度を比較して示したグラフである。
本発明による幾つかの実施例及び比較例のバッテリーパックの周辺温度による二次電池の推定温度を比較して示したグラフである。
本発明による幾つかの実施例及び比較例のバッテリーパックの周辺温度による二次電池の推定温度を比較して示したグラフである。
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。
本発明によるバッテリー温度推定装置は、バッテリーの温度を推定する装置である。ここで、バッテリーには、一つ以上の二次電池が備えられ得る。本発明によるバッテリー温度推定装置は、バッテリーパックに含まれる二次電池の少なくとも一つの二次電池の温度を推定できる。特に、本発明によるバッテリー温度推定装置は、一つ以上のリチウム二次電池を含むバッテリーに適用可能である。ここで、バッテリーとは、バッテリーモジュールやバッテリーパックを含む概念であり得る。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリー温度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。
図１を参照すれば、本発明によるバッテリー温度推定装置は、基板温度測定部１１０及び演算部１２０を含み得る。
前記基板温度測定部１１０は、集積回路基板の上の温度を測定できる。ここで、前記集積回路基板とは、バッテリーパックに備えられた少なくとも一つの二次電池に接続し、二次電池とＢＭＳとの間で情報を伝達する少なくとも一つの素子が備えられている基板を指す。例えば、前記基板温度測定部１１０が取り付けられた集積回路基板は、バッテリーパックに備えられた集積回路基板（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＩＣＢ）であり得る。ここで、ＩＣＢとは、バッテリーパックに備えられたセンシングアセンブリーに装着され、二次電池の電極リードからセンシングされた情報をＢＭＳへ伝達する集積回路基板を意味する。
特に、基板温度測定部１１０は、バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上に装着され、集積回路基板の上の温度を測定できる。即ち、基板温度測定部１１０は、集積回路基板の上に取り付けられ得る。例えば、基板温度測定部１１０は、集積回路基板の上にはんだ付けによって取り付けられ得る。
図２は、本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置の基板温度測定部が集積回路基板に装着された構成を概略的に示す斜視図である。
図２を参照すれば、集積回路基板Ｉは、バスバーコネクター３０、ＢＭＳコネクター５０及び基板温度測定部１１０（第１基板温度測定部１１０＿１及び第２基板温度測定部１１０＿２）を含み得る。
前記バスバーコネクター３０は、二次電池の電極リードと接触するセンシングバスバーと集積回路基板Ｉとを連結できる。また、前記ＢＭＳコネクター５０は、バスバーコネクター３０と電気的に接続し、二次電池からセンシングされた情報をＢＭＳに伝達できる。例えば、集積回路基板Ｉは、ＰＣＢ基板の形態で具現され得、この際、バスバーコネクター３０及びＢＭＳコネクター５０を連結する回路がＰＣＢ基板に印刷され得る。但し、図２に示した集積回路基板Ｉの回路印刷形態は例示的なものであり、他の形態としても集積回路基板Ｉの回路が印刷され得る。
基板温度測定部１１０は、複数個が備えられ得る。ここで、複数個の基板温度測定部１１０で測定される温度は、相異なる二次電池の温度を推定するのに用いられ得る。例えば、図２の構成に示したように、基板温度測定部１１０は、第１基板温度測定部１１０＿１及び第２基板温度測定部１１０＿２を含み得る。
基板温度測定部１１０は、チップサーミスタのような形態で集積回路基板Ｉの上に装着され得る。例えば、チップサーミスタの端子が回路の上にはんだ付けによって集積回路基板Ｉに装着され得る。または、チップサーミスタの端子が集積回路基板Ｉに接触し得る。例えば、基板温度測定部１１０は、ＮＴＣサーミスタ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）であり得る。
図３は、本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置の基板温度測定部がＩＣＢに装着されたバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示す図である。
図３を参照すれば、ＩＣＢは、センシングアセンブリーＳに装着される集積回路基板Ｉである。ここで、センシングアセンブリーＳは、バッテリーパックＰに備えられ、センシングバスバー１５を介して二次電池電極リード１３から二次電池１０の情報を受けることができる。但し、図３においては、説明の便宜のために、各二次電池電極リード１３は、センシングバスバー１５に接触していない状態で示した。
本発明による基板温度測定部１１０（第１基板温度測定部１１０＿１及び第２基板温度測定部１１０＿２）は、このようなＩＣＢに装着され得る。特に、本発明の場合、基板温度測定部１１０は、二次電池１０側へ延びて突出せず、ＩＣＢに素子の形態で装着され得る。但し、図３に示された集積回路基板Ｉの装着位置は例示的であり、本発明はこれに限定されない。即ち、集積回路基板Ｉは、センシングアセンブリーＳの二次電池電極リード１３方向へ装着され得、センシングアセンブリーＳの形態によって多様な形態でセンシングアセンブリーＳに装着され得る。
図１をさらに参照すれば、前記演算部１２０は、バッテリーパックに備えられた二次電池の温度を演算できる。特に、演算部１２０は、前記基板温度測定部１１０によって測定された集積回路基板の上の温度及びバッテリーパックの周辺温度を用いて、二次電池の温度を演算できる。ここで、演算部１２０は、周期的または非周期的に基板温度測定部１１０から集積回路基板の上の温度を受信できる。即ち、演算部１２０は、集積回路基板の上の温度及びバッテリーパックの周辺温度を入力パラメーターとして用いることで二次電池の温度を演算することができる。また、バッテリーパックの周辺温度は、バッテリーパックが装着される位置の温度を意味し得る。例えば、バッテリーパックの周辺温度は、バッテリーパックの外部温度であって、常温（２５℃）であり得る。この際、バッテリーパックの周辺温度は、バッテリーパック外部の他の装置、例えば、車両の電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＥＣＵ）のような電装品などから伝達され得る。
本発明によれば、二次電池の周辺で二次電池の温度を実際に測定することなく二次電池の温度を推定することができる。特に、本発明の場合、集積回路基板の上の温度を用いて二次電池の温度を推定することができる。したがって、本発明のこのような面によれば、バッテリーパック内部の空間活用度を向上させることができる。より具体的に、本発明によれば、温度センサーが二次電池に接触するか、または二次電池の近所に位置して二次電池の温度を実際に測定しなくても、二次電池の温度を迅速かつ正確に推定することができる。この場合、温度センサーが二次電池の周辺にまで延びて位置しなくてもよいので、バッテリーパックの内部に、より多い二次電池を備えることができ、バッテリーパックのエネルギー密度を向上させることができる。
望ましくは、本発明による演算部１２０は、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを用いて、二次電池の温度を演算できる。ここで、演算部１２０は、集積回路基板の上の温度とバッテリーパックの周辺温度との差に、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映することで二次電池の温度を演算し得る。補正ファクターについての詳しい説明は、後述する。
また、望ましくは、本発明によるバッテリー温度推定装置は、図１の構成に示したように、メモリー部１３０をさらに含み得る。
前記メモリー部１３０は、補正ファクターを保存できる。ここで、補正ファクターは、二次電池の温度を推定するための演算過程で使われる定数であり得る。特に、メモリー部１３０は、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを保存できる。即ち、補正ファクターは、バッテリーパックの周辺温度によって異なる値を有し得る。
さらに、本発明の他面によれば、簡単な補償ロジッグに基づいて温度センサーが二次電池に接触するか、二次電池の近所に位置して二次電池の温度を実際に測定しなくても、二次電池の温度を推定することができる。したがって、本発明のこのような面によれば、バッテリーパックの内部に、より多い二次電池を備えることができ、バッテリーパックのエネルギー密度を向上させることができる。
また、メモリー部１３０は、保存された補正ファクターを演算部１２０に伝達できる。例えば、メモリー部１３０は、演算部１２０からバッテリーパックの周辺温度を含んだデータ要請信号を受信すれば、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを演算部１２０に伝達し得る。この際、メモリー部１３０は、周期的または非周期的に補正ファクターを演算部１２０に伝達し得る。
また、望ましくは、本発明によるバッテリー温度推定装置は、図１の構成に示したように、周辺温度測定部１４０をさらに含み得る。
前記周辺温度測定部１４０は、バッテリーパックの周辺温度を測定できる。例えば、周辺温度測定部１４０は、バッテリーパックの内部に備えられ、バッテリーパックの内部温度を測定し得る。または、周辺温度測定部１４０は、バッテリーパックの外部に備えられ、バッテリーパックの外部温度を測定し得る。特に、バッテリーパックが車両に装着される場合、周辺温度測定部１４０は、車両外部の温度または車両におけるバッテリーパックが装着される位置の温度を測定できる。
また、周辺温度測定部１４０は、測定されたバッテリーパックの周辺温度を演算部１２０に伝達できる。例えば、周辺温度測定部１４０は、演算部１２０からデータ要請信号を受信すれば、測定されたバッテリーパックの周辺温度を演算部１２０に伝達し得る。この際、周辺温度測定部１４０は、周期的または非周期的にバッテリーパックの周辺温度を演算部１２０に伝達し得る。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリー温度推定装置がバッテリーパックに適用された構成の一例を概略的に示すブロック図である。
図４を参照すれば、バッテリーに二次電池１０が備えられ、このような二次電池１０と接続する集積回路基板Ｉには、基板温度測定部１１０が備えられ得る。また、集積回路基板ＩがＢＭＳ（Ｂ）と接続し、基板温度測定部１１０で測定された温度を演算部１２０に伝達できる。また、周辺温度測定部１４０がＢＭＳ（Ｂ）と接続し、周辺温度測定部１４０で測定された温度が演算部１２０に伝達され得る。
特に、演算部１２０は、基板温度測定部１１０から受信した集積回路基板Ｉの上の温度及び周辺温度測定部１４０から受信したバッテリーパックＰの周辺温度を用いて、二次電池１０の温度を演算できる。より具体的に、演算部１２０は、集積回路基板Ｉの上の温度とバッテリーパックＰの周辺温度との差に補正ファクターを掛けた値を用いて、二次電池１０の温度を演算できる。
さらに、望ましくは、演算部１２０は、集積回路基板Ｉの上の温度とバッテリーパックＰの周辺温度との差に補正ファクターを掛けた値に、バッテリーパックＰの周辺温度を和することで、二次電池１０の温度を演算できる。
具体的に、演算部１２０は、次の数式を用いて二次電池１０の温度を演算できる。
ここで、ＴＣｅｌｌは二次電池１０の温度、ＴＣｈｉｐは基板温度測定部１１０によって測定された集積回路基板Ｉの上の温度、ＴＡｍｂｉｅｎｔは周辺温度測定部１４０によって測定されたバッテリーパックＰの周辺温度、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒは補正ファクターを意味する。
例えば、ＴＣｈｉｐが２６℃であり、ＴＡｍｂｉｅｎｔが２５℃であり、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒが１．０６である場合、ＴＣｅｌｌは２６．０６℃に推定し得る。
一方、補正ファクターは、集積回路基板Ｉの上の温度及び／またはバッテリーパックＰの周辺温度によって二次電池１０の温度を推定するように設定された定数であるといえる。この際、補正ファクターは、メモリー部１３０に予め保存されていてもよい。
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの測定周辺温度に対応する補正ファクターを示す表である。
特に、補正ファクターは、温度測定実験によって定義され得る。即ち、補正ファクターは、温度測定実験によって二次電池１０の温度、集積回路基板Ｉの上の温度及びバッテリーパックＰの周辺温度を測定することで導出できる。言い換えれば、補正ファクターは、温度測定実験によって得た二次電池１０の測定温度、集積回路基板Ｉの上の測定温度及びバッテリーパックＰの測定周辺温度に基づいて定義され得る。
より望ましく、メモリー部１３０は、温度測定実験によって得た二次電池１０の測定温度、集積回路基板Ｉの上の測定温度及びバッテリーパックＰの測定周辺温度に基づいて定義された補正ファクターを保存し得る。
具体的に、補正ファクターは、次の数式を用いて定義することができる。
ここで、ＴＣｅｌｌ ｒｅａｌは二次電池１０の測定温度、ＴＣｈｉｐ ｒｅａｌは基板温度測定部１１０によって測定された集積回路基板Ｉの上の測定温度、ＴＡｍｂｉｅｎｔ ｒｅａｌは周辺温度測定部１４０によって測定されたバッテリーパックＰの測定周辺温度、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒは補正ファクターを意味する。
前記数式２において、二次電池１０の測定温度とバッテリーパックＰの測定周辺温度との差を第１ファクターにし、集積回路基板Ｉの上の測定温度とバッテリーパックＰの測定周辺温度との差を第２ファクターにするとき、前記第１ファクターを前記第２ファクターで割った値を補正ファクターであるといえる。
例えば、ＴＣｅｌｌ ｒｅａｌが２６．０６℃であり、ＴＣｈｉｐ ｒｅａｌが２６℃であり、ＴＡｍｂｉｅｎｔ ｒｅａｌが２５℃である場合、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒは１．０６として計算され得る。
ここで、図５を参照すれば、温度測定実験によって得た補正ファクターがバッテリーパックＰの測定周辺温度に対応して示されている。
具体的な実施例において、図５の（ａ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が−２０℃である場合、補正ファクターは１．１９として定義されている。また、図５の（ｂ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が０℃である場合、補正ファクターは１．１８として定義されている。また、図５の（ｃ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が１０℃である場合、補正ファクターは１．１５として定義されている。また、図５の（ｄ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が２０℃である場合、補正ファクターは１．０５として定義されている。また、図５の（ｅ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が２５℃である場合、補正ファクターは１．０６として定義されている。また、図５の（ｆ）において、バッテリーパックＰの測定周辺温度が５０℃である場合、補正ファクターは０．９５として定義されている。本発明の一実施例によれば、バッテリーパックＰの測定周辺温度に対応する補正ファクターは、メモリー部に予め保存されていてもよい。
特に、補正ファクターは、補正係数を有し得る。即ち、補正ファクターは、温度測定実験によって得た補正ファクターの平均値に基づいて定義された補正係数を有し得る。例えば、補正ファクターは、二つの補正係数を有し得る。
より具体的に、補正係数は、次の数式を用いて導出することができる。
ここで、Ａ０は第１補正係数、Ａ１は第２補正係数を意味する。例えば、補正係数、即ち、第１補正係数及び第２補正係数は、補正ファクターの平均値とバッテリーパックＰの測定周辺温度との数学的な分析によって定義され得る。特に、補正係数は、補正ファクターの平均値と、バッテリーパックＰの測定周辺温度とのすう勢線の分析によって定義され得る。この具体的な実施例については、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの測定周辺温度と補正ファクターの平均値との関係に基づいて補正係数を導き出して示したグラフである。
図６のグラフには、補正ファクターの平均値をＹ軸値にし、バッテリーパックＰの測定周辺温度をＸ軸値にするとき、図３の（ａ）〜（ｆ）のデータが示されている。
このように、補正係数は、温度測定実験によって得たデータを用いた数学的な分析によって定義できる。例えば、補正係数は、温度測定実験によって得た補正ファクターの平均値及びバッテリーパックＰの測定周辺温度を用いたすう勢線の分析によって定義され得る。この際、補正係数は、メモリー部１３０に保存され得る。
具体的な実施例として、図６のグラフにおいて、（ａ）〜（ｆ）データのすう勢線の分析によって次の数式を導出することができる。
ここで、Ｙは補正ファクターの平均値、ＸはバッテリーパックＰの測定周辺温度を意味する。図６の実施例において、第１補正係数は−０．００３７が導き出されており、第２補正係数は１．１４８６が導き出された。この際、導き出された第１補正係数及び第２補正係数は、メモリー部１３０に保存され得る。
より望ましく、演算部１２０は、前記補正係数を用いて二次電池１０の温度を演算し得る。
具体的に、演算部１２０は、次の数式を用いて補正ファクターを演算し、演算された補正ファクターを前記数式１に代入して二次電池１０の温度を演算することができる。
ここで、Ａ０は第１補正係数、Ａ１は第２補正係数を意味する。ここで、演算部１２０は、周辺温度測定部１４０から受信したバッテリーパックＰの周辺温度ＴＡｍｂｉｅｎｔに基づいて補正ファクター（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）を演算できる。特に、補正ファクターは、バッテリーパックＰの周辺温度に対応し得る。この際、演算部１２０は、メモリー部１３０から受信した第１補正係数及び第２補正係数に基づいて補正ファクターを演算し得る。
より具体的に、演算部１２０は、前記数式５で演算された補正ファクター、基板温度測定部１１０によって測定された集積回路基板Ｉの上の温度及び周辺温度測定部１４０によって測定されたバッテリーパックＰの周辺温度を入力パラメータとして用い、前記数式１の計算によって二次電池１０の温度を演算できる。
例えば、集積回路基板Ｉの上の温度が２６℃であり、バッテリーパックＰの周辺温度が２５℃であり、補正ファクターが１．０６である場合、二次電池１０の温度は２６．０６℃に推定され得る。
本発明によるバッテリー温度推定装置は、バッテリーパックに自体的に具備できる。即ち、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリー温度推定装置を含み得る。ここで、バッテリーパックは、一つ以上の二次電池１０、前記バッテリー温度推定装置、電装品（ＢＭＳ（Ｂ）やリレー、ヒューズなど）及びケースなどを含み得る。このような構成において、本発明によるバッテリー温度推定装置の各構成要素の少なくとも一部は、従来のバッテリーに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現できる。例えば、本発明によるバッテリー温度推定装置の基板温度測定部１１０、演算部１２０、メモリー部１３０及び／または周辺温度測定部１４０は、バッテリーパックＰに備えられたＢＭＳ（Ｂ）（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって具現され得る。この際、バッテリーは、バッテリーモジュールやバッテリーパックＰを含む概念であり得る。
一方、図２では、バッテリーパックＰに一つの二次電池１０が含まれた構成を中心にして説明したが、本発明が必ずしもこのような実施例に限定されることではない。即ち、バッテリーパックＰには、複数の二次電池１０が含まれ得る。この場合、二次電池１０の個数に応じて、複数の基板温度測定部１１０が備えられるか、各二次電池に応じて補正係数または補正ファクターが相違に設定され得る。また、複数の基板温度測定部１１０が備えられる場合、複数の基板温度測定部１１０で測定した温度に基づいて一つの二次電池の温度を推定できる。
図７は、本発明の一実施例によるバッテリー温度推定方法を概略的に示すフローチャートである。図７において、各段階の遂行主体は、前述した本発明によるバッテリー温度推定装置の各構成要素であり得る。
図７に示したように、本発明によるバッテリー温度推定方法は、温度測定段階Ｓ１１０及び演算段階Ｓ１２０を含む。
先ず、前記温度測定段階Ｓ１１０においては、バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上の温度が測定できる。そして、前記演算段階Ｓ１２０では、前記温度測定段階Ｓ１１０で測定された集積回路基板の上の温度に基づいて二次電池の温度が演算できる。
特に、本発明によるバッテリー温度推定方法は、前記演算段階Ｓ１２０の前に、バッテリーパックの周辺温度を測定する段階をさらに含み得る。この場合、前記演算段階Ｓ１２０においては、集積回路基板の上の温度及びバッテリーパックの周辺温度に基づいて二次電池の温度が演算できる。さらに、前記演算段階Ｓ１２０では、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを用いて二次電池の温度が演算できる。具体的に、前記演算段階Ｓ１２０においては、集積回路基板の上の温度とバッテリーパックの周辺温度との差にバッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映して二次電池の温度が演算できる。
さらに、前記演算段階Ｓ１２０においては、集積回路基板の上の温度とバッテリーパックの周辺温度との差に補正ファクターを掛けた値を用いて、二次電池の温度を演算できる。
さらに、前記演算段階Ｓ１２０においては、集積回路基板の上の温度とバッテリーパックの周辺温度との差に補正ファクターを掛けた値に、バッテリーパックの周辺温度を和することで二次電池の温度を演算することができる。
望ましくは、本発明によるバッテリー温度推定方法は、前記演算段階Ｓ１２０の前に、バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを保存する段階をさらに含み得る。この場合、前記演算段階Ｓ１２０においては、保存された補正ファクターに基づいて二次電池の温度が演算できる。
さらに、前記保存段階は、温度測定実験によって得た二次電池の測定温度、集積回路基板の上の測定温度及びバッテリーパックの測定周辺温度に基づいて定義された補正ファクターを保存できる。
さらに、前記保存段階で保存される補正ファクターは、二次電池の測定温度とバッテリーパックの測定周辺温度との差を第１ファクターにし、集積回路基板の上の測定温度とバッテリーパックの測定周辺温度との差を第２ファクターにするとき、第１ファクターを第２ファクターで割った値の平均値とバッテリーパックの測定周辺温度とに基づいて定義された補正係数を備え得る。
より望ましく、前記演算段階Ｓ１２０は、前記保存段階で保存された補正係数を用いて二次電池の温度を演算できる。
以下、本発明を具体的な実施例を挙げて説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
（実施例１〜４）
実施例１〜４のサンプルとして、図３に示したような形態でバッテリーパックＰを構成し、ＩＣＢにチップサーミスタが実装されるように構成し、集積回路基板Ｉの上の温度を測定した。そして、バッテリーパックの周辺温度条件を異ならせながら本発明によるバッテリー温度推定装置を用いてバッテリーパックに備えられた特定の二次電池の温度を推定するようにした。特に、実施例１は、バッテリーパックの周辺温度が−２０℃である温度条件で行い、実施例２はバッテリーパックの周辺温度が０℃である温度条件で行った。また、実施例３及び実施例４は、バッテリーパックの周辺温度が各々２５℃及び５０℃である温度条件で行った。
より具体的に、まず、実施例１〜４の各バッテリーパックの周辺温度条件で、チップサーミスタ（即ち、基板温度測定部）によって集積回路基板の上の温度が測定された。そして、各バッテリーパックの周辺温度条件で測定された集積回路基板の上の温度は、図８〜図１１に基板上の温度１〜４として示した。
次に、実施例１〜４の推定温度、即ち、補償温度は、前記数式１及び数式５によって計算された。ここで、数式５で用いられる補正係数は、前記数式２及び数式３によって導出された補正係数が用いられた。
そして、各バッテリーパックの周辺温度条件で二次電池の温度を演算し、演算によって推定された二次電池の推定温度を図８〜図１１で温度推定値１〜４として示した。
また、このような温度推定値の正確性を確認するために、各バッテリーパックの周辺温度条件において温度推定の対象になった二次電池に、温度センサーを付着し、バッテリーパックの充放電サイクルが行われるうちに該当の二次電池の温度を測定した。そして、このようにして実際に測定された結果を図８〜図１１で温度実際値１〜４として示した。
図８〜図１１を参照すれば、集積回路基板の上の温度に基づいて推定した二次電池の推定温度と実際に測定された二次電池の温度との差が非常に小さいということが分かる。特に、バッテリーパックの周辺温度が−２０℃及び０℃であるときに行われた図８及び図９の結果をよく見れば、集積回路基板の上の温度と二次電池の温度実際値とに差が大きいが、この場合にも本発明によるバッテリー温度推定装置によれば、温度推定値が温度実際値に非常に近似に推定されたことが分かる。したがって、本発明によれば、バッテリーパックの周辺温度が低い状況においても、基板上の温度測定によって二次電池の温度が非常に正確に推定されることが分かる。さらに、図８及び図９の結果を参照すれば、バッテリーパックの充放電サイクルが行われるうち、二次電池の温度実際値と集積回路基板の上の温度との差が時間の経過によって大きくなることが分かる。この場合にも、本発明によるバッテリー温度推定装置によれば、温度推定値が温度実際値に非常に近似に推定されたことが分かる。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
なお、本明細書において、「温度測定部」、「メモリー部」、「演算部」などのように「部」という用語が使用されたが、これは、論理的な構成単位を示すことであって、必ずしも物理的に分離可能であるかまたは物理的に分離すべきである構成要素を示すことではないという点は、当業者にとって自明である。

Claims (11)

  1. 一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定するバッテリー温度推定装置であって、
    前記バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上に装着され、前記集積回路基板の上の温度を測定する基板温度測定部と、
    前記基板温度測定部によって測定された前記集積回路基板の上の温度及び前記バッテリーパックの周辺温度を用いて、前記二次電池の温度を演算する演算部と、を含むバッテリー温度推定装置。
  2. 前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に、前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映し、前記二次電池の温度を演算する請求項１に記載のバッテリー温度推定装置。
  3. 前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に前記補正ファクターを掛けた値を用いて、前記二次電池の温度を演算する請求項２に記載のバッテリー温度推定装置。
  4. 前記演算部は、前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に前記補正ファクターを掛けた値に、前記バッテリーパックの周辺温度を足すことで前記二次電池の温度を演算する請求項３に記載のバッテリー温度推定装置。
  5. 前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを保存し、保存された前記補正ファクターを前記演算部に伝達するメモリー部をさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー温度推定装置。
  6. 前記メモリー部は、温度測定実験から得た二次電池の測定温度、集積回路基板の上の測定温度及びバッテリーパックの測定周辺温度に基づいて定義された前記補正ファクターを保存する請求項５に記載のバッテリー温度推定装置。
  7. 前記補正ファクターは、前記二次電池の測定温度と前記バッテリーパックの測定周辺温度との差値を、前記集積回路基板の上の測定温度と前記バッテリーパックの測定周辺温度との差値で割った値の平均値と、前記バッテリーパックの測定周辺温度と、に基づいて定義された補正係数を備える請求項６に記載のバッテリー温度推定装置。
  8. 前記演算部は、前記補正係数を用いて前記二次電池の温度を演算する請求項７に記載のバッテリー温度推定装置。
  9. 前記バッテリーパックの周辺温度を測定し、測定された前記周辺温度を前記演算部に伝達する周辺温度測定部をさらに含む請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー温度推定装置。
  10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバッテリー温度推定装置を含む、バッテリーパック。
  11. 一つ以上の二次電池を備えるバッテリーパックにおいて少なくとも一つの二次電池の温度を推定するバッテリー温度推定方法であって、
    前記バッテリーパックに備えられた集積回路基板の上の温度を測定する段階と、
    前記温度測定段階で測定された前記集積回路基板の上の温度と前記バッテリーパックの周辺温度との差に、前記バッテリーパックの周辺温度に対応する補正ファクターを反映して前記二次電池の温度を演算する段階と、を含むバッテリー温度推定方法。
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