JP2020524803A - Ｓｏｃ−ｏｃｖプロファイル推定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、事前に保存されたハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに基づいて二次電池の退化率が反映されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法及び装置に関する。本発明によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置は、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極の使用領域、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極の使用領域、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルの全体容量が保存されている保存部と、ＭＯＬ状態のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する制御部とを含む。前記制御部は、二次電池がＭＯＬ状態になったとき、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、ＭＯＬフルセルの全体容量を算出し、前記ＢＯＬフルセルの全体容量に対する前記ＭＯＬフルセルの全体容量の比が、前記ＢＯＬ正極の使用領域に対するＭＯＬ正極の使用領域の比及び前記ＢＯＬ負極の使用領域に対するＭＯＬ負極の使用領域の比とそれぞれ一致するように、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成された使用領域決定モジュールと、前記ＭＯＬ正極の使用領域に対応する前記正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と前記ＭＯＬ負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に該当する差分プロファイルを、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定し、前記保存部に保存された前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新するように構成されたプロファイル管理モジュールとを含む。

Description

本発明は、二次電池のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法に関し、詳しくは、事前に保存されたハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに基づいて二次電池の退化率が反映されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法及び装置に関する。

本出願は、２０１８年３月７日に出願された韓国特許出願第１０−２０１８−００２７１３５号に基づく優先権を主張し、当該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。

二次電池とは、電気化学的な酸化及び還元反応を通じて電気エネルギーを生成するものであって、多様な用途に幅広く用いられる。例えば、携帯電話、ラップトップパソコン、デジタルカメラ、ビデオカメラ、タブレットパソコン、電動工具などのように持ち運び可能な装置、電気自転車、電気バイク、電気自動車、ハイブリッド自動車などのような各種の電気駆動動力装置に至るまで使用領域が徐々に拡がっている。

電池は、放電中に電子を放出しながら酸化する物質を含む負極（ａｎｏｄｅ）、放電中に電子を収容しながら還元する物質を含む正極（ｃａｔｈｏｄｅ）、及び負極と正極との間でイオンの移動を可能にする電解質を、三つの基本構成要素として含む。また、電池は、放電した後は再使用できない一次電池と、繰り返して充放電可能な二次電池とに分けられる。

二次電池を含むシステムは、二次電池と結合された管理装置を含み、前記管理装置は、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を通じて残余使用量を通知する機能を一般に有している。前記管理装置には、開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）と充電状態（ＳＯＣ）との関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルが保存されており、現在測定または推定された二次電池の開放電圧に対応するＳＯＣをＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから確認する。

前記ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルは実験的な測定によって生成され、管理装置に備えられたメモリ装置に保存される。すなわち、二次電池の充電と放電を数回繰り返し、各開放電圧（ＯＣＶ）が測定されるときのＳＯＣデータを収集して、収集したデータに基づいてＯＣＶとＳＯＣとの相関関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを生成してメモリ装置に保存する。

しかし、二次電池の退化が進行する場合は、前記二次電池のＯＣＶとＳＯＣを再度測定し、測定したデータに基づいて退化率が反映された新たなＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを生成する必要がある。しかし、新たなＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの生成には多くの時間がかかり、このような新たなＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを更新することも簡単ではないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、退化の際に適用されるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを短時間で推定し、推定されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで既存のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを更新する、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法及び装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置は、ＢＯＬ（ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ ｌｉｆｅ）正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極の使用領域、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極の使用領域、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルの全体容量が保存されている保存部と、ＭＯＬ（ｍｉｄｄｌｅ ｏｆ ｌｉｆｅ）状態のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する制御部とを含み、前記制御部は、二次電池がＭＯＬ状態になったとき、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、ＭＯＬフルセルの全体容量を算出し、前記ＢＯＬフルセルの全体容量に対する前記ＭＯＬフルセルの全体容量の比が、前記ＢＯＬ正極の使用領域に対するＭＯＬ正極の使用領域の比及び前記ＢＯＬ負極の使用領域に対するＭＯＬ負極の使用領域の比とそれぞれ一致するように、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成された使用領域決定モジュールと、前記ＭＯＬ正極の使用領域に対応する前記正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と前記ＭＯＬ負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に該当する差分プロファイルを、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定し、前記保存部に保存された前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新するように構成されたプロファイル管理モジュールとを含む。

前記使用領域決定モジュールは、前記ＢＯＬ正極の使用領域及び前記ＢＯＬ負極の使用領域を基準にして、前記ＭＯＬ正極の使用領域の最大許容ＳＯＣ値及び前記ＭＯＬ負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値は不変値として決め、下記数式を用いて前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）及び前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最大許容ＳＯＣ値（ｎ_ｆ）を算出し、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成され得る。

前記使用領域決定モジュールは、前記二次電池が放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、二次電池の電流を累積し積算して積算電流量を算出し、算出した積算電流量を前記ＭＯＬフルセルの全体容量として決定するように構成され得る。

前記プロファイル管理モジュールは、前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差がＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに最も近似するように、前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとを互いに対して相対的にシフトさせ、相対的にシフトした二つのプロファイルの差分プロファイルを前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして決定するように構成され得る。

前記二次電池は、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系の正極材を正極に含み、グラファイトを負極に含むリチウム二次電池であり得る。

上記の課題を解決するため、本発明による二次電池の退化率が反映されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法は、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極の使用領域、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極の使用領域、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルの全体容量を保存する段階と、二次電池がＭＯＬ状態になったとき、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、ＭＯＬフルセルの全体容量を算出する段階と、ＢＯＬフルセルの全体容量に対する前記ＭＯＬフルセルの全体容量の比が、前記ＢＯＬ正極の使用領域に対するＭＯＬ正極の使用領域の比及び前記ＢＯＬ負極の使用領域に対するＭＯＬ負極の使用領域の比とそれぞれ一致するように、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定する段階と、決定した前記ＭＯＬ正極の使用領域に対応する前記正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と決定した前記ＭＯＬ負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に該当する差分プロファイルをＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定する段階と、既存に保存されたＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新する段階とを含む。

本発明の一態様によれば、事前に保存された正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに基づいて、退化率が反映されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定し、推定した前記フルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで既存のプロファイルを更新することで、迅速にＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを更新することができる。

また、本発明の一態様によれば、長期間の実験によって生成されるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの代りに、事前に保存されたデータ（すなわち、ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル）と測定されたデータ（すなわち、フルセルの全体容量）に基づいてＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを生成するため、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの生成にかかる時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置を概略的に示したブロック図である。

ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

前処理が完了したＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

二次電池の充放電サイクル数が予め設定された数値を超えて退化が進行しＭＯＬの状態に進入した場合、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおける変化したＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域を例示したグラフである。

ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

本発明の一実施形態によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法を説明するフロー図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明する。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形態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形態に過ぎず、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。

後述する実施形態において、二次電池とはリチウム二次電池を称する。ここで、リチウム二次電池とは、充電及び放電が進行する間に、リチウムイオンが作動イオンとして作用して、正極及び負極で電気化学的反応を誘発する二次電池のことを総称する。

一方、リチウム二次電池に使われた電解質や分離膜の種類、二次電池の包装に使われた包装材の種類、リチウム二次電池の内部または外部の構造などによって二次電池の名称が変わっても、リチウムイオンが作動イオンとして使用される二次電池であれば、いずれも前記リチウム二次電池の範疇に含まれると解釈されねばならない。

本発明は、リチウム二次電池の外に、他の二次電池にも適用可能である。したがって、作動イオンがリチウムイオンではなくても、本発明の技術的思想を適用可能な二次電池であれば、その種類に関係なく、全て本発明の範疇に含まれると解釈されねばならない。

また、二次電池は、それを構成する要素の個数によって限定されない。したがって、二次電池は一つの包装材内に正極／分離膜／負極の組立体及び電解質が含まれた単一セルだけでなく、単一セルのアセンブリ、複数のアセンブリが直列及び／または並列で連結されたモジュール、複数のモジュールが直列及び／または並列で連結されたパック、複数のパックが直列及び／または並列で連結された電池システムなども含むと解釈されねばならない。

図１は、本発明の一実施形態によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置を概略的に示したブロック図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置１００は、二次電池２００の退化によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定して更新する装置であって、電圧測定部１１０、電流測定部１２０、保存部１３０、選択的な構成要素としての通信部１４０及び制御部１５０を含む。

電圧測定部１１０は、公知の電圧測定回路（例えば、差動増幅器）を含み、事前に設定された時間間隔で二次電池２００の電圧を周期的に測定し、測定した電圧値を制御部１５０に伝達する。

電流測定部１２０は、センス抵抗やホールセンサを含み、事前に設定された時間間隔で二次電池２００の電流を周期的に測定し、測定した電流値を制御部１５０に伝達する。

保存部１３０は、電気的、磁気的、光学的または量子力学的にデータを記録し消去可能な保存媒体であって、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、レジスタ、ディスク装置などのうち一つ以上を含むことができる。前記保存部１３０は、制御部１５０がアクセスできるように、データバスなどを通じて制御部１５０と連結され得る。

前記保存部１３０は、制御部１５０によって実行される各種の制御ロジックを含むプログラム、及び予め定義されたパラメータ及び／または前記制御ロジックの実行時に発生するデータを保存し、プログラムまたはデータを更新するか又は消去することができる。前記保存部１３０は、論理的または物理的に二つ以上に分割可能であり、前記制御部１５０と統合されて具現されても良い。

望ましくは、保存部１３０は、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、及びＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを保存する。前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとは、二次電池２００が退化する前の出荷状態（すなわち、Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ状態、以下、「ＢＯＬ状態」と称する）であるとき、実験を通じて正極ハーフセルに対して測定したＯＣＶとＳＯＣとの関係を示すデータ（例えば、ルックアップテーブルまたは関数）であって、保存部１３０に予め記録される。前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとは、二次電池がＢＯＬ状態であるとき、実験を通じて負極ハーフセルに対して測定したＯＣＶとＳＯＣとの関係を示すデータ（例えば、ルックアップテーブルまたは関数）であって、保存部１３０に予め記録される。ＳＯＣは０から１の値を有し、１はハーフセルが使用領域の最大（すなわち、１００％）まで充電された状態を示す。

本発明において、正極ハーフセルとは、フルセルを構成する正極及びリチウム金属をそれぞれ正極及び負極にして製作した電池を意味する。また、負極ハーフセルとは、フルセルを構成する負極及びリチウム金属をそれぞれ正極及び負極にして製作した電池を意味する。正極ハーフセル及び負極ハーフセルは、フルセルと比べて電極の種類が異なるだけで、電池の構造及び電解質は実質的に同一である。

望ましくは、前記保存部１３０には、フルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを予め記録することができる。フルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとは、二次電池２００がＢＯＬ状態または使用状態（すなわち、Ｍｉｄｄｌｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ状態、以下、「ＭＯＬ状態」と称する）であるときのＯＣＶとＳＯＣとの関係を示すデータ（例えば、ルックアップテーブルまたは関数）である。ＳＯＣ値の範囲は０から１であり、１はフルセルが使用領域の最大（すなわち、１００％）まで充電された状態を示す。

前記保存部１３０は、ＢＯＬ状態のフルセルの全体容量（ＢＯＬフルセルの全体容量）に対応する電流積算値を保存することができる。前記ＢＯＬフルセルの全体容量に対応する電流積算値とは、二次電池２００が放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、二次電池２００の電流を累積して積算した値であって、事前に実験を通じて測定されて保存部１３０に予め保存することができる。

前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及び前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルは、充放電実験を通じて生成されて保存部１３０に事前に保存される。ＢＯＬ状態におけるフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルも、充放電実験を通じて生成されて保存部１３０に予め保存されるが、二次電池２００が退化すれば（すなわち、二次電池がＭＯＬ状態になれば）、制御部１５０によって生成された新たなフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに変更または更新される。

通信部１４０は、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置１００に選択的に備えられる構成要素であって、外部デバイス３００と通信する機能をする。前記通信部１４０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を通じて外部デバイス３００と通信し、または、他の公知の有線または無線通信プロトコルを用いて外部デバイス３００と通信し得る。

望ましくは、前記外部デバイス３００は、二次電池２００が電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された場合、車両の電装部品に対する制御を担当するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり得る。

前記通信部１４０は、制御部１５０の制御によって、保存部１３０に保存されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを外部デバイス３００に伝送することができる。

制御部１５０は、プロセッサを含み、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置１００の全般的な機能を制御する。前記制御部１５０は、後述するロジックによって退化率が反映された二次電池のＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定し、保存部１３０に保存された既存のＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに変更または更新する。望ましくは、前記制御部１５０は、一定周期毎にフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを再度推定し、保存部１３０に保存された既存のＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを周期的に更新することができる。

前記制御部１５０は、通信部１４０にデータバスを通じてアクセスでき、単一ボードの形態で通信部１４０と統合されても良い。前記制御部１５０は、電圧測定部１１０を通じて二次電池２００が充放電する前に開放電圧を測定し、測定した開放電圧に対応する二次電池の充電状態（すなわち、ＳＯＣ）を、保存部１３０に記録されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを用いて決定することができる。一例として、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルは、ルックアップテーブルであり得、制御部１５０は、ルックアップテーブルから開放電圧に対応する充電状態をマッピングしてＳＯＣ値を決定することができる。

実施形態によって、前記制御部１５０は、保存部１３０に保存されている更新されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを用いて決定した二次電池２００の充電状態を、前記通信部１４０を通じて外部デバイス３００に伝送することができる。前記外部デバイス３００は、上述したＥＣＵのように、二次電池２００から電気エネルギーの供給を受ける負荷装置の制御器であり得るが、本発明はこれに限定されない。

前記制御部１５０は、使用領域決定モジュール１５１、プロファイル管理モジュール１５２及びＳＯＣ推定モジュール１５３を含む。一例として、使用領域決定モジュール１５１、プロファイル管理モジュール１５２及びＳＯＣ推定モジュール１５３は、プロセッサによって実行されるプログラムモジュールであり得る。他の例として、使用領域決定モジュール１５１、プロファイル管理モジュール１５２及びＳＯＣ推定モジュール１５３は、後述する制御ロジックを実行するように開発された集積回路チップセット、例えばＡＳＩＣチップセットであり得る。

使用領域決定モジュール１５１は、二次電池２００がＭＯＬ状態になれば、後述するように変化したＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域（図４のｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉを参照）を、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルのそれぞれから決定する。前記プロファイル管理モジュール１５２は、決定されたＭＯＬ正極の使用領域に対応するＢＯＬ正極のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と決定されたＭＯＬ負極の使用領域に対応するＢＯＬ負極のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差から生成した差分プロファイルを、ＭＯＬ状態における（すなわち、退化率が反映された）ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定し、保存部１３０に保存された既存のＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに変更または更新する。

以下、図２〜図５を参照して、制御部１５０によってＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する制御ロジックについてより詳しく説明する。

図２は、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

図２を参照すると、三つのプロファイル、すなわち、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルが実験を通じて得られて保存部１３０に事前に保存される。

図２において、Ｙ軸は開放電圧値を示し、上方に行くほど開放電圧値が上昇する。また、Ｘ軸は容量を示し、時間に応じた積算電流量の単位であるｍＡｈで表され得る。各ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、左端点はＳＯＣが１に該当し、右端点はＳＯＣが０に該当する。Ｘ軸の容量は左側から右側に行くほど減少する。

各ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、左端点の容量は、満放電状態のハーフセルまたはフルセルが最大に充電される間に充電電流を累積して積算した積算電流値に該当する。また、各ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、右端点の容量は、満充電状態のハーフセルまたはフルセルが放電下限電圧まで放電する過程で放電電流を累積して積算した積算電流値を、左端点の容量から引いた値に該当する。

一例として、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、左端点の容量が１０００ｍＡｈ（ＳＯＣ１に該当）であり、正極ハーフセルが満充電状態から放電下限電圧まで放電する間、放電電流に対する電流積算値が６００ｍＡｈであれば、右端点の容量は４００ｍＡｈ（ＳＯＣ０に該当）であり得る。

他の例として、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、左端点の容量が１０４０ｍＡｈ（ＳＯＣ１に該当）であり、負極ハーフセルが満充電状態から放電下限電圧まで放電する間、放電電流に対する電流積算値が５９０ｍＡｈであれば、右端点の容量は４５０ｍＡｈ（ＳＯＣ０に該当）であり得る。

また他の例として、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、左端点の容量が１０００ｍＡｈ（ＳＯＣ１に該当）であり、フルセルが満充電状態から放電下限電圧まで放電する間、放電電流に対する電流積算値が５００ｍＡｈであれば、右端点の容量は５００ｍＡｈ（ＳＯＣ０に該当）であり得る。

本発明によれば、正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差がフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに最も近似するように、正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及び／または負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルをＸ軸方向にシフト（ｓｈｉｆｔ）して前処理することができる。

さらに、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差から生成した差分プロファイルがＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと最も一致するように、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルのうち一つ以上を左側または右側に移動させることができる。

このようなＢＯＬ正極／負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに対する前処理（すなわち、シフト）は、制御部１５０のプロファイル管理モジュール１５２によって行うことができる。

図３は、前処理が完了したＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

図３によるＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを示すグラフは、図２と比べて左側にシフトして前処理された状態である。また、図３において、Ｑ_＋，０は前処理されたＢＯＬ正極ハーフセルの全体容量を示し、Ｑ_−，０は前処理されたＢＯＬ負極ハーフセルの全体容量を示す。全体容量は、ハーフセルのプロファイルにおいて左端点に対応する容量値と右端点に対応する容量値との差に該当する。ＢＯＬプロファイルにおいて、（ｐ_ｆ，０−ｐ_ｉ，０）×Ｑ_＋，０及び（ｎ_ｆ，０−ｎ_ｉ，０）×Ｑ_−，０の結果は同一である。

使用領域決定モジュール１５１は、前処理されたＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの左端点に対応するＳＯＣ値を最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０）として決定し、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの右端点に対応するＳＯＣ値を最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０）として決定することができる。

同様に、使用領域決定モジュール１５１は、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの左端点に対応するＳＯＣ値を最大許容ＳＯＣ値（ｎ_ｆ，０）として決定し、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの右端点に対応するＳＯＣ値を最小許容ＳＯＣ値（ｎ_ｉ，０）として決定することができる。

すなわち、ｐ_ｉ，０及びｐ_ｆ，０は、フルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの右端点と左端点を正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに投射したときに交わる点のＳＯＣ値であり、ｎ_ｉ，０及びｎ_ｆ，０はフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの右端点と左端点を負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに投射したときに交わる点のＳＯＣ値である。

前記最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）は、放電の下限臨界点を示す容量値であって、二次電池の安全性のため、理論的な最大放電臨界点より高く設定される。すなわち、二次電池が前記最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）に到達する状況でも実際に二次電池は放電できるが、前記理論的な最大放電臨界点まで二次電池の放電が続けば、二次電池の寿命と特性が低下するため、二次電池の安全性のために前記最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）と対応する電圧まで二次電池が放電すれば、放電は中断される。

同様に、前記最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）は、充電の上限臨界点を示すＳＯＣ値であって、二次電池の安全性のため、理論的な充電臨界点より低く設定される。すなわち、二次電池が前記最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）に到達する状況でも実際に二次電池は充電できるが、前記理論的な充電臨界点まで二次電池の充電が続けば、二次電池の寿命と特性が低下するため、二次電池の安全性のために前記最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）と対応する電圧まで充電が行われれば、充電は中断される。

このように最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）及び最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）が決定されれば、使用領域決定モジュール１５１は、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルからＢＯＬ正極の使用領域をｐ_ｆ，０〜ｐ_ｉ，０の範囲に設定し、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルからＢＯＬ負極の使用領域をｎ_ｆ，０〜ｎ_ｉ，０の範囲に設定する。

これによって、二次電池２００がＢＯＬ状態にあるとき、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと対応するＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの使用領域が最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）〜最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）の範囲に決定される。

プロファイル管理モジュール１５２は、ＢＯＬ正極の使用領域及びＢＯＬ負極の使用領域の決定が完了すれば、ＢＯＬフルセル容量（Ｑ_ｆ，０）を決定する。フルセル容量（Ｑ_ｆ，０）はＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの左端点と右端点に対応する二つの容量値間の差に該当する。ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０、ｎ_ｆ，０）に該当する左端点のＳＯＣ値がＳＯＣの最大値に設定され、最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ，０、ｎ_ｉ，０）に該当する右端点のＳＯＣ値がＳＯＣの最小値に設定される。

このようにＳＯＣの最大値と最小値がフルセルの容量範囲で設定されれば、フルセルがＢＯＬ状態で充電または放電するとき、ＳＯＣ推定モジュール１５３は、電流測定部１２０で測定された電流量を累積して積算し、フルセル容量（Ｑ_ｆ，０）を基準にして積算電流量の相対的な比率を用いて現在時点のＳＯＣ値を決定することができる。

望ましくは、前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルは、二次電池２００の充放電サイクル数が予め設定された数値になるまで使用できる。

図４は、二次電池の充放電サイクル数が予め設定された数値を超えて退化が進行しＭＯＬの状態に進入した場合、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおける変化したＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域を例示したグラフである。

図５は、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを例示したグラフである。

図４及び図５を参照すると、二次電池が退化してＭＯＬ状態に進入すれば、使用領域決定モジュール１５１は、二次電池２００が放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、電圧測定部１１０及び電流測定部１２０を用いて二次電池２００の電圧及び電流を周期的に測定し、測定した電圧及び電流に対するデータを保存部１３０に記録する。

また、使用領域決定モジュール１５１は、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、繰り返して測定された電流を積算して電流積算値を決定する。

ここで、電流積算値は、ＭＯＬ状態にある二次電池２００のＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）に対応する。ＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）は、上述した方法の外にも、本発明が属した技術分野で公知の他の方法によって決定され得る。

使用領域決定モジュール１５１は、算出したＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）に基づいて、ＭＯＬ状態にある二次電池２００に対し、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおける変化したＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）をそれぞれ決定する。このとき、使用領域決定モジュール１５１は、ＢＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ，０）に対するＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑｆ）の比が、ＢＯＬ正極の使用領域（ｐ_ｆ，０〜ｐ_ｉ，０）に対するＭＯＬ正極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ）の比及びＢＯＬ負極の使用領域（ｎ_ｆ，０〜ｎ_ｉ，０）に対するＭＯＬ負極の使用領域（ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）の比と一致するように、ＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）を、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルのそれぞれから決定する。

ＭＯＬ正極の使用領域及びＭＯＬ負極の使用領域を決定するため、使用領域の始点及び終点（すなわち、最大許容ＳＯＣ値及び最小許容ＳＯＣ値）を決定しなければならないが、使用領域の始点及び終点に対する決定ロジックは以下のようである。

本発明は、二次電池２００が退化しても、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの模様は変わらないと仮定する。すなわち、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの左端点と右端点に対応する容量の差値、及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの左端点と右端点に対応する容量の差値は変化しないと仮定する。また、本発明は、ＢＯＬ状態における正極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ，０）及びＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値（ｎ_ｉ，０）も変わらないと仮定する。このような仮定は、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系の正極材を正極に含み、グラファイトを負極に含むリチウム二次電池に適用可能である。

また、上記のような仮定を通じて、下記の関係式を導出することができる。
ここで、Ｑ_＋はＭＯＬ状態の正極ハーフセルの全体容量であり、Ｑ_＋，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの全体容量であり、Ｑ₋はＭＯＬ状態の負極ハーフセルの全体容量であり、Ｑ_−，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの全体容量である。また、Ｑ_ｆはＭＯＬフルセルの全体容量であり、ｐ_ｆはＭＯＬ状態の正極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｐ_ｉはＭＯＬ状態の正極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値（０と１間の値）である。ｎ_ｆはＭＯＬ状態の負極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値（０と１間の値）であり、ｎ_ｉはＭＯＬ状態の負極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値である。また、ｐ_ｆ，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｉ，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値である。

また、ＢＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ，０）に対するＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑｆ）の比が、ＢＯＬ状態で決定した使用領域（ｐ_ｆ，０〜ｐ_ｉ，０、ｎ_ｆ，０〜ｎ_ｉ，０）に対するＭＯＬ状態の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）の比と一致するという条件は、数式１のように表すことができる。

上記の関係式及び数式１を用いて、ｐ_ｉとｎ_ｆを求める数式を整理すれば、下記数式２のようになる。

ここで、ｐ_ｉは二次電池２００の退化によってＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで再決定される（すなわち、ＭＯＬ状態で再決定される）最小許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｆは二次電池２００の退化によってＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで再決定される（すなわち、ＭＯＬ状態で再決定される）最大許容ＳＯＣ値である。また、ｐ_ｆは、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで決定されるＭＯＬ状態の最大許容ＳＯＣ値であって、前処理が完了したＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに基づいて事前に設定され、ｐ_ｆ，０と同じ値を有する。ｎ_ｉは、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルで決定されるＭＯＬ状態の最小許容ＳＯＣ値であって、前処理が完了したＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに基づいて事前に設定され、ｎ_ｉ，０と同じ値を有する。また、（ｐ_ｆ−ｐ_ｉ）×Ｑ_＋と（ｎ_ｆ−ｎ_ｉ）×Ｑ₋とは同一である。

数式２の右辺に代入される各ファクターは既知であるため、使用領域決定モジュール１５１は、数式２を用いてＭＯＬ状態で変化した正極及び負極の使用領域からｐ_ｉ、ｎ_ｆを計算した後、ＭＯＬ状態で変化した正極及び負極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ及びｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）を、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルのそれぞれから決定する。

プロファイル管理モジュール１５２は、変化した使用領域に対応する領域をＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルからそれぞれ確認した後、確認した正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの使用領域（以下、「正極の使用領域」とする）と負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの使用領域（以下、「負極の使用領域」とする）との差を計算することで、ＭＯＬ状態のＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル（図５を参照）を推定する。このとき、使用領域決定モジュール１５１は、前記負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｎ_ｉ）と前記正極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）とが一致するように、前記負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分、及び前記正極の使用領域に対応する正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分のいずれか一つを左側または右側にシフトさせて、二つの使用領域に対する容量範囲（すなわち、Ｘ軸範囲）を重畳させることができる。そして、使用領域決定モジュール１５１は、変更された正極の使用領域に対応する正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と変更された負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差に対応するプロファイルを算出し、算出したプロファイルをＭＯＬ状態のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして生成することができる。

図５を参照すると、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルはＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに比べて全体容量（すなわち、グラフ横長さ）が減少していることが分かる。また、図５では、前記負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｎ_ｉ）と前記正極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）とが一致するように、前記負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルが左側にシフトしている。

このように、二次電池２００の退化に伴って、プロファイル管理モジュール１５２は容量減少が反映されたＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを生成して更新することができる。

プロファイル管理モジュール１５２は、推定したＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルからフルセルの全体容量範囲を確認して、左端点に該当する最大許容ＳＯＣ値には「１」を再設定し、右端点に該当する最小許容ＳＯＣ値には「０」を再設定することができる。また、プロファイル管理モジュール１５２は、保存部１３０に保存された既存のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、生成した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新する。例えば、既存のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルがルックアップテーブルとして保存部１３０に記録されている場合、各ＯＣＶに対応するＳＯＣ値を、生成したＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを構成する座標データを用いて再設定する。

このように保存部１３０に保存されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルが更新されれば、制御部１５０のＳＯＣ推定モジュール１５３は、更新されたフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを用いて二次電池の充放電中に二次電池２００のＳＯＣを推定することができる。

具体的に、ＳＯＣ推定モジュール１５３は、二次電池２００の充放電が始まる前に電圧測定部１１０を用いて二次電池２００の開放電圧を測定し、測定した開放電圧に対応するＳＯＣ値を保存部１３０に保存されている更新されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル（ルックアップテーブルマッピング）から決定する。その後、ＳＯＣ推定モジュール１５３は、二次電池２００が充放電する間に電流を積算して積算電流量を計算し、積算電流量とフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）との比率によってＳＯＣ変化量を算出し、算出したＳＯＣ変化量を開放電圧から決定したＳＯＣ値に加算することで、二次電池２００の全体容量を基準にした残余容量の相対的な比率、すなわち現在のＳＯＣ値を推定することができる。

ＳＯＣ推定モジュール１５３は、推定された現在のＳＯＣ値を保存部１３０に記録するか、または、通信部１４０を通じて外部デバイス３００側に伝送することができる。外部デバイス３００は、伝送された現在のＳＯＣ値を参照して二次電池２００の充電及び放電を適切に制御することができる。例えば、外部デバイス３００は、現在のＳＯＣ値が１に到達すれば充電を遮断し、逆に現在のＳＯＣ値が０に到達すれば放電を遮断する。充電遮断と放電遮断は、充電電流または放電電流が流れる線路に設けられたスイッチをターンオフさせることで具現され得る。

一方、前記制御部１５０は、本明細書に記載された多様な制御ロジックを実行するため、当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。

また、制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、前記制御部１５０に含まれた使用領域決定モジュール１５１、プロファイル管理モジュール１５２及びＳＯＣ推定モジュール１５３は、プログラム形態で具現され得る。このとき、それぞれのモジュールはプロセッサによって実行されるプログラム、命令語セットなどとして前記保存部１３０に保存され得る。

図６は、本発明の一実施形態によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法を説明するフロー図である。

図６を参照すると、使用領域決定モジュール１５１は、事前に設定されたプロファイルの更新周期が到来したか否かをモニタリングする（Ｓ１０）。前記プロファイルの更新周期は、二次電池の使用回数（充放電サイクル数）、二次電池の使用期間などに基づいて事前に設定されて保存部１３０に保存されていても良い。前記二次電池の使用回数に関する情報または二次電池の使用期間に関する情報は、保存部１３０に記録されて参照される。図示していないが、制御部１５０は、二次電池の使用回数（充電及び放電を一つのサイクルとするとき、該サイクルが繰り返された回数）を計数して保存部１３０に記録するモジュール、または、二次電池の使用期間（充電時間と放電時間とを累積した時間）を計数して保存部１３０に記録するモジュールをさらに含み得る。前記更新周期が到来すれば、二次電池２００がＢＯＬ状態からＭＯＬの状態に進入したことを示す。

その後、使用領域決定モジュール１５１は、前記プロファイルの更新周期が到来すれば、二次電池２００が満充電または満放電する間に、電圧測定部１１０及び電流測定部１２０を用いて二次電池２００の電圧と電流を繰り返して測定し、測定した電圧及び電流のデータを保存部１３０に保存する（Ｓ２０）。ここで、満充電とは、二次電池２００が放電下限電圧から充電上限電圧まで充電されることを意味し、満放電とは、二次電池２００が充電上限電圧から放電下限電圧まで放電することを意味する。

次いで、使用領域決定モジュール１５１は、二次電池２００が満放電または満充電される間に、二次電池２００の電流を積算することで、ＭＯＬ状態に進入した二次電池２００のＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）を決定する（Ｓ３０）。

その後、使用領域決定モジュール１５１は、ＢＯＬ状態のフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ，０）に対するＭＯＬ状態のフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）の比が、ＢＯＬ状態で決定した使用領域（ｐ_ｆ，０〜ｐ_ｉ，０、ｎ_ｆ，０〜ｎ_ｉ，０）に対するＭＯＬ状態の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）の比と一致するように、ＭＯＬ状態で変化した正極及び負極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）を、ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルそれぞれから決定する（Ｓ４０）。このとき、使用領域決定モジュール１５１は、既知のファクター（ｐ_ｆ，０、ｐ_ｉ，０、Ｑ_ｆ、Ｑ_ｆ，０、ｎ_ｉ，０、ｎ_ｆ，０）を前記数式２に代入することで、未知数であるｐ_ｉ、ｎ_ｆを算出した後、前記算出したｐ_ｉ、ｎ_ｆに基づいてＭＯＬ状態で変化した正極及び負極の使用領域（ｐ_ｆ〜ｐ_ｉ、ｎ_ｆ〜ｎ_ｉ）を決定する。

次いで、プロファイル管理モジュール１５２は、上記のように決定した、変化した正極及び負極の使用領域に対応するＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分とＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に対応する差分プロファイルを生成し、生成した差分プロファイルをＭＯＬ状態のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル（図５参照）として推定する（Ｓ５０）。

望ましくは、使用領域決定モジュール１５１は、差分プロファイルを生成する前に変化した前記負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｎ_ｉ）と前記正極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）とが一致するように、または、変化した前記負極の使用領域の最大許容ＳＯＣ値（ｎ_ｆ）と前記正極の使用領域の最大許容ＳＯＣ値（ｐ_ｆ）とが一致するように、変化した前記負極の使用領域に該当する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分、及び／または、変化した前記正極の使用領域に該当する正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分を左側または右側にシフトさせることで、二つの使用領域に対する容量範囲（すなわち、Ｘ軸の範囲）を重畳させることができる。

プロファイル管理モジュール１５２は、差分プロファイルからＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおけるフルセルの容量範囲を確認し、その中のプロファイル左端点に該当する最大許容ＳＯＣ値に対して「１」を再設定し、プロファイル右端点に該当する最小許容ＳＯＣ値に対して「０」を再設定することができる。また、プロファイル管理モジュール１５２は、保存部１３０に保存された既存のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新する（Ｓ６０）。一例として、既存のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルがルックアップテーブルの形態で保存部１３０に記録されている場合、プロファイル管理モジュール１５２は、それぞれのＯＣＶ値に対して割り当てられたＳＯＣ値を、更新されたＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを用いて再設定する。

一方、制御部１５０の使用領域決定モジュール１５１は、次回のプロファイル更新周期が到来するか否かをモニタリングし、プロファイルの更新周期が到来すれば、Ｓ１０段階からの過程を再度繰り返すことができる。

ＮＣＭ（ニッケル、コバルト、マンガン）物質から形成された正極材、グラファイト物質から形成された負極材、５０．６４９６Ａｈに該当するＢＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ，０）、４．２〜２．５Ｖの使用電圧範囲、０〜１５０Ａの使用電流範囲の仕様を有するリチウム二次電池に対し、３サイクルの充放電を行った。実験に用いられたリチウム二次電池のＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、ＢＯＬ正極ハーフセルの全体容量（Ｑ_＋，０）は５４．７８３１Ａｈであり、ｐ_ｆ，０は１であり、ｐ_ｉ，０は０．０７５４５１であって、図２のようなプロファイルの形態を有する。また、実験に用いられたリチウム二次電池のＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルにおいて、ＢＯＬ負極ハーフセルの全体容量（Ｑ_−，０）は６３．７７９５Ａｈであり、ｎ_ｆ，０は０．７９９７１であり、ｎ_ｉ，０は０．００５５７２８であって、図２のようなプロファイルの形態を有する。

一方、４００サイクルの充放電が行われた前記リチウム二次電池のＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）は、４６．２３７Ａｈと測定された。

このようなリチウム二次電池のＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから得られるファクター（ｐ_ｆ，０、ｐ_ｉ，０、Ｑ_ｆ，０、ｎ_ｉ，０、ｎ_ｆ，０）及びＭＯＬフルセルの全体容量（Ｑ_ｆ）を数式２に代入すれば、ｐ_ｉは０．１５５９９７と算出され、ｎ_ｆは０．７３０５２４と算出される。これによって、ＭＯＬ正極の使用領域はＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルでｐ_ｆ〜ｐ_ｉ範囲に決定され、ＭＯＬ負極の使用領域はＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルでｎ_ｆ〜ｎ_ｉ範囲に決定される。ＭＯＬ正極の使用領域に対応するＢＯＬ正極のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と決定されたＭＯＬ負極の使用領域に対応するＢＯＬ負極のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差から生成した差分プロファイルは、図５に示されたＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルの形態として推定された。

前記リチウム二次電池に対し、４００サイクルに該当する実際の充放電実験を通じてＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを作成してみたところ、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと実質的に一致した。すなわち、４００サイクルほど前記リチウム二次電池の充電及び放電を繰り返して、各開放電圧が測定されるときのＳＯＣデータを収集し、収集したデータに基づいてＯＣＶとＳＯＣとの相関関係を示すＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを生成した後、このように生成したＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと本発明によって推定したＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとを比べた結果、両プロファイルは実質的に一致した。

一方、図６に示された制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックは、コンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであればその種類に特に制限がない。一例として、前記記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも１つ以上を含む。また、前記コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークで連結されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、前記組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論可能である。

本発明によるＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるシステムの一部として含まれ得る。また、前記ＢＭＳは、二次電池２００が提供する電気エネルギーによって動作可能な多様な種類の電気駆動装置に搭載され得る。

一態様によれば、前記電気駆動装置は、携帯電話、ラップトップパソコン、タブレットパソコンなどのモバイルコンピュータ装置、または、デジタルカメラ、ビデオカメラ、オーディオ／ビデオ再生装置などを含む持ち運び可能なマルチメディア装置であり得る。

他の態様によれば、前記電気駆動装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、電気バイク、電気列車、電気船、電気飛行機などのように電気によって移動可能な電気動力装置、または、電気ドリル、電気グラインダーなどのようにモータを備えるパワーツールであり得る。

さらに他の態様によれば、前記電気駆動装置は、電力グリッドに設けられて新再生エネルギーや余剰発電電力を貯蔵する大容量電力貯蔵装置、または、停電などの非常状況でサーバーコンピュータや移動通信装備などを含む各種の情報通信装置に電源を供給する無停電電源供給装置であり得る。

本発明の多様な実施形態の説明において、「部」または「モジュール」と称される構成要素は、物理的に区分される要素ではなく、機能的に区分される要素として理解されねばならない。したがって、それぞれの構成要素は他の構成要素と選択的に統合されても良く、または、それぞれの構成要素が制御ロジックの効率的な実行のためにサブ構成要素に分割されても良い。しかし、構成要素が統合または分割されても、機能の同一性さえ認定できれば、統合または分割された構成要素も本発明の範囲内であると解釈されることは自明である。

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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。

Claims (11)

1. ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極の使用領域、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極の使用領域、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルの全体容量が保存されている保存部と、
   ＭＯＬ状態のフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する制御部とを含み、
   前記制御部は、
   二次電池がＭＯＬ状態になったとき、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、ＭＯＬフルセルの全体容量を算出し、前記ＢＯＬフルセルの全体容量に対する前記ＭＯＬフルセルの全体容量の比が、前記ＢＯＬ正極の使用領域に対するＭＯＬ正極の使用領域の比及び前記ＢＯＬ負極の使用領域に対するＭＯＬ負極の使用領域の比とそれぞれ一致するように、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成された使用領域決定モジュールと、
   前記ＭＯＬ正極の使用領域に対応する前記正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と前記ＭＯＬ負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に該当する差分プロファイルを、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定し、前記保存部に保存された前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新するように構成されたプロファイル管理モジュールとを含む、ＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置。
2. 前記使用領域決定モジュールは、
   前記ＢＯＬ正極の使用領域及び前記ＢＯＬ負極の使用領域を基準にして、前記ＭＯＬ正極の使用領域の最大許容ＳＯＣ値及び前記ＭＯＬ負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値は不変値として決め、
   下記数式を用いて前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）及び前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最大許容ＳＯＣ値（ｎ_ｆ）を算出し、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成された、請求項１に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置。
   （ここで、ｐ_ｆ，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｐ_ｉ，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｆ，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｉ，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値であり、Ｑ_ｆ，０はＢＯＬ状態のフルセルの全体容量であり、Ｑ_ｆはＭＯＬ状態のフルセルの全体容量である。）
3. 前記使用領域決定モジュールは、
   前記二次電池が放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、二次電池の電流量を積算して積算電流量を算出し、算出した積算電流量を前記ＭＯＬフルセルの全体容量として決定するように構成された、請求項２に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置。
4. 前記プロファイル管理モジュールは、
   前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差がＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに最も近似するように、前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとを互いに対して相対的にシフトさせ、相対的にシフトした二つのプロファイルの差分プロファイルを前記ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして決定するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置。
5. 前記二次電池は、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系の正極材を正極に含み、グラファイトを負極に含むリチウム二次電池である、請求項１から４のいずれか一項に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定装置を含むバッテリー管理システム。
7. 二次電池の退化率が反映されたＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを推定する方法であって、
   ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ正極の使用領域、ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル、ＢＯＬ負極の使用領域、ＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル及びＢＯＬフルセルの全体容量を保存する段階と、
   二次電池がＭＯＬ状態になったとき、放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、ＭＯＬフルセルの全体容量を算出する段階と、
   ＢＯＬフルセルの全体容量に対する前記ＭＯＬフルセルの全体容量の比が、前記ＢＯＬ正極の使用領域に対するＭＯＬ正極の使用領域の比及び前記ＢＯＬ負極の使用領域に対するＭＯＬ負極の使用領域の比とそれぞれ一致するように、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定する段階と、
   決定した前記ＭＯＬ正極の使用領域に対応する前記正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分と決定した前記ＭＯＬ負極の使用領域に対応する負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル部分との差に該当する差分プロファイルを、ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとして推定する段階と、
   既存に保存されたＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルを、推定した前記ＭＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに更新する段階とを含むＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法。
8. 前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定する段階は、
   前記ＢＯＬ正極の使用領域及び前記ＢＯＬ負極の使用領域を基準にして、前記ＭＯＬ正極の使用領域の最大許容ＳＯＣ値及び前記ＭＯＬ負極の使用領域の最小許容ＳＯＣ値は不変値として決め、
   下記数式を用いて前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最小許容ＳＯＣ値（ｐ_ｉ）及び前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルから最大許容ＳＯＣ値（ｎ_ｆ）を算出し、前記ＭＯＬ正極の使用領域及び前記ＭＯＬ負極の使用領域を決定するように構成された、請求項７に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法。
   （ここで、ｐ_ｆ，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｐ_ｉ，０はＢＯＬ状態の正極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｆ，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最大許容ＳＯＣ値であり、ｎ_ｉ，０はＢＯＬ状態の負極ハーフセルの最小許容ＳＯＣ値であり、Ｑ_ｆ，０はＢＯＬ状態のフルセルの全体容量であり、Ｑ_ｆはＭＯＬ状態のフルセルの全体容量である。）
9. 前記ＭＯＬフルセルの全体容量を算出する段階は、
   前記二次電池が放電下限電圧と充電上限電圧との間で満充電または満放電する間に、二次電池の電流量を積算して積算電流量を算出し、算出した積算電流量を前記ＭＯＬフルセルの全体容量として決定する、請求項８に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法。
10. 前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとの差がＢＯＬフルセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルに最も近似するように、前記ＢＯＬ正極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルと前記ＢＯＬ負極ハーフセルのＳＯＣ−ＯＣＶプロファイルとを互いに対して相対的にシフトさせる段階をさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法。
11. 請求項７〜請求項１０のうちいずれか一項に記載のＳＯＣ−ＯＣＶプロファイル推定方法をコンピュータに実行させるプログラム。